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Vereinigter Dampfclruck- und Dampftemperaturanzeiger.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein vereinigter Dampfdruck-und Dampftemperaturanzeiger für die Heizkörper von Wärmeaustauschern mit einem dampfförmigen Heizmittel Wärmeaustauscher dieser Art sind vielfach so ausgebildet, dass sich im regelrechten Betrieb der Heizdampf im Sättigungs- zustande befindet. Wird dieser normale Betriebszustand gestört und tritt eine Überhitzung des Heiz- dampfes ein, so hat dies gewöhnlich eine Gefährdung der Heizkörper zur Folge, weil sie wegen ungenügen- der Kühlung eine derart hohe Temperatur annehmen, dass ihr bei dem hohen Innendruck derBaustoff nicht mehr gewachsen ist. Die bisherige Überwachung derartiger Anlagen besteht darin, dass zwei ver- schiedene Geräte Dampfdruck und Dampftemperatur des Heizmittels anzeigen.
Der Wärter muss diese zwei Geräte ablesen und mit Hilfe einer Drucktemperaturtabelle erst noch bestimmen, ob die abgelesene
Temperatur die dem abgelesenen Druck entsprechende Sattdampftemperatur ist. Eine derartige Über- wachung schliesst somit Irrtümer nicht aus. Der Erfindungsgegenstand will diese Unsicherheit beseitigen und bietet ein Mittel, den Betrieb in bequemer und sicherer Weise gegen das Eintreten derartiger Über- beanspruchungen der Heizkörper zu überwachen.
Der vereinigte Dampfdruck-und Dampftemperatur- anzeiger nach der Erfindung ist so eingerichtet, dass die Bewegungen der Zeiger eines Druck-und eines
Temperaturmessers nach dem für den Sättigungszustand des Dampfes geltenden Abhängigkeitsgesetz zwischen dessen Druck und Temperatur in der Weise in gegenseitige Beziehung gebracht sind, dass beim
Eintreten des Überhitzungszustandes des Dampfes ein Abweichen von dieser gesetzmässigen gegen- seitigen Bewegung der Zeiger eintritt, welche die Überhitzung des Dampfes anzeigt. Nach einer Aus- führungsform der Erfindung wird der eine Zeiger in der für gebräuchliche Druck-oder Temperaturmessgeräte bekannten Weise, der andere Zeiger dagegen vom eigentlichen Messgerät über ein Zwischenglied bewegt, das nach einer Kurve gestaltet ist, die der vorerwähnten Gesetzmässigkeit entspricht.
Dieser Zeiger bewegt sich also nun nicht mehr einfach entweder gemäss der Druckänderung oder aber gemäss der Temperaturänderung des Dampfes, sondern in der Weise abgeändert, dass Druckzeiger und Temperaturzeiger während des Sättigungszustandes des Dampfes sich miteinander übereinstimmend und erst bei Eintreten des Überhitzungszustandes abweichend voneinander bewegen. Dieser Vorgang ist dazu benutzt, um das Abweichen von der übereinstimmenden Zeigerbewegung kenntlich zu machen und dadurch die Aufmerksamkeit der Bedienung zu erregen. Die beiden Zeiger sind überdies gleichachsig angeordnet und decken sich dann solange, als der Dampf gesättigt ist. Beim Eintreten von Überhitzung weicht die Stellung des Temperaturanzeigers von der Einstellung des Druckanzeiger ab und macht dadurch das Eintreten des Gefahrzustandes kenntlich.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist für beide Zeiger die unmittelbare Bewegung nach den Druck-und Temperaturänderungen beibehalten. Es wird dabei die gesetzmässigeBeziehung ler Zeigerbewegungen durch eine bestimmte Lagerung der Zeigerwellen zueinander hergestellt. Die Drehachse des Temperaturzeigers liegt dabei mit Bezug auf die Drehachse des Druckzeigers derart exzentrisch, dass die beiden Zeiger bei ihren durch die Druck-und Temperaturänderungen veranlassten Bewegungen im Sattdampfgebiet ständig in einem gewissen gegenseitigen Abstand bleiben und erst ur gegenseitigen Anlage gelangen, wenn der Dampf um einen bestimmten Betrag überhitzt wird. Das
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oder optisches Signal auszulösen und dadurch dem Wärter das Eintreten des Gefahrzustandes anzuzeigen.
'Bei der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in einer zum
Teil im Schnitt gehaltenen Vorderansicht. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie Il-11 der Fig. 1.
Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel in Schnitten nach der Linie III-III der Fig. 4 bzw. nach der Linie IV-IV der Fig. 3. Fig. 5 zeigt rein schematisch ein Ausführungsbeispiel mit exzentrisch liegenden Zeigerwellen, Fig. 6 ist eine zugehörige Seitenansicht und Fig. 7 eine der Fig. 5 entsprechende
Darstellung für einen andern Messbereich.
Gemäss Fig. 1 sind an das vom Dampf durchströmte Rohr 1 des Wärmeaustauschers ein elek- trisches Widerstandsthermometer zum Messen der Temperatur und ein Manometer zum Messen des
Dampfdruckes angeschlossen. 2 ist das Eintauehrohr des Thermometers, 3 das Leitungskabel und 4 das Anzeigegerät, z. B. ein empfindliches Drehspulengerät. Die durch die Drehspule entsprechend der anzuzeigenden Temperatur gedrehte Welle 5 (Fig. 2) ist in der Gehäusewand 6 und in einem an dieser durch
Stehbolzen befestigten Träger 7 gelagert. Die Welle 5 trägt einen Zeiger 8, der vor einer Teilung spielt, welche z. B. den Messbereich von 2600 bis 3700 umfasst. Das durch das Rohr 9 an 1 angeschlossene Manometer ist ein Röhrenfedermanometer üblicher Bauart.
Das freie Ende der Feder 10 ist in bekannter Weise durch einen Lenker 11 mit einem doppelarmigen Hebel 12 verbunden, der ein Zahnradsegment 12 trägt, durch das die mit einer Rückdrehfeder versehene Zeigerwelle 13 gedreht wird, die in der Gehäusewand 14 und einem an der Gehäusewand durch Stehbolzen befestigten Träger 15 gelagert ist. Die Welle 13 trägt gewöhnlich keinen Zeiger, weil es nicht beabsichtigt ist, den Druck am Manometer abzulesen.
Erfindungsgemäss kommt es vielmehr darauf an, die Bewegung der Zeigerwelle des Manometers auf einen Zeiger zu übertragen, dessen Bewegung mit der Bewegung des Zeigers des Thermometers in Beziehung gebracht werden soll. Die Gestalt des Zwischengliedes zwischen der Manometerzeigerwelle und dem von dieser verstellten Zeiger richtet sich nach der Abhängigkeit, nach welcher im Sättigungsgebiete des Dampfes Druck und Temperatur sich ändern. Als Zwischenglied für die Übertragung der Bewegung der Zeigerwelle 13 des Manometers dient nach Fig. l und 2 eine auf der Welle 13 befestigte Kurvenscheibe 18.
An dieser ist das eine Ende eines Bandes 19 befestigt, das von der Scheibe über eine im Anzeigegerät des Thermometers gleichaehsig zur Welle 5 gelagerte Kreisseheibe 20 läuft und mit seinem andern Ende an dieser Scheibe befestigt ist. Die Scheibe 20 trägt einen Zeiger 21. Die Welle 22 der Scheibe 20 ist in dem Träger 7 und in einem gleichachsig an der Gehäusewand 6 befestigten Träger 23 gelagert. Auf der Welle 22 ist noch eine Scheibe 24 befestigt, an welcher durch Vermittlung eines Zuggliedes 25 eine Feder 26 angreift, welche die Welle 22 und damit die Scheibe 20 im Uhrzeigersinne zu drehen sucht.
Diese Drehung ist aber nur in dem Masse moglieh, als das von der Scheibe 18 ablaufende Band 19 es zulässt. Aus der Gestalt der Scheibe 18 und ihrer Lage auf der Welle 1-3 ist ersichtlich, dass das Band 19 mit steigendem Druck an einen derart immer kleineren Hebelarm angreift, dass der Gesetzmässigkeit Rechnung getragen ist, dass die Druckzunahme mit steigendem Druck bei gleicher Temperaturzunahme
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teilung (für den Zeiger 21) ungleichmässig aus, u. zw. wird sie für den gleichen Druckunterschied immer kleiner (s. Fig. 1). Die geschilderte Bewegungsübertragung könnte auch z. B. durch Nockenscheiben, an denen eine Rolle geführt ist, cder auch durch Hebelgestänge geschehen.
Die Zeiger 8 und 21 bewegen sich somit übereinstimmend solange der das Rohr 1 durchströmende Dampf gesättigt ist, bzw. sie überdecken sich. Tritt eine Überhitzung des Dampfes im Rohr 1 ein, so trennen sich die beiden Zeiger. Der Zeiger 8 stellt sich z. B. in die gestrichelte Stellung ein, während der Zeiger 21, da sich der Druck nicht ändert, stehen bleibt. Der zweckmässig rot gefärbte Zeiger 8 wird also sichtbar, und dies ist ein Zeichen für die Bedienung, dass der Dampf im Rohr 1 nicht, wie erforder- lieh, gesättigt, sondern bereits überhitzt ist und dass Vorkehrungen getroffen werden müssen, um den Sättigungszustand wieder herzustellen. Je weiter die beiden Zeiger auseinandergehen, desto stärker ist die Überhitzung, desto rascher ist ein Eingriff nötig.
Nach Fig. 3 und 4 liegt das Anzeigegerät des Thermometers vor dem Manometer. Die Welle 28 des Manometers, die einen Zeiger 29 trägt, ist im Gehäuse 30 und in einem am Gehäuse durch Stehbolzen befestigten Träger : J1 gelagert Die Temperaturzeigerwelle ist als eine auf der Welle 28 leicht drehbare Hohlwelle 32 ausgebildet, die in den durch Stehbolzen am Gehäuse 30 befestigten Trägern 33 und 34 läuft. Sie trägt einen Zeiger 35 und wird z. B, durch eine Drehspule angetrieben.
Zwischen dem freien Ende 36 der Röhrenfeder 38 des Manometers und der Zeigerwelle 28 ist ein Übersetzungsgetriebe eingeschaltet, das die durch gleiche Druckänderungen des Dampfes veranlassten, gleich grossen Bewegungen des Federendes 36 entsprechend dem Abhängigkeitsgesetz zwischen Druck-und Temperatur des Sattdampfes als ungleich grosse Bewegungen überträgt. Der wesentliche Teil dieses Übersetzungsgetriebes ist eine auf der Zeigerwelle befestigte Kurvenscheibe 39, deren Form in gleicher Weise aus der Druck- femperaturkurve abgeleitet ist wie die der Kurvenscheibe 18.
Über die Scheibe 39 ist ein an ihr befestigtes Band 40 gelegt, das an dem freien Ende eines einarmigen übertragungshebels 41 angreift, der durch ? ine Achse 42 am Gehäuse 30 gelagert ist. Neben der Scheibe 39 ist auf der Welle 28 eine Scheibe391 befestigt, an welcher durch Vermittlung eines Zuggliedes 43 eine Feder 44 angreift, welche die Welle 28 und damit die Scheibe 39 entgegen dem Uhrzeigersinne zu drehen sucht. Der Hebel 41 steht mit dem
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Ende 36 der Feder 38 durch einen Lenker 45 in Verbindung. Durch dieses Getriebe wird der Zeiger 29 übereinstimmend mit dem Zeiger 35 bewegt, solange der Dampf gesättigt ist. Tritt eine Überhitzung des Dampfes ein, so eilt wieder der Zeiger 35 vor.
Anstatt die Bewegung des Manometerzeigers auf die Bewegung des Temperaturzeigers abzustimmen, könnte man auch umgekehrt verfahren, also das Zwischenglied nach einer Temperatur-Druckkurve gestalten. Die erstere Ausführungsmöglichkeit ist aber vorteilhafter, weil durch die Druckänderungen grössere Kräfte auftreten, die für die Bewegung des Zwischengetriebes ausgenutzt werden können.
Während bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Beziehung zwischen den Zeigerbewegungen der vereinigten Anzeigevorrichtung durch Einschaltung eines Zwischengetriebes in die Antriebsvorrichtung des einen Zeigers hergestellt ist, zeigen Fig. 5-7 ein Ausführungsbeispiel mit exzentrischer Anordnung der Zeigerwellen. Der Druckzeiger 49 auf der Welle 48 bewegt sich bei gleichen Druckänderungen um gleiche Winkel. Die Winkelbewegung des Temperaturzeigers 51 auf der Welle 50 wird dagegen mit steigendem Druck immer kleiner. Wird sie z. B. im Messbereich von 20 bis 60 Atm. für die ersten 10 Atm. mit 100 angesetzt, so beträgt sie entsprechend der Dampftabelle von 30 bis 40 Atm. nur noch 76'6%, für 40-50 Atm. nur noch 63% und für 50-60 Atm. 54-2% dieses Wertes.
Die gegenseitige Lage der Wellen 48 und 50 kann dann so gewählt werden, dass die Mittellinien der beiden Zeiger sich auf dem Kreisbogen 52 ständig überschneiden, solange der Dampf, dessen Druck und Temperatur überwacht werden, gesättigt ist. Der Zeiger 51 ist z. B. so ausgeschnitten, dass sein oberes Ende 53 hinter der Mittellinie des Zeigers zurückliegt und infolgedessen bei normaler Zeigerbewegung nicht gegen einen in der Mittelebene des Zeigers 49 angeordneten Zapfen 54 anschlägt. Dies geschieht erst, wenn der Zeiger 51 infolge Überhitzung des Dampfes gegenüber dem Zeiger 49 voreilt. Dieser Vorgang wird erfindungsgemäss dazu benutzt, um ein Signal auszulösen. Die Zeiger 49 und 51 sind mit ihren Wellen 48 und 50 elektrisch leitend verbunden.
Von der Welle 48 führt eine Leitung 55 über eine elektrische Glocke 56 und eine Stromquelle 57 zur Welle 50. Der Stromkreis ist offen, solange sich die beiden Zeiger nicht berühren, und wird geschlossen, wenn das Ende 53 des Zeigers 51 gegen den Zapfen 54 des Druckzeigers 49 trifft. Beim Stromschluss ertönt die Glocke und zeigt dem Wärter an, dass im Heizkörper eine Überhitzung des Dampfes und infolgedessen der Gefahrzustand eingetreten ist.
In Fig. 7 ist genau die gleiche Einrichtung für den Messbereich von 100 bis 140 Atm. dargestellt.
Wie ersichtlich, weicht für diesen Messbereich die gegenseitige Lage der Wellen 48 und 50 von jenen im Messbereich von 20 bis 60 Atm. ab.
Selbstverständlich könnte an Stelle eines akustischen auch ein optisches Signal ausgelöst werden Auch bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-4 können die Zeigerwellen in den Stromkreis einer Signaleinrichtung eingeschaltet sein, der geschlossen wird, wenn die beiden Zeiger sich nicht mehr gleichmässig bewegen. Man brauchte z. B. nur am Temperaturzeiger einen Anschlag anzubringen, der dann gegen den Druckzeiger trifft und den Stromkreis schliesst, wenn der Temperaturzeiger gegenüber dem Druckzeiger um einen bestimmten Betrag voreilt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vereinigter Dampfdruck-und Dampftemperaturanzeiger, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen der Zeiger eines Druck-und eines Temperaturmessers nach dem für den Sättigungszustand des Dampfes geltenden Abhängigkeitsgesetz zwischen dessen Druck und Temperatur in der Weise in gegenseitige Beziehung gebracht sind, dass beim Eintreten des Überhitzungszustandes des Dampfes ein Abweichen von dieser gesetzmässigen gegenseitigen Bewegung der Zeiger eintritt, durch welche Überhitzung des Dampfes angezeigt wird.