CH656944A5

CH656944A5 - Automatische luftbefeuchtungsanlage.

Info

Publication number: CH656944A5
Application number: CH559282A
Authority: CH
Inventors: Jozsef Kovacs; Ferenc Olah; Kalman Csapo; Zsgimond Himer
Original assignee: Fotoelektronik Isz Automatika
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1982-09-22
Publication date: 1986-07-31
Also published as: GB2108862A; DE3236339A1; DE3236339C2; GB2108862B; HU183598B

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Luftbefeuchtungsanlage, bei der die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der Verdampfungszylinder vervielfacht sind, indem, die während des Betriebes des Verdampfungszylinders verdampfte Wassermenge sowie die Mengen des ausgeschiedenen Wassersteines und sonstiger Verunreinigungen in Betracht ziehend, zwecks periodischer Entfernung derselben wirksame Reinigungs-, bzw. Waschzyklen dazwischenge-schaltet werden.

Das grösste Problem bei der Verdampfung mit Direktheizung besteht darin, dass die in dem zugeführten Wasser vorhandenen Stoffe (z.B. Wasserstein oder sonstige Verunreinigungen) sich während des Betriebs des Verdampfungszylinders auf die Elektroden, die Innenfläche, den Filter und die Auslassorgane präzipitieren. Wenn das Präzipitat nicht regelmässig, restlos und mit grösster Sorgfalt entfernt wird,

kommt allmählich eine zusammenhängende Fläche zustande, wodurch die wirksame Fläche der Elektroden und der Ausflussquerschnitt des Zylinders beeinträchtigt werden.

Die Ablösung der präzipitierten Wassersteinschicht unter Anwendung von Chemikalien ist bei einer auf dem Prinzip der Direktheizung beruhenden Betriebsführung während des Betriebes nicht möglich.

Bei den gegenwärtig handelsüblichen Anlagen wird allein bei dem schwedischen System Steamatic das Prinzip des Zylinderwaschens während des Betriebes, wenn auch mit geringer Wirksamkeit, realisiert. Bei dieser Anlage kann an der elektromechanischen Schaltuhr der Zeitpunkt des periodisch beginnenden Waschprozesses eingestellt werden, worauf der Verdampfungszylinder mit einem durch einen engen Querschnitt zugeführten Wasserstrahl aufgefüllt und darauffolgend entleert wird.

Bei dieser Lösung wird das Prinzip der durch eine plötzliche Temperaturänderung erreichbaren Wassersteinablösung nicht verwendet; hier kann nur die in dem Verdampfungszylinder in einem gelösten Zustand vorhandene Verunreinigung entfernt werden.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass der sich während des Betriebes spontan in Stücken ablösende Wasserstein sich in dem Zylinder ansammelt und den Durchflussquerschnitt allmählich verringert.

Im Laufe des Waschprozesses wird die Beendigung des der Auffüllung folgenden Wasserablasses keineswegs von einem unteren Wasserstandsfühler angezeigt. Die Dauer wird von der eingestellten Schaltuhr geregelt.

So kann es z.B. vorkommen, dass, wenn der Durchflussquerschnitt bereits verjüngt ist, der Verdampfungszylinder während der eingestellten Entleerungsperiode nicht vollkommen entleert werden kann und dass verunreinigtes Wasser zurückbleibt.

Wenn solche Fälle häufig vorkommen, reichert sich der Inhalt des Verdampfungszylinders an gelösten Verunreinigungen allmählich an ; zuletzt wird die Anlage unbetriebsfähig.

Bei dem Steamatic System strebte man danach, durch die Zerlegbarkeit des Verdampfungszylinders und durch die vor-schriftsmässigen manuellen Reinigungszyklen die obenbeschriebenen Mängel zu verringern. Die hier erwähnten, mit dem Betrieb zusammenhängenden Probleme zeigen sich bei allen Anlagen, die über einen Verdampfungszylinder verfügen, nur mit dem Unterschied, dass die Waschzyklen bei dem Steamatic System die Möglichkeit bieten, die mechanische Reinigung nicht so häufig vornehmen zu müssen. Der guten Ordnung halber soll noch bemerkt werden, dass die der Betriebsstörung folgenden mechanischen Reinigungsprozesse oder der vorangehend durchgeführte Reinigungspro-zess nur bei einer ausser Betrieb gesetzten Anlage vorgenommen werden kann, wobei die Häufigkeit von der Härte des zur Verwendung kommenden Wassers, bzw. von dessen Verunreinigungsgrad abhängt.

Mit Hinsicht darauf, dass eine Anlage bei Normalbetrieb etwa 10 Liter Wasser pro Stunde verdampft, beansprucht die Anlage auch bei als rein qualifiziertem Trinkwasser wöchentlich mehrere Reinigungsprozesse.

Der Erfindung wurde das Ziel gesetzt, die obenerwähnten Mängel durch ein bisher nicht verwendetes Steuerprinzip zu beseitigen.

Das Ziel der Erfindung liegt also in einer Regeleinrichtung, die für das automatische, betriebsabhängige Waschen der Verdampfungszylinder während des Betriebs der Luftbefeuchtungsanlage dient, wobei der Waschzyklus in Funktion der entstehenden Ablagerungen geregelt wird, und die dadurch die permanente Ablagerung verschiedener Verunreinigungen auf den Wänden des Zylinders, den Elektroden usw. verhindert.

Das Ziel der Erfindung wird durch eine automatische Luftbefeuchtungsanlage erreicht, die durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 charakterisiert ist.

Die Erfindung wird anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das neue Prinzip der Reinigung des Verdampfungszylinders und das Blockschema der Steuerelektronik,

Figur 2 die elektrische Schaltung der ausführenden Organe,

Figur 3 das Funktionsprinzip der die Waschzyklen tempie-renden «Digitaluhr»,

Figur 4 die elektrische Wahrnahme des unteren und des oberen Wasserstandes in dem Verdampfungszylinder.

Wie es aus der Figur 1 wohl ersichtlich ist, ist in dem Hauptstromkreis 11 des Verdampfungszylinders 1 der Magnetschalter 10 angeordnet, ausserdem ist in dem Stromkreis der einen Phase der Stromwandler 12 vorgesehen. Dem Magnetschalter 10 wird die Aufgabe zugeteilt, den Hauptstromkreis während des Waschprozesses zu trennen, während der Stromwandler 12 ein mit dem von dem Zylinder aufgenommenen Strom und daher mit der in dem Zylinder vorhandenen Wassermenge proportionales analoges Spannungssignal erzeugt. Dessen Ausgangssignal steuert den s

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spannungsgesteuerten Oszillator 15. Der Oszillator bildet mit der digitalen Teilungskette 16 zusammen eine Digitaluhr, die immer mit einer mit der in den Zylinder eingespeisten Wassermenge proportionalen Geschwindigkeit «geht».

Mit Hinsicht darauf, dass die sich aus dem Wasser in dem Zylinder ausscheidenden Verunreinigungen (Wasserstein) quantitativ zur eingespeisten Wassermenge proportional sind, wird diese Proportionalität von der Digitaluhr elastisch gefolgt; als Konsequenz werden in entsprechenden Intervallen Waschzyklen in Gang gesetzt.

Wenn nun der Ausgang der digitalen Teilkette 16 auf den Hochstand umschaltet, gibt der Stromkreis mit dem Relais einen Befehl zur Reinigung des Zylinders ab. Die einzelnen Phasen sind, wie folgt:

- Der Magnetschalter unterbricht den Hauptstromkreis des Zylinders.

- Das Waschventil 4 mit einem grossen Querschnitt wird geöffnet. Über das Ventil gelangt unmittelbar unter dem Wasserdruck des Netzes und über einen grossen Querschnitt der Kaltwasserstrahl auf die Elektroden und den Ablassfilter. Durch die Wirkung der schnellen Temperaturänderung wird der präzipierte Wasserstein aufgelockert, wodurch dieser mittels der mechanischen Energie des Wasserstrahls leicht entfernt werden kann.

- Die Wasserauffüllung findet bis zu dem von dem oberen Standfühler bestimmten Stand statt.

- Durch die Auffüllung wird die digitale Teilerkette 16 gelöscht, das Waschventil 4 mit dem grossen Querschnitt schliesst, und der Stromkreis 17 mit dem Relais gibt einen Befehl zum Öffnen des entleerenden Magnetventils 5 -dessen Durchmesser dem gesamten Abflussquerschnitt des Verdampfungszylinders 1 entspricht - sowie ein Startsignal für den Oszillator 14 mit der Fixfrequenz ab. Die Frequenz des Oszillators 14 mit der Fixfrequenz ist so gewählt, dass bei einem vollkommen reinen Abflussfilter und Abflussorganen während der Dauer der Entleerung die digitale Teilerkette 16 bis zum Eindrittel der Teilung zählt, wobei dieser Wert in der Kette gespeichert wird.

- Die vollkommene Entleerung des Zylinders wird von dem den unteren Wasserstand wahrnehmenden Standfühler detelctiert, der einen Befehl auf den Stoppeingang des Oszillators 14 mit der Fixfrequenz abgibt; über den Stromkreis 17 mit dem Relais wird ein Befehl zum Rückschalten des Magnetschalters 10 abgegeben.

Damit ist der erste Waschzyklus beendet. In dem darauffolgenden Verdampfungszyklus zählt die digitale Teilkette -aus dem bis zu dem Eindrittel-Teil «aufgefüllten Zustand» ausgehend - weiter.

Des weiteren wird das Intervall zwischen den einzelnen Waschzyklen woimmer durch die «elektrische Länge» des nach dem Waschen übrigbleibenden Zweidrittel-Teils, sowie durch die mit der Wassermenge proportionale Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 15 bestimmt.

Sollte während des Betriebs des Verdampfungszylinders Wasserstein sich ablösen und als Folge der Ablösung oder wegen des in dem Durchflussquerschnitt gelagerten Wasser-steins der Durchflussquerschnitt sich einengen, entleert sich der Verdampfungszylinder während des Waschzyklus viel langsamer als in einem vollkommen reinen Zustand. So verlängert sich die Entleerungsperiode, die Teilerkette wird von dem Oszillator 14 mit der Fixfrequenz zunehmend, zu einem proportional höheren Anteil - d.h. nicht nur bis zu einem Drittel - «aufgefüllt». Die für den nächsten Verdampfungszyklus übrigbleibende «Teilungslänge» wird verkürzt, mit anderen Worten, das System konzentriert die Zahl der Waschprozesse in einem mit der Kalksteinbildung proportionalen Mass.

Durch diese einfache Rückkopplung der digitalen Teilerkette 16 kann es erreicht werden, dass nach Erreichen einer vorgegebenen Verlängerung der Entleerungsperiode der Waschzyklus so oft wiederholt wird, bis die Entleerungspe-s riode auf den gewünschten Wert zurückgeht.

Figur 2 stellt den den Waschprozess steuernden Stromkreis mit dem Relais sowie die elektrische Schaltung der ausführenden Organe dar.

Sobald das letzte Glied der digitalen Teilerkette im BCD-lo Code beim Zählen za der Zahl 9 gelangt, wird der Stromkreis 17 mit dem Relais leitend: An dem Ruhekontakt 17/2 wird der Stromkreis des Magnetschalters 10 unterbrochen, wodurch dieser abfällt. Das Waschventil 4 mit dem grossen Querschnitt erhält eine Steuerung über den Ruhekontakt ls 10/5 sowie den Betriebskontakt 17/4, worauf die Wasserauffüllung in Gang gesetzt wird. Der Detektorstromkreis 9 des unteren Wasserstandes schliesst sich über den Ruhekontakt 10/1. Mit Hinsicht darauf, dass in dem Verdampfungszylinder Wasser vorhanden ist, zieht das Relais an. Sobald der 20 Wasserstand den oberen Wasserstandfühler 13 erreicht, wird der Inhalt der digitalen Teilerkette 16 über den Betriebskontakt 13/1 gelöscht und das Relais 17 fällt ab. Über den Betriebskontakt 17/4 wird der Stromkreis des Waschventils 4 mit dem grossen Querschnitt unterbrochen. Der Stromkreis 25 des entleerenden Magnetventils 5 schliesst sich über den Ruhekontakt 17/3 und den Betriebskontakt 9/4. Der die Entleerungsdauer registrierende Oszillator 14 mit der Fixfrequenz erhält über den Ruhekontakt 17/1 und den Betriebskontakt 9/2 ein Startsignal. Sobald der Verdampfungszy-30 linder entleert worden ist, fällt das Relais des Detektorstromkreises 9 des unteren Wasserstandes ab. Über den Betriebskontakt 9/4 wird der Stromkreis des entleerenden Magnetventils unterbrochen, wonach der den Hauptstromkreis des Verdampfungszylinders unterbrechende Magnetschalter 10 35 über die Ruhekontakte 9/3 und 17/2 rückschaltet. An dem Betriebskontakt 9/2 findet der Abbau durch den Oszillator 14 mit der Fixfrequenz statt. An dem Betriebskontakt 9/1 hört die Bedingung der den wiederholten Waschprozess bei der Verlängerung der Entleerungsdauer um ein gewisses 40 Mass anregenden Rückkoppelung auf.

Darauffolgend wird der Zylinder von dem während des Verdampfungszyklus funktionierenden - hier nicht dargestellten - Magnetventil auf den Betriebsstand aufgefüllt, und die Verdampfung wird in Gang gesetzt.

45 Figur 3 zeigt den schematischen Aufbau des Stromwandlers 12, des die Entleerungsdauer registrierenden Oszillators

14 mit der Fixfrequenz, des spannungsgesteuerten Oszillators 14 mit der Fixfrequenz, des spannungsgesteuerten Oszillators 15 sowie der digitalen Teilerkette 16, die gegenseitige so Verbindung derselben bzw. die Anordnung gegenüber dem Stromkreis mit dem Relais.

Der Stromwandler 12, der spannungsgesteuerte Oszillator

15 und der Oszillator 14 mit der Fixfrequenz sind aus der Fachliteratur wohlbekannt und stellen eine zweckdienliche

55 Schaltungsanordnung dar. Die mit dem Potentiometer abgeschwächte Ausgangsspannung des Umwandlers 12 ist immer mit dem in dem Hauptstromkreis 11 fliessenden Strom proportional. Der sich dem Ausgang anschliessende spannungsgesteuerte Oszillator 15 bildet während des Verdampfungszy-60 klus den Oszillator der die Zyklusdauer messenden Digitaluhr. Die Frequenz derselben ist - sich aus der linearen Verbindung zwischen dem in dem Verdampfungszylinder vorhandenen Wasser und dem von dem Verdampfungszylinder aufgenommenen Strom ergebend - immer mit der in dem 65 Verdampfungszylinder vorhandenen Wassermenge proportional.

In dem Verdampfungszylinder 1 ist die Menge des während des Betriebes sich ausscheidenden Wassersteins und

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sonstiger Verunreinigungen eben mit der Wassermenge proportional ; auf diese Weise schaltet die aus dem spannungsgesteuerten Oszillator 15 und der Teilerkette 16 gebildete Digitaluhr dieser Proportionalität entsprechend die Waschzyklen in den Betrieb des Zylinders ein.

Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 15 schliesst sich über das ODER-Tor 29 dem Eingang der Teilerkette 28 mit dem Teilungsverhältnis 106 an. Dem anderen Eingang des ODER-Tors 29 ist das UND-Tor 30 angeschlossen. Über dieses schliesst sich dem Eingang der Teilerkette der die Entleerungsperiode registrierende Oszillator 14 mit der Fixfrequenz an, wenn an dem Ausgang des Schmitt-Triggers 31 der H-Pegel vorhanden ist. Die Umschaltung über die entprellenden Elemente RC auf den H-Pegel findet nur während der Entleerungsperiode statt, d.h. wenn der Ruhekontakt 17/1 offen und der Betriebskontakt 9/2 geschlossen ist.

Die Teilung der Teilerkette 28 und 32 beträgt bis zur Anregung des Waschprozesses 9-106. Wenn eben so viele Impulse zu dem Eingang ankommen, zählt der Zehnerteiler genau bis neun. Die Ausgänge 20 QA und 21 QD schalten auf den Hochstand um, und der Stromkreis 17 mit dem Relais erhält über das sich anschliessende UND-Tor 22 und den Transistor 25 die Steuerung zum Ingangsetzen des Waschprozesses, worauf die Wasserauffüllung begonnen wird. Sobald der Wasserstand die Elektrode des den oberen Stand wahrnehmenden Fühlers 13 erreicht, wird der Inhalt derTeilerkette über den Betriebskontakt 13/1, die entprellenden Elemente RC und den Schmitt-Trigger 27 gelöscht. Das Relais in dem Stromkreis 17 fällt ab, gleichzeitig aber bleibt der den unteren Stand wahrnehmende Fühler 9 eingezogen.

Über die Ruhekontakte 17/1 und 9/2 kommt die Koppelungsbedingungen des die Entleerungsdauer registrierenden Oszillators 14 mit der Fixfrequenz zustande.

Der Oszillator arbeitet mit einer Frequenz, bei der während der Entleerungsperiode des Verdampfungszylinders mit dem vollkommen reinen Durchflussquerschnitt die digitale Teilerkette 16 genau bis zum Eindrittel-Teil, d.h. bis 3 • 106 zählt, wobei dieser Wert in der Teilerkette gespeichert wird und in dem darauffolgenden Verdampfungszyklus erst dann eine Anregung zu einem Waschprozess erfolgt, wenn die Teilerkette von dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators her hoch 6-106 Impulse zählt und der Inhalt des Zählers 32 neun beträgt.

Wenn nun Wasserstein sich in dem Zylinder absetzt, verringert sich der Durchflussquerschnitt, wodurch die Entleerungsperiode sich verlängert. Um wieviele Sekunden die Entleerungsperiode sich verlängert, um so viele Sekunden - die dem mit der Sekundenzahl multiplizierten Quotienten der Frequenzen der Oszillatoren 15 bzw. 14 mit der Fixfrequenz entsprechen - wird die bis zu dem nächsten Waschprozess ablaufende Zeit verkürzt.

Die auf dem UND-Tor 23 und 24, dem Schmitt-Trigger 26 und dem Betriebskontakt 9/1 beruhende Rückkoppelung regt immer sich wiederholende Waschprozesse an, wenn die ursprüngliche Entleerungszeit sich verdoppelt, d.h. wenn während der Entleerungsperiode der Inhalt des Zehnerteilers 32 den Wert sechs erreicht. In diesem Fall schalten die Ausgänge 18 QB und 19 QB auf den Hochstand um, und ein Impuls von hohem Stand gelangt zu dem auf neun stellenden Stelleingang des Zehnerteilers. Jetzt regt der Zehnerteiler 32 einen wiederholten Waschzyklus an, der so lange fortgesetzt wird, bis der Zylinder so weit gereinigt ist, dass die Entleerung während einer Zeitdauer erfolgt, die die Hälfte der urspünglichen Entleerungsperiode beträgt.

In Figur 4 ist das Prinzip der Wahrnahme des oberen und des unteren Wasserstands während des Waschens des Verdampfungszylinders veranschaulicht. Ursprünglich ist die Elektrode des den oberen Wasserstand detektierenden Fühlers in den Verdampfungszylinder eingebaut, während die Wahrnahme des unteren Wasserstandes mit Hilfe der in dem neben dem Zylinder angeordneten Metallrohr 6 vorhandenen Elektrode erfolgt, wobei der Anschluss der Elektrode an dem Zylinder auf dem Prinzip «der kommunizierenden Gefässe» beruht. Um das Rohr 6 auch oben abschliessen zu können, ist es mit dem Dampfstutzen des Zylinders, an dem Oberteil, über den Rohrabschnitt 33 verbunden.

Im Laufe der Verdampfung erwärmt die an dem ohmischen Widerstand des in dem Zylinder sich befindenden Wassers entstehende Wärme das Wasser. Auch während des Waschzyklus wird die Leitfähigkeit des Wassers zur Wahrnahme des Wasserstandes verwendet. Das in dem ausgeschalteten Zylinder vorhandene Wasser steht über die Abflussorgane bzw. das Rohr 6 immer auf dem Nullpotential. Die Gleichrichter der mit den anderen Polen sich der Phasenleitung 11 anschliessenden Standfühler erhalten von hier die Steuerung durch die Zwischenschaltung der Elektroden. Nach geeigneter Filtrierung speist der Ausgang der Gleichrichter auf Phasenspannung dimensionierte Kleinstromrelais.

Die erfindungsgemässe automatisch reinigende Anlage beseitigt weitgehend die Mangelhaftigkeit der bekannten Anlagen. Sie ist aus zeitgemässen elektronischen Elementen aufgebaut, weder Wartung noch Überwachung noch der kostenaufwendige Austausch des Verdampfungszylinders wird beansprucht.

Die erreichbare Verlängerung der Lebensdauer des Zylinders kann z.B. dadurch gekennzeichnet werden, dass, wo bisher der Zylinder jeden zweiten Tag von Hand gereinigt und mindestens jede zweite Woche ausgetauscht werden musste, der Zylinder ohne jede manuelle Intervention ein Jahr lang ohne weiteres in Betrieb gehalten werden kann.

Die erfindungsgemässe Steuerung beansprucht eine einzige Karte 100 x 150 mm, die Stromkreise mit den Relais können in einer Kapsel in der Abmessung 200 x 70 x 50 mm angeordnet werden. Die Produktionskosten sind keineswegs höher als der Anschaffungspreis eines einzigen Verdampfungszylinders.

Die Automatik kann einfach an bereits vorhandene, sich in Betrieb befindende Systeme adaptiert werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Automatische Luftbefeuchtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reinigung des Inneren eines Verdampfungszylinders (1) an dem Oberteil des Verdampfungszylinders ein Waschventil (4) vorgesehen ist, dem Ventil eine Rohrleitung (7) für die Zufuhr des kalten Wassers angeschlossen ist, des weiteren die Anlage einen oberen und einen unteren Wasserstandsfühler (9,13), einen der einen Phase des Hauptstromkreises (11) angeschlossenen Stromwandler (12), und einen demselben angeschlossenen spannungsgesteuerten Oszillator (15) enthält, dass dem spannungsgesteuerten Oszillator (15) eine digitale Teilerkette (16) nachgeschaltet ist, des weiteren ein Stromkreis (17) mit Relais enthalten ist, und dass die digitale Teilerkette (16), der obere Wasserstandsfühler (13) sowie ein Oszillator (14) mit Fixfrequenz mit dem unteren Wasserstandsfühler (9) elektrisch verbunden sind.

2. Automatische Luftbefeuchtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode des unteren Wasserstandsfühlers (9) in einem mit dem Verdampfungszylinder parallel geschalteten Rohr (6) angeordnet ist.