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Vorrichtung zum Betriebe von Wassergas- und ähnlichen Anlagen Bei
der Herstellung von Wassergas und bei ähnlichen Verfahren müssen gewisse Vorgänge
in wiederkehrenden Kreisläufen durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um den Betrieb
der einzelnen Teile solcher. Anlagen so zu überwachen und zu steuern, daß die verschiedenen
Arbeitsvorgänge in der vorgeschriebenen Zeit und Ordnung selbsttätig einander folgen.
Im folgenden soll die ,Anwendung der Erfindung bei einer Wassergasanlage als Beispiel
beschrieben werden.
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Bei der Herstellung von Wassergas wechselt das Blasen mit dem Gasen
in stetiger Folge ab, und der Betrieb der Anlage -erfordert daher eine ständige
sorgfältige überwachung. Die Aufgabe wird dadurch erschwert, daß das richtige Öffnen
und Schließen der verschiedenen Ventile nicht nur in bestimmten Zeiten und Folgen
stattfinden muß, sondern daß auch die richtigen Betriebsverhältnisse im Gaserzeuger
und bei Herstellung von karburiertem Gas in den Fixierkammern sowie im Abhitzedampfkessel
aufrechtzuerhalten sind, unabhängig vom Wechsel der Menge und Beschaffenheit des
Brennstoffes sowie des zu erzeugenden Gases. Außerdem sind Explosionsgefahren zu
vermeiden.
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Es sind bereits verschiedene Vorschläge für den selbsttätigen Betrieb
von Wassergasanlagen gemacht worden. Um die mit dem Betrieb von Wassergaserzeugungsanlagen
mit selbsttätigem Antrieb verbundenen Gefahren und Nachteile zu vermeiden, erhält
gemäß der Erfindung die Anlage eine bewegliche Welle und eine Anzahl von Vorrichtungen,
die jede für sich mit den verschiedenen Ventilen der Anlage derart zusammenarbeiten
und zusammen mit diesen Ventilen bewegt werden, daß die bewegliche Welle die Anlage
unterbricht, wenn irgendeines, der Ventile nicht richtig arbeitet. In einigen Fällen
kann die Unterbrechung der Anlage durch die Betätigung eines Abschlußorgans erfolgen.
Ande=-rerseits kann auch die Unterbrechung darin bestehen, daß die Antriebsvorrichtung
angehalten wird, wobei kein Abschluß.organ benötigt oder, falls ein solches doch
vorhanden ist, dieses zeitweilig außer Wirkung gesetzt wird. Endlich kann die Unterbrechung
auch durch Anhalten der Antriebsvorrichtung gleichzeitig oder um eine bestimmte
Zeitspanne nach der Betätigung des Abschluß,-organs erfolgen. Auf diese Weise kann
eine Kontrolle der Anlage in verschiedener Weise erreicht werden, wodurch die Anlage
den verschiedenen Betriebsbedürfnissen angepaßt werden kann. Auch wird gleichzeitig
angezeigt, welches Ventil fehlerhaft eingestellt war.
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Die im folgenden zu beschreibende Anlage zur Erzeugung von karburiertem
Wassergas
soll nur als Beispiel für die praktische Ausführung der
Erfindung dienen.
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Abb. i der Zeichnung veranschaulicht eine schematische Zusammenstellung
des Steuergetriebes, die Abb. 2 und 3 zeigen zwei zueinander senkrecht stehende
Teilansichten des selbsttätigen Steuergetriebes für die Ventile der hydraulischen
Zylinder der Arbeitsventile. Abb.4 zeigt die Einrichtung zum selbsttätigen Stillsetzen
der Anlage, Abb. 5 und 6 zeigen Teile dieser Einrichtung in verschiedenen Lagen.
Abb. 7 und 8 zeigen Einzelheiten der Vorrichtung, um das selbsttätige Steuergetriebe
wieder in Betrieb zu setzen. Abb. 9 zeigt Einzelheiten der elektrischen Anzeigevorrichtung.
Die durch die Zeichnungen als Beispiel veranschaulichte Anlage umfaßt die zur Herstellung
von karburiertem Wassergas üblichen Vorrichtungen, nämlich einen Gaserzeuger a,
einen Karburator b, einen Wärmespeicher oder eine Fixierkammer c und einen Abhitzedampfkessel
cl, die mit den üblichen unmittelbar oder- mittels hydraulischer Zylinder zu öffnenden
und zu schließenden Ventilen oder anderen geeigneten Vorrichtungen ausgestattet
sind. Diese Ventile werden durch eine selbsttätige Steuerung beherrscht, die sich
drehende Daumenscheiben oder andere Daumen enthält, die so zueinander eingestellt
sind, daß die Ventile in der erforderlichen Folge und Zeit aus der einen Arbeitslage
in die andere Arbeitslage bewegt werden.
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Die Luftventile für den Gaserzeuger a, den Karburator b und den Wärmespeicher
c sind mit i, 2 bzw. 3 bezeichnet. Das in der Leitung zwischen dem Gaserzeuger a
und dem Karburator b angeordnete Ventil 4 dient zum Wechseln der Richtung des Gasstroms;
5 und 6 sind als Klappen ausgebildete Auslaßventile am Wärmespeicher c bzw. Dampfkessel
d. 7 bezeichnet das öleinlaßventil für den Karburator b: und 8,das Dampfeinlaßventil
für den Gaserzeuger. 1a, 2a, 3a, 4a, 5a und 6a stellen hydraulische Zylinder mit
den Steuerventilen 1-1:. 2x, 3x, 4x, 5x und 6x dar. Das Ölventil 7 und das Dampfventil
8 werden unmittelbar gesteuert.
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Das selbsttätige Steuergetriebe für diese sämtlichen Ventile besteht
im wesentlichen aus den beiden Wellen io und i i, die durch ein Zahnräderpaar in
umgekehrter Richtung, aber mit gleicher Geschwindigkeit gedreht werden und mit Daumenscheiben
lb, 2b, 3b usw. ausgestattet sind, die den verschiedenen eben erwähnten Arbeits-
und Steuerventilen entsprechen. In Abb. i ist angenommen, daß die beiden Wellen
io und i i durch einen Elektromotor 52 angetrieben werden, es kann jedoch auch jeder
andere geeignete Antrieb verwendet werden oder der Antrieb auch von Hand erfolgen.
Die Daumenscheiben der einen Welle dienen dazu, die zugehörigen Steuerventile in
der eigen Richtung einzustellen, wonach im Arbeitskreise der Anlage das Gasen, in
das Heißblasen gewechselt wird, während die entsprechenden Daumenscheiben der anderen
Welle dazu dienen, die zugehörigen Steuerventile in der entgegengesetzten Richtung
zu bewegen, so daß .also vom Heißblasen zum Gasen übergegangen wird. Die beiden
Steuerwellen können gegeneinander in bezug auf ihre Winkeldrehung eingestellt werden,
indem das Zahnrad der einen Welle gelöst und nach geeigneter Verdrehung um einen
bestimmten Winkel wieder auf der Welle befestigt wird.. Ferner kann jede einzelne
Daumenscheibe auf ihrer Welle eingestellt werden, beispielsweise mittels Schlitzes
ioa und iia und Stellschraube, Abb. 2, derart, daß die Winkellage jeder Daumenscheibe
1b, 2v usw. auf ihrer Welle besonders und unabhängig von allen-anderen Daumenscheiben
geregelt werden kann. Auf diese Weise kann die Steuerung der einzelnen Ventile in
bezug auf Zeit im Arbeitskreise der Anlage wie gewünscht .geregelt werden.
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Das die Bewegung der einzelnen Arbeitsventile und Steuerventile der
hydraulischen Zylinder durch Daumenscheiben vermittelnde Getriebe kann mannigfach
gestaltet sein. Diese Getriebe werden aber in der Regel unter sich gleich sein,
wie beispielsweise in Abb. i angenommen würde. Ein solches Einzelgetriebe ist beispielsweise
in Abb. 2 und 3 veranschaulicht, und zwar bedient dieses Einzelgetriebe das Steuerventil
6x für den hydraulischen Zylinder 6a zur Einstellung des als Klappe ausgebildeten
Ablaßventils 6 der Abhitzedampfkessel d. Wie Abb. i erkennen läßt, kann das Steuerventil
6x auch unmittelbar durch einen Handhebel 12, Abb. 2, bewegt werden und das gilt
natürlich auch für jedes andere Steuerventil. Jeder Hebel 12 ist durch einen Zapfen
13, Ab-b. 2, mit einer wagerecht verschiebbaren Stange 14 verbunden, die
zwei Schaltklinken 15 und 16 trägt. Diese Schaltklinken sind durch Gelenkstangen
17 mit Winkelhebeln 18 und 19 verbunden, deren einer Arm sich
gegen den Umfang der Daumenscheiben 6b der beiden Wellen io und ii stützt, und zwar
unter dem Einfluß des Eigengewichtes der zugehörigen Klinke !oder einer besonderen
Feder, derart, -Idaß die entsprechende Klinke, wie beispielsweise für die Klinke
15 angenommen, iü gehobener Stellung verharrt, solange der Arm des Hebels
18 am vollen Umfange der Scheibe 6b gleitet, aber gesenkt wird, wie beispielsweise
für die Klinke 16 angenommen, wenn der Arm des zugehörigen Hebels ig den Einschnitt
6c seiner Daumenscheibe 6b
trifft. Wie Abb. 2 erkennen laßt, ist
die Schaltklinke 15 als Zugklinke, die Klinke 16 aber ,als Stoßklinke ausgebildet,
und beide Klinken können in ihrer gesenkten Lage mit dem Ende eines Hebels 2o in
Berührung kommen, dessen Welle 21 durch ein geeignetes Getriebe, beispielsweise
den Zapfen eines von der Welle io oder i i, Abb. i, .angetriebenen Zahnrades 22,
in geeignete Schwingung versetzt wird. Jeder Stange 14 des ganzen Steuergetriebes
entspricht, wie Abb, i erkennen läßt, ein Hebel 2o der Welle 21, derart, daß auf
der durchgehenden Welle 21 für jedes Steuerventil je ein Hebel 2o angeordnet ist,
der auf je eine Stange 14 einwirkt. Demgemäß wird die mit dem Handhebel -12 verbundene
Stange 14 sowie das zugehörige Steuerventil, beispielsweise wie vorhin angenommen,
das Ventil 6x, in der einen oder anderen Richtung so eingestellt, wie es das durch
den hydraulischen Zylinder zu steuernde Arbeitsventil, also hier die Klappe 6, erfordert.
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Die einzelnen Daumenscheiben der Wellen io und ii werden also die
Arbeitsventile der Wassergasanlage gemäß der vorher bestimmten Reihenfolge im Kreislauf
so steuern, wie die zugehörigen Daumenscheiben auf den beiden Wellen eingestellt
waren.
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Den Daumenscheiben benachbart sind senkrechte Stangen 23, Abb. i und
-z,- angeordnet, die im Bereiche der Daumenscheiben verbreitert, geeignet geführt
und mit den entsprechenden Arbeitsventilen oder - vielmehr mit den Kolben der hydraulischen
Steuerzylinder der Wassergasanlage so verbunden sind, daß sie bei Öffnung der Arbeitsventile
in der einen Längsrichtung und beim Schließen der Arbeitsventile in der entgegengesetzten
Längsrichtung verschoben werden. In der Abb. i *sind die Verbindungen zwischen
den Stangen 23 und den zugehörigen Ventilen nur durch Linien angedeutet; diese Verbindungen
müssen so-ausgeführt werden, daß. sie den besonderen Anforderungen der Anlage Rechnung
tragen und eine sachgemäße Bewegung jeder Stange durch das mit ihr verbundene Ventil
bzw. den Kolben des hydraulischen Zylinders sichern. Die Stangen 23 sind derart
angeordnet, daß, wenn eine Stange sich in ihrer äußersten, der Stellung des zugehörigen
Arbeitsventils oder des Kolbens seines hydraulischen Zylinders entsprechenden Lage
befindet, das breite Ende der Stange 23 gerade von dem lose auf einer der Steuerwellen
io oder i i drehbaren, aber von einem Stift 25 der Daumenscheibe 6b mitnehmbaren
Arm 24 nicht getroffen wird, während das breite Ende der Stange 23 in ihrer anderen
äußersten Stellung von dem Arm 24 der anderen Steuerwelle nicht getroffen wird.
Wenn aber das Arbeitsventil sich nicht vorschriftsmäßig einstellt, und die Stange
23 nicht entsprechend verschiebt, wird- der betreffende Arm 24 bei der Drehung der
Scheibe 6b das breite Ende der Stange 23 treffen und sie aus ihrer. normalen Arbeitslage
zur Seite, in Abb. i und 2, also nach links drücken. Hinter sämtlichen Stangen 23
ist eine Stange 26 angeordnet, die von Armen 27 der Welle 28 so getragen wird; daß
wenn irgendeinLO Stange 23, wie beschrieben, nach links gedrückt wird, die Welle
28, eine kleine Drehung erfährt und eine an einem der Arme 27 angelenkte Stange
29 den Sperriegel 30 zurückzieht, so daß der Riegel 3o die Nase 31 des Gewichtshebels
32 freigibt, dieser herabfällt und eine Vorrichtung betätigt, die die Arbeitsventile
der ganzen Anlage außer Betrieb setzt.
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Beispielsweise kann der Fall eines Hebels 32 das Absperrventil 33,
Abb. i und 4, für Druckflüssigkeit öffnen, so daß dann der Kolben eines Zylinders
34 gehoben wird, der mit einer teilweise verzahnten Stange 35 verbunden ist, deren
Verzahnungen während des Hubs der Stange mit den Getrieben 36 und 37 der beiden
Wellen 38 und 39 in Eingriff kommen und diese dann naclibinander in eine Teildrehung
versetzen. Beide Wellen 38 und 39 erstrecken sich in den Bereich sämtlicher einzelnen
Steuergetriebe, wie Abb. i erkennen läßt. Die Welle 38 ist mit Exzentern 4o versehen,
die auf die Winkelhebel 18 und i g so einwirken, daß die mit diesen verbundenen
Klinken 15 und 16 angehoben werden und außer Bereich des schwingenden Arms 2o, Abb.
i und 2, gelangen. Die andere Welle 39 trägt Arme 41, Abb.2, die bei Drehung der
Welle den Anschlag 42 der Stange 14 treffen und diese und die Handhebel 12 so betätigen,
daß alle Arbeits- und Steuerventile der Anlage in die Schlußstellung versetzt werden.
Das Absperrventil 33 ist nicht fest mit dem Gewichtshebel 32 verbunden, vielmehr
tritt seine oben mit einem Bund versehene Ventilstange in ein mit dem Hebel 32 verbundenes
Rohr 43, Abb.4, derart, daß man die Ventilstange, wenn erforderlich, auch mittels
des punktiert angedeuteten Handhebels 44 steuern kann.
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Die Welle 38 ist ferner mit einem Daumenhebel 38x, Abb.7 und 8, ausgestattet,
der bei der Verschiebung der Zahnstange 35 aus ihrer höchsten Lage, Abb.7, in die
mittlere Lage, Abb. 8, den Gewichtshebel 32 so anhebt, daß seine Nase 31 wieder
vom Sperrriegel 30 gefangen wird.
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Die beiden Zahnradgetriebe 36 und 37 und die Verzahnungen der Stange
3 5 sind so ausgebildet, daß, wenn die Stange 35 ihre
mittlere,
in. Abb. 5 angedeutete Lage ,einnimmt, unverzahnte Stellen der Stange die Getriebe
36 und 37 in solcher Lage sperren, daß alle Klinken i 5 und 16, wie vorhin beschrieben,
angehoben sind und die Arme 41 der Welle 39 außer Bereich der Anschläge 42 der Stangen
14 sind. Die Ventile der Anlage können dann von Hand wie üblich mittels der Handhebel
12 gesteuert werden.
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War die Stange 35 in ihre Schlußstellung verschoben und die Wassergasanlage
dadurch stillgesetzt, so wird durch die mit einem Handgriff 47 versehene Daumenscheibe
46 ein Sperriegel 45, Abb.6, vorgeschoben, gegen den sich die Nase 35n der Stange
3 5 legt und der verhindert, daß die Stange ihre Mittellage verläßt.
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Das richtige Arbeiten jedes Steuerventils wird durch eine entsprechende
Bewegung ihrer Stange 23 angezeigt. Mit dieser Stange 23 ist eine Vorrichtung verbunden,
die, wenn die Stange 23, wie in Abb.4 durch Punktierung angedeutet, aus ihrer Arbeitslage
zurückgedrückt war, dem Aufseher das fehlerhaft arbeitende Ventil anzeigt. Diese
Vorrichtung besteht gemäß Abb.4 aus der geschlitzten Platte 5o, durch deren Schlitz
die Stange 23 geführt ist und die von der Platte 51 gestützt wird. Die Platte 5o
bleibt dann in der durch Punktierung ,angedeuteten Lage, bis die Anlage wieder in
Betrieb gesetzt wird.
