DD274757A3 - Niveaufuehler fuer tiefsiedende fluessigkeiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niveaufuehler fuer tiefsiedende Fluessigkeiten, wie sie insbesondere fuer Nachfuelleinrichtungen und zur Pegelueberwachung an Tiefkuehlfallen bzw. Kuehlmittelnachfuelleinrichtungen verwendet werden. Die Aufgabe, auch geringe Niveauunterschiede des Fluessigkeitsspiegels sicher zu kontrollieren, wird dem Niveaufuehler erreicht, bei dem ein keramikummantelter Platinmesswiderstand mittels eines elastomeren Dichtungsmaterials isolierend in ein schlecht waermeleitendes Schutzrohr eingegossen und mittels eines zusaetzlichen Heizstromes betrieben wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Niveaufühler für tiefsiedende Flüssigkeiten, wie er insbesondere für Kühlfallen bzw. Kältemittelnachfüllvorrichtung verwendet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es eind Meßfühler und Meßsonden zum Messen von hohen bzw. tiefen Temperaturen bekannt, die aber zur Niveaumessung oder Niveauregelung, insbesondere relativ geringer Pegelunterschiede bei tiefsiedenden Flüssigkeiten, nicht geeignet sind.

So sind Niveauregelungen bekannt, welche mit zwei Meßfühlern oder Meßsensoron arbeiten und dadurch nur eine größere Pegeldifferenz überwachen können.

Auch sind Lösungen bekannt, die mit Schwimmern oder optischen Einrichtungen arbeiten, welche aber durch Festfrieren oder Vereisen bei tiefsiedenden Flüssigkeiten eine exakte Pegelmessung, insbesondere in relativ kleinen Vorratsbehältern nicht ermöglichen, da in diesen nur geringe Pegeldifferenzen auftreten. So ist ei.i Schwimmerschalter vorgeschlagen worden (DE-OS 3437 705) dessen Mikroschalter in einem flüssigkeitsgedichteten Gehäuse eingesetzt ist. Bei dieser Lösung müssen abor die elektrischen Zuleitungen leicht beweglich durch die zu messende Flüssigkeit geführt werden, was aber bei tiefsiedenden Flüssigkeiten zu Problemen führt.

Auch sind Meßfühler auf der Basis von Widerstandsthermometern oder Thermoelementen vorgeschlagen worden (DE-OS 3012789; 3047696; 3241147; 3300733), die aber zur Niveauregelung bzw. Niveaumessung von tiefsiodenden Flüssigkeiten nicht eingesetzt werden können, da sie nicht in der Lage sind, die Flüssigkeitsphase von der Dampfphase zu unterscheiden, weil die Flüssigkeitsoberfläche die gleiche Temperatur wie die darüberliegende Dampfphase besitzt. Des weiteren wird beim Einfüllen der Flüssigkeit diese durch den relativ wärmeren Vorratsbehälter in Bewegung versetzt, so daß Flüssigkeitsbewegungen und Spritzer sofort eine Widerstandsänderung eines Meßfühlers zur Folge haben und somit ungewollte bzw. falsche Informationen über den Pegelstand signalisieren.

Dieser N&chteil tritt um so stärker auf, je geringer die Zeitkonstante des betreffenden Fühlers ist (DE-OS 3047696).

Auch wurde vorgeschlagen (DD-WP 233717), einen elektrischen Temperaturmeßfühler zur Füllstandserfassung einzusetzen.

Diese Lösung besitzt jedoch den Nachteil, daß der Temperaturfühler den Pegelstand nicht im Vorratsbehälter direkt überwacht, sondern die Dampftemperatur in einem an der Kühlfalle angeflanschten Hohlzylinder in einer muldenförmigen Vertiefung mißt und zur Auswertung weiterleitet. Dadurch ist es jedoch nicht möglich, geringe Niveauunterschiede des Flüssigkeitsspiegels zu erfassen bzw. zu realisieren.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile bei der Niveaumessung tiefsiedender Flüssigkeiten zu beseitigen und einen Niveaufühler hoher Sicherheit und langer Lebensdauer zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niveaufühler für tiefsiedende Flüssigkeiten zu entwickeln, der in der Lage ist, geringe Pegeldifferenzen zu erkennen und zu signalisieren sowie den Nachfüllvorgang auszulösen und dadurch den Pegel der tiefsiedenden Flüssigkeit im Behälter konstant zu halten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Niveaufühler ein keramikummantelter Platinmeßwiderstand mittels eines elastomeren Dichtungsmaterials isolierend in einem Schutzrohr aus schlecht wärmeleitendem Material, vorzugsweise

ca I Edelstahl mit einem Wärmeleitwert von 0,035 —- derart eingegossen ist, daß der bündig mit dem Schutzrohr

abschließende Meßwiderstand vom Dichtungsmaterial bailig überdeckt wird, und auf der Gegenseite die Anschlußdrähte fest mit eingegossen sind. Das Dichtungsmaterial muß für einen Temperaturbereich bis mindestens -200⁰C ausgelegt sein.

Die Verbindung zwischen dem Meßwiderstand und der mit Kupferschlauch ummantelten Zuleitung zur Zuführung eines konstanten Heizstromes von 6OmA und gleichzeitigen Abführung des Widerstandswertes ist vorzugsweise durch WIG-Schwelßen hergestellt, da Verbindungen mit Lotmaterial auf Zinnbasis bei diesen extremen Temperaturen zur Zersetzung neigen und die Meßergebnisse verfälschen

Die Wirkungsweise des Niveaufühlers ist wie folgt:

Durch den in eine Widerstandsmeßbrücke geschalteten Platinmeßwiderstand des Niveaufühlers fließt bei einer Umgebungstemperatur von 2O⁰C, ebenso wie durch die Widerstandsmeßbrücke, ein Querstrom von 5OmA. Dieser für den Platinmeßwiderstand hohe Strom bewirkt ein Aufheizen desselben und eine Wärmeabgabe an die Umgebung sowie eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes und des Spannungsabfalis am Meßieil der Wiüersiändsbrücke. Dadurch wird im negativen Bereich ein Brückenungleichgewicht, bezogen auf den Kornperatoreingang einer Auswerteschaltung erzeugt. Dieses Brückenungleichgewicht wird auch beibehalten, wenn der Niveaufühler mit dem Sticketoffdampf in Berührung kommt, wobei sich der Innenwiderstand des Platinmeßfühlers dabei sehr rasch auf etwa 900hm verringert.

Sobald aber der Niveaufühler in die tiefsiedende Flüssigkeit eintaucht, was eine schlagartiQO Abkühlung unter -180X an der , Oberfläche des Niveaufühlers bewirkt, sinkt der Innenwiderstand des Platinmeßfühlers auf etwa 270hm und das Potential am variablen Teil der Meßbrücke der Auswerteschaltung wird positiv. Damit schaltet der Komparator seinen Ausgang ab bzw. schaltet auf Ue-Potential.

Der Brückenquerstrom im ungekühlten Zustand des Fühlers beträgt etwa 9OmA. Durch diesen hohen Brückenstrom, welcher auch durch den Meßfühler fließt, ist dieser in der Lage, die Flüssigkeitsoberflöchc und die darüber liegende Dampfatmosphäre von der Flüssigkeit zu unterscheiden.

Die Änderung des Spannungsabfalls am Meßfühler im ungekühlten Zustand bewegt sich im Milliohmbereich. Es ist also ein thermisch stabil arbeitender Komperator notwendig.

Mit diesem erfