FI58680C - Foerfarande foer alstring av vattenaonga saerskilt foer luftfuktning och aongalstrare foer genomfoerande av foerfarandet - Google Patents

Description

- Μ Γο1 .... KU ULUTUSJ ULKAISU ρο/λλ jjSTto [B] (11^ UTLÄGGN I NGSSKRI FT 5 868 0 • SS («) 6¾¾ C Patentti ny-'nrutty 10 03 1031

Vs^v / (51) KvSk^fnti'Cl^· ^^ B 1/30 SUOMI — FINLAND (21) P«*nttlh»k*mu» — Patenttntöknlng 636/7^ (22) Haktmlipllvi — Amttknlngsdag 05.03.71+

^ ^ ^ (23) AlkupUvt—Giltighetsdag 0 5.0 3.7 U

(41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offcntlig 09.7^+

Patentti- ja rekisterihallitus NihtivUuipanon j, kuuLjulk,.*un pvm—

Patent- och registerstyrelsen Anfökan utlagd och utl.skrlften publicerad 28.11.80 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus— Begird prlorltet 09.03.73

Sveitsi-Schweiz(CH) 31+69/73 (71) Plascon AG, Heiligholzstrasse 6, CH-l+ll+2 Munchenstein, Sveitsi-Schveiz(CH) (72) Siegbert Gundacker, Reinach, Gerhard Badertscher, Bolligen,

Sveitsi-Schveiz(CH) (7!+) Oy Kolster Ab (5I+) Menetelmä vesihöyryn kehittämiseksi, etenkin ilman kostutusta varten, ja höyrynkehitin menetelmän toimeenpanemiseksi - Förfarande för alstring av vattenänga, särskilt för luftfuktning, och ängalstrare för genomfö-rande av förfarandet

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää vesihöyryn kehittämiseksi, etenkin liman kostutusta varten, jossa menetelmässä käytetään höyrystysastiaa virtaverkkoon liitettyinä elektrodeineen, joiden kautta kulkee sähkövirta, joka on riippuvainen elektrodien upotussyvyydestä astiassa olevaan, höyrystet-tävään veteen ja jotka siten kuumentavat vettä,ja jossa osa astiassa olevasta vedestä lasketaan aika ajoin pois höyrystämisessä syntyneen mineraalirikas-teen vähentämiseksi, ja höyrystyneen ja poislasketun veden tilalle syötetään astiaan tarpeen mukaan tuorevettä, sekä jossa veden syötön ja veden poiston ohjaamiseen käytetään säätösuureena elektrodien kautta kulkevaa sähkövirtaa· Tähän saakka tunnetut ns. elektrodihöyrystimet toimivat seuraavan periaatteen mukaisesti: Alussa tyhjään höyrystysastiaan johdetaan vesijohtovettä, niin että yhä suuremmaksi kasvava pinta-ala elektrodeista kostuu 2 58680 ja virta alkaa kulkea, kun elektrodit on liitetty virtaverkkoon. Virranvoi-makkuus riippuu tällöin yhtäältä veden sähkönjohtavuudesta (sähkönjohtavuuden arvosta) ja toisaalta vedenpinnan korkeudesta astiassa, siis elektrodien upotussyvyydestä. Määrätyssä, veden laadusta riippuvassa täyttökorkeudessa kulkee virta, joka vastaa ennalta määrättyä höyrystystehoa. Nyt keskeytetään veden syöttö ja annetaan astiassa olevan veden osittain höyrystyä. Tämän johdosta laskee veden pinta, jolloin elektrodien kautta kulkeva virta ja sen myötä höyrystystehokin laskee. Tämän takia on välttämätöntä, että höyrystys-tehon alenemisen jälkeen on vettä jälleen syötettävä suvaittavaan alempaan raja-arvoon höyrystystehon kohottamiseksi uudestaan. Tämän mukaisesti myös veden korkeustaso astiassa heilahtelee keskitason vaiheilla, joka sijaitsee sitä korkeammalla, mitä huonompi on veden sähkönjohtavuus.

Tämä jatkuva veden höyrystyminen lisää veteen liuenneitten mineraali-suolojen pitoisuutta, siie veden johtavuuden määräävien alkuaineiden suhteellista määrää. Jokaisen tuoreveden syötön yhteydessä on sen vuoksi veden pinta, joka tarvitaan halutun virranvoimakkuuden saavuttamiseksi, hieman matalammalla ja muutamien tuoreveeisyötösten jälkeen on tarpeellista poistaa ainakin osa "paksuuntuneesta" vedestä astiasta, so. poistaa astiasta höyrys-tymättömät lietejäännökset. Tämä saa. puolestaan jälleen aikaan johtavuuden laskemisen, niin että haluttuun tehoon tarvittava täyttökorkeus nousee jälleen. On tunnettua, että vesijohtoveden sähkönjohtavuus heilahtelee lähdealueen geologisten olojen mukaan suunnilleen suhteessa 1:10. Sitä paitsi veden johtavuus vaihtelee myös paikallisessa vesijohtoverkossa, esim. liit-tymäkytkentöjen yhteydessä ja vuodenaikojen vaihtuessa, etenkin pitkähköjen kuiva- ja sadekausien aikana. Johtavuuden muutokset liikkuvat sen johdosta suunnilleen alueella 1:2. Nämä tuoreveden sähkönjohtavuuden muutokset saavat aikaan sen, että halutun höyrystystehon saavuttamiseen tarvittava täyttökorkeus on suuresti riippuvainen paikallisista ja vuodenajallisista olosuhteista. Näiden suurten johtavuuserojen takia ei ennen voitu valmistaa höyrystyslaitetta, joka ilman erikoisia konstruktiivia sovitustoimenpiteitä käyttöpaikan olosuhteisiin samoin kuin pitkäaikaisia säätöjä ja asetteluja paikan päällä olisi kaikkialla ollut yhtä hyvin sopiva.