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Wenn irgendein Steuerventil der Wassergasanlage nicht richtig eingestellt
wird, so daß die Stange 23 aus ihrer Arbeitslage zurückgedrückt wird und die Anzeigevorrichtung
wie vorhin beschrieben auf Falscharbeit eingestellt war, so wird durch einen Schalter
der Stromkreis einer elektrischen Signalvorrichtung geschlossen, die den Aufseher
sofort von dem Fehlbetrieb des Ventils benachrichtigt. In der Abb. i sind für diesen
Zweck oberhalb der Stangen 23 eine Anzahl elektrischer Klingeln angedeutet, und
zwar ist jede Stange 23 mit einem Schalter versehen, der den Stromkreis der zugehörigen
Klingel schließt, wenn ihre Stange 23 zurückgedrückt wird. Der Stromkreis des Motors
52, Abb. i und 9, der selbsttätigen Steuervorrichtung wird durch einen Schalter
beeinflußt, der bei normalem Betrieb durch zwei Hebel 53 und 54 geschlossen wird.
Der Hebel 53 ist mit der Stange 29 verbunden, während der Hebel 54 von der Daumenscheibe
55 gestützt wird, die einstellbar auf einer der Wellen io oder i i (in Abb.9 ist
es Welle io) befestigt ist. Die Hebel 53 und 54 sind so angeordnet, daß, wenn auch
der Hebel 53 durch die Stange 29 verstellt wird und der Gewichtshebel 32, Abb. 4,
fällt, so daß die Anlage, wie beschrieben, stillgesetzt wird, der Stromkreis des
Motors doch nicht unterbrochen wird, wenn nicht die Wellen io und f i die vorher
bestimmte Stellung eingenommen haben, in der das selbsttätige Steuergetriebe stillgesetzt
werden soll. Das wird dadurch erreicht, daß eine Nase des Hebels 54 in einen Einschnitt
der Daumenscheibe 55 eintritt, so daß der Hebel 54 fällt und den Schalter öffnet.
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In Abb. i ist beispielsweise angedeutet, daß die. Daumenscheibe 55
von der Welle io durch eine Kette und Kettenräder angetrieben wird. Wird vorgezogen,
das selbsttätige Steuergetriebe gleichzeitig mit dem Stillsetzen der ganzen Anlage
auszuschalten, so kann die Daumenscheibe 55 fortfallen.
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In manchen Fällen kann es erwünscht sein, beim Fehlbetrieb eines Ventils
die Daumenscheibenwellen io und ii ohne Stillsetzen der Anlage anzuhalten, beispielsweise
durch Schließen eines Ventils in der Leitung 33x, Abb.4, zwischen dem Ventil 33
und dem Zylinder 34, wodurch das Absperrgetriebe außer Tätigkeit gesetzt wird.
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Ein Elektromagnet oder Solenoid 56, Abb.9, das durch den Stromkreis
des elektrischen Motors erregt wird, hält den Gewichtshebel 57 angehoben, der für
den Fall der unbeabsichtigten Unterbrechung des Stroms fällt und dadurch die Stange
z9 nach links verschiebt, so daß, wie vorhin beschrieben, der Sperriegel 3o die
Nase 31 des Gewichtshebels 32 freigibt und dieser die ganze @Ä,'assergasanlage
stillsetzt.
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Dem Gaserzeuger wird Brennstoff in abgemessenen und geregelten Mengen
mittels des in Abb. i dargestellten gasdicht abgeschlossenen Füllbehälters 65 zugeführt.
Dieser Behälter ist mit zwei Ventilen ausgestattet, einer Klappe 66, durch die der
Brennstoff aus der Schüttrinne 67 in den Behälter 65 eingeführt wird, und einem
I-egelventil 68, das den Brennstoff aus dem Behälter 65 in den Gaserzeuger a zu
fallen gestattet. Beide Ventile werden hydraulisch bewegt und unter dem Einfluß
von Steuerventilen 66X und 68x, Abb. i, die ihrerseits in der bereits für
die anderen Steuerventile der Wassergasanlage beschriebenen Weise von Daumenscheiben
66U und 68h der Steuerwellen i o und i I gesteuert werden.