DE3031134A1

DE3031134A1 - Membranantrieb fuer die betaetigungseinrichtung an gasbrennern fuer laboratorien

Info

Publication number: DE3031134A1
Application number: DE19803031134
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 6229 Walluf Frank
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-08-18
Filing date: 1980-08-18
Publication date: 1981-11-05
Also published as: US4491296A; DE3031134C2

Description

Dr.-Ing. Hermann Frank

Die Erfindung betrifft einen Membranantrieb für das Bewegen der Betätigungseinrichtung für die Hauptflamme von Gasbrennern für Laboratorien, der es gestattet, jene Hauptflamme fernbedient in ihrer Stärke zu verändern, insbesondere sie ein- und auszuschalten. Die Betätigungseinrichtung besteht beispielsweise aus einem Ventilteller und einem zugehörigen Ventilsitz. Weiter können zu ihr Dichtring, Ventilfeder, FUhrungs- und Drosseleinrichtung gehören.

Gasbrenner für Laboratorien sind wegen ihres einfachen Aufbaus ein preisgünstiges und viel verwendetes Gerät in Werkstätten, Laboratorien und vielen anderen Bereichen. Außer der meist ein- und ausschaltbaren Hauptflamme haben sie in der Regel eine ständig brennende kleine Pilotflamme, an der sich die Hauptflamme beim Einschalten entzündet.

Es gibt Arbeiten, bei denen die Hauptflamme jeweils nur kurze Zeit benötigt wird, während gleichzeitig andere manuelle Tätigkeiten ausgeführt werden müssen. Als Beispiel seien Wachsmodellierarbeiten, das Ausglühen von Instrumenten zur Sterilisation und das Abflammen von Geräten, um sie keimfrei zu machen erwähnt. Bei allen diesen Arbeiten erzielt man mit einer geeigneten Fernbedienung der Hauptflamme, beispielsweise mit dem Fuß, einen oder mehrere der folgenden Vorteile:

ο Der Gasverbrauch wird auf das notwendige Maß eingeschränkt, ο Die Erwärmung der Brennerumgebung in einem Gerät, Abzug oder Raum wird vermindert. Dadurch können beispielsweise angenehmere Raumtemperaturen erhalten bleiben oder Kühlmaßnahmen vermieden werden.

ο Störende Turbulenzen durch unnötige Lufterwärmung werden eingeschränkt, was beim Umgang mit Keimen und bei Arbeiten in "reinen Werkbänken" vorteilhaft ist. ο Beide Hände bleiben für die eigentliche Arbeit frei.

Membranantriebe mit druckübertragenden fluiden Medien sind in Meßgeräten, wie beispielsweise Manometern, zum Antrieb der Zeiger bekannt.

In pneumatischen Ventilen, wie sie in Rohrleitungen eingesetzt werden, sind Membranantriebe seit langem verbreitet.

130045/0468

L/l .-II ty. nciliiuiiii ■ ■*«■··%

J. und R. Müller beschreiben sie in Stelleinrichtungen für Stoffströme, VEB-Verlag Technik, Berlin 1966, auf Seite 65. Sie ermöglichen die Fernbedienung der Ventile mit Druckluft, beispielsweise zum Steuern und Hegeln.

Weiter sind Gasbrenner für Laboratorien bekannt, deren Hauptflamme nur während der Zeit der Betätigung brennt. Bei einem solchen Brenner wird beispielsweise die Hauptflamme durch Druck mit dem Handballen auf eine Handtastplatte eingeschaltet und sie erlischt wieder, wenn man diese freigibt. Für eine dauernd brennende Hauptflamme kann die Handtastplatte durch Verdrehen in der gedrückten Stellung arretiert werden.

Gasbrenner für Laboratorien werden auch bereits mit Fußbedienung gebaut. Bei ihnen betätigt ein elektrischer Hubmagnet die Betätigungseinrichtung oder es wird ein elektrisches Magnetventil anstelle oder zusätzlich zu der Betätigungseinrichtung verwendet.

Beim Benützen von Gasbrennern für Laboratorien bedeutet es häufig eine behindernde Einschränkung, wenn eine Hand durch die Bedienung des Gasbrenners gebunden ist. Deshalb wird oft der Gasbrenner ständig mit großer Flamme betrieben.

Die aus der Meßtechnik bekannten Membranantriebe dienen mehr dem Sichtbarmachen einer Druck- oder Volumänderung in Form einer Zeigerbewegung. Nennenswerte Kräfte sind dabei nicht erforderlich und wurden die Genauigkeit der Anzeige beeinträchtigen. Sie sind nicht für den Antrieb einer Betätigungseinrichtung ausgelegt. Diese Aufgabe könnten die Membranantriebe pneumatischer Ventile übernehmen, ihr Aufbau wäre jedoch für einen Gasbrenner für Laboratorien zu groß und unhandlich. Er würde in der Handhabung stören.

Die elektromagnetische Fernbedienung der Hauptflamme eines Gasbrenners für Laboratorien erfordert nicht nur zusätzliche Aggregate an dem Gerät, die als Hubmagnet unhandlich groß sind, sie erfordert auch einen zusätzlichen Elektroanschluß, dessen Kabelverbindungen stören und der eine vermeidbare Zündquelle am Gasbrenner oder seiner Zuleitung schafft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Fernbedienung für die Hauptflamme eines Gasbrenners für Laboratorien zu konstruieren, die keinen elektrischen Anschluß erfordert und

130045/0468

Dr.-Ing. Hermann Frank

leicht in den Brenner integriert werden kann. Sie soll die Betriebs- und Unfallsicherheit des Gasbrenners möglichst erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine verformbare Arbeitsmembran, die eine Druckkammer mit einem druckübertragenden fluiden Medium so abschließt, daß sie sich bei einer Druckänderung des Mediums verformt und die Formänderung auf die Betätigungseinrichtung wirkt. Als druckUbertragen.de fluide Medien kommen gasförmige und flüssige Stoffe in Betracht. Besonders vorteilhaft ist Luft.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung werden vielseitige Bedienmöglichkeiten erhalten, wenn eine mechanische Bedieneinrichtung, beispielsweise als zusätzliche Handbedienung, alternativ zu dem fluiden Medium auf die Arbeitemembran drückt, diese verformt und die Formänderung auf die Betätigungseinrichtung wirkt.

Eine zweckmäßige Ausführung dazu sieht eine 2. Membran als Dichtmembran vor, die die Druckkammer gegen die mechanische Bedieneinrichtung abdichtet, die beispielsweise aus einem Handtaster in einer Führungsplatte, einem Druckstift und einer Haltefeder bestehen kann.

Eine kompakte und sichere Bauweise wird mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erreicht, bei der die Arbeitemembran die Druckkammer von der Brenngaskammer trennt und die beiden gegeneinander abdichtet.

Die Haltbarkeit der Membranen ist vorwiegend abhängig von dem Druck, dem sie standhalten und von den Bewegungen, die sie ausführen müssen. Die erforderlichen Bewegungen lassen sich durch geeignete Wahl der Ventilabmessungen klein halten. Die notwendige Betätigungskraft wird mit relativ geringem Druck in der Druckkammer erreicht, wenn die übertragungseinrichtung mit einer großflächigen Auflage für die Arbeitemembran die Verformung dieser auf die Betätigungseinrichtung überträgt» Es ist vorteilhaft, dieser Auflage mindestens die 4-fache Fläche und damit den Doppelten Durchmesser des Ventilsitz zu geben.

Eine zweckmäßige Gestaltung der übertragungseinrichtung zwischen der Arbeitsmembran und der Betätigungseinrichtung ist es, sie aus einem Stück, beispielsweise in der Form eines großflächigen Druckpilzes auszuführen. Bei einer anderen Gestaltung ist sie in

130046/0

Dr.-ing. Hermann

eine großflächige Druckplatte und ein übertragungsglied unterteilt, das beispielsweise ein Ansatz am Ventilteller oder eine Übertragungshülse sein kann. Anflachungen am Schaft des Druckpilzes oder am übertragungsglied können den Freiraum für den Brenngasdurchtritt entlang dem Schaft oder Übertragungeglied vergrößern.

Der Membranantrieb mit einem druckiibertragenden fluiden Medium läßt sich mit geringem Raumbedarf als zusätzliche Bedienung in dafür geeigneten herkömmlichen Bauarten von Gasbrennern für Laboratorien integrieren. Eine Fernbedienung hält beide Hände ständig für andere Arbeiten frei. An dem Gasbrenner wird nur dann und nur so lange die Hauptflamme eingeschaltet, wie sie tatsächlich notwendig ist. Verringerter Gasverbrauch und geringe Wärmeentwicklung im Laboratorium werden damit erreicht.