On jo ehdotettu höyrystyslaitetta, jossa automaattinen ohjauslaite huolehtii siitä* että veden syöttö keskeytettiin ja lietteenpoisto aloitettiin, kun elektrodien kautta kulkeva virta oli saavuttanut ennalta valitun, pääasiassa maksimaalista höyrystystehoa vastaavan enimmäisarvon. Sen mukaan lietteenpoiston aiheuttamalla virran laskulla alempaan raja*arvoon voitiin sitten lietteenpoisto keskeyttää ja syöttää jälleen tuorevettä. Näiden vaiheiden aikana kehitettiin jatkuvasti höyryä.

5 58680 Tällaisella laitteella voitiin tosin saavuttaa jossain määrin vakio höyrystysteho, mutta energiataseen kustannuksella. Kussakin lietteenpoisto-vaiheessahan laskettiin pois melkoinen määrä kuumaa vettä. Jotta nyt voitaisiin hieman supistaa lämpöhäviöitä, on myöhemmin lyhennetty lietteenpois-tovaihetta, so. höyrystimen virran askemisen alettua on laskettu pois määrätty vesimäärä ja sitten vain enemmän höyrystetty kunnes on asettauduttu virran alempaan raja-arvoon. Sen jälkeen syötettiin uudelleen tuorevettä. Tässäkin menetelmässä meni vielä suhteellisen paljon lämpöä hukkaan. Jos höyrynkehityslaitetta ei oltu suurella vaivalla pitkähköjen kokeiden perusteella mukautettu paikallisiin oloihin. Tunnetut höyrystyslaitteet aiheuttavat näet verrattain suuria käyttökustannuksia, jos niitä ei ole viritetty tuoreveden johtavuuteen. Näin tapahtuu varsinkin elektrodien ja höyrystys-astian voimakkaasti lyhentyneen kestoajan johdosta, kun veden korkeus ei koko höyrynkehitysaikana ole optimilla tai käytännöllisesti katsoen optimilla alueella.

Keksinnön tehtävänä on sen vuoksi ehdottaa vesihöyryn kehittämiseksi menetelmää, joka riippumatta käytön aikana muuttuvista parametreista, kuten esim. elektrodien lisääntyvästä kalkkeutumisesta ja käyttöpaikalla olevan veden laadusta, sallii kehittää vesihöyryä käytännöllisesti katsoen vakiolla höyrystysteholla optimeissa käyttöolosuhteissa.

Esillä oleva tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti jo kerran määri-tetynlaisella menetelmällä, joka on tunnettu siitä, että sähkövirran ajallista kulkua, joka virta on riippuvainen höyrystymisen, tuoreveden syötön ja veden poiston aiheuttamista veden korkeustason muutoksista, verrataan määrättyyn haluttuun kulkuun ennalta määrätun virta-alueen sisäpuolella ja yhtäpitämättömyystapauksessa lasketaan pois vakio tai poikkeamasta riippuvainen vesimäärä, jos aika-akseliltaan vaakasuorassa karteesisessa koor-dinaattajärjestelmässä esitetty, mitattu virran kulku fcäyrä) sijaitsee itse samassa koordinaattajärjestelmässä esitetyn halutun kulun virta-aika-käyrän nousevasta haarasta mitattaessa yläpuolella tai laskevasta haarasta mitattaessa alapuolella. Määrätyssä halutussa kulussa on siis tarkoituksenmukaisesti kyse empiirisesti saadusta virta-aika-käyrästä, joka ko. höyrystys-laitteen osalta antaa optimit käyttöedellytykset ja taloudellisuuden.

Virran ajallisen kulun vertaamiseen käytetään hyväksi edullisesti sen laskevia haaroja, vaikkakin samoin tuloksin voitaisiin käyttää virta-aika-käyrän nouseviakin haaroja.

Keksinnön mukaisen menetelmän erään erikoisen edullisen suoritusmuodon mukaan valitaan elektrodivirran ajalliseksi halutuksi kuluksi se empiirisesti 4 58680 saatu virta-aika-kulku (fcäyrä), joka johtavuudessa, joka on paikalla odotettavan veden johtavuuden yläpuolella, antaa kokonaistaloudellisesti parhaan mahdollisen tuloksen.

Virta-aika-käyrän luonteenomaiseksi laskevaksi haaraksi valitaan tarkoituksenmukaisesti sellainen, joka ilmenee vain veden höyrystymisen ilmoittavana veden korkeuden muutoksena höyrystysastiassa.

Yertailukriteereinä käytetään edullisesti aikaväliä, jonka aikana tarvitaan virtaa arvon nostamiseksi määrätystä korkeammasta määrättyyn alempaan arvoon tai laskeutumisnopeus saatetaan yhdellä tai useammalla alueella näiden arvojen väliin. Virran haluttua kulkua voidaan myös sähköisesti simuloida ja ennalta määrätyn alueen sisäpuolella olevana ajankohtana verrata haluttua eli asetusarvoa elektrodien kautta kulkevan virran tosiasialliseen arvoon.

Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi ehdotetaan höyrynkehi-tintä, jossa on höyrystysastia, joka on varustettu tuoreveden syöttöput-kella ja poistoputkella poisjohdettavan veden mineraalipitoisuuden vähentämiseksi, jolloin kumpaankin putkeen on asennettu venttiili ja höyrynkehitti-meen on sisällytetty säätölaite veden höyrystysastiaan syöttämistä ja poistamista varten. Tätä säätölaitettä käytetään elektrodien kautta kulkevan virran säätämiseen. Höyrynkehittimelle on tunnusomaista laite, jonka tehtävänä on verrata virran ajallista kulkua ennalta määrättyyn haluttuun kulkuun ja toinen laite, joka avaa ja sulkee mainitut venttiilit vertailutuloksesta riippuen. Vertailulaitteeseen sisältyy tarkoituksenmukaisesti elimiä, jotka vertaavat nopeutta, jonka mukana virta laskee määrätyn alueen sisäpuolella korkeammasta arvosta matalampaan, halutun kulun vastaavaan arvoon.

