Hydraulischer Niveauregler Zur Regelung des Niveaus in Behältern, in welche Flüssigkeit zufliesst und von da entweder durch ihr Eigengefälle oder durch den Druckunterschied beim Abfluss in einen Behälter von geringerem Druck ab fliesst oder durch eine Pumpe abgesaugt wird, ver wendet man verschiedene Regler, am häufigsten sol che mechanischer Art. Bei diesen betätigt ein Schwim mer durch Hebel oder Seile direkt ein Drosselorgan und regelt so den Abfluss der Flüssigkeit. Bei dieser Regelungsart kommt man zumeist nicht um die Ver wendung von Stopfbüchsen herum, welche die Emp findlichkeit des Regelvorganges stark beeinträchtigen. Jedenfalls steht als regelnde Verstellkraft nur der Auftrieb oder das Gewicht des Schwimmers zur Ver fügung.
Diese Kraft ist in der Regel nicht ausreichend für eine empfindliche Regelung, insbesondere dann nicht, wenn die Stopfbüchsen angezogen sind.
Hydraulische Regler bekannter Ausführung ver mögen nur in Verbindung mit einer Pumpe zu arbei ten, welche die Flüssigkeit aus dem Behälter saugt. Ohne Pumpen können sie deswegen nicht arbeiten, weil sie die Energie der geförderten Flüssigkeit für ihre Funktion ausnützen, nämlich für die Änderung der Lage ihrer Regelorgane. Zu den bekannten Aus führungsarten gehören vor allem die mit einem Kol benschieber versehenen Einrichtungen, welche aber zur Betätigung des Drosselschiebers einen hydrauli schen Servomotor benötigen. Von Nachteil ist auch, dass die hydraulische Kraft nur zum Öffnen des Durchflussquerschnitts dient.
Das Schliessen und Dros seln des Durchflussquerschnitts wird nur vom Gewicht des Servomotorkolbens und Schiebers besorgt, was bei den üblichen kleinen Ausführungen für eine emp findliche Funktion nicht ausreicht, insbesondere nicht bei Verunreinigungen und im Falle schneller betrieb licher Änderungen. Bei anderen bekannten Ausführungen kommt ein Servomotor in Form eines Stufenkolbens zur Verwen dung.
Bei dieser Ausführung wird der Regler gross und kompliziert, ausserdem ist man gezwungen, die Impulsflüssigkeit von einer Stelle zuzuführen, an der sich der Druck der geförderten Flüssigkeit möglichst wenig ändert, damit der Reglungsvorgang möglichst wenig durch die Änderung des Flüssigkeitsdruckes beeinflusst wird, die er selbst hervorgerufen hat. Über dies wird die Stellung des Reglers durch Druckände rungen in der Rückströmungsleitung beeinflusst, da diese Drücke auf die untere Kolbenschieberfläche wirken.
Es sind ferner schon Ausführungen vorgeschlagen worden, ein an einer Membrane befestigtes Ventil zu benützen, wobei auf die eine Seite der Membrane der Flüssigkeitsdruck einwirkt, der mittels eines durch einen Schwimmer gesteuerten Ventils reguliert wird. Diese Regler eignen sich gut für Intervallenregelung, d. h. bei einem gewissen Ausmass des Flüssigkeits niveaus ist er völlig geöffnet, in einem anderen wieder geschlossen.
Die Zwischenlagen sind nämlich wenig bestimmt, infolge der Veränderlichkeit der Druckes auf die Membrane auf der Abflussseite, der Veränder lichkeit des Druckes auf das Einsitzventil, wegen ziemlich grober Veränderung des Druckes in dem vom Schwimmer gesteuerten Ventil und mit Rück sicht auf die veränderlichen Zusatzkräfte, die zum verschiedenartigen Spannen oder Entspannen der Membrane nötig sind. Ausserdem sind die membran- artigen Ausführungen aus Festigkeits- und Material gründen für einen Betrieb mit grossen Drücken, gro ssen Druckunterschieden und hohen Temperaturen kaum geeignet.
