-
Elektrischer Wasserstandsanzeiger In dem Hauptpatent 492 o65 ist ein
Wasserstandsanzeiger geschützt, der eine Anzahl von elektrisch beheizten Meßkörpern
aufweist, die in verschiedener Höhe außen an einem mit dem Kessel kommunizierenden
Standrohr angebracht sind. Der Unterschied des Erwärmungszustandes der Meßkörper,
je nachdem, ob der betreffende Wandteil des Standrohres, dem ein Meßkörper zugeordnet
ist, vom Wasser oder vom Dampf berührt wird, soll dabei zur Anzeige des Wasserstandes
benutzt werden.
-
Bei Dampfkesseln, bei denen der Druck stark schwankt, weisen aber
die Anzeigevorrichtungen nach dem Hauptpatent den lNTachteil auf, daß sie den Wasserstand
nicht bei jedemDruck imKessel genau anzeigen. Weist beispielsweise ein Kessel einen
Druck von 15 atü auf, so werden die Meßkörper auf einer Temperatur von 25o° C unterhalb
des Wassers und auf einerTemperatur von 350'C
oberhalb desselben gehalten.
Man stellt daher die Anzeigelampen so ein, daß sie bei 35o° C leuchten und bei 25o°
C dunkel sind. Sinkt aber beispielsweise der Druck im Kessel auf Atmosphärendruck,
so werden die diesbezÜglichen Temperaturen der Heizkörper nur i5o° C bzw. 25o° C
betragen, da die Wassertemperatur von etwa 2oo° C auf ioo° C gesunken ist. Die Lampen
werden also in keinem Falle mehr leuchten, es sei denn, daß eine neue Einstellung
der Anordnung vorgenommen wird.
-
Die Erfindung besteht nun darin, daß auf die Anzeigevorrichtung nicht
die Temperatur der Meßkörper unmittelbar einwirkt, sondern die Unterschiede zwischen
den Temperaturen der einzelnen Meßkörper und der Temperatur eines Ausgleichswiderstandes,
dessen Temperatur in der Hauptsache von der Temperatur der Flüssigkeit im Kessel
abhängt, aber nicht oder nur in geringem Maße von dem Stand der Flüssigkeit beeinflußt
wird.
-
Eine weitere Verbesserung des Hauptpatentes, welche in Verbindung
mit der bereits. genannten benutzt werden kann, besteht darin, daß man die Meßkörper,
d. h. die Leiter veränderlicher Widerstandsfähigkeit mit Wechselstrom beheizt und
gegebenenfalls durch Auflöten in unmittelbare Berührung mit der zu heizenden Wandung
bringt. Zu diesem Zwecke steht jeder Leiter in Verbindung mit der Sekundärwicklung
eines Transformators, dessen in passender Weise gespeiste
Primärwicklung
ebenfalls mit der Anzeigevorrichtung in Beziehung steht.
-
Verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen entsprechend der
Erfindung sind nachstehend beschrieben und auf den Zeichnungen dargestellt.
-
Abb. i zeigt in vereinfachter Darstellung im Schnitt eine erste Ausführungsform.
Abb. 2 ist ein Schaubild der elektrischen Verbindungen. Abb. 3 zeigt die elektrische
Schaltung für einen Anzeiger, dessen Gestalt im allgemeinen der der Abb. 3 des Hauptpatentes
entspricht. Abb.4 zeigt beispielsweise die Art und Weise der Befestigung eines der
Ausgleichswiderstände Abb. 5 zeigt in seitlicher Ansicht eine Ausführungsform eines
der Heizelemente. Abb.6 zeigt in vereinfachter Darstellung die elektrischen Verbindungen
der Vorrichtungen, z. B. nach den Abb. i, 5 und den folgenden. Abb. 7 zeigt einenOuerschnitt
einer weiterenAusführungsform, Abb. 8 ist eine seitliche Ansicht einer dritten Ausführungsform.
-
In Abb. i bezeichnet i das bei 2 und 3 mit dem Kessel in Verbindung
stehende Standrohr. In das Standrohr i sind in verschiedener Höhe blind erdende
Rohre 4 ... 4" eingelötet, die unter oder über Wasser stehen, je nach dessen
Standhöhe. Jedes Rohr 4, das aus einem Metall besteht, dessen Widerstand sich mit
der Temperatur ändert, ist an einen Leiter 5 angeschlossen, dessen eines Ende
5,
gestreckt ist und in das Innere des Rohres 4 bis an dessen Boden hineinragt.
Das Rohr 4 ist innen mit einer eine hohe Temperatur vertragenden Isolierung verkleidet.
Das Ende des Leiters 5, ist an den Boden des Rohres 4 angeschlossen. Die
Wände des Rohres 4 sind gegen den Leiter 5" isoliert.
