DE1801739A1 - Schwimmergesteuerter Fluessigkeitsstandanzeiger,Regler und Begrenzer mit magnetischer UEbertragung - Google Patents

Description

• "Schwimmergesteuerter Flüssigkeitsstandanzeiger, Regler und Begrenzer mit magnetischer Übertragung" Die Erfindung bezieht sich auf schwimmergesteuerte Flüssigkeitsstandanzeiger, Regler und Begrenzer, insbesondere iUr Dampfkessel, und zwar auf solche Geräte, bei denen die Übertragung der Schwimmerbewegung aui die Anzeige-, Regel- oder Begren sungaorgane auf magnetischem Wege erfolgt. Seit langem sind 801-che Geräte bekannt, bei denen der Schwimmer an einer nach oben führenden Stange einem Permanent-Schaltmagneten trägt, der dazu dient, auf einen oder mehrere ruhend angeordnete Schalter magnetisch einzuwirken, nämlich sie bei Durchlaufen der Höhenlage eines solchen Schalters durch diesen zu betätigen. Die Betätigung kann einmal in einer Anzeige bestehen. Vor allem aber sind diese Schalter dasu bestimmt, an Dampfkesseln die Feuerung aussus¢halten sowie die Speisepumpe ein- und auszuschalten. Die Schwimmerstange nebst Schaltmagnet iet innerhalb eines aus nicht magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Schutzrohres angeordnet, das an seinem unteren Ende in den Flüssigkeitsbehälter einmündet und das somit unter dem gleichen Druck steht wie dieser. Die Schalter sind außen an diesem Rohr angeordnet. Der Vorteil einer solchen magnetischen Übertragung gegenüber den früheren Ausführungsformen besteht darin, daß mechanische Übertragungselemente aus dem unter Druck stehenden Innenraum zu dem drucklosen Außenraum nicht vorhanden sind.
• Ein Nachteil der ersten Ausführungsformen solcher schwim-.
• mergesteuerten Standanzeiger mit msgnetischer Übertragung hat aber darin bestanden, daß es nioht möglich war, von außen zu kontrollieren, ob der Schwimmer nebst Schaltaagnet wirklich frei und ungehindert den Niveauchwankungen der Flüssigkeit folgt oder ob eine Behinderung dieser Bewegung vorliegt, vielleicht aufgrund von unerwarteten Ablagerungen, so daß die Zuverlässigkeit der Betätigung nicht mehr gewährleistet wäre. Aus diesem Grunde ist vor einiger Zeit vorgeschrieben worden, daß bei allen Flüssigkeitsstandanzeigern zum Ausschalten der Feuerung an Dampfkesseln, also auch bei solchen mit magnetischer Übertragung, die Möglichkeit einer Überprüfung gegeben sein muß, und zwar eine Überprüfung ohne Absenken der Flüssigkeitsniveaus.
• Dieses bedeutet bei schwimmergesteuerten Flüssigkeitsstandanzeigern, daß eins Nöglichkeit bestehen muß, bei beliebigem Flüssigkeitsstand den Schwimmer auf und nieder zu verstellen, nämlich innerhalb des Bereiches vom tiefsten zum höchsten Flüsaigkeitsetand, um dadurch prüfen zu können, ob die Anzeige- bzw.
• Schaltvorrichtung wirklich dieser Schwimmerbewegung folgt. Da eine solche Prüfung notwendigerweise bei in Betrieb befindlichem Dampfkessel durchführbar sein muß, folgt aus dieser Vorschrift die Forderung, daß es möglich sein muß, aui daa gesamte schwimwende Elefnt, nämlich den Schwimmer, die Schwimmerstange und den auf letzterer angeordneten Permanent-Schaltmagneten, von außen hebend und sekend einsuwirken.
• Aufgrund der genannten Sicherheitsvorschrift hat es sich dementsprechend als naheliegend ergeben, bei schwimmergesteuerten Flüssigkeitsstandanzeigern mit magnetischer Übertratung auch die zu Prüfzwecken vorzunehmende Auf- und Niederbewegung des schwimmenden Elementes auf magnetischem Wege vorzunchmen. So ist eine Ausführungsform bekannt geworden, bei der die Schwimmerstange über den Schatlmagneten hinaus nach oben verlängert ist und an dos oberen Ende dieser Verlängerung einen zur Bewegung des schwimmenden Systems dienenden Anker trägt. Letzterer kann aus Weicheisen bestehen oder einem Permanentmagneten darstellen.
• Mit Hilfe eines außen angeordneten Prüfmagneten, der beispiels weise von Hand auf und nieder verstellbar ist, kann man somit durch die Wandung des Schutzrohres hindurch auf den genannten Anker einwirken und das schwimmende System über den zu prüfenden Bereich der Niveauschwankungen auf und nieder bewegen.
• Die Verlängerung der Schwimmerstange, die Anbringung eines zusätzlichen Ankers sowie auch die un den gleichen Betrag notwendige Verlängerung des Schuntzrohres bedeuten aber einen mit Kosten verbundenen Mehraufwand. Hinzukommt, daß der Schwimmer zusätzlich alt des Gewicht der Verlängerung der Schwimmerstange und denijeni gen des Ankers belastet wird, so daß er dementsprechend größer ausgebildet werden muß. Dieses bedeutet ein Abgehen von den rorliegenden serienmäßig gefertigten trpn, was für die Praxis sehr unerwünscht ist.
• Aufgrund der Erkenntnis dieser Nachteile ist die Erfindung von der Aufgabe ausgegangen, eine Ausführungsform su schaffen, die den zusätzlichen Aufwand möglichst gering hält und insbesondere die Beibehaltung der bisherigen Schwimmerkonstruktionen gestattet.
• Der Flüssigkeitsstandanzeiger gemäß der Erfindung löst diese Auf gabe ebenfalls unter Verwendung eines außerhalb des Schutzrohres angeordneten Prufmagneten. Im Unterschied su der vorbekannten Ausführungsform ist dieser Prüfmagnet in Längsrichtung des Rohres verschiebbar so angeordnet und hinsichtlich seiner Feldstärke 80 bemessen, daß er bei dieser Verschiebung die Schalter nicht beeinflußt wohl aber beim Vorbeiführen an dem Schaltmagneten diesen magnetisch erfaßt und ihn längs des zu überprüfenden Bereiches unter Durchschaltung der Schalter mit sich bewegt.
• Es ist also nicht ein besonderer Anker vorgesehen, sondern es wird auch für den Zweck der Prtifung der an sich vorhandene Schaltmagnet benutzt. Dadurch werden weiterhin die Y der Schwimmerstange und des Schutzrohres erspart0 Die gesamte Bauhöhe kann unverändert beibehalten bleiben. Der Verstellbereich des zusätzlichen Prufmagneten liegt Jetzt nicht oberhalb des auf der Schwimmerstange angebrachten Schaltmagneten, sondern seitlich neben diesem. Dieses ist der grundliegende Unterschied, der die Beibehaltung der serienmäßig gefertigten Schwiameranordnungen ermöglicht.
• Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Schwimmerge häuse 1 besteht in bekannter Weise aus einem Rohr, das mit Ausgleichsöffnungen 2 und 3 versehen ist und innerhalb dessen sich der Schwimmer 4 befindet. Dieeer Schwimmer ist mit der nach oben ragenden Schwimmerstange 5 ausgestattet. Dieses Schwimmergehäuse 1 nebst Schwimmeranordnung ist in die Behälterwandung 6 eingesetzt.
• In den Deckel des rohrförmigen Schwimmergehäuses 1 ist das Schutzrohr 7 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff druckfest eingesetzt. In dieses Schutzrohr 7 ragt die Schwimmerstange 5 hinein und trägt an ihrem oberen Ende einen permanenten Magneten 8, der den Schaltmagneten darstellt. Das genannte Schutzrohr 7 iet sn seinem unteren Ende durch eine Führungskappe 9 mit zentraler Durchgangsöffnung abgeschlossen. Diese Durchgangsöffnung ist eo groß bemessen, daß die Schwinerstange 5 mit leichtem Spiel hindurchgeht, sich aleo ungehindert auf und nieder bewegen kann, trotzdem aber die erforderliehe gerade Führung erhält. Aui der Schwimmerstange 5 sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Anschlagacheiben 13 angebracht, und swar so, daß eie durch Aufsetzen auf die Führungskappe 9 die unterste und die oberste Grenzstellung dee schwimmenden Systems festlegen. Die Schwimmerstange 5 ist zweckmäßigerweise als Rohr ausgebildet. In diesem Falle kann die Festlegung der Anschlagacheiben 13 durch Verformung des Rohrquerschnitts zu einer Ellipse erfolgen, also ohne Schwächung des Materialquerschnitts, d. h. ohne Pestigkeitsverminderung.