Die angeführten Mängel sollen durch einen hy draulischen Niveauregler mit einem einerseits von der Eintrittsseite und anderseits von der Austrittsseite her von der Flüssigkeit beaufschlagten Drosselorgan, wo bei der Abfluss der Flüssigkeit aus einem mit der Eintrittsseite vorzugsweise über eine kalibrierte Boh rung in Verbindung stehenden Beaufschlagungsraum auf der einen Seite des Drosselorgans und dadurch auch der Druck in dem genannten Beaufschlagungs- raum in Abhängigkeit von der Lage des Niveaus mit tels einer durch einen Schwimmer gesteuerten Drosse lung im Abflussweg beeinflusst wird, vermieden wer den.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Drosselorgan als ein zusätzlich durch den Druck einer Feder belasteter Kolbenschieber ausge bildet ist, der von einem einen Teil des Abflussweges vom Beaufschlagungsraum bildenden Abflusskanal durchsetzt ist, dessen Austrittsöffnungen mit öffnun- gen einer vom Schwimmer gesteuerten Abdeckkappe je nach Schwimmerstellung (Niveaulage) zur über deckung kommen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist sche matisch auf der beigefügten Zeichnung dargestellt. Der Regler arbeitet als Drosselregler, so dass stets ein Unterschied der Drücke vor und hinter dem Regler vorhanden ist, von dem der Regler zu seiner Funktion Gebrauch macht. Aus dem Behälter 1 fliesst die Flüssigkeit durch die Rohrleitung 2 zum Regler 3. Ausserdem ist der Raum unterhalb der Oberfläche def Flüssigkeit durch die Rohrleitung 5 mit der Schwimm kammer 4 verbunden und der Raum oberhalb durch die Rohrleitung 6. Der Schwimmer 7 ändert seine Lage gemäss der Niveaubewegung im Behälter 1. Die durch Rohrleitung 2 zum Regler 3 strömende Flüssig keit durchfliesst die Schlitze 8 der Büchse 9 und ge langt in den Schieber 10.
Durch eine kalibrierte Boh rung 11 dringt sie auch in den Beaufschlagungsraum 3a unter den Schieber 10 und in dessen Längsboh rung 12. Diese endigt in öffnungen 13, welche durch eine mit Öffnungen 15 versehene Kappe 14 überdeckt werden. Die Kappe 14 ist durch den Hebel 16 mit dem Schwimmer 7 verbunden. Ausserdem drückt eine Feder 17 auf den Kolbenschieber 10. Der Ab fluss der Flüssigkeit durch Öffnungen 18 der Büchse 9 in die Rohrleitung 19 wird durch die obere Innen kante des Schiebers 10 entsprechend der Lage des Schwimmers 7 gesteuert.
Die durch die Bohrung 11, Längsbohrung 12, Öffnungen 13, 15 ausgeflossene und die infolge Undichtheit den Schieber 10 umflie ssende Flüssigkeit gelangt durch die Öffnung 21 in die Rohrleitung 19. Das Abströmen der Flüssigkeit wird folgendermassen gesteuert: Bei steigendem Niveau im Behälter 1 steigt auch der Schwimmer 7 in der Schwimmerkammer 4 und die mit ihm verbundene Kappe 14. Dadurch wird der Abfluss der Flüssigkeit durch die Öffnungen 13 aus dem Raume 3a unter dem Schieber 10 gedrosselt, und es tritt in diesem Raume eine Druckerhöhung ein, welche den Schieber 10 entgegen dem Druck der Feder 17 verschiebt, so dass die Abflussöffnungen 18 in die Rohrleitung 19 vergrössert werden.
Dadurch wird ein weiteres Ansteigen des Flüssigkeitsniveau hintangehalten, solange sich der Zufluss in den Be hälter 1 nicht ändert. Bei sinkendem Niveau gibt hin gegen die Abwärtsbewegung der Kappe 14 den Ab- fluss.aus dem Raume 3a unterhalb des Schiebers 10 frei, wodurch der Druck in diesem Raume abfällt, so dass die Feder 17 den Schieber zu schliessen be ginnt und die Abflussöffnungen 18 zur Rohrleitung 19 hin verkleinert. Demnach ist die Lage des Schiebers 10 von der Niveauhöhe im Behälter 1 abhängig.
