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Steuerung für die in den Leitungen von Aktivkohleanlagen angeordneten Absperrorgane.
In letzter Zeit ist es bekannt geworden, Benzol aus benzolbeladenen Gasen, z. B. Leuchtgas, unter Zuhilfenahme von Aktivkohle als Adsorptionsstoff zu gewinnen. Die aktive Kohle befindet sieh in einem Gefäss, dem sogenannten Adsorber, und durch die Schicht der Aktivkohle wird das vom Benzol zu befreiende Gas hindurehgeleitet. Nachdem die Kohle genügend Benzol adsorbiert hat, wird der
Gaszufluss abgestellt und Dampf in den Adsorber hereingelassen, der das Benzol aus der Kohle ver- drängt. Das erhaltene Gemisch, das aus Wasser und Benzol besteht, wird über einen Kondensator in ein Scheidegefäss geleitet, wo eine Trennung des Benzols und Wassers erfolgt, an die sich die Weiter- verarbeitung anschliesst.
Wenn alles Benzol aus der Aktivkohle herausgedämpft ist, wird die in dem
Adsorber vorhandene Aktivkohle nunmehr mittels heisser Gase getrocknet. Man benutzt hiezu das vom Benzol befreite Gas selbst, nachdem man es auf hohe Temperaturen gebracht hat. Daraufhin erfolgt das Kühlen der heissen Aktivkohle mit Hilfe von kaltem Gas, welches zweckmässig ebenfalls vom Benzol befreites Gas ist. Um einen kontinuierlichen Betrieb durchführen zu können, pflegt man meist mehrere derartige Adsorber aufzustellen und so zu verfahren, dass wenigstens in dem einen Adsorber das Beladen der Aktivkohle mit Benzol erfolgt, in wenigstens einem das Dämpfen und in den weiteren dementsprechend das Trocknen und das Kühlen, entsprechend der Eigenart der Arbeitsweise des Aktivkohleverfahrens und den vier Perioden, Beladen, Dämpfen, Trocknen und Kühlen.
Die Eigenart des Aktivkohleverfahrens bringt es mit sich, dass jedes Adsorptionsgefäss an die einzelnen Leitungen für die Zu-und Abführung des Gases, des Dampfes usw. über Absperrorgane angeschlossen werden muss, so dass an jedes Adsorptionsgefäss acht Leitungen mit je einem Absperrventil führen. Die Bedienung der Aktivkohleanlage erfolgt meist von Hand und es ist daher erwünscht, eine automatische
Steuerung der einzelnen Schaltorgane vorzunehmen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die allgemein gebräuchlichen halb-oder vollautomatischen Bedienungsvorriehtungen sich für Aktivkohleanlagen nicht eignen, denn das Aktivkohleverfahren bedingt ja, dass gleichzeitig für jeden Adsorber zwei Ventile geschlossen werden, und dass unmittelbar anschliessend eine andere Gruppe von Ventilen geöffnet wird.
Peinlich vermieden werden muss aber hiebei, dass die zu öffnenden Organe geöffnet werden, bevor die abzuschliessenden Organe geschlossen sind. Die Dampfleitung bzw. die Dampfleitungen z. B. dürfen nicht eher geöffnet werden, bis die Gaszuführungsleitung bzw. Leitungen zum oder zu den Adsorbern völlig und mit Sicherheit geschlossen sind. Man könnte zwar durch Einfügen grösserer Intervalle zwischen dem schliessenden Vorgang und der anschliessenden Öffnung die beschriebene Gefahr vermeiden, doch würde dies bei Anlagen, welche mit äusserst knappen Schaltzeiten arbeiten, zu einem erheblichen Kapazitätsverlust führen, da der anzusehliessende Adsorber während dieses eingelegten Intervalls nicht in Arbeit ist.
Um derartige Übelstände zu vermeiden, ist eine neue Steuerung für die in den Leitungen von Aktivkohleanlagen angeordneten Absperrorgane entwickelt worden, die Gegenstand der Erfindung ist. Das Kennzeichnende für sie ist, dass die die Absperrorgane betätigenden elektromotorisch, hydraulisch oder pneumatisch bewegenden Antriebe von einer Kraftquelle gesteuert werden, die nach Einschaltung von Hand oder durch einen Zeitschalter den Abschluss zweier Absperrorgane in zwei zum Adsorber führenden und vom Adsorber abführenden zusammengehörigen Leitungen veranlasst, wobei die Ausschaltung der steuernden Kraftquelle erfolgt, und dass nach Abschluss der genannten Absperrorgane durch diese selbst eine zweite Einschaltung der steuernden Kraftquelle erfolgt, die die Öffnung zweier weiterer Absperrorgane veranlasst,
die entsprechend der Arbeitsweise der Aktiv-
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kohleanlage zu öffnen sind. Mit der Steuerung kann gleichzeitig eine Signalanlage verbunden werden, so dass die jeweilige Stellung der Ventile erkennbar ist und damit die Arbeitsstellung der Adsorber.
