DD212801A1

DD212801A1 - DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF A BORDER LAYER

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.The invention relates to a device for continuously determining the position of a boundary layer between two immiscible liquids with the aid of a radioactive radiator in the form of a float. The aim of the invention is to reduce the technical and oeconomic effort of the previously known procedures for determining the position of a boundary layer between two immiscible liquids. Based on the technical causes of the defects of the already known technical solutions, the invention has for its object to provide a maximum of evaluable position information with a minimum of the same and interchangeable electronic Messkanaelen. According to the invention, the object is achieved by supplying the limit value switching signals to electronic components and linking them together in such a way that the position of the boundary layer in the detected level range and the direction of movement of the boundary layer when emigrating from the measuring range are indicated, wherein m = n through the use of n measurement channels + 4 location information can be obtained.

Description

Einrichtung zur Bestimmung der Lage einer, Grenzschicht . Device for determining the position of a boundary layer .

Field of application of the invention

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.The invention relates to a device for the continuous determination of the position of a boundary layer (phase boundary) between two immiscible liquids with a radioactive radiator in the form of a float within the container and a mounted outside the container probe with radiation-sensitive elements.

Characteristic of the known technical solutions

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·The known measuring methods for determining the phase boundary position include mechanical, optical, electrical, magnetic and radiometric methods. "With corresponding differences in the physical parameters of the two phases and in consideration of the conditions caused by the environment (" temperature, pressure, corrosion, crust formation u · a «) can be used successfully ·

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 mehrerenAmong the known technical solutions include all. Radiometric fill level measuring devices with different arrangements of radiator and detector Use fixed arrangements with one or more radiators and one or more detectors

! * 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! * Detectors, such. B, described in the OS 1 179 729 · In other arrangements is used with portable emitter-detector system, z, B. in the radiometric tracking systems (AS 1 226 320). Finally, devices are known in which emitters or

W Detektor bewegt werden· In den OffenlegungsschriftenW detector to be moved · In the publications

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-1 210 202 and 1 187 386, such technical solutions are described. The common deficiency of these devices is the limited validity of their significance to the level range in which sensors are located. Thus, in general with η detectors m * η location points of the radiator 'and thus the phaser * bound fixed · Statements about the direction of emigration, the phase boundary from the detectable level range are not present · If the position of the boundary layer over a larger height range, so Either numerous sensors are

ζ-\ forderlich oder das Meßsystem muß bewegt werden· Dadurch sind die Anlagen teilweise kompliziert aufgebaut, kostenaufwendig und wartungsintensiv· for- required or the measuring system must be moved. As a result, the systems are sometimes complicated, costly and maintenance-intensive.

Object of the invention

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·The aim of the invention is to reduce the technical and economic complexity of the previously known methods for determining the position of a boundary layer between two immiscible liquids ·

Explanation of the essence of the invention

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· ^: , .Based on the technical causes of the deficiencies of the already known technical solutions, the invention has for its object to provide a maximum of evaluable position information with a minimum of the same and interchangeable electronic measuring channels · ^: ,.

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·The object is achieved by means of a device which is equipped with a radioactive float, which is moved after appropriate balancing at the boundary layer and housed within the separation vessel, and with a fixed detector system, which is located outside of the separation vessel and that of a collimator with horizontally lying Slits, arranged behind the slots radiation detectors and Impülsdichteniessern with two limit switches, according to the invention dadurch'gelöst that indicated by linking the limit switch signals with the help of electronic components, the position of the phase boundary in the detected Hlveaubereich, the emigration of the phase boundary from the measuring range acoustically signaled and the direction of the phase boundary movement is displayed when emigrating out of the measuring range.

Keben den Strahlungsdetektoren besitzt die Sonde die Auswerteelektronik zur Impulsformung, -verstärkung und -übertragung zum Zentralgerät·If the radiation detectors have the radiation detectors, the probe has the evaluation electronics for pulse shaping, amplification and transmission to the central device.

Das Zentralgerät enthält für 3eden Meßkanal je einen Impulsdichtemesser zur Umwandlung der Detektorimpulse in eine intensitätsproportionale Gleichspannung U_, die an zweiFor each measurement channel, the central unit contains one pulse density meter each for converting the detector pulses into an intensity-proportional DC voltage U_ which is applied to two

nachfolgende Grenzwertschalter mit getrennt voneinander einstellbarer Triggerschwelle und Schalthysterese abgegeben wird· Dabei spricht Grenzwertsehalter G₁ bei Volleinstrahlung, Grenzwertsehalter G₂ bei Resteinstrahlung an, VoIl-the following limit value switch is output with separately adjustable trigger threshold and switching hysteresis · In this case, limit value holder G ₁ in the case of full irradiation, limit value holder G ₂ in the case of residual irradiation, responds to

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.Irradiation is given in the position of the float directly in front of a collimator slot with a defined opening angle. Residual radiation occurs when, despite the collimator mounted in front of the probe, there is still a radiation intensity that is clearly above the zero effect due to the radioactive radiator. This condition is met by the matched aperture angles of the collimator slots.

Erfindungsgemäß gelangen die von den Grenzwertschaltern prellfrei abgegebenen digitalen Ausgangssignale überIn accordance with the invention, the digital output signals delivered bounce-free by the limit switches pass over

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 Setzenw 'a level conversion to both statically settable, as well as clock edge controlled digital circuits. In this case, the m = · η ^s + 4 position information * achievable for the optical display of the emitter position in the case of η measuring channels is obtained with η ÜL 2 from the logical combination of the contactless trigger outputs of G ₁ and Gp. Static setting of the assemblies required for this purpose is likely to eliminate faulty calculations. If the phase boundary reaches the preset limit of the working range, an alarm signal is triggered by the release of a low-frequency oscillator. If the phase boundary exceeds or falls short of the altitude predetermined by the collimator design, then setting becomes

^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. ^{w of} a memory emigration from the measuring range is set as a direction vector and displayed. Seven of the visual display and audible warning signal processing can use the signals to control a constant phase boundary according to known principles.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausftihrungsbeispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below with reference to a Ausfüihrungsbeispiel

Es zeigt: It shows:

Fig. 1: Schematische Darstellung der Meßanlage Fig. 2: Verknüpfungsmechanismus der Grenzwertschaltersignale von G. und Gp der η 3 MeßkanäleFig. 1: Schematic representation of the measuring system Fig. 2: Linking mechanism of the limit switch signals of G. and Gp of the η 3 measuring channels

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.According to FIG. 1, two immiscible liquids 2 and 3 are located in a container 1, between which the boundary layer 4 is located. The lighter liquid 2 can flow continuously through the overflow 5. In the container 1, a perforated tube 6 is used for receiving the float 7 vertically. The float 7 is equipped with a radioactive emitter and balanced so that it is located on the separation layer 4 and follows the movements of this separation layer. Outside this container, the probe 8 is fixedly mounted with collimator 9 so that in Norinalbetrieb the separation layer 4 and the center of the probe 8 are in a level.

.,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.., J The collimator 9 has horizontally disposed slots 10 through which the radiation can selectively enter the probe. Radiation detectors are located at the level of the slots.

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).If the float is at the level of a slot, the relevant detector receives full irradiation, while the adjacent detectors can only evaluate residual radiation. Each detector 11 is assigned an electronic component 12 (remote supply, pulse shaping, amplification) (measuring channel).

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 sichThe probe pulses pass through a cable adapter and the measuring cable 13 to the central unit, the incoming pulses here are per channel via pulse density meter with 2 limit switches 14 the TTL-link module 15 fed. The control pulses formed here switch the optical display panel 16% as well as the acoustic warning 17 "18 corresponds to the central and probe power supply · Pig, 2 shows the link mechanism. Is located

^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 ^r ^ t of the radiators in the central layer C, so only the respective limit switches respond due to full exposure in the channel II G ₁ and G _2, in channel I and III due to residual radiation at G _1. (The trigger thresholds of G ₁ are below those of Gp ·) If the phase boundary shifts to position B, channel III receives full irradiation, G ₁ and Go respond, Gp of channel II drops. If the phase boundary continues to rise and reaches A, then G ₂ also drops in channel III, while G ₁ continues to respond in the same channel. This position leads to the acoustic alarm triggering. If now no lowering of the phase limit is triggered via actuators of the downstream control loop, then it moves further upwards and releases

J über die Steuerelektronik die Anzeige des Richtungsvektors aus. J via the control electronics, the display of the direction vector.

Entsprechende Änderungen der Einstrahlungsbedingungen und entsprechende logische Abläufe gelten für das Absinken der Phasengrenze.Corresponding changes in the irradiation conditions and corresponding logical processes apply to the decrease of the phase boundary.

Claims

Claim for merit ·

A device for the continuous determination of the position of a boundary layer between two immiscible liquids with a radioactive isotope containing float, which moves by appropriate balancing at the boundary layer, and a detector system which is fixedly mounted outside the container, consisting of a collimator with - _Λ - horizontal slits, behind the slots "arranged radiation detectors and pulse density meters, each with two limit switches, characterized

in that the limit switch signals are fed to electronic components (15) and linked to one another in such a way that the position of the boundary layer (4) in the detected level range and the direction of movement of the boundary layer during migration out of the measuring range are indicated, whereby by using η measuring channels (normally three) m = η + 4 position information (normally seven).

, 2. Device according to item 1, characterized in that the migration of the phase boundary is signaled from the measuring range by an acoustic or other suitable warning device.

3 · Device according to point 1, characterized in that «the number of channels used is determined according to the required accuracy for determining the boundary layer position and according to the size of the height range to be detected.

4. Device according to item 1 and 3, characterized

that according to the accuracy requirement, the vertical spacing of the slots (10) in the collimator (9) is selected and the collimator (9) has correspondingly wide and / or conically shaped slots (10).

Hicrzu "" _Seiien Zeic!.: Jngen