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Elektrische Steuerung für Druckluftakkumulatoren Die Erfindung betrifft
eine elektrische Steuerung für Druckluftakkumulatoren mit oder ohne Kolben. Es ist
bekannt, bei Druckluftakkumulätoren ohne Kolben und Schwimmer den Akkumulator beweglich
so anzuordnen, daß er je nach seinem Gesamtgewicht mit Druckwasser und Druckluft
in bezug auf die Steuerorgane für die Pumpe verschiedene Stellungen einnimmt und
die Steuerorgane dadurch beeinflußt. Diese Anordnung der Akkumulatoren hat aber
den Nachteil, daß dann alle Anschlüsse gelenkig ausgebildet werden müssen, auch
ist diese Ausführung für große Akkumulatoren wenig geeignet. Auch ist vorgeschlagen
worden, die Akkumulatorensteuerurig von einem an die Druckluftbehälter angeschlossenen
Manometer aus durch elektrische Schaltvorrichtungen zu steuern. Diese Einrichtungen
sind aber von dein Luftdruck abhängig. Sinkt z. B. durch Undichtigkeiten in den
Leitungen der Luftdruck, so wird beispielsweise die Wasserzufuhr zum Akkumulator,
die beim höchsten Luftdruck abgesperrt werden soll, nicht rechtzeitig abgesperrt,
weil der höchste Luftdruck bei gefülltem Akkumulator infolge des Druckverlustes
nicht erreicht ist.
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Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die Steuerung des Akkumulators
elektrisch mittels einer Vorrichtung zu regeln, die nach Art eines Kontaktbarometers
arbeitet. Bei dieser Vorrichtung wird aber bei der Hilfseinrichtung ein Schwimmer
verwendet, mit dessen Verwendung ebensolche Nachteile verbunden sein können wie
mit der Verwendung eines unmittelbar im Akkumulator mit dem steigenden und sinkenden
Flüssigkeitsspiegel sich auf und ab bewegenden Schwimmers. Diese Art der Steuerung
hat noch den weiteren Nachteil, daß die Stromkreise in einem Rohr übereinanderliegend
angeordnet werden müssen, so daß sie nur entsprechend- ihrer gegenseitigen Lage
der Reihe nach eingeschaltet und in umgekehrter Reihenfolge wieder ausgeschaltet
werden. Dies würde aber bedeuten, daß der Stromkreis, der, beim niedrigsten Wasserstand
das den Wasserabfiuß sperrende Ventil betätigt, bei steigendem Wasserstand eingeschaltet
bleibt, so daß ein besonderer Stromkreis vorgesehen werden muß, der die Einwirkung
des geschlossen bleibenden Stromkreises wieder aufhebt.
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Durch die Erfindung sollen die vorgenannten Nachteile vermieden werden.
Die Erfindung kennzeichnet sich durch die Anordnung eines Hilfsdruckluftzylinders,
der unter Vermittlung einer kommunizierenden Röhre, welche ein den elektrischen
Strom leitendes Mittel, wie Quecksilber, enthält, an die Druckluftleitung angeschlossen
ist, wobei das in der Röhre enthaltene Mittel nacheinander ° Kontakteinrichtungen
betätigt, welche die Zuleitung des Druckwassers zum Akkumulator und die Wasserentnahme
aus diesem regeln. Der Hilfsdruckluftzylinder steht mittels einer durch ein Ventil
absperrbaren Leitung in unmittelbarer Verbindung mit der Druckluftleitung, um einen
Drucl"zausgleich zwischen den Druckluftbehältern, dem Akkumulator und dem Hilfsdruckluftzylinder
herbeiführen zu können. Die in der kdmmunizierenden Röhre vorgesehenen elektrischen
Kontakteinrichtungen sind so angeordnet, daß je nach dem Stande des in der Röhre
befindlichen
stromleitenden Mittels Stromkreise geschlossen werden;
diese betätigen Einrichtungen, die entweder die Steuereinrichtung bzw. das Ablaßventil
des Akkumulators beeinflussen.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß kein Schwimmer zur Anwendung
zu kommen braucht und daß die Steuervorrichtung von der Größe des verwendeten Luftdruckes
unabhängig -ist, d. h. man kann einen Akkumulator beispielsweise mit i5o oder Zoo
Atm. betreiben, ohne daß sich an der Steuereinrichtung selbst etwas ändert. Zu diesem
Zweck ist die absperrbare, unmittelbare Verbindung des Hilfsdruckluftzylinders mit
der Druckluftleitung vorgesehen, um so beim tiefsten oder höchsten Wasserstand im
Akkumulator vorübergehend den Hilfsdruckluftbehälfer unmittelbar an die Druckluftbehälter
des Akkumulators anzuschließen und so einen Druckausgleich herbeizuführen. Maßgebend
für die Bewegung des den elektrischen Strom leitenden Mittels in der kommunizierenden
Röhre ist die Änderung des Luftvolumens in dem Hilfsdruckluftbehälter im Verhältnis
zur Änderung des Luftvolumens in den Druckluftbehältern- des Akkumulators und dem
Akkumulatoi#, nicht aber der absolute Druck. Die Veränderung des Luftvolumens in
kleinen Druckluftbehältern ist aber unabhängig vom Druck proportional der Veränderung
des Luftvolumens im Akkumulator und dessen Druckl*uftbehältern.
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Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein kolbenloser Druckluftakkumulator
dargestellt.
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Abb. i zeigt eine hydraulische Anlage in schematischer Darstellung
und teilweise im Schnitt; Abb. 2 und 3 zeigen verschiedene Stellungen der Steuereinrichtung.
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Die hydraulische Anlage besteht im wesentlichen aus dem Akkumulator,
den Druckluftbehältern, einer Pumpe, einer oder mehreren hydraulischen Maschinen,
der Akkumulatorsteuerung, den Steuerungen für die hydraulischen Maschinen und einem
Rüclzschlagventil in der Abflußleitung des Akkumulators. Letzteres verhindert, daß
der Wasserspiegel im Akkumulator unter einen gewissen Tiefstand sinkt. Von diesen
an sich bekannten Einrichtungen sind in der Zeichnung nur der Akkumulator i und
die Druckluftbehälter 2 dargestellt. Die Pumpe fördert je nach der Stellung der
Steuerungen unmittelbar in die Presse oder gleichzeitig in den Akkumulator und in
die Presse oder nur in den Akkumulator bzw., wenn die Akkumulatorsteuerang. auf
Umlauf geschaltet ist, unmittelbar in den Wasserbehälter der Pumpe zurück. Außer
den Druckluftbehältern 2, die mit dem Akkumulator i durch die .Leitung 7 verbunden
sind, ist noch ein Hilfsdruckluftbehälter 4. vorgesehen. Dieser steht durch die
unten an ihn angeschlossene kommunizierende Röhre 5 und das Verbindungsrohr 6 mit
der Druckluftleitung 7 in Verbindung. Außerdem kann der Hilfsdruckluftbehälter 4.
mit seinem oberen Teil durch die Rohrleitung 8 unmittelbar an die Druckluftleitung
7 angeschlossen werden. In die Leitung 8 ist ein Absperrventil 9 eingeschaltet,
um den Hilfsdruckluftzylinder q. zeitweilig in unmittelbare Verbindung mit den Druckluftbehältern
bzw. dem Akkumulator zu bringen und so einen Druckausgleich in den Behältern. untereinander
herbeizuführen. In der an den Hilfsdruckluftbehälter q. angeschlossenen kommunizierenden
" Röhre s befindet sich ein den elektrischen Strom leitendes Mittel, wie Quecksilber.
Außerdem sind in der Röhre 5 Kontakte io, a3, 13 und i8 vorgesehen, die an Stromkreise
angeschlossen sind. Die Kontakte io, 23, 13 und 18 sind isoliert und luftdicht durch
die Wandungen der Röhre hindurchgeführt. Unter der Mitwirkung des in der Röhre 5
befindlichen Quecksilbers können die verschiedenen Stromkreise A, B, C gebildet
werden, je nach dem Stande des Quecksilbers in der Röhre 5. Bei niedrigstem Wasserstand
im Akkumulator wird einmalig bei Inbetriebnahme des Akkumulators das Ventil 9 geöffnet,
um einen Druckausgleich zwischen den Druckluftbehältern 2, dem Akkumulator i und
dem Hilfsdruckluftbehälter 4 herbeizuführen. Das Quecksilber wird sich dabei in
der Röhre 5 derartig einstellen, daß es in den beiden Röhrenschenkeln 5a und 5b
gleich hoch steht. Es wird dann das Ventil 9 wieder geschlossen. In dieser Stellung
der Quecksilbersäule berührt diese die Kontakte 10, 23 und 13. Es fließt also Strom
in den Stromkreis A, A und den Stromkreis C, C. In den Stromkreis
A, A ist die Stromquelle i i eingeschaltet, und im Stromkreis befindet sich
eine Spule 15 nebst Kern 16 und Anker 17. Fließt in diesem Stromkreis
A, A Strom, so wird der Anker 17 angezogen und dadurch eine stärkere Stromquelle
eingeschaltet, die durch Vermittlung eines Elektromagneten ein Ventil schließt,
welches den weiteren Austritt von Druckwasser aus dem Akkumulator verhindert, nachdem
der tiefste Wasserstand im Akkumulator erreicht ist. Der gleichzeitig in dem Stromkreis
C, C fließende Strom beeinflußt, wie später beschrieben, eine Sperrvorrichtung des
Umlaufventils. Steigt der Wasserspiegel im Akkumulator, so findet infolge Zusammendrückens
der Luft eine Verschiebung des in der Röhre 5 befindlichen Quecksilbers statt, und
zwar wird die in dem Rohrschenkel 5b befindliche Quecksilbersäule sinken
und die in dem Schenkel 5a befindliche
steigen. Sinkt aber die Quecksilbersäule
im Schenkel 5b, so wird der Kontaktstromkreis A unterbrochen und dadurch das Ablaßventil,
welches den Weiteraustritt von Druckwasser aus dem AkkuMulator verhindert, unter
Einwirkung eines Gewichtes o. dgl., dessen Wirkung bei geschlossenem Stromkreis
aufgehoben war, geöffnet, so daß nunmehr wieder Wasser aus dem Akkumulator entnommen
werden kann.
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Ist der Akkumulator z gefüllt,. so hat das Quecksilber die in -Abb.
2 dargestellte Lage erreicht, d. h. es berührt die beiden Kontakte i8, 13. Es fließt
also Strom im Stromkreis B, B, in den die Stromquelle i i eingeschaltet ist.
In diesem Stromkreis befindet sich die Spule 2o mit Kern 21, der den Anker 22 beeinflußt.
Fließt in dem Stromkreis B, B
Strom (Abb. 2), so wird der Anker 22 angezogen
und dadurch eine stärkere Stromquelle eingeschaltet, die durch Vermittlung eines
Elektromagneten das Umlaufventil der Akkumulatorsteuerung öffnet, so daß das von
der Pumpe geförderte Wasser unmittelbar dem Wasserbehälter wieder zufließt. Ein
das Umlaufventil' betätigender Hebel wird in seiner Höchststellung, in die er mittels
eines Elektromagneten gehoben worden ist, gesperrt, so daß das Umlaufventil nicht
ohne weiteres geschlossen wird, wenn der Stromkreis B, B unterbrochen wird.
Dieses tritt erst ein, sobald die Quecksilbersäule im Schenkel 5a sinkt. Dies ist
beim Sinken des Wasserspiegels im Akkumulator der Fall, da dann gleichzeitig der
Luftdruck in den Luftbehältern 2 und in dem Hilfsdruckluftbehälter .4 sinkt. Ist
nun bei weiter sinkendem Wasserspiegel im Akkumulator i die Quecksilbersäule im
Schenkel 5a des Rohres 5 so weit gesunken und im Schenkel 5b so weit gestiegen,
daß sie den Kontakt 23 berührt (Abb. 3), so wird der Stromkreis C, C geschlossen,
in den die Strbmquelle i i eingeschaltet ist. In diesem Stromkreis befindet sich
eine Spule 25 mit Kern 26, der den Anker 27 beeinflußt. Fließt in dem Stromkreis
C, C bei unterbrochenem Stromkreis A, A Strom, so wird durch den von dem
Kern 26 angezogenen Anker 27 eine stärkere Stromquelle eingeschaltet, die durch
Vermittlung des Elektromagneten die Sperrung des Hebels des Umlaufventils aufhebt.
Unter der Einwirkung eines Gewichtes geht der Hebel in seine ursprüngliche Lage
zurück, und die Pumpe wird nunmehr auf den Akkumulator geschaltet. Ist aber der
Wasserverbrauch aus dem Akkumulator stärker als die von der Pumpe zugeführte Wassermenge,
so wird der Wasserspiegel im Akkumulator weiter sinken. Erreicht der Wasserspiegel
den zulässigen Tiefstand, so wird, wie vorher beschrieben, mittels des in der Röhre
5 befindlichen Quecksilbers der Stromkreis A, A geschlossen und das Ablaßventil
gesperrt: An Stelle der Stromkreise A, B und C, die mit Niederspannung betrieben
werden. können und ihrerseits stärkere Stromkreise ein- und ausschalten, können
auch die stärkeren Stromkreise unmittelbar angeschlossen werden. Infolge der leichteren
Isolierung der Kontakte und Leitungen mit niedriger Spannung ist es aber vorteilhaft,
Hilfsstromkreise mit niedriger Spannung zu verwenden.