DE1165612B - Schaltgeraet fuer die Wassermangelsicherung oder die Wasserstandsregelung in Kesseltrommeln mit Steuerelektroden - Google Patents

Description

• Schaltgerät für die Wassermangelsicherung oder die Wasserstandsregelung in Kesseltrommeln mit Steuerelektroden Kesselanlagen mit vollautomatischen Feuerungen erfordern betriebszuverlässige, möglichst wartungsfreie Schaltgeräte, die bei Wassermangel in der Kesseltrommel die Brennstoffzufuhr sofort unterbrechen oder zuverlässig in gewünschten Grenzen den Wasserstand durch entsprechende Ein- und Ausschaltung der Speisepumpe regeln. Gegenüber den langjährig bekannten Schaltgeräten, deren Schaltvorgänge durch Schwimmer eingeleitet werden, haben sich unmittelbar in die Kesseltrommel senkrecht eingebaute Elektroden als Kontaktgeber unter Ausnutzung der stets vorhandenen elektrischen Leitfähigkeit des Kesselwassers bewährt. Sie haben den Vorteil, daß sie durch die im Betrieb stets vorhandenen Wallungen des Kesselwassers ständig an den Kontaktflächen gespült werden und somit - im Gegensatz zu außerhalb der Kesseltrommel in kommunizierenden Gehäusern liegenden Schaltorganen - nicht verschmutzen.
• Bisher sind für Elektrodenschaltungen zwei Stromarten für die Betätigung der Schaltrelais, nämlich Wechselstrom oder Gleichstrom, in folgenden Anwendungsarten benutzt worden: Wechselstrom in der für Kesseltrommeln zulässigen Höchstspannung (etwa 30 V) wurde über Elektroden oder in das Kesselwasser eingetauchte Masse und Elektroden als Kontaktgeber eines Wechselstromkreises verwendet und damit unmittelbar ein Wechselstromrelais zur Kontaktgabe für den Steuerkreis der Wassermangelsicherung oder der Wasserstandsregelung benutzt.
• Diese reine Wechselstromschaltung hat den Vorteil, daß elektrolytische Zerstörungen der Elektroden oder der Masse ausgeschlossen sind. Die Anwendbarkeit ist jedoch beschränkt auf Kesselwasser, das durch entsprechende Aufbereitung ausreichend Salzgehalt hat, um den elektrischen Übergangswiderstand des Kesselwassers zwischen den Elektroden so klein zu halten, daß die Wechselstromrelais beim Eintauchen der Elektroden sicher einschalten.
• In der Praxis gibt es jedoch Kesselwasser, dessen elektrische Leitfähigkeit zu gering ist, um mit einer zulässig niedrigen Wechselstromspannung noch ein sicheres Ansprechen der Wechselstromrelais zu erreichen. Diesen ungünstigen Verhältnissen in der elektrischen Leitfähigkeit des Kesselwassers hat man Rechnung getragen durch Anwendung hoher Wechselstromspannungen über das aus Sicherheitsgründen zulässige Maß hinaus oder durch Verstärkung der geringen Stromstärke des Wechselstromes zwischen den Elektroden durch Anwendung von Vakuumverstärkerröhren oder Transistorschaltungen. Diese An- wendungsarten sind empfindlich und kompliziert und haben sich aus diesem Grunde im Kesselbetrieb nicht voll bewährt.
• Angewendet wurde auch Gleichstrom niedriger Spannung für die Betätigung der Schaltrelais. Auf Gleichstromschaltrelais mit hohen ohmschen Widerständen haben die Übergangswiderstände des Kesselwassers zwischen den Elektroden nur einen geringen Einfluß, sie schalten sicher auch bei den in der Praxis vorkommenden geringen elektrischen Leitfähigkeiten des Kesselwassers.
• Die Nachteile der reinen Gleichstromschaltung liegen in der Empfindlichkeit gegen die unvermeidlichen Kriechströme zwischen den Elektroden, bedingt durch die Feuchtigkeit der Isolationsdurchführung der Elektroden und der damit gegebenen Gefahr, daß die Gleichstromrelais trotz Austauchen der Elektroden aus dem Kesselwasser nicht abschalten, weil die Kriechströme ausreichen, um die Magnetspule in Anzug zu halten.
• Ein weiterer erheblicher Nachteil der Anwendung von Gleichstrom im Elektrodenstromkreis ist die elektrolytische Zerstörung des Elektrodenmaterials, das sich nur unterbinden ließe, wenn an Stelle von Metallelektroden solche aus Kohle oder Graphit verwendet würden, die jedoch im Kesselbetrieb nicht brauchbar sind.
• Um die Nachteile der bekannten Einrichtung zu vermeiden und die Vorteile des Wechselstromes und des Gleichstromes in einem Schaltgerät zu vereinigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zwei elektrisch verschiedenartige Stromkreise vorzusehen, die durch einen Trenntrafo induktiv verbunden sind, wobei der Elektrodenstromkreis in an sich bekannter Weise mit elektrolytische Zerstörungen verhinderndem Wechselstrom zulässig niedriger Spannung versorgt ist, während für den Zu- und Abschaltvorgang ein Gleichstromkreis dient, der in an sich bekannter Weise über ein hochempfindliches Gleichstromrelais mit einem Gleichrichter die Schaltung bewirkt.
• Zur Anwendung kommt hierbei ein niedrig gespannter Wechselstrom von höchstens 30 V, um einen Stromkreis von dieser Stromquelle von 30 V über eine Elektrode durch das Kesselwasser zur zweiten Elektrode und schließlich über einen Sperrtrafo von 30/30 V zurück zur Stromquelle zu führen.
• Hiermit ist gewährleistet, daß keine elektrolytischen Zerstörungen an den kontaktgebenden Elektroden auftreten können. In dem Sperrtrafo wird ein der Stromstärke und Spannung des Elektrodenstromkreises entsprechender zweiter Wechselstromkreis induziert, der galvanisch vom ersteren völlig getrennt ist.
• Der Zweite Wechselstromkreis ist in sich geschlossen über einen Gleichrichter, der einen Gleichstrom erzeugt, welcher ein hochempfindliches Gleichstromrelais versorgt, das sich auch bei dem in der Praxis vorkommenden Kesselwasser geringster elektrischer Leitfähigkeit sicher ein- und ausschaltet.
• Durch diese für Wassermangelsicherungen und Wasserstandsregler neuartige Kombination von einem Wechselstromkreis als ausschließlichem Kontaktgeber mit einem über Induzierung und Gleichrichter erzeugten Gleichstromkreis für die ausschließliche Schaltung der in Betracht kommenden Relais ist sichergestellt, daß keine elektrolytischen Zerstörungen auftreten, daß infolge der primären Anwendung des Wechselstromes an den Elektroden Kriechströme unwirksam bleiben und daß das Gesamtgerät bei jeder mehr oder weniger hohen elektrischen Leitfähigkeit des in der Praxis vorkommenden Kesselwassers zuverlässig ein- und ausschaltet.
• In der Zeichnung sind in F i g. 1 bis 3 Schaltbilder für das Schaltgerät gemäß der Erfindung dargestellt.
• Fig. 1 zeigt ein Schaltgerät, das sowohl für die Schaltung einer Wassermangelsicherung als auch für die Schaltung einer Speisepumpe für die Wasserstandsregelung geeignet ist.
• Ein Netztrafo A, z. B. von 220/30 V ist an die Klemmen 1 und 2 angeschlossen. Der Sekundärteil dieses Trafos bildet mit den in dem Kessel 12 eingebauten Elektroden E1 und E>, wovon eine auch die Masse des Kessels oder die umgebende Tauchhülle 13 sein kann, und dem Primärteil des Trenntrafos B einen geschlossenen Stromkreis. 3 und 4 sind die Anschlußstellen der Elektroden.
• Der in diesem Stromkreis fließende Strom induziert einen zweiten galvanisch völlig getrennten und geschlossenen Wechselstromkreis, der vom Sekundärteil des Trenntrafos B über den Gleichrichter F verläuft und hier einen Gleichstrom mit entsprechender Spannung und Stromstärke erzeugt, der die Spule eines Gleichstromrelais G erregt und den Ruhekontakt 9 nach 7 öffnet. Dadurch wird entweder die Brennstoffzufuhr zum Kessel freigegeben oder mit Hilfe zusätzlicher Relaisschaltung die Kesselspeisepumpe aus- und eingeschaltet.
• In F i g. 2 ist eine Kombination einer Schaltung für eine Wassermangelsicherung und einer Schaltung für die Speisepumpe zur Wasserstandsregelung ersichtlich. Die Anwendung des Erfindungsgedankens ist völlig gleich.