Der Schwimmer 7 bewegt hiebei nur die Kappe 14, deren Bewegungen sich der Schieber 10 entsprechend dem Gleichgewicht zwischen dem Flüssigkeitsdruck unter dem Schieber 10 und dem Gegendruck von der an deren Seite her anpasst, der durch den Druck der ab fliessenden Flüssigkeit und den Druck der Feder 17 auf die Gegenseite des Schiebers 10 hervorgerufen wird. Ausserdem ist es möglich, mittels der Schraube 20 den Schieber von Hand zu betätigen, wenn dies bei Beschädigung des Schwimmers oder bei einer etwa notwendigen Entleerung des Behälters erforderlich wäre.
Der Regler hat keine Stopfbüchsen nach aussen hin, obschon der Raum der Schwimmerkammer 4 vom Inneren des Reglers 3 abgetrennt ist. Von ein ander abgetrennt sind diese zwei Räume durch das Achslager des Hebels, welches zugleich auch die Funktion einer Stopfbüchse übernimmt. Der Unter schied der beiden Drücke ist stets kleiner als der überdruck nach aussen hin, da er nur durch die Dros selwirkung des Reglers 3 hervorgerufen wird, was als Vorteil zu bezeichnen ist, insbesondere bei Reglern, die mit grossen Drücken arbeiten, z.
B. bei Hoch druck-Wasservorwärmern. Undichtigkeitsverluste ma chen sich nach aussen nicht bemerkbar und fliessen ebenfalls durch die Rohrleitung ab, so dass keine Ver luste eintreten. Der Regler weist demnach keine Ein busse der Empfindlichkeit auf und versagt weder bei einem Anziehen von Stopfbüchsen noch beim Auf treten normaler Flüssigkeitsverunreinigungen. Die Verstellkraft des Reglers kann nämlich durch Wahl der Kolbenfläche des Schiebers 10 und Anpassung der Federkraft beliebig vergrössert werden, und zwar auch bei kleinen Druckunterschieden vor und hinter dem Regler.
Hydraulic level regulator Various regulators are used to regulate the level in containers into which liquid flows and from there either due to its own gradient or the pressure difference when it is drained into a container of lower pressure or is sucked off by a pump, various regulators are used, most commonly sol It is of a mechanical nature. With these, a swimmer directly actuates a throttle device using levers or ropes, thus regulating the outflow of the liquid. With this type of control you can usually not avoid the use of stuffing boxes, which severely impair the sensitivity of the control process. In any case, only the buoyancy or the weight of the swimmer is available as a regulating adjustment force.
As a rule, this force is not sufficient for sensitive regulation, especially not when the stuffing boxes are tightened.
Known hydraulic regulators are only able to work in conjunction with a pump that sucks the liquid out of the container. They cannot work without pumps because they use the energy of the pumped liquid for their function, namely to change the position of their control organs. The known types of execution include above all the facilities provided with a piston piston, which, however, require a hydraulic servomotor to operate the throttle slide. Another disadvantage is that the hydraulic force is only used to open the flow cross-section.
The closing and throttling of the flow cross-section is only taken care of by the weight of the servomotor piston and slide, which is not sufficient for a sensitive function in the usual small versions, especially not in the case of contamination and in the case of rapid operational changes. In other known designs, a servo motor in the form of a stepped piston is used.
In this design, the regulator is large and complicated, and one is also forced to supply the impulse fluid from a point where the pressure of the fluid being pumped changes as little as possible, so that the regulation process is influenced as little as possible by the change in fluid pressure that it itself has caused. Via this, the position of the regulator is influenced by changes in pressure in the return line, as these pressures act on the lower piston slide surface.
Furthermore, designs have already been proposed to use a valve attached to a membrane, one side of the membrane being acted on by the liquid pressure which is regulated by means of a valve controlled by a float. These controllers are well suited for interval control; H. at a certain level of the liquid it is completely open, at another it is closed again.
