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Temperaturregler für direkt dampfgeheizte Wärmebehandlungsvorrichtungen
Die Erfindung betrifft einen Temperaturregler für direkt dampfgeheizte Wärmebehandlungsvorrichtungen
mit einem I(ontaktthermometer als Fühler, das über ein Relais ein Magnetventil steuert.
Der Temperaturregler ist vornehmlich bei Pasteurisierungsanlagen für Sahne, Bier,
Wein usw. verwendbar.
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Die bekannten Temperaturregler können die Temperatur nur bei konstantem
Dampfdruck und unveränderlicher Leistung der Behandlungsvorrichtung gleichbleibend
halten. Sie werden in der Regel mit druckluftgesteuerten Membranventilen ausgeführt.
Die Bordonröhren des Temperaturfühlers bedienen sich eines kleinen Luftventils,
das den Luftdruck unter der Membran des Dampfventils bestimmt und dadurch die Membran
in eine bestimmte Stellung im Verhältnis zu der Temperatur, die gewünscht wird,
bringt. Die Stellung für die gegebene Temperatur ist hierbei immer die gleiche und
die Öffnung des Dampfventils vom Dampfdruck unabhängig.
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Es sind auch Temperaturregler bekannt, die mittels eines Öldrucksystems
arbeiten und bei denen der Temperaturfühler bei einer gegebenen Temperatur erlaubt,
daß Luft in das Zirkulationssystem hineingesaugt wird, wodurch der Öldruck variiert
und einen Stempel beeinflußt, der mit dem Dampfventil in Verbindung steht. Die Einwirkung
des Temperaturfühlers des Lufteinsaugungsventils bleibt auch in diesem Fall bei
einer gegebenen Temperatur dieselbe, weshalb auch in diesem Falle die Durchgangsleistung
und der Dampfdruck der Wärmebehandlungsvorrichtung konstant gehalten werden müssen.
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Das gleiche gilt für ferner verwendete Temperaturregler mit motorgesteuertem
Dampfventil, bei denen der Temperaturfühler den Strom zu einem kleinen reversiblen
Elektromotor schließt, der auf das Dampfventil einwirkt. Nach Erreichen der gegebenen
Temperatur wird der Strom ausgeschaltet. Der Motor hleibt stehen, und der Dampf
strömt gleichmäßig durch das Ventil hindurch, solange Dampfdruck und Durchgangsleistung
unverändert bleiben.
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Die bekannten Temperaturregler sind z. B. für eine Sahnepasteurisierungsvorrichtung
unverwendbar, weil Sahne von einer Zentrifuge mit verschiedenen Fettprozenten und
deshalb in verschiedenen Mengen geliefert wird. Außerdem ist es von Nachteil, daß
vor dem Temperaturregler ein kostspieliges Reduzierventil angebracht werden muß,
um den Dampfdruck konstant zu halten.
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Die Erfindung vermeidet die Mängel der bekannten Temperaturregler
dadurch, daß das Membranventil temperatur- und druckabhängig gesteuert ist. Zu diesem
Zweck ist erfindungsgemäß das Magnetventil in der Weise als Vorsteuerung für das
Hauptventil wirksam, daß es bei zu geringer Temperatur von der
Druckseite des Hauptventils
Dampf in einen Expansionsbehälter hineinläßt, der teilweise wassergefüllt ist und
mit der Membrankammer des Hauptventils in Verbindung steht, wodurch dieses geöffnet
wird, und daß der Druck im Expansionsbehälter durch ein belastetes Gegenventil,
das zwischen dem Expansionsbehälter und der Abgangsseite des Hauptdampfventils liegt,
geregelt ist, während der notwendige Unterdruck zum Schließen des Hauptventils durch
eine Kondensation des im Expansionsbehälter stehenden Dampfes hervorgerufen wird,
wenn das Steuerventil geschlossen ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist die nachstehenden
Merkmale auf: Außer dem Steuerventil ist ein Hilfsventil vorgesehen, das wechselweise
zu dem Steuerventil geöffnet und geschlossen wird und zwischen dem Expansionsbehälter
und der Abgangsseite des Dampfventils liegt.
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Die Steuerventile werden von Federn geschlossen gehalten und von einem
doppelarmigen Hebel wechselweise geöffnet. Der Hebel ist auf einer Welle befestigt,
die durch eine Stopfbüchse aus dem Gehäuse hinausgeführt ist und mittels eines Gestänges
mit einem Elektromagneten verbunden ist, der, gegen Wärme isoliert, auf dem Ventilgehäuse
sitzt. In der Steuerleitung zu dem Expansionsbehälter ist ein Rohr angebracht, das
eine Spirale bildet, die oben im Behälter ausmündet. Um die Spirale herum greift
ein erster Zylinder, der von dem Zylinderkopf des Behälters über die Spirale herabreicht,
oben Löcher hat und
unten offen ist. Das untere Ende des offenen
Zylinders ragt in einen zweiten, unten geschlossenen Zylinder hinein, dessen oberes
Ende in der Nähe des oberen Teiles der Spirale liegt. Von dem belasteten Gegenventil
erstreckt sich ein Rohr in den ersten Zylinder, dessen untere Öffnung ein wenig
unterhalb des oberen Randes des zweiten Zylinders liegt.
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Eine Ausführungsform eines Temperaturreglers gemäß der Erfindung
wird in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Anordnung
und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1.
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Nach Fig. 1 besteht der Temperaturregler aus einem Kontaktthermometer
1, das mittels Leitungen 3 mit einem Relais 2 verbunden ist. Wenn das Kontakttherinometer
den Strom schließt, wird der Hauptstrom von dem Relais 2 durch die Leitungen 4 nach
einer Magnetspule 5 geleitet, die einen Anker 6 anzieht. der durch eine Zugstange
7 auf einen doppelarmigen Hebel 8 wirkt. Die Bewegung des Hebels 8 wird in ein Gehäuse
10 übertragen, das auf dem Dampfventil aufgebaut ist. Der Hebel 8 ist auf einer
Welle 45 angebracht, die in das Gehäuse 10 über Stopfbüchsen 46 (Fig. 2) hineingeführt
ist, die an den Seiten desselben angebracht sind, und auf der Welle 45 ist im Gehäuse
10 ein Hebel 47 angebracht, der zwei Nadelventile 9 und 43 beeinflußt, in einer
solchen Weise, daß der Hebel 47 entweder das eine oder das andere der federbelasteten
Nadelventile emporhebt, die Kanäle 14, 44 öffnen oder schließen. Der Kanal 14 steht
auf seiner oberen Seite, wenn das Nadelventil 9 offen ist, durch einen Kanal 13
und ein Rohr 12 mit der Druckseite 11 des Dampfventils in Verbindung, während der
Kanal 44 auf seiner oberen Seite, wenn das Nadelventil 43 geöffnet ist, durch ein
Rohr 42 mit der Abgangsseite 19 des Dampfventils in Verbindung steht. Die Kanäle
14 und 44 münden in einen Raum 29, von welchem ein Rohr 15 nach einem Expansionsbehälter
16 führt, der über einen Hahn 24 und durch ein Rohr 22 mit dem unteren Raum 23 eines
Membrangehäuses mit Membran 21 in Verbindung steht. Der obere Raum 20 des Membrangehäuses
steht mittels eines Rohres 30 mit dem Abgangsraum 19 des Dampfventils in Verbindung.
In dem Dampfventil befindet sich ein Ventilkegel 26, dessen Sitz 27 zwischen der
Druckseite 11 und der Abgangsseitel9 liegt. Der Ventilkegel ist durch eine Stange
25 mit der Membran 21 verbunden. Auf der Stange 25 ist zwischen der Membran 21 und
dem Dampfventilgehäuse eine Druckfeder 31 angebracht, die versucht, den Ventilkegel
27 in geschlossener Stellung zu halten.
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Der Temperaturregler wirkt in folgender Weise: Wenn die Magnetspule5
ohne Strom ist, ist das Nadelventil 9 offen, wodurch die Druckseite 11 des Dampfventils
durch die Teile 12, 13, 29 und das Rohr 15 mit dem Expansionsbehälter 16 verbunden
ist. Dieser ist teilweise wassergefüllt, wodurch die untere Seite der Membran 21
unter Druck steht und die Stange 25 emporhebt und damit auch- das Ventil 26, so
daß eine Verbindung zwischen der Druckseite 11 und der Abgangsseite 19 im Dampfventil
hergestellt wird. Falls jetzt die Temperatur in der Wärmebehandlungsvorrichtung
zu groß wird, schaltet das Kontaktthermometer 1 den Strom zu der Magnetspule 5 ein,
die durch den Magnetkern 6 und die Zugstange 7 den Hebel 8 beeinflußt, der hiernach
das Nadelventil 9 schließt. Hierdurch wird die Verbindung zwischen dem Dampfbehälter
und dem Expansionsbehälter 16 unterbrochen. Daraufhin setzt durch Kondensation ein
Druckfall im Behälter 16 ein, so daß der Druck auf
die Membran 21 herabgesetzt wird
und das Ventil 26 schließt. Um den Druck im Expansionsbehälter 16 noch mehr herabzusetzen,
hat der Hebel 8 das Nadelventil 43 beim Schließen des Nadelventils 9 geöffnet.
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Hierdurch ist der Expansionsbehälter 16 durch das Rohr 15 und die
Teile29, 44 und 42 mit der Abgangsseite 19 des Dampfventils verbunden worden, so
daß die Feder 31 das Ventil 26 schließt. Wenn die Temperatur wieder gefallen ist,
wird der Strom nach dem Magneten ausgeschaltet, wodurch wieder das Nadelventil 43
geschlossen und das Nadelventil 9 geöffnet wird. Dadurch kommt erneut Druck auf
die untere Seite der Membran 21, die dann das Ventil 26 aufmacht.
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Da die obere Seite der Membran 21 mit der Abgangsseite des Dampfventils
in Verbindung steht, hängt die Stellung der Membran von dem Differenzdruck ab. Da
die Wärmebehandlungsvorrichtung in der Regel mit einem Dampfdruck in der Anwärmeabteilung
arbeitet, der von 0,5 bis 1,5 atü variiert, und da der Dampfdruck vor dem Ventil,
je nach dem verwendeten Kesseldruck, 8 bis 10 atü sein kann, ist -um einen passenden
Differenzdruck auf der Membran herzustellen - ein Ventil 32 an dem Zylinderkopf
des Expansionsbehälters 16 angebracht. Die Leitung 33 des Ventils führt nach der
Abgangsseite 19 des Dampfventils. Das Ventil 32 ist durch eine Feder beeinflußt,
deren Spannung eingestellt werden kann.
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Um eine zu plötzliche Drucksteigerung auf der Membran 21 beim Öffnen
des Nadelventils 9 zu verhindern, wird der Dampf von dem Rohr 15 durch ein Rohr
34 in den Behälter 16 geleitet, das eine Spirale 35 bildet, von welcher das Rohr
36 nach dem Zylinderkopf des Behälters 16 geführt ist. Von dem Zylinderkopf des
Behälters 16 ist ein Zylinder 37 um die Spirale 35 nach unten geführt, der oben
eiriige Löcher 38 hat und unten offen ist. Um das untere Ende des Zylinders 37 greift
ein anderer, unten geschlossener Zylinder 39, der in der Nähe des oberen Endes der
Spirale 35 am Zylinder 37 mit einigen Abstandsstükken 40 befestigt ist. Hierdurch
wird gesichert, daß immer Wasser um die Spirale 35 herum bis zu dem oberen Rand
des Zylinders 39 steht. Wenn Dampf durch die Spirale 35 hineingelassen wird, wird
er durch das Wasser etwas abgekühlt, so daß der Druck im Expansionsbehälter nicht
so plötzlich steigt und gleichzeitig damit der Wasserstand um den Behälter herum
sinkt. Von dem Ventil 32 reicht ein Rohr 41 ein Stück in die Spirale 35 hinein.
Die untere Öffnung dieses Rohres liegt ein wenig unterhalb des oberen Randes des
Zylinders 39. Hierdurch wird erreicht, daß der Wasserstand, wenn der Behälter unter
Druck steht, über diesen Rand nicht steigen kann, da das Wasser anderenfalls durch
das Rohr 41 und durch das Ventil 32 hinausgedrückt wird.
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Hierdurch wird also erreicht, daß die Membran bei zu hoher Temperatur
und dadurch geschlossenem Ventil 26 auf beiden Seiten denselben Druck hat, so daß
ausschließlich die Feder31 das Ventil 27 geschlossen hält. Weiterhin wird erreicht,
daß die Membran nicht zu plötzlich beeinflußt wird, wenn Änderungen in ihrer Stellung
geschehen sollen.