DE965037C - Regeleinrichtung fuer die Fluessigkeitszufuhr zu einem Kessel od. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Flüssigkeitszufuhr zu einem Kessel oder ähnlichen Behälter mit einem Schwimmer oder einem anderen auf den Flüssigkeitszustand im Behälter ansprechenden Organ. Eine solche Regeleinrichtung weist ferner ein die Flüssigkeitszufuhr zum Behälter steuerndes Glied, z. B. ein Ventil, sowie eine relaisähnliche Einrichtung mit zwei abwechselnd betätigten Teilen auf, von denen der eine durch den Schwimmer, der andere durch das Ventil bewegt wird; eine gegenseitige Verschiebung der beiden Teile verstellt das Ventil und damit den zweiten Teil in der Richtung, die die beiden Teile wieder in ihre Anfangslage bringt. Eine solche

Einrichtung kann beispielsweise Anwendung finden, um die Zufuhr von Speisewasser zu einem Dampfkessel oder von Zuckersaft zu einem Verdampfer zu regeln. Der Schwimmer ist für gewöhnlich in einer kleinen Kammer untergebracht, die sowohl mit dem Flüssigkeits- als auch mit dem Dampfraum des Kessels od. dgl. in Verbindung steht.

Bei einer bekannten Einrichtung zur Regulierung des Flüssigkeitspegels in Dampf- und Heißwasserkesseln trägt ein Schwimmer einen ferrom'agnetischen Körper, dessen Verstellung innerhalb des Luftspaltes einer wechselstromgespeisten Magnetanordnung auf ein Relais einwirkt, das seinerseits das Zuflußventil betätigt. Dabei ist eine Rückführ-

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einrichtung vorgesehen, die das Speisewasserventil derart zu steuern erlaubt, daß sich ein annähernd konstanter Flüssigkeitspegel ergibt.

Gemäß der Erfindung besteht nun der vom Ventil bewegte Teil aus einem wagenartigen Träger für eine die Ventilverstellung auslösende Steuereinrichtung, die in an sich bekannter Weise magnetisch von einem durch den Schwimmer od. dgl. verstellten Organ betätigt wird. Bei einem bevorzugten

ίο Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die auf dem wagenartigen Träger vorgesehene magnetische Steuereinrichtung in an sich bekannter Weise mit Permanentmagneten ausgestattet, die schnappend schwenkbar sind, und zwar unter .der Einwirkung der magnetischen Abstoßung durch den mit dem Schwimmer verbundenen Magneten, der sich im Innern einer Röhre aus nichtmagnetischem Material bewegt; diese Röhre steht mit dem Kessel od. dgl. in Verbindung.

Eine derartig ausgebildete Regeleinrichtung weist wesentliche Vorteile gegenüber der bekannten Regelanlage auf. Da solche Einrichtungen hauptsächlich für die Verwendung in einem Kesselgehäuse bestimmt sind, müssen sie robust sein, um

dem rauhen Betrieb gewachsen zu sein; außerdem müssen sie in ihrer Arbeitsweise weitgehend unabhängig von der häufig wechselnden rauhen Temperatur sein. Diese Forderungen werden von der Regeleinrichtung nach der Erfindung in hohem

Maße erfüllt; denn sie ist baulich einfach gestaltet, bei ihr sind temperaturempfindliche Teile vermieden, und ihre Betriebsweise ist von der Art des zur Verfugung stehenden elektrischen Stromes weitgehend unabhängig, und zwar wegen der vorzugsweise angewendeten Permanentmagneten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Regeleinrichtung veranschaulicht.

In den Fig. 1 bis 4 sind verschiedene Betriebsstellungen der Einrichtung schematisch veranschau- licht;

Fig. 5 zeigt in größerem Maßstabe die magnetische Übertragungseinrichtung in Seitenansicht; Fig. 6 zeigt die Einrichtung nach Fig. 5 in Richtung des Pfeiles VI.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird Wasser einem Kessel 2 über ein Ventil 4 und durch eine Leitung 6 zugeführt. Der zulässige Niveauunterschied des Wassers im Kessel ist in Fig. 1 mit 8 bezeichnet. Die Einrichtung ist so getroffen, daß, wenn der Wasserspiegel sich der oberen zulässigen Grenze nähert, das Ventil 4 allmählich schließt, während beim Fallen des Wasserspiegels in.Richtung auf die untere zulässige Grenze das Ventil mehr und mehr geöffnet wird.

Der Kessel 2 steht über Wasser- und Dampfleitungen 12 und 14 mit einer Schwimmerkammer 16 in Verbindung, aus der ein Rohr 18 aus nichtmagnetischem Material senkrecht nach oben ragt. Ein Schwimmer 20 in der Kammer 16 trägt eine Stange 22, an deren oberem Ende ein langgestrecktes magnetisches Glied 24 vorgesehen ist, das zweckmäßig aus zwei stangenartigen und mit ihren Stirnflächen zusammenliegenden Permanentmagneten besteht, die in dem nichtmagnetischen Röhr 18 geführt sind.

Auf der Außenseite des Rohres 18 gleitet ein wagenartiger Träger 26, der aus zwei Platten 28 (Fig. 5) besteht, die durch Stäbe 30 miteinander verbunden sind. An zwei dieser Stäbe 30 sind zwei Träger 32 befestigt; um Zapfen 36 dieser Träger sind zwei Schwenkglieder 34 beweglich; jedes Schwenkglied trägt einen stabförmigen Permanentmagneten 38 bzw. 39 sowie einen einpoligen Quecksil'berein- und -ausschalter 40 bzw. 41.

Die Polarität der Permanentmagneten ist in Fig. 5 eingezeichnet. Die einander zugewandten Pole der Magnetglieder 24 und der Magneten 38,39 stoßen sich gegenseitig ab. Liegt also Magnet 24 gegenüber dem wagenartigen Träger 26 in einer mittleren Stellung, so sind der Magnet 38 und der Schalter 40 entgegen dem Uhrzeigersinn in eine durch einen Anschlag begrenzte Schräglage übergeführt, während der Magnet 39 und der Schalter 41 in Uhrzeigerrichtung gegen einen weiteren Anschlag geschwenkt sind, wie dies aus Fig. 5 zu erkennen ist. ■ Wird der Magnet 24 gegenüber dem Wagen 26 angehoben, so wird eine Stellung erreicht, bei welcher der Magnet 38 und der Schalter 40 im Uhrzeigersinn herumschwenken, bis sie auf einen weiteren Anschlag treffen. Der Magnet 39 und der Schalter 41 bleiben hingegen unbeeinflußt. Gelangt der Magnet 24 wieder in die Mittelstellung gegenüber dem wagenartigen Träger 26 zurück, so schnappen der Magnet 38 und der Schalter 40 wieder in ihre Anfangsstellung zurück. Dementsprechend hat eine Abwärtsbewegung des magnetischen Teils 24 gegenüber dem Träger 26 zur Folge, daß der Magnet 39 und der Schalter 41 entgegen dem Uhrzeigersinn in die andere Endlage schnappen und wieder in die Ausgangsstellung zurückgelangen, wenn auch der Magnet 24 in die Anfangsstellung zurückkehrt.

Der Träger 26 ist mit dem Schaft des Ventils 10 über einen Schwenkhebel 42, ein Kabel 44 und einen weiteren Hebel 46 verbunden. Der Hub des Wagens 26 entsprechend dem Gesamthub des Ventils 10 kann durch Verstellen der Schwenkachse 48 des Hebels 42 verändert werden.

Das Ventil 4 wird durch Zufuhr von Steuerflüssigkeit unter Druck in eine Kammer 50 geschlossen, wobei ein Kolben 52 auf dem Schaft des Ventils 10 bewegt wird. Geöffnet wird das Ventil mittels einer Feder 54, wenn der Druck der hydraulischen Flüssigkeit in der Kammer 50 nachläßt. Die Zufuhr und das Ablassen der Steuerflüssigkeit wird mittels zweier Ventile 56 und 58 geregelt, die durch Solenoide steuerbar sind. Diese Solenoide wiederum werden durch die Schalter 40 und 41 in und außer Wirkung gesetzt. Die Arbeitsweise der Ventile und Schalter ergibt sich am klarsten aus einer Betrachtung eines Arbeitsablaufs.

Bei der Darstellung nach Fig. 1 nimmt der Wasserspiegel eine Zwischenlage ein, und auch das Ventil 10 befindet sich in einer mittleren Zwischenstellung und wird in dieser Lage festgehalten. Die Magneten 38 und 39 nehmen dieselben Stellungen

ein, wie sie in Fig. 5 veranschaulicht sind. Der Schalter 41 ist offen, und infolgedessen befindet sich das von ihm gesteuerte Ventil 58 in der Schließlage. Es kann daher keine hydraulische Steuerflüssigkeit aus der Kammer 50 in eine Rückführungsleitung 60 eintreten. Zur gleichen Zeit ist der Schalter 40 geschlossen, so daß das von ihm gesteuerte Ventil56 geöffnet ist; hydraulische Steuerflüssigkeit kann daher aus einer Zuführungsleitung 62 ungehindert in eine Rückführungsleitung 64 gelangen und braucht nicht ein unter Federlast stehendes Ventil 66 zu bewegen, das die Zufuhr zur Kammer 50 regelt. _s

Fig. 2 zeigt einen Betriebszustand, bei dem der Wasserspiegel im Steigen begriffen ist und das Ventil 4 sich schließt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Ventils beim Öffnen oder Schließen ist derart gewählt, daß für gewöhnlich der wagenartige Träger 26 den Magnet 24 einholt. Wenn sich also der Wasserspiegel erheblich verändert, so reagiert das Ventil darauf in mehreren schrittweise vor sich gehenden Bewegungen. Fig. 2 zeigt den Beginn eines Bewegungsschrittes. Der Magnet 24 hat sich nach oben bewegt, und der Träger 26 hat sich gleichfalls nach oben bewegt, jedoch nur um ein geringes Maß. Der Magnet 38 und der Schalter 40 haben ihre Lage verändert, und das Ventil 56 hat sich geschlossen. Die hydraulische Steuerflüssigkeit kann nicht weiter frei aus der Leitung 62 in die Leitung 64 übertreten und überwindet daher die auf dem Ventil 66 ruhende Federlast, öffnet das Ventil und gelangt in die Kammer 50, was zur Folge hat, daß das Ventil in Richtung auf die Schließstellung bewegt wird.. Die Aufwärtsbewegung des wagenartigen Trägers 26 gegenüber dem Magneten 24 hat zur Folge, daß der Magnet 38 und der Schalter 40 in ihre Anfangsstellung zurückkehren. Das Ventil kann so schrittweise weiterbewegt werden, bis es die in Fig. 3 veranschaulichte Lage erreicht hat, bei der das Ventil 4 vollständig geschlossen ist und der Wasserspiegel seine höchste Lage einnimmt.

Fig. 4 zeigt einen Betriebszustand, bei welchem der Wasserspiegel abfällt und das geschlossene Ventil 4 sich gerade zu öffnen beginnt. Der Magnet 24 ist gegenüber dem Träger 26 nach unten verschoben, und der Magnet 39 sowie der Schalter 41 haben ihre andere Endlage erreicht. Dies hat zur Folge, daß das Ventil 58 geöffnet wird und die hydraulische Steuerflüssigkeit aus der Kammer 50 in die Rückführungsleitung 60 austreten kann; das Ventil 10 wird daher unter der Wirkung der Feder 54 in Richtung auf seine Offenstellung bewegt. Die daraus folgende Abwärtsbewegung des Wagens 26 gegenüber dem Magneten 24 hat zur Folge, daß Magnet 39 und Schalter 41 wieder in ihre anfänglichen Stellungen zurückkehren

Die Dauer eines jeden Bewegungsschrittes hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der sich der €0 Wasserspiegel ändert. Sollte diese Geschwindigkeit über einen kleinen Bereich die Bewegungsgeschwindigkeit des wagenartigen Trägers überschreiten, so wird dennoch das Ventil folgen, bis die anfänglichen Stellungen des Wagens 26 und des Magneten 24 zueinander wiederhergestellt sind. Die Dauer eines jeden Bewegungsschrittes hängt auch ab von der gegenseitigen Bewegung der Magneten und des Trägers 26 zwischen der Stellung, in welcher der Magnet ein Überschnappen des entsprechenden Magneten 38 oder 39 bewirkt, und jener Lage, in der er das Zurückschnappen dieser Magneten verursacht. Dieser Weg kann gewissermaßen bezeichnet werden als das Spiel der magnetischen Einrichtung. Darüber hinaus tritt ein weiteres Spiel auf, wenn die Bewegungsrichtung des Wasserspiegels sich umkehrt. Dieses Spiel entspricht dem Weg des Magneten aus derjenigen Stellung, in der er ein Zurückschnappen der Magneten 38 oder 39 verursacht, bis in jene Lage, in der er das überschnappen des anderen Magneten verursacht. Es leuchtet ein, daß jeder Stellung des Ventils ein kleiner Niveaubereich des Wasserspiegels entspricht. Kleinere Schwankungen des Wasserspiegels verursachen also nicht unerwünscht häufige Bewegungen des Ventils.

Die Einstellung der Einrichtung kann, abgesehen durch eine Veränderung der Schwenkachse 48, auch durch Verstellen der Träger 32 nach oben oder nach unten auf ihren Stäben erfolgen. Durch eine solche Verstellung kann ein größerer oder kleinerer Niveauunterschied des Wasserspiegels und ein größeres oder kleineres Spiel zugelassen werden, je nach den gegebenen Umständen. So kann es beispielsweise bei einem Dampfkessel unvorteilhaft sein, das Speisewasser zuzuführen, wenn der Wasserspiegel nicht bis zum niedrigsten, noch zulässigen Niveau abgesunken ist.

Die beschriebene Einrichtung kann im einzelnen noch verschiedenen Abwandlungen unterworfen werden. So können die Magneten statt durch Abstoßung durch gegenseitige Anziehung miteinander zusammenwirken. Die in dem wagenartigen Träger vorgesehenen Steuerungsteile können anstatt Quecksilberschalter auch Schalter mit Luftspalten sein. Weiterhin brauchen auf dem Träger nicht zwei derartige Vorrichtungen vorgesehen zu sein, sondern es kann auch ein einziger Magnet einen einpoligen Zweifachschalter oder zwei Ein- und Ausschalter betätigen. Findet ein einzelner Magnet Anwendung, der durch magnetische Abstoßung betätigt wird, so gibt es keine Zwischenstellung, sondern das Steuerglied wird durchgehend arbeiten. Auch die Ausbildung der Magneten kann unterschiedlich sein; so kann beispielsweise ein Hufeisenmagnet vorgesehen sein, der um eine horizontale Achse schwenkbar ist und das Rohr umfaßt; er kann entweder einen einzigen Zweipolschalter oder zwei Schalter betätigen. Bei Anwendung eines solchen Magneten kann der von der Schwimmerstange getragene Teil ein Magnetanker sein, der nicht selbst ein Permanentmagnet ist.

Darüber hinaus kann bei der Steuerungseinrichtung nach der Erfindung die Betätigung des zu steuernden Gliedes in sehr unterschiedlicher Weise erfolgen; es kann beispielsweise mittels Druckluft bewegt werden; in diesem Fall wird das Druckluft-

system durch Ventile gesteuert, die die Zufuhr und das Ablassen der Luft beherrschen und die die wesentlichen Teile der von dem Wagen getragenen Einrichtungen bilden. Auch kann die Verbindung zwischen dem zu steuernden Glied und dem Wagen unterschiedlich ausgebildet sein. Wichtig ist nur, daß, wenn das Zuflußventil oder sonstige zu steuernde Glied sich bewegt,-auch der wagenartige Träger verstellt wird. Zweckmäßig ist es jedoch, ίο wenn die einzelnen Teile des Relais mechanisch mit dem Treibglied und dem anzutreibenden Glied verbunden sind.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Regeleinrichtung für die Flüssigkeitszufuhr zu einem Kessel oder ähnlichen Behälter mit einem Schwimmer oder einem anderen auf den Flüssigkeitsstand im Behälter ansprechenden Organ, ferner einem die Flüssigkeitszufuhr zum

   Behälter steuernden Glied, z. B. einem Ventil, und mit einer relaisähnlichen Einrichtung mit zwei abwechselnd betätigten Teilen, von denen der eine durch den Schwimmer, der andere durch das Ventil bewegt wird, wobei eine gegenseitige Verschiebung der beiden Teile das Ventil und damit den zweiten Teil in der Richtung verstellt, die die beiden Teile wieder in ihre Anf angslagebringt, dadurch gekennzeichnet, daß dervom Ventil (4) bewegte Teil aus einem wagenartigen Träger (26) für eine die Ventilverstellung auslösende Steuereinrichtung (32) besteht, die in an sich bekannter Weise magnetisch von einem durch den Schwimmer (20) od. dgl. verstellten Organ (24) betätigt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der den Schwimmer (20) enthaltende Behälter (16) druckdicht ausgebildet und an ihn eine nichtmagnetische Röhre (16) angeschlossen ist, in der ebenfalls in an sich bekannter Weise ein mit dem Schwimmer verbundener Dauermagnet (24) gleiten kann, wobei der wagenartige Träger (26) außerhalb der Röhre (18) verschiebbar gelagert ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem wagenartigen Träger vorgesehene Steuereinrichtung mit bekannten Permanentmagneten (38,39) versehen ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem wagenartigen Träger (26) od. dgl. vorgesehene Steuereinrichtung (32) in an sich bekannter Weise auch einen oder mehrere elektrische Schalter (40, 41) besitzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 544 204, 670 477; schweizerische Patentschrift Nr. 252 078;
   britische Patentschrift Nr. 601 004.

   Hierzu 2 Blatt Zöichtiung'en

   © 609 737/10S 12.56