Das Wesen der Erfindung wird am zweckmässigsten an Hand der Fig. 1, die ein Ausführungsbeispiel ist, erläutert. Von den zu jedem Adsorber in die entsprechenden Leitungen eingeschalteten acht Ventilen zeigt die Zeichnung die beiden Ventile 1 und 2, die durch Antriebszylinder. 3 und 4 mit den Kolben 5 und 6, an welchen die Ventilteller hängen, geöffnet bzw. geschlossen werden. Der Antrieb erfolgt durch Pressgas oder Presswasser und zur Steuerung dienen die Steuerzylinder 7, 8, 9 und 10, wobei jeder Zylinder immer zwei Ventile steuert, wie im vorliegenden Fall der Zylinder 7 die beiden Ventile 1 und 2. Je nach der Stellung der Steuerkolben 11 in den Zylindern 7-10 wird das Druckmittel unter-oder oberhalb der Kolben 5 bzw. 6 der Antriebszylinder 3, 4 geleitet und hiedurch die Ventile geöffnet oder geschlossen.
Zu je einem Adsorber gehören acht Ventile und demnach vier Steuerzylinder. Für mehrere Adsorber sind mehrere derartiger Gruppen notwendig. Die Bewegung der einzelnen Steuerkolben 11 in den Steuerzylindern 7-10 erfolgt über Gestänge 12, die von Nockenscheiben 13, 14, 15, 16, die auf einer Welle 17 festsitzen, betätigt werden. Die Nocken 18, 19, 20 und 21 einer jeden Gruppe sind entsprechend den vier Arbeitsgängen um 900 versetzt, so dass fortlaufend nur ein Steuerzylinder betätigt wird. Die Welle 17 wird von einem Elektromotor 22, der an das Netz 28 angeschlossen werden kann, über ein Sehaltgetriebe 24 und eine Schnecke 25 in Abschnitten gedreht.
Zu diesem Zweck ist auf der Welle 17 ein Rotationssehalter 26 mit zwei Ringen von Segmentstüeken, die abwechselnd leitend und nichtleitend sind, und ein Schleifring 27 befestigt. Dieser Schleifring 27 ist über die Bürste 28 an den +Pol des Netzes 23 angeschlossen. Die äusseren Segmentstücke 29 sind über die Bürste 30 an die Leitung 31, die zum-Pol des Netzes 23 führt, angeschlossen. Die innere Segmente 32 können über die Bürste. 3. 3 an die Leitung. 34 gelegt werden. Sowohl der äussere als auch der innere Segmentring besteht aus vier leitenden und vier nichtleitenden Teilen. Die leitenden Teile des einen Segmentringes liegen den nichtleitenden Teilen des andern Segmentringes gegenüber.
Der Anschluss des Motors 22 an das Netz 23 erfolgt mittels des Schalthebels 35 eines Magnetschalters, dessen Magnet. 36 in die Leitung 31 geschaltet ist, in der sich für den Einschaltvorgang auch noch der Druckknopf 37 befindet. Der Anker 38 des Schalthebels 35 trägt ein Kontaktstück 39, das durch Berührung der Kontakte 40, 41 den Druckknopf 37 überbrücken kann.
Beim Betätigen des Druckknopfes. 37 wird, da über ein leitendes Segmentstüek 29 die Verbindung des Segmentstückes mit dem Schleifring 27 der Stromkreis geschlossen ist, eine Erregung des Magneten 36 erfolgen und dieser den Anker 38 anziehen, wodurch mit Hilfe des Schalthebels 35 der Motor 22 an das Netz 2. 3 angelegt wird.
Der Motor 22 und damit die Welle 17 werden in Drehung gesetzt, und das stromleitende Segment- stüek 29, das sich unter der Bürste 30 befindet, weiter gedreht. Die vorher genannte Leitung 34 führt an den Endkontakt 42 einer Kontaktreihe 4. 3. Der Anfangskontakt 44 dieser Kontaktreihe 43 ist an den Minuspol des Netzes 23 angeschlossen.. In der Leitung. 34 liegt der Magnet 45, der durch den Anker 46 den Schalthebel 47 betätigen kann und auch über das Schaltstück 48 die Leitung 31 Über die Leitung 49 direkt an den Minuspol des Netzes legen kann. Auch durch diesen Schalthebel 47 kann der Motor 22 genau so wie durch den Schalthebel 35 an das Netz 23 gelegt werden.
