DD212801A1

DD212801A1 - Einrichtung zur bestimmung der lage einer grenzschicht

Info

Publication number: DD212801A1
Application number: DD24622782A
Authority: DD
Inventors: Volker Kliem; Jobst Schwarzlose
Original assignee: Mansfeld Kombinat W Pieck Veb
Priority date: 1982-12-20
Filing date: 1982-12-20
Publication date: 1984-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Lage einer Grenzschicht zwischen zwei nicht mischbaren Fluessigkeiten mit Hilfe eines radioaktiven Strahlers in Form eines Schwimmers. Ziel der Erfindung ist es, den technischen und oekonomischen Aufwand der bisher bekannten Verfahrensweisen zur Bestimmung der Lage einer Grenzschicht zwischen zwei nicht mischbaren Fluessigkeiten zu vermindern. Ausgehend von den technischen Ursachen der Maengel der bereits bekannten technischen Loesungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einem Minimum an gleichen und untereinander austauschbaren elektronischen Messkanaelen ein Maximum an auswertbaren Lageinformationen zu vermitteln. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, indem die Grenzwertschaltsignale elektronischen Bauteilen zugeleitet und so miteinander verknuepft werden, dass die Lage der Grenzschicht im erfassten niveaubereich und die Bewegungsrichtung der Grenzschicht bei Auswandern aus dem Messbereich angegeben wird, wobei durch den Einsatz von n Messkanaelen m = n + 4 Lageinformationen erhalten werden.

Description

Einrichtung zur Bestimmung der Lage einer, Grenzschicht .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Lage einer Grenzschicht (Phasengrenze) zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten mit einem radioaktiven -Strahler in Form eines Schwimmers innerhalb des Behälters und einer außerhalb des Behälters angebrachten Sonde mit strahlungsempfindlichen Elementen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zu den bekannten Meßverfahren zur Bestimmung dar Phasengrenzlage zählen mechanische, optische, elektrische, magnetische und radiometrische Verfahren« Sie können bei entsprechenden Differenzen in den physikalischen Parametern der beiden Phasen und bei Beachtung der durch die Umgebung bedingten Verhältnisse ("Temperatur, Druck, Korrosion, Krustenbildung u· a«) durchaus erfolgreich eingesetzt werden·

Zu den bekannten technischen Lösungen zählen auch alle . ' radiometrischen Füllstandsmeßeinrichtungen mit unterschiedlichen Anordnungen von Strahler und Detektor· Man verwendet ortsfeste Anordnungen mit einem Strahler oder mehreren Strahlern und einem Detektor oder mehreren

! * Detektoren, wie z. B, in der OS 1 179 729 beschrieben· Bei anderen Anordnungen wird mit ortsveränderlichem Strahler-Detektor-System gearbeitet, z, B. bei den radiometrischen Nachlaufanlagen (AS 1 226 320). Schließlich sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Strahler oder

W Detektor bewegt werden· In den Offenlegungsschriften

1 210 202 und 1 187 386 werden derartige technische Lösungen beschrieben· ' Der gemeinsame Mangel dieser Einrichtungen besteht in der Begrenztheit ihrer Aussagekraft auf den Niveaubereich, in welchem sich Meßfühler befinden. So werden im allgemeinen mit η Detektoren m * η Lagepunkte des Strahlers' und damit der Phaser*grenze fixiert· Aussagen über die Richtung des Auswanderns der ,Phasengrenze aus dem erfaßbaren Niveaubereich liegen nicht vor· Schwankt die Lage der Grenzschicht über einem größeren Höhenbereich, so sind entweder zahlreiche Meßfühler er-

ζ-\ forderlich oder das Meßsystem muß bewegt werden· Dadurch sind die Anlagen teilweise kompliziert aufgebaut, kostenaufwendig und wartungsintensiv·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den technischen und ökonomischen Aufwand der bisher bekannten Verfahrensweisen zur Bestimmung der Lage einer Grenzschicht zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten zu vermindern·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Ausgehend von den technischen Ursachen der Mängel der bereits bekannten technischen lösungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einem Minimum an gleichen und untereinander austauschbaren elektronischen Meßkanälen ein Maximum an auswertbaren Lageinformationen zu vermitteln· ^: , .

Die Aufgabe wird mit einer Einrichtung, die mit einem radioaktiven Schwimmer, der sich nach entsprechender Austarierung an der Grenzschicht bewegt und innerhalb des Trennbehälters untergebracht ist, und mit einem fest montierten Detektorsystem, das sich außerhalb des Trennbehälters befindet und das aus einem Kollimator mit horizontal liegenden Schlitzen, hinter den Schlitzen angeordneten Strahlungsdetektoren sowie Impülsdichteniessern mit jeweils zwei Grenzwertschaltern besteht, erfindungsgemäß dadurch'gelöst, daß durch Verknüpfung der Grenzwertschaltersignale mit Hilfe von elektronischen Bauteilen die Lage der Phasengrenze im erfaßten Hlveaubereich direkt angegeben, das Auswandern der Phasengrenze aus dem Meßbereich akustisch signalisiert und die Richtung der Phasengrenzenbewegung bei Auswandern aus dem Meßbereich zur Anzeige gebracht wird·

Keben den Strahlungsdetektoren besitzt die Sonde die Auswerteelektronik zur Impulsformung, -verstärkung und -übertragung zum Zentralgerät·

Das Zentralgerät enthält für 3eden Meßkanal je einen Impulsdichtemesser zur Umwandlung der Detektorimpulse in eine intensitätsproportionale Gleichspannung U_, die an zwei

nachfolgende Grenzwertschalter mit getrennt voneinander einstellbarer Triggerschwelle und Schalthysterese abgegeben wird· Dabei spricht Grenzwertsehalter G₁ bei Volleinstrahlung, Grenzwertsehalter G₂ bei Resteinstrahlung an, VoIl-

einstrahlung ist bei Lage des Schwimmers direkt vor einem Kollimatorschlitz mit definiertem Öffnungswinkel gegeben. Resteinstrahlung liegt vor, wenn durch den radioaktiven Strahler trotz des vor der Sonde angebrachten Kollimators noch eine deutlich über dem Nulleffekt liegende Strahlungsintensität vorhanden ist. Diese Bedingung wird durch die angepaßten Öffnungswinkel der Kollimatorschlitze erfüllt.

Erfindungsgemäß gelangen die von den Grenzwertschaltern prellfrei abgegebenen digitalen Ausgangssignale über

w' eine Pegelwandlung sowohl an statisch setzbare, als auch an taktflankengesteuerte digitale Schaltkreise. Dabei werden die zur optischen Anzeige des Strahlerstandes bei η Meßkanälen erzielbaren m =· η ^s+ 4 Lageinformationen * mit η ÜL 2 aus der logischen Verknüpfung der kontaktlosen Triggerausgänge von G₁ und Gp gewonnen. Durch statisches Setzen der dafür benötigten Baugruppen werden Fehlscha?.-tungen mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschaltet. Erreicht die Phasengrenze die vorgegebene Grenze des Arbeitsbereiches, wird durch Freigäbe eines Niederfrequenz-Oszillators ein Alarmsignal ausgelöst. Über- bzw. unterschreitet die Phasengrenze die durch die Kollimatorkonstruktion vorgegebene Höhenlage, so wird durch Setzen

^w eines Speichers das Auswandern aus dem Meßbereich als Richtungsvektor festgelegt und angezeigt. Sieben der Signalverarbeitung zur optischen Anzeige und akustischen Warnung können die Signale zur Regelung einer konstanten Phasengrenzenlage nach bekannten Prinzipien herangezogen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausftihrungsbeispiel näher erläutert werden

Es zeigt:

Fig. 1: Schematische Darstellung der Meßanlage Fig. 2: Verknüpfungsmechanismus der Grenzwertschaltersignale von G. und Gp der η 3 Meßkanäle

Gemäß Fig. 1 befinden sich in einem Behälter 1 zwei nicht mischbare Flüssigkeiten 2 und 3, zwischen denen sich die Grenzschicht 4 befindet. Die leichtere Flüssigkeit 2 kann ständig durch den überlauf 5 abfließen. In den Behälter 1 ist senkrecht ein perforiertes Rohr 6 zur Aufnahme des Schwimmers 7 eingesetzt. Der Schwimmer 7 ist mit einem radioaktiven Strahler ausgerüstet und so austariert, daß er sich an der Trennschicht 4 befindet und den Bewegungen dieser Trennschicht folgt. Außerhalb dieses Behälters ist die Meßsonde 8 mit Kollimator 9 ortsfest so montiert, daß im Norinalbetrieb die Trennschicht 4 und die Mitte der Sonde 8 in einem Niveau liegen.

.,J Der Kollimator 9 verfügt über horizontal liegende Schlitze 10, durch die die Strahlung selektiv in die Sonde eintreten kann. Auf der Höhe der Schlitze sind Strahlungsdetektoren angeordnet.

Befindet sich der Schwimmer in Höhe eines Schlitzes, so erhält der betreffende Detektor Volleinstrahlung, während die benachbarten Detektoren lediglich Reststrahlung auswerten können. Jedem Detektor 11 wird ein Elektronikbaustein 12 (Fernspeisung, Impulsformung, Verstärkung) zugeordnet (Meßkanal).

Die Sondenimpulse gelangen über eine Kabelanpaßstufe und das Meßkabel 13 zum Zentralgerät, Die hier einlaufenden Impulse werden pro Kanal über Impulsdichtemesser mit jeweils 2 Grenzwertschaltern 14 dem TTL-Verknüpfungsbaustein 15 zugeleitet. Die hier gebildeten Steuerimpulse schalten das optische Anzeigetableau 16 %owie die akustische Warnmeldung 17« 18 entspricht der Zentralen- und Sondenstromversorgung· Pig, 2 zeigt den Verknüpfungsmechanismus. Befindet sich

^r^t der Strahler in der mittleren Lage C, so sprechen wegen Volleinstrahlung im Kanal II G₁ und G₂, im Kanal I und III wegen Resteinstrahlung nur die jeweiligen Grenzwertschalter G₁ an. (Die Triggerschwellen der G₁ liegen unter denen der Gp·) Verschiebt sich die Phasengrenze in die Lage B, so erhält Kanal III Volleinstrahlung, es sprechen G₁ und Go an, Gp von Kanal II fällt ab. Steigt die Phasengrenze weiter an und erreicht A, so fällt auch G₂ im Kanal III ab,-während G₁ im gleichen Kanal weiterhin anspricht. Diese Position führt zur akustischen Alarm- ,, auslösung. Wird jetzt über Stellglieder des nachgeschalteten Regelkreises keine Absenkung der Phasengrenze ausgelöst, so wandert diese weiter nach oben und löst

J über die Steuerelektronik die Anzeige des Richtungsvektors aus.

Entsprechende Änderungen der Einstrahlungsbedingungen und entsprechende logische Abläufe gelten für das Absinken der Phasengrenze.

Claims

Brfindungsanspruch ·

1. Einrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Lage einer Grenzschicht zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten mit einem ein radioaktives Isotop enthaltenden Schwimmer, der sich durch entsprechende Austarierung an der Grenzschicht bewegt, und einem Detektorsystem, das außerhalb des Behälters ortsfest montiert ist, bestehend aus einem Kollimator mit -_Λ - horizontal liegenden Schlitzen, hinter den Schlitzen " angeordneten Strahlungsdetektoren sowie Impulsdichtemessern mit jeweils zwei Grenzwertschaltern, dadurch gekennzeichnet,

daß die Grenzwertschaltersignale elektronischen Bauteilen (15) zugeleitet und so miteinander verknüpft werden, daß die Lage der Grenzschicht (4) im erfaßten Niveaubereich und die Bewegungsrichtung der Grenzschicht bei Auswandern aus dem Meßbereich angegeben wird, wobei durch Einsatz von η Meßkanälen (im Normalfall drei) m = η + 4 Lageinformationen (im Normalfall . sieben) erhalten werden.

, 2. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswandern der Phasengrenze aus dem Meßbereich durch eine akustische oder eine andere geeignete Warneinrichtung signalisiert wird.

3· Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet« daß die Anzahl der eingesetzten Kanäle entsprechend der geforderten Genauigkeit zur Ermittlung der Grenzschichtlage und entsprechend der Größe des zu erfassenden Höhenbereiches festgelegt wird.

4. Einrichtung nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,

daß entsprechend der Genauigkeitsforderung der vertikale Abstand der Schlitze (10) im Kollimator (9) gewählt wird und der Kollimator (9) über entsprechend breite und/oder konusförmig gestaltete Schlitze (10) verfügt.

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