SE459762B

SE459762B - AN ELECTRICALLY HEATED STEAM GENERATOR WITH A CONTAINER CONTAINING TWO COMMUNICATING CHAMBERS, WHERE ONE Chamber HAS THE HEATING ELEMENT AND THE OTHER A LEVEL DETECTOR

Info

Publication number: SE459762B
Application number: SE8602793A
Authority: SE
Inventors: J Papp
Original assignee: Tecator Ab
Priority date: 1986-06-24
Filing date: 1986-06-24
Publication date: 1989-07-31
Also published as: WO1988000316A1; SE8602793D0; SE8602793L; AU7648187A

Description

459 10 15 20 25 30 35 762 2 speciellt genom att kamrarna är bildade av tvâ väsentligen koncentriska cylindrar. den andra av dem, Värmeelementet kan härvid med fördel vara beläget i den yttre kammaren. 459 10 15 20 25 30 35 762 2 in particular in that the chambers are formed by two substantially concentric cylinders. the other of them, the heating element can in this case advantageously be located in the outer chamber.

Behàllarens lock har lämpligen genomföringar för värmeelementet och nivädetektorn. För fasthállning av locket vid de kommunicerande kamrarna kan med fördel fjäderklämmor utnyttjas.The lid of the container suitably has penetrations for the heating element and the level detector. Spring clamps can advantageously be used for holding the cover at the communicating chambers.

Genom konstruktionen_enligt uppfinningen blir det möjligt att bringa vattnet till kokning i den kammare som inrymmer värmeelementet utan att vattnet i den andra kammaren börjar koka. Härigenom kan vattennivàn i den andra kammaren säkert bestämmas medelst nivádetektorn och en effektiv reglering av tillförseln av vatten till behållaren åstadkommas. Behâllarens totala volym kan därmed göras mycket liten samtidigt som ett värmeelement med hög effekt kan utnyttas. Därmed kan ànggeneratorn enligt uppfinningen leverera vattenånga efter mycket kort tid.By the construction according to the invention it becomes possible to bring the water to a boil in the chamber which houses the heating element without the water in the other chamber starting to boil. In this way, the water level in the second chamber can be safely determined by means of the level detector and an effective control of the supply of water to the container is achieved. The total volume of the container can thus be made very small at the same time as a heating element with high power can be utilized. Thus, the steam generator according to the invention can deliver water steam after a very short time.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig 1 är en tvärsnittsvy av två kommunicerande kamrar enligt uppfinningen. Fig 2 är en tvärsnittsvy av kamrarna i fig 1 längs linjen II-II. Fig 3 är en planvy av ett lock till kamrarna i fig 1 och 2. Fig 4 är en tvärsnittsvy av locket i fig 3 längs linjen IV-IV. Fig 5 visar sche- matiskt en i ânggeneratorn enligt uppfinningen användbar nivådetektor. Fig 6 visar en andra utföringsform av en nivàdetektor.The invention will be described in more detail in the following with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 is a cross-sectional view of two communicating chambers according to the invention. Fig. 2 is a cross-sectional view of the chambers of Fig. 1 along the line II-II. Fig. 3 is a plan view of a lid of the chambers of Figs. 1 and 2. Fig. 4 is a cross-sectional view of the lid of Fig. 3 along the line IV-IV. Fig. 5 schematically shows a level detector useful in the steam generator according to the invention. Fig. 6 shows a second embodiment of a level detector.

I fig l och 2 visas tvâ kommunicerande och väsent- ligen koncentríska kamrar l. Den yttre kammarens yttervägg 2 är cylindrisk med cirkulärt tvärsnitt och har en utåt- riktad sidofläns 3 vid sin övre kant. Den yttre kammaren har vidare en inre cylindrisk vägg 4 med cirkulärt tvär- snitt. Väggarna 2 och 4 sluter tätt mot en botten 5 med undantag för en öppning 6 i det nedre partiet av den inre väggen 4 omedelbart intill bottnen 5.Figures 1 and 2 show two communicating and substantially concentric chambers 1. The outer wall 2 of the outer chamber is cylindrical with a circular cross-section and has an outwardly directed side flange 3 at its upper edge. The outer chamber further has an inner cylindrical wall 4 with a circular cross-section. The walls 2 and 4 close tightly to a bottom 5 with the exception of an opening 6 in the lower part of the inner wall 4 immediately adjacent to the bottom 5.

Därmed bildar utrymmet innanför den inre väggen 10 15 20 25 30 35 459 762 3 4 den ena kammaren, och bildas den andra kammaren av utrymmet mellan väggarna 2 och 4. Väggen 4 utgör med andra ord en gemensam sidovägg för de två kamrarna.Thus, the space inside the inner wall 109 forms one chamber, and the other chamber is formed by the space between the walls 2 and 4. In other words, the wall 4 constitutes a common side wall for the two chambers.

Bottnen 5 har ett utlopp 7 genom ett rörstycke, vilket ansluter till bottnen 5 i dennas område innanför väggen 4. Inloppet 7 mynnar således i den inre kammaren.The bottom 5 has an outlet 7 through a piece of pipe, which connects to the bottom 5 in its area inside the wall 4. The inlet 7 thus opens into the inner chamber.

Ett andra rörstycke 8, som ansluter till bottnen 5 mellan väggarna 2 och 4 utgör ett dräneringsutlopp.A second pipe section 8, which connects to the bottom 5 between the walls 2 and 4, constitutes a drainage outlet.

Ett värmeelement 9 i form av en rörspiral 10, som innehåller en elektrisk motstándstråd, samt anslutnings- rör ll och 12 med inbyggda smältsäkringar visas i fig l nedsänkt i den yttre kammaren, som är bildad mellan väggarna 2 och 4. Värmeelementet 9 är för tydlighets skull ej visat i fig 2.A heating element 9 in the form of a tubular coil 10, which contains an electrical resistance wire, and connecting tubes 11 and 12 with built-in fuses are shown in Fig. 1 immersed in the outer chamber, which is formed between the walls 2 and 4. The heating element 9 is for clarity should not be shown in Fig. 2.

De kommunicerande kamrarna 1 bildar tillsammans med ett i fig 3 och 4 visat lock 13 en behållare med ett utlopp 14 i form av ett rörstycke bildat i locket 13. Locket 13 har en kantfläns med ett undre spår 15 för mottagande av en O-ring samt ett övre spår 16. Detta senare utnyttjas för fixering av fjäderklämmor 17, medelst vilka locket 13 kan fasthàllas vid kamrarna l. Fjäder- klämmorna 17 ingriper härvid med undersidan av flänsen 3. Locket 13 tätar ej mot ovankanten på den inre väggen 4, varför en fri förbindelse finns mellan kamrarnas övre öppningar. Utöver genomföringen 14 uppvisar locket 2 genomföringar 18 för värmeelementet 9 samt tre genom- föringar 19 för en nedan beskriven nivådetektor.The communicating chambers 1 together with a lid 13 shown in Figs. 3 and 4 form a container with an outlet 14 in the form of a pipe piece formed in the lid 13. The lid 13 has an edge flange with a lower groove 15 for receiving an O-ring and an upper groove 16. The latter is used for fixing spring clamps 17, by means of which the lid 13 can be held at the chambers 1. The spring clamps 17 thereby engage with the underside of the flange 3. The lid 13 does not seal against the upper edge of the inner wall 4, so that a there is a free connection between the upper openings of the chambers. In addition to the bushing 14, the cover 2 has bushings 18 for the heating element 9 and three bushings 19 for a level detector described below.

Den i fig 5 visade nivádetektorn 20 innefattar en stomme 21, i vilken tre olika långa, parallellt för- löpande kännarstavar 22-24 är monterade. Stavarna 22-24 är införbara genom genomföringarna 19 i locket 13 ned i den innanför väggen 4 bildade inre kammaren i behål- laren- Kännarstavarna 22-24 utgör kapacitiva känsel- kroppar, mellan vilka kapacitansen förändras i beroende av vattennivàn i kärlet l. Från stommen 21 leder en kabel 25 till en reglerenhet 26, vilken kan styra en 459 762 10 15 20 25 30 35 4 ventil eller pump i en till inloppet 7 ansluten ledning för tillförsel av vatten till behållaren.The level detector 20 shown in Fig. 5 comprises a body 21, in which three different length, parallel rods 22-24 are mounted. The rods 22-24 can be inserted through the penetrations 19 in the lid 13 down into the inner chamber formed inside the wall 4 in the container- The sensor rods 22-24 constitute capacitive sensing bodies, between which the capacitance changes depending on the water level in the vessel 1. From the body 21 leads a cable 25 to a control unit 26, which can control a valve or pump in a line connected to the inlet 7 for supplying water to the container.

Nivådetektorn 20 har närmare bestämt den funktionen, att då vattennivàn ligger över den undre spetsen på staven 22 vattentillförseln är avstängd, att då vatten- nívàn ligger under stavens 22 spets men över stavens 23 spets vatten tillföres kärlet 1 via inloppet 7 samt att då vattennivàn ligger under stavens 23 spets all ström till ånggeneratorn, inklusive värmelementet 9 brytes. Kännarstaven 24 utgör referenselektrod i nivå- detektorn 20.More specifically, the level detector 20 has the function that when the water level is above the lower tip of the rod 22 the water supply is turned off, that when the water level is below the tip of the rod 22 but above the tip of the rod 23 the vessel 1 is supplied via the inlet 7 and when the water level is under the tip of the rod 23 all current to the steam generator, including the heating element 9 is broken. The sensor rod 24 constitutes the reference electrode in the level detector 20.

I fig 6 visas en annan nivådetektor med väsentligen samma verkan som nivàdetektorn 20 i fig 5. Nivádetektorn har närmare bestämt ett nedtill tillslutet rör 27 med två över varandra belägna flänsar 28 och 29. Pá röret 27 mellan flänsarna 28 och 29 är en ringformig flottör 30 monterad för att följa vattenniván mellan flänsarnas lägen. Detektorn har en anslutningsledning 31 för im- koppling till en reglerenhet. Själva nivådetekteringen åstadkommes i detektorn genom att flottören 30 innehåller en magnet, som påverkar i röret 27 på olika nivåer mon- terade, magnetiska tungströmställare.Fig. 6 shows another level detector with substantially the same effect as the level detector 20 in Fig. 5. More specifically, the level detector has a bottom-closed tube 27 with two superimposed flanges 28 and 29. On the tube 27 between the flanges 28 and 29 is an annular float 30 mounted to monitor the water level between the positions of the flanges. The detector has a connection line 31 for connection to a control unit. The actual level detection is achieved in the detector in that the float 30 contains a magnet, which acts on the tube 27, magnetic heavy switches mounted on different levels.

Vid drift av ànggeneratorn enligt ovan fylles först behållaren med vatten upp till den övre gränsniván, varefter strömmen till värmeelementet 9 kan slås tilïw Reglerenheten 26 styr sedan det fortsatta förloppet- Närmare bestämt kommer värmeelementet 9 att mycket snabbt bringa vattnet i den yttre kammaren i kokning, varvid vattenånga avgår genom utloppet 14. Då vattennivån sjunker kommer efter en viss tid nivådetektorn 20 att ge shmæå härom till reglerenheten 26, som öppnar ventilen eller startar pumpen för vattentillförsel till den inre kammaren i behållaren genom inloppet 7. När vattennivàn i be- hållaren har nátt sitt övre gränsläge, erhåller regler- enheten 26 på nytt signal härom och stänger ventilen respektive stoppar pumpen. ' 10 15 20 25 459 762 5 Som följd av den uppfinningsenliga konstruktionen kommer vattnet i den inre kammaren aldrig i kokning, varför vattennivån i behållaren säkert kan bestämmas medelst en i den inre kammaren placerad nivådetektor.When operating the steam generator as above, the container is first filled with water up to the upper limit level, after which the power to the heating element 9 can be switched on. The control unit 26 then controls the further process. More specifically, the heating element 9 will very quickly bring the water into the outer chamber into boiling. whereby water vapor exits through the outlet 14. When the water level drops, after a certain time the level detector 20 will give a message to the control unit 26, which opens the valve or starts the pump for water supply to the inner chamber of the container through the inlet 7. When the water level in the container has night its upper limit position, the control unit 26 receives a new signal to this effect and closes the valve and stops the pump, respectively. As a result of the construction according to the invention, the water in the inner chamber never comes to a boil, so that the water level in the container can certainly be determined by means of a level detector placed in the inner chamber.

För den händelse att alstrad ånga ej kan avgå genom utloppet 14 kommer fjäderklämmorna 17 att ge efter, varvid ångan kan avgå genom den därvid uppkomna springan mellan locket l3 och flänsen 3. Fjäderklämmorna har således även samma verkan som en säkerhetsventil.In the event that generated steam cannot escape through the outlet 14, the spring clamps 17 will yield, whereby the steam can escape through the resulting gap between the cover 13 and the flange 3. The spring clamps thus also have the same effect as a safety valve.

I ett praktiskt utförande kan en behållare, som rymmer ung. 0,5 1 vatten för uppvärmning, av vilket vatten ung. 0,3 1 kan hållas kokande i den yttre kammaren medelst ett värmeelement med en effekt på upp till 2000 W, leverera 30-S0 ml vattenånga per minut.In a practical embodiment, a container, which holds young. 0.5 l of water for heating, of which water young. 0.3 l can be kept boiling in the outer chamber by means of a heating element with an output of up to 2000 W, delivering 30-SO ml of water vapor per minute.

Uppfinningen är ej begränsad till det ovan beskrivna utföringsexemplet utan ett flertal modifieringar är möjliga inom uppfinningens ram. Således behöver behållaren ej ha det beskrivna utförandet utan kan ha vilken som helst form med två kommunicerande kamrar, av vilka den ena inrymmer värmeelementet och den andra inrymmer en i reglerenheten ingående nivádetektor, varvid vatten- inloppet dock skall mynna i den andra kammaren och de två kamrarna skall ha en gemensam sidovägg. Det särskilt beskrivna utförandet av behållaren har fördelen av att vara mycket kompakt samtidigt som den av värmeelementet avgivna effekten utnyttjas maximalt.The invention is not limited to the exemplary embodiment described above, but a number of modifications are possible within the scope of the invention. Thus, the container does not have to have the described design but can have any shape with two communicating chambers, one of which houses the heating element and the other houses a level detector included in the control unit, whereby the water inlet must open into the other chamber and the two the chambers shall have a common side wall. The specially described design of the container has the advantage of being very compact at the same time as the power emitted by the heating element is utilized to the maximum.

Claims

459 10 15 20 25 30 '762 PATENT REQUIREMENTS'

A steam generator for an analytical instrument, which requires steam for distillation of a sample to be analyzed, which steam generator comprises a container with an inlet (7) for water and an outlet (14) for water vapor, a heating element (9) for heating the water for boiling and a control unit (26) for supplying water to the container via the inlet, as water vapor exits through the outlet, the container comprising two communicating chambers, one of which houses the heating element (9) and the other accommodates a level detector (20) included in the control unit (26), characterized in that the chambers have a common side wall (4), that the water inlet (7) opens into the second chamber and that the container also comprises a lid (13), in which outlet (14) opens and below which there is a free connection between the upper openings of the chambers.

Steam generator according to claim 1, characterized in that the common side wall (4) has an opening (6) in its lower part, which opening is separated from the water inlet (7).

A steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that a first of the chambers encloses the second of them.

Steam generator according to claim 3, characterized in that the heating element (9) is located in the first of the chambers.

Steam generator according to claim 3 or 4, characterized in that the chambers are formed by two substantially concentric cylinders.

Steam generator according to claim 5, characterized in that the cover (13) has bushings (18, 19) for the heating element (9) and the level detector (20).

Steam generator according to claim 5 or 6, 459 762 7 characterized by spring clamps (17) for holding the cover (13) to the communicating chambers (1).

Steam generator according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the level detector (20) is capacitive and has three sensor rods (22-24) which extend downwards to different levels in the container.