DE645025C - UEberwachungseinrichtung fuer solche Heisswasserspeicher, die wechselnde Mengen von Heiss- und Kaltwasser enthalten - Google Patents

Description

Bei den bekannten Heißwasserspeichern, bei denen in dem Speicher wechselnde Mengen von Heiß- und von Kaltwasser vorhanden sind, bot bisher die Überwachung des S jeweiligen Wärmeinhaltes des Speichers und die jeweilige Höhe der Grenzschicht zwischen Kalt- und Heißwässer nicht unerhebliche Schwierigkeiten. Es ist bisher lediglich eine Anordnung bekanntgeworden, die den Wärmeinhalt mit Bezug auf einen beliebigen Fixpunkt, beispielsweise o° C, zu bestimmen gestattet. Hierbei tritt der Nachteil auf, daß sich ein Wärmeinhalt ergibt, dem praktisch gar keine Bedeutung zukommt.

Wesentlich ist vielmehr die Bestimmung des Wärmeinhaltsüberschusses gegenüber dem im Speicher vorhandenen kalten Wasser, insbesondere wenn es sich um Großspeicher in industriellen Anlagen handelt.

so Die Erfindung bezieht sich nun auf eine elektrische Überwachungseinrichtung von verhältnismäßig einfachem Aufbau, welche diese Aufgabe zu lösen gestattet.

Gemäß der Erfindung sind ein sich über den gesamten Schwankungsbereich der Kaltwasser-Heißwasser-Grenzschicht erstreckender temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand und ein zweiter temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand, der ständig der Kaltwassertemperatur ausgesetzt ist, in Differenzschaltung ständig mit der einen Spule eines elektrischen Kreuzspulinstrumentes verbunden, das als Anzeige-, Schreib- oder Signalgerät ausgebildet ist. Im weiteren Verfolg der Erfindung ist die zweite Spule des Kreuzspulinstrumentes mittels eines Umschalters wahlweise an die Betriebsstromquelle oder an die Differenzschaltung zweier weiterer temperaturempfindlicher elektrischer Widerstände anschließbar, von denen der eine der Heißwassertemperatur und der andere der Kaltwassertemperatur ausgesetzt ist. Je nach der Stellung des Umschalters wird durch das Kreuzspulinstrument entweder der Wärmeinhalt des Spei- *5 chers oder aber die Höhe der Grenzschicht zwischen Kaltwasser und Heißwasser angezeigt oder registriert oder bei bestimmten vorgeschriebenen Werten ein Kontakt für ein optisches oder akustisches Signalgerät 5& betätigt.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Der Heißwasserspeicher besteht in dem Beispiel aus einem zylindrischen Behälter 1, der an seiner Außenseite mit Wärmeisolation 2 versehen ist. Oben an dem Behälter ι ist ein Zu- und Abführungsrohr 3 für das Heißwasser vorgesehen. Je nach der Stellung eines Z\veiwegehahnes 4 wird durch

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

Dr. Heins Grüß in Berlin-Siemensstadt.

das Rohr 3 entweder in Richtung des Pfeiles 5 Heißwasser zugeführt oder in Richtung des Pfeiles 6 Heißwasser entnommen. Unten an dem Behälter 1 ist ein weiteres Rohr 7 vorgesehen, das zur Zu- und Abführung von Kaltwasser dient. In diesem Rohr ist ebenfalls ein Zweiwegehahn S eingebaut, der entweder in Richtung des Pfeiles 9 den Zutritt von Kaltwasser in den Speicher 1 oder den Austritt von Kaltwasser in Richtung des Pfeiles 10 ermöglicht.

In der gezeichneten Stellung der Hähne 4

und 8 wird aus dem Speicher Heißwasser in Richtung des Pfeiles 6 entnommen und gleichzeitig eine entsprechende Menge Kaltwasser in Richtung des Pfeiles 9 zugeführt.

Um nun bei dem beschriebenen, an sich bekannten Heißwasserspeicher eine ausreichende wärmeteschnische Überwachungseinrichtung zu schaffen, sind folgende Mittel vorgesehen:

Längs der Achse des zylindrischen Behälters ι ist ein temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand 11 angeordnet, der von der Wasserfüllung des Behälters durch ein Schutzrohr 12 aus keramischem Material isoliert ist. Der Widerstand 11 ist vorteilhaft in Form einer Wendel angeordnet, deren Durchmesser konstant ist und deren Windungsabstände umgekehrt proportional den Durchmessern des Speichers sind, die zu den betreffenden Windungen gehören. Bei dem beispielsweise angenommenen zylindrischen Behälter 1 sind die Windungsabstände einander gleich. Würde der Behälter z. B. unten eine seitliche Ausbuchtung aufweisen, also größeren Durchmesser haben, so würde der Windungsabstand des Widerstandes 11 in dem unteren Teil entsprechend kleiner zu wählen sein als in dem oberen Teil.