Toisen muunnoksen mukaan voi vertailulaitteessa olla elimiä, jotka vertaavat sitä aikaväliä, jonka virta tarvitsee laskeakseen määrätystä korkeammasta arvosta määrättyyn matalampaan, halutun kulun vastaavaan arvoon.

Lopuksi on myös mahdollista varustaa vertailulaite elimillä, jotka simuloivat sähkövirran haluttua kulkua ja vertaavat virran arvoa ennalta määrättynä ajankohtana tosiasiassa elektrodien kautta kulkevan virran arvoon.

Seuraavassa selitetään lähemmin keksinnön mukaisen höyrynkehittimen neljää suoritusesimerkkiä piirustusten avulla, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti ensimmäistä F-säätöistä suoritusmuotoa, kuvio 2 esittää kaaviollista toista, kaksipistesäätöistä suoritusmuotoa, kuvio 3 esittää elektrodien kautta kulkevan virran kulkua kuvion 1 mukaisessa kytkennässä ajan funktiona ja logaritmisessa mitta-asteikossa, kuvio 4 esittää kuvion 3 tavoin virta-aika-kulkua kuvion 2 kytkennässä, 5 58680 kuvio 5 esittää kaaviollisesti kolmatta ja kuvio 6 esittää kaaviollisesti neljättä suoritusmuotoa.

Kuvion 1 mukaan on höyrystysastiaan 1 sijoitettu keskenään yhdensuuntaisesti kaksi pystysuoraa elektrodia 2. Elektrodeilla ja höyrystysastialla on käytännöllisesti katsoen vakio poikkileikkaus koko pituudeltaan. Elektrodit on liitetty kumpikin omalla johtimellaan 2a, 2b syöttövirtaverkkoon. Astiaan 1 laskevat tuoreveden syöttöputkin 3 ja lietteenpoistoputki 4· Syöt-töputkeen 3 on asennettu sähköventtiili 3a ja lieteputkeen 4 sähköventtiili 4a. Nämä molemmat sähköventtiilit sulkevat virrattomina veden syötön ja vastaavasti poiston.

Sähkön syöttöjohdossa 2a sijaitsee mittausarvon lähetin 3a, joka lähettää elektrodivirtaa vastaavan sähköisen signaalin. Mittausarvon lähetin voi olla muuntaja tai sähkövastus.

Mittausarvon lähettimen 3a lähdöt on yhdistetty kahdella johtimella 3b ja 3c mittausarvon muuntimen 5d tuloihin. Muunnin 3d muokkaa tulosignaalin ohjaussignaaliksi, joka on verrannollinen elektrodivirtaan. Lähetin 3a ja muunnin 3d muodostavat yhdessä mittauslaitteen johdossa 2a kulkevalle virralle. Muuntimen 3d tulojohdossa 5b olevaa säätövastusta 5θ käytetään ohjaussignaalin suuruuden säätöön. Sen sijoitus esitettyyn paikkaan on yksi monista mahdollisuuksista ja siten täysin esimerkkimäinen.

Mittausarvon muunnin 5d on liitetty yhdysjohtimella 5f kynnyskytkimeen 6, joka käsittää vaihtokytkimen 6 kolmin koskettimin 6a, 6b ja 6c.

Kynnyskytkin 6 on rakenteeltaan sellainen, että sen vaihtokytkimen liikkuva kosketin menee esitetystä asennosta toiseen kytkentäasentoon, kun ohjaussignaali saavuttaa tai ylittää kiinteäasetteisen ylemmän raja-arvon ja kytkeytyy takaisin esitettyyn lähtöasentoonsa, kun ohjaussignaali saavuttaa tai alittaa ylhäältäpäin myös kiinteäasetteisen alemman kynnysarvon. Ohjaussignaalin maksimiarvon määritetään säätövastuksen 5e asento ja se vastaa virran enimmäisarvoa, joka kulkee elektrodien kautta ja on siis myös höyrystystehon enimmäisarvon mitta. Koska säätövastusta 5® asettelemalla voidaan asettaa elektrodivirran ja ohjaussignaalin suuruuden välinen suhde, voidaan kynnyskytkimen toiminta- eli havahtumisarvoja asetella höyrystimen laajalla tehoalueella.

Vaihtokytkimen liikkuvaan kytkentäkoskettimeen 6c on liitetty ohjaus-johdin 7» jonka kautta voidaan saada aikaan ohjausjännitteen UgT muodossa oleva käynnistyskäsky, joka panee ohjauksen toimintaan. Piirustuksessa olevasta vapaasta koskettimesta 6b menee johdin 8a aikaelimeen 9» joka vuorostaan on yhdistetty johtimella 9* releeseen 10. Releessä 10 on kynnys-kytkimen 6 tavoin vaihtokytkin yksine liikkuvine koskettimineen 10c ja kak- 6 58680 sine kiinteine koskettimineen 10a ja 10b, jolloin liikkuva kosketin 10c on liitetty johtimella 8b koskettimeen 6a. Kiinteät koskettimet 10a ja 10b on kumpikin yhdistetty johtimella 3^ sähköventtiileihin ja 4a.

Aikaelin 9 on niin rakennettu, että se siitä hetkestä lähtien, jona se saa johtimen 8a kautta ohjausjännitteen, kiinteäksi asetettavan aikavälin aikana halutun ajan jälkeen, herättää releen, minkä johdosta tämän liikkuva kosketin 10c liikkuu piirustuksessa esitetystä asennostaan toiseen kytkentä-asentoon. Ohjausjännitteen pitkäaikainenkaan pysyminen aikaelimessä 9 ei vaikuta releen 10 toiminta-aikaan. Asetetun aikävälin kuluttua rele 10 tulee jälleen virrattomaksi ja liikkuva kosketin 10c pääsee uudelleen alkukytken-täasentoonsa.

Jotta koko järjestelmälle saataisiin stabiilimpi säätökarakterietiikka, voi koskettimeen 6a olla liitetty johtimella 13a laite 13, joka on toisella johtimella 13b liitetty aikaelimeen 9 Ja se sallii pidentää tai lyhentää aikakytkimestä asetettua haluttua eli asetusaikaa. Halutun ajan (nimellis-ajan) muutoksen mitta saadaan selville empiirisesti määrätyllä höyrystin-tyypillä.