Zum Einschalten des Schalthebels 47 muss der Magnet 45 erregt werden und das macht erforderlich, dass der Strom- schluss über die gesamte Kontaktreihe 43 3 hergestellt wird. Zu diesem Zwecke müssen sieh sämtliche I-förmig gezeichneten Kontakte 50 auf der Kontaktleiste 4. 3 befinden. Jedes einzelne I-förmige Kon- taktstück 50 steht über eine Schaltstange 51 und über einer Hebelübersetzung 52 mit dem Ventilteller der einzelnen Ventile 12 usw. in Verbindung. Sind je zwei zusammengehörige Ventile offen, dann ist die Kontaktreihe 43 unterbrochen und es kann keine Erregung des Magneten 45 und keine Einschaltung des Hebels 4J erfolgen.
Umgekehrt erfolgt natürlich sofort die Einschaltung des Schalters 47, sobald durch Abschluss aller Ventile die Kontaktreihe 43 geschlossen wird. Der Kontaktleiste 43 befindet sich eine zweite Kontaktleiste 53 gegenüber. Einzelne Kontakte 54 dieser Leiste sind an den einen Pluspol des Netzes angeschlossen, während andere Kontakte 56 der Kontaktleiste 53 über Signallampe 55 an den Minuspol des Netzes 23 angeschlossen sind. Einzelne Kontakte dieser Leiste dienen als Überbrückungskontakte. Die Lampen 55 leuchten auf, sobald die zu einem Ventil-
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somit die Offenstellung eines Ventilpaares an und somit die jeweilige Arbeitsstellung des Adsorbers. Die Lampe 65 zeigt die Sehlussstellung sämtlicher Ventile an.
Die Lampen 55 lassen sich natürlich mit dem Druckknopf 37 auf einem Zentralschalttableau anordnen, so dass man von hier aus die Steuerung vornehmen und überblicken kann. Bei der Anwendung von gegenüberliegenden Kontaktleisten 43 und 53 und Verwendung der Schaltstange 51 ist es um einen zu grossen Abstand der beiden Leisten, der dem Ventilhub entsprechen müsste, was eine sperrige Bauweise bedingen würde, zu vermeiden, zweckmässig, wie auch schon dargestellt, einen Übersetzungshebel 52 einzuschalten. Der Abstand der beiden Sehaltleisten 43 und 5. 3 kann bei zweckmässiger Wahl der Übersetzung sehr klein gehalten werden.
Eine erhöhte Empfindlichkeit der Schalter auf Bewegungseinflüsse durch das Ventil erreicht man dadurch, dass der Schalterhebelweg einen eingeschriebenen Kreis zu dem Lenkerhebelweg beschreibt, auf diesem Kreisbogen aber nur einen kurzen Weg nach beiden Seiten zu dem Kontaktanschluss ausführt. Das Lenkerhebelende vollführt einen dem Ventilhub entsprechenden langen Weg.
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Es wird hiedurch ermöglicht, Feineinstellung anzuwenden und den Schalter erst dann ansprechen zu lassen, wenn das Ventil ganz geschlossen oder ganz geöffnet ist.
Die eben beschriebene Schaltung, die von den einzelnen Ventilen 1,. 2 usw. beeinflusst wird, kann auf mannigfache Weise abgeändert werden, so z. B. durch Auflösung der beiden Kontaktleisten
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stromkreisen.
Die vorliegende Darstellung wurde besonders deshalb gewählt, weil der Schaltvorgang am übersichtlichsten ist und am einfachsten erläutert werden kann. Die Arbeitsweise der Steuervorrichtung ist folgende :
Es wird angenommen, dass die bei den Ventile 1 und 2 in der Gaszuführungsleitung zum Adsorber liegen und beide Ventile, wie auch dargestellt, offen sind. Die Stellung der beiden Ventile wird durch eine der Lampen 55 angezeigt, da ja die I-förmigen Kontakte 50 den entsprechenden Stromkreis für die Lampe schliessen. Die Sehaltwelle 17 steht still, denn der Motor 22 steht nicht unter Spannung.
