DE2407982A1

DE2407982A1 - Elektrodenboiler mit automatischer steuerung

Info

Publication number: DE2407982A1
Application number: DE19742407982
Authority: DE
Inventors: Raymond Herbert Eaton-Williams
Original assignee: Individual
Current assignee: Eaton Williams Group Ltd
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1974-02-15
Publication date: 1974-09-12
Also published as: FR2218530B1; GB1418994A; JPS5414681B2; US3944785A; DK143380C; DK143380B; NL187715B; CA1023035A; NL7402188A; JPS5024602A; DE2407982C2; NL187715C; FR2218530A1; CH570580A5

Description

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-ING. MANFRED BÖNINQ PATENTANWÄLTE

Zustelladresse: reply to:

MÖNCHEN 80 (BOGENHAUSEN) , _{8ERUN 1S} KOLBERGER STRASSE 21 KURFORSTENDAMM 66 Telefon:089/982704 _{Te|(Jfon: 030/883507},

f\ ι π "7 Λ O O .-.-■«■■. »—#-»- —·■

tL *4 U / S? \5 £, Telegramme: Consideration Berlin

227/15.203 DE 15. Februar 1974

Patentanmeldung

des Herrn
Raymond Herbert Eaton-Williams

Beech House
Pendennis Road
Sevenoaks, Kent
England

"Elektrodenboiler mit automatischer Steuerung"

Die Erfindung bezieht sich auf Dampferzeuger und insbesondere auf Elektrodenboiler von der Art, wie sie häufig in Verbindung mit Befeuchtern zur Erzeugung von Dampf in einer Klimaanlage verwendet werden.

In derartigen Elektrodenboilern sind die Elektroden, welche aus kompakten Stangen oder aus Rollen von Maschendrahtmaterial bestehen können, in vorgegebenem Abstand direkt in dem zu erhitzenden Wasser angeordnet. Der Heizstrom durchfließt das Wasser zwischen den Elektroden, die entweder paarweise an ein

Postscheckkonto Berlin West Konto 174384-100 Berliner Bank AG., Konto 0110921900

409837/0287 - 2 -

DIPL-INO- DIETER JANDEK DR.-INO- MANFRED BONINO PATENTANWÄLTE

Einphasennetz oder in größerer Zahl an ein Mehrphasennetz angeschlossen sein können. Der Heizstrom hängt von der Eintauchtiefe der Elektroden in das Wasser und außerdem von der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers ab. Die elektrische Leitfähigkeit des Wassers verändert sich in Abhängigkeit von der Menge der darin in Lösung befindlichen Mineralsalze sowie von der Menge von kleinsten Schwebeteilchen aus Mineralstoffen, wie z.B. Kalziumoxyd oder Kalk, Außer Kalk kann im Wasser eine große Anzahl weiterer Elemente enthalten sein.

Der Elektrodenboiler wird normalerweise aus einem Stadtwassernetz gespeist, bei dem sich die Menge der darin gelösten Mineralsalze und kleinen festen Teilchen beträchtlich verändern kann. Während das Wasser in einigen Gegenden relativ rein ist, so ist es in anderen Gegenden stark verunreinigt, d.h. es enthält einen relativ großen Anteil von gelösten Mineralsalzen usw. Außerdem ist der Wasserdruck in Stadtwassernetzen beträchtlichen Veränderungen unterworfen.

Es ist offensichtlich, daß, wenn der Boiler mit Wasser gefüllt ist, das anfangs eine bestimmte Menge Verunreinigungen enthält, und das Wasser andauernd in Siedepunkten gehalten und der durch Verdampfen bedingte Verlust durch neues Stadtwasser ersetzt wird, sich die Menge der Verunreinigungen im Boiler ständig vergrößert. Schließlich erreicht sie einen unannehmbaren Pegel, wobei die feste Materie sich in Form von Kalk und anderen Substanzen beschleunigt an den Elektroden niederschlägt. Wenn der Grad der Verunreinigung über die annehmbare Grenze ansteigt, ist es notwendig, einen Teil der störenden Materie durch das Ablassen von Wasser aus dem Boiler, welches durch frisches Stadtwasser ersetzt wird, zu beseitigen.

409837/0287

DfPL-INQ-DIETERJANDER DR^INQ. MANFRED BONINO PATENTANWÄLTE

Die "bekannten Elektrodenboiler weisen eine Reihe von Nachteilen im Hinblick auf ihre Steuerung auf, so daß der Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, einen Elektrodenboiler zu schaffen, der eine automatische Steuerung aufweist, welche bei einfacher Konzeption eine Regelung von großer Genauigkeit und Zuverlässigkeit ermöglicht. Außerdem ist sie leicht herstellbar.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im ersten Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Die Mittel für den Wasserzufluß des Boilers und zum Aufrechterhalten eines konstanten Wasserspiegels im Boiler enthalten vorteilhafterweise einen Schwimmerschalter im Boiler und ein durch diesen gesteuertes Einlaßventil. In einer anderen günstigen Ausführungsform können sie eine Füllstandsmeßelektrode aufweisen, die innerhalb des Boilers in der Höhe des zu kontrollierenden Wasserstandes angeordnet ist, sowie eine Meßschältung zum Ermitteln, ob der Wasserspiegel den Pegel der lullstandsmeßelektrode erreicht, und ein elektrisch gesteuertes Einlaßventil, das durch den Schwimmerschalter beeinflußt wird. In einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung können sie einen vertikalen Hohlzylinder enthalten und ein Rohr innerhalb des Zylinders, dessen oberes Ende in der Höhe mit dem gewünschten Wasserspiegel im Boiler übereinstimmt, wobei der Wasserzufluß vom unteren Ende des Rohres und vom Boden des Boilers her erfolgt, und außerdem eine Verbindung vom.unteren Ende des Hohlzylinders zum Abfluß vorgesehen ist.

Die Meßschaltung zum Ermitteln der Größe des Elektrodenstromes enthält günstigerweise einen Stromwandler, dessen Primärwicklung in Serie mit einer der Boilerelektroden geschältet ist, wodurch in der Sekundärwicklung eine Spannung induziert

409837/028?

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BöNINCJ PATENTANWÄLTE

wird, die dem Elektrodenstrom proportional ist.

Besonders vorteilhaft bei der Erfindung erweist sich die !Tatsache, daß die Steuerung unabhängig von der Art des gelieferten Frischwassers und auch bei starken zeitlichen Schwankungen seiner Verunreinigung zuverlässig arbeitet und daß außerdem die Wartungsansprüche des Elektrodenboilers, durch die entfallende Beaufsichtigung einerseits und durch die Verlängerung der Wartungsintervalle andererseits, stark herabgesetzt werden.

Vorteilhafte Ausführungsbeispxele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Zu- und Abflußverbindungen des Boilers nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Stromflußdiagramm einer elektronischen Steuerung für den Boiler nach den Figuren 1 oder 2;

Fig. 4- ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 ein Stromflußdiagramm einer elektromechanischen Steuerung für den Boiler nach Fig. 4-;

Fig. 6 ein Stromflußdiagramm für eine elektronische Steuerschaltung als Alternative zu der in Fig. 5 gezeigten und

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Funktionsweise des Boilers.

409837/0287

DIPL-INQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BDNINO PATENTANWÄLTE

Der Elektrodenboiler in Fig. 1 enthält einen Behälter 11, der zweckmäßigerweise aus synthetischem Plastikmaterial gefertigt werden kann, so daß das Hauptteil des Boilers wenig kostspielig ist und eher weggeworfen werden kann, wenn es vollständig mit, festem Niederschlag "bedeckt ist, als daß es vollständig abgeschabt und gereinigt wird. Der gespritzte Container enthält Hülsen 12 und 13, welche Elektroden 14 und 15 (gestrichelt dargestellt) innerhalb des Boilers halten. An ihren oberen Enden weisen sie elektrische Verbindungen 14a und 15a auf. Diese Elektroden sind der Einfachheit halber als Zylinder dargestellt, können aber ebenfalls aus Rollen oder anderen Laschendraht strukturen bestehen und können jede beliebige Form aufweisen, um eine besondere Boilercharakteristik zu erzielen. Es sind nur zwei 'Elektroden dargestellt, die bei einphasiger Netzversorgung verwendet werden. Für die Stromversorgung aus mehrphasigen Netzen können entsprechend mehrere Elektroden vorgesehen werden. Der Boiler kann praktisch jede beliebige Größe haben. Bei einer gebräuchlichen Größe, die ein großes Feld von Anwendungen ermöglicht, enthält er ungefähr 6 Liter Wasser, wobei im oberen Bereich im Hinblick auf den Kochvorgang ein vorgegebenes Volumen freibleibt. Oben an dem Behälter ist ein Rohr angeformt, durch welches Dampf entweichen kann, der bei Verwendung in einer Klimaanlage im wesentlichen Atmosphärendruck aufweist. Wenn jedoch der Boiler auf ein Dampfrohr arbeitet oder auf eine Leitung, durch welche mittels eines Gebläses Luft geblasen wird, kann es vorkommen, daß der Dampfauslaß sich nicht bei Atmosphärendruck vollzieht. Dieser Fall soll im folgenden behandelt werden.

Die Wnsserversorgung des Boilers erfolgt durch ein Einlaßrohr 17 über ein Sieb 18, von dem aus das V/asser zu einem Durchflußregler 19 gelangt. Zweckmäßigerweise wird hier ein

409837/0287

DIPL-INQ. DIETEKJANDER DK-INO-MANFRED BONING PATENTANWÄLTE

automatischer Durchfluß- oder Druckregler in üblicher Bauweise verwendet. Nach dem Durchflußregler 19 passiert das · Wasser ein elektrisch gesteuertes Einlaßventil 20, das durch · die Spule 21 aktiviert v/ird. Dann gelangt das Wasser durch ein Rohr 22 zu einem Anschluß eines T-Stückes 23, welches am Boden des Behälters 11 befestigt ist. Der andere Anschluß des T-Stückes 23 bildet einen Auslaß und ist mit einem zweiten elektrisch gesteuerten Ventil 24 verbunden, das' durch eine Spule 25 betätigt wird. Das Wasser gelangt durch das Rohr 24 in das Abflußrohr 26.

Eine Füllstandsmeßelektrode 27 befindet sich innerhalb des Behälters 11, um den Wasserspiegel im Boiler im wesentlichen in der Höhe des durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Pegels 28 zu halten. Die Meßelektrode 27 ist mit den Füllstandsmeßmitteln 29 verbunden, welche ihrerseits die Spule 21 aktivieren, wie es durch die gestrichelte Verbindung 30 angedeutet ist.

Es ist ersichtlich, daß das Füllstandsmeßmittel 29 ein Hysterese-Verhalten aufweisen muß, um einen instabilen Zustand des Einlaßventils zu vermeiden. Das kann in der Weise geschehen, daß das Einlaßventil nicht geschlossen wird, bevor der Wasserspiegel um ein bestimmtes Maß den unteren Teil der Füllstandsmeßelektrode übersteigt oder so, daß, wenn der Wasserspiegel unter den unteren Teil der Füllstandsmeßelektrode abfällt, die Füllstandsmeßmittel nicht ansprechen bis das Wasser um ein bestimmtes Maß unterhalb diesen Pegel gefallen ist. In einer alternativen Ausführungsform kann eine zweite Elektrode, deren unterer Teil tiefer als der der Elektrode 27 angeordnet ist, vorgesehen werden, um den unteren Boilerfüllstand zu bestimmen.

Die Elektrode 15 ist direkt mit dem Nulleiter 31 des Netzes verbunden, während die Elektrode 14 über ein Strommeßteil 32 mit

- 7 -409837/0287

DIPL-ING-DIETEKJANDER DR-INQ. MANFRED BÖNINQ PATENTANWÄLTE

einem Stromleiter 33 der Versorgung verbunden ist. Das Strommeßteil kann dabei ein Widerstand sein, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Spannungsabfall über den Widerstand zu messen, vorzugsweise wird aber ein Auto-Transformator verwendet, wie er im einzelnen weiter unten beschrieben werden wird. Mit dem andauernden Verkochen des Wassers aus dem Boiler nimmt der Anteil der Verunreinigungen des Waösers wegen der kontinuierlichen Zufuhr von Frischwasser zu. Mit dem zunehmenden Grad der Verunreinigung nimmt der elektrische Widerstand des Wassers ab,und der Elektrodenstrom steigt entsprechend. Wenn der Strom einen annehmbaren Maximalwert erreicht hat, aktiviert das Strommeßteil die Spule 25 über eine Verbindung 34-, die gestrichelt dargestellt ist, um das Auslaßventil 24 zu öffnen, woraufhin ein Teil des Wassers aus dem Boiler abfließt. Während des Abfließens des Wassers sinkt der Elektrodenstrom,und sobald er einen vorgegebenen unteren Wert unterschritten hat, wird die Spule 25 inaktiv und das Auslaßventil s&Ließt.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Zu- und Abflußrohre. Der Boiler wird wie in Fig. Λ durch ein Zuflußrohr, ein Sieb, einen Durchflußregler und ein Einlaßventil mit einer Spule gespeist, wobei allerdings das T-Stück am Boden des Boilers weggelassen ist und das Rohr 22, dessen Ende bei 35 so umgebogen ist, daß es horizontal verläuft, direkt zum Boden des Boilers hinführt. Ein Abflußrohr 36 ist so am Boiler befestigt, daß sein unteres Ende sich oberhalb der Ebene des Zuflußrohres befindet. Das Abflußrohr 36 führt zu dem elektrisch gesteuerten Auslaßventil 24, welches wie vorher mit dem Abflußrohr 26 verbunden ist.

Fig. 3 gibt ein Stromflußdiagramm einer Steuerschaltung für die Boilersysteme nach den Figuren Λ und 2 wieder. Es zeigt einen Boilerbehälter 11, der drei Elektroden 37 zum Heizen ent-

409837/0287

PIPL-INO- DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINO

ΓΑΤΕΝΤΑΝ-WALTE

hält, welche mit einem Dreiphasennetz über Anschlüsse 38 verbunden sind. Zur Verbindung mit einer einphasigen Stromversorgung würden nur zwei Elektroden benötigt. Die Elektroden 37 sind durch gestrichelte Linien symbolisch dargestellt, und es versteht sich, daß sie aus kompakten Stangen oder aus Maschendrahtmaterial, in Rollen oder anderer Form, aufgebaut sein können, wie es bereits erwähnt wurde. In Serie mit einer der Phasenleitungen ist die Primärwicklung

39 des Stromwandlers geschaltet, der eine Sekundärwicklung

40 aufweist. Die bei der Primärwicklung 39 eingezeichnete Spannung ist proportional dem Strom in der Elektrode, mit der der Wandler verbunden ist. Dieser wird in der Sekundärwicklung 40 heraufgesetzt und stellt die Steuerspannung dar. Ein Ende der Sekundärwicklung 4-0 ist einerseits mit dem Anschluß 41 der Leitung 42 und andererseits mit einem Ende des Widerstandes R9 verbunden, dessen anderes Ende mit dem veränderlichen Widerstand RVl zusammengeführt ist. Der andere Anschluß des veränderlichen Widerstandes RVl ist mit dem freien Anschluß der Sekundärwicklung des Stromwandler s verbunden.

Der Behälter 11 enthält ebenfalls eine Pegelmeßelektrode 43, welche den ungefähren Pegel angibt bis zu dem der Boiler gefüllt wird. Unter der Annahme, daß der Boiler zunächst leer ist, fließt kein Elektrodenstrom, und die Füllstandsmeßelektrode ist nicht eingetaucht. Da kein Elektrodenstrom fließt, zählt unter dieser Bedingung keine Spannung am Kondensator C5 ab.

Der Schleifer des veränderlichen Widerstandes RVl ist mit der Anode einer Diode D3 verbunden, deren Kathode ihrerseits mit der Kathode einer Zenerdiode ZD3 verbunden ist. Die Anode der Zenerdiode ZD3 ist an die Verbindungsleitung 42 angeschlossen. Die Verbindungsleitung 42 ist mit der Kathode

409837/0287

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BDNINQ PATENTANWÄLTE

einer weiteren Zenerdiode ZD4- verbunden, deren Anode über einen Widerstand R27 an die Killstandsmeßelektrode 4-3 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode D3 ist mit einem Pol des Kondensators C5 verbunden, dessen anderer Anschluß an die Verbindungsleitung 4-2 angeschlossen ist. Zu dieser führt auch der eine Anschluß eines Kondensators C6 hin, dessen anderer Anschluß über einen Widerstand R14- mit der Anode der Diode D4- verbunden ist, deren Kathode zu der Anode der Zenerdiode ZD4- hinführt. Ein Widerstand RIl ist zum Kondensator C5 parallel geschaltet, und ein Widerstand Rl 5 liegt parallel zum Kondensator 06. Die Kathode der Diode D3 ist außerdem mit einem Anschluß des WiderStandes R16, dessen anderer Anschluß an den invertierenden Eingang einer integrierten Schaltung ICl angeschlossen ist, verbunden. Der genannte andere Anschluß des Kondensators 06 ist über einen Widerstand R16a, der gleich dem Widerstand R16 ist, mit dem invertierenden Eingang einer weiteren integrierten Schaltung IC2 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang der integrierten Schaltung ICl ist über einen Widerstand R13 mit der Anode einer Diode D5, deren Kathode an den Ausgang der integrierten Schaltung ICl angeschlossen ist, verbunden. Der nichtinvertierende Eingang der integrierten Schaltung IC2 ist über einen Widerstand R18 mit der Kathode einer Diode D6 verbunden, deren Kathode am Ausgang der integrierten Schaltung IC2 liegt. Die beiden integrierten Schaltungen ICl und IC2 sind beide als Spannungsdetektoren mit Hysterese geschaltet. ICl reagiert auf die positive Spannung , die am Kondensator 05 anliegt, während 102 auf die negative Spannung am Kondensator 06 anspricht.

Der Ausgang der integrierten Schaltung ICl ist über einen Widerstand E19 mit der Basis eines P-N-P-Transistors TEl verbunden, dessen Emitter an die Verbindungsleitung 4-2 angeschlossen ist. Ein Widerstand R20 ist zwischen der Basis

409837/0287

DIPU-INQ. DIETERJANDER DR.-INQ. MANIRED BONINO PATENTANWÄLTE

des Transistors TRl und der Verbindungsleitung 4-2 angeschlossen. Sein Kollektor ist mit der Anode einer Diode D8 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand R22 an den Ausgang der integrierten Schaltung IC2 angeschlossen ist. Ein Widerstand R23 liegt zwischen Emitter und Kollektor des Transistors TRl. Der Kollektor des Transistors TRl ist ebenfalls mit der Torelektrode eines gesteuerten Gleichrichters GRl verbunden, dessen einer Hauptanschluß an die Verbindungsleitung 4-2 und dessen anderer Hauptanschluß an die Spule 21 des Einlaßventils angeschlossen sind. Ein Widerstand R24- und ein Kondensator 07 liegen zwischen den beiden Hauptanschlüssen des gesteuerten Gleichrichters GRl in Serie. Der Ausgang der integrierten Schaltung ICl ist über einen Widerstand R21 mit der Kathode einer Diode D7 verbunden, deren Anode ihrerseits mit dem Toranschluß eines weiteren gesteuerten Gleichrichters GR2 verbunden ist, dessen einer Hauptanschluß an die Verbindungsleitung 4-2 und dessen anderer Hauptanschluß an die Spule 25 des Auslaßventils 24- angeschlossen ist. Ein Widerstand R25 und ein Kondensator C8 liegen zwischen den beiden Hauptanschlüssen des gesteuerten Gleichrichters GR2 in Serie.

Die anderen Anschlüsse der Spulen des Ein- und des Auslaßventils sind mit dem Phasenanschluß 4A eines einphasigen Stromversorgungsnetzes angeschlossen, zu dem der Masseanschluß 4-5 gehört. Die Primärwicklung 4-6 eines einphasigen Transformators ist mit dem Klemmen der Anschlüsse 4-4- und 4-5 verbunden. Die Sekundärwicklung enthält eine Mittelanzapfung 4-7, die an die Verbindungsleitung 4-2 angeschlossen ist. Widerstände Rl und R2, Dioden D1 und D2, Kondensatoren 01, 02, und 04- und V/iderstände Ry und R4- erzeugen eine gleichgerichtete und geglättete Niederspannung. Die Kondensatoren 01 und 03 weisen eine vergleichsweise niedrige Kapazität, wie beispielsweise 0,1 jSS auf, während 02 und 04- die Glättungskonsentatoren großer Kapazität, beispielsweise 500yu.P, bilden.

- 11 409837/0287

DlPL-INQ. DIETER JANDER DR.-1NQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE ·

Zenerdioden ZDl und ZB2 bilden die Spannungsstabilisierung für die beiden Polaritäten der Spannungsversorgung. Die äußeren Pole der Spannungsversorgung sind mit den entsprechenden Anschlüssen der integrierten Schaltungen ICl und IG2 verbunden, und für jede Polarität der Spannungsversorgung ist ein Spannungsteiler vorgesehen, der ,jeweils aus der Serienschaltung der Widerstände R5 und R6 beziehungsweise R7 und R8 besteht. Die Verbindungsstelle der Widerstände R5 und R6 ist mit dem 'nichtinvertierenden Eingang der integrierten Schaltung IGl und die Verbindungsstelle der Widerstände R7 und.R8 mit dem nichtinvertierenden Eingang der integrierten Schaltung IC2 verbunden.

Unter der Annahme, daß der Boiler zunächst leer ist, fließt kein Elektrodenstrom, und die J¹UIlstandsmeßelektrode 4-3 ist nicht ins Wasser eingetaucht. Unter dieser Bedingung entsteht keine Spannung am Kondensatpr C5 , und der invertierende Eingang der integrierten Schaltung ICl befindet sich auf Nullpotential, da der Elektrodenstrom Null ist. Der nichtinvertierende Eingang der integrierten Schaltung ICl wird auf dem Ansprechpegel festgehalten, der durch das aus den Widerständen R5 und R6 gebildete Spannungsteilernetzwerk und das durch die Widerstände R12 und R13 gebildete Hysterese-Netzwerk bestimmt wird. Unter dieser Bedingung befindet sich der Ausgang der Schaltung ICl im gesättigten positiven Bereich, und die Diode D7 ist negativ vorgespannt, so daß kein Strom zum gesteuerten Gleichrichter GR2 hinfließt. Letzterer befindet' sich im ausgeschalteten Zustand, und das Auslaßventil 24 ist geschlossen.

Da die Millstandsmeßelektrode nicht eingetaucht ist, entsteht keine Spannung am Kondensator G6, und der invertierende Eingang der integrierten Schaltung IC2 wird deshalb auf Nullpotential festgehalten, während der nichtinvertierende Eingang auf dem durch das Spannungsteilernetzwerk der Widerstände

- 12 AQ9837/0287

DIPL-INO-DIETERJANDER DR.-INQ. MANFRED BONING PATENTANWÄLTE

R7 und R8 bestimmten Ansprechpotential festgehalten wird. Unter dieser Bedingung befindet sich der Ausgang der integrierten Schaltung IC2 im gesättigten negativen Bereich, die Diode D8 ist positiv vorgespannt, und in den Toranschluß des gesteuerten Gleichrichters GRl fließt Strom. Damit ist dieser durchgeschaltet und das Einlaßventil 20 geöffnet.

Das einströmende Wasser füllt langsam den Zylinder mit einer Geschwindigkeit, wie sie durch den Durchflußregler 19 bestimmt wird. Mit dem zunehmenden Eintauchen der Elektroden steigt der Elektrodenstrom allmählich an, und das Wasser erwärmt sich. Nach einer gewissen Zeit steigt der Wasserspiegel zu dem Punkt, an dem er die Füllstandsmeßelektrode 27 erreicht, und es fließt von den Heizelektroden über R27 und ZD4 Strom durch das Wasser, so daß negative Halbwellenimpulse an ZD4- anliegen, deren Amplitude gleich der Zenerspannung von ZD4· ist. Diese negativen Impulse laden den Kondensator 06 über die Diode D4- und den Widerstand Hinauf. Nach kurzer Zeit, die von der Zeitkonstante dieser Schaltung abhängt und in der Regel zwischen 5 und 15 Sekunden beträgt, überschreitet die Spannung am Kondensator 04-, welcher am invertierenden Eingang der integrierten Schaltung IC2 anliegt, die Ansprechspannung, die am nichtinvertierenden Eingang von IC2 anliegt. Zu diesem Zeitpunkt geht der Ausgang der integrierten Schaltung IC2 in den gesättigten positiven Zustand über, und der Strom zum Toranschluß des gesteuerten Gleichrichters GRl wird abgeschaltet, so daß das Einlaßventil 20 schließen kann. Wegen der zeitlichen Verzögerung zwischen dem Moment, in dem das Wasser die Füllstandsmeßelektrode zuerst erreicht, und dem Augenblick, in dem das Einlaßventil schließt, welche durch die mittels der Bauelemente R14-, 06 und R15 hervorgerufenen Zeitkonstante verursacht wird, ist der Wasserspiegel in dem Zylinder geringfügig über den Pegel angestiegen, bei dem die Füllstandsmeßelektrode zuerst vom Wasser berührt wurde.

- 13 409837/0287

DIPL-INCJ. DIETERJANDER DR.-INC/. MANFRED BDNING PATENTANWÄLTE

Das Wasser im Zylinder verkocht nun eine Zeitlang bis der Wasserspiegel bis unterhalb der unteren Oberfläche der Meßelektrode abgefallen ist, woraufhin der Kondensator C6 über den Widerstand R15 entladen wird,und der Ausgang der integrierten Schaltung·102 in den negativen gesättigten Zustand zurückfällt, so daß das Einlaßventil eingeschaltet ist. Die Folge dieser Ereignisse wiederholt sich, so daß der Wasserspiegel im Zylinder im wesentlichen konstant bei oder nahe der Höhe, die durch die Millstandsmeßelektrode vorgegeben ist, gehalten wird. Die Parameter der Boilerelektroden etc. sind so gewählt, daß während dieser ersten Nachfüllzyklen nach dem Einschalten der Elektrodenstrom nicht den vorgegebenen Maximalwert erreicht. Nach einer Anzahl von Perioden des Nachfüllens und Verkochens nimmt die Konzentration der gelösten Salze und mineralischen Bestandteile im Wasser allmählich zu, so daß der Eelektrodenstrom ansteigt und gegebenenfalls den Maximalwert erreicht, der gleich einer Ansprechspannung ist, die durch vorheriges Einstellen des veränderlichen Widerstandes VRl eingestellt worden ist. In diesem Fall erreicht und übertrifft die Spannung am Kondensator C5 die Ansprechspannung zum Schalten der integrierten Schaltung ICl,und deren Ausgang schaltet in den negativen gesättigten Zustand. Dadurch wird die Diode D7 leitend, womit ein Strom zum Toranschluß des gesteuerten Gleichrichters GR2 fließen kann und das Auslaßventil geöffnet wird. Entsprechend wird die Basis des Transistors TRl wegen des durch den Widerstand R19 fließenden Stromes negativ vorgespannt, und der Transistor TRl schaltet durch, womit der' Toranschluß des gesteuerten Gleichrichters GRl praktisch kurzgeschlossen und damit die Betätigung des Einlaßventils verhindert ist, wenn das Auslaßventil geöffnet ist. Diese Anordnung gestattet es, das Wasser aus dem Kochzylinder ausfließen zu lassen, wenn das Wasser im Boiler bis zu einem vorgegebenen Pegel fällt, der beispielsweise bei 75 # der Flöhe

£09837/0287

DiPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

des.normalen Wasserspiegels liegen kann, so daß der Elektrodenstrom auf ungefähr 75 % seines maximalen Wertes fällt, ohne daß das Einlaßventil geöffnet werden darf. Der exakte Pegel, bis zu dem das Abfließen erfolgt, wird durch das aus den Widerstariden R12 und R13 gebildete Hysterese-Netzwerk bestimmt, welches den Ansprechpegel der integrierten Schaltung ICl zurücksetzt. Wenn unter dieser Bedingung das Auslaßventil bei einem Elektrodenstrom von ca. 75 % des Normalwertes schließlich schließt, wird die durch den Transistor TRl gebildete Sperre ausgeschaltet, so daß die normale Funktion des Einlaßventils wieder ermöglicht ist.

Das abgeflossene Wasser ist mit gelösten und festen mineralischen Bestandteilen angereichert und wird durch Frischwasser mit einem geringeren mineralischen Gehalt ersetzt, so daß der Mineralienanteil des Wassers im Boiler insgesamt herabgesetzt wird.

Wenn am Ende des nächsten Kochzyklus der Elektrodenstrom nicht den vorgegebenen Maximalwert erreicht, wird zunächst kein weiterer Auslaßvorgang durchgeführt. Durch den-kontinuierlichen Anstieg der mineralischen Konzentration im Boiler mit den aufeinanderfolgenden Kochvorgängen wird der maximale-Elektrodenstrom während eines nachfolgenden Kochzyklus wieder erreicht, so daß ein erneuter Auslaßvorgang eingeleitet wird.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4- wird Wasser durch ein Einlaßrohr 17 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform ist ein manuell betätigbares Reduzierventil 48 mit einem Betätigungsknopf 49 vorgesehen. Es ist kombiniert mit einem Manometer 77 zweckmäßig zusammen mit einem Filter in ein Gehäuse 50 eingebaut, so daß sich insgesamt die Filter- und-Reguliereinheit ergibt. Eine solche Einheit ist komplett erhältlich. Durch die

- 15 409837/0287

DIPL-INO-DIETERJANDER DR-INq. MANFRED BDNINQ PATENTANWÄLTE

Einstellung des Bedienungsknopf es 4-9 kann die Einheit 51 so eingestellt werden, daß sie gefiltertes Wasser mit einem bestimmten Druck, der niedriger als der des Wassernetzes liegt, liefert.

Von der Einheit 51 fließt das Wasser durch ein Rohr 52 zu einem Teil 53 mit einem Einstellknopf 5^- Das Teil 53 könnte beispielsweise ein Einstellventil enthalten, dessen Öffnung durch den Einstellknopf 54- gesteuert wird, es kann aber auch eine kalibrierte Öffnung ohne Einstellmöglichkeit enthalten. Andererseits können die Elemente 53 und 54-, wie es später noch behandelt werden wird, auch insgesamt weggelassen werden.

Die Mittel zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Wasserspiegels im Boiler können geglicher Art sein. Sie können beispielsweise durch ein Schwimmerventil innerhalb des Boilers gebildet werden. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist aber in der Zeichnung dargestellt und enthält einen Hohlzylinder 55 mit einer öffnung 56 an seinem oberen Ende. Ein senkrechtes Rohr 57 ist zentral in den Zylinder 55 eingesetzt, wobei sein oberes Ende 58 so hoch eingestellt wird, wie der Wasserspiegel im Boiler aufrechterhalten werden soll und es durch die gestrichelte Linie 59 angedeutet ist. Das Rohr 57 wird durch das Zuflußrohr 60 gespeist, welches von einem Hauptzuflußrohr 61 abzweigt, das von dem Teil 53 ausgeht, welches zu einem T-Stück 62 führt, das am Boden des Boilergehäuses angebracht ist. Ein Abflußrohr 63 führt vom Boden des Hohlzylinders 55 weg und ist mit dem Hauptabflußrohr 64- verbunden.

Es ist offensichtlich, daß, wenn ein Schwimmerventil im Boilergehäuse 11 eingebaut ist, ein Ventil 53 einschließlich Einstellknopf 54 nicht erforderlich ist. Auch eine kalibrierte

- 16 -

409837/0287

DIPL-INO-DIETERJANPER DR.-INC/. MANFRED BONINO PATENTANWÄLTE

Öffnung ist damit überflüssig.

Das HauptZuflußrohr 61 führt'zu einer Seite des T-Stücks 62,und ein Rohr 65 führt von der anderen Seite des T-Stücks weg zu einem Sieb oder Euter 66 und über ein Rohr 67 zu einem spulengesteuerten Auslaßventil 68 mit einer Spule 69, die die Anschlüsse 70 und 71 aufweist. Da der Boiler kontinuierlich betrieben wird, können Flocken oder Agglomerate von kleinen Teilchen von Kalk oder anderen Verunreinigungen des Wassers während der Entleervorgänge zum Ventil 68 gelangen, so daß dieses nicht mehr vollständig schließen kann. Das Sieb 66 hindert die Teilchen daran, das Ventil zu erreichen.

Der mittleren Anschluß des T-Stücks 62 führt zum Boden des Boilers.

Wenn der Auslaß des Boilers sich nicht ganz auf Atmosphärendruck befindet, muß ein Druckausgleich dadurch vorgesehen werden, daß die Öffnung 56 gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen ist. Eine Ausgleichsröhre 56a von kleinem Durchmesser, die gestrichelt dargestellt ist, verbindet dazu den Auslaß 16 und die Öffnung 56,und außerdem ist an das untere Ende des Abflußrohres 63 ein U-Rohr angeschlossen, wobei das U ausreichend lang sein muß, um die maximal erwartete Druckdifferenz zwischen Boiler und Atmosphäre ausgleichen zu können.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Meß- und Kontrollschaltung, wobei das Boilergehäuse 11 und die Elektroden 14- und 15 ebenfalls dargestellt sind, um ihre Lage innerhalb der Schaltung anzudeuten. Die beiden Anschlüsse und 73 sind für den Phasen- bzw. Masseanschluß eines einphasigen Wechselspannungsnetzes vorgesehen. Bei einem mehr-

- 17 409837/0287

DIPL-INO. DIETER JANDER DR-INQ. MANFRED BDNINO PATENTANWÄLTE

phasigen Netz ist es lediglich notwendig, den Stromfluß einer Elektrode für Steuerzwecke zu bestimmen. Der Phasenanschluß 72 ist mit einem Ende der Primärwicklung 7^ eines Stromwandlers verbunden, dessen anderes Ende zur Elektrode 14 hinführt, während die Elektrode 15 direkt mit dem Masseanschluß 73 verbunden ist. Über die Sekundärwicklung 75 des Wandlers ist ein fester Widerstand R28 und ein Potentiometer RV2 in Serie geschaltet. In der Wirkung bilden diese beiden Bauelemente ein einziges Potentiometer, aber durch die Verwendung des· unveränderlichen Widerstandes R28 wird eine genauere Einstellmöglichkeit innerhalb des benötigten Spannungsbereiches erzielt. Ein Anschluß 76 der Wandlerwicklung ist mit dem negativen Pol eines Elektrolytkondensators C9 und einem Ende der Relaisspule RL/1 verbunden. Der Schleifer des Potentiometers RV2 ist mit der Anode der Diode D8 verbunden, deren Kathode an den positiven Anschluß des Kondensators C9 angeschlossen ist. Die Kathode der Diode· D8 ist ebenfalls mit der Kathode der Zenerdiode ZD5 verbunden, während die Anode der Zenerdiode mit dem anderen Ende der Relaisspule RL/1 verbunden ist.

Das Relais RL hat ein Paar im Normalzustand offene Kontakte RL.1, von dem einer mit dem Phasenanschluß 72 verbunden ist. Der andere Kontakt ist mit dem Anschluß 71 der Spule 79 verbunden, welche das Auslaßventil 78 (Fig. 4) betätigt, während das Ende 70 der Spule mit dem Masseanschluß 73 verbunden ist.

Im Betrieb wird der Bedienungsknopf 49 der kombinierten Filter- und Reguliereinheit so eingestellt, daß das Wasser mit dem gewünschten Druck zufließt, wie er durch das Manometer 77 angezeigt wird. Mittels des Einstellknopfes 54 wird das Ventil 53 so eingestellt, daß die zufließende Wassermenge die durch den Boiler verkochte Wassermenge geringfügig übertrifft. Dieses Speisewasser wird durch das T-Stück 52 dem

409837/0287

DIPL-ING. DIETER JANDER DR.-INCJ. MANFRED BONINC PATENTANWÄLTE -

Boiler zugeführt, um die Füllhöhe des Wassers in der Höhe. des Wasserspiegels 59 zu halten. Das überflüssige Wasser fließt über das obere Ende der Röhre 57 und das Abflußrohr 63 in das Hauptabflußrohr 64. Sobald"die Spule 69 das Ventil 68 öffnet, fließt das Wasser durch das T-Stück 62, das Sieb 66 und das Rohr 68 in das Hauptabflußrohr 64- ab. Wenn das Auslaßventil 68 schließt, steigt die Füllhöhe des Wassers durch den Zufluß von der Röhre 53 in kurzer Zeit wieder bis zum Wasserspiegel 59 an.

Die Funktionsweise der elektrischen Steuerung ist die folgende :

Der gesamte Elektrodenstrom vom Anschluß 72 fließt durch die Primärwicklung 74- des Wändlers und erzeugt auf diese Weise eine Spannung in der Sekundärwicklung 75» welche vollkommen dem Elektrodenstrom proportional ist. Mit Hilfe des Schleifers des Potentiometers RV2 v/ird ein gewünschter Teil dieser Spannung abgegriffen und durch die Diode D8 gleichgerichtet. Der Kondensator C9 dient zum Speichern und Glätten.

Die Zenerdiode soll die Einstellung bestimmter Arbeitsbedingungen ermöglichen. Es soll z. B. angenommen werden, daß.ein bestimmtes Gleichspannungsrelais anzieht, wenn eine Spannung von 7 Volt an seine Spule angelegt ist. Beim Anziehen des Relais vermindert sich der Luftspalt zwischen Eisenkern und Anker beträchtlich, so daß das Relais nicht abfällt ehe die Spannung wesentlich unter der Arbeitsspannung liegt. Bei dem genannten Relais beträgt diese Spannung 3 Volt, so daß der Unterschied zwischen Anzugs- und Abfallspannung 4- Volt beträgt. Wenn es z. B. erv/ünscht ist, daß das Auslaßventil 68 öffnet, wenn ein maximaler Elektrodenstrom erreicht ist und es außerdem gewünscht ist, daß das Relais abfällt und das Auslaßventil 68 sich schließt, sobald der Elektrodenstrom

- 19 409837/0287

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINC PATENTANWÄLTE

um 20 % infolge des gesunkenen Wasserstandes im Boiler gefallen ist, dann muß die Differenz zwischen Anzugs- und Abfallspannung des Relais (4 Volt) 20 % der Anfangsspannung am Kondensator C9 entsprechen. Die Spannung am Kondensator 09 muß also auf 20 Volt einreguliert werden, wenn der maximale Elektrodenstrom fließt, und es wird eine Zenerdiode ausgewählt mit einer Zenerspannung von 13 Volt. Mit diesen Werten lädt sich der Kondensator C9 bis auf 20 Volt auf, wenn der Elektrodenstrom sein vorgewähltes Maximum annimmt. 13 Volt fallen an der Zenerdiode ab, und 7 Volt liegen an der Relaisspule RL/1 des Relais RL an, so daß dieses anzieht. Dadurch werden die Kontakte RL.1 geschlossen, und die Spule 69 wird aktiviert, um das Auslaßventil 68 zu öffnen. Sobald der Wasser-, spiegel im Boiler genügend gefallen ist, um den Spulenstrom um 20 % zu senken, d.h. von 20 Volt auf 16 Volt, verbleiben nur noch 3 Volt für die Relaisspule RL/1, da "der Spannungsabfall an der Zenerdiode nach wie vor 13 Volt beträgt. Bei dieser herabgesetzten Spannung fällt das Relais ab, so daß die Spule 69 nicht aktiviert ist und das Ventil 68 schließt.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Meß- und Steuerschaltung, die gänzlich elektronisch arbeitet und keine sich bewegenden Teile enthält. Der Boilerbehälter 11 mit den Elektroden 14 und 15, die Phasen- und Masseanschlüsse 72 und 73, der Stromwandler mit der Primärwicklung 7-4-, die zwischen dem Anschluß 72 und der Elektrode 54 liegt, und der Sekundärwicklung 75, das Auslaßventil 68 und die Steuerspule 69, und die Verbindung 70 von einem Anschluß der Steuerspule an den Masseanschluß 73 sind wie in Fig. 5 dargestellt.

Der Ausgang der Sekundärwicklung 75 ist mit der Serienschaltung des Widerstandes R29 und des Potentiometers RV3 verbunden, und der gewünschte Spannungsanteil wird durch den Schleifer des Potentiometers RV3 abgegriffen. Dieser wird durch die Diode

409837/0287

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR-INq. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

D9 gleichgerichtet und benutzt, um den Kondensator C9 aufzuladen, dem ein Entladewiderstand R31 parallel geschaltet ist, um der Schaltung eine Reaktion auf Veränderungen der Sekundärspannung des Wandlers zu ermöglichen. Die Spannung am Kondensator C9 wird über einen Widerstand R30 dem invertierenden Eingang einer integrierten Schaltung IC3 zugeführt, die aus einem normalen Differenzverstärker besteht, der als Schmitt-Trigger mit variabler Ansprech- und ■ Hysteresespannung geschaltet ist. Der Ausgang der integrierten Schaltung IC3 ist an die Verbindung zweier Widerstände R32 und R33 in einem Widerstandsnetzwerk, das aus den Widerständen R32, R33, R4-0 und dem Potentiometer RV4-in Serie gebildet wird, angeschlossen. Der Schleifer des Potentiometers RV4- ist über einen Widerstand R34- mit dem invertierenden Eingang der integrierten Schaltung IC3 verbunden.

Eine Stromversorgung besteht aus einem [Transformator, der mit seiner Primärwicklung 78a an den Netzanschlüssen 72 und liegt und eine mittelhandig gezapfte Sekundärwicklung 79 aufweist. Der Ausgang der Sekundärwicklung ist über entgegengesetzt, gepolte Dioden D10 und D11 jeweils an Speicherkondensatoren C10 bzw. 011 angeschlossen und darüberhinaus über Widerstände R35 bzw. R36 mit Glättungskondensatoren C12 und CI3 verbunden. Die Spannungen der beiden Hälften der Stromversorgung werden durch die Zenerdioden ZD6 bzw. ZD7 in Verbindung mit Widerständen R35 und R36 geregelt. Die Mittelanzapfung der Transformatorsekundärwicklung 79 ist an die gemeinsame Verbindungsleitung 80, an die auch einer der Pole jedes der Kondensatoren C10 bis CI3 und die Zenerdioden angeschlossen sind, verbunden. Die Stromversorgung liefert 2 χ 15 Volt, und ihre Ausgangsklemmen sind mit den entsprechenden Klemmen der integrierten Schaltung IC3 verbunden.

Ein Serienwiderstandnetzwerk, das aus den Widerständen R37,

- 21 -

409837/0287

DIPL-INCJ. DIETER JANPER DR.-INO- MANFRED BONING PATENTANWÄLTE

R 38 land R39 gebildet wird, ist mit dem positiven Pol der Stromversorgung verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände R37 und R38 ist mit dem freien Anschluß des Widerstandes R40 verbunden. Die Verbindungsleitung 80 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände R38 und R39 angeschlossen, und das freie Ende des Widerstandes R33 ist über eine Diode D12 mit dem freien Ende des Widerstandes R39 und dem Toranschluß des gesteuerten Triacs GR3 verbunden. Der Phasenanschluß 72 des Netzes ist an die Verbindungsleitung 80 und an einen Hauptanschluß des Triacs GR3 angeschlossen, während der andere Hauptanschluß des Triacs GR3 mit dem anderen Anschluß der Spule 69 verbunden ist.

Durch die Veränderung der .Einstellung des Potentiometers RV3 kann der Punkt, bei dem das Auslaßventil öffnet, d.h. der maximale Elektrodenstrom, und durch Veränderung der Einstellung des Potentiometers RV4 derjenige Strom, bei dem das Auslaßventil wieder geschlossen wird, eingestellt werden.

Die Schaltung nach Pig. 6 arbeitet in gleicher Weise wie diejenige nach Fig. 5, so daß weitere Ausführungen entbehrlich erscheinen.

Das Wasser, was aus dem Boiler ausfließt, ist vorher bis zum Siedepunkt erhitzt worden, und das Ablassen stellt daher in gewisser Weise eine Energieverschwendung dar. Es ist wünschenswert, diese auf ein Minimum zu reduzieren. Mit der erfindungsgemäßen Steuerung ist es möglich, im voraus die maximale tolerierbare Verunreinigung und die Elektrodenstruktur, die die maximale Dampfleistung bei dieser Verunreinigung ergibt, zu bestimmen. Die Werte der Bauelemente können so ausgewählt werden, und die Steuerung kann bei der Herstellung so eingestellt werden, daß automatisch die Verunreinigung des Wassers im Boiler zu einem vorgewählten Maximum ansteigen kann und

409837/0287

DIPLINO. DIETER jANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNIN0

dann durch Abfluß einer bestimmten Menge von Wasser, sobald es erforderlich ist, gehalten werden kann. Das Wasser kocht während der Entleerungsphase weiter, und die Nachfüllgeschwindigkeit ist so langsam, daß der Kochvorgang aufrechterhalten werden kann.

Fig. 7 gibt eine grafische Darstellung der Arbeitsweise des mit der erfindungsgemäßen Steuerung ausgerüsteten Boilers. Die Darstellung ist über der Zeit aufgetragen, und die Ordinate I_x, gibt den Elektrodenstrom wieder, dessen vorgewähltes Maximum durch die gestrichelte Linie 78b angedeutet ist.

Bei der grafischen Darstellung wird angenommen, daß am Anfang der Boiler leer ist. Die Stromversorgung wird eingeschaltet und der Wasserdruck mittels des Einstellknopfes 5^ auf den gewünschten Wert eingestellt, wie ihn das Manometer 77 anzeigt. Der Wasserstand beginnt innerhalb des Boilers und in dem Rohr 57 im Hohlzylinder 55 zu steigen. Sobald der Wasserstand die Höhe der unteren Enden der Elektroden 14 und 15 erreicht hat, wird ein Strom zu fließen beginnen, wie es im ersten Teil der grafischen Darstellung angedeutet ist. Schließlich wird das Wasser bis zu dem gewünschten Wasserspiegel 59 (in Figansteigen, wobei der Strom den Punkt 80 in der Darstellung erreicht. Dieser befindet sich noch weit unterhalb des vorbestimmten maximalen Stromes, und der Elektrodenstrom steigt im Bereich 81 der grafischen Darstellung weiter, da die elektrische Leitfähigkeit des Wassers beträchtlich mit der steigenden Temperatur zunimmt. Das Wasser im Boiler dehnt sich gleichzeitig aus, aber der durch die Ausdehnung erzeugte Überschuß wird durch das Rohr 57 abgeleitet. Endlich kocht das Wasser (Punkt 82 in der Darstellung), und der Boiler gelangt in seinen Arbeitszustand. Das durch Verdampfung verlorene Wasser wird automatisch durch die Speiseeinrichtung zum Erhalten des Pegels bei einem vorgegebenen Wasserspiegel 59 ersetzt. Da das Wasser in dem Boiler andauernd verkocht wird und das nachgelieferte Wasser kontinuierlich neue Verunreinigungen mit π ich bringt,

409837/0287

- ?■■; -

DIPU-INQ. DIETER JANDER DR.-ING- MANFRED BDNINQ PATENTANWÄLTE

steigt die gesamte Verunreinigung des Wassers und der Elektrodenstrom entsprechend dem Bereich 83 der Darstellung an. Es ist einzusehen, daß, wenn das Speisewasser sehr rein ist und es lediglich geringe Verunreinigungen enthält, der Anstieg im Bereich 83 sehr langsam verlaufen wird, während, wenn das Speisewasser beträchtlich verunreinigt ist, der Grad der Verunreinigung sehr stark und der Anstieg der leitfähigkeit in weit stärkerem Maße zunehmen wird. Schließlich erreicht der Bereich 83 den maximalen Pegel im Punkt 84, der durch die gestrichelte Linie 78h angedeutet ist. Jetzt erhält die Relaisspule ED/1 ihre volle Spannung, und das ' Relais zieht an bzw. der gesteuerte Gleichrichter GR3 erhält seine Toransprechspannung und wird leitend, wodurch die Spule 69 aktiviert wird, welche ihrerseits das Auslaßventil 68 öffnet. Jetzt fließt Wasser aus dem Behälter aus, und der Strom fließt gleichzeitig (Bereich 85 der Darstellung) bis er einen vorgegebenen Wert erreicht hat, bei dem die Spannung an der Relaisspule RL/1 unter den Minimalwert, bei dem das Relais RL noch hält, abfällt,oder die Spannung am Toranschluß des gesteuerten Gleichrichters GR3 fällt unterhalb den Haltepegel. Das Relais fällt damit ab bzw. der gesteuerte Gleichrichter schaltet aus, und das Auslaßventil 68 wird bei Punkt 86 geschlossen. Das Speisewasser beginnt jetzt den Boiler wieder bis zum Wasserspiegel 59 zu füllen, und der Strom steigt an, wie es im Bereich 87 der Darstellung angedeutet ist, bis der Wasserspiegel 59 im Punkt 88 wieder erreicht ist. Der Wert des Stromes befindet sich jetzt natürlich unterhalb des vorbestimmten Maximalwertes, da der Grad der Verunreinigung des Wassers reduziert wurde. Der Kochvorgang läuft jedoch weiter, und die Verunreinigung nimmt wieder zu, so daß der Strom im Bereich 89 der Darstellung wieder bis zu dem Punkt 90 ansteigt, wo der vorbestimmte Maximalwert wiederum »reicht ist. Jetzt öffnet wiederum das Relais bzw. der gesteuerte Gleichrichter wird leitend, um einen weiteren Auslaßvorgang, wie er bei

• - 24 -

409837/0287

PIPL-INC DIETERJANDEK DR.-INQ. MANFRED BONINq PATENTANWÄLTE

in der Darstellung angegeben ist, einzuleiten. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend, wie im weiteren Teil der Darstellung bei 92 angegeben ist.

Aus der vorangegangenen Darstellung ist es offensichtlich geworden, daß der erfindungsgemäße Boiler eine äußerst einfache automatische Steuerung aufweist, die trotz ihrer Einfachheit in ihrer Steuerungsweise und in ihrer Fähigkeit der relevanten Faktoren, welche den Betrieb eines derartigen Boilers beeinflussen, Rechnung zu tragen, umfassend ist.

Möglicherweise wird die Situation eintreten, bei der die Elektroden so stark mit fester Materie verkrustet sind, so daß der Stromwiderstand auf einen Wert ansteigt, bei dem der maximale Strom nicht mehr erreicht werden kann. Der Boiler wird dann seinen Betrieb ohne Entleerungszyklen fortsetzen, bis schließlich ein Endzustand erreicht ist, bei dem nicht mehr genug Strom fließt, um eine brauchbare Dampfabgabe zu erreichen. Jetzt muß der Boiler gereinigt werden oder besser, wenn er eine einfache Konstruktion mit einem versiegelten Plastikbehälter ist, weggeworfen und durch einen neuen ersetzt werden. Für diesen Zweck werden schnell und leicht ersetzbare Verbindungen vorgesehen, mit anderen Worten, das Kabel wird mittels Klemmen mit den elektrischen Anschlüssen der Elektroden verbunden, eine hitzebeständige flexible Leitung kann auf das Auslaßrohr 16 aufgeschoben werden,und eine leicht und schnell entfernbare Verbindung kann zwischen dem T-Stück 62 und dem unteren Ende des Boilers vorgesehen werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Auslaßventil geschlossen, sobald der Elektrodenstrom einen vorgeschriebenen Wert unterschritten hat. In einem diener Ausführungsbeispiele sind Mittel vorgesehen, das Auslaßventil

409837/0287

DIPL..INQ. DIETER JANDER DR.-INO. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE

unabhängig von der Größe des Elektrodenstroms, nachdem es eine vorbestimmte Zeitlang geöffnet war, zu schließen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Auslaßventil ebenso unabhängig vom Elektrodenstrom geschlossen, und es sind Mittel vorgesehen, um das Auslaßventil zu schließen, wenn der Wasserspiegel in dem Boiler bis zu einem vorgebenen Punkt gefallen ist.

-'26 -

409837/0287

Claims

DIPL-INO. DIETEBJANDER DR.-ING. MANFRED 9OHtHQ

PATENTANWÄLTE .

Patentanspruch e;

Elektrodenboiler, bei dem der Elektrodenstrom sich mit fer Eintauchtiefe der Elektroden im -zu erhitzenden Wasser und dem Grad der Verunreinigung des Wassers durch gelöste Mineralsalze und feste mineralische Teilchen verändert und der Mittel zum Nachfüllen von Wasser in den Boiler zum Ersetzen verdampften Wassers und zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Wasserspiegels im Boiler enthält, gekennzeichnet durch eine elektronische Meßschaltung zum Ermitteln der Größe des Elektrodenstromes, ein elektrisch gesteuertes Auslaßventil (24-, 68, 78) und eine durch die Meßschaltung beeinflußte Schaltung zum öffnen des Auslaßventils (24-, 68, ?8), wenn die Größe des Elektrodenstromes einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, sowie Mittel zum Schließen des Auslaßventils (24, 68, 78), wenn eine vorgebene Wassermenge aus dem Boiler ausgeflossen ist.
2. Elektrodenboiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Fachfüllen von Wasser in den Boiler und zur Aufrechterhaltüng des im wesentlichen konstanten Wasserspiegels (59) einen Schwimmerschalter innerhalb des Boilers und ein elektrisch gesteuertes Einlaßven- ' til, das durch den Schwimmerschalter beeinflußt wird, enthalten.
3. Elektrodenboiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Kachfüllen von Wasser in den Boiler und zur Aufrechterhaltung des im wesentlichen konstanten Wasserspiegels (59) eine Füll standsiaeßelektrode (27) innerhalb des Boilers in der Höhe des zu kontrollierenden Wasserstandes und eine Meßschaltung zum Ermitteln, ob der

- 27 -

409037/0287

DIFLINQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ

rATENTANWALTE

Wasserspiegel den Pegel der Füllstandsmeßelektrode (27) erreicht, sowie ein elektrisch gesteuertes Einlaßventil (20), das durch den Schwimmerschalter beeinflußt wird, enthalten.
4. Elektrodenboiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Nachfüllen von Wasser und zur Aufrechterhaltung des'im wesentlichen konstanten Wasserspiegels (59) einen vertikalen Hohlzylinder (55) und ein Röhr (57) innerhalb des Zylinders, dessen oberes Ende (58) in der Höhe mit dem gewünschten Wasserspiegel (59) im Boiler übereinstimmt, wobei der Wasserzufluß vom unteren Ende des Rohres (57) waä vom Boden des Boilers her erfolgt, enthalten, sowie eine Verbindung vom unteren Ende des Hohlzylinders zum Abfluß.
5. Elektrodenboiler nach Anspruch 4 mit Druckausgleichsmitteln, gekennzeichnet durch eine Verbindung zwischen dem Boilerauslaß und dem vertikalen Hohlzylinder sowie einen U-förrnigen Wasserverschluß, der in der Lage ist, den möglichen Druckunterschied zwischen Boiler und Außenatmosphäre aufzunehmen.
6. Elektrodenboiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Filter im Wasserzufluß und einen in Flußriehtung hinter dem Filter angeordneten automatischen Durchflußregler (19) zum Einhalten eines vorgegebenen Wasserzuflusses.
7. Elektrodenboiler nach einem der Ansprüche 1-5, gekennzeichnet durch ein manuell bedienbares Ventil (78) zur Einstellung eines vorgegebenen V/asserzuflusses.
8. Elektrodenboiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

■ - 28 -

409837/0287

DIPU-INO-DIETERJANDEK DR.-IN0. MANFRED BDNINO PATENTANWÄLTE

dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung zum Ermitteln der Größe des Elektrodenstromes einen Stromwandler enthält, dessen Primärwicklung (39) in Serie mit einer der Boilerelektroden (14-, 15) geschaltet ist, wobei in der Sekundärwicklung (40) eine Spannung induziert wird, die dem Elektrodenstrom proportional ist.
9. Elektrodenboiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Meßschaltung beeinflußte Schaltung ein elektromagnetisches Relais (EL) enthält, das in Abhängigkeit von der Eingangsspannung aktiviert wird, wobei die Kontakte (RL.l)des Relais (RL) mit der Steuerung des Auslaßventils (78) verbunden sind.
10. Elektrodenboiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Meßschaltung beeinflußte Schaltung elektronische Mittel aufweist, die ihren Zustand bei einem vorgegebenen Spannungspegel verändern.
11. Elektrodenboiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Verhinderung des gleichzeitigen Öffnens des Ein- und des Auslaßventils.
12. Elektrodenboiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Anschluß des Boilers für den Zu- und den Abfluß vorgesehen ist,
13. Elektrodenboiler nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß 3e ein getrennter Zu- und Abflußanschluß vorgesehen ist, und einer der Anschlüsse höher als der andere angeordnet ist.
14·. Elektrodenboiler nach einem der vorangehenden Ansprüche,

- 29 -409837^0287

DIPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BDNINQ

PATENTANWÄLTE

gekennzeichnet durch ein weiteres Filter, das in Flußrichtung hinter dem Auslaßventil angeordnet ist.
15. Elektrodenboiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Schließen des Auslaßventils nach einer vorgegebenen Zeit, unabhängig vom Elektrodenstrom.
16. Elektrodenboiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Schließen des Auslaßventils unabhängig vom Elektrodenstrom, wenn der Wasserspiegel bis zu einem vorgegebenen Punkt gefallen ist.

MB: DG

Leerseite