DE523646C - Steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Sicherheits- und Reglerventile. Die bekannte Anordnung umfaßt ein Manometer mit druckempfindlichem Element, beispielsweise einer Bourdonröhre oder einem Metallbalg, die von außen vermittels Federn, Gewichten o. dgl. belastet sind, und zwar derart, daß diese Belastung durch den im Innern des Manometers herrschenden Druck erst überwunden werden muß, so daß letzteres imstande ist, geringe 'Zunahmen oder Abnahmen des Druckes nahe der oberen Grenze der in Frage kommenden Drucke genau anzuzeigen. Dieses bekannte Manometer ist mit Anschlagen versehen, gegen welche sich die Bourdonröhre oder der Balg anlegen zwecks Verhinderung einer Anfangsdeformierung derselben durch die negative Vorspannung.
Die vorliegende Erfindung besteht in einer Anordnung von Relais und Stromkreisen, welche vorzugsweise elektrisch sind, obgleich andere äquivalente Mittel an deren Stelle gewünschtenfalls benutzt werden können, solange sie mit den beweglichen Elementen des Manometers und mit einem Sicherheitsventil verbunden sind, um letzteres zwecks Verringerung des Überdruckes zu öffnen, wie es z. B. bei Dampfkesseln oder anderen Druckgefäßen der Fall ist, auf welchen das Manometer angebracht ist. Das Sicherheitsventil ist selbstschließend, und die Relais sind so angeordnet, daß das Ventil nur während jener Zeitspanne offen gehalten wird, in welcher ein Überdruck herrscht, und geschlossen wird, sobald das Manometer anzeigt, daß der Druck auf den vorbestimmten oder erwünschten Wert gefallen ist. Das Manometer und die Antriebsrelais und Stromkreise bilden so eine Fernsteuerungseinheit, welche auf einer Schalttafel an einem beliebigen Ort montiert sein kann, welcher in beträchtlicher Entfernung von dem durch die Einheit gesteuerten Ventil liegt.

In den beiliegenden Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausbildungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.

Fig. ι zeigt die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung im Aufriß, teils im Schnitt, die bei Druckschwankungen anspricht und hierbei elektrische Stromkreise schließt und öffnet.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht zu Fig. 1, teilweise abgebrochen.

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 von Abb. 1.

Fig. 4 ist ein Teilaufriß zu Abb. 1, jedoch in einer anderen Stellung der Teile.

Fig. 5 ist eine ähnliche Abbildung wie Fig. 4 bei einer anderen Stellung der Teile.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung zu Fig. ι für ein Sicherheitsventil mit den elektrischen Anschlüssen und einem Halterelais.

Fig. 7 ist ein Teilaufriß für die an einem Indikator und einer Stromkreissteuerung angewendete Erfindung.

Fig. 8 ist ein Teilaufriß in größerem Maßstabe zur Ergänzung der Abb. 1.

Fig. 9 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, und veranschaulicht ein Sicherheitsventil in Verbindung mit der Steuervorrichtung.

ι bezeichnet einen Träger, der in einem Gehäuse gelagert sein kann, das die Antriebsteile einschließt oder der dem Gehäuse als Auflage dient, das nicht dargestellt ist. Der Träger ι hat einen Nippel 2 zum Anschluß ίο des Druckrohres. Die Bohrung 3 steht mit der Öffnung 4 einer B our donröhre in. Verbindung, die auf dem Träger 1 ruht. Die Bourdonröhre hat die gegeneinandergerichteten gekrümmten Zweige 5 und 6, deren Enden die Anschlüsse 7 und 8 für die einander entgegengerichteten Arme 9 und to tragen. Der Arm 9 nimmt in dem Loch 11 das Ende einer Schraubenzugfeder 12 auf, deren anderes Ende an einer Schraube 14 angreift, die frei durch eine glatte Bohrung 13 des Armes 10 hindurchtritt. Eine Stellschraube 15 dient zur Einstellung der Spannung der Feder 14, die in der eingestellten Lage durch die Mutter 16 gesichert wird.

Der Träger 1 trägt einen aufwärts gerichteten Arm 17, der oben in ein T-Stück 18 ausläuft. An den Enden des Kopfflansches des T-Stückes 18 sitzen Ansätze 19 und 19' • für Anschlagschrauben 210 und 220, die an die Armanschlüsse 7 und 8 der Bourdonröhre stoßen.

Ein. Zapf en 20' am oberen Ende des Armes 17 bildet den Drehpunkt für ein Paar länglicher Hebel 20, 21. Der Einfachheit wegen werden diese Hebel Kontakt- und Antriebshebel genannt werden.