• Neben dem Schutzrohr 7 sind die Schalter 10 angeordnet, die durch den Schaltmagneten 8 su betätigen sind. Bei der gewählten Aisführungsbeispiel eind vier Schalter 10 vorgesehen, nämlich je einer für die tiefste und für die höchste Grenzstellung sowie vor Jeder dieser beiden Stellungen Je ein weiterer Schalter zur Vorwarnung. Der Schaltmagnet 8, der die änderungen dee Flüssigkeitsspiegels anzeigt, wirkt jeweils auf denjenigen Schalter ein, neben den er hierbei su stehen kommt. Zur abdeckung aller außerhalb des Schutzrohres 7 angeordneten Elemente, insbesondere aleo der genannten Schalter 10, ist eine Kappe 11 vorgesehen, deren Deckel 12 ebenfalls als oberer Grensanschlag für den Schaltmagneten 8 benutst werden kann.
• Innerhalb der Abdeckkappe 11 iet mittels einee Halters 14 der erwähnte Prüfmagnet 15 angeordnet. Am oberen Ende der Stange dieses Halters ist ein Bedienungsknopf 16 befestigt. Dieser Knopf 16 dient dazu, den Halter 14 nebst Prüfmagnet auf und nieder zu bewegen, wie ee durch die beiden oberhalb des Knopfes 16 gezeichneten Pfeile angedeutet ist. Die Zeichnung veranschaulicht ergänzend hierzu zugleich die Mölichkeit einer Fernbedienung.
• Zu diesem Zweck ist eine Magnetspule 17 vorgesehen. Die Stange des Halters 14 wäre unterhalb dieser Spule 17 aus Weicheisen herzustellen. Bei Herstellung aus einem nicht magnetisierbaren Material wäre sie mit einem entsprechenden Anker auszustatten.
• Der prüfmagnet 15 liegt in der gezeichneten Ruhestellung niedriger als der Schalt magnet 8 in seiner tiefsten, durch den oberen Anschlag 13 festgelegten Grenzstellung, so daß er die Bewegung des schwimmenden Systeme innerhalb dee Arbeitsbereiches nicht behindert. Soll geprüft werden, ob der Schwimmer 4 eich ungehindert und frei bewegt und ob die Schaltkontakte 10 die Jeweilige Klihe wirklich anseigen, so braucht der Prüfmagnet 15 nur mittels des Bedienungsknopfes 16 von Hand oder mittels der Spule 17 durch Fernbedienung aufwärts bewegt su werden, wobei die vier Schalter 10 jeweils be Vorbeilaufen des Schaltiagneten 8 ansprechen müssen.
• Es ist ersichtlich, daß der Flüssigkeitsstandanzeiger gemäß der Erfindung mit sehr geringem Auf wand die Durchführung der vorgeschrisbenen Prüfung während des laufenden Betriebes ermöglicht. Das dargestellte Ausführungsbeispiel veranschaulicht eine bevorzugt in Frage kommende Ausführungsform, die im Rahmen des Erfindungsgedankens auch einige Abwandlungen erfahren kann.
• So ist bei dieser Ausführungsbeispiel nur Betätigung der Schalter 10 ein Permanentmagnet 8 benutzt. Statt dessen kann in bekannter Weise auch ein Weicheisenanke @wandung finden, während die Schalter 10 mit Perianentiagneten oder mit induktiv zu beeinflussenden Spulen auszustatten sind. Be sind Jedenfalls verschiedene Möglichkeiten eines steuernden Zusammenwirkens zwischen einei verstellbaren Weicheisenanker und einen außerhalb des Schutzrohres angeordneten system bekannt. Ebenso ist es bekannt, in Abhängigkeit von einem Schwimmer sehr verschiedene Vorgänge zu betätigen, also nicht nur einen Anzeiger, sondern in erster Linie eine Speisepumpe, außerdem aber auch Vorwarn- und Warnsignale, ferner Regler und Begrenzer, Schalter der Feuerung u. a. m.. Wenngleich das Gerät gemäß der Erfindung in erster Linie für Dampfkessel bestimmt ist, weil hier die Zuverlässigkeit der Anzeige wegen des Überdrucks besonders wichtig ist, ist dieses Gerät Jedoch auch für Flüssigkeitsbehälter jeder anderen Art geeignet.
• Es kann zweckmäßig eein, die am oberen Ende der nach oben hindurchragenden Betätigunsstange angebrachte Handhabe 16 aus einem Werkstoff von schlechter Wärmeleitfähigkeit zu fertigen oder aber eie Uber ein Zwischenstück aue solchem Werkstoff zu befestigen.
• Pur die Betätigung der Prüfvorrichtung gibt ee außer derjenigen mittels einer unmittelbar angebrachten Handhabe 16 oder durch elektrische Perneteuerung ueber die schon bsechriebene Spule 17 auch noch viele andere Möglichkeiten. So kann anetelle der Betätigungsstange auch ein Draht oder Seil benutzt werden, das über Umlenkungen, vorzugsweise Laufrollen, oder mittels eines Führungsrohres zu einem entfernten Beobachtungsstand geleitet und von dort aus betätigt wird. Es ist möglich, die Betätigunsstange oberhalb des Gehäuses um 180° herum zu biegen und dae senkrecht nach unten geführte Ende su verlängern, um dadurch eine Betätigung von einem tiefer liegenden Ort aus su ermöglichen. In gleicher Weiae kann die Betätigungsstange oberhalb des Gehäuses in die waagerechte Richtung abgewinkelt werden und außerhalb des Flansches in eine nach unten gerichtete Stange übergehen, und zwar ebenfalls zu dem Zweck, ihre Betätigung von einem tiefer liegenden Ort zu ermöglichen. Erwähnt eei auch die Veretellung des oder der Prüfiagnete mittels eines Elektromotors oder Elektromagneten. Auch diese Möglichkeiten der Fernbedienung sind oft sehr wichtig, insbesondere bei schlechter Zugänglichkeit des Flüssigkeitsstandanzeigers, beispielsweise dann, wenn er sich an einer strahlungsgefährdeten Stelle einer Kernenergieanlage befindet.
• Es kann aus betrieblichen Grtlnden erwünscht sein, daß der kurzzeitig durch die Prüfung imitierte Gefahrenzustand keine Betriebsunterbrechung hervorrufen darf, s. BI das Abschalter der Peuerung bei Dampfkesseln oder der Turbine bei Vorwärmern. In einem solchen Falle wird man durch den Prüfmagneten 15 oder die die Prüfeinrichtung t4/15/16 in der Ruhelage haltende Kraft einen oder mehrere Prüfschalterkontakte 18 oder Uber diesen ein nachgeschaltetes Relaie geöffnet halten, wobei bei Betätigen der Prüfeinrichtung der Schaltkontakt 10 Uberbrtlckt und gleichzeitig ein besonderer Prüfstromkreis an den Schaltkontakt 10 gelegt wird. Zur beeonderen Sicherheit kann man dieses nachgeschaltete Relais mit einer zeitlichen Verzögerung ausrüsten, so daß, sofern die Prüfung Uber eine bestimmte Zeit ausgedehnt wird, der Stromkreis des Sohaltkontaktes 10 unterbrochen wird, bis die Prüfeinrichtung wieder in die Betriebslage gebracht wurde.
• Was die Ruhestellung des Prüfmagneten 15 anbelangt, ist zu dem gewählten Ausführungsbeispiel schon erwähnt worden, daß diese unterhalb der untersten Grenzetellung des Schaltmagneten 8 liegt. Um zu gewährleisten, daß der Prüfmagnet sich nur dann außerhalb.dieser Ruhestellung befindet, wenn er zum Zweck der Prüfung von Hand oder sonst auf irgendeine Weise betätigt wird, ist das Gewicht der auf und nieder bewegbaren, aus Prüfmagnet 15 und Haltevorrichtung 14/16 bestehenden Prüfvorriohtung so groß zu bemessen, daß die Vorrichtung nach erfolgtem Loslassen zuverlässig herabfällt, also auch nicht durch die magnetische Kraft des Schaltmagneten 8 festgehalten werden kann. Sollte das Eigengewicht hierfür nicht genügen, eo wäre zusätzlich eine Druck- oder Zugfeder zu verwenden.
• Es kann die Ruhestellung aber auch nach oben verlegt werden, nämlich in eine höhenlage oberhalb der obersten Grenzstellung des Schaltmagneten 8. Auch bei dieser Lösung muß dafür gesorgt werden, daß der Prüfmagnet 15 nach erfolgtem Loslassen nicht etwa innerhalb des Arbeitsbereiches festgehalten, sondern nach oben geführt wird. Auch in diesem Falle sind somit eine etwaige Druck- oder Zugfeder oder ein zur Uberkompensation dienendes Gegengewicht eo su bemessen, daß sie außer dem Eigengewicht der Schwimmereinrichtung 4, 5, 8 auch die magnetischen Haltekräfte des Schaltmagneten 8 mit Sicherheit überwinden.