-
Der Leiter 5 ist um die magnetische Wicklung eines Transformators
t, dessen Sekundärwicklung er bildet, herumgelegt. Die Widerstandsänderungen eines
jeden Leiters 5 machen sich durch proportionale Schwankungen des scheinbaren Widerstandes
einer jeden Primärwicklung 7 geltend und lassen sich beispielsweise durch Einschalten
einer Lampe in den Stromkreis der Primärwicklung sichtbar machen. Gemäß Abb.2 sind
zu den Leitern 5, die in Reihe mit den Rohren 4 liegen, die Ausgleichswiderstände
9 parallel geschaltet. Die Leiter 5 sowie die Ausgleichswiderstände 9 erhalten den
Heizstrom durch Drähte ii und 12, die von einer Stromquelle sehr niedriger Spannung
kommen, z. B. von der Sekundärwicklung des Transformators T.
-
Aus Abb.2 ist zu erkennen, daß jeder Transformator t, t' . ..
t" auf der Primärseite zwei Wickelungen mit p- und in-Windungen trägt, die entgegengesetzt
gewickelt sind.
-
Es erlischt infolgedessen eine derLampen8, sobald die Größe der entsprechenden
Widerstände 4 und 9 unter sich in dem Verhältnis Z steht, denn in diesem Falle hebt
die Wirkung der Wicklung m auf dem Transformator t die von p genau auf. Dagegen
leuchtet die Lampe auf, wenn das Verhältnis Widerstand 4 von dem Wert "-2
abweicht, was Widerstand 9 p eintritt, wenn der Widerstand 4 (d. h. der Widerstand
des Rohres 4) abnimmt, sobald das Rohr 4 vom Wasser umflossen und daher abgekühlt
wird.
-
Werden dagegen die Ausgleichswiderstände 9, 9'. . . 9" an einer Stelle
angebracht, an welcher die Temperatur durch die Höhenveränderungen des Flüssigkeitsstandes
etwas mit beeinflußt wird, beispielsweise in der Nähe des dicken und starken Standrohres
mit den Schenkeln i Q und i b, so wird das Aufleuchten und das Auslöschen der Lampen
8 nicht mehr merklich durch die Druckveränderungen im Kessel beeinflußt.
-
Die Abb. 3 zeigt die Anwendung der Verbesserung gemäß der Erfindung
bei einem Anzeiger nach dem Hauptpatent.
-
4, 4' - . . 4" bezeichnen elektrische Widerstände aus Metall, deren
Leitfähigkeit mit der Temperatur veränderlich ist. Sie werden von innen von Teilen
der Wandung, welche unter oder über dem Wasserstand liegen, je nach der Höhe des
Flüssigkeitsstandes erhitzt. Der Widerstand 4 wird z. B. um die Rohre 13 herumgewickelt,
welche die beiden senkrechten Rohrschenkel iQ, 1b verbinden, die mit dem Kessel
durch die Rohre 2 und 3 kommunizierend verbunden sind. Andererseits bezeichnen 9,
9' . . . 9" elektrische Ausgleichswiderstände, welche die Rolle von Ausgleichselementen
aus gleichem Metall spielen und in der Nähe einer Wandung angebracht sind, deren
Temperatur weniger durch die Wasserstandsveränderungen beeinflußt sind, und die
z. B. um die senkrechten Schenkel i" und 1b herumgelegt sind. Diese Schenkel sind
stärker und dicker als die Rohre 13, so daß die Wicklungen 9 ihnen verhältnismäßig
weniger Hitze zuführen, so daß deren Temperatur durch den Höhenstand der Flüssigkeit
weniger beeinflußt wird als die der Rohre 13.
-
Jeder Widerstand 9 liegt in Reihe mit einem der Widerstände 4, und
der Heizstrom tritt in sie durch die Drähte i1 und i2. Der Draht 12 ist mit einem
der Enden jeder der Widerstände 9 verbunden.
-
Entsprechend einer bekannten pyrometrischen Schaltung ist jeder Verbindungspunkt
von 4 mit 9 an einen Leiter, den sogenannten Gleichgewichtsleiter 14 mit Hilfe einer
elektrischen Lampe 8, 8' . . . angeschlossen. Diese
drei Leiter
1r, 12, 14 stehen mit einer passenden Stromquelle mit drei Drähten in Verbindung,
z. B. mit der Sekundärwicklung eines Transformators T mit m-Windungen zwischen z
r und 14 und p-Windungen zwischen 14 und 12.
-
Es erlischt eine der Lampen 8, wenn die Größe der entsprechenden Widerstände
4 und 9 unter sich im Verhältnis von # steht. In diesem Falle besteht nämlich Gleichgewicht,
und die Lampe erhält keinen Strom. Die Lampe leuchtet dagegen auf, wenn das Verhältnis:
Widerstand 4 von dem Wert '-'Z ab-Widerstand 9 p weicht. Dies tritt ein,
sobald der um das Rohr 13 gewickelte Widerstand 4 abgekühlt wird, wenn Wasser
das Rohr 13 berührt. Dagegen hat dieselbe Temperaturänderung von 4 und 9 durch Änderung
des Druckes im Kessel, wobei die Standhöhe der Flüssigkeit als unveränderlich angenommen
wird, keinen merklichen Einfluß auf dieses Verhältnis, und das Aufleuchten oder
das Verlöschen der Lampen 8 hängt lediglich von der Standhöhe der Flüssigkeit ab
und zeigt diese Standhöhe an, ohne daß der Druck innerhalb des Kessels eine Rolle
spielt.
-
Das in Abb.3 dargestellte Schaltbild zur Erhitzung und pyrometrischen
Einwirkung ist lediglich als Beispiel aufzufassen.
-
Die Widerstände 9 können, wenn sie entsprechend isoliert sind, an
einer beliebigen Metallwandung angebracht werden, die von heißem Wasser bespült
wird, und die beispielsweise die Kesselwandung sein kann oder ein oberer Teil 15",
15b der Anzeigeeinrichtung, die stets vom Wasser unberührt bleibt,
oder endlich ein unterer Teil 16d, 16b, welcher stets unter Wasser liegt.
-
Jedoch genügt es in den meisten Fällen, diese Widerstände 9 in einem
Raum unterzubringen, der auf dem Anzeiger selbst aufgesetzt ist, und dessen Temperatur
durch die heiße Flüssigkeit stark und nur in geringem Maße durch die Wasserstandsveränderungen
beeinflußt wird.
-
Die Widerstände 9 können gemäß Abb. 4 auch auf einem wärmeleitenden
Stift 17 angebracht werden, der an dem Körper befestigt ist und einen einstellbaren
Teil zwecks Regelung des Anzeigers aufweist. In Abb.4 erfolgt die Veränderung mittels
der Muttern 18.
-
In der Abb. 5 ist ein Heizelement dargestellt, bei welchem der Metalleiter
4 auf das Rohr 13 aufgelötet ist, welches einem der Rohre 13 der Abb. 3 entspricht.
Der Leiter 4 ist ringförmig gestaltet und besteht aus Metall, dessen elektrischer
Widerstand mit der Temperatur veränderlich ist. Er umgibt den Kern 6 eines Transformators
und bildet dessen Sekundärwicklung, während die Wicklung 7 die Primärwicklung bildet.
Die übrigen Teile des Anzeigers sind in gleicher Weise ausgebildet, und die Verbindung
der Primärwicklungen geschieht, wie Abb.6 zeigt, z. B. wie die der Elemente 4, 4'
der Abb. 3.
-
Die Arbeitsweise ist folgende: Entsprechend den bekannten Eigenschaften
der Transformatoren erzeugen die Widerstandsänderungen jedes Leiters 4 proportionale
Veränderungen des Stromes in jeder Primärwicklung 7. Die pyrometrische Anzeige erfolgt
dann in der vorstehend beschriebenen Weise.
-
Der Leiter 4 kann bei der Anordnung nach Abb. 5 in der Nähe des Rohres
13 so gestaltet sein, daß er einen Abschnitt größeren elektrischen Widerstandes
aufweist, indem z. B. sein Ouerschnitt bei 4" verengt ist, so daß sich dort die
Wärmewirkung des Stromes ganz besonders wirksam macht.
-
Abb. 7 ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ring 4 nicht geschlossen
ist und seine offenen Enden an zwei Stellen auf das Rohr 13 aufgelötet sind, so
daß ein Teil des letzteren als Leiter dient.
-
Abb.8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die als Ring ausgebildete
Sekundärwicklung 4 dicht um das Rohr 13 gelegt ist und einen Teil des magnetischen
Stromkreises mit dem Kern 6 bildet. Die Primärwicklung 7 ist beispielsweise um den
Ring 4 herumgelegt. Die pyrometrische Wirkung der Vorrichtung kann noch dadurch
erhöht werden, daß die magnetischen Eigenschaften des Metalles des Rohres 13, Eisen
oder Stahl, mit der Temperatur sich ändern.
-
Die elektrische Energie, welche mit Hilfe dieser Einrichtungen geschaffen
wird, kann mitVorteil dazu verwendet werden, um einerseits ein Rufzeichen ertönen
zu lassen, welches die Grenzen des Höhenstandes nach oben und unten anzeigt, oder
andererseits eine Vorrichtung in Tätigkeit setzt, welche selbsttätig die Speisung
des Kessels regelt.