Der Kontakthebel 20 hat einen bogenförmigen Führungsarm 22' mit Bogenschlitz 23 für einen festen Führungszapfen 24 an einem Ansatz ζ5 des Armes 17. Da der Schlitz 23 an seinen Enden geschlossen ist, bildet der Stift 24 einen Begrenzungsanschlag sowohl als auch eine Führung für den Hebel 20.

Der Kontakthebel 20 hat einen Ansatz 26 für eine Schraube 27, die in einem Flansch 28 eines Armes 29 geführt wird, welcher an dem Träger 17 sitzt. Die Schraube 27 kann mit einer Sicherheitsmutter 30, wenn erforderlich, versehen sein, um sie in eingestellter Lage zu halten.

Der Hebel 20 hat auch einen Anschlag 31 für das eine Ende der Schraubenfeder 32. Das andere Ende dieser Feder ist an einer Stange 33 befestigt, die aus dem Träger 17 hervorragt. Die Feder ist so gespannt, daß sie den Hebel 20 entgegen dem Uhrzeiger schwingt, um ihn in Eingriff mit der Stellschraube 27 zu bringen.

Der Antriebshebel 21 ist an die freien Enden der Bourdonröhre mittels Lenker 34 und 35 angeschlossen. Diese Lenker sind mit dem Hebel 21 zu beiden Seiten seines Drehpunktes 20' verbunden, so daß die auf beide Zweigrohre der Bourdonröhre ausgeübte Kraft den Hebel 21 in derselben Richtung schwingt, wenn der Apparat auf die Druckschwankungen anspricht.

Der Antriebshebel 21 besitzt einen oberen Teil, der auf dem Stift 20' gelagert ist, und einen unteren Teil 21«, der von dem oberen Teil elektrisch isoliert ist. Ein geeignetes Mittel für die Isolierung des unteren Teiles 2i° von dem oberen Teil des Hebels besteht darin, daß die entgegengesetzten Enden des oberen und des unteren Teiles zwischen den Isolierplatten 36 festgeklemmt werden, wenn die entgegengesetzten Enden der oberen und der unteren Teile des Hebels einen solchen Abstand haben, daß sie keinen elektrischen Kontakt herstellen.

Der untere Τβίΐ2ΐ^Λ des Hebels 21 trägt einen Stift 37, an welchem das eine Ende eines biegsamen Leiters 38 befestigt ist. Das andere Ende des Leiters ist an einem Knopf 39 eines Isolierarmes 40 befestigt, der mit Führungsstift 24 in dem Schützarm2 5 einstellbar ist.

Das untere Ende des Hebels 21° ist gegabelt. Die Zinken 44 und 45 tragen die einander gegenüberliegenden Kontakte 46 und 47, die auch durch einen einzigen Kontaktträger mit sich gegenüberliegenden Kontaktflächen ersetzt werden können. An dem unteren Ende des Kontakthebels 20 ist ein Isolierblock 48 durch Schrauben 49 befestigt und mit einem Schlitz 50 an der vorderen Fläche zur Aufnahme des unteren Endes des Hebels 21« versehen.

Die vordere Fläche des Blockes 48 hat auch längliche flache Aussparungen zur Aufnähme von Kontaktträgern 51 und 52. Diese tragen Kontakte 54 und 55 an den inneren Enden und Klemmen 56 und 57 an den äußeren Enden. Die Kontaktstangen 54 und 55 haben Längsschlitze 58 zur Aufnahme von Stellschrauben 59. Durch Lösen der Schrauben 59 können die Kontaktträger in Richtung auf den Block 48 und von ihm fort eingestellt werden.

Biegsame Leitungen 60 und 61 sind an die Klemmen 56 und 57 angeschlossen und eine Leitung an den Knopf 39.

In Fig. 6 ist die soeben beschriebene Vorrichtung schematisch mit C bezeichnet innerhalb· einer Anordnung, die zur Überwachung eines Durchgangsventils 64 eines Dampferzeugers 65 dient. Das Sicherheitsventil 64 trägt das eigentliche Ventil 64⁰, das gewöhnlich auf seinem Sitz durch Differentialdruck ■ehalten, aber durch das Druckmittel geöffnet wird, wenn der Druck in der Kammer 64^s nachläßt. Das Ventil hat eine Steuerung,

die in einem Entlastungsventil 66 besteht, das durch ein Solenoid 67 beeinflußt wird. Der Nippel 2 der Vorrichtung C ist durch Rohr 68 an den Kessel 65 angeschlossen, so daß voller Dampfdruck auf die Bourdonrölire wirken kann, die, wie oben erwähnt, einen Teil der Steuerung bildet.

Die Leitungen 6g und 70 führen elektrischen Strom dem Solenoid 67 zu und werden mittels eines Handschalters 71 an die Leitungen 72 und 73 angeschlossen, die zu den Polen des Solenoids führen. In Fig. 6 hat der Schalter 71 die Lage, in welcher er diese Verbindung herstellt; das Solenoid wird dann erregt, so daß das Sicherheitsventil ausblasen kann. Diese Anordnung gestattet die Steuerung des Sicherheitsventils von Hand, wenn gewünscht; gewöhnlich aber ist der Schalter 71 in der entgegengesetzten Lage (Fig. 6, punktiert), wo er die Leitungen 69 und 70 an die Drähte 74 und 75 anschließt. In dieser Lage steht das Sicherheitsventil unter der selbsttätigen Überwachung der Vorrichtung C Das nachstehend beschriebene Relais ist nur als Beispiel gezeigt und kann durch ein anderes ersetzt oder fortgelassen werden. Das Relais ist manchmal in Verbindung mit einer Steuervorrichtung der beschriebenen Art nützlich, da es die Anwendung eines verhältnismäßig schwachen Batteriestromes über die Pole der Steuervorrichtung gestattet, während gleichzeitig ein kräftiger Strom angewendet werden kann, um die Arbeit an dem Solenoid 67 zu verrichten. Das Relais hält auch den Strom durch das Solenoid 67 während des Zeitraumes aufrecht, währenddessen der Antriebshebel 21 schwingt, wie später beschrieben, um den Kontakt 47 aus der stromschließenden Lage, wo er den Kontakt 55 berührt, in die unterbrechende Lage zu führen, wo der Kontakt 46 den Kontakt 54 berührt.

Die Leitung 61, die von der Klemme 57 führt, verläuft bis zu einem Pol der den Stromkreis schließenden Wicklung jy eines Solenoids S¹, das ejnen Teil des Relais JR. bildet.

Der andere Pol der Wicklung yj ist durch einen Draht 76 an einer Batterie oder sonstigen Stromquelle/? angeschlossen. Der andere Pol der Batterie B ist durch Draht 72 an den Knopf 39 angeschlossen.

Die Leitung 60, die von der Klemme 56 ausgeht, verläuft nach dem einen Pol einer den Stromkreis unterbrechenden Wicklung 78 eines Solenoids S'², das auch einen Teil des Relais R bildet.

Die Leitung 74 führt zu einer Kontaktvorrichtung 79, die an einem Kontakt 79^s mittels einer Brücke 80 angeschlossen werden kann, welche an dem Kern des Solenoids S¹ befestigt ist. Gewöhnlich wird der Kern durch Feder 92 angehoben, so daß er die Brücke 80 außer Berührung mit den Kontakten 79 und 79" bringt, der Stromkreis an dieser Stelle also unterbrochen wird.

Der Kontakt 79" ist an dem einen Pol einer Haltewicklung 81 des Solenoids S¹ angeschlossen. Der andere Pol dieser Haltewicklung ist an einem Kontakt 82 angeschlossen, der gewohnlich mit einem Kontakt 84 mittels einer Brücke 83 verbunden ist, die an den Kern des Solenoids S² angeschlossen ist, der in der gewöhnlichen angehobenen Lage durch eine Feder 93 gehalten wird. Der Kontakt 84 ist durch einen Draht 85 an die Leitung 73 angeschlossen.

Die Leitung 76 ist mittels eines Drahtes 87 an einen Kontakt 88 angeschlossen, der mit einem Kontakt 90 durch eine Brücke ver- 8u bunden ist, welche an dem Kern des Solenoids S¹ befestigt ist. Der Kontakt 90 ist durch eine Leitung 91 an einem Pol der den Stromkreis unterbrechenden Wicklung 78 des Solenoids S² angeschlossen.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt unter der Annahme, daß die Teile, bevor ein wesentlicher Druck in der Bourdonröhre herrscht, die in Fig. 1 gezeigte Stellung einnehmen:

Die Bourdonröhre sei so gewählt, daß sie empfindlich auf leichte Druckschwankungen anspricht, z. B. Drucke von der Größenordnung von etwa o, 1 kg/cm², und daß bei nicht vorhandener Feder 12 die freien Enden der Röhren eine beträchtliche Strecke nach außen wandern bei Druckzunahmen von etwa 0,1 kg/cm³ oder mehr. Es wird ferner angenommen, daß der Sicherheitsbereich der Röhre unter diesen Bedingungen verhältnismäßig klein ist, z. B. von der Größenordnung von etwa 4 kg/cm². Mit anderen Worten, die ausgewählte Röhre gehört zu der empfindlichen Gattung, die gewöhnlich höheren Drucken nicht widersteht, aber innerhalb eines größeren Dfuckbereiches schnell auf kleine Druckschwankungen anspricht.