Die Fernbedienung kann von einem Fußschalter ausgehen, der als Druckgeber ausgeführt ist. Dies kann beispielsweise ein Druckkolben oder ein Gummiball sein, der mit dem Membranantrieb durch einen Schlauch verbunden wird.

In der Ausführung, in der die Arbeitsmembran die Druckkammer direkt gegen die Brenngaskammer abdichtet, kann selbst beim Bruch der Arbeitsmembran kein Brenngas unkontrolliert austreten. In diesem Fall wird die Druckkammer durch den Riß in die Brenngaskammer entlastet und die Betätigungseinrichtung schließt den Gasstrom zur Hauptflamme selbsttätig. Auch beim Bruch der Dichtmembran schließt der Brenner sofort. Damit setzt jeder Fehler an den Membranen die Fernbedienung und den Gaebrenner außer Betrieb und macht sich damit augenfällig bemerkbar.

Die geeignete Ausbildung der übertragungseinrichtung ermöglicht es, den Membranantrieb bei geeigneten Brennern auch nachträglich noch anzubauen.

130045/0468

Dr.-Ing. Hermann Frank

Ausführungabeiapiele

Die Erfindung wird anhand von 3 Beispielen, die in k Figuren dargestellt sind, näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Membranantrieb sur Fernbedienung eines Gasbrenners für Laboratorien.

Figur 2 zeigt eine zweckmäßige Ausführung mit zusätzlicher mechanischer Bedieneinrichtung, die als Handtaster ausgeführt ist.

Figur 3 zeigt eine Ausführung, bei der der erfindungsgemäße Membranantrieb nachträglich in einen marktgängigen Gasbrenner für Laboratorien eingebaut wurde. Die mechanische Bedieneinrichtung, die als arretierbarer Handtaster ausgebildet ist, bleibt voll funktionsfähig.

Figur k zeigt in einem Schnitt durch Figur 3 entlang der gebrochenen Schnittlinie ABCD die Arretiereinrichtung.

Funktionsgleiche Teile sind in den h Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Soweit Funktionen in einer Figur bereite beschrieben sind, wird die Beschreibung in den folgenden nicht wiederholt. Nur die Abweichungen und Zusätze werden beschrieben.

Figur 1 : In Ruhestellung des Gasbrenners wird der Ventilteller (1) von der Feder (2) gegen den Dichtring (3) des Ventilsitzes (k) gedrückt, eodaß kein Gas vom Gasanschluß (5) zur Brenngaskammer (6) und weiter zur Düse (7) strömen kann. Die Arbeitsmembran (8) trennt die Brenngaskammer (6) von der Druckkammer (9) und dichtet gleichzeitig die Gasplatte (10) gegen die Ringplatte (11) des Gasbrenners.

Führt man der Druckkammer (9) des Membranantriebe Luft durch den Druckanschluß (12) zu, so drückt die Arbeitsmembran (8) gegen die großflächige Auflage der übertragungseinrichtung, die aus der Druckplatte (13) und dem übertragungsglied (1¹O besteht und die den Ventilteller (1) vom Ventilsitz (4) abhebt. Damit kann das Gas aus der Brenngaskammer (6) durch den Freiraum um das übertragungsglied (14) zur Düse (7) strömen. Im Brennerrohr (15) wird das Gas in bekannter Weise mit Luft vermischt und am Ende des Brennerrohrs beispielsweise durch eine Pilotflamme entzündet.

1 300Λ5/0468

ür.-lng. Hermann Frank

Figur 2 : Hier wird in der Betätigungseinrichtung eine Ventilkugel (21) durch die Feder (2) gegen den Dichtring (3) des Ventilsitz (k) gedruckt, und als übertragungseinrichtung dient ein Druckpilz.(22).

Zur Handbedienung drückt man auf einen Handtaster (31)» der mit der Führungsplatte (32) zusammen die mechanische Bedieneinrichtung bildet. Sie ist durch die Dichtraembran (33) gegen die Druckkammer (9) abgedichtet. Die Bewegung des Handtasters (31) wird über die dazwischenliegende Dichtmembran (33) und die Arbeitsmembran (8) auf den Druckpilz (22) übertragen, der dann in gleicher Weise wie bei der Fernbedienung mit Luft die Ventilkugel (21) vom Ventilsitz (.k) abhebt.

Figur 3s Zwischen dem Gasanschluß (5) und der Betätigungseinrichtung zweigt die Bohrung (3¹O ab, durch die Gas ständig der Pilotflamme des Gasbrenners zuströmt. Durch die Bohrung (35) strömt Gas aus der Brenngaskammer (6) zu der hier nicht dargestellten Düse. Die Luft gelangt von dem Luftanschluß (12) entlang der Befestigungsschraube (36) in die Ringplatte (11), von wo sie durch den Auslaßschlitz (37) i» die Druckkammer (9) strömt.

Bei der vom marktgängigen Gasbrenner übernommenen mechanischen Bedieneinrichtung kann sich der Druckteller (38) auf dem Druckstift (39) mit der Arretiernut (¹J-O) drehen, um auf der Dichtmembran (33) Abnützung durch Reibung zu vermeiden. Die Handtastplatte (¹H) ist durch die Senkschraube (^2) mit dem Druckstift (39) verbunden und wird durch die Haltefeder (^3) in ihrer Ausgangsstellung gehalten. Der Arretierstift (Ml·) verhindert in der Ausgangsstellung ein Verdrehen dee Druckstifte (39)» da er an einer Anflachung (^5) desselben anliegt.

In niedergedrückter Stellung kann der Druckstift (39) an der Handtastplatte (¹H) verdreht werden, wodurch der Arretierstift (kk) in die Arretiernut (kO) eingreift und die Bedieneinrichtung in dieser Stellung festhält. Da dann auch die Betätigungseinrichtung gedrückt ist, kann ständig Gas vom Gasanschluß (5) zur Brenngaskammer (6) und durch die Bohrung (35) zur Düse strömen. In dieser Stellung brennt die Hauptflemme des Gasbrenners dauernd.

130046/0468

Dr.-Ing. Hermann Frank

30311 3Α

Figur k i Sie zeigt, wie der Arretierstift (.kk) an der Abflachung (^5) dee Druckstifts (39) anliegt und wie die Arretiernut (*fO) ein Verdrehen des Druckstifts (39) ermöglicht.

130045/0468

Claims

Dr.-Ing. Hermann Frank, Flieders'tr. ^,, 622^"«ällüf-/f : I3.8.I980

Membranantrieb für die Betätigungseinrichtung an Gasbrennern für Laboratorien.

Patentansprüche

Membranantrieb für das Bewegen der Betätigungseinrichtung für die Hauptflamme von Gasbrennern für Laboratorien, der es gestattet, jene Hauptflamme fernbedient in ihrer Stärke zu verändern, insbesondere sie ein- und auszuschalten, gekennzeichnet durch eine verformbare Arbeitsmembran (8), die eine Druckkammer (9) mit einem druckübertragenden fluiden Medium so abschließt, daß sich jene Arbeitsmembran (8) bei einer Druckänderung des Mediums verformt und die Formänderung auf die Betätigungseinrichtung wirkt.
2. Membranantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Medium ein normalerweise gasförmiger Stoff ist.
3. Membranantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Medium ein normalerweise flüssiger Stoff ist.
k. Membranantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Stoff Luft ist.
5. Membranantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Bedieneinrichtung alternativ zu dem fluiden Medium auf die Arbeitsmembran (8) wirkt, diese verformt und die Formänderung auf die Betätigungseinrichtung wirkt.
6. Membranantrieb nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtmembran (33) die Druckkammer (9) gegen die mechanische Bedieneinrichtung abdichtet.
?. Membranantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmembran (8) die Druckkammer (9) von der Brenngaskammer (6) trennt und die beiden gegeneinander abdichtet.
8. Membranantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine übertragungseinrichtung mit einer großflächigen Auflage für die Arbeitsmembran (8) deren Verformung auf die Betätigungseinrichtung überträgt, wobei die Auflage mindestens

130045/0468

ur.-ing. Hermann hrank

die 4-fache Fläche des Ventilsitzes (k) hat. 3031 1 3 A
9. Membranantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungseinrichtung aus einem großflächigen Druckpilz (22) besteht.
10. Membranantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungseinrichtung aus einer großflächigen Druckplatte (13) und einem Übertragungsglied (T¹O besteht.

130045/0