• Vorstehend sind nur die wichtigsten Möglichkeiten für die praktische Ausführung des Erfindungsgedankene auf gezeigt.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel dürfte in erster Linie in Prage kommen, da es sich durch die Einfachheit seines Aufbaues auszeichnet.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Schwimmergesteuerter Flüssigkeitsstandanzeiger, Regler und Begrenzer mit magnettecher Übertragung, dessen Schwimmer an einer nach oben führenden Stange einen perianenten Schaltmagneten trägt, während außerhalb eines diese Schwimmerstange nebst Magnet umhüllenden, aus nicht magnetisierbaren Werkstoff bestehenden Schutzrohres die durch den Schaltmagneten magnetisch zu betätigenden Schalter in den zu Uberwachenden Höhenlagen angeordnet sind und, ebenfalls außerhalb des Schutzrohres, min destens ein PrUfmagnet in Längsrichtung dieses Rohre verschiebbar gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Prüfmagnet (15) so angeordnet und hinsichtlich seiner Feldstärke so beiessen iet, daß er bei seiner Verschiebung die Schalter (10) nicht beeinflußt, wohl aber beim Vorbeiführen an dem schaltmagneten (8) diesen magnetisch erfaßt @@@ ihn länge des zu überprüfenden Bereiches unter Durchschaltung der Schalter mit eich bewegt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dessen Schutzrohr an seiner unteren Ende eine Kappe mit einer Durchgangsöffnung für die als Rohr ausgebildete Schwimmerstange aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Grenzstellungen der Schwimmereinrichtung (4, 5, 8) bestimmenden, gegen die Führungskappe (9) anschlagenden Anschlagscheiben (13) auf dem Schwimmerrohr (5) durch etwa elliptische Querschnittsverformungen des Rohres, vorzugsweise beidseitig der Scheibe, festgelegt sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung des Prüfmagten (15), daß seine Ruhestellung unterhalb der untersten Grenzstellung des Schaltmagneten (8) liegt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der PrUfmagnet (15) in einem von Hand su betätigenden Halter (14) angeordnet ist, wobei dae Gewicht dieser auf und nieder bewegbaren Prüfvorrichtung so groß bemessen ist, daß es die Anziehungskraft des Schaltmagneten (8) überwindet und das Herabfallen in die Ruhestellung bewirkt, ggf. mit Unterstützung durch eine Druck- oder Zugfeder.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfmagnet in einem von Hand zu betätigenden Halter angeordnet tot und daß seine Ruhestellung oberhalb der oberketen Grensetellung des Schaltmagneten (8) liegt, wobei die auf und nieder bewegbare Prüfvorrichtung unter der Wirkung einer Druck- und/oder Zugfeder und/oder eines Gegengewichtes steht, die in der Lage sind, die Vorriohtung unter Überwindung ihres Gewichte wie auch der Anziehungskraft des Schaltmagneten in die Ruhestellung zu heben.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein den Prüfmagneten (15) und seinen Halter (14) umschließendes Gehäuse (11), durch das eine zur Betätigung dieser Prüfvorrichtung dienende senkrechte Stange nach oben hindurohragt.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange der Prüfvorrichtung an ihrem äußeren Ende eine Bedienungshandhabe (16) trägt, die aus einem Werkstoff von schlechter Wärmeleitfähigkeit besteht bzw. Uber ein Verbindungsstück aus solchenm Material gehaltert ist.

8. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennseichnet, daß die Prüfvorrichtung mittels eines Drahtes oder eines Seiles, ggf. über Umleitungen, vorzugsweise Laufrollen oder Rohrführungen, mit einer bräunlich entfernt angeordneten Bedienungshandhabe verbunden ist0

9. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zur Verstellung des oder der Prüfmagnete dienenden Elektromotor.

10. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen oder mehrere zusätzliche Prüfkontakte (18), die so angeordnet sind, daß sie bei Heraustreten des Prüfmagne ten aus seiner betriebsmäßigen Ruhelage die zu prüfenden Schaltkontakte (10) unmittelbar oder mittelbar überbrücken und gletohseitig an einen besonderen Prüfstromkreis logen.

11. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche für etne zusätzliche elektromagnetische Fernbedienung, gekennzeichnet durch eine Magnetspule (17), durch die die Betätigungsstange der Prüfvorrichtung hindurchführt, sowie dadurch, daß dieee Betätigungsstange an ihrem der Einwirkung der Magnetspule unterliegenden Teil einen Anker trägt oder eelbet als Weichetsenanker ausgebildet ist.