Die Röhre wird von außen durch die Feder 12 belastet, die mittels der Schraube 14 so gespannt ist, daß die Röhre für wachsende Drucke vollständig unempfindlich ist, die den normalen Bewegungsbereich weit überschreiten. Das auf dieses Merkmal der Vorrichtung gestützte Prinzip wird später eingehend erläutert.

Wenn die Feder 12 richtig eingestellt ist, sucht ihre Spannung die freien Enden nach innen zu bewegen. Dieser Neigung wird aber durch die einstellbaren Anschläge 210 und 220 entgegengewirkt, die so eingestellt sind, daß die Rohrenden ihre normale (unbelastete) Lage beibehalten, selbst nach wesentlicher Belastung mittels der Feder.

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Wenn der Druck in der Röhre bis zu einem solchen Punkt steigt, daß er die äußere, durch die Feder 12 aufgelegte Last überwindet, beginnt die Röhre in der gewöhnlichen Weise unter den Druckzunahmen zu reagieren, so daß ihre freien Enden sich nach außen fortbewegen. Wenn die Enden der Röhre in der normalen Lage sind, halten die Lenker 34 und 35 den Antriebshebel 21 im weseiitliehen in der in Fig. 1 gezeichneten Lage, und in dieser Lage halten die Kontaktelemente 46 durch die Berührung mit dem Kontakt 54 den Kontakthebel 20 in der in Fig. 1 gezeichneten Lage entgegen der Spannung der Feder 32.

Wenn der Druck durch den kritischen Punkt hindurchgeht, wo er die Spannung der Feder 12 überwindet, bewegen sich die Enden der Röhre auswärts, wie oben erwähnt, und suchen so den Antriebshebel 21 entgegen dem Uhrzeiger zu bewegen. Da die Feder 32 dauernd den Hebel 20 in derselben Richtung zu schwingen sucht, folgt dieser der Bewegung des Hebels 21 und hält so den Kontakt 54 in Berührung mit dem Kontakt 46, bis der Hebel 20 so weit geschwungen ist, um seinen Ansatz in Berührung mit der Ansehlagschraube 27 zu bringen. In dieser Lage genügt eine sehr geringe Druckzunahme, um den Hebel 21 in bezug auf den Hebel 20 zu schwingen und so den Kontakt 46 außer Berührung mit dem Kontakt 54 zu bringen und unmittelbar darauf den Kontakt 47 in Berührung mit dem Kontakt 55. Durch die Anordnung der beiden zueinander beweglichen und durch Einstellung der Schraube 27 einstellbaren Hebel ist es möglich, mit großer Genauigkeit den Druck festzulegen, bei welchem die elektrischen Stromkreise geschlossen und unterbrochen werden.

Angenommen, daß der Schalter 71 in der punktierten Lage (Fig. 6) ist, wo die Drahte 69 und 70 an die Drähte 74 und 75 angeschlossen sind, so befindet sich der Hebel 21 in der in Fig. 1 gezeichneten Lage, wo er den Kontakt mit dem Glied 54 herstellt und so die Drähte 62 und 60 anschließt. Da der Stromkreis durch die Batterie B an den Stellen 88 und go unterbrochen ist, befindet sich kein Strom in dem System, solange der Hebel 21 sich in dieser Lage befindet.

Wenn der Hebel 21 nach rechts schwingt, den Kontakt bei 54 unterbricht und den Stromkreis bei 55 schließt, wird ein Stromkreis hergestellt durch Draht 62, Hebel 22, Draht 61, die den Stromkreis herstellende Wicklung 77, Draht 76 und Batterie B. Die Erregung der Wicklung 77 zieht. den Kern 94 des Solenoids S¹ abwärts, so daß die Brücke 80, die Kontakte 79 und 79^s anschließen und die Brücke 89 die Kontakte 88 und go verbindet.

In dieser Lage werden folgende Stromkreise gebildet: von der Hauptleitung 69 durch Draht 74, Kontakt 79, Brücke 80, Kontakt 79«, Haltewicklung'81 des Solenoids S¹, Kontakt 82, Brücke 83, Kontakt 84, Draht 85, Solenoid 67, Draht 75, Schalter 71 und Hauptleitung 70. Die Erregung der Haltewicklung 81 durch den Hauptstromkreis hält die Brücke 80 in ihrer den Stromkreis schließenden Stellung und den Strom durch das Solenoid 67 aufrecht. Die Erregung des Solenoids 67 treibt die Vorrichtung 66 an und öffnet so das Sicherheitsventil, so daß Dampf aus dem Kessel blasen kann.

Wenn der Drück in dem Kessel zu fallen beginnt, fängt auch die Bourdonröhre an, in ihre normale Lage zurückzukehren, und der Kontakt 47 verläßt sofort den. Kontakt 55, so daß der Batteriestromkreis durch die Wicklung ηη des Solenoids S¹ unterbrochen wird. Da der Stromkreis durch die Brücke 80 geschlossen gehalten wird, bleibt das Sicherheitsventil offen und beginnt auszublasen, bis ■ der Kontakt 46 den Kontakt 54 berührt. Wenn der Kontakt 46 den Kontakt 54 berührt, ist die Brücke 8g noch in der Lage, in welcher sie die Kontakte 88 und 90 verbindet. So wird ein Stromkreis gebildet durch die Batterie, Draht 62, Hebel 21, Draht 60, Unterbrechungswicklung 78, Draht 91, Kontakt 90, Brücke 89, Kontakt 88 und Draht 76. Die Unterbrechungswicklung 78 wird so erregt, der Kern g 5 des Solenoids S² herabgezogen und so der Stromkreis durch die Haltewicklung 81 unterbrochen. Die Feder 92 hält den Kern 94 des Solenoids S¹ gleichzeitig zurück, die Brücke 80 wird außer Eingriff mit den Kontakten 79 und 79° bewegt und die Brücke 89 außer Berührung mit den Kontakten 88 und 90. Der Stromkreis wird unterbrochen, und die Feder 93 kann die Brücke 83 in ihre normale Lage zurückführen. Die Teile werden alle auf diese Weise in ihre Anfangslage zurückgeführt, wo sie für den nächstfolgenden Vorgang bereitstehen.

Durch die Verwendung des Relais wird ein zuverlässiger Betrieb des Sicherheitsventils erreicht, ohne die Gefahr des Tanzens, wie es vorkommt, wenn der durch das Solenoid 67 gehende Stromkreis unmittelbar von den Kontakten 47 und 55 überwacht werden würde.

In Fig. 7 bezeichnet 156 ein Zahnsegment an einem Antriebshebel 21*, der dem Antriebshebel 21 der Fig. 1 entspricht. Das Zahnsegment greift in ein Zahnrad 157 ein, das auf dem Schaft einer Indikatornadel 158 angeordnet ist. Der Hebel 21⁶ hat elektrische Kontakte entsprechend demjenigen in Fig. 1.

Die Nadel 158 arbeitet mit einer Skala 159 zusammen. Bei dieser Bauart zeigt dasselbe Instrument nicht nur die Druckzunahmen, sondern treibt auch an einer geeigneten Stelle die Drucksteuerung, z. B. ein Sicherheitsventil.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für Sicherheits- und Reglerventile mittels eines unter Vorbelastung arbeitenden elastischen Körpers, wobei ein starrer, aber einstellbarer Anschlag eine Anfangsdeformierung des elastischen Körpers durch die Vorspannung verhindert, unter Verwendung eines Ventils, welches von einem Elektromagneten angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Deformierung des hohlen elastischen Körpers ein Stromunterbrecher beeinflußt wird, der in den Stromkreis des Elektromagneten eingeschaltet ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher einen elektrischen Kontakt enthält, der durch den elastischen Körper auf einer vorher bestimmten Weglänge beweglich ist, und ferner einen zweiten Kontakt, der an verschiedenen Punkten längs des Weges einstellbar ist und von dem ersten Kontakt berührt wird, um den elektrischen Stromkreis zu- schließen.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher einen Hebel mit einem Kontakt enthält, der an den elastischen Körper angeschlossen ist und durch ihn bewegt wird, ferner zu beiden Seiten des ersten Kontaktes ein Paar Kontakte, die von einem mit dem ersten Hebel verbundenen zweiten Hebel getragen werden, wobei eine Feder den zweiten Hebel in derselben Richtung zu schwingen sucht, in welcher der erste Hebel durch den elastischen Körper beim Ansprechen auf die Druckzunahme bewegt wird, wobei ein Anschlag die Bewegung des zweiten Hebels begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen