DE623889C - Gemischregler - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM
8. JANUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSF 47 g ² GRUPPE

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Gemischregler

* Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. November 1934 ab

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gemischregler für absatzweisen Betrieb, insbesondere für die Dosierung der Zusätze bei Wasseraufbereitungsanlagen. Der neue Gemischregier ist verhältnismäßig einfach und billig; trotzdem arbeitet er aber unter Vermeidung der Gefahr von Pendelungen bei den verschiedensten praktisch vorkommenden Betriebsverhältnissen einwandfrei.

Gemäß der Erfindung vergrößert ein in der Hauptleitung liegender Mengenmesser jedesmal, wenn eine gegebene Menge durch die Hauptleitung hindurchgeströtnt ist, durch Betätigung eines Kontaktes den Zufluß in der Nebenleitung. Ein in der Nebenleitung liegender zweiter Mengenmesser macht diese Vergrößerung des Zuflusses in der Nebenleitung wieder rückgängig, wenn eine vorgeschriebene Zusatzmenge durch die Nebenleitung hindurchgetreten ist. Für die praktische Ausführung des neuen Gemischreglers kann man verschiedene elektrische Schaltun-•gen anwenden, beispielsweise ein Differentialrelais, dessen Wicklungen über die beiden von den Mengenmessern betätigten Kontakte an die Stromquelle angeschlossen sind, oder ein vom Mengenmesser in der Hauptleitung aus betätigtes Relais mit Haltekontakt, der durch die Kontaktgabe am Mengenmesser in der Nebenleitung geöffnet wird, oder schließlich Impulssummiervorrichtung, welche von den beiden Mengenmessern in entgegengesetztem Sinne beeinflußt wird.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Fig. ι zeigt eine erste Ausführungsform. Fig. 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise, während die Fig. 3, 4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulichen.

Nach Fig. 1 ist in der Hauptleitung 1, durch welche das aufzubereitende Wasser fortlaufend zuströmt, und in der Nebenleitung 2, durch welche ein Zusatzmittel absatzweise zugeführt werden soll, je ein *5 Mengenmesser 3 und 5 angeordnet, die j edesmal, wenn eine bestimmte Menge von ihnen gemessen ist, einen Quecksilberkontakt 4 bzw. 6 kurzzeitig aus der gezeichneten Ausschaltstellung in die Einschaltstellung überführen. Über den Kontakt 4 des Mengenmessers 3 der Hauptleitung 1 ist die Wicklung 7 eines Differentialrelais mit dem Gleichstromnetz 11 verbunden, während der Stromkreis für die zweite Erregerwicklung 8 des 55-Differentialrelais über den Kontakt 6 des Mengenmessers 5 in der Nebenleitung geführt ist.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Ferdinand von Grundherr in Neubabelsberg.

In der' Nebenleitung abliegt ein Magnetventil 9, io, dessen Magnetspule 9 über den Kontakt 14 des- Differentialrelais 7, 8 an die Stromquelle angeschlossen ist. Durch das Magnetventil 9, 10 wird in dem Beispiel die Menge des in die Gemischleitung 12 und in den Mischungsbehälter 13 eintretenden Zusatzstoffes dosiert in Abhängigkeit von der durch die Hauptleitung 1 zugeführten Menge des aufzubereitenden Wassers.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der

Einrichtung nach Fig. I sei auf das Diagramm der Fig. 2 verwiesen, in welchem die-Zeiten Γ als Abszissen und die Mengen Q₁ und Q₂, welche durch die Leitungen 1 und 2 zugeführt werden, als Ordinären aufgetragen sind. Der • Druck in der Nebenleitung 2 ist durch eine strichpunktierte Linie P₂ angedeutet.

Erfolgt nun durch den Mengenmesser 3 eine kurzzeitige Betätigung des Kontaktes 4, so wird die Wicklung 7 des Differentialrelais erregt und über den Kontakt 14 dieses Relais - das Magnetventil 9, 10 in der Nebenleitung 2 geöffnet. Dies entspricht dem Punkte^ der Fig. 2; infolge der öffnung des Ventils tritt nun durch die Nebenleitung 2 eine bestimmte vorgeschriebene Menge Q₂ in die Gemischleitung 12 ein bei gleichbleibender Menge Q₁ in der Hauptleitung 1. Ist die gewünschte Menge erreicht, so betätigt der Mengenmesser 5 seinen Kontakt 6, durch den die Relaiswicklung 8 erregt wird. Der Relaiskontakt 14 wird damit in die Ausschaltstellung überführt. Dies entspricht dem Punkt B₁ auf der Zeichnung. Die Punkte A₂, A₃, A₄,, A_s und A₆ entsprechen weiteren Kontaktgaben am Mengenmesser 3, während die zugehörigen Kontaktgaben am Mengenmesser 5 den Punkten B₂, B₃, Bi, B₅, B₆ entsprechen. Die schraffierten kleineren Rechtecke ^cmit den Grundlinien A₁B₁, A₂ B₂ usw. stellen somit die einzelnen Mengen an Zusatzstoffen dar, welche, durch das absatzweise Arbeiten des neuen Reglers den durch die größeren Rechtecke A₁, A₂, A₁, A₂ sowie. A₂, A₃, A₂ und A_a' usw. dargestellten, durch die Hauptleitung zugeführten Mengen zugesetzt werden. Wie ersichtlich, ändert sich bei dem neuen Regler das Verhältnis zweier zueinander gehöriger Rechtecke und damit das gewünschte Mischungsverhältnis selbst dann nicht, wenn die Durchflußmenge ίη der Hauptleitung sich ändert, beispielsweise vom Punkte A₃' zum Punkte X. hin steigt, oder wenn der Druck in der Nebenleitung sich ändert, beispielsweise vom Punkte Y bis zum Punkte Z hin ansteigt. Diese Schwankungen der Durchflußmenge in der Hauptleitung bzw. des Druckes in der Nebenleitung haben lediglich eine Änderung der Form der die einzelnen Mengen kennzeichnenden Rechtecke zur Folge. Die Inhalte der Rechtecke bleiben aber die gleichen, so daß demgemäß auch das Mischungsverhältnis unverändert bleibt.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 bedarf es einer besonderen Ausführung des Relais 7, 8, 14, um zu erreichen, daß der Relaiskontakt 14, wie erforderlich, seine beiden Grenzstellungen bei der kurzzeitig erfolgenden Erregung der Relaisspulen mit Sicherheit einnimmt und nach Aberregung einer der Spulen in der jeweiligen Grundlage verbleibt.

Will man mit normalen Schaltungsteilen auskommen, so kann man dazu beispielsweise die Ausführungsform nach Fig. 3 verwenden. In dieser entspricht die Ausbildung und Wirkungsweise der Teile 1 bis 13 denjenigen der Fig. i- ■

Zum Unterschied von Fig. 1 wird in dieser Figur vom Kontakt 4 bzw. 4' des Mengen- So messers 3 in der Hauptleitung 1 ein Relais 15 mit einem Arbeitskontakt 17 gesteuert. Wird durch, eine kurzzeitige Kontaktgabe bei 4 der Erregerstromkreis des Relais 15 geschlossen, so zieht das Relais seinen Anker an und schließt den Kontakt 17. Der Kontakt 17 bleibt dann auch nach Öffnung des Kontaktes 4 weiterhin geschlossen, weil ein Haltestromkreis für das Relais 15 hergestellt ist, der wie. folgt-verläuft: obere Netzleitung 11, Kontakt 17, Verteilungspunkt 16, Kontakt 20, Relaisspule 15 zurück zur unteren Netzleitung 11. Ein weiterer Stromkreis verläuft gleichzeitig vom Verteilungspunkt 16 über Magnetspule 9 zurück zur unteren Netzleitung 11. Somit bleibt die» Magnetspule 9 so lange erregt, wie der Kontakt 17 geschlossen ist. Erst wenn der in der Nebenleitung 2 liegende Mengenmesser 5 seinen Kontakt 6 nach Zuführung der vorgeschriebenen Menge ιοσ des Zusatzstoffes in die Gemischleitung 12 kurzzeitig schließt, wird der Ruhekontakt 20 infoige Erregung des Relais 19 unterbrochen. Im gleichen Augenblick fällt auch das Relais 15 ab und öffnet seinen Kontakt 17 wieder, so daß dann wieder das Magnetventil 9, 10 in der Zusatzleitung sich schließt.

Bei dieser Ausführungsform ist zugleich noch angedeutet, daß noch eine zweite Nebenleitung 2' mit einem Mengenmesser 5' und einem Kontakt 6' sowie einem Magnetventil 9/ io' vorgesehen sein kann. Die Steuerung des durch diese Nebenleitung 2' zugeführten Zusatzstoffes erfolgt mittels des Kontaktes 4' und eines Relais 15', 17' gleichzeitig mit der oben beschriebenen Steuerung der Zufuhr von Zusatzstoffen durch die Nebenleitung 2. Der Haltestromkreis für das Relais 15' verläuft über den Ruhekontakt 20', dessen vom Mengenmesser 5' über den Kontakt 6' gesteuerte Auslösesp'ule mit 19' beeichnet ist.

Außerdem ist in Fig. 3 noch eine bequeme Möglichkeit zur wahlweisen Änderung des gewünschten Mischungsverhältnisses dargestellt. Zu diesem Zweck sind für die in den Nebenleitungen 2 und 2' liegenden Mengenmesser 5 und 5' Umgehungsleitungen 21 und 21' vorgesehen, in welche ein von Hand oder selbsttätig verstellbares Drosselorgan 22 und 22' eingebaut ist. An einer Skala 23 und 23' kann man das gewünschte Mischungsverhältnis einstellen.

Für solche Fälle, wo die Strömung in der Hauptleitung kurzzeitig stärkeren Schwankungen unterliegt, könnte bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der Nachteil auftreten, daß eine kurzzeitig nach der vorhergehenden Kontaktgabe erfolgende erneute Betätigung des Kontaktes 4 durch den Mengenmesser 3 in .der Hauptleitung sich nicht auf die Regelung auswirkt, weil inzwischen noch nicht die gewünschte Menge an Zusatzstoff durch die Nebenleitung 2 bzw. 2' zugeführt ist. In solchen Fällen empfiehlt es sich, die Ausführungsform nach Fig. 4 anzuwenden. Bei dieser ist eine Impulssummiereinrichtung 24 bis 31 vorgesehen, auf welche die beiden Mengenmesser 3 und S bei Betätigung ihrer Kontakte 4, 4' und 6 in entgegengesetztem Sinne wirken. Diese Impulssummiereinrichtung enthält in dem Beispiel 2 Magnetspulen 24 und 25, die durch die Impulsgaben bei 4 und 5 kurzzeitig erregt werden. Die Anker 26 und 27 der zugehörigen Magnete sind als Klinken zur schrittweisen Weiterschaltung zweier Klinkenräder 28 und 29 ausgebildet, die die beiden Sonnenräder eines Differentialgetriebes 30 verstellen. Auf der Welle 31 des Planetenrades dieses Getriebes 30 sind gegeneinander versetzt zwei Quecksilberkontakte 32 und 33 befestigt, über die die Stromkreise der Magnetspulen 9 und 9" zweier Ventile 10 und 10" mit den Netzleitungen 11 verbunden sind. Die beiden Ventile 10 und 10" liegen in zwei parallelen Verbindungsleitungen 2' und 2" zwischen der Nebenleitung 2 und der Gemischleitung 12. Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist wie folgt:

Findet am Mengenmesser 3 eine Kontaktgabe statt, so wird das Klinkenrad 28 dadurch um einen Schritt weitergeschaltet und damit der Kontakt 32 in die Einschaltstellung überführt. Infolgedessen öffnet sich das Magnetventil 9, 10, und durch die Leitung 2' fließt Zusatzstoff in die Gemischleitung 12 ein, so lange, bis der die Menge, dieses Zusatzstoffes messende Mengenmesser 5 seinen Kontakt 6 kurzzeitig betätigt. Durch die Betätigung des Kontaktes 6 wird das Triebrad 29 um einen Schritt weitergeschaltet und damit über das Differentialgetriebe 30 der Kontakt 32 in die Ausschaltstellung zurückgeführt, so daß sich das Ventil 9, 10 wieder schließt.

Würde nun, bevor eine Kontaktgabe bei 6 stattfindet, eine erneute Kontaktgabe bei 4 eintreten, so würde statt der beschriebenen Rückstellung des Kontaktes 32 eine Weiterdrehung der Welle 31 im gleichen Sinne um einen weiteren Schritt erfolgen und damit eine Einschaltung des Kontaktes 33. Durch den Kontakt 33 würde dann das Magnetventil 9", 10" in der Leitung 2" ebenfalls noch geöffnet und damit infolge des erheblieh größeren Querschnittes dieser Leitung die Menge des in die Gemischleitung 12 zugeführten Zusatzstoffes schnell erhöht werden. Infolgedessen würde der Mengenmesser 5 seinen Kontakt 6 schon sehr bald nach der Öffnung des zuletzt genannten Ventils unbedingt schließen und damit eine nacheinander erfolgende Wiederausschaltung der Kontakte 32 und 33 bewirken.

Man kann gewünschtenfalls die Kontakte 32 und 33 auch dazu verwenden, um ein in der gleichen Zuflußleitung liegendes Ventil verschieden weit zu Öffnen, beispielsweise so, daß eine Schließung des Kontaktes 32 die halbe Öffnung dieses Ventils und eine Schließung des Kontaktes 33 die volle öffnung des gleichen Ventils zur Folge hat.

Steht zu befürchten, daß etwa durch vorübergehende Druckminderung in der Zusatzleitung 2 trotz öffnen sämtlicher Ventile 9, 10, 9", -10" usw. ungenügende Mengen zugesetzt werden, so kann man ein Überdrehen der Achse 31 durch Unterbrechung des Stromkreises- für die Spule 24 nach Erreichen der Endlage mit Hilfe eines weiteren Schaltröhrchens oder eines offenen Kontaktes erreichen. Man kann aber auch durch Verwendung einer Federkupplung und eines Endanschlages für Welle 31 gegebenenfalls in Verbindung mit dem genannten Endschalter und etwaigen Signalemrichtungen eine Anzahl der Impulse des Hauptmessers 3 speichern und sämtliche Ventile 9, 10, 9", 10" usw. so lange geöffnet lassen, bis durch entsprechende Impulse des Nebenmessers 5 die zunächst fehlenden Impulse aufgeholt sind.

In Fig. 5 ist eine solche Impulsspeicherung mit Federkupplung dargestellt. Die Teile 1 bis 30 in Fig. 4 sind unverändert beibehalten und daher nicht nochmals gezeichnet. Die Steuerwelle 31 ist -dagegen unterbrochen und über eine Kupplungsfeder 36 mit der die Schaltröhrchen 32 und 33 tragenden Welle 31' verbunden. Die Funktion der Schaltröhrchen 32 und 33 ist bereits bei Erläuterung der Fig. 4 beschrieben. Die Federkupp-

lung ist so vorgespannt, daß der Mitnehmer 37 am Stift 38 im normalen Betrieb stets anliegt und die Welle 31' den Bewegungen der Welle 31 stets folgt. Bei dauerndem Überwiegen der Impulse des Hauptmessers 3 wird zunächst die Welle 3 r in der Pfeilrichtung so weit gedreht, bis auch der Schalter 33 angesprochen hat. Da in dieser Stellung, die in Fig. 5 dargestellt ist, der Stift 35 am Anschlag 34 anliegt, kann eine weitere Verdrehung der Welle 31' nicht mehr stattfinden. Falls trotz der öffnung beider Ventile 9, 10 und 9", 10" die Impulse des Hauptmessers 3 überwiegen, kann.die Welle 31 folgen, wobei sich der Mitnehmer 37 vom Stift 38 löst und die Feder 36 weiter gespannt wird. Der Vorgang kann so lange fortgesetzt werden, bis der Mitnehmer 37 am Hebel 39 anschlägt und diesen entgegen der Zugfeder 40 samt der so Achse 41 verdreht, so daß der Quecksilberschalter 42 unterbrochen wird. Durch diesen Schalter wird die Impulsleitung vom Hauptmesserkontakt 4 zur Magnetspule 24 unterbrochen. Gewünschtenfalls kann man auf der Welle 41 noch einen Signalkontakt anbringen, der den anormalen Betriebszustand dem Bedienungspersonal ankündigt.

Die beschriebenen Ausführungsformen können in verschiedener Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann man an Stelle des Magnetventils 9, 10 bzw. g^f, 10' oder 9", 10" auch irgendeine andere Einrichtung zur Veränderung des Durchflusses in der Nebenleitung 2 bzw. 2' oder 2" verwenden, etwa eine motorisch angetriebene Pumpe. Der Stromkreis des Pumpenmotors wäre dann in ähnlicher Weise mit den Relaiskontakten zu verbinden, wie dies für die Magnetspulen 9, 9', 9" oben beschrieben ist. Es könnte auch ein elektrisch gesteuertes Regelventil benutzt werden, nur müßte dessen Motor, je nachdem öffnen oder Schließen nötig ist, entsprechend für Links- und Rechtslauf geschaltet werden. Weiterhin spielt es auch keine Rolle, welcher Art die in den einzelnen Leitungen zugeführten Stoffe sind. Man kann in der Hauptleitung statt Wasser natürlich auch ■ irgendeine andere Flüssigkeit verwenden und die Nebenleitungen 2, 2' mit beliebigen Lösungen oder Suspensionen speisen. Die Anwendung eines Mischbehälters 13 ist im allgemeinen zweckmäßig, um eine innige Durchmischung der einzelnen Stoffe untereinander zu erhalten. Endlich kann die neue Einrichtung auch für meßbare oder wägbare feste Stoffe, z. B. Schüttgut,' verwendet werden.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß man in der Anlage im allgemeinen ■ bereits vorhandene Mengenmesser für die Regelung zusätzlich ausnutzen kann, da diese durch die kurzzeitige Betätigung der ν am besten als Quecksilber kontakte ausgeführten Schalter nicht .nennenswert beansprucht werden. Für kleinere Rohrleitungen sind im allgemeinen Volumenmesser empfehlenswert, während man für größere Rohrleitungen meist Druckdifferenzmanometer mit Zählwerk verwenden wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Gemischregler für absatzweisen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Hauptleitung (1) liegender Mengenmesser (3) nach Durchfluß einer gegebenen Menge durch diese Leitung durch Betätigung eines Kontaktes (4) den Zufluß in einer Nebenleitung (2) vergrößert und daß ein zweiter in der Nebenleitung (2) liegender Mengenmesser (5) durch Betätigung eines zweiten Kontaktes (6) die Vergrößerung des Zuflusses wieder rückgängig macht, wenn eine vorgeschriebene Zusatzmenge durch die Nebenleitung (2) " in die Gemischleitung (12) übergetreten ist.
2. 2. Gemischregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die beiden von den ,Mengenmessern (3, 5) betätigten go Kontakte (4, 6) die Stromkreise für die Wicklungen (7, 8) eines Differentialrelais geführt sind, welches ein in der Nebenleitung (2) liegendes Magnetventil (9, 10)

   o. dgl. selbsttätig verstellt.
3. 3. Gemischregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Mengenmesser (3) in der Hauptleitung (1) betätigte Kontakt (4) ein Relais (15) mit Haltestromkreis (17, 16, 20) für die Veränderung des Durchflusses in der Nebenleitung (2) einschaltet und daß durch eine Kontaktgabe am Mengenmesser (5) in der Nebenleitung ein den Haltestromkreis (17, 16, 20) öffnendes Relais (19) erregt wird.
4. 4. Gemischregler nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzzeitigen Kontaktgaben (bei 4 und 6) der beiden Mengenmesser <λ, 5) eine Impuls-Summiereinrichtung (24 bis 31) in entgegengesetztem Sinne beeinflussen, welche den Zufluß in der Nebenleitung (2 bzw. 2', 2") je nach der Größe ihrer Gesamtverstellung unterschiedlich verändert.
5. 5. Gemischregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulssummiereinrichtung (24 bis 31) mehrere gegeneinander versetzte Kontakte (3²> 33) einstellt, an welche in Nebenleitungen (2, 2') mit verschiedenem Strömungsquerschnitt liegende Magnetventile

   (9, ίο und 9", 10") ο. dgl. angeschlossen sind.
6. 6. Gemischregler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Mischungsverhältnisses für den in der Nebenleitung (2) liegenden Mengenmesser (5) eine Umgehungsleitung (1) mit einem von Hand oder selbsttätig einstellbaren Drosselorgan (22) vorgesehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen