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Selbsttätige Entlüftungseinrichtung für Quecksilberdampf-Grossgleichnchter.
Die Erfindung betrifft selbsttätige Entlüftungseinrichtungen für Quecksilberdampf-Grossgleiehrichter und ähnliche Vakuumapparate, insbesondere solche, bei denen an das Vakuumgefäss eine Queck- silberdampffeinpumpe, an diese ein Vakuumbehälter und an letzteren endlich eine Vorpumpe angeschlossen ist. Gegenstand der Erfindung ist namentlich eine Überwachungsvorrichtung für die Queeksilberdampffeinpumpe und ein motorisch gesteuertes Ventil, das zwischen dieser Pumpe und dem Vakuumgefäss angeordnet ist. Es soll Vorkehrung getroffen werden, dass dieses Ventil im Bedarfsfalle schnell geschlossen, hingegen mit einiger Verzögerung wieder geöffnet wird, und der Ventilantrieb soll durch einen mit der
Quecksilberdampfpumpe verbundenen Wärmekontaktgeber gesteuert werden.
Ausserdem ist erfindungsgemäss Vorkehrung getroffen, vorzugsweise durch ein in den Kühlweg der Quecksilberdampfpumpe eingebautes Druckventil oder Relais, dass der Heizkörper der Pumpe nur dann erregt werden kann, wenn durch deren Kühlmantel eine betriebsmässig ausreichende Kühlwassermenge hindurchfliesst.
Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung, u. zw. zeigt Fig. 1 ein Diagramm für die Arbeitsbedingungen des Kühlwasserreglers, Fig. 2 im Querschnitt die Entlüftungsvorrichtung ohne Vakuumbehälter und ohne Vorpumpe, Fig. 3 ein Diagramm für die Wirkung des Wärmekontaktgebers an der Quecksilberdampfpumpe, Fig. 4 in Ansicht einen Teil der Ventilsteuerung und Fig. 5 einen Querschnitt hiezu.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, hat der im Vergleich zu den übrigen Teilen verhältnismässig klein gezeichnete Gleichrichterkessel 7 ein Entlüftungsrohr 8 mit einem Ventil 9 und letzteres eine Abschlussmembran 10, an der ein Ventilsitz 11 und eine Ventilspindel12 angebracht sind. Das Ventil 9 ist anderseits an eine Quecksilberdampfpumpe 13 angeschlossen, deren Ausstossrohr 14 zu einem nicht gezeichneten Vakuumbehälter führt, mit dem die ebenfalls auf der Zeichnung nicht dargestellte Vorpumpe verbunden ist. Die Quecksilberdampfpumpe 13 hat einen Kühlmantel. M mit einem Wassereinlass 16, der durch ein Speiseventil 17 geöffnet oder geschlossen werden kann.
In dem Wasserauslassrohr 18 des Kühlmantels ist ein Wassermesser 20 eingebaut, der auf den Druck des durch den Kühlmantel hindurchfliessenden Wassers anspricht. Dieser Wassermesser besteht aus einer Druckkammer 21, deren eine Wand durch eine Membran oder einen Balgen 22 gebildet wird, auf dem der Schaft 23 eines elektrischen Schalters 24 befestigt ist. Die Druckkammer 21 steht in unmittelbarer Verbindung mit einem Einlasskanal 25 für das aus dem Kühlmantel kommende Wasser und anderseits mit einem Auslasskanal 26.
Beim Betrieb der Kühlvorrichtung wird an das Einlassrohr 16 eine einen gewissen Überdruck aufweisende Wasserleitung angeschlossen, u. zw. wird der Wasserdruck zweckmässig auf der Höhe von etwa 4 f/CM gehalten.
Je nach Öffnung des Speiseventils 17 läuft eine gewisse Wassermenge durch den Kühlmantel und durch den Wassermesser 20 und leistet einen gewissen Druck in dessen Kammer 21, durch den die Membran 22 entgegen der Wirkung einer Feder 28 nach aussen gedrückt wird.
Um den Wassermesser 20 so empfindlich wie möglich zu machen, damit er sehr genau auch bei kleinen Druckschwankungen in der Kammer 21 anspricht, muss man dafür sorgen, dass die Membran nicht durch zu starke Drücke beschädigt wird, die in der Kammer 21 auftreten würden, falls das Speiseventil 17 voll geöffnet würde. Zu diesem Zweck ist zwischen der Kammer 21 und dem Auslass 18 ausser dem engen Kanal 27 ein Nebendurchlass 29 vorgesehen, der in der Regel durch einen von der Membran 22 getragenen Kolben 30 geschlossen gehalten wird.
Ist in der Kammer 21 ein vorher bestimmter Druck gegen die Membran 22 vorhanden, so überbrückt der von der Membran getragene Schalter 24 die Kontakte des Heizstromkreises der Queeksilberdampf pumpe, und gerade bei diesem Druck oder auch bei
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Kurve 34, 35 die Beziehung, die zwischen dem Druck in der Kammer 21 und der Durchflussgeschwindigkeit des Kühlwassers besteht. Man erkennt daraus, dass bei normalem Wasserdurchfluss, entsprechend dem Punkt 32 der Kurve 34, ein Druck von ungefähr 0-4 kg/e2 in der Druckkammer 21 herrscht, also ein Druck, der ungefähr ein Zehntel des Druckes in der Wasserzuleitung 16 ausmacht. Steigt nun aber der Wasserzufluss bis zu einem über dem Punkt 32 liegenden Wert, z.
B. bis zum Punkte 33, so öffnet sich der Nebendurchlass 29 und die Empfindlichkeit des Wassermessers hört plötzlich auf, was man an dem starken Unterschied der Neigung der Kurvenstücke 34 und 35 erkennt. Die gestrichelte Linie., 6 zeigt an, wie schnell der Druck steigen würde, wenn der Nebendurchlass 29 in dem Wassermesser nicht vorhanden wäre.
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erfolgt durch einen elektrischen Heizkörper 3S und dieser ist mit einem Wärmekontaktgeber ; J9 beliebiger Bauart verbunden. Die Wirkung der Pumpe ist in dem Diagramm Fig. 3 aufgezeichnet.
Wird der Heiz- körper 38 erstmalig erregt, so erfordert es eine Zeit von etwa % Stunden, um die Pumpe bis zu einem Grade zu heizen, dass sie gegen einen Druck von etwa 1-5 oder 10 mm Queeksilbersäule zu arbeiten vermag, der in dem zum Vorvakuumbehälter führenden Ausstossrohr 14 der Pumpe (Fig. 2) herrscht.
Das Vakuumventil 9 muss während dieser Anheizzeit der Pumpe geschlossen bleiben. Wollte man einen Schalter mit einer so langen Zeitverzögerung benutzen, so würde dies eine verhältnismässig teure und doch nicht zufriedenstellende Vorrichtung ergeben ; es war deshalb bisher notwendig, umständliche und doch nicht befriedigende Vorrichtungen zur Messung des Hochvakuums in der Saugleitung der Quecksilberdampfpumpe vorzusehen, oder aber auf den Schutz einer solchen Einrichtung zu verzichten. Nach der vorliegenden Erfindung erhält man hingegen durch den Wärmekontaktgeber 39 ein sehr einfaches und
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Das Diagramm Fig. 3 gibt die für die Heizung und Kühlung der Pumpe gültigen Kurven, aus denen die Beziehung ersichtlich ist, die zwischen der Temperatur des Thermostaten 39 und der Zeit besteht, die nach der Erregung oder Aberregung des Heizkörpers 3S verstreichen muss. Die Temperatur ist hier als Ordinate eingetragen und die Zeit in Minuten als Abszisse. Wenn die Pumpe bei dem Punkt 42 derHeizkurve43wirksam zu werden beginnt, so schliesst derThermostat39 bei entsprechender Einstellung seine Kontakte bei einer nur wenig höheren Temperatur, wobei der Steuerstromkreis 44 (Fig. 2) erregt wird, um den Antrieb des Vakuumventils 9 in Gang zu setzen.
Wenn die Pumpe während ihrer Abkühlung nach Unterbrechung des Heizstromkreises an dem Punkt 45 der Kühlkurve 46 unwirksam zu werden beginnt, werden die Kontakte vom Wärmeregler 39 bei einer etwas höheren Temperatur geöffnet, so dass das Vakuumventil 9 geschlossen wird, bevor die kritische Temperatur 45 erreicht ist, oder mit andern Worten : der Stromkreis 44 wird geöffnet, sobald der Heizstromkreis aberregt ist, wie im nachstehenden genauer erläutert werden soll.
Der Ventilantrieb besteht aus dem schwingbaren Segment 47 mit einer Hubfläche 48, die nach verschiedenen Radien gekrümmt ist und gegen das obere Ende des Ventilschaftes 12 drückt, um das Ventil 9 entgegen der Wirkung einer den Ventilschaft umgebenden Feder 49 zu schliessen. Das Segment 47 wird gegen das Ventil durch eine Feder 50 angedrückt, und dadurch wird das Ventil dicht geschlossen gehalten, wenn nicht besondere Vorkehrung getroffen wird, es zu öffnen und geöffnet zu halten.
Dem letzteren Zweck dient ein Schneckenradsegment 51, das auf der Schwingwelle 52 des Segmentes 47 gelagert und durch eine Schneckenwelle 5. 3 zu bewegen ist, die eine Schnecke 54 trägt und an einem Ende derart drehbar gelagert ist, dass sie um die Welle 55 eines Motors 57 schwingen kann, mit der sie durch ein Kegelgetriebe 56 verbunden ist. Die Motorwelle 55 liegt also parallel zu derWelle 52 des Drucksegmentes 47 und die Schneckenwelle 53 rechtwinkelig zur Motorwelle, und die Schneckenwelle ist so beweglich, dass die Schnecke 54 in oder ausser Eingriff mit dem Sehneckenradsegment 51 gebracht werden kann.
Gewöhnlich fällt die Schneckenwelle 53 ausser Eingriff mit dem Radsegment 51, kann jedoch in Eingriff mit letzterem durch einen Elektromagneten 58 gebracht werden, der von dem Steuerstromkreis 44 des Wärmekontaktgebers 39 erregt werden kann. Auch der Motor 57 ist aus dem Stromkreis 44 zu erregen, jedoch durch Vermittlung eines Grenzschalter 59, der die Form eines Kontaktsegmentes hat, das von den Segmenten 47, 51 getragen wird und mit einem isolierenden Teil 60 versehen ist, der den Stromkreis des Motors 57 öffnet, sobald das Ventil 9 voll geöffnet ist (Fig. 2).
So lange kein Wasser durch den Kühlmantel der Quecksilberdampfpumpe 13 fliesst oder so lange der Wasserdurchfluss nicht ausreicht, um einen gewissen Druck im Wassermesser 20 zu erzeugen, also z. B. einen Druck von 0'4 kgjcm2, ist der Schalter 24 offen, und deshalb kann kein elektrischer Teil an der Quecksilberdampfpumpe sowie am Vakuumventil erregt werden. Die Schnecke 54 greift daher nicht mit dem Schneckenradsegment 51 zusammen, und das Ventil 9 wird durch die Feder 50, die das Hubsegment 47 anzieht, geschlossen gehalten ; ferner ist die Pumpenheizung. 38 nicht erregt, die Pumpe kann also nicht in Betrieb gesetzt werden, solange kein Kühlwasser durch ihren Mantel hindurchfliesst, sie bleibt somit vor Beschädigung bewahrt.
Geht nun aber eine genügende Menge Kühlwasser durch das Wasserrelais 20, so werden die Schalterkontakte 24 geschlossen, dadurch wird der Pumpenheizkörper 38, z. B. von dem 110-Voltnetz 61, erregt.
Nach Ablauf einer gewissen Zeit (gemäss Fig. 3 nach etwa 45 Minuten), wenn die Quecksilberdampfpumpe voll wirksam ist, werden die Kontakte des Wärmekontaktgebers 39 geschlossen ; dadurch wird der Steuerstromkreis 44 erregt und auch der Elektromagnet 58, und schliesslich wird auch der Motor 57 in Gang gesetzt. Der Schalter 59 steht in der gestrichelten Lage (Fig. 2), wenn das Ventil geschlossen ist, so dass der Totpunkt 60 sich nicht unter dem dazu gehörigen ortsfesten Kontakt befindet. Der Elektromagnet 58 rückt dann die Schnecke 54 in das Schneckenradsegment 51 ein, und der Motor 57 treibt die Schnecke in solcher Richtung, dass das Ventil 9 geöffnet und hiebei das Drucksegment 47 entgegen der Spannung der Schliessfeder 50 gedreht wird.
Ist das Ventil voll geöffnet, so unterbricht
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die Isolierung 60 des Segmentschalters 59 den Stromkreis des Motors 57, der Elektromagnet 58 aùer bleibt erregt, und die Segmentteile werden an ihrer Rückwärtsbewegung bis zur Schalterschliessstellung durch die Schnecke 54 verhindert, die ein nicht umkehrbare Getriebe darstellt. Der Elektromagnet 58 bleibt so lange erregt, wie die Quecksilberdampfpumpe 13 in Wirksamkeit ist.
Treten im Kühlwasserstrom Störungen auf, so öffnet sich der Schalter 24, unterbricht den stel. erstromkreis 44 des Elektromagneten 58, die Schnecke 54 fällt dann sofort ausser Eingriff mit dem Radsegment, und die Feder 50 schliesst augenblicklich das Vakuumventil 9, so dass es vollkommen geschlossen ist, bevor noch die Quecksilberdampfpumpe bei dem Punkte 45 (Fig. 3) unwirksam wird. Letzteres geschieht vielmehr etwa 10 Minuten später. Sollte der Heizkörper 38 durchbrennen, während das Wasserrelais 24 noch geschlossen ist, so würde der Steuerstromkreis 44 durch den Wärmekontaktgeber 39 doch geöffnet werden, bevor sich die Pumpe bis auf den kritischen Punkt 45 (Fig. 3) abgekühlt hat.
Bei dem besonderen Ausführungsbeispiel, das auf der Zeichnung dargestellt ist, ist vorausgesetzt. dass die Queeksilberdampfpumpe gewöhnlich ununterbrochen arbeiten soll, dass aber auch ein absatzweises Pumpen durch die auf der Zeichnung nicht angegebene rotierende Pumpe erzielt werden kann, um den ebenfalls nicht gezeichneten Vorvakuumbehälter auszupumpen, falls der in ihm herrschende Druck zu gross wird.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung ist eine Druckfeder 62 vorgesehen, um die Schneckenwelle 53 sicher einzurucken. Mit dem unteren Ende stützt sich diese Feder gegen einen waagrechten Flansch 63 eines Hebels 64, der die Schneckenwelle 53 trägt, und mit dem andern Ende gegen eine Mutter 65, die auf einem Schwinghebel 66 läuft, der durch die Druckfeder 62 und durch einen Schlitz 67 des Teiles 63 hindurchgeht.
Im oberen Ende ist der Schwinghebel 66 bei 68 an den Segmenten 47, 51 gelagert, so dass, wenn das Ventil 9 vollkommen offen ist, also die voll ausgezogene Lage einnimmt, die Feder 62 fest zusammengedrückt ist, damit sie die Schneckenwelle 53 sicher ausser Eingriff hält, wogegen, wenn das Ventil geschlossen ist, wie die gestrichelten Linien angeben, die Drehstelle 68 nach oben bewegt ist, so dass der Druck der Feder 62 erheblich verringert, wenn nicht vollkommen aufgehoben ist, die Feder also bei der Schliesslage des Ventils wirkungslos bleibt.
Der Zweck dieser Konstruktion ist, die Wirkung des Elektromagneten 58 zu erleichtern, der an einem Arm 69 des Lagers 64 der Schneckenwelle 53 zieht, u. zw. ist der Magnetanker so drehbar gelagert, dass er den Arm 69 nach oben drückt, wenn der Magnet erregt ist. Da die Zugkraft des Magneten zu Beginn der Bewegung seines Ankers viel geringer ist als am Ende der Bewegung, so ermöglicht es die Druckverringerung der Feder 62, einen kleineren Magneten zu benutzen, als sonst notwendig wäre, und doch reicht der bei voller Öffnung des Ventils erhöhte Druck der Feder 62 nicht aus, den vom Magneten auf seinen Anker ausgeübten Zug zu überwinden, wenn der Magnet vollkommen geschlossen ist, wie die vollen Linien in Fig. 4 anzeigen.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Selbsttätige Entlüftungseinrichtung für Queeksilberdampf-Grossgleiehrichter und ähnliche Vakuumapparate mit durch Wasserumlauf kühlbarer Quecksilberdampfpumpe und zwischen dieser und dem Vakuumapparat eingeschaltetem Absperrventil, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilantrieb durch einen mit der Heizung (38) der Quecksilberdampfpumpe (13) verbundenen Wärmekontaktgeber (. 39) gesteuert wird, der seinerseits ebenso wie die Pumpenheizung (38) von dem Kühlmitteldurchfluss an der Queeksilberdampfpumpe (13) abhängig ist.