DD220203A1

DD220203A1 - Fuellstandsanzeige fuer tiefsiedende verfluessigte gase

Info

Publication number: DD220203A1
Application number: DD25539583A
Authority: DD
Inventors: Bernd Roehreich; Wolfgang Mueller; Eugen Meyer; Joachim Scheurich
Original assignee: Niedersachswerfen Kaeltetech
Priority date: 1983-10-04
Filing date: 1983-10-04
Publication date: 1985-03-27

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIEFFT EINE FUELLSTANDSANZEIGE FUER TIEFSIEDENDE, VERFLUESSIGTE GASE IN OFFENEN WIE AUCH GESCHLOSSENEN UND UNTER DRUCK STEHENDEN BEHAELTERN ZUR LAGERUNG UND ZUM TRANSPORT DIESER. ES IST ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG, EINE FUELLSTANDSANZEIGE FUER TIEFSIEDENDE, VERFLUESSIGTE GASE ZU SCHAFFEN, DIE GLEICHERMASSEN FUER DRUCKLOSE WIE AUCH FUER UNTER DRUCK STEHENDE BEHAELTER GEEIGNET IST. DIE ZU SCHAFFENDE EINRICHTUNG HAT ZU SICHERN, DASS DER UEBERGANG VON DER FLUESSIGEN IN DIE DAMPFPHASE ODER UMGEKEHRT, MIT HOHEN GENAUIGKEIT REGISTRIERT WIRD. DIESE AUFGABE WIRD DADURCH GELOEST, DASS DAS GEBERELEMENT EINEN ELEKTRISCHEN MESSWERTGEBER AUFWEIST.

Description

Ziel der Erfindung /

Die Erfindung hat das Ziel, eine Füllstandsanzeige für tiefsiedende, verflüssigte Gase zu schaffen, die gleichermaßen für drucklose wie auch für unter Druck stehende Behälter geeignet ist und dabei robust und für Transportbehälter einsetzbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllstandsanzeige für tiefsiedende, verflüssigte Gase, vorzugsweise für Sauerstoff, Argon, Stickstoff und Methan, in offenen wie auph geschlossenen unter Druck stehenden Behältern zur Lagerung und zum Transport dieser zu entwickeln, bei der der Übergang von der flüssigen in die Dampfphase oder umgekehrt-mit hoher Genauigkeit registriert wird, wobei keine Gegenheizung benötigt wird und daß sich die anderen elektrischen Kennwerte als der Widerstand beim Übergang von einer Phase In die andere nicht verändern. Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Geberelement einen elektrischen Meßwertgeber aufweist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die Füllstandsanzeige ist mit 5 in verschiedener Höhe im Behälterinneren angebrachten Meßwertgebern T1 ...T5 ausgerüstet.

Als Meßwertgeber werden Siliziumtransistoren in Miniplastausführung verwendet. Sie sind alle als Diode geschaltet.

Alle 5 Geber werden mit einer konstanten Spannung gespeist, wobei der Geber TI als Vergleichstemperaturfühier wirkt, d.h., er liegt immer im tiefkalten, verflüssigten Gas. Solange dies auch für die anderen Geber gilt, fließt durch sie der gleiche Strom, und es wird nichts angezeigt oder signalisiert. Sobald aber aus der Flüssigkeit ein Geber herausragt, ändert sich der Stromfluß durch ihn. Diese Änderung wird über den entsprechenden Operationsverstärker (OPV 1 ...4) gegeben, welcher den veränderten Strom mit dem konstanten Strom über den Geber T1 vergleicht- Die festgestellte Abweichung wird mit einer Leuchtdiode (D5...D8) signalisiert. Bei Zwischenstellungen des Flüssigkeitsniveaus genügt dies.

Für maximale und minimale Füllhöhen ist es möglich, über ein Relais, im gegebenen Beispiel K1 und K2, Schaltoperationen auszuführen.

Claims

Erfindungsanspruch:

Füllstandsanzeige für tiefsiedende, verflüssigte Gase, vorzugsweise für Sauerstoff, Argon, Stickstoff und Methan, in offenen wie auch geschlossenen und unter Druck stehenden Behältern zur Lagerung und zum Transport dieser, gekennzeichnet dadurch, daß als Meßwertgeber je nach Bedarf zwei oder mehrere Siliziumtransistoren verwendet werden, die als Diode geschaltet sind.

Anwendungsgebiet der Erfindung ,

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsanzeige für tiefsiedende, verflüssigte Gase, vorzugsweise für Sauerstoff; Argon, Stickstoff und Methan, in offenen wie auch geschlossenen und unter Druck stehenden Behältern zur Lagerung und zum Transport dieser. .

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Bei dem Versuch, den Füllstand in Behältern für verflüssigte, tiefsiedende Gase zu überwachen, hat man anfangs Meßmethoden der Volumetrie angewendet, die in herkömmlichen Bereichen hinreichend bekannt waren. Es zeigte sich aber, daß die extrem tiefen Temperaturen der Füllmedien, deren Stoffwerte sowie die Beeinflussung der Füllmedien durch die Meßvorrichtung die Verwendbarkeit derartiger Meßeinrichtungen stark einengt oder z.T. auch unmöglich macht.

Als einfache Füllstandsanzeige ist ein Schwimmer zu nennen, der mit einem leichten, in die warme Zone hinausragenden Stab versehen ist. Der Stab kann mit einem Zeigerversehen sein, dereine geeichte Skala überstreicht. Moderne Ausführungsformen weisen am Stab einen Wandler auf, der ein elektrisches Signal erzeugt. Damit ist eine. Fernanzeige möglich, und es können Signale gegeben werden,, Relais angesteuert werden usw. Füllstandsanzeigen dieser Art haben jedoch erhebliche Mangel. Die niedrige Dichte der Flüssigkeit verursacht auch nur geringe Einstellkräfte.,Die Empfindlichkeit/der Anzeige ist deshalb unzureichend. Desweiteren können die Schwimmerstäbe entlang ihrer Bewegungsrichtung verklemmen. Deshalb sind derartige Füllstandsanzeigen für Transportbehälter, bei denen betriebsmäßig Schwingungen auftreten, ungeeignet. Ein letzter wesentlicher Nachteil besteht darin, daß der Schwimmerstab bei vollem Behälter weit über den Behälter hinausragt und der Behälter damit eine unzumutbare Bauhöhe erreicht. Dieser Nachteil läßt sich umgehen, wenn anstelle des Schwimmers ein Tauchkörper mit größerer Dichte als die der Flüssigkeit verwendet wird, wobei der Tauchkörper an einer Feder hängt. Im leeren Zustand wird der Tauchkörper durch sein Gewicht die Feder maximal auslängen. Mit steigendem Füllstand erfährt der Tauchkörper einen Auftrieb, um dessen Betrag sich die Federkraft verringert, d. h., die Feder zieht sich zusammen. Durch geeignete Auslegung des Kräftespiels zwischen Gewicht des Auftriebskörpers einerseits, sowie Federkraft und Auftrieb andererseits erreicht man, daß sich der Stab am Auftriebskörper nicht um den Niveauunterschied des Flüssigkeitspegels, sondern nur um einen Bruchteil davon verschieben muß. Auf diese Weise kann die gesamte Anzeigevorrichtung im Behälter, ggf. in der warmen Zone unter einer Glaskappe, untergebracht werden. Diese Füllstandsanzeige ist deshalb auch für Druckbehälter geeignet. Der entscheidende Nachteil ist aber, daß sich die Genauigkeit der Anzeige gegenüber einer Schwimmeranzeige um ein Vielfaches verringert.

Eine weitere bekannte Füllstandsanzeige sieht vor, "den Füllstand durch hydrostatische Anzeigevorrichtungen zu überwachen. Die Druckdifferenz zwischen dem Flüssigkeitsniveau und dem tiefsten Punkt des Behälters wird mit einem Differenzmanomter festgestellt. Auch hier ergibt sich eine geringe Einstellkraft wegön der niedrigen Flüssigkeitsdichte. Weiterhin zeigten Versuche, , daß die Anzeige durch kurzzeitiges Sieden des verflüssigten, tiefsiedenden Gases instabil ist. ν

Gleiches tritt während des Transportes der Behälter auf. Schließlich sind für derartige Meßeinrichtungen komplizierte Verbindungen durch den Vakuumräum erforderlich, die den Behälter insgesamt störanfälligerrnacheh. Es sind noch weitere nichtelektrische'Füllstandsanzeigegeräte bekannt.

Kondensationsgeber, optische und akustische Geber. Sie haben alle entscheidende Nachteile, die den universellen Einsatz für Läger- und Transportbehälter unwirtschaftlich werden lassen. Bei diesen Gebern tauchen relativ große Massen in das tiefkalte, verflüssigte Gas ein, was hohe Gasverluste verursacht oder keinen kontinuierlichen Meßvorgang erlaubt, da die Füller immer nur kurzzeitig eintauchen können. Weiterhin ist die elektrische Signalübertragung nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich. Und schließlich ist ein Einsatz in einigen Fällen nur in offenen Gefäßen möglich.

Neben diesen Möglichkeiten zur Füllstandsmessung ist eine Vielzahl von Meßmethoden bekannt, die auf der Basis elektrischer Meßwertgeber funktionieren. Man benutzt dabei in der Regel metallische Leiter als Meßwertgeber, deren Widerstand temperaturabhängig ist. Da die Temperaturen des flüssigen Gases und des sich darüber befindlichen Dampfes unterschiedlich hoch sind, wird sich je nach Eintauchtiefe des Gebers ein unterschiedlicher elektrischer Ström im Geber einstellen, der verstärkt und für Signal- oder Steuerzwecke benutzt werden kann. Die Empfindlichkeit derartiger Vorrichtungen ist jedoch gering, so daß man den Geber ständig mit einem bestimmten Strom belastet, wodurch auch ständig eine bestimmte Wärmemenge abgegeben wird. .

Dabei ist die an die Flüssigkeit abgegebene Wärme bedeutend höher als die an den Dampf abgegebene. Der in die Flüssigkeit eintauchende Teil des Gebers bleibt dadurch kalt, während, sich der aus der Flüssigkeit herausragende Teil gegenüber dem Dampf erwärmt. Durch diese Zusammenhänge verändert sich der Widerstand beim Absenken oder Ansteigen des Flüssigkeitsniveaus um ein Vielfaches, was für eine Füllstandsmessung ausgenutzt werden kann. Als nachteilig erweist sich aber, daß durch den Heizstrom eine erhöhte Verdampfungsrate zu verzeichnen ist. Weiterhin ist die Anzeigegenauigkeit selbst für viele technische Zwecke unzureichend.

Varianten, bei denen als Geberelement deshalb keine Widerstandsdrähte sondern Thermistoren eingesetzt werden, bringen auch nicht den gewünschten Erfolg.

Nach der DE-OS 2423415 wird vorgeschlagen. Kaltleiter zu verwenden. Dort hat man zwar zwischen gasförmigem und flüssigem Stickstoff ein Signalverhältnis von 400:1 festgestellt, in der.Praxis hat man es jedoch nicht mit dieser Kombination sondern mit der Kombination Flüssiggas-Dampf zu tun, was das Signalverhältnis wesentlich verringert. Hinzu kommt, daß die durch den Übergang von der Flüssiggasphase in die Dampfphase zu verzeichnende Temperaturänderung neben der Veränderung des Widerstandes des Geberelementes auch eine Veränderung der anderen elektrischen Kennwerte hervorruft. Dies macht eine exakte Messung unmöglich, oder es ist ein hoher Aufwand notwendig, um diese Kennwertänderung zu kompensieren.