• Hinsichtlich der Sicherung gegen Wassermangel ist die Schaltung mit den ElektrodenE, und E2, sowie Trenntrafo B, Gleichrichter F und Gleichstrom- relais G identisch mit F i g. 1. Die zusätzliche Schaltung für die Wasserstandsregelung ist nachstehend beschrieben, wobei 5 und 6 die Anschlußstellen für die zusätzlichen Elektroden bezeichnen.
• Die Elektrode E1 oder gegebenenfalls die Masse oder Tauchhülle 13 des Kessels 12 stellt den ersten Teil der Kontaktelemente dar. Die zusätzlich eingebauten ElektrodenE, und ES und die zusätzlichen Trenntrafos C und D erzeugen ebenfalls sekundäre Wechselstromkreise, die über den Gleichrichter H die Spule des Gleichstromrelais J erregen und den Kontakt 10 nach 8 öffnen oder bei Austauchen beider Elektroden E3 und E4 schließen. Der Kontakt 11 ist ein sogenannter Haltekontakt, der mit Hilfe der Elektrode E3 und des Trenntrafos C das bei Eintauchen der Elektrode E4 erregte Gleichstromrelais so lange eingeschaltet läßt, bis bei Unterschreiten des niedrigsten Betriebswasserstandes die Elektrode E, ebenfalls aus dem Kesselwasser austaucht. Das jetzt nicht erregte Gleichstromrelais J schließt den Ruhekontakt 10 und setzt die Pumpe so lange in Tätigkeit, bis die Elektrode E4 durch Eintauchen Kontakt gibt.
• In F i g. 3 ist die gleiche Kombination einer Schaltung gemäß F i g. 2 dargestellt, lediglich mit dem Unterschied, daß auf den Trenntrafo D verzichtet wurde, ohne dabei die dem Erfindungsgedanken zugrunde liegende Wirkung zu beeinträchtigen.
• Hinsichtlich der Sicherung des Kessels gegen Wassermangel ist die Schaltung mit den Elektroden E1 und E,, Trenntrafo B, Gleichrichter F und Gleichstromrelais G identisch mit Fig.1 und zugehöriger Beschreibung.
• Für die Regelung des Kesselwasserstandes ist die Elektrode E1 oder die Masse der Tauchhülse 13 des Kessels 12 der erste Teil der Kontaktelemente. Bei ausgetauchter Elektrode Eo ist der Wechselstromkreis vom Netztrafo A über Trenntrafo C zur Elektrode F oder Tauchhülse 13 unterbrochen, das Gleichstromrelais J bleibt stromlos, der Ruhekontakt 10 ist geschlossen und der Wechselstrom von 220 V wird über 8 zum Schaltschütz der Speisepumpe geleitet.
• Die Pumpe speist den Kessel so lange, bis die Elektrode E4 in das Wasser eintaucht. In diesem Augenblick erhält das Relais J Gleichstrom über Trenntrafo C und Gleichrichter H. Der Kontakt 10 öffnet, gleichzeitig schließt der Hilfskontakt 11 und die Speisepumpe wird abgestellt.
• Da bereits vorher die Elektrode E.l eingetaucht hatte, erhält das Relais J über Hilfskontakt 11, Trenntrafo C und Gleichrichter H weiterhin Gleichstrom und bleibt so lange unter Strom bei geöffnetem Kontakt 10, bis bei jetzt fallendem Wasserstand die Elektrode E3 austaucht.
• Das Schaltspiel wiederholt sich jetzt in vorbeschriebenem Sinne entsprechend dem eingestellten Niveauunterschied der Elektroden E3 und E4.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schaltgerät für d i e Wa die Wassermangelsicherung oder die Wasserstandsregelung von Kesseltrommeln mit senkrecht eingebauten Elektroden, die in verschiedene Höhen zum Wasserstand einstellbar sind, gekennzeichnet durch zwei elektrisch verschiedenartige Stromkreise, die durch einen Trenntrafo (B) induktiv verbunden sind, wobei der Elektrodenstromkreis in an sich bekannter Weise mit elektrolytische Zerstörungen verhinderndem Wechselstrom zulässig niedriger Spannung versorgt ist, während für den Zu- und Abschaltvorgang ein Gleichstromkreis dient, der in an sich bekannter Weise über ein hochempfindliches Gleichstromrelais (G) mit einem Gleichrichter (F) die Schaltung bewirkt.
2. 2. Schaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Hinzuschalten von einem oder zwei weiteren Trenntrafos (C und D) und einer oder zwei weiteren Elektroden (E3 und E4).

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 082 917; USA.-Patentschrift Nr. 2 385 161.