Seuraavassa kuvataan ohjauskytkennän toimintatapaa ja samalla selitetään keksinnön mukaista menetelmää.

Kuten jo mainittiin, elektrodien kautta kulkevan sähkövirran suuruus riippuu pääasiassa elektrodien upotussyvyydestä veteen ja höyrystettävän veden sähkönjohtavuudesta. Ennalta määrätyssä höyrystystehossa, joka vastaa määrättyä virranvoimakkuutta, on upotussyvyys siis kääntäen verrannollinen ko. veden johtavuuteen.

Jo nyt otaksutaan astian olevan täytetty vedellä ennalta määrättyä höyrystystehoa vastaavaan korkeustasoon asti. Nyt kulkevan virran johdosta vesi höyrystyy, mistä on luonnollisesti seurauksena veden pinnan laskeminen. Veden pinnan laskiessa laskee myös virranvoimakkuus, niin että vettä höyrystyy vähemmän ja sen tähden veden pintakin astiassa laskee hitaammin. Yksinkertaisten fysikaalisten päätelmien perusteella voidaan todistaa, että elektrodien kautta kulkeva virta maksimaalista höyrystystehoa vastaavasta enimmäisarvosta lähtien pyrkii eksponentaalifunktion mukaan nollaa kohti, jos edellytetään sitä yksinkertaistavaa otaksumaa, että astiassa olevan veden sähkönjohtavuus pysyisi vakiona. Tätä edellytystä ei luonnollisestikaan täytetä todellisuudessa, mutta se ei käytännöllisesti ottaen vaikuta seuraavien ajatuksien käyttökelpoisuuteen.

Eksponentlaalikäyrän kaltevuus on odotusten mukaisesti eitä voimakkaampi, mitä suurempi on häyrystettävän veden alkujohtavuus. Toisaalta voidaan virranvoimakkuuden ja höyrystymisajan eksponentiaalisesta yhteydestä helposti 7 58680 todeta, että virran laskemiseen määrätystä arvosta kiinteän prosenttimäärän verran alhaisempaan arvoon tarvitaan aina tämä aikaväli, jolloin ei merkitse mitään, millä, alueella tämä virta-arvo parhaillaan on. Elektrodien kautta kulkeva virta tarvitsee siis höyrystysvaiheen aikana absoluuttisesta arvostaan riippumatta aina saman aikavälin laskeakseen kiinteän suhteen verran alempaan arvoon, jolloin tämä aikaväli on sitä lyhyempi, mitä suurempi on höyrystettävän veden sähkönjohtavuus. Jos virran kulku piirretään ajan funktiona yksilogaritmiseen koordinaattajärjestelmään, niin saadaan negatiivisesti nouseva suora, jolloin suoran kaltevuus tulee suuremmaksi höyrystettävän veden johtavuuden lisääntymisen myötä. Jos tässä esityksessä edellytetään määrättyä suhdetta virran yläarvon (yhtäpitävyydessä aikaisemmin valitun merkintätavan kanssa, jota seuraavassa nimitetään "enimmäisarvoksi'') ja virran ala-arvon välillä (nimitetään tästedes "kynnysarvoksi"), niin suoran nousu edustaa virran logaritmin laskeutumisnopeutta ja on veden johtavuuden mitta. Toisaalta laskeutumisaika ja laskeutumisnopeus ovat toisistaan riippuvaisia suureita, niin että ensimmäinenkin ilmoittaa veden sähkönjohtavuuden. Yllä kuvatun höyrystimen käytössä asetetaan haluttu aika (asetus-aika) aikaelimestä 9 siten, että se vastaa sitä aikaväliä, jonka virta tarvitsee laskeakseen "enimmäisarvosta" "kynnysarvoon", kun astiassa on vettä, jonka sähkönjohtavuuden arvo on suurempi kuin suurin paikallisesti odotettavissa oleva tuoreveden johtavuus. Lisäksi on edellytetty, että virran suhteellinen muutos "enimmäisarvon" ja "kynnysarvon" välillä, jotka arvot vastaavat kynnyskytkimen havahtumisarvoja, on määrätty systeemin vakioksi.

Nyt asetetaam ohjausjännite vaikuttamaan johtimen 7 kautta kynnys-kytkimessä 6 olevan vaihtokytkimen koskettimeen 6c. Piirustuksessa esitetyssä kytkentäasennossa on ohjausjännite nyt tuoreveden syöttöputken 3 sähkövent-tiilissä 3a ja avaa sen, niin että vesi juoksee astiaan 1 ja sen pinta alkaa nousta. Täten alkaa sähkövirta kulkee johtimissa 2a ja 2b. Kun vesi saavuttaa nyt tason, jossa kulkee säätövastuksen 5e määräämä enimmäisvirta I , toimii kynnyskytkin 6, minkä johdosta johdin 7 on nyt yhteydessä johtimeen 8a. Sähköventtiili 3a tulee siis virrattomaksi ja keskeyttää veden syötön astiaan 1, kun sitä vastoin ohjausjännite on nyt aikaelimessä 9 ja käynnistää asetus-ajan kulun. Tämä johtaa releen 10 toimimiseen, jolloin rele vie vaihtokyt-kimensä kytkentäasentoon, jossa johdin 8b on yhdistetty johtimeen 4b.

Nyt tapahtuvan höyrynkehitykBen johdosta virta laskee ja tätä kestää kuviossa 3 lmin merkityn asetusarvon saavuttamiseen asti, joka on yleensä pitempi kuin asetusaika 'f gQ^t koska jälkimmäinen edellytyksen mukaises-tihan vastaa suurempaa kuin suurinta odotettavaa johtavuuden arvoa. Rele 10 8 58680 ja sen vaihtokytkentäkosketin 10a palaavat siis ennen kynnyskytkintä 6 lähtöasentoonsa, niin että saavutettaessa kynnysarvo Imin ohjausjännite tulee jälleen olemaan syöttöputken 3 venttiilissä ja silloin syötetään uudelleen tuorevettä kunnes virta on noussut enimmäisarvoonsa. Tämän jälkeen alkaa alusta ensimmäiseksi jaksoksi merkitty kytkentäsarja.

