DE2711771A1 - Fuellstands-ueberwachungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstands-Überwachungseinrichtung, insbesondere eine Wassermangelsicherung in einem Boiler-IJeizsystem.

In Boiler-Heizsystemen ist es von größter Wichtigkeit, den Wasserpegcl des Boilers zu überprüfen, bevor der den Boiler aufheizende Brenner eingeschaltet wird. Die Aufheizung des Boilers muß auf jeden Fall vermieden werden, wenn dieser nicht in ausreichender Weise mit Wasser gefüllt ist. Bei dem erwähnten System und ganz allgemein bei Flüssigkeitsbehandlungsr.ystemen ergibt sich aufgrund der Sicherheitsanforderungen, insbesondere in automatisierten Systanen,die Notwendigkeit einerFüllstandsüberwachung. Hierbei hat es sich herausgestellt, daß die Fühler selbst bzw. die nachgeordneten Schaltkreise aufgrund von Fehlern einen ausreichenden Flüssigkeitspegel anzeigen können, obwohl dieser in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.

Im Hinblick auf diesen bekannten Umstand hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Füllstands-überwachungseinrichtung anzugeben, die die Betätigung beispielsweise eines Heizsystems erst dann gestattet, wenn tatsächlich ein ausreichender Füllstand vorliegt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich, ohne darauf beschränkt zu sein, mit einer Wassermangelsicherung in einem Boiler-Heizsystem. Zur Funktionsprüfung der überwachungseinrichtung wird vor dem Einschalten des Brenners zunächst der Wasserstand des Boilers unter einen vorgegebenen Minimalpegel abgesenkt, bzw. es wird dieses Absenken durch geeignete Mittel simuliert. Dieser Zyklus der Absenkung der Wiederherstellung des Flüssigkeitspegels wird durch einen Flüssigkeitsfühler und zugeordnete Schaltkreise vor jeder Einschaltung des Brenners durchlaufen.

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Bei einer ersten Ausführungsform wird das cigensichere Prüfsystem in der Weise realisiert, indem ein mit dem Boiler verbundener kleiner Kontrollbehälter entleert wird. Der Pegelfühler ist hierbei in dem Kontrollbehälter angeordnet. Die Entleerung des Kontrollbehälters wird sofort angehalten, wenn der Pegelfühler in dem Kontrollbehälter ein Absinken des Wasserspiegels unter einen vorbestimmten Pegel feststellt. Da der Kontrollbehälter ein sehr kleines Volumen aufweist, fällt die dem Boiler entnommene Wassermeng^jaicht ins Gewicht. Durch den Wasserverlust im Kontrollbehälter wird jedoch der Pegelfühler geschaltet, wobei dieser Schaltvorgang auf einen elektrischen Schaltkreis einwirkt, der schließlich das Zünden des Brenners gestattet.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Boiler benutzt, dem kein Wasser entnommen wird und dessen Füllstand durch einen eigensicheren Pegelfühler überwacht wird. Ein solcher eigensicherer Pegelfühler ist in der älteren Patentanmeldung P 26 43 522.3 beschrieben. Die Funktionstüchtigkeit von nachgeordneten Schaltkreisen kann geprüft werden, indem durch einen Schaltkontakt zwischen dem eigensicheren Fühler und den nachgeordneten elektrischen Schaltkreisen ein mangelnder Pegelstand simuliert wird.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wasserbehälters eines Boilers;

Fig. 1a ein elektrischer Schaltkreis, der in Zusammenhang mit dem Boiler gemäß Fig. 1 ein vollständiges Boiler-Heizsystem ergibt;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform eines Flüssigkeitspegelfühlers; und

Fig* 3 eine Füllstands-Uberwachungseinrichtung, bei der ein eigensicherer Flüssigkeitspegelfühler verwendet wird.

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Gemäß den Figuren 1 und 1a ist eine Füllstands-Ü^berwachungseinrichtung anhand eines Boiler-Reizsystems dargestellt. Ein Boiler 10 ist mit Wasser 11 bis zu einem normalen Füllstand 12 gefüllt. Dem Boiler 10 ist ein Kontrollbehälter 14 zugeordnet, wobei sich der Füllstand über eine Blende 15 ausgleichen kann. Beim Wirksamwerden einer elektrisch betätigten Entleerungseinrichtung 16 verhindert die Blende 15 eine Entleerung des Boilers 10. Die Entleerungseinrichtung 16 besteht aus einem Ventil 17 und einer zugeordneten Betätigungseinrichtung 18, die über Leitungen 20 und 21 an das elektrische System gemäß Figur 1a angeschlossen ist. Das Ventil 17 entleert bei seiner Betätigung den Kontrollbehälter 14 über den Rohraustritt 22, wobei das bei 22 austretende Wasser entweder verloren sein kann oder über eine nicht dargestellte Pumpe in den Boiler 10 zurückgeführt wird.

Im Kontrollbehälter 14 ist oben mittels eines Isolierstücks 23 ein Fühler 24 angeordnet, der sich in das Wasser 11 erstreckt. Der Fühler 24 ist über eine Leitung 25 an das Pegel-Fühlsystem 27 gemäß Figur 1a angeschlossen. In gleicher Weise ist die Wand des Kontrollbehälters 14 über eine Leitung 26 an das Pegel-Fühlsystem 27 angeschlossen.

Wenn das Ventil 17 durch die Betätigungseinrichtung 18 betätigt wird, so wird Flüssigkeit aus dem Kontrollbehälter 14 relativ rasch entnommen, ohne daß dies den Wasserspiegel in dem Boiler 10 nennenswert beeinflußt. Sobald der Fühler 24 entsprechend dem Pegelstand 30 nicht mehr von der Flüssigkeit benetzt wird, spricht das Pegel-Fühlsystem 27 an und die elektrische Betätigungseinrichtung 18 schließt das Ventil 17. Da der Kontrollbehälter 14 mit dem Boiler 10 nach Art kommunizierender Gefäße verbunden ist, steigt das Wasser 11 anschließend in dem Kontrollbehälter 14 wieder auf den Normalpegel 12 an, wodurch der Schaltkreis des Pegelfühlers 24 wieder geschlossen wird. Diese Vorgänge seien nachstehend anhand von Fig. 1a näher erläutert.

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Eine elektrische Spannungsquelle 31 ist über einen Leitungspfad 32 und 33 an das Pegel-Fühlsystem 27 angeschlossen. Ein in die Leitung 32 hinter dem System 27 eingeschalteter Schalter 34 wird geschlossen, wenn die überwachungseinrichtung wirksam werden soll und ein dem Boiler 10 zugeordneter Brenner gezündet werden soll. Das Pegel-Füh.!system 27 steuert mit seinem Ausgang ein Relais 40 an, das als Kontakte einen Ruhekontakt 41 und einen Arbeitskontakt 42 aufweist. Wenn der Fühler 24 einen ausreichenden Wasserpegel fühlt, so wird das Relais 40 von dem Pegel-Fühlsystera 27 an Spannung gelegt, so daß der Kontakt 41 geöffnet und der Kontakt 42 geschlossen ist. Ein weiteres Relais 50 weist zwei Arbeitskontakte 51 und 52 sowie einen Ruhekontakt 53 auf. Ein Brennersystem 62 ist über Leitungen 60 und 61 über die Kontakte 42 und 52 an die Spannungsquelle 31 anschließbar.

Beim Schließen des Schalters 34 wird die elektrisch betätigte Entleerungseinrichtung 16 über den Ruhekontakt 53 an Spannung gelegt. Die Entleerungseinrichtung 16 bewirkt daraufhin den Abfluß der Flüssigkeit aus dem Kontrollbehälter 14. Sobald der Flüssigkeitspegel den mit 30 bezeichneten Pegelstand erreicht, trennt das Pegel-Fühlsystem 27 das Relais 40 von der Spannung ab. Hierdurch wird der Kontakt 41 geschlossen und der Kontakt 42 geöffnet. Durch den Kontakt 41 wird daraufhin unmittelbar das Relais 50 an Spannung gelegt. Das Relais 50 besitzt einen Verriegelungskontakt 51, durch den das Relais 50 anschließend in der betätigten Stellung gehalten wird. Gleichzeitig wird mit der Betätigung des Relais die elektrisch betätigte Entleerungseinrichtung 16 von der Spannung abgetrennt, indem die Kontakte 53 geöffnet werden und das Brennersystem 62 wird über den nunmehr geschlossenen Kontakt 52 für eine Zündung vorbereitet. Die Zündung kann jedoch nicht erfolgen, da zuvor über das entregte Relais 40 der Kontakt 42 aufgetrennt worden ist.

Bei dieser Ereignisfolge wurde aufgrund der Auftrennung des Kontakts 53 das Ventil 17 geschlossen, so daß der Wasserpegel in dem Kontrollbehälter 14 wieder ansteigt und den elektrischen Schaltkreis zwischen dem Fühler 24 und der Leitung 26 schließt. Hierdurch wird über das Pegel-Fühlsystem 27 das Relais 40 wieder an

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Spannung gelegt/ wodurch der Kontakt 41 wiederum geöffnet und der Kontakt 42 wiederum geschlossen wird. Da nunmehr sowohl der Kontakt 42 als auch der Kontakt 52 geschlossen ist, kann das Brennersystem 62 aufgrund der angelegten Spannung gezündet werden.

Es ist somit ersichtlich, daß,bevor das Brennersystem 62 gezündet wird, der Wasserspiegel in dem Kontrollbehälter 14 unter einen von dem Fühler 24 erfaßten Flüssigkeitspegel abfallen und anschließend wieder ausreichend ansteigen muß, bevor das Brennerzündsystem 62 über die hierbei betätigten Kontakte gezündet werden kann.

Für den Fall, daß anfänglich oder während des Brennerbetriebs eine unzureichende Wassermenge vorliegt, wird das Relais 40 von der Spannung abgetrennt, wodurch zwar das Relais 50 an Spannung gelegt wird.aber der Schaltkreis aufgrund des geöffneten Kontakts 42 für den Brenner nicht geschlossen wird. Das vorliegende System macht es erforderlich, daß die Flüssigkeit abfällt und anschließend wieder ansteigt, wobei der elektrische Schalkreis zwischen den Fühlern 24 und den Leitungen 26 zunächst unterbrochen und anschließend wieder geschlossen wird, bevor die Relais 40 und 50 in der geeigneten Reihenfolge über die Kontakte und 52 einen elektrischen Schaltkreis für die Betätigung des Brennersystems 62 herstellen. Hierbei ist die Art des verwendeten Fühlers ohne Bedeutung und es kommt nur auf die Anordnung und zyklische Betätigung der Kontakte an. Selbstverständlich können anstelle von Relaiskontakten auch Halbleiterschalter Verwendung finden.

Gemäß Fig.' 2 ist ein anderer Pegelfühler dargestellt. Hierbei enthält wiederum der Kontrollbehältori 4 eine Flüssigkeit und deren Pegel wird von einem Schwimmer 70 abgefühlt, der direkt eine Schalteinrichtung 71 betätigt. Die Schalteinrichtung 17 enthält hierbei den Ruhekontakt 41 und den Arbeitskontakt 42, wobei diese in der gleichen Weise wie in Figur 1a dargestellt angeordnet sind. Eine Leitung 72 entspricht der Leitung 72 in

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Fig. 1a, während die Leitung 73 der Leitung 73 zwisehen dem Kontakt 41 und dem Relais 50 in Fig. 1a entspricht. Ferner entspricht die Leitung 74 der entsprechenden Leitung 74 zwischen den Kontakten 42 und 52 in Fig. 1a. Im Falle des gemäß Fig. 2 verwendeten Schwimmerfühlcirs kann das Relais 40 gemäß Fig. 1a durch den schwimmer^betätigten Schalter 71 ersetzt werden, der entsprechende Kontakte 41 und 42 gemäß Fig. 1a besitzt.

Gemäß Fig. 3 ist eine Füllstands-Überwachungseinrichung dargestellt, bei der die Anordnung eines Kontrollbehälters 14 entfallen kann und bei der von einem eigensicheren Pegelfühler 75 Gebrauch gemacht wird. Der eigensichere Pegelfühler 75 ist sowohl in der Lage, das Nicht-Vorhandensein einer Flüssigkeit als auch den Kurzschluß eines Fühlerelements festzustellen, ohne daß hierbei das Vorhandensein einer Flüssigkeit simuliert wird. Hinsichtlicht eines solchen Fühlers sei auf die zuvor erwähnte ältere Patentanmeldung P 26 43 522.3 verwiesen. Das auf diese Weise eigensichere System zur Erfassung einer Flüssigkeit 76 in einem Behälter 77 weist zusätzlich einen Verstärker 84 auf, der über

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Leitung 80 und 81 an die Spannungsquelle 31 eines elektrischen Schaltkreises angeschlossen ist, der dem in Fig. 1a dargestellten Schaltkreis im wesentlichen entspricht.

Zwischen dem eigensicheren Fühler 75 und dem Verstärker 84 sind drei Leitungen 82,83 und 86 angeordnet. In der Leitung 82 ist ein Arbeitskontakt 85 eines Relais angeordnet, so daß hinsichtlich des Verstärkers 84 ein zu niedriger Flüssigkeitspegel in dem Behälter 77 in dem Fall simuliert werden kann, indem der Kontakt 85 geöffnet ist. An den Ausgang des Verstärkers 84 ist ein Relais 90 angeschlossen. Dem Relais 90 sind in gleicher Weise wie dem Pegel-Fühlsystem 27 gemäß Fig. 1a Kontakte 41 und 42 zugeordnet. Weiterhin ist in gleicher Weise das Relais 50 mit seinen Arbeitskontakten 51 und 52 vorgesehen. Das Relais 50 steuert ferner den Arbeitskontakt 85 in der Leitung 82. Ein auf die Flüssigkeit 76 in dem Behälter 77 einwirkendes System 91 ist wiederum Über Leitungen 60 und 61 an den erwähnten Schaltkreis angeschlossen. Die Einschaltung dieses Systems 91 darf wiederum nur erfolgen, wenn zuvor mit Sicherheit festgestellt worden ist,

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daß ein ausreichender Füllstand des Behälters vorliegt.

Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 3 ist folgende: Bei geöffnetem Schalter 34 wird dem Verstärker 34 ein zu niedriger Füllstand hinsichtlich der Flüssigkeit 76 vorgespiegelt, da in diesem Fall der Kontakt 85 geöffnet ist. Somit ist das Relais 90 abgefallen und die Kontakte 41 und 42 nehmen die gezeigte

ein«

Stellung' ö.h. der Kontakt 41 ist geschlossen, während der Kontakt 42 geöffnet ist. Beim Schließen des Schalters 34 legt der geschlossene Kontakt 41 das Relais 50 an Spannung, worauf sich dieses über den Selbsthaltekontakt 51 sofort verriegelt. Der Kontakt 52 wird hierbei ebenfalls geschlossen aber es kann keine Spannung an das System 91 angelegt werden, da der Kontakt 42 geöffnet ist. Durch das Anziehen des Relais 50 wird jedoch der Kontakt 85 geschlossen. Bei geschlossenem Kontakt 85 steuert der Verstärker 84 das Relais 90 an, sofern ein ausreichender von dem eigensicheren Fühler 75 erfaßter Füllstand vorliegt. Das Relais öffnet seinerseits den Kontakt 41 und schließt den Kontakt 42. Da andererseits der Kontakt 52 im geschlossenen Zustand verriegelt wurde, kann nunmehr über die Leitungen 60 und 61 das System 91 mit Spannung versorgt werden.

Bei dem System gemäß Fig. 3 wird der eigensichere Fühler 75 zum Prüfen der elektronischen Schaltkreise des Verstärkers 84 benutzt, indem aufgrund des geöffneten Kontakts 85 jedesmal vor Inbetriebnahme des Systems ein unzureichender Füllstand simuliert wird.

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Leerseite

Claims (10)

HONEYWELL INC. f7. März 1977 Honeywell Plaza Pat. 1005971 Ge Minneapolis, Minn., USA Füllstands-Uberwachungseinrichtung Patentansprüche:

1. Füllstands-üherwachungseinrichtung, insbesondere Wassermangelsicherung in einem Boiler-Heizsystem, gekennzeichnet durch

einen Flüssigkeitspegelfühler (27,75), der wenigstens zwei Kontakte (41,42) steuert, wobei der erste Kontakt (41) geöffnet ist und der zweite Kontakt (42) geschlossen ist, wenn der Fühler einen geeigneten Flüssigkeitsstand fühlt; eine Schalteinrichtung (50), die durch den ersten Kontakt (41) betätigbar ist, wenn die Flüssigkeit unter einen vorgegebenen Pegel abgesunken ist;

eine Verriegelung (51), um die Schalteinrichtung (50) in ihrem betätigten Zustand zu verriegeln, wenn sie einmal betätigt worden ist; und

eine zu dem zweiten Kontakt (42) in Reihe geschaltete Steuereinrichtung (52), die von der Schalteinrichtung (50) betätigbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung aus einem Relais (50) besteht, mit einem Arbeitskontakt (51) zur Verriegelung und einem Ruhekontakt (52) als Steuereinrichtung.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

ze i chne t, daß der Flüssigkeitspegelfühler (27) ein zweites Relais (40) steuert, das als erste und zweite Kontakte einen Ruhekontakt (41) und einen Arbeitskontakt (42) aufweist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem eigentlichen Flüssigkeitsbehälter (10) ein kleiner Kontrollbehälter (14) vorgesehen ist, wobei beide Behälter miteinander verbunden sind, daß der Kontrollbehälter (14) an eine elektrisch betätigbare Entleerungseinrichtung (16) angeschlossen ist, wobei die Erniedrigung des Füllstandes des Kontrollbehälters (14) ohne wesentlichen Einfluß auf den Füllstand des eigentlichen Flüssigkeitsbehälters (10) bleibt, daß der Pegelfühler (24) dem Kontrollbehälter (14) zugeordnet ist und daß das erste Relais (50) einen weiteren Ruhekontakt (53) aufweist, über den die elektrisch betätigte Entleerungseinrj.chtung (16) angeschlossen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kontakte der Relais (40,50) ein Brenner (62) nur dann einschaltbar ist, wenn nach Entleerung des Kontrollbehälters (14) dieser - bedingt durch den Füllstand des eigentlichen Behälters (10) - von diesem wieder auf einen ausreichenden Flüssigkeitspegel gebracht worden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzei chnet

durch einen Benetzungsfühler (24) zur Steuerung des zweiten Relais (40).

7. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Schudinmerfühler (70) zur unmittelbaren Betätigung der normalerweise dem zweiten Relais (40) zugeordneten Kontakte (41,42).

8. Einrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzei chnet, daß der Flüssigkeitspegelfühler einen an die Fühleinrichtung (75) angeschlossenen Verstärker (84) aufweist, daß der Verstärker (84) den ersten und zweiten Kontakt (41,42) steuert und daß im Eingangskreis (82) des Verstärkers (84) ein Arbeitskontakt (85) angeordnet ist, der von dem ersten Relais

(50) betätigt wird, wobei der Arbeitskontakt (85) zunächst einen mangelnden Behälter-Füllstand simuliert.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8,gekennzeichnet durch die Verwendung eines eigensicheren Fühlers (75), der sowohl eine nicht-vorhandene Flüssigkeit als auch ein kurzgeschlossenes Fühlelement als kritischen Zustand cmzeigt,

10. Einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r ch gekennzeichnet, daß der Verstärker (84) ein Relais (90) zwecks Betätigung der beiden Kontakte (41,42) ansteuert.

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