DE861157C - Elektrischer Niveauregler, insbesondere zur Regulierung des Fluessigkeitsniveaus in Dampf- und Heisswasserkesseln - Google Patents

Description

• Elektrischer Niveauregler, insbesondere zur Regulierung des Flüssigkeitsniveaus in Dampf- und Heißwasserkesseln Bei der Konstruktion von Niveaureglern, insbesondere bei solchen, die sich zur Regulierung des Flüssigkeitsniveaus in Dampf- und Heißwasserkessehi eignen, erweist es sichals schwierig, die Bewegung des Schwimmers auf die Reglerapparatur zu übertragen unter gleichzeitiger hermetischer und druckfester Ab- trennung der Reglerelemente vom Flüssigkeitsraum.
• Es sind Niveauregler bekannt, bei welchen die Bewegung eines Schwimmers über einen Federbalg auf ein elektrisches Kontaktsystern übertragen wird. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß die flexible Stelle, d. h. der Federbalg solcher Regler, leicht undicht wird und daher öfters zu Reparaturen Anlaß gibt. Vorliegende Erfindung bezweckt, eine Verbesserung der bestehenden Niveauregler, insbesondere hinsichtlich Betriebssicherheit und Einfachheit zu erzielen.
• Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Niveauregler, insbesondere zur Regulierung des Flüssigkeitsniveaus in Dampf- und Heißwasserkesseln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht in der Hauptsache darin, daß dieselbe einen oder mehrere mit einem von dem zu messenden Flüssigkeitsstand beeinflußten Schwimmer in Bewegungsverbindung stehenden ferromagnetischen Körper aufweist, durch dessen Verstellung im, Luftspalt eines oder mehrerer Wechselstromelektromagneten der Erregerstrom eines oder mehrerer mit Steuerkontakten versehener, das Regulierorgan beherrschender, mit dem oder den Elektromagneten, vorzugsweise in Serie, zusammengeschalteter Relais verändert wird, wobei der ferromagnetische Körper in einem mit dem Flüssigkeitsraum in Verbindung stehenden unmagnetischen Rohr gleitend angeordnet ist während die übrigen Teile des Reglers vom Flüssigkeitsraum hermetisch abgeschlossen sind.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführun eispiel dargestellt. Dieselbe zeigt .gsb einen Vertikalschnitt durch einen Niveauregler mit von einem Schwimmer beeinflußten Elektromagneten sowie ein Schaltungsscherna des dazugehörigen Regulierapparats.
• Der dargestellte Niveauregler besteht aus folgenden Einrichtungen: Der druckfeste Flüssigkeitsbehälter i ist durch die Rohre 2 und 3 kommunizierend mit dem Dampfkessel 4 verbunden und weist daher das gleiche Flüssigkeitsniveau 5 auf wie Kessel 4. Im Behälter i ist ein Schwimmer 6 untergebracht, an welchem eine in einem unmagnetischen Rohr 7 vertikal verschiebbare Stange 8 befestigt ist. Am oberen Ende der Stange 8 ist ein ferromagnetischer zylindrischer Körper 9, dessen Achse mit derjenigen des Rohres 7 konzentrisch verläuft, befestigt, der mit geringem seitlichem Spiel ini Rohr 8 gleitet. Gegen das untere Ende wird Stange 8 durch einen Lagerbügel io geführt. Auf dem Behälter i ist ein Apparategehäuse ii mit Traggerüst 12 und Schutzdeckel 13 auf einem als Büchse ausgebildeten Verbindungsstück 14 montiert und an den Verbindungsstellen 15 von Apparategehäuse ii und Büchse 14 gasdicht verlötet. Die Büchse 14, in welche das am oberen Ende verschlossene Rohr 7 passend eingeschoben ist, ist in ihrem oberen Teil als Stopfbüchse 16 ausgebildet, mittels welcher das Rohr 7 gegenüber dem Apparategehäuse 11, 13 hermetisch abgedichtet werden kann.
• Die auf den Spulenkörpern 1-7, 18, ig, 2o gewickelten Ringspulen 21, 22, 23, 24 sind über das Rohr 7 geschoben und werden durch die die Spulen umfassenden Eisenmäntel ?,5, 26, 27, 28, welche mittels Schrauben 30, 31, 32, 33 am Traggerüst 12 befestigt sind, gehalten. Die so gebildeten Elektromagnete können üi dem Schlitz 34 des Traggerüstes 12 vertikal verstellt und damit der Abstand zwischen den einzelnen Magneten reguliert werden.
• Die Magnetspulen z2 und 23 sind über Leitungen 39, 40 mit Erregerspulen 35 und 36 eines Differentialrelais iz in Serie geschaltet und über die Leitungen 41, 42 an die Stromquelle 43 angeschlossen. Mit der Spüle 36 ist im weiteren ein Regulierwiderstand 44 in Serie geschaltet, der zur Abgleichung des Relais dient. An dem um die Achse 38 schwenkbar gelagerten Anker 37 ist eine Kontaktzunge 45 befestigt, welche mit Steuerkontakten 46 und 47 zusammenarbeitet.
• b ist ein von Relais beherrschtes Regulierorgan, welches die Wasserzu - fuhr in den Kessel 4 reguliert. Es besteht aus dem reversierbaren du ' rch Leitungen 4-, und 68 mit der Stromquelle 43 verbundenen Antriebs motor 48 mit Erregerwicklungen 49 und 5o, sowie dem Rcgulierventil 51.
• c und d sind Relais, welche beim Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsniveaus eine Alarm- oder Signaleinrichtung betätigen. Sie bestehen aus Relaiskernen 52, 5z, Erregerwicklungen 53, 53', Relaisankern 54, 54', welche in Punkten 55, 55' schwenkbar gelagert sind, und im schwach erregten Zustand vermöge der Zugkraft der Federn 56, 56' die Kontakte 57, 57' gegen Kontakte 58, 58' drücken. Die Erregerspule 53 ist mit Erregerspule 24 des Magneten 28 über Leitungen 59 und 6o in Serie geschaltet und über die Leitungen 41 und 61 an die Stromquelle angeschlossen, während die Erregerspule 25 in Serie geschaltet und über die Leitungen 41 und 61 an die Stromquelle 43 angeschlossen ist. Bei schwach erregten Spulen 53, 53' schließen die Kontakte 57, 57' und betätigen je eine Alarm- o " der Signaleinrichtung64, 64', welche über die Leitungen 65 und 66 bzw. 65 und 67 ebenfalls an die Stromquelle 43 angeschlossen sind.
• Die Wirkungsweise des Niveaureglers ist folgende: Ändert sich das Wasserniveau im Dampfkessel 4 bzw. im Behälter i, so wird der Schwimmer 6 und die an diesem befestigte Stange 8 mit dem ferromagnetischen Zylinderstück 9 entsprechend der Niveauänderung vertikal verschoben. Durch die vertikale Verschiebung des Eisenzylinders 9 in dem Rohr 7 wird die Selbstinduktion und damit der Strom in den Erregerspulen22 und 23 sowie den Relaisspulen 35 und 36 verändert. Da das Rohr 7 nicht magnetisch ist und die Eisenmängel 25, 26, 27, 28 nur seitlich und am äußeren Umfang der Spulen 21, 22, 23, 24 vorhanden sind, findet der magnetische Fluß im Innern, d. h. im Luftspalt der Magnete einen bedeutenden magnetischen Widerstand vor. Der magnetische Fluß eines Elektromagnets und damit die Selbstinduktion der Spulen werden wesentlich erhöht, wenn sich der Eisenzylinder 9 im Innern der Spulebefindet und den Luftspalt teilweise überbrückt.
• Weist das Wasserniveau den gewünschten Sollwert auf, so sind die Ströme in den Relaisspulen 35 und 36 ausgeglichen, und der Anker 37 befindet sich üi der Mittellage, so daß die Kontaktzunge 45 keinen der beiden Kontakte 46 oder 47 berührt. Der Eisenzylinder 9 steht hierbei zwischen den Spulen --2 und 23. Sinkt das Wasserniveau zu tief, so kommt der Zy- linder 9 auf die Höhe der Spule 2,2, zu stehen, wodurch der induktive Widerstand dieser Spule erhöht und der Strom in der Relaisspule 35 reduziert wird. Der Relaisanker 37 kippt dadurch im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 38, -schließt Kontakt 45 mit 47 und setzt den Antriebsmotor 48 des Ventils 51 in Bewegung. Hierbei wird das Ventil 51 geöffnet und das Wasserniveau im Kessel langsam gehoben, wodurch der Eisenzylinder 9 aus dem Bereich der Spule 22 gebracht wird un el der Relaisanker 37 wieder in die Mittellage zu stehen kommt. Das Ventil 51 bleibt jedoch so lange geöffnet, bis das ansteigende Wasserniveau den Eisenzylinder 9 in den Bereich der Spule 23 gebracht h#t, wodurch der Strom in dieser sowie in der Relaisspule 36 reduziert wird und der Anker 37 ini Uhrzeigersinn um die Achse 38 kippt. In dieser Lage des Relaisankers 37 kommt Kontaktzunge 45- mit Kontakt 46 in Berührung, wodurch der Motor 48 im entgegengesetzten Sinn angetrieben und das'Ventil 51 wieder geschlossen wird. Did Genauigkeit der Niveauregulierung ist gegeben durch den Abstand der Magnetspulen 2:z und 23. Dieser kann durch Lösen der Schrauben 31 und 32 und Verschieben der Miagnete auf dem Traggestell 12 reguliert werden.
• Fällt das Wasserniveau aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge Bruches der Wasserleitung unter einen bestimmten Wert, so daß der Eisenzylinder 9 in den Bereich der Magnetspule 21 zu stehen kommt, so fällt infolge Abnahme des Stromes in der Relaisspule 53 der Magnetanker 54 ab, so daß durch Schließen des Kontaktes 57 die Alarmeinrichtung 64 betätigt wird * Hierdurch kann der Kessel vor Schaden bewahrt werden. Steigt das Wasserniveau über den zulässigen Wert, z. B. infolge Undichtwerdens des Regulierventils, so daß der Zylinder 9 in den Bereich der Spule 24 zu stehen kommt, so wird durch Verminderung des Stromes in Relaisspule 53' der Kontakt 57' geschlossen und Alarmeinrichtung 64' betätigt. Der gegenseitige Abstand der Magnetspulen 9 1 und :24 kann durch die Schrauben 30 und 33 ebenfalls reguliert werden.
• Der beschriebene Niveauregler gestattet, ein Flüssigkeitsniveau auf einfache und betriebssichere Weise zu regulieren, wobei der ganze elektrische Teil des Reglers hermetrisch vom Flüssigkeitsraum abgetrennt ist.
• Die Anordnung der Elektromagneten auf dem Rohi 7 sowie deren Zusammenschaltung mit dem Steuerrelais a könnte auch anders erfolgen, als vorstehend beschrieben. So könnten z. B. mehrere Magnetspulen mit verschiedener Induktivität übereinander angeordnet und unter, sich sowie mit einer Spule des Differentialrelais in Serie geschaltet und an die Stromquelle angeschlossen sein. Die andere Relaisspule wäre hierbei über Regulierwiderstand 44 direkt an die Stromquelle angeschlossen. Die Induktivität der einzelnen in Serie geschalteten und übereinander angeordneten Magnetspulen wäre so, daß z. B. die unterste die kleinste und die oberste die größte Induktivität aufweisen würde, und das Differentialrelais wäre so abgeglichen, daß der Anker im Gleichgewicht wäre, wenn der Eisenzylinder 9 in der Mitte der Magnetspulen stehen würde. Bei sinkendem Niveau würde dann der Strom in den Magnetspulen zu- und bei steigendem Niveau abnehmen, so daß der Relaisanker aus dem Gleichgewicht käme und das Ventil geöffnet oder geschlossen würde.
• Als Steuerrelais braucht nicht unbedingt ein Differentialrelais verwendet zu werden, sondern es könnten auch zwei einfache Relais, wie für die Signaleinrichtung c und d verwendet, zur Anwendung kommen, wobei das eine das Ventil öffnen, das andere dieses schließen würde.
• An Stelle mehrerer in Serie geschalteter Spulen mit verschiedener Induktivität könnte ebenfalls eine einzige konische Spule verwendet werden, deren Windungsdichte am einen Ende größer ist als am anderen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine einzige Ringspule zu verwenden und den Eisenkörper 9 konisch zu gestalten, wodurch die Induktivität dieser Spule in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus verändert würde.
• Der beschriebene Niveauregler kann grundsätzlich zur Regulierung irgendeines Flüssigkeitsniveaifs, sei es Wasser, Öl oder andere Flüssigkeiten, verwendet werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Niveauregler, insbesondere zur Regulierung des Flüssigkeitsniveaus in Dampf- und Heißwasserkesseln, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe einen oder mehrere mit einem von dem zu messenden Flüssigkeitsstand beeinflußten Schwimmer in Bewegungsverbindung stehenden ferromagnetischen Körper aufweist, durch dessen Ve.rstellung im Luftspalt eines oder mehrerer Wechselstromelektromagnete der Erregerstrom eines oder mehrerer mit Steuerkontakten versehener, das Regulierorgan beherrschender, mit dem oder den Elektroiagneten, vorzugsweise in Serie, zusammengeschalteter Relais verändert wird, wobei der ferromagnetische Körper in einem mit dem Flüssigkeitsraum in Verbindung stehenden unmagnetischen Rohr gleitend angeordnet ist, während die übrigen Teile des Reglers vom Flüssigkeitsraum hermetisch abgeschlossen sind.
2. 2. Elektrischer Niveauregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, # daß ein oder mehrere, z. B. zylindrisch oder konisch geformte' ferromagnetische Körper mit dem Schwimmer durch eine Stange verbunden sind, die durch gasdicht abschließende Organe in dem vertikal angeordneten, am oberen Ende abgeschlossenen Rohr geführt sind. 3. Elektrischer Niveauregler nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe zwei übereinander angeordnete, durch ein rohrförmiges Stück verbundene, gasdicht gegeneinander abgeschlossene Gehäuse aufweist, von denen das untere den Schwimmer und das obere wenigstens die Elektromagnete enthält. 4. Elektrischer Niveauregler nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete ringförn-lige, von einem Eisenmantel ganz oder teilweise umschlossene, vorzugsweise über das Rohr geschobene, auf demselben verstellbare Spulen aufweisen, wobei der Eisenmantel jeweils' einen im Spulenzentrum durch einen Luftspalt unterbrochenen magnetischen Kreis bildet. 5. Elektrischer Niveauregler nach Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Elektromagneten in Serie geschaltete Relais ein Differentialrelais mit zwei Erregerspulen ist. 6. Elektrischer Niveauregler nach Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Erregerspulen des Relais direkt an'die Stromquelle angeschlossen ist, während die andere mit der Erregerspule wenigstens eines Elektromagnets in Serie geschaltet und an die Stromquelle angeschlossen ist. 7. Elektrischer Niveauregler nach Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Erregerspulen des Relais mit der Erregerspule je eines Elektromagnets in Serie geschaltet und an die Stromquelle angeschlossen ist. 8. Elektrischer Niveauregler nach Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe mehrere Elektromagnete mit veränderbarem gegenseitigem Abstand aufweist, deren Erregerspulen verschiedene Selbstinduktion aufweisen und in Serie geschaltet sind. g. Elektrischer Niveauregler nach Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe zwei Blektromagnete mit verstellbarem gegenseitigem Abstand aufweist, deren Erregerspulen mit je einer Spule des Relais in Serie geschaltet sind. io. ElektrischerNiveauregler nachAnsprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe zwei weitere Elektromagnete mit in der Bewegungsrichtung des ferromagnetischen Körpers regulierbarem Abstand aufweist, von denen der eine beim Über-, der andere beim Unterschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsniveaus je eine Alarmvorrichtung in Tätigkeit setzt. -