DE69108074T2

DE69108074T2 - Ueberhitzungssicherung für einen Dampferzeuger.

Info

Publication number: DE69108074T2
Application number: DE69108074T
Authority: DE
Inventors: Hans Nilsson
Original assignee: EL SPIRALER AB
Current assignee: EL SPIRALER AB
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: SE463939B; ATE119984T1; SE9000152D0; DE69108074D1; EP0445089B1; EP0445089A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern der Dampferzeugung, wobei das Überhitzen in einem kleinen Dampferzeuger verhindert wird, umfassend:
eine Heizeinrichtung in der Form von rohrförmigen Heizelementen in einem Wasserbehälter, der durch ein äußeres Einfüllrohr gefüllt werden kann, Meßfühlereinrichtungen zum Erfassen des Wasserpegels in dem Wasserbehälter zwischen einem maximalen und einem minimalen Pegel, eine Steuerschaltung, die mit den genannten Meßfühlereinrichtungen und den Heizelementen verbunden ist.

Technisches Problem

In einem Dampfbaderzeuger, der nicht mit der Wasserleitung verbunden ist, wird das Füllen mit Wasser von Hand mittels eines Trichters und eines Rohres in einen Einlaß in einem Behälter durchgeführt, der mit Heizelementen versehen ist. An dem genannten Rohr ist eine Wasserabdichtung vorgesehen, die verhindert, daß Dampf rückwärts durch den Einfülltrichter ausleckt, wenn damit begonnen wird, Dampf zu erzeugen. Wenn die zugeführte elektrische Energie auf einen gewissen Wert erhöht wird, wird die Dampferzeugung so groß, daß der Dampfdruck wirkt, Wasser durch den Einfülltrichter mit dem Ergebnis einer Überflutung mit heißem Wasser zu drücken.

Stand der Technik

Durch die Deutsche Offenlegungsschrift DE 3404892 ist bisher ein Dampferzeuger in einer Kombinationsdampfbadvorrichtung bekannt, die aus einem Behälter besteht, in dem Wasser mittels der Heizeinrichtung verdampft wird. Wasser wird dem Behältnisse mit Hilfe eines Einfüllrohres, eines Steuerventils und der Behälter zugeführt. Das Wasser in dem Behälter kann durch das Ventil geleert werden. Um den Pegel in dem Behälter zu überprüfen, ist eine Pegelanzeigeeinrichtung vorgesehen. In dieser Druckschrift ist ausgeführt, daß das Zuführen von Fluid zu den Speicherbehältnissen automatisch in Abhängigkeit von der Pegelanzeigeeinrichtung (33) gesteuert werden kann. Der Inhalt der DE 3404892 gibt sonst keine Anweisung, wie das Überhitzen in einem Dampferzeuger von der in der Einführung genannten Art vermieden werden kann.
In DE-C-3 711 891 ist eine Dampfabscheidungsvorrichtung geoffenbart. Die Vorrichtung umfaßt einen elektrisch geheizten Flüssigkeitsbehälter. Die zu verdampfende Flüssigkeit wird unmittelbar in den Behälter durch eine abdichtbare Öffnung in dem oberen Teil des Behälters gegossen. In dem Behälter ist eine Anzahl von Pegelerfassungseinrichtungen in einer vertikalen Anordnung an einer Stange vorgesehen. Die Erfassungseinrichtungen erzeugen ein Signal, wenn die Flüssigkeitspegel überschritten werden oder unterhalb einer vorbestimmten Zahl gefallen sind. Die Wärmeerzeugung wird in bezug auf diese Signale gesteuert.

Zielsetzungen der Erfindung

Eine erste Zielsetzung der Erfindung ist, eine Überhitzungssicherung für einen Dampfbaderzeuger zu schaffen, der selbst eine vereinfachte Konstruktion aufweist, aber eine große Dampferzeugung im Verhältnis zu seinem Siedevolumen hat.
Eine zweite Zielsetzung ist, eine Überhitzungssicherung zu schaffen, die sowohl zuverlässig als auch kostengünstig ist.

Technische Lösung

Die obigen Zielsetzungen werden erreicht, indem die Positionierung der oberen Oberfläche der Wassersäule, die in dem Einfüllrohr vorhanden ist, das ein Wasserabdichtungsrohr aufweist, mittels einer Lageerfassungseinrichtung erfaßt wird, die in einer Einfülleinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Einfüllrohr verbunden ist, wobei das Wasserabdichtungsrohr teilweise gekrümmt ist und niederer als der Einlaß von dem Rohr zu dem Behälter und etwas oberhalb des Boden des Behälters so angeordnet ist, daß es Wasser enthält, das den Dampf anhält, durch das Einfüllrohr auszuströmen, und daß der Wasserpegel erfaßt wird, wenn die Wassersäule, die aufgrund des in dem Behälter erzeugten Dampfdrucks angehoben worden ist, die genannte Lageerfassungseinrichtung erreicht, wodurch die Steuerschaltung in Reaktion auf das Erfassen der oberen Oberfläche des Wasserpegels in dem Einfüllrohr die elektrische Versorgung zu den genannten rohrförmigen Heizelementen so unterbricht, daß der Dampfdruck abnimmt und die Versorgung des genannten Elements nach einer gewissen Zeitverzögerung wiederverbunden wird, wobei die Unterbrechung und Wiederverbindung in einer periodischen Abfolge auftritt.

Beschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Dampfbaderzeugers vereinfachter Konstruktion, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, wobei der Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 1B genommen ist;
Fig. 1B ist eine Querschnittsansicht des Dampfbaderzeugers, die den Einfülltrichter zeigt, an dem der Meßfühler gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, wobei der Schnitt entlang der Linie II- II in Fig. 1A genommen ist;
Fig. 2 ist ein Schaltdiagramm einer Steuerschaltung für einen Dampferzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Bezugnehmend auf die Fig. 1A und 1B umfaßt der Dampferzeuger einen Beulerbehälter 1, an dessen einer Seite ein Einlaß 10 für Wasser vorgesehen ist, das verdampft werden soll. Ein Einfüllrohr 2 mit einem Trichter 3 ist an der Seite des Behälters angeordnet und mit einer Wasserabdichtung 11 versehen, deren niedrigster Pegel auf einer Höhe etwas oberhalb des Bodens des Behälters ist. Die Wasserabdichtung 11 verhindert, daß Dampf rückwärts durch das Einfüllrohr 2 ausleckt.
Durch das Dampfrohr 4 strömt Dampf mit einem Druck aus, der der Höhe h der Wassersäule in der Wasserabdichtung entspricht. In dem Boden des Behälters 1 sind zum Erwärmen des Wassers rohrförmige Heizelemente 51 und 52 vorgesehen, das verdampft werden soll. Die rohrförmigen Heizelemente 51 und 52 werden vom Stromnetz versorgt, das mittels des Steuerschütze Kr1 und Kr2 (siehe Fig. 2) unterbrochen werden kann. Restwasser in dem Behälter 1 kann durch den Hahn 8 ausgelassen werden.
An dem oberen Teil des Behälters sind zwei Pegelmeßfühler 15 und 16 vorgesehen, von denen der Meßfühler 15 eine Anzeige des maximal erlaubten Wasserpegels gibt, während der Meßfühler 16 einen miniinalen Pegel für den Beginn der Dampferzeugung gibt. Indem die Steuer- und Erfassungseinheit 25 eingestellt wird, kann die Dampferzeugung stoßartig oder kontinuierlich gemacht werden.
Bezugnehmend auf Fig. 1A ist ein Schnitt des Einfülltrichters 3 gezeigt, der den Meßfühler 30 zum Schutz gegen eine Überhitzung umfaßt. Bei der einfachsten Konstruktion besteht der Meßfühler aus wenigstens einem elektrisch leitenden Stift oder eine Elektrode 31 aus einem nichtkorrodierenden Material, während die andere Elektrode von dem Material des Behälters 1 gebildet wird.
Die Arbeitsweise des Meßfühlers 30 ist, wie folgt:
Wenn das Wasser in dem Behälter mit dem Sieden beginnt, wird der Dampfdruck so groß, daß die Wassersäule in dem Einfüllrohr 2 den Trichter 3 füllt und den Meßfühler 30 erreicht, der seinen Impedanzwert zwischen Erde und der Elektrode 31 von einem sehr großen (Gohm) auf einen niedrigen Wert (kohm) ändert. Diese Impedanzänderung wird von einer Erfassungsschaltung erfaßt, deren Ausgang mittels eines Relais den Schaltschütz aktiviert, der den Strom zu dem rohrförmigen Heizelement 52 unterbricht. Hierdurch wird die Temperatur des Wassers verringert und das Sieden nimmt mit einem verringerten Dampfdruck als Ergebnis ab. Das Wasser, das in dem Trichter vorhanden ist, sinkt ab und der Schaltschütz verbindet nach einer Zeitverzögerung erneut das Stromnetz mit dem Rohrelement 52.
Durch das obenbeschriebene Vorgehen, kann die Dampferzeugung bei einem Maximum ohne Überhitzen gehalten werden. Der Überhitzungsschutz gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Steuerfunktion gemäß dem Obigen macht es möglich, eine höhere elektrische Leistung für die Dampferzeugung zu verwenden, als es nur mit einer Wasserabdichtung möglich ist.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist ein vollständiges Schaltungsdiagramm eines Steuersystems für einen Dampferzeuger gezeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet ist. In dem Steuersystem sind die Erfassungsschaltungen 100, 101 und 102 enthalten, die Signale von der Elektrode 30, 15 bzw. 16 erhalten. Dem Eingang 110 der Erfassungsschaltung 100 wird eine Wechselspannung Vac von beispielsweise 24 Volt von dem Transformator TR1 zugeführt, der mit der Netzleitung F, O verbunden ist, und sie wird durch die Diode D6 gleichgerichtet und durch den Widerstand R5 und den Kondensator C4 zu einer Gleichspannung an dem Eingang des nichtumkehrenden Pufferverstärkers z11 gefiltert, der bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ein Teil einer integrierten MOS Schaltung ist.
Bei hoher Impedanz an dem Eingang der Erfassungsschaltung, das heißt, wenn das Wasser in dem Einfüllrohr nicht mit dem Elektrodenstift 31 in Berührung steht, ist der Kondensator C4 vollständig geladen, was einen hohen Logikpegel an dem Eingang von z10 und eine Aktivierung des Relais Re2 einschließt, das zu einem Schließen des Ausgangs u2 der Erfassungsschaltung und zu einer Verbindung des Elements 52 mit der Netzleitung führt.
Bei niederer Impedanz über den Erfassungsschaltungseingang 110, das heißt, wenn das Wasser den Elektrodenstift 31 erreicht hat, wird die Wechselspannung, die zu der Erfassungsschaltung 100 gelangt, durch die Spannungsteilung durch R10 auf einen niederen Eingangswert begrenzt, wodurch der Kondensator C4 über die Widerstände R5 und R100 mit der Zeitkonstanten C4*(R5 + R100) auf einen Spannungspegel entladen wird, der von dem Verstärker z10 als ein logisches Null erfaßt wird, das einen niederen Spannungspegel an dem Ausgang des Pufferverstärkers und durch den Transistor v2 einen unterbrochenen Kontakt bei dem Ausgang u2 der Erfassungsschaltung und eine Unterbrechung des Rohrelements von der Netzleitung mit sich führt. Die Zeitkonstante C4*(R5 + R100) wird so gewählt, daß eine optimale Dampferzeugung geschaffen wird.
Wenn der Wasserpegel in dem Behälter 1 beim Einfüllen eine Höhe auf der Höhe der Spitze der Elektrode 16 erreicht hat, wird in der gleichen Weise wie in dem Fall mit der Elektrode 30 ein niederer Logikpegel an dem Eingang der integrierten Schaltung z12 erhalten, die ein umkehrender Pufferverstärker ist. An dem Ausgang u1 der Erfassungsschaltung 102 wird ein geschlossener Kontakt erhalten, wodurch der Schaltschütz Kr1 eine Verbindung des Rohrelements 51 mittels eines Stromwiderstandes gibt, der aus einem Schalter besteht, der durch ein elektrisch erwärmtes Bimetall gesteuert wird, was eine Verbindung und Unterbrechung des Rohrelements 51 mit der Netzleitung in periodischen Intervallen (Impuls und Pause) zur fortlaufenden Steuerung der elektrischen Ausgangsleistung gibt.
Bei dem Wasserpegel, der der Höhenposition der Spitze der Elektrode 15 entspricht, wird in der gleichen Weise wie oben ein niederer Logikpegel an dem Eingang des umkehrenden Pufferverstärkers z11 und ein entsprechender hoher Logikpegel an dem Ausgang u3 erhalten, der die Anzeigelampe D8 einschaltet, die den maximalen Wasserpegel anzeigt.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Dampferzeugung, wobei eine Überhitzung in einein kleinen Dampferzeuger verhindert wird, umfassend:

eine Heizeinrichtung in der Form von rohrförmigen Heizelementen (51, 52) in einem Wasserbehälter (1), der durch ein äußeres Einfüllrohr (2) gefüllt werden kann, Meßfühlereinrichtungen (15, 16) zum Erfassen des Wasserpegels in dem Wasserbehälter zwischen einem maximalen und einem minimalen Pegel, eine Steuerschaltung (25), die mit den genannten Meßfühlereinrichtungen (15, 16) und den Heizelementen (51, 52) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der oberen Oberfläche der Wassersäule, die in dem Einfüllrohr (2) vorhanden ist, das ein Wasserabdichtungsrohr (11), (2) aufweist, mittels einer Lageerfassungseinrichtung (30) erfaßt wird, die in einer Einfülleinrichtung (3) vorgesehen ist, die mit dem Einfüllrohr (2) verbunden ist, wobei das Wasserabdichtungsrohr (11) teilweise gekrümmt ist und niederer als der Einlaß (10) von dem Rohr zu dem Behälter und etwas oberhalb des Bodens des Behälters so angeordnet ist, daß es Wasser enthält, das den Dampf anhält, durch das Einfüllrohr auszuströmen, und daß der Wasserpegel erfaßt wird, wenn die Wassersäule, die aufgrund des in dem Behälter (1) erzeugten Dampfdrucks angehoben worden ist, die genannte Lageerfassungseinrichtung (30) erreicht, wodurch die Steuerschaltung (25) in Reaktion auf das Erfassen der oberen Oberfläche des Wasserpegels in dem Einfüllrohr (2) die elektrische Versorgung zu den genannten rohrförmigen Heizelementen (51, 52) so unterbricht, daß der Dampfdruck abnimmt und die Versorgung des genannten Elements (51, 52) nach einer gewissen Zeitverzögerung wiederverbunden wird, wobei die Unterbrechung und Wiederverbindung in einer periodischen Abfolge auftritt.

2. Einrichtung zur Steuerung der Dampferzeugung, wobei eine Überhitzung in einem kleinen Dampferzeuger verhindert wird, umfassend:

eine Heizeinrichtung in der Form von rohrförmigen Heizelementen (51, 52) in einem Wasserbehälter (1), der durch ein äußeres Einfüllrohr (2) gefüllt werden kann, Meßfühlereinrichtungen (15, 16) zum Erfassen des Wasserpegels in dem Wasserbehälter zwischen einem maximalen und einem minimalen Pegel, eine Steuerschaltung (25), die mit den genannten Meßfühlereinrichtungen (15, 16) und den Heizelementen (51, 52) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lageerfassungseinrichtung (30) an einer Einfülleinrichtung (3) vorgesehen ist, die mit dem Einfüllrohr (2) verbunden ist, das mit einem Wasserabdichtungsrohr (11) ausgebildet ist, wobei das Wasserabdichtungsrohr (11) teilweise gekrümmt ist und niederer als der Einlaß (10) von dem Rohr zu dem Behälter und etwas oberhalb des Bodens des Behälters so angeordnet ist, daß es Wasser enthält, das den Dampf anhält, durch das Einfüllrohr auszuströmen, und die Lageerfassungseinrichtung (30) die Gegenwart von Wasser in der genannten Einfülleinrichtung (3) erfaßt, und der Steuerschaltung (25), die ausgebildet ist, die elektrische Versorgung zu den genannten rohrförmigen Heizelementen (51, 52) zu unterbrechen, so signalisiert, daß der Dampfdruck abnimmt und die Versorgung zu den genannten Elementen (51, 52) nach einer gewissen Zeitverzögerung wiederzuverbinden, wobei die Unterbrechung und Wiederverbindung in einer periodischen Abfolge auftritt.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Erfassungseinrichtung (30) mit einem Eingang (110) einer Erfassungsschaltung (100) verbunden ist, die mit einem einen Kontakt schließenden Ausgang (u) versehen ist, der mit der Betätigungsspule eines Schaltschütz (Kr2) verbunden ist, der in Reaktion auf das Erfassen eines Signals von der genannten Einrichtung (30) die Verbindungseinrichtung (F, O) von dem genannten rohrförmigen Heizelement (52) unterbricht, und einer Einrichtung (R5, C4) in der genannten Erfassungsschaltung, um die Wiederverbindung der Verbindungseinrichtung (F, O) mit dem genannten rohrförmigen Heizelement (52) zu verzögern.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung zum Erfassen von Wasser eine Elektrode (31) ist, der eine Wechselspannung (Vac) zugeführt wird, und der Eingang (110) der Erfassungsschaltung (100) den elektrischen Strom in dem Wasser zwischen der Elektrode (31) und einem Rückführweg in dem Behälter (1) mißt.