Der Widerstand 11, der sich über den gesamten Schwankungsbereich der Kaltwasser-Heißwasser-Grenzfläche erstreckt, ist mit einem zweiten Temperaturempfindlichen elektrischen Widerstand 13, der ständig der Kaltwassertemperatur ausgesetzt ist, in Differenzschaltung mit der einen Spule 14 eines Kreuzspulinstrumentes 15 verbunden. Als Differenzschaltung ist in dem Beispiel eine Brückenschaltung gezeichnet, die außer den beiden Widerständen 11 und 13 noch die festen Vergleichswiderstände 16 und 17 enthält. Außerdem sind noch zwei weitere temperaturempfindliche Widerstände 18 und 19 vorgesehen, von denen der Widerstand 18 ständig der Heißwassertemperatur und der Widerstand 19 ständig der Kaltwassertemperatur ausgesetzt ist. Die beiden Widerstände und 19 sind mit zwei festen Vergleichswiderständen 20 und 21 zu einer als Differenzschaltung verwendeten Brückenschaltung ver-I einigt, die über einen Umschalter 22 mit der zweiten Spule 23 des drehbaren Systems des Kreuzspulinstrumentes 15 verbunden sind. <Wird der Umschalter aus der voll ausgezogen !,gezeichneten Stellung in die gestrichelte Stel-"Iting 22' überführt, so verbindet er über einen Vorschaltwiderstand 24 die Spule 23 des Kreuzspulinstrumentes mit dem Netz 25.

In dem Beispiel sind am Kreuzspulinstrument 15 zwei Teilungen 27 und 26 vorgesehen, die den beiden Stellungen des Umschalters 22 entsprechen. Um Verwechslungen zu vermeiden, sind am Umschalter 22 noch Hilfskontakte 28 und 29 vorgesehen, über die die Stromkreise zweier an den Teilungen 26 und 27 angebrachter Glühlampen 30 und 31 geführt sind.

Die Bedienung der Überwachungseinrichtung ist wie folgt: .

Steht zunächst der Umschalter in der gestrichelt gezeichneten Stellung 22', so liegt die Spule 23 des Kreuzspulinstrumentes 15 an der Betriebsspannung 25, während, die' Spule 14 des Kreuzspulinstrumentes in den Diagonalzweig der die temperaturempfindlichen Widerstände 11 und 13 enthaltenden Brückenschaltung eingeschaltet ist. Der Zeiger des Kreuzspulinstrumentes zeigt in dieser Stellung auf der Teilung 26, die durch das Aufleuchten der Glühlampe 30 kenntlich gemacht ist, den Wärmeinhalt des Speichers 1 an, und zwar bezogen auf die Temperatur des kalten Wassers; der Ausschlag des Kreuzspulinstrumentes ist dabei sowohl proportional der Höhe der im Speicher befindlichen Heißwassermenge als auch der Temperaturdifferenz des Heißwassers gegenüber dem Kaltwasser.

Will man die jeweilige Höhe der Grenzschicht 32 zwischen Heißwasser und Kaltwasser messen, so wird der Umschalter 22 in die voll ausgezogen gezeichnete Stellung überführt. In dieser Stellung ist die Spule 23 des Kreuzspulinstrumentes 15 in den Diagonalzweig der aus den Widerständen 18 bis 21 gebildeten Brückenschaltung eingeschaltet. Der Ausschlag des Kreuzspulinstrumentes 15 ist bei dieser Umschalterstellung proportional dem Quotienten aus dem Wärmeinhalt des no Speichers, dessen Messung oben beschrieben ist, und der Temperaturdifferenz zwischen Heißwasser und Kaltwasser, die durch die Brückenschaltung 18 bis 21 ermittelt wird. Dieser Quotient ist ein Maß für die Höhe der tis Grenzschicht. Man wird zweckmäßig die in diesem Fall zu benutzende Teilung 27 nach Metern eichen, um durch Ablesung der jeweiligen Stellung des Zeigers des Kreuzspulinstrumentes sogleich die Höhe der Grenz- iao schicht 32 in dem Speicher 1 zu ermitteln! Die Teilung 27 wird durch die Glühlampe 31,

die in der voll ausgezogenen Stellung des Umschalters 22 aufleuchtet, kenntlich gemacht.

Statt der abgebildeten Brückenschaltung

kann man auch andere an sich bekannte Differenzschaltungen benutzen, wobei dann statt der einen Spule des Kreuzspulgerätes erforderlichenfalls zwei Wicklungen eines Differentialgalvanometers treten.

Man kann gewünschtenfalls das Kreuzspul-

<o instrument 15 auch als Schreibgerät, beispielsweise als Zweifarbenschreiber, ausbilden. Je nach der Stellung des Umschalters 22 findet dann entweder eine Registrierung des Wanneinhaltes des Speichers oder aber der Höhe der Grenzschicht in unterschiedlichen Farben statt. Dabei kommen dann die Glühlampen 30 und 31 in Wegfall, und an ihre Stelle tritt zweckmäßig eine Farbbandumschaltung am Registriergerät, die zwangsläufig, ähnlich wie die Glühlampe, in Abhängigkeit von dem Umschalter 22 gesteuert wird.

In solchen Fällen, wo ein Schwanken der Höhe der Grenzschicht 32 nur innerhalb bestimmter Grenzen zulässig ist, empfiehlt es sich, an den zu den Grenzen gehörigen Punkten der Teilung 27 Kontakte anzuordnen, über die der Stromkreis eines optischen oder akustischen Signalgerätes geführt ist.

Erreicht der Zeiger des Kreuzspulinstrumentes diese Grenzstellungen und damit die hier angeordneten Kontakte, so wird durch den Zeiger entweder unmittelbar oder mittelbar mit Hilfe eines in periodischen Zwischenräumen sich auf- und abwärts bewegenden Fallbügels der zu der Grenzstellung gehörige Kontakt geschlossen und damit das Signalgerät, beispielsweise eine Hupe, in Betrieb gesetzt.

Für den Fall, daß eine vollständige Füllung des Speichers 1 sowohl mit Kaltwasser als auch mit Heißwasser möglich ist, dürfen natürlich die temperaturempfindlichen Widerstände 13, 19 und 18 nicht in den Rohr-

+5 leitungen 3 und 7 liegen, sondern getrennt davon der Kaltwassertemperatur bzw. der Heißwassertemperatur ausgesetzt sein. Man

' wird praktisch die beiden temperaturempfindlichen Widerstände 13 und 19 miteinander baulich vereinigen, beispielsweise in einem gemeinsamen Schutzrohr anordnen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Überwachungseinrichtung für solche Heißwasserspeicher, die wechselnde Mengen von Heiß- und Kaltwasser enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich über den gesamten Schwankungsbereich der Kaltwasser-Heißwasser-Grenzschicht (32) erstreckender temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand (11) und ein zweiter, der Kaltwassertemperatur ausgesetzter temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand (13) in Differenzschaltung ständig mit der einen Spule (14) eines elektrischen, als Anzeige-, Schreiboder Signalgerät ausgebildeten Kreuzspulinstrumentes (15) verbunden sind und daß die andere Spule (23) des Instrumentes (15) wahlweise an die Betriebsstromquelle oder an die Differenzschaltung zweier weiterer temperaturempfindlicher elektrischer Widerstände (18, 19) anschließbar ist, von denen der eine (iS) der Heißwassertemperatur und der andere (19) der Kaltwassertemperatur -ausgesetzt ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich über den gesamten Schwankungsbereich der Kaltwasser-Heißwasser-Grenzschicht (32) erstreckende temperaturempfindliche elektrische Widerstand (11) in Form einer Wendel ausgeführt ist, deren Durchmesser konstant und deren Windungsabstände umgekehrt proportional sind den zugehörigen Durchmessern des Speichefs 1.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei den beiden Stellungen des Umschalters (22) zugeordneten Teilungen (26 und 27) des Kreuzspulinstrumentes (15) zwei Glühlampen (30, 31) angebracht sind, deren Stromkreise über den Umschalter (22) geführt sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzspulinstrument (15) als Zweifarbenschreiber ausgebildet ist, dessen Farbbandumsehaltung zwangsläufig durch den Umschalter too (22) gesteuert wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höchst- und Niedrigstwerte des Schwankungsbereiches der Kaltwasser-Heißwasser- Trennschicht (32) durch am Kreuzspul instrument (15) entsprechend angeordnete und vom Zeiger direkt oder indirekt betätigte Grenzkontakte gekennzeichnet sind, über welche der Stromkreis eines akustisehen oder elektrischen Signalgerätes geführt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen