DE1957121C3

DE1957121C3 - Einrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter

Info

Publication number: DE1957121C3
Application number: DE1957121A
Authority: DE
Inventors: Katsuji Kakogawa Hyogo Fujiwara (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-11-18
Filing date: 1969-11-13
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2023494A1; US3632925A; DE1957121B2; GB1263326A; DE1957121A1; BE738315A; NL6913100A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter durch Ventilkontaktsteuerung, die über einen an einem Arm befestigten Schwimmer betätigt wird, dessen Arm an einer horizontalen, die Behälterwand durchsetzenden schwenkbaren Welle gelagert ist.

Durch die schweizerische Patentschrift 380 395 ist eine derartige Einrichtung bekannt, die aus einem auch als Zumeßbehälter verwendbaren Tank besteht, in dem an einer die Tankwand durchsetzenden honzontalen Achse an einem Arm ein in einer vertikal η Ebene sich der Lage des Flüssigkeitsspiegels entziehend verstellender Schwimmer angeordnet i ;. Außerhalb aes Tanks ist an der horizontalen AcJ-, ..· eine Nadel befestig!, die entsprechend der Bewegu..-des Schwimmers über ci.-er Skala spielt, die zwei Abschläge aufweist. Der eine Anschlag, der der höchsten Lage des Schwimmers entspricht, ist fest, wahrend der andere Anschlag, durch den die tiefste L.iuc da, Schwimmers bestimmbar ist, verstellt werden kann. Der feste Anschlag verbindet in der Ruhesicl lung zwei Klemmen, die durch Anstoßen der Na.id getrennt werden, während der verstellbare Anschlag in Ruhe zwei Klemmen verbindet und durch Anstoßen der Nadel diese Klemmen trennt und zwei andere Klemmen verbindet. Ist der Tank gefüllt, dann kann durch Betätigen eines Knopfes der Schalter für das Auslaßventil geöffnet werden. Nach Absenken des F!iissis>kcitsspiege!s im Tank wird das Auslaßventil geschlossen und ous Einlaßventil geöffnet, bis c-s durch das Anstoßen der Nadel an den festen Anschlag geschlossen wird.

Diese Einrichtung ist infolge der vielen zu verbindenden Klemmen sehr störanfällig und erfordert für die Regelung des Flüssigkeitsspiegels sowohl ein Einlaß- als auch ein Auslaßventil, denn ohne die beiden Ventile ist die Einrichtung nicht funktionsfähig. Außerdem ist eine sehr störanfällige Nadel erforderlich, um die Schaltvorgänge für das öffnen und Schließen des Auslaßventils und für das Öffnen und Schließen des Einlaßventils durchzuführen. Außerdem spricht die Einrichtung erst in den durch die Anschlage bestimmten Endstellen an und weist abgesehen von der Deformation der Nadel keine nachgiebigen Mittel auf, durch die die Ventilbetätigung schon bei kleiner Veränderung des Flussigkcitsspiegcls erfolgen kann, ohne daß bei weitcrem Absenken des Schwimmers sein am Ann wirkendes Gewicht aiii der Nadel lastet.

Eine nicht zu der eingangs genannten Gattung gehörende Einrichtung 7ur Regelung des FlüssigkciLsspiegels in einem Behälter ist durch die Kontaktsteuereinrichtung nach der deutschen Auslegeschrifl 1 067 224 bekannt. Durch einen in einem Standrohr befindlichen fcrromagnctischeri Schwimmer werden außerhalb des Standrohrcs angebrachte Magnete verschwenkt und dadurch Kontakte betätigt. Bei dieser Einrichtung müssen, um den Fluß zwischen den

Kontaktmagoeten und dem Schwimmer zu verstärken, den Magneten der Kontaktteile noch zusätzliche Magnete zugeordnet werden. Diese mit einem freien bchwimmer arbeitende und daher eine Durchführung nach dem Inneren des Behälters vermtidende Einrichtung übt nur in den Endlagen eine schaltende Wirkung aus und erfordert eine Mehrzahl von Magneten und von zu Störungen führenden Kontakten.

Ebenfalls eine mit einem freien ferromagnetischen Schwimmer arbeitende und nicht zu der eingangs genannten GaUang gehörende Einrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter ist durch die Kontakteinrichtung nach der deutschen Auslegeschrift 1 136 840 bekannt. An einem Schwimmeraufnahmerohr sind zwei schwenkbare, mechanisch miteinander gekuppelte Magnete vorgesehen, und gegenüber einem dieser Magnete ist eine magnetische Fesselung vermittels einer Stahlschraube so angeordnet, daß bei Eintritt oder Austritt des Schwimmers aus dem Magnetbereich die Kontakte mit großer Kraft ruckartig geschlossen oder geöffnet werden. Auch diese Einrichtung erfordert eine Mehrzahl von Magneten und von leicht zu Störungen führenden Kontakten.

Bei dem auch nicht zu der eingangs genannten Gattung gehörenden Flüssigkeitsstandregler nach der deutschen Auslegeschrift 1 180 960 hat die Fachwelt den frei schwebenden ferromagnetischen Schwimmer bereits verlassen. Der Schwimmer trägt einen Magneten ;nd ist durch eine Blattfeder, Torsionsfeder \.<kr ein Gelenk, durch Führungsstäbe oder eine Achse so gehalten, daß er sich entweder nur drehen oder auf und ab bewegen kann. Um das Gewicht des einen Magneten tragenden Schwimmers auszugleichen, ist außen ein zweiter Magnetstab so angeordnet, daß sich der innere und der äußere Magnet abstoßen. Durch diese Anordnung ist es möglich, daß der Schwimmer mit seinem so kompensierten Gewicht mit steigender Flüssigkeit nach oben schwimmt und dadurch einen außerhalb des Behälters liegenden Kontaktsatz betätigen kann. Da aber die Wirkung des Magneten im Schwimmer besonders bei Heißwasserregelung stark in der Leistung geschwächt ist, müssen verhältnismäßig, große Magnete verwendet werden, wodurch die Einrichtung groß und schwer wird.

Diese bekannten mit einem freien ferromagnetischen Schwimmer oder mit einem einen Magnetkörper enthallenden Schwimmer arbeitenden Vorrichtungen erfordern entweder eine Mehrzahl von Magneten und eine Mehrzahl von leicht zu Störungen führenden Kontakten oder sie sind infolge der erforderlichen Größe der Magnetkörper so schwer, daß sich ihre weitere Ausgestaltung nicht lohnt.

Daher wird durch die Erfindung die eingangs genannte Gattung weiter ausgestaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung ziur Regelung des Flüssigkeitsspiegel in einem Behälter der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß ohne eine Mehrzahl von zu schlickenden und zu öffnenden Kontakten und ohne empfindliche mechanische Glieder schon bei kleinen Veränderungen in der Höhe des Flüssigkeilsspie«cls ein Ventil anspricht und daß nach dem Ansprechen des Ventils das Gewicht des am Arm wirkenden Schwimmers nicht auf den Verstellmittel!! lastet.

Die Lösung der Aufgabe besteht crfindungsgmäß darin, daß die schwenkbare Welle mit der die Venlilkonlaktsteueuing betätigenden Welle durch einen ersten Magnetkörper und durch einen zweiten Magnetkörper magnetisch verbunden sind, von denen der eine ein Dauermagnetkörper ist, daß der erste Magnetkörper einen inneren Teil und einen äußeren Teil aufweist, von denen der innere Teil mit der Welle verbunden ist, und der äußere Teil auf einer kreisförmigen Bahn der Schwenkbewegung des Arms folgt, daß zwischen dem äußeren Magneckörper und dem

ίο inneren Magnetkörper ein gehäusefester Trennkörper aus nichtmagnetischem Material angeordnet ist, daß der Trennkörper eine Führung aufweist, die in Wirkverbindung mit dem äußeren Teil ats ersten Magnetkörpers steht, wodurch ein Spalt zwischen dem ersten

Magnetkörper und dem Trennkörper sichergestellt ist

Durch die Erfindung wird der technische Fortschritt erzielt, daß infolge der zusammenwirkenden Magnetkörper schon bei geringer Verstellung des

Schwimmers der das Ventil betätigende Schaltvorgang ausgelöst wird, daß aber infolge des möglichen Schlupfes zwischen den beiden Magnetkörpern sich der erste Magnetkörper gegen den zweiten Magnetkörper verstellen kann und so das Moment des ab-

sinkenden Schwimmers nicht auf den das Ventil betätigenden Verstellmitteln lastet. Außerdem sind sowohl die Vielzahl störanfälliger Kontakte als auch weitere zu Störungen führende mechanische Glieder nicht mehr erforderlich, denn der den Schwimmer tragende Arm greift unmittelbar an der Achse an, zu der die beiden Magnetkörper konzentrisch liegen, zwischen denen durch eine Führung ein ständiger, die Wirkungsweise der Magnetkörper sicherstellender Spalt angeordnet ist.

Für die weitere Ausbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, daß der Trennkörper als haubenförmige Abdeckung mit einem zylindrischen Teil gestaltet ist, der sich koaxial zur schwenkbaren Welle erstreckt. Weiter kann der mit der schwenkbaren Welle verbundene erste Magnetkörper topfförmig ausgebildet sein und mit einer Mantelfläche sich über den Trennkörper mit der haubenförmigen Abdeckung erstrekken und der zweite Magnetkörper in dem zylindrischen Teil des Trennkörpers angeordnet sein.

+5 Die in dem Trennkörper angeordnete Führung kann aus einem Laufring bestehen, der eine Nut aufweist, durch die ein erhaben ausgebildeter Rand einer Hülse führbar ist, die mit der Mantelfläche des ersten Magnetkörpers fest verbunden ist.

Von den Magnetkörpern kann der erste Magnetkörper aus einem magnetisierbaren Material und der zweite Magnetkörper aus einem Dauermagneten bestehen.

Durch die Führung kann der zwischen dem ersten Magnetkörper und dem Trennkörper gebildete Raum gegen von außen eindringende Teilchen abgeschlossen sein.

Zweckmäßig kann der Laufring aus einem einen niedrigen Reibungsfaktor aufweisenden Werkstoff.

iivbesomlere aus Polytetrafluorethylen hergestellt sein.

Schließlich kann der in einem Lager verschwenkbare zweite Magnetkörper mit seinem Wellenslumpf über em Verbindungsstück mit einer einen Nocken tragenden Welle verbunden sein, durch den über ein Bctäligungsglied ein die Verstellung eines Magnetventils bewirkender Mikmschaltcr cinschaltbar ist.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von

Ausführungsbeispielcn, die in den Zeichnungen dar- Magnetkupplung bildet und der durch die Trenngestcllt sind, näher erläutert. Es zeigt wand vollständig gegen den Hohlraum des Behälters

Fig. 1 in einer Schnittdarstcllung die crfindungs- 25 abgetrennt ist. Der innere Magnetkörper 14 ist gemäße Einrichtung, dargestellt für eine obere Lage durch ein Lager 15 gelagert und ist mit einem WeI-des Schwimmers, ·"> lcnstumpf fest verbunden, der über ein Verbindungs-

Fig. 2 eine der Fit;. 1 entsprechende Schnittdar- stück 16 mit einer Nockenwelle mit Nocken 17 verstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung, darge- bunden ist. Dieser Nocken 17 dient der Betätigung stellt für eine untere Lage des Schwimmers, eines MikroschalKss 19, mit dessen Betätigungsglicd

Fig. 3 eine Ansicht von rechts auf die Einrichtung 20 er in Berührung steht. Die Bezugsziffern 21 und gemäß Fig. 1 bei abgenommenem Deckel und teil- io 22 bezeichnen schließlich noch Haltekörper zur Laweisem Schnitt nach der Linie A-B, getung der Nockenwelle 18 und zur Festlegung des

Fig.4 einen Schnitt nach der Linie C-D der Mikroschalters 19, und 23 bezeichnet einen Deckel, Pig i^ der abnehmbar ausgebildet ist.

F i R. 5 eine Ansicht von links auf die Einrichtung Die Arbeitsweise der vorgeschriebenen Einrich-

Ibei teilweisem Schnitt nach der Linie E-F, 15 tung sei nunmehr an Hand der F ig. 8 in einem An-

Fig. 6 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittdar- wendungsfall beschrieben. Bezüglich dieser Ausfühstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß rungsform wird davon ausgegangen, daß das mit 27 einer alternativen Ausführungsform, bezeichnete Magnetventil in der Ableitung 26 des

F i g. 7 eine Ansicht von rechts auf die Einrichtung Behälters 25, also außerhalb von diesem, angeordnet gemäß F i g. 6 bei abgenommenem Deckel und teil- ao ist, und offen sein soll, wenn sich der Flüssigkeitsweisem Schnitt nach der Linie G-W spiegel anhebt, das Magnetventil 27 soll sich dagegen Fig. 8 und 9 Darstellungen zur Veranscnauli- schließen, wenn sich der Flüssigkeitsspiegel absenkt, chung zweier Anwendungsgebiete der erfindungsge- Wird über die Zuleitung 24 in den Behälter 25 Flüsmäßen Einrichtung. sigkeit eingeströmt, dann hebt sich deren Flüssig-In der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 5 be- 25 keilsspiegel, wodurch der Schwimmer 7 aufwärts gezeichnet 1 das die erfindungsgemäße Einrichtung im trieben wird, was zur Folge hat, daß die Hauptwesentlichen aufnehmende Gehäuse, das an einen welle 2 und mit ihr der äußere Magnetkörper 9 geBehälter 25 im Bereich einer öffnung von diesem ab- dreht wird. Die Drehung des äußeren, mittels der /y gedichtet angeflanscht ist. In diesem Gehäuse 1 ist lindrischcn Hülse 10 durch den Führungsring 13 geeinc Hauptwelle 2 in einer Lagerbuchse 3 drehbar ge- 30 führten Magnetkörpers 9 verursacht auch eine Drelagert, mit deren behältcrinnerem Ende ein Montage- hung des mit diesem magnetisch gekoppelten, irncstück4 lösbar verbunden und durch einen Siehe- ren Magnelkörpers 14, welche Drehung eine gleich rungsstiitS gesichert Lst. Das Montagestüok4 dient zeitige Drehung der Nockenwelle 18 und insbesoniiber einen mit ihm verschraubten Hebel 6 der Halte- dere des Nockens 17 zur Folge hat. so daß durch rung eines Schwimmers 7, der mit dem Hebel 6 35 diesen das Betätigungsglied 20 des Mikroschalters IS gleichfalls verschraubt oder sonstwie lösbar verbun- niedergedrückt und so der elektrische Stromkreis, in den ist. welchen das elektromagnetische Ventil 27 cingc-Auf dem anderen Ende der Hauptwelle 2 sitzt ein schaltet ist, geschlossen wird 1st dieser Stromkrei' äußerer Magnetkörper 9. der auf einen im Quer- geschlossen, dann ist das Ventil 27 geöffnet, so dal? schnitt quadratischen Zapfen 8 der Welle 2 aufgesetzt 40 die Flüssigkeit aus dem Behälter über die Ableitunc und durch eine Schraube gehalten ist. Der Magnet- 26 abströmen kann. Wenn sich nun der Flüssigkeitskörper 9 ist topfförmig ausgebildet, und mit seiner spiegel in dem Behälter 25 absenkt, dann wird da Mantelfläche ist eine zylindrische Hülse 10 aus nicht- durch auch der Schwimmer? nach unten bewegt magnetischem Werkstoff fest verbunden. Koaxial zu Nimmt der Schwimmer die in Fig. 5 strichpunktieri dem äußeren Magnetkörper 9 ist die topfförmige 45 eingezeichnete Lage ein, dann nehmen der Nocker Ausformung 11 einer Trennwand angeordnet, die aus 17 und das Betätigungsglied 20 des Mikroschalter! nichtmagnetischem Material besteht. Die topfförmige 19 die in F i g. 3 "gleichfalls strichpunktiert einge-Ausformung 11 hält von der Innenwand des Magnet- zeichneten Lagen ein. Der Mikroschalter 19 ist danr körpers 9 unter Bildung eines Spaltes 12 allseits geöffnet und das Ventil 27 geschlossen,
einen Abstand ein. In eine Nut der Trennwand ein- 50 Die erfindunesgemäße Einrichtung eignet sich ins· gefügt ist ein Führungsring 13, der in seiner linken besondere zur Verwendung in einer Vorrichtung zui Stirnfläche eine Führungsnut aufweist, in die der er- Abführung des Kondenswasser in Dampfmaschinen haben ausgebildete Rand der zylindrischen Hülse 10 wobei der wesentlichste Vorteil der erfindungsgemä· einfaßt. Der Führungsring 13 ist aus einem einen nied- Ben Einrichtung darin zu sehen ist. daß ihre Arbeitsrigen Reibungsfaktor aufweisenden Werkstoff her- 55 weise nicht durch den Arbc^:i*iruck beeinflußt wird gestellt, insbesondere aus Polytetrafluoräthylen, und Für den Anwendungsfall gcmüß ! ^;g ^ ^isl angenom· er dient der Drehführung des äußeren Magnetkör- men, daß der Mikroschalter bei >-^;ner Bewegung de< pers 9, wenn dieser durch die Welle 2 gedreht wird, Schwimmers nach unten geschlossen w^rd. ei wirf so daß die Größe des Spaltes 12 zwischen diesem Ma- also geöffnet, wenn der Schwimmer noch oben gehl gnetkörper und der topfförmigen Ausformung der 60 so daß in entsprechender Weise das Vent·, i Z7. dr^it Trennwand 11 auf einem konstanten Wert gehalten der Zuleitung angeordnet ist, geöffnet bzw. gesv.nlos wird. Die Drehung der Welle 2 wird verursacht durch sen wird.

