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Auf einen Flüssigkeitsstand ansprechende Vorrichtung Die Erfindung
betrifft eine auf einen Flüssigkeitsstand ansprechende Vorrichtung mit einer Schwimmerkammer
und einem in Höhe der Flüssigkeit innerhalb der Schwimmer kammer schwimmenden Schwimmer,
welche Vorrichtung insbesondere zur Verwendung bei Hochdruckflüssigkeiten geeignet
ist.
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Auf den Flüssigkeitsstand ansprechende Vorrichtungen, welche die Verschiebung
eines Schwimmers verwenden, die bei der änderung der Flüssigkeitsstandhöhe auftritt,
in welcher der Schwimmer angeordnet ist, sind und waren bei verschiedenen Anwendungen
weit verbreitet. Der s solchen Vorrichtungen verwendete Schwimmer ist normalerweise
hohl und entwickelt einen wesentlichen Auftrieb und ist z.B.
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zur direkten Steuerung eines Durchflußsteuerventils zufriedenstellend
verwendbar,
solange die Flüssigkeit unter Atmosphärendruck oder einem Druck, der diesen nicht
viel übersteigt, gehalten wird. Solch ein Schwim~ mer ist Jedoch zur Verwendung
mit Hochdruckflüssig keiten nicht geeignet, z.B. bei Speisewasser oder Kondensat
in Dampf erzeugenden Anlagen oder anderen Dampfanlagen. Dies liegt daran, daß der
hohle Schwimmer, wenn er unter Hochdruck verwendet wird, verschiedene Fehler verursachen
kann, weil de unter Druck stehende Flüssigkeit allmählich während Jeder längeren
Verwendungszeit durch die Wandung des Schwimmers in seinen hohlen Innenraum eindringt
oder der Schwimmer selbst unter dem hohen Druck zusammenbricht.
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Um dieser Tatsache Rechnung zu tragen, ist es das Ziel der Erfindung,
eine neue, auf einen Flüssigkeitsstand ansprechende Vorrichtung zu schaffen, welche
zur Verwendung bei Hochdruckfliissigkeiten, z.B. Kondenswasser, geeignet ist.
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Dieses Ziel wird erfindungsgernäß dadurch erreicht, daß ein erster
Hebel an einem Festpunkt angelenkt ist, ein zweiter Hebel an einem Festpunkt angelenkt
ist, ein Glied den ersten und zweiten Hebel verbindet und ein Ausgleichsgewicht
für den Schwimmer vorgesehen ist, daß der Schwimmer und das Ausgleichsgewicht mit
dem ersten und zweiten Hebel oder umgekehrt verbunden sind, und der zweite Hebel
mit einem vertikal beweglichen Element in Verbindung steht, z.B. einem Steuerventil,
um diesem eine Bewegung entsprechend dem Wechsel des FlUssigkeitsstandes innerhalb
der Schwimmerkanner zu erteilen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausfilhrungsform der Erfindung weist einen
massiven oder vollen Schwimmer auf, und es ist ein mit diesem zusammenarbeitendes
Gegen gewicht und ein diese zwei Teile verbindendes Verbindungsglied oder Gelenk
vorgesehen, um zu ermöglichen, daß der Schwimmer genau entsprechend dem Wechsel
des Fliissigkeitsstandes arbeitet, auch wenn der massive Schwimmer ein spezifisches
Gewicht hat, das größer als das der Flüssigkeit, z.B. Wasser, ist.
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Die vorhergehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, wie es zur Steuerung
eines Kondensatausstoßventils eines Dampfkondensatbehälters verwendet wird, näher
erläutert.
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In der Zeichnung bezeichnet d=? Bezugszahl 1 einen festen Schwimmer,
welcher in einer Schwimmerkammer 3 schwimmend angeordnet ist, in der Kondensat in
einer geeigneten Höhe gehalten wird. Die Bezugszahl 2 bezeichnet ein Steuerventil,
welches mit dem Schwimmer 1 zur vertikalen Bewegung entsprechend dem Wechsel des
Flüssigkeitsstandes in der Schwimmerkammer 3 verbunden ist. Das Steuerventil 2 ist
in einem Deckelaufbau 4 angeordnet, welcher integral an dem offenen oberen Ende
der Schwimmerkammer 3 mit Schrauo ben und Muttern 27 befestigt ist.
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Die Schwimmerkammer 3 steht mit dem Wasserraum eines nicht dargestellten
Kondensatbehälters Uber eine Leitung 6 in Verbindung, die mit dem Boden der Schwimmerkammer
verbunden ist und der obere Raum der Schwimmerkammer 3
steht mit
dem Dampfraum des Kondensatbehälters über eine Öffnung 20 im Deckelaufbau 4 und
eine Leitung 5, welche mit dem äußeren Ende der Öffnung 20 verbunden ist, in Verbindung.
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Der Schwimmer 1 ist massiv oder voll, ungleich herkömmlichen Schwimmern,
und aus einem Kunststoff oder anderem Material hergestellt, welches schwerer als
Wasser ist und gewöhnlich ein spezifisches Gewicht von ungefähr 1,5 aufweist. Die
Normalhöhe des Wassers in der Schwimmerkammer wird ungefähr in der Mitte der Höhe
L des Schwimmers gewählt.
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Um den Schwimmer 1 und das Steuerventil 2 zu verbinden, ist ein Verbindungsgestänge
oder Gelenk vorgesehen,wel ches ein erstes Glied oder einen zweiarmigen Hebel 8
aufweist, der zwischen seinen Enden an einem Drehzapfen 7 angelenkt ist, wobei ein
zweiter Hebel 10 drehbar an einem Ende an einem Drehzapfen 9 angelenkt ist und ein
Verbindungsglied 11 den ersten und zweiten Hebel 8 bzw.
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10 miteinander verbindet. An der Unterseite des Deckelaufbaus 4 ist
ein gebogener Tragarm 12 angebracht, welcher an seinem Ende denDrehzapfen 7 trägt,
an welchem der erste Hebel 8 befestigt ist, und zwischen seinen Enden den Drehzapfen
9, an welchem der zweite Hebel 10 befestigt ist. Wie gezeigt, ist der Schwimmer
1 oben am Ende eines Armes des ersten Hebels 8 angebracht, so daß er von diesem
herunterhängt.
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Der massive Schwimmer 1> welcher gewöhnlich schwerer als die Flüssigkeit
ist, kann natürlich- nicht von selbst wie ein Schwimmer wirken und einige Maßnahmen
müssen ergriffen
werden, um Jedes übermäßige Gewicht dieses Schwimmers
auszugleichen. Bei dem dargestellten AusfUhrungsw beispiel besteht diese Maßnahme
in einem ringförmigen Gegengewicht 17, welches den Schwimmer einen Ringraum freilassend
umgibt und einen gebogenen Arm 18 aufweist, der von einer Seite des Gewichts zur
drehbaren Verbindung mit dem beweglichen Ende des zweiten Hebels 10 wegragt. Wie
zu sehen ist, trägt der gebogene Arm 18 an seinem äußersten Ende einen einstückigen
vertikalen Fortsatz oder ein Glied 16, welches am Hebel 10 über einen Drehzapfen
19 angelenkt ist. Die gebogene Ausführung des Hebelarms 18 macht es leicht, denSchwerpunkt
des Gegengewichts 17 im wesentlichen auf derselben ventil kalen Linie anzuordnen,
auf welcher der Schwerpunkt des Schwimmers liegt. Darüber hinaus kann wegen des
verwenden deten Verbindungsmechanismus, welcher leicht mit einem Hebelverhältnis
von 3 oder darüber entworfen werden kann, das Gegengewicht z.B. bei der ringförmigen
dargestellten Form relativ leicht und klein gemacht werden. Darüber hinaus ist es
klar, daß die Vorrichtung nach der Erfindung mit einer gesteigerten Genauigkeit
im Vergleich zu Jeder herkömmlichen direkt arbeitenden Schwimmervorrichtung arbeiten-kann,
weil das Steuerventil 2 während des Betriebs Jederzeit vertikal mit dem Schwimmer
1 um eine Entfernung gleich der vertikalen Verdrängung des Schwimmers mal dem Hebelverhältnis
des Verbindungsgliedermechanismus, der zwischen dem Steuerventil und dem Schwimmer
verwendet wird, beweglich ist. Nebenbei ist beim gezeigten AusfUhrungsbeispiel das
Steuerventil mit nach unten überstehendem Schieber 21 dargestellt, welcher mit einem
Drehzapfen 26 am oberen Ende des am Ende des Gewiohtsarmes 18 angebrachten Gliedes
16 angelenkt ist. Die am unteren Ende des
Schiebers 21 zur Aufnahme
des Drehzapfens 26 gebildete Öffnung ist vorzugsweise etwas größer im Durchmesser
als der letztere, um die Drehverbindung relativ lose zu gestalten.
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Ferner sind in der Zeichnung in Verbindung mit dem Steuerventil 2
eine Leitung 13 in Verbindung mit der Druckkammer eines nicht dargestellten Steuerventils,
welches z.B. zur Steuerung des Durchflusses des Kesselspeisewassers dient, ein Einlaßrohr
14, welches dazu dient, eine unter Druck stehende Flüssigkeit in die Druckkammer
des Steuerventils zu leiten, und eine Auslaßleitung 15 dargestellt, welche dazu
dient, die Flüssigkeit aus der Druckkammer des Steuerventils auszustoßen. Wie gezeigt,
ist das Steuerventil 2 verschiebbar in einer Hülse angeordnet, welche drei Ventilöffnungen
23, 24 und 25 an axial voneinander entfernten Stellen aufweist, so daß die Einlaß-
und Auslaßleitungen 14 und 15 wahlweise in Verbindung mit der Leitung 13 gebracht
werden können, wenn das Steuerventil 2 veranlaßt wird, sich mit der vertikalen Urschiebung
des Schwimmers 1 nach unten oder nach oben zu bewegen.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung beschrieben
werden.
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Wenn die Flüssigkeit innerhalb der Schwimmerkammer 3 auf ihrer Normalhöhe
L ist, liegt das Steuerventil 2, wie dargestellt, in Normallage und das zugeordnete
Steuerventil für die nicht dargestellte DampfarJage befindet sich in einer bestimmten
Offenstellung. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Höhe L ansteigt, um den Schwimmer 1
wegen des gesteigerten Auftriebs anzuheben, wird der erste
Hebel
gegen den Uhrzeigersinn gedreht, schwenkt den zweiten Hebel 10 über das Verbindungsglied
11 um die Achse des Drehzapfens 9 nach unten und senkt dadurch den Schieber 21 des
Steuerventils 2 ab. Angenommen, die Hebelübertragung 8 - 10 hat ein Hebelverhältnis
von 3, so wird der Schieber des Steuerventils bei jedem Anstieg des Schwimmers von
1 mm um einen Betrag von 3 mm abgesenkt. Dieses Absenken des Schiebers 21 des Steuerventils
bewirkt, daß die Einlaßleitung 14 der Flüssigkeit und die Leitung 13 miteinander
über die Ventilöffnungen 24 und 23 in Verwindung treten, so daß unter Druck stehende
Flüssigkeit in die Druckkammer des Steuerventils geleitet wird, um dieses mehr oder
weniger in Schließrichtung zu betätigen. Im umgekehrten Fall, wenn der Stand L der
Flüssigkeit absinkt, so daß der Schwimmer 1 nach unten bewegt wird, wird der Schieber
21 des Steuerventils angehoben, so daß die Auslaßleitung 15 und die Leitung 13 miteinander
über die Ventilöffnungen 25 und 23 verbunden werden und so die Flüssigkeit aus der
Druckkammer des Steuerventils entweichen kann, so daß das letztere sich in Öffnungsrichtung
bewegt.
