DE567681C - Anlage zur automatischen Regelung bzw. Sperrung eines Gasstromes in einer Gasleitung - Google Patents

Description

Es sind Vorrichtungen bekannt, um in automatischer Weise die Gaszufuhr zu regeln, ebenso Vorrichtungen, die in Gefahrmomenten, wie z. B. beim Überschreiten bzw. Unterschreiten des zulässigen Leuchtgasdruckes, die Zufuhr des Gases sperren, wobei das Prinzip der Wärmeausdehnung starrer, flüssiger oder gasförmiger Körper nutzbar gemacht wird. Auch sind Sperrvorrichtungen für brennbare Gase beschrieben worden, die durch Elektromagnete in an sich bekannter Weise betätigt werden. Die Erfindung betrifft eine Anlage zur automatischen Regelung bzw. Sperrung eines Gasstromes in einer Gasleitung mit durch einen Elektromagneten gesteuertem Regelventil und zeiclinet sich aus durch ein Manometerrohr mit einer Sperrflüssigkeit, die bei Höhenänderungen mittels in dem Manometerrohr angebrachter Kontakte Stromkreise öffnet oder schließt und Widerstände in den Magnetstromkreis ausbzvv. einschaltet. Die neue Anlage ermöglicht nicht nur die Regelung bzw. Sperrung brennbarer Gase, wie z. B. von Leuchtgas, sondern auch beliebiger anderer Gase, wie Chlor, Preßluft, Sauerstoff usw. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Höhenunterschied einer Sperrflüssigkeit in einem Manometerrohr dazu benutzt wird, durch in das Manometerrohr eingebaute Kontakte den Kreis einer Stromquelle zu schließen und durch die Schließung des Stromkreises einen Elektromagneten zu erregen, der dann seinerseits das Sperr- bzw. Regierorgan der Gasleitung betätigt. Der Höhenunterschied der Sperrflüssigkeit im Manometerrohr kann, z. B. bei brennbaren Gasen, durch Wärmeausdehnung eines abgeschlossenen Gasvolumens bewirkt werden, während bei nicht brennbaren Gasen der Höhenunterschied der Sperrflüssigkeit mit Hilfe eines an sich bekannten Strörnungsmessers hervorgerufen wird, der in einer von der Hauptgasleitung abgezweigten Nebenleitung angeordnet ist und der die Druckschwankungen und die damit zusammenhängenden Gasströmungsgeschwindigkeiten anzeigt. Mit Hilfe einer Reihe von Kontakten, die in das Manometerrohr oder in den Strömungsmesser eingebaut sind, können Widerstände automatisch aus- bzw. eingeschaltet werden, die in dem Stromkreis liegen, der den Elektromagneten durchfließt, der seinerseits ein federnd angebrachtes Sperrorgan betätigt. Dadurch wird der Elektromagnet je nach dem Gasdruck oder der Temperatur verschieden stark angeregt und zieht entsprechend mehr oder weniger das Sperrorgan in die Gasleitung herein, wodurch eine Regelung des Gasstromes ermöglicht wird.

Aus der beiliegenden Fig. 1 ist an einem Beispiel die Wirkungsweise der Vorrichtung zu ersehen.

In dem Ofen bzw. in dem Gute »4, dessen Temperatur konstant gehalten werden soll, befindet sich ein Gefäß B, dessen Luftvolumen sich mit steigender Temperatur ausdehnt und einen Druck auf die Quecksilbersäule des Manometerrohres d-e ausübt. Dadurch steigt in dem Schenkel e die Quecksilbersäule empor. In dem Schenkel e sind eine Reihe von elek-

irischen Kontakten K₁, K₂, K_s mit Federn S₁, S₂, S₃ usw. angebracht. Wird beispielsweise beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur T₁ die Sperrflüssigkeit so weit emporgedrückt, daß sie den Kontakt K₁ berührt, so wird der Kreis A₁A der schwachen Stromquelle i geschlossen (Steuerstrom). Dadurch wird die magnetische Spule A₁ angeregt und kippt einen Quecksilberkontakt I₁ in die Schließstellung, ίο wodurch der Kreis der starken Stromquelle tu geschlossen wird. Der Starkstrom fließt durch die Widerstände W₁, W₂, W_s usw. zum Elektromagneten n, der in einem mit der Hauptgasleitung α in Verbindung stehenden Gehäuse ο angebracht ist. Infolge des durch Widerstände gedrosselten Stromes wird der Elektromagnet zunächst nur schwach angeregt und zieht den an einer Feder -F befestigten Eisenkern ζ nur wenig in die Öffnung der Spule η herein. Das ao mit dem Kern ζ verbundene Sperrorgan p wird dadurch in den entsprechend ausgearbeiteten Ventilsitz q der Gasleitung α hereingezogen und drosselt die Gaszufuhr. Steigt die Temperatur des Ofens noch weiter bis T₂ an, so geht die Sperrflüssigkeit in dem Schenkel e des Manometers weiter empor und erreicht den Kontakt K₂. Dadurch wird nunmehr auch die Spule L· angeregt und kippt den Quecksilberkontakt I₂. Da der Widerstand des Quecksilbers in dem Kontakt I₂ gegenüber dem Widerstand W₁ verschwindend klein ist, fließt der Strom nunmehr in der Hauptsache nur noch durch die Widerstände W₂ und W₃ unter praktischer Ausschaltung des Widerstandes TF₁. Dadurch bekommt die Spule η mehr Strom, und der Weicheisenkern ζ und mit ihm das Sperrorgan p werden weiter in die Gasleitung hereingezogen, wodurch eine stärkere Drosselung der Gaszufuhr erfolgt. Bei Erreichung des Kontaktes Ji₃ (Temperatur T₃) im Manometerrohr wird durch die Kippung des Quecksilberkontaktes I₃ nunmehr auch der Widerstand W_% ausgeschaltet, so daß eine noch stärkere Drosselung der Gaszufuhr durch tieferes Eindringen des Sperrorganes p bewirkt wird. Sinkt nun die Temperatur des Ofens A, so erfolgt durch Zusammenziehung der Luft in dem Behälter B eine rückläufige Bewegung der Sperrflüssigkeit in dem Schenkel e des Manometerrohres. Der Kontakt K₃ wird unterbrochen, die Spule k₃ unmagnetisch und der Quecksilberkontakt I₃ vermittels einer Feder S₃ in die Unterbrecherstellung gekippt, so daß nunmehr der Starkstrom dann durch die Widerstände W₂ und W₃ fließen muß. Die Spule η wird dadurch weniger magnetisch. Die Feder F zieht den Stöpsel f um ein bestimmtes Maß aus der Gasleitung heraus, wodurch eine stärkere Gaszufuhr erfolgen kann. Auf diese Weise wird die Temperatur des Ofens geregelt.

Wird nicht nur eine Regelung des Gasstromes, sondern auch bei zu großen Über- bzw. Unterdrucken (Gefahrmomenten) eine vollkommene Sperrung der Gasleitung gewünscht, so ist dies unter entsprechendem Ausbau der in Fig. 1 geschilderten Apparatur nach Fig. 2 leicht möglich. Das Manometerrohr erhält für diesen Zweck noch die Kontakte 4 (Überdruck) und 5 (Unterdruck), die mit der starken Stromquelle m direkt verbunden werden. Wird beispielsweise der Gasdruck und mithin die Temperatur des Ofens zu hoch, so erreicht die Quecksilbersäule des Manometerrohres den Kontakt 4. Dadurch wird unmittelbar der Kreis der starken Stromquelle m über die Kontakte 4 und 6 unter Umgehung der Widerstände W₁, W₂ und W₃ geschlossen. Der Elektromagnet η wird infolgedessen so stark angeregt, daß er den Stöpsel p vollkommen in den Ventilsitz q der Gasleitung hereinzieht und somit die Gaszufuhr ganz unterbindet. Derselbe Vorgang spielt sich ab, wenn bei Unterdrucken der Kreis der starken Stromquelle m über die Kontakte 5 und 6 geschlossen wird.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird-die Schwankung der Temperatur des Ofens bzw. des Gutes zur Steuerung des Starkstromes, der die magnetische Spule und das Sperrorgan betätigt, benutzt. Handelt es sich um andere Gase, wie z. B. Preßluft, Chlor usw., die also nicht zu Heizzwecken dienen und mithin die Steuerungnicht durch Temperaturschwankungen bewirkt werden kann, so kann die Regelung bzw. Sperrung des Gasstromes mit Hilfe eines Strömungsmessers erfolgen, der im Falle einer Gassperrung allein wie folgt arbeitet.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, wird aus der Hauptgasleitung α durch das Rohr b ein Teil des Gases abgezweigt. Das Gas strömt durch die Kapillare c und erleidet dadurch einen gewissen Druckabfall. Infolgedessen wird die Sperrflüssigkeit in dem Schenkel d des U-förmig gebogenen angeschlossenen Manometerrohres unter das Nullniveau herabgedrückt und steigt entsprechend in dem Schenkel e empor. An den Stellen f, g und t sind elektrische Kontakte angebracht. Solange ein größerer Niveauunterschied vorhanden ist, ist der Kreis der Stromquelle m geöffnet. Erst wenn beispielsweise durch Aussetzen der Gaszufuhr der Niveauausgleich in dem Manometerrohr durch Emporsteigen der Sperrflüssigkeit im Schenkel d bewirkt wird, schließt sich der Kreis der Stromquelle m über die Kontakte g und f und macht die Spule η magnetisch. Der in dem Gehäuse 0 aufgehängte Absperrstöpsel p wird durch die magnetisch gewordene Spule η von der Aufhängevorrichtung w durch Anziehung des Eisenkernes ζ abgerissen. Der Stöpsel p fällt infolgedessen in einen passend ausgearbeiteten Ventilsitz q der Hauptgasleitung und sperrt auf diese Weise die Gaszufuhr ab. Da bei der in der

Fig. 3 dargestellten Anordnung der Kreis der Stromquelle m über den Aufhängedraht w führt, wird im Augenblick des Losreißens des Sperrorgans ρ die Stromzufuhr unterbrochen und auf diese Weise beim Sperren der Gasleitung die Stromlosigkeit der Apparatur herbeigeführt. In der gleichen Weise wird die Vorrichtung betätigt beim Auftreten eines Gasüberdruckes. In diesem Falle steigt die Sperrflüssigkeit in

ίο dem Schenkel e bis zu dem Kontakt t, wodurch der Kreis der Stromquelle m über die Kontaktei und f geschlossen wird und in der beschriebenen Weise die Absperrung der Gasleitung erfolgt.

Soll der Apparat nicht nur eine Sperrung, sondern auch eine Regelung nicht brennbarer Gase bewirken, so ist dieses ohne weiteres in der Weise zu erreichen, daß anstatt des laut Fig. 2 auf Temperaturschwankungen reagierenden Manometerrohres ein mit Kontakten versehener Strömungsmesser verwendet wird.

Die Einschaltung eines starken Stromkreises durch die Sperrflüssigkeit des Manometerrohres ist oft infolge der starken Schließ- und Öffnungsfunken unerwünscht, da diese durch Oxydations- wirkung die Kontaktstellen verunreinigen oder aber beim Vorliegen brennbarer und explosiver Gase gefährlich werden können. Auch würde bei Verwendung von Elektrolyten als Sperrflüssigkeit eine schnelle Zersetzung durch Elektrolyse die Folge sein. Es empfiehlt sich darum, den starken Strom, der zur Erregung des Elektromagneten erforderlich ist, durch einen schwachen Strom zu steuern. Die sich in diesem Falle ergebende Vorrichtung ist aus der Fig. 4 zu ersehen.

Die Kontakte g, f und t des Strömungsmessers schließen bei Unter- oder Überdruck den Kreis // einer schwachen Stromquelle i. Hierdurch wird eine kleine magnetische Spule k erregt und kippt den Quecksilberkontakt I durch Anziehung des Eisenkernes χ in die horizontale Schließstellung, so daß nunmehr auch der Kreis der starken Stromquelle m geschlossen wird und der Strom durch den Elektromagneten η fließen kann. Die Schließung der starken Stromquelle kann naturgemäß auch vermittels einer anderen Vorrichtung erfolgen; so kann man beispielsweise in den Kreis h der schwachen Stromquelle i eine elektrische Glühlampe einführen, die beim Aufleuchten eine in den Kreis der starken Stromquelle m eingebaute Selenzelle erregt, wodurch der Kreis der starken Stromquelle m geschlossen wird. Die Absperrung der Gasleitung erfolgt dann in der bereits beschriebenen Weise.

Aus der Fig. 4 ist in Abänderung der in Fig. 3 dargestellten Unterbrechung der Stromzuführung nach erfolgter Sperrung der Gasleitung eine andere Vorrichtung zu ersehen, die die Unterbrechung der Stromzuführung bewirkt. Das Sperrorgan p fällt auf den Hebel y des Ouecksilberkontaktes r. Hierdurch wird durch Neigung des Kontaktes r in eine schräge Stellung der Kreis h der schwachen Stromquelle i geöffnet und die Spule k unmagnetisch gemacht. Der Quecksilberkontakt I wird mit Hilfe der Feder s infolgedessen in die Unterbrecherstellung gekippt und hierdurch auch der Kreis der Starkstromquelle m geöffnet.

Man kann auch unter Auslassung des Öffnungskontaktes r (Fig. 4) nach erfolgter Schließung des Gasrohres dadurch die Stromlosigkeit der Apparatur erreichen, daß man die Leitung h der schwachen Stromquelle / durch die isolierte Aufhängevorrichtung u· in dem Gehäuse 0 führt (Fig. 5). Im Augenblick des Losreißens oder Durchreißens der Aufhängevorrichtung w wird automatisch dadurch die Stromleitung über den Aufhängedraht α' der Stromquelle i unterbrochen und also auch der Kreis der Stromquelle m durch Unmagnetischwerden der Spule k geöffnet.

Eine automatische Unterbrechung des Steuerbzw. Starkstromes bei völliger Sperrung der Gasleitung entsprechend den Fig. 1 und 2 ist dann möglich, wenn eine Vorrichtung das Sperrorgan in seiner vollkommenen Schließstellung festhält, so daß auch bei Unterbrechung des elektrischen Stromes die Feder F nicht mehr das Sperrorgan aus der Gasleitung herausziehen kann. Zur Erläuterung ist in der Fig. 6 als Beispiel eine solche Vorrichtung dargestellt. Das Verbindungsstück 11 zwischen Sperrorgan p und Eisenkern ζ ist mit einer Rille versehen, die in der Form eines Widerhakens ausgebildet ist. Im Inneren des Gehäuses 0 sind zwei Federn C und D angebracht, die bei der Schließstellung des Sperrorgans p vermöge ihrer Federkraft in diese Rille eingreifen, so daß beim Ausschalten des Stromes die Feder F das Sperrorgan aus seiner Schließstellung nicht mehr herausziehen kann.

Sehr oft wird man als Sperrflüssigkeit im Manometerrohr d-e Quecksilber verwenden. Reicht der Gasdruck nicht aus, um die nötigen Niveauunterschiede in den beiden Schenkelröhren des Manometers zu bewirken, so kann an Stelle des Quecksilbers ein Elektrolyt, wie z. B. eine Kochsalzlösung, Verwendung finden.

Die Kontakte des Strömungsmessers (Manometers) für die Schließung des Stromkreises bei Gasüber- oder -unterdruck können verstellbar ausgebildet werden, um eine beliebige Empfindlichkeit der Absperrvorrichtung zu erreichen.

Die beschriebenen Apparaturen (Fig. 1 bis 6) stellen selbstverständlich nicht die einzig möglichen Ausführungsformen dar. Sie sollen nur das Prinzip der automatischen Regelung und der automatischen Sperrung nach der vorliegenden Erfindung erläutern. Insbesondere ist zu bemerken, daß eine um so größere Empfind-

lichkeit der Drosselung beim Regulieren der Gaszufuhr erfolgen kann, je größer die Zahl der Kontakte und die Zahl der Widerstände ist. Auch die Schaltung der Widerstände kann in anderer zweckmäßiger Weise erfolgen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anlage zur automatischen Regelung to bzw. Sperrung eines Gasstromes in einer Gasleitung mit durch einen Elektromagneten gesteuertem Regelventil, gekennzeichnet durch ein Manometerrohr mit einer Sperrflüssigkeit, die bei Höhenänderungen mittels in dem Manometerrohr angebrachter Kontakte Stromkreise öffnet oder schließt und Widerstände in dem Magnetstromkreis aus- bzw. einschaltet.

2. Anlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit im Manometerrohr, z. B. bei brennbaren Gasen, durch Wärmeausdehnung eines abgeschlossenen Gasvolumens gesteuert wird.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit im Manometerrohr, z. B. bei nicht brennbaren Gasen, mit Hilfe eines Strömungsmessers gesteuert wird, der in einer von der Hauptgasleitung abgezweigten Nebenleitung angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit im Manometerrohr eine Reihe von Kontakten eines Schwachstromkreises schließt oder unterbricht und daß der Schwachstromkreis dann erst den Starkstromkreis, der den Elektromagneten speist, schließt bzw. öffnet.

5. Anlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan an einer Aufhängevorrichtung befestigt ist, die bei Erregung des Magneten durch Abreißen oder Durchreißen gelöst wird.

6. Anlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Sperrvorrichtung ein Kontakt ausgelöst wird, der die ganze Anlage nach erfolgter Sperrung stromlos macht.

7. Anlage nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwachstromkreis über die Aufhängevorrichtung der Sperrvorrichtung geleitet ist, wodurch bei Betätigung der Sperrvorrichtung durch Losoder Durchreißen der Aufhängevorrichtung Stromlosigkeit der ganzen Anlage bewirkt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrflüssigkeit des Manometerrohres übliche Quecksilber, geschmolzene Metalle oder Elektrolyte verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte des Strömungsmessers verstellbar sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, durch welche es bei völliger Sperrung der Gasleitung in seiner Schließstellung festgehalten wird und die gleichzeitig den Elektromagnetstromkreis unterbricht.

H ierzu 2 Blatt Zeichnungen