Der Schalter 33 bzw. 47 ist ausgeschaltet. Es findet also während der Zeit das Beladen des Adsorbers mit Benzol statt. Ist nun der Vorgang des Beladens beendet, dann drüekt der Bedienungsmann der Anlage auf den Knopf 37. Der Strom fliesst von dem Minuspol des Netzes über die Leitung 31, die Bürste 30, ein leitendes äusseres Kontaktsegment 29, die Verbindung dieses Kontaktsegmentes mit dem Schleifring 27 und die Bürste 28 zum Pluspol des Netzes 23. Der Magnet 36 wird also erregt, zieht den Anker 38 an, und der Schalthebel 35 wird eingelegt. Da die beiden Schaltkontakte 40, 41 durch das Schaltstück 39 berührt werden, wird der Druckknopf 37 überbrückt und trotz Loslassen des Druckknopfes die Erregung des Magneten 36 weiter aufrechterhalten. Der Motor 22 wird also unter Spannung gesetzt und dreht die Welle 17 im Uhrzeigersinn.
Das leitende Kontaktstück 29 gleitet unter der Bürste 30 hinweg, so dass die Bürste dann auf das darauffolgende Isolationsstüek kommt. Hiedurch wird der
Stromkreis, der den Magneten 36 erregt, unterbrochen, der Anker 38 fällt ab und der Schalthebel : 35 fällt durch Eigengewicht bzw. durch Einwirkung einer Feder heraus. Der Motor 22 bleibt stehen, u. zw. entsprechend der Verteilung der Kontaktsegmente und Isolationsstreifen nach % Umdrehung der Welle 17. Durch diese Drehung gleitet der Nocken 18 der Scheibe 13 unter dem Hebel des Hebelsystems 12 hinweg und das Hebelsystem sinkt herab. Der Kolben 11 im Zylinder 7 gleitet herab und das Pressmittel wird durch die Pressleitungen über die Kolben 5 bzw. 6, die sich in den beiden Be- tätigungszylindern. 3 und 4 befinden, geleitet.
Hiedurch werden die Ventile 1 und 2 abgeschlossen.
Da die beiden Schaltstange 51 bewegt werden und mit ihnen die Kontakte 50, schliessen letztere. nachdem die Ventilteller der Ventile 1 und 2 auf den Sitz gelangt sind, über die Kontaktbrücke dz den Stromkreis, der vom Minuspol des Netzes über die Leitung 34 die Bürste 33, das nunmehr durch die Drehung der Welle unter die Bürste 33 gekommene Kontaktsegment des inneren Ringes 32, die Verbindungsleitung zum Schleifring 27, die Bürste 28 zum Pluspol des Netzes führt. Der Magnet 45 wird erregt, der Anker 46 angezogen und der Schalter 47 eingelegt.
Nunmehr steht der Motor 22 wieder unter Spannung und die Schaltwelle wird um ein weiteres Achtel gedreht, weil dann ja ein Ausschalten des Schalthebels 47 erfolgt, sobald der Stromkreis durch Auftreffen der Bürste 33 auf das dem leitenden Segment folgende Isolationsstück unterbrochen wird. Vnterdessen ist der Nocken 21 der Scheibe 16 unter das Hebelsystem 12 des Zylinders 10 gelangt und hiedurch wird die Öffnung des nächsten Ventilpaares veranlasst, so dass nun die Periode des Dämpfens für den Adsorber folgt. Durch das Herabgehen der Kontakte 50 auf die Kontaktleiste 43 wird der Stromkreis für die zugehörige Signallampe 55 unterbrochen. Sie erlischt.
Bei dem Öffnen des folgenden Ventilpaares sind die zu diesem Ventilpaar gehörenden Kontakte 50 nach aufwärts gegangen, und nun wird der Stromkreis für die folgende Lampe 55 die dem Wärter anzeigt, dass nunmehr das Dämpfen stattfindet, eingeschaltet. Ist das Dämpfen beendet, dann drückt der Wärter wieder auf den Knopf 37 und die Welle wird um ein weiteres Achtel gedreht. Die Ventile in der Dampfleitung schliessen ab. Anschliessend wird durch Einwirkung der zugehörigen Kontakte auf die Sehaltleiste 43 die Welle 17 um ein weiteres Achtel gedreht und dadurch der Zylinder 9 gesteuert, der die Öffnung der Ventile in der Heissgasleitung veranlasst.
Nach beendetem Trocknen wird durch Druckknopfbetätigung die Schliessung der Ventile in der Troekengasleitung veranlasst und durch die zugehörigen Kontakte 50 das Öffnen der Ventile in der Kaltgasleitung. Der Adsorber wird gekühlt. Auf diese Periode des Kühlens folgt dann wieder die Periode des Beladens usf. Entsprechend der Stellung der Ventile signalisieren die einzelnen Lampen 55. Die Lampe 65 zeigt den Abschluss aller Ventile an.
Man ersieht wohl aus dem Aufbau der Steuerung, dass es unmöglich ist, durch Druckknopfbetätigung eine Öffnung eines Ventilpaares vorzunehmen, bevor die in der Reihenfolge des Arbeitsprozesses vorher liegenden Ventile abgeschlossen sind. Der Stromkreis, der über die Bürste. 30 führt, ist unterbrochen, sobald die Welle 17 sich um ein Achtel gedreht hat. Es kann aber ein Einschalten des Motors nur über den Stromkreis, der über die Bürste 38 führt, erfolgen. Das ist aber nur möglich mit Hilfe der Kontakte 50. Die Bewegungsvorgänge sind zwangsläufig gesteuert. Diese Zwangsläufigkeit in der Bewegung der Ventile sichert ein unbedingtes Absperren aller bei der vorhergegangenen Arbeitsperiode geöffneten Ventile, ehe mit dem Öffnen der zur nächsten Arbeitsperiode gehörenden Ventile begonnen wird.
Das Auffinden von Störungen in dieser Anlage ist durch die Lampen leicht
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möglich. Man kann ohne weiteres sehen, dass ein Ventil, sei es durch mangelnde Energiezufuhr für die Bewegung oder durch andere Ursachen zwischen seinen Endpunkten verharrt. Da ausserdem während der ununterbrochenen Bewegung eines Absperrorganes eine Weiterschaltung nicht möglich ist, ist jede Falschschaltung mit Sicherheit ausgeschlossen. Gleichzeitig aber wird die durch das Umschalten bedingte Wartepause ausschliesslich auf das Zeitmass reduziert, das zur Bewegung der Adsorberarmatur notwendig ist.
Für die beschriebene Schaltung ist es wesentlich, dass die Drehung der Welle 17 stets nur um ein Achtel erfolgt. Die Drehung der Welle 17 wird darum zweckmässig, wie das in der Fig. 2 dargestellt ist, durch Klinkenrad 57 und Klinke 58 veranlasst. Der Motor 22 treibt über die Schnecke 59 das Schneckenrad 60 an und dieses bewegt die Kurbel 61, zieht damit die Kurbelstange 62 herunter, die an der auf der Achse 17 gelagerten Schwinge 63 angreift. Die Klinke 58 dreht dabei das Klinkenrad 57 um einen von den acht Zähnen weiter. Da der Motor infolge seiner Trägheit weiter umläuft und nur die Rückführung soweit erfolgen darf, dass die Klinke 58 in den nächsten Zahn einspringt, ist eine Bremsung notwendig, die durch Anwendung der Feder 64, die am andern Ende der Schwinge ? angreift, erreicht wird.
An Stelle des Druckknopfschalters 37, der von einem Bedienungsmann in festgelegten Zeitabständen betätigt wird, kann auch ein Zeitschalter treten, der nach seiner festgesetzten Zeit die Einschaltung des Motors veranlasst. Damit erhält man eine voll automatisch arbeitende Anlage. An Stelle der auf der Welle angeordneten Segmente, die die Schaltung der Stromkreise für die Magneten. 36 und 45 vornehmen, kann auch eine andere von der Welle 17 beeinflusste Sehaltungsvorrichtung Verwendung finden. Wesentlich ist nur, dass diese Schaltvorrichtung nach 1/8 "Umdrehung den einen Stromkreis, beispielsweise den Stromkreis, in dem der Magnet J6 liegt, unterbricht und gleichzeitig die Möglichkeit gibt, den andern Stromkreis zu schliessen, wenn die Kontakte 50 betätigt werden und umgekehrt.
Die beschriebene Steuerung eignet sich natürlich nicht nur für Aktivkohleanlagen, sondern überhaupt für Anlagen, bei denen es darauf ankommt, eine Öffnung von Ventilen erst dann vorzunehmen, wenn andere Ventile vorher geschlossen worden sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Steuerung für die in den Leitungen von Aktivkohleanlagen angeordneten Absperrorgane, dadurch gekennzeichnet, dass die die Absperrorgane betätigenden elektromotorischen, hydraulischen oder pneumatischen Antriebe von einer Kraftquelle gesteuert werden, die nach Einschaltung von Hand oder durch einen Zeitschalter den Abschluss zweier Abschlussorgane in zwei zum Adsorber führenden und vom Adsorber abführenden zusammengehörigen Leitungen veranlasst, wobei die Ausschaltung der steuernden Kraftquelle erfolgt, und dass nach Abschluss der genannten Absperrorgane durch diese selbst eine zweite Einschaltung der steuernden Kraftquelle erfolgt, die die Öffnung zweier weiterer Absperrorgane veranlasst, die entsprechend der Arbeitsweise der Aktivkohleanlage zu öffnen sind.