<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Konstanthaltung des Spiegels einer Flüssigkeit
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Konstanthaltung des Spiegels einer Flüssigkeit durch Regelung der Nachfüllung des Flüssigkeitsbehälters über eine Auswertevorrichtung abhängig von dem
Rückstaudruck, der bei Annäherung des Flüssigkeitsspiegels an eine Düse, der Gas entströmt, in dieser Dü- se entsteht.
Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen beispielsweise über einen Schwimmer, eine in die Flüssigkeit eintauchende Fühler Vorrichtung u. dgl., ein Schaltkreis geschaltet wird, der das Nachfüllen des Behälters und den Nachfluss der Flüssigkeit regelt. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass sie Teile benötigen, die in die Flüssigkeit eintauchen. Dies bereitet z. B. bei der Regelung von Säurebädern oder stark erhitzten Flüssigkeiten, z. B. Metallschmelzen, Glasschmelzen u. dgl., grosse Unannehmlichkeiten, da der in die Flüssigkeit eingetauchte Teil durch die Flüssigkeit selbst angegriffen wird und teilweise die Flüssigkeit verunreinigt und die Oberfläche beim Eintauchen beunruhigt.
Es sind ferner Vorrichtungen bekannt, die die Steigerung des Rückstaudruckes, der bei Annäherung eines Flüssigkeitsspiegels an eine Düse, der Gas entströmt, über eine Anzeige- oder Auswertevorrichtung zur Steuerung des Flüssigkeitsstandes benützen. Dabei ist es wünschenswert, wenn sich die Oberfläche des Bades nicht verformt oder diese Verformung dauernd gleich bleibt. Um eine gleichbleibende Verformung bei Flüssigkeiten hoher Temperatur, insbesondere Glasschmelzen zu erreichen, wurde vorgeschlagen, die Flüssigkeit im Bereich der Düse zu kühlen und ihre Viskosität somit herabzusetzen. Dies stört jedoch die Gleichmässigkeit des Gefüges der Flüssigkeit an dieser Stelle.
Die Erfindung geht einen andern Weg und ermöglicht es, einen Ausscrömdruck des Gases aus der Düse zu verwenden, der so nieder ist, dass die Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels auch bei normaler Viskostät und gleichbleibendem Flüssigkeitsgefüge unverändert bleibt.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel dadurch, dass als Auswertevorrichtung zur Auswertung kleinster Druckschwankungen eine Flüssigkeitswaage verwendet ist, deren einer Waagearm einen von der Aussenluft abgeschlossenen, mit einer Unterseite in eine Flüssigkeit tauchenden Behälter trägt, in dem eine den Rückstaudruck führende Messleitung mündet, und deren zweiter, vorzugsweise mit einem verschiebbaren Einstellgewicht ausgestatteter Arm die Nachfüllung steuert.
Bei Druckerhöhung durch Annäherung des Flüssigkeitsspiegels an die Düse wird auch der Druck im Behälter erhöht und der Waagebalken aus dem Gleichgewicht gebracht, da der Behälter dadurch bestrebt ist, sich aus der Flüssigkeit herauszuheben. Dadurch wird der Waagebalken bewegt und diese Bewegung kann zur Steuerauslösung verwendet werden. Diese Waage lässt sich durch das Einstellgewicht oder eine entsprechende Grundeinstellung in einen fast labilen Gleichgewichtszustand bringen. Sie spricht bereits bei geringsten Druckschwankungen an. Eine Flüssigkeitssäule oder andere gewichtsbehaftete Teile, die
EMI1.1
gewichtes herabsetzen.
Diese Empfindlichkeit der Waage ermöglicht die Verwendung kleinster Ausströmdrücke bei der Messdüse, die auch nur geringe Druckschwankungen bei der Annäherung des Flüssigkeitspiegels hervorrufen, diesen jedoch praktisch nicht verändern oder beunruhigen, da diese kleinen Druck- änderungen bereits zur Steuerung verwendet werden können.
Als Gas kann beispielsweise Luft verwendet werden, wenn diese die Flüssigkeit nicht angreift. Bei oxydierenden Flüssigkeiten wird man beispielsweise Stickstoff, Helium oder ein anderes inaktives Gas
<Desc/Clms Page number 2>
verwenden. Wichtig ist, dass der Ausströmdruck sehr gering ist, u. zw. so gering, dass die Oberfläche der Flüssigkeit nicht eingedrückt wird. Praktisch hat sich herausgestellt, dass der Ausströmdruck kleiner als
10 mm Wassersäule sein soll. Der Druck hängt jedoch weitgehend von der Zähigkeit der zu überwachen- den Flüssigkeit ab. Der angegebene Druck ist beispielsweise ausreichend, wenn die Flüssigkeit ein zähes Öl, eine Glasschmelze od. dgl. ist. Zur Überwachung von Wasser ist ein Druck von 2 mm Wassersäule zweckmässig.
Technisch lässt sich ohne weiteres ein Druck bis 1 mm Wassersäule kontrollierbar herstellen.
Zweckmässig weist das aus der Düse austretende Gas annähernd die gleiche Temperatur wie die Flüssigkeit auf. Dies hat insbesondere dann Bedeutung, wenn die Flüssigkeit durch Temperaturveränderung leicht ihre Zähigkeit verändern kann. Die Veränderung der Zähigkeit kann eine Unstetigkeit der Flüssigkeitsoberfläche zur Folge haben und sich störend auf die Überwachung auswirken. Durch den geringen Druck strömt jedoch an sich so wenig Gas aus, dass durch diese Massnahme bereits die Gefahr einer Abkühlung der Oberfläche vermieden wird, zumal sich das ausströmende Gas bereits vor dem Erreichen der Oberfläche auf die Flüssigkeitstemperatur erwärmt oder abkühlt. Auch dadurch tritt bereits eine Temperaturangleichung auf.
Damit die Reibungs- und Strömungswiderstände in möglichst geringem Ausmasse in das Überwachungsergebnis eingehen, ist es zweckmässig, dass die Abzweigung zur Anzeigevorrichtung nahe der Düse hinter der Düsenleitung angeschlossen ist. Dies hat deshalb Bedeutung, weil die zur Verfügung stehenden Messdruckschwankungen auf Grund des sehr geringen Messdruckes äusserst klein sind und daher weitere Empfindlichkeitsverminderungen vermieden werden müssen.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Nachfüllung durch Unterbrechung und Freigabe eines von einer Lampe zu einer Photozelle führenden Lichtstrahles durch den zweiten Waagearm oder eine mit diesem gekuppelte Abdeckung gesteuert ist. Dadurch wird vermieden, dass die Waage zur Leistung von Schaltarbeit herangezogen wird. Die Schaltung erfolgt trägheits-und reibungslos, wodurch die Empfindlichkeit weiter gesteigert und der verwendbare Druck herabgesetzt wird.
Störend wirken sich bei den geringen Messdrücken zufällige Druckschwankungen, die beispielsweise in einem Wärmebad einer Glaserhitzungswanne, einem Ofen u. dgl. auftreten können, aus. Zum Ausschalten dieser allgemein kurzzeitigen Druckschwankungen wird vorgeschlagen, in der Leitung zur Auswertevorrichtung eine Drosselbohrung und/oder einen Pufferraum anzuordnen.
Bei der Überwachung des Spiegels von heissen Flüssigkeiten ist es zweckmässig, das Gas bereits im Bereich der Hauptluftleitung und/oder der Düsenzuleitung vorzuwärmen, um Abkühlungen des Flüssigkeitsspiegels zu vermeiden.
Insbesondere ist dies notwendig bei der Konstanthaltung des Spiegels von Flüssigkeiten höchster Temperatur, deren Viskosität stark temperaturabhängig ist, z. B. von Glasschmelzen, Metallschmelzen usw.
In diesem Falle ist es meist notwendig, dass die in den Ofen hineinreichende Düsenzuleitung mit einem Kühlmantel, durch den meist Wasser fliesst, umgeben ist, damit die Düsenzuleitung nicht abschmilzt.
Um das langsam ausströmende Gas auf eine möglichst hohe Temperatur zu bekommen, ist es dabei zweckmässig, dass bei einem doppelten Wassermantel das zufliessende kältere Wasser im Aussenmantel ist,
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
Glycerin oder einer andernFlüssigkeit16 gefüllten Behälter 15 schwimmt. Die Tauchglocke ist mit einem auf einem Spitzlager 25 gelagerten Waagebalken 18 verbunden. Auf der der Tauchglocke 17 gegenüberliegenden Seite des Waagebalkens 18 befindet sich ein Ausgleichsgewicht 19, mit dem auch die Empfindlichkeit der Tauchwaage eingestellt werden kann, und eine Abdecklasche 20, welche sich im Gleiche- wichtszustand der Waage zwischen eine Lampe 21 und eine die Steuerung 3 überwachende und auslösende Photozelle 22 schiebt.
Nähert sich der Flüssigkeitsspiegel 5 der Düse 6, so erhöht sich infolge des Rückstaues der Druck in der Haupt- und somit auch in der Messleitung 12. Dies hat zur Folge, dass der Druck in der Tauchglocke 17 steigt. Diese wird hochgehoben und bringt den Waagebalken 18 aus der Gleichgewichtslage. Die Unterbrechung des Lichtstrahles von der Lampe 21 zur Photozelle 22 wird durch das Abwärtsbewegen der Lasche 20 beseitigt und der auf die Photozelle 22 auftreffende Lichtstrahl löst einen Schaltvorgang aus, der verursacht, dass die Überwachung 3 die Zuleitung 2 sperrt. Diese Sperre hält so lange an, bis durch Entnahme, Ausfliessen, Verdampfen od. dgl. der Flüssigkeitsspiegel gesenkt wird, wodurch der Druck wieder absinkt, die Tauchglocke 17, der Waagebalken 18 und die Abdecklasche 20 ihre ursprüngliche Lage einnehmen und das Licht der Lampe 21 abgedeckt wird.
Die nunmehr von keinem Lichtstrahl getroffene Photozelle 22 öffnet über die Überwachung 3 die Zuleitung und der Nachfluss von Flüssigkeit ist bis zu einem neuen Druckanstieg gewährleistet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Konstanthaltung des Spiegels einer Flüssigkeit durch Regelung der Nachfüllung des Flüssigkeitsbehälters über eine Auswertevorrichtung abhängig von dem Rückstaudruck, der bei Annäherung des Flüssigkeitsspiegels an eine Düse, der Gas entströmt, in dieser Düse entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertevorrichtung zur Auswertung kleinster Druckschwankungen eine Flüssigkeitswaage verwendet ist, deren einer Waagearm (18) einen von der Aussenluft abgeschlossenen, mit einer Unterseite in eine Flüssigkeit tauchenden Behälter (17) trägt, in dem eine denRückstaudruck führende Messleitung (12) mündet, und deren zweiter, vorzugsweise mit einem verschiebbaren Einstellgewicht (19) ausgestatteter Arm die Nachfüllung steuert.