den Schwimmer?, wie dies im einzelnen noch ausge- In der in den Fig. 6 und 7 dargestellten altemati

führt wird. ven Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ein

Innerhalb der zu dem äußeren Magnetkörper 9 ko- 65 richtung sind mit der Ausführungsform nach de axialen, topfförmigen Ausformung der Trennwand Fig. 1 bis5 gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffer 11 ist nun ein innerer Magnetkörper 14 angeordnet, bezeichnet. In Unterscheidung ist hier an Stelle de der zusammen mit dem äußeren Magnetkörper 9 eine Nockenwelle mit Nocken und an Stelle des Mikrc

ichiilters ein Drehkörper 30 vorgesehen, der auf :incr Welle 31 befestigt ist. die mit der Welle des inneren Magnetkörpers 14 verbunden ist. In einer Radialnut des Drehkörpers 30 ist eine Metallplatte 32 aus leitfähigem Material, wie Kupfer, eingefügt und beispielsweise mittels Schrauben und Muttern gegenüber dem Drehkörper festgelegt. 33 und 34 bezeichnen durch Federn 35, 36 gegen den Drehkörper vorgespannte und mit diesem in Berührung stehende Anschlußplattcn, die in der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Drehlage des Drehkörpers 30 über die Metallplatte 32 miteinander in Verbindung stehen, so daß die beiden Anschlußsläbe 37 und 38 miteinander verbunden sind, der über diese Konstruktion zur Verfugung gestellte Schalter also geschlossen ist. Wird durch ein Bewegen des Schwimmers 7 nach un-

ten die Hauptwelle 2 und deshalb über die Magnetkupplung 9, 14 auch die Welle 31 und damit der Drehkörper 30 gedreht, dann verlassen die beiden Anschlußplallen 33, 34 die Metallplatte 32, was ein öffnen des Schalters zur Folge hat. Der Körper 30 ist aus nichtleitfühigem Material hergestellt. Selbstverständlich ist es auch für diese Ausführungsform möglich, durch eine entsprechende Festlegung des Schwimmers 7 an dem Körper 4 den Schalter schlic-Ben zu lassen, wenn sich der Schwimmer nach ur.ten bewegt, bzw. ihn öffnen zu lassen, wenn sich der Schwimmer nach oben bewegt. Diese Einrichtung arbeitet wie die andere Einrichtung mit einem elektromagnetischen Ventil zusammen, auf die Zuordnung eines solchen elektromagnetischen Ventils sind jedoch beide Ausführungen nicht beschränkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter durch Ventilkontakt- steuerung, die durch einen an einem Arm befestigten Schwimmer betätigt wird, dessen Arm an einer horizontalen, die Behälterwand durchsetzenden schwenkbaren Welle gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbare Welie (2) mit der die Ventiikontaktsteuerung betätigenden Welle (18) durch einen ersten Magnetkörper (9) und durch einen zweiten Magnetkörper (14) magnetisch verbunden sind, von denen der eine ein Dauermagnetkörper ist, daß der erste Magnetkörper (9) einen inneren Teil und einen äußeren Teil aufweist, von denen der innere Teil mit der Welle (2) verbunden ist und der äußere Teil auf einer kreisförmigen Bahn der Schwenkbewegung des Arms (6) folgt, daß zwischen dem äußeren Magnetkörper (9) und dem inneren Magnetkörper (14) ein gehäusefester Trennkörper (11) aus nicht magnetischem Material angeordnet ist, daß der Trennkörper (11) eine Führung (13) aufweist, die in Wirkverbindung mit dem äußeren Teil des ersten Magnetkörpers (9) steht, wodurch ein Spalt (12) zwischen dem ersten Magnetkörper (9) und dem

L Trennkörper (11) sichergestellt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkörper (11) als haubenförmige Abdeckung mit einem zylindrischen Teil gestaltet ist, der sich koaxial zur schwenkbaren Welle (2) erstreckt.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der schwenkbaren Welle (2) verbundene erste Magnetkörper (9) topfförmig ausgebildet ist und mit einer Mantelfläche sich über den Trennkörper (11) mit der haubcnförmigen Abdeckung er-Streckt, und der zweite Magnetkörper (14) in dem eylindrischen Teil des Trennkörpers (11) angeordnet Li.

4 Einrichtung nach den Ansprüchen! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Trennkörper (11) angeordnete Führung aus einem Laufring (13) besteht, der eine Nut aufweist, durch die ein erhaben ausgebildeter Rand einer Hülse (10) führbar ist, die mit der Mantelfläche des ersten Magnetkörpers (9) fest verbunden ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Magnetkörper (9) aus einem magnetisierbaren Material besteht und der zweite Magnetkörper (14) ein Dauermagnet ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Führung (13) der zwischen dem ersten Magnetkörper (9) und dem Trennkörper (11) gebildete Raum gegen von außen eindringende Teilchen abgeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufring (13) aus einem einen niedrigen Reibungsfaktor aufweisenden Werkstoff, insbesondere aus Polytctrafluoräthylen hergestellt ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in • _npm 1 _aper (15) verschwenkbare zweite Ma-_Bnetköme%4) mit seinem Wellenstumpf über SvXdungistück (16) mit der einen Nocken (7) tragenden Welle (18) verbunden ist, durch den über ein Betätigungsgiiec1 (20) ein die Verstellung des Magnetventils (27) bewirkender M₁-kroschalter(19)einschallbarist.