Kuvio 3 esittää tämän kaaviollisen virta-aikakäyrän avulla. Koska nyt jaksojen luvun kasvaessa vedessä olevien höyrystymättömien mineraalien pitoisuus lisääntyy yhä enemmän, esiintyy lopuksi tapaus, jossa laskeutumis-aika T" on lyhyempi kuin ennalta määrätty asetusaika ^οχ,χ/ Silloin laukaistaan toiseksi jaksoksi kutsuttu kytkentäsarja, joka tapahtuu seuraavasti.

Virran enimmäisarvon saavuttamisen jälkeen vaihtokytkeytyvät kynnys-kytkimen koskettimen, kuten edellä mainittiin. Kun nyt laskeutumisaika Τ' on lyhyempi kuin asetusaika ^gou,» niin kynnyskytkin 6 palautuu jo takaisin lepoasentoonsa, kun sitä vastoin releen 10 vaihtokytkentäkosketin 10c on vielä liittyneenä kiinteään koskettimeen 10b. Tämä tila pysyy voimassa kunnes asetusaika SOLL 0n loppuun. Väliaikana, siis kynnyskytkimen 6 takaisinkytkeytyrnishetkestä asetusajan päättymiseen, on ohjausjännite UgT lietteenpoistoputken 4 sähköventtiilissä 4a, minkä johdosta tämä venttiili avautuu ja vettä lasketaan pois höyrystysastiasta. Asetusajan päätyttyä kytkeytyy myös rele 10 takaisin, niin että ohjausjännite ei enää esiinny lietteenpoistoputken 4 venttiilissä 4a, vaan tuoreveden syöttöputken 3 venttiilissä 3a. Nyt alkaa jälkitäyttöjakso alusta.

Lietteenpoiston ja sitä sueraavan tuoreella vesijohtovedellä tapahtuvan jälkitäytön johdosta astiassa olevan veden sähkönjohtavuus pienenee, niin että sen johtavuus lähenee vasta muutamien jälkitäyttöjaksojen jälkeen sitä arvoa, johon asetusaika eli haluttu aika on asetettu.

Aina sen mukaan, onko astiassa olevan veden johtavuusarvo aikaelimellä välillisesti ennalta määrätyn halutun johtavuusarvon ylä- tai alapuolella, ajetaan tästä hetkestä lähtien automaattisesti edellä toiseksi tai ensimmäiseksi jaksoksi kutsuttu kytkentäsarja. Tällöin säädetään veden johtavuusarvo muutamia jaksoja kestävän käynnistysvaiheen jälkeen lähellä asetettua johtavuusarvoa olevaan todelliseen johtavuusarvoon, joka keksinnön mukaisesti heilahtelee hyvin ahtaissa rajoissa tämän arvon ympärillä, kuten on tyypillistä verrannollisessä säädössä. Jäljelle jäävä poikkeama asetetusta arvosta ei merkitse mitään käytännössä. Siihen voidaan vaikuttaa pistekatko-viivoin kuviossa 1 esitetyllä laitteella 13» joka on yhdistetty aikaelimeen 9 ja voi muuttaa asetusajan kestoa. Se vaikuttaa kuitenkin vasta siitä ajankohdasta lähtien, jona virta saavuttaa kynnysarvon ja on siis jälleen 9 58680 vaihtokytkenyt kynnyskytkimen alkuasentoonsa.

Asetusajan lyhennyksestä on seurauksena aikaisemmin mainitun väliajan lyhentäminen ja se merkitsee P-säätöalueen suurenemista, mikä estää, että johtavuusarvon säätötoiminnalla on liian voimakkaasti värähtelevä luonne ja sitä säädetään jatkuvasti asetetun eli halutun johtavuusarvon ala- tai yläpuolelle. Tätä toimenpidettä voitaisiin kutsua myös jonkinlaiseksi vaimennukseksi.

Kuviossa 2 esitetty höyrynkehitin sisältää pääasiassa samat elementit kuin kuvion 1 yhteydessä kuvattukin, minkä vuoksi samat osat on merkitty samoilla viitenumeroilla.

Gro on olennaisesti siinä, että tässä on toteutettu ns. kaksipistesää-tö, joka edellyttää muutamia kytkentäteknisiä muutoksia. Numeroilla 1-10 merkittyjen osien lisäksi tässä laitteessa on toinen, virran mittauslaitteen kanssa yhdessä toimiva kynnyskytkin 11 kolmine kytkentäkoskettimineen 11a, 11b ja 11c, releen 10 kanssa yhdessä toimiva laite 12b releen lukitsemiseksi työasentoonsa ja laite 12a tämän lukituksen kumoamiseksi. Toisen kynnys-kytkimen 11 liikkuva kosketin 11c on liitetty johtimella lld lietteenpoisto-putkessa 4 olevan sähköventtiilin 4a johtimeen 4b, kun sitä vastoin lukitus-laite 12b on yhdistetty kiinteään koskettimeen 11b ja lukituksen kumoava laite 12a on yhdistetty kynnyskytkimen 11 kiinteään koskettimeen 11a.

Tämän muunnoksen toiminnan kulku on esitetty kaaviollisesti kuviossa 4 ja on samanlainen kuin kuvion 1 avulla kuvatun muunnoksen toiminnan kulku niin kauan kuin astiassa olevan veden johtavuus on ennalta määrätyn halutun johtavuusarvon alapuolella.

Toisella kynnyskytkimellä 11 on kaksi kytkentäpistettä, joista ylempi, yhtyy virran enimmäisarvoon ja alempi vastaa kynnysarvoa alempana olevan, elektrodien kautta kulkevan virran alempaa raja-arvoa · Saavutetta essa enimmäisarvo kytkeytyy kynnyskytkin 11 esitetystä kytkentäasennostaan toiseen, kun taas se kytkeytyy takaisin heti kun elektrodivirta on saavuttanut alemman raja-arvon.

Kun nyt veden johtavuusarvo nousee lisääntyvän mineraalipitoisuuden mukana, esiintyy pian tilanne, että tosiasiallinen virran laskemisaika on pienempi kuin asetusaika ^ gq^· Silloin kytkeytyy ensimmäinen kynnys-kytkin 6 releen 10 edessä takaisin ja ohjausjännite avaa nyt lietteenpois-toputken venttiilin. Samanaikaisesti virroitetaan (herätetään) johtimen lld ja toisen kynnyskytkimen 11 kautta lukituslaite 12b. Täten estetään, että rele 10 voi heti asetusajan kuluttua kytkeytyä takaisin.

Astiasta 1 virtaa siis vettä pois jatkuvasti, minkä johdosta sähkövirta laskee edelleen. Kun nyt virta on laskenut alempaan raja-arvoonsa, vaihto- 10 58680 kytkeytyy kynnyskytkin 11 ja suuntaa ohjausjännitteen laitteeseen 12a. Tämä saa aikaan releen 10 lukituksen kumoutumisen ja Ben jälkeen sen palautumisen lähtöasentoonsa. Nyt on kuitenkin saavutettu kytkentätila, jossa ohjaus-jännite on jälleen tuoreveden syöttöputken 3 venttiilissä 3a, niin että jakso voi alkaa uudestaan alusta lähtien. Säiliössä 1 olevan veden hetkellisen johtavuusarvon mukaan ajetaan ensimmäinen tai toinen jakso, jolloin jakson merkintä on yhtäpitävä ensimmäisen suoritusesimerkin jaksomerkinnän kanssa. Kuvio 4 esittää siihen liittyvän graafisen virta-aikakäyrän.

Molemmissa edellä kuvatuissa suoritusesimerkeissä on elektrodien kautta kulkevan virran ajallisen kulun vertaamiseksi haluttuun eli asetettuun kulkuun käytetty hyväksi virta-aikakäyrän laskevaa haaraa. Itsestään ymmärrettävästi olisi myös mahdollista tuoreveden jälkitäytön aikana ottaa selville virran nousun nopeus ja käyttää sitä molempien sähköventtiilien ohjaukseen.

Kuten jo kauempana edellä esitettiin, riippuu veden keskitaso höyrys-tysaetiassa pääasiassa sen sähkönjohtavuudesta. Nyt on helposti oivallettavissa, että määrätyssä höyrynkehitintyypissä vaaditaan kokonaan tietty veden laatu, jotta kehitin voisi työskennellä optimeissa olosuhteissa. Optimilla on tässä ensi sijassa ymmärrettävä taloudellisuutta, jolloin kulutuspuolella otat energiantarve, hoitokustannukset ja materiaalin kulutus.

Koesarjoilla voidaan saada selville määrätyssä höyrynkehitintyypissä edullisin veden sähkönjohtavuus. Tässä johtavuudessa ilmenee silloin höy-rystysvirran tyypillinen ajallinen kulku, joka on luonteenomaista näissä optimeissa olosuhteissa ja esittää haluttua eli asetettua kulkua. Yleensä on virta-aikakaavion se osa, jossa astiassa olevan veden jatkuvan höyrystymisen johdosta virta laskee ylemmästä alempaan arvoon, mielenkiintoisempi ja merkityksellisempi kuin osa, jossa virta nousee alemmasta arvosta enimmäisarvoon, minkä vuoksi ensiksi mainittua osaa käytetään enimmäkseen vertailuun. Kuten jo edellä olevissa esimerkeissä seikkaperäisesti esitettiin, voidaan virta-aikakäyrän vertaamiseksi tosiasialliseen virran kulkuiin käyttää edullisesti hyväksi sitä aikaväliä, joka tarvitaan virran laskemiseen korkeammasta arvosta alempaan. Kuten seuraavista esimerkeistä ilmenee, voidaan sitä päätettäessä, onko lietettä poistettava vai ei, verrata virran laskeutumisuopeutta ennalta määrättyyn haluttuun kulkuun tai myös virta-arvoja suoraan toisiinsa.

Kuten yllä olevista suoritusesimeJckeistä ilmenee, keksinnön mukaisen menetelmän erikoinen etu on siinä, että se voi täysin höyrynkehittimen käyttöpaikasta riippumatta toimia käytettävissä olevalla vedenlaadulla. Voidaan 11 58680 näet yksinkertaisilla konstruktiivisilla toimenpiteillä päästään siihen, että kunkin höyrystinkehitintyypin kohdalla optimaalinen veden sähkönjohtavuus on paljon suurempi kuin höyrystyskäytössä kyseeseen tulevana veden paikallisesti suurin johtavuus. Sen vuoksi voidaan käyttää keksinnön menetelmän mukaisesti työskentelevää höyrynkehitintä jokaisessa mielivaltaisessa veden laadussa ilman että sen suhteen täytyisi suorittaa minkäänlaisia jälkisäätöjä. Se säätyy itse automaattisesti optimiin käyttötilaan "paksuun-nuttaessaan" höyrystettävän veden niin pitkälle kunnes se saavuttaa käytännöllisesti katsoen optimin johtavuuden.

Kuviossa 5 esitetyssä keksinnön mukaisen höyrynkehittimen suoritus-esimerkissä on tiettyä yhtäläisyyttä kuvion 2 suoritusesimerkin kanssa, minkä vuoksi tässäkin on samanlaiset osat merkitty samoilla viitenumeroilla.

Ero kuvioiden 1 ja 2 mukaisiin suoritusmuotoihin nähden on pääasiassa aikaelimen 9 ja poisjäännissä ja sen edellyttämissä kytkentäteknisissä muutoksissa. Sen tähden on höyrynkehittimessä derivoiva-vertaava elin 14, joka on liitetty mittausarvon muuntimen 5d lähtöön 5?· Se voi synnyttää lähtösignaalin, joka vastaa hetkellisesti elektrodien kautta kulkevan virran arvoa ^ ja jota verrataan signaaliin, jonka suuruus vastaa asetusarvoa.

Tämän vertailun kulloisenkin tuloksen mukaan lähettää D-P-elin 14 lähtösignaalin, jota käytetään kolme eri kytkentäasentoa 13a, 13b ja 13c omaavan releen 13 ohjaukseen, jota relettä ohjataan eri asentoihin vertailutuloksen mukaisesti. Releen 13 vaihtokosketinsarjän liikkuva kosketin 13d on yhdistetty johtimella 8b kuvion 2 mukaisesti kynnyskytkimen 6 koskettimeen 6a, kun sitä vastoin koskettimet 15a ja 15b on yhdistetty samalla tapaa johtimil-la 3b, 4b venttiileihin 3a, 4a. Releen 15 keskiseen kytkentäasentoon ohjattu kosketin 15c on yhdistetty johtimella 15e releen työkelaan siten, että rele voi vasta sitten suorittaa seuraavan kytkentälilkkeen, kun ohjausjännite UgT on päässyt koskettimeen 15c.

Releeseen 15 on kytketty kaksi laitetta, nimittäin palautuslaite 16 ja toinen laite 17» joka vie releen vaihtokytkimen keskiasentoonsa 15c. Palautuslaite 16 aiheuttaa vaihtokytkimen palautumisen kytkentäasennosta 15b kytkentäasentoon 15a ja on kuviossa 2 olevan lukitukeen kumoamislaitteen 12a tavoin yhdistetty toisen kynnyskytkimen 11 vaihtokytkentäkoskettimeen 11a. Laite 17 saa ohjaussignaalinsa ensimmäisen kynnyskytkimen 6 koskettimen 6b kautta.

Edellä kuvattu järjestelmä toimii seuraavasti. Kun elektrodien kautta kulkeva virtaa saavuttaa enimmäisarvonsa, vaihtokytkeytyy kynnyskytkin 6, niin että ohjaussignaali ei enää vaikuta 6a, 8b, 15d, 15a ja 3b kautta syöt- 12 58680 töventiiliin Ja, vaan koskettimen 6b kautta ohjaa nyt laitetta 17, joka vie releen 15 vaihtokytkentäkoskettimen 15d keskiasentoonsa 15c.

Höyrystimessä höyrystetään tällä välin vettä, minkä johdosta virta laskee ja se saa määrättynä aikana aikaan kynnyskytkimen 6 takaisinkytkey-tymisen lähtöasentoonsa 6a. Tämän johdosta vaikuttaa ohjausjännite Ug^, nyt 6a, 8b, 15d, 15c ja 15e kautta releeseen 15, niin että tämä voi kytkeytyä joko kytkentäasentoon 15a tai 15b. Kytkeytymissuunta riippuu tällöin derivaatan — vertailutuloksesta sen asetusarvoon D-P-elimellä 14. Jos derivaa-at tan hetkellisarvo on pienempi kuin halutusta kulusta (käyrästä) ilmenevä vastaava hetkellisarvo, silloin rele 15 menee kytkentäasentoonsa 15b, minkä johdosta poistoventtiili 4a saa jännitettä ja vettä lasketaan pois. Tämän edellyttämän virran laskemisen jälkeen alempaan, raja-arvoksi kutsuttuun virran arvoon hypähtää toinen kynnyekytkin 11 kytkentäasentoonsa 11a, johon se oli saavutettaessa virran enimmäisarvo vaihtokytkeytynyt asentoon 11b ja josta se palaa takaisin la vie siten ohjaussignaalin palautuslaitteeseen 16, joka jälleen saa aikaan piirustuksessa esitetyn kytkentätilan. Nyt voidaan aloittaa uusi jakso tuorevettä syöttämällä.

Kuviossa 6 esitetty suoritusesimerkki eroaa kuvion 5 mukaisesta halutun eli asetetun kulun simulaattorilla 1Θ, joka korvaa P-D-säätöelimen 14.

Tämä simulaattori 18 on sähköinen laite, joka edustaa elektrodivirran haluttua kulkua ajallisesti muuttuvalla jännitteellä* Ottaen huomioon se tosiasia, että esillä olevassa tapauksessa tarkasteltavan virta-aikakäyrän nouseva haara seuraa likipitäen eksponentiaalifunktiota, on haluttu kulku helposti esitettävissä esim. kondensaattorin varauksella.

Simulaattori 18 sisältää vertailuelimen, joka määrättynä, laukaisu-signaalin valitsemana ajankohtana vertaa hetkellistä virranvoimakkuutta simuloituun arvoon.

Kun kynnyekytkin 6 vaihtokytkeytyy saavutettaessa virran enimmäisarvo saa simulaattori 18 johtimen 18a kautta käynnlstysimpulssin, niin että ohjausjännite UgT vaikuttaa nyt johtimien 15e ja 18b kautta simulaattoriin.

Tämä aiheuttaa sen, että hetkellistä virranvoimakkuutta verrataan simuloituun arvoon ja synnytetään vertailutuloksesta riippuva ohjaussignaali relettä 15 varten. Job virran todellinen eli oloarvo on simuloitua asetusarvoa suurempi, niin rele kytkeytyy takaisin lähtöasentoonsa, kun sitä vastoin toisessa tapauksessa se hypähtää kytkentäasentoon 15b ja siten aloittaa liet-teenpoiston. Kaikki muut vaiheet vastaavat kuvion 5 suoritusesimerkissä esitettyjä.

Itsestään ymmärrettävästi ovat myös molemmat viimeksi kuvatut höyryn-kehittimet varustettavissa P-eäätöelimillä. Koska tällainen kytkentä on am- ij 58680 mattimiehelle selvä edellä esitettyjen esitysten johdosta, jätetään kuvaamatta siitä esimerkki.