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Auf diese Weise bewirkt der Wechsel der Wasserstandshöhe innerhalb
der Schwimmerkammer 3 eine direkte vertikale Gleitbewegung des Schiebers 21 des
Steuerventils 2 und damit eine gewünschte Steuerwirkung des zugeordneten Steuerventils.
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Wie beschrieben, ist die auf einenFlüssigkeitsstand ansprechende Vorrichtung
mit Verbindungsgliedern oder eiZ ner Gelenkanordnung versehen, welche aus einem
ersten, an einem festen Drehzapfen 7 angelenkten Hebel 8, einem zweiten, an einem
festen Drehzapfen 9 angelenkten Hebel 10 und einem die zwei Hebel verbindenden Glied
11 besteht,
und mit der ein Schwimmer 1 und ein geeignetes Ausgleichsgewicht
verbunden sind, so daß dem Schwimmer ein entsprechender Auftrieb erteilt wird. Bei
dieser Anordnung versteht es sich, daß der Schwimmer nicht hohl ausgebildet werden
muß, um einen gewünscht ten Auftrieb zu erzielen, und daß er aus massivem Kunstharz
oder anderem geeigneten Material hergestellt werden kann, welches ein größeres spezifisches
Gewicht als Wasser oder eine andere verwendete Flüssigkeit hat, Bei einem derartigen
Schwimmeraufbau besteht offensichtlich nicht die Gefahr, daß Flüssigkeit in einem
wesentlichen Betng in sein Inneres eindringt, oder daß er durch die Flüssigkeit
selbst zerstört wird, auch wenn er unter hohem Druck verwendet wird, und daß sich
so, ungleich herkömmliZ chen Schwimmerkonstruktionen, keine Schwierigkeiten beim
Betrieb ergeben. Es ist auch klar, daß die Verwendung der Verbindungsglieder eine
verbesserte Leistungsfähigkeit und Genauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit sich bringt. Mit solchen Vorteilen ist die Erfindung offensichtlich für verschiedene
praktische Anwendungen sehr geeignet.
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Es ist natürlich für Jeden Fachmann klar, daß die Erfindung nicht
auf die oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale beschränkt
ist, sondern auf vielerlei Weise innerhalb des Gedankens der Ansprüche verändert
werden kann. Zum Beispiel ist es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel leicht
zu verstehen, daß im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erzielt werden können,
wenn das Ausgleichsgewicht 17 am ersten Hebel 8 anstatt am zweiten Hebel 10 befestigt
und der Schwimmer 1 am letzteren oder zweiten Hebel 10 anstatt am ersten Hebel 8
berestigt ist.
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Kurz zusammengefaßt wird mit der Erfindung eine auf einen Flüssigkeitsstand
ansprechende Vorrichtung geschaffen, welche insbesondere zur Verwendung mit Hochdruckflüssigkeiten
geeignet ist und einen massiven Schwimmer mit einem spezifischen Gewicht größer
als das der Flüssigkeit verwenden kann. In der Vorrichtung ist ein Verbindungsgliedermechanismus
vorgesehen, um den Schwimmer und ein Ausgleichsgewicht zu tragen, welches dem Schwimmer
ermöglicht, wie ein herkömmlicher hohler Schwimmer zu arbeiten. Der massive Schwimmer
ist vorteilhaft, weil er nicht wie herkömmliche hohle Schwimmer der Gefahr ausgesetzt
ist, daß er mit Flüssigkeit gefüllt wird, die anderenfalls durch das Material des
Schwimmers in sein Inneres eindringt, oder daß er unter dem Druck zusammenbricht.
Die Verwendung von Verbindungsgliedern ist ebenfalls zweckmäßig, um der Vorrichtung
aufgrund des Hebelmechanismus der Verbindungsglieder eine verbesserte Genauigkeit
zu geben.