The intermediate layers are in fact little defined, due to the variability of the pressure on the membrane on the outflow side, the variability of the pressure on the single-seat valve, due to the rather gross change in the pressure in the valve controlled by the float and with regard to the variable additional forces that are necessary to tension or relax the membrane in various ways. In addition, for reasons of strength and material, the membrane-like designs are hardly suitable for operation with high pressures, large pressure differences and high temperatures.
The specified deficiencies are to be addressed by a hydraulic level regulator with a throttle element acted upon by the liquid on the one hand from the inlet side and on the other hand from the outlet side, where the flow of the liquid from a pressure chamber connected to the inlet side, preferably via a calibrated drilling one side of the throttling device and thereby also the pressure in the said impingement space depending on the position of the level by means of a throttling in the drainage path controlled by a float is avoided.
According to the invention, this is achieved in that the throttle element is designed as a piston slide which is additionally loaded by the pressure of a spring and which is penetrated by a drainage channel forming part of the drainage path from the application space, the outlet openings of which with openings of a cover cap controlled by the float, depending on Float position (level position) to overlap.
An embodiment of the invention is shown cally on the accompanying drawings. The regulator works as a throttle regulator, so that there is always a difference in the pressures upstream and downstream of the regulator, which the regulator uses for its function. From the container 1 the liquid flows through the pipeline 2 to the regulator 3. In addition, the space below the surface def liquid is connected to the swimming chamber 4 through the pipeline 5 and the space above through the pipeline 6. The float 7 changes its position accordingly the level movement in the container 1. The liquid flowing through the pipeline 2 to the regulator 3 flows through the slots 8 of the sleeve 9 and reaches the slide 10.
It also penetrates through a calibrated borehole 11 into the action space 3 a under the slide 10 and into its longitudinal borehole 12. This ends in openings 13 which are covered by a cap 14 provided with openings 15. The cap 14 is connected to the float 7 by the lever 16. In addition, a spring 17 presses on the piston valve 10. The flow of the liquid through openings 18 of the sleeve 9 into the pipeline 19 is controlled by the upper inner edge of the slide 10 according to the position of the float 7.
The liquid that has flowed out through the bore 11, longitudinal bore 12, openings 13, 15 and the liquid flowing around the slide 10 as a result of the leakage passes through the opening 21 into the pipeline 19 the float 7 in the float chamber 4 and the cap 14 connected to it. As a result, the outflow of the liquid through the openings 13 from the space 3a under the slide 10 is throttled, and a pressure increase occurs in this space which counteracts the slide 10 the pressure of the spring 17 shifts, so that the outflow openings 18 in the pipeline 19 are enlarged.
This prevents the liquid level from rising further as long as the inflow into the container 1 does not change. When the level drops, the downward movement of the cap 14 releases the outlet from the space 3a below the slide 10, whereby the pressure in this space drops, so that the spring 17 begins to close the slide and the drainage openings 18 close Pipeline 19 reduced in size. Accordingly, the position of the slide 10 is dependent on the level in the container 1.
The float 7 only moves the cap 14, the movements of which the slide 10 adapts according to the equilibrium between the liquid pressure under the slide 10 and the counter pressure from the other side, which is caused by the pressure of the flowing liquid and the pressure of the spring 17 is caused on the opposite side of the slide 10. In addition, it is possible to operate the slide by hand by means of the screw 20 if this would be necessary if the float was damaged or if the container had to be emptied.
The regulator has no outside stuffing boxes, although the space of the float chamber 4 is separated from the inside of the regulator 3. These two spaces are separated from one another by the axle bearing of the lever, which also functions as a stuffing box. The difference between the two pressures is always smaller than the excess pressure to the outside, since it is only caused by the throttle effect of the controller 3, which is an advantage, especially for controllers that work with high pressures, e.g.
B. for high pressure water preheaters. Leakage losses are not noticeable to the outside and also flow away through the pipeline so that no losses occur. The controller therefore has no loss of sensitivity and does not fail either when the stuffing boxes are tightened or when normal liquid contamination occurs. The adjusting force of the regulator can be increased as required by selecting the piston area of the slide 10 and adjusting the spring force, even with small pressure differences in front of and behind the regulator.