Höyrynkehittimen erikoista konstruktiota valittaessa on, kuten aina, tärkeätä, että tarvitaan virran ajallisen kulun edustama astiassa olevan veden sähkönjohtavuus yhden edellä esitetyn kriteerin mukaan, sitä verrataan asetusarvoon ja vertailutulosta käytetään hyväksi johtavuuden säätämiseksi empiirisesti saatuun optimiarvoon.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan kuvatunlaisia höyrynkehit-timiä käyttää äärimmäisen taloudellisesti. Menetelmän mukaisesti toimivia höyrynkehittimiä ei tarvitse asettaa käyttöpaikalta saatavan syöttöveden kulloiseenkin johtavuusarvoon. Niinpä voidaan käyttää samaa laitetta jokaisessa tavallisella alueella olevassa veden Johtavuusarvossa.

Edelleen voidaan keksinnön mukaista menetelmää järkiperäisenä muunnoksena soveltaa myös sellaisissa tapauksissa, joissa höyrynkehitykseen saadaan käyttää ainoastaan ns. täysin suolasta vapautettua vettä.

Silloin höyrystettävään veteen lisätään pieni määrä elektrolyyttiä sen tekemiseksi ylipäänsä johtavaksi. Lietteenpoiston jälkeen voidaan ohjausohjelmaa sopivasti laajentamalla aiheuttaa uuden elektrolyytin syöttö.

Claims (10)

1. Menetelmä vesihöyryn kehittämiseksi, etenkin ilman kostutusta varten, jossa menetelmässä käytetään höyrystysastiaa virtaverkkoon liitettyine elektro-deineen, joiden kautta kulkee virta, joka on riippuvainen elektrodien upotus-syvyydestä astiassa olevaan höyrystettävään veteen ja joka siten kuumentaa vettä, ja jossa osa astiassa olevasta vedestä lasketaan aika ajoin pois höyrystyessä syntyneen mineraalirikasteen vähentämiseksi ja höyrystyneen ja poislasketun veden tilalle syötetään astiaan tarpeen mukaan tuorevettä, sekä jossa veden syötön ja veden poiston ohjaamiseen käytetään säätösuureena elektrodien kautta kulkevaa sähkövirtaa, tunnettu siitä, että virran ajallista kulkua, joka on riippuvainen veden korkeustason muuttumisesta höyrystymisen, tuoreveden syötön ja veden poiston johdosta, verrataan ennalta määrättyyn haluttuun kulkuun ennalta määrätyn virta-alueen sisäpuolella ja vain yhtäpitämättömyystapauksessa lasketaan pois vakio tai poikkeamasta riippuvainen vesimäärä, jos karteesisessa koordinaatistossa vaakasuoralla aika-akselilla esitetty virran kulku sijaitsee virta-aika-käyrän nousevasta haarasta mitattaessa samassa koordinaatistossa esitetyn halutun kulun (käyrän) yläpuolella tai laskevasta haarasta mitattaessa sen alapuolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virta-alue on rajattu enimmäis- ja vähimmäisarvolla, jotka pääasiassa vastaavat sen ennalta määrätyn aikavälin rajoja, jonka sisäpuolella höyrystys-teho saa heilahdella.

3· Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodien kautta kulkevan virran ajalliseksi halutuksi kuluksi valitaan se empiirisesti saatu virta-aika-kulku, joka johtavuusarvossa, joka sijaitsee paikalla olevan veden odotettavan johtavuusarvon yläpuolella, antaa kokonaistaloudellisesti parhaan mahdollisen tuloksen. k. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertaamiseen käytetään virta-aika-käyrän laskevaa haaraa, joka esiintyy yksistään höyrystymisen johdosta laskevan, astiassa olevan veden korkeustason vaikutuksesta.

5. Patenttivaatimuksen U mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tosiasiallisen virta-aika-kulun vertaamiseen haluttuun kulkuiin käytetään aikaväliä, jonka virta tarvitsee laskeakseen ennalta määrätyn alueen sisäpuolella määrätystä korkeammasta arvosta määrättyyn alempaan arvoon.

6. Patenttivaatimuksen U mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 58680 että vertaamiseen käytetään nopeutta, jolla virta laskee ennalta määrätyn alueen sisäpuolella määrätystä korkeammasta määrättyyn matalampaan arvoon.

7· Patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että virran haluttua kulkua simuloidaan sähköisesti ja sitä verrataan ennalta määrätyn alueen sisäpuolella olevana ajankohtana elektrodien kautta kulkevan virran hetkelliseen arvoon.

8. Höyrynkehitin patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toimeenpanemiseksi, jossa höyrynkehittimessä on höyrystysastia, joka on varustettu tuoreveden syöttöputkella ja poistoputkella vettä varten, jonka tehtävänä on vähentää mineraalipitoisuutta pois juoksiessaan, jolloin kumpaankin putkeen on asennettu venttiili, ja höyrynkehittimeen sisältyy säätölaite veden syöttämiseksi höyrystysastiaan ja poistamiseksi siitä, jota laitetta käytetään elektrodien kautta kulkevan virran määrittämiseen, tunnettu laitteesta virran ajallisen kulun vertaamiseksi ennalta määrättyyn haluttuun kulkuun ja laitteesta mainittujen venttiilien avaamiseksi ja sulkemiseksi vertailutulok-sesta riippuen.

9· Patenttivaatimuksen 8 mukainen höyrynkehitin, tunnettu siitä, että vertailulaitteessa on elimiä nopeuden, jolla virta laskee ennalta määrätyn alueen sisäpuolella korkeammasta arvosta matalampaan, vertaamiseksi halutun kulun vastaavaan arvoon.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen höyrynkehitin, tunnettu siitä, että vertailulaitteessa on elimiä sen aikavälin, jonka virta tarvitsee laskeakseen määrätystä korkeammasta määrättyyn matalampaan ennalta annetun alueen sisäpuolella, vertaamista varten halutun kulun vastaavaan arvoon.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen höyrynkehitin, tunnettu siitä, että vertailulaitteessa on elimiä virran halutun kulun simuloimiseksi ja virran arvon vertaamiseksi ennalta määrättynä ajankohtana tosiasiassa elektrodien kautta kulkevan virran arvoon. i6 5 8 6 8 O