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Vorrichtung zur Regelun g des Flüssigkeitsstandes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrich- tung zur Regelung. des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter mit einem Schaltkreis zur elektrischen Betätigung eines im Zufluss zum Behälter liegenden Ventiles, wobei dieser Schaltkreis von einem Relais gesteuert wird, das in einem von ihm galvanisch getrennten Niederspannungskreis liegt, der eine in der Höhe des gewünschten Ma- ximalstandes angeordnete Elektrode enthält und über die Flüssigkeit bei Erreichen dieses Maximalstandes geschlossen wird.
Bei derartigen Niveauregelgeräten wird die zu regelnde Flüssigkeit als ein Teil des Steuerstromkreises benutzt, der über eine Elektrode bei ansteigendem Niveaustand ein Relais zum Ansprechen bringt. Beim Absinken des Flüssigkeitsstandes unter die Elektrode fällt das Relais wieder ab. Dieses Relais steuert einen Regler bzw. ein Ventil oder eine Pumpe abhängig vom Flüssig- keitsS1Jand.
Die meisten bisher bekannten Ausführungen arbeiteten mit mechanischen Relais. Aus Sicherheitsgründen darf man nicht zu hohe Spannungen verwenden. Deshalb und wegen des hohen, nicht immer konstanten Leitungsstromes ist die zur Verfügung stehende Steuerleistung gering und zwingt zur Verwendung hochempfindlicher Wechselstromrelais, da Gleichstrom wegen der Gefahr einer elektrolytischen Zersetzung der Flüssigkeit nicht verwendet werden kann. Es müssen daher kostspielige Relais verwendet werden. Jedoch auch diese Relais benötigen eine Leistung, die nicht sofort bei der ersten Berührung der Flüssigkeit mit der Elektrode vorhanden ist und neigen, besonders wenn der Flüssigkeitsstand unruhig ist, was'bei raschem Einströmen des Wassers und bei Kesseln mit kochendem Wasser der Fall ist, zum Vibrieren und Brummen.
Es können Funken vor dem endgültigen Anziehen entstehen und die Kontakte zerstören.
Bei allen bisher bekannten Relais war es zur Erhöhung der Empfindlichkeit, oder, weil primär nicht die nötige Leistung zur Verfügung stand, nötig, ein Zwischenrelais zur Steuerung des eigentlichen Reglers, z. B. eines Ventils bzw. einer Pumpe anzuordnen.
Bei jenen bisher bekannten Ausführungen, die eine Steuerröhre als erstes Relais verwenden, treten ebenfalls die erwähnten Nachteile, die Notwendigkeit eines mechanischen Zwischenrelais und die Gefahr des Vibrierens bei unruhigem Wasserstand, sowie die Möglichkeit des Auftretens von Regelschwingungen auf. Diese Ausführungen arbeiten mit hohen Spannungen im Gitterkreis. Dadurch ist ihre Anwendung nur an berührungssicheren Plätzen möglich.
Diese Nachteile vermeidet die Erfinduiig dadurch, dass als Relais in an sich bekannter Weise eine Steuerröhre vorgesehen ist, dass deren Gitter die Wechselspannung unter Gleichrichtung zugeführt ist und dass im Gitterkreis ein Zeitverzögerungsglied liegt, so dass sich der Zustand der Steuerröhre erst eine bestimmte Zeit nach der letzten Berührung bzw. erst nach einer bestimmten Berührungsdauer der Flüssigkeit mit der Elektrode ändert.
Vorteilhaft wird als Zeitverzögerung ein RCGlied und als Steuerröhre ein Thyratron verwendet. Dies ermöglicht auch die Schaltung des Relais direkt in den Anodenstromkreis. Die Zwischenschaltung eines elektromagnetischen Relais wird hiedurch überflüssig. Die Steuerröhre arbeitet praktisch ohne Steuerleistung und trägheitslos, es sei denn man sieht eine künstliche Verzögerung in der Schaltung vor. Durch die Verwendung von Gleichspannung am Gitter der Steuerröhre ergibt sich die Möglichkeit, die Steuerzeitpunkte genau zu ibeherrschen und einfache Zeitverzögerungsglieder zu verwenden. Die Gleichrichtung ist nur für den Steuergitterkreis vorgesehen, so dass über die Flüssigkeit und die Elektrode Wechselstrom fliesst.
Die Zeitverzögerung gestattet die Verwendung der Erfindung auch bei unruhigem Flüssigkeitsstand. Hat die Röhre einmal geschaltet, so benötigt sie zum Zurückschalten in den Anfangszustand einen durch die Zeitverzögerung bestimmten Zeitraum. Dadurch ist ein Vibrieren, Brummen, Auftreten von Regelschwingungen und zu häufiges Schalten mit der damit verbundenen Abnützung des Flüssigkeitszuflussreglers vermieden. Die Elektrode kann direkt in der Höhe des Maximalwasserstandes im Kessel angebracht werden und muss nicht, wie dies bisher bei unruhigem Flüssigkeitsstand der Fall war, in einem kommunizierenden Rohr mit ruhigem Wasserstand angeordnet sein.
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pressomaschinen, Dampfkessel, Wasserbehälter, Warmwasserspeicher u. dgl. genannt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung gezeigt, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt ist. Ein Transformator 3 liefert die Heizspannung für ein Thyratron 5 und gleichzeitig die erforderliche niedrige Steuerspannung, die an der Elektrode 1 bei gesenktem Flüssigkeitsspiegel der sich im Kessel 9 befindlichen Flüssigkeit 12 auftritt.
Ein Gleichrichter 2 in Einphasen-Grätzschaltung im aus Transformator 3, Leitung, Flüssigkeit 12, Elektrode 1 und Gleichrichter 2 mit Verbindung zum Transformator bestehenden Steuerkreis ermöglicht es, dass bei leitender Verbindung der Flüssigkeit 12 mit der Elektrode 1 in diesem Kreis Wechselstrom fliesst und das Steuergitter 13 des Thyratrons mit Gleichspannung versorgt ist.
An der Anode des Thyratrons 5 liegt Netzwechselspannung. Eine eigene Gleichrichtung des Anodenstromes ist nicht erforderlich, da die Einweggleichrichterwirkung des Thyratrons 5 ausgenützt ist. Zur Glättung des Halbwellenstromes und zur Erzielung einer gleichmässigen Stromversorgung ist parallel zu einem im Anodenkreis geschalteten elektrisch betätigten Ventil 7 ein Kondensator 8 geschaltet, der während der Sperrphase des Thyratrons 5 Strom an das Ventil 7 abgibt.
Sobald die Flüssigkeit 12 im Kessel 9 soweit gestiegen ist, dass sie die Elektrode 1 berührt, durchfliesst den Gleichrichter 2 Wechselstrom.
Eine negative Gleichspannung kommt an das Gitter 13 des Thyratrons 5. Es genügt dabei eine kurzzeitige Berührung, da die negative Aufladung eines Kondensators 6 wenig Leistung beansprucht. Das Thyratron ist damit unterhalb seiner Löschspannung gesteuert und sperrt den Anodenstrom. Nach einem Absinken der Flüssigkeit bzw. einer Unterbrechung der leitenden Verbindung zwischen Elektrode 1 und Flüssigkeit 12 entladet sich der Kondensator 6 über einen parallelen Widerstand 4. Die Zeitdauer der Entladung des Kondensators 6 lässt sich durch eine entsprechende Wahl des Kondensators 6 und des Widerstandes 4 in weiten Grenzen regulieren.
Die negative Spannung am Gitter 13 sinkt entsprechend dieser Entladung und erreicht nach einer Zeitverzögerung gegenüber der Unterbrechung der Verbindung zwischen Flüssigkeit 12 und Elektrode 1 die Zündspan-
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strom durch das Thyratron 5 zu fliessen. Das Ventil 7 zieht an und Flüssigkeit strömt über die Zuleitung 10 in den Kessel 9, bis eine neu-
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Elektrode 1. erfolgt.
Die Erfindung ist auch bei andern leitenden Flüssigkeiten als Wasser anwendbar. Die Zeitverzögerung kann auch auf anderem Wege erreicht werden. Es kann auch das erste Ansprechen des Relais oder beide möglichen Schaltvorgänge verzögert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter mit einem Schaltkreis zur elektrischen Betätigung eines im Zufluss zum Behälter liegenden Ventils, wobei dieser Schaltkreis von einem Relais gesteuert wird, das in einem von ihm galvanisch getrennten Niederspannungskreis liegt, der eine in Höhe des gewünschten Maximalstandes der Flüssigkeit angeordnete Elektrode enthält und über die Flüssigkeit bei Erreichen dieses Maximalstandes geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Relais in an sich bekannter Weise eine Steuerröhre vorgesehen ist, dass deren Gitter die Wechselspannung des Steuerkreises unter Gleichrichtung zugeführt ist und dass im Gitterkreis ein
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stand der Steuerröhre erst eine bestimmte Zeit nach der letzten Berührung bzw.
erst nach einer bestimmten Berührungsdauer der Flüssigkeit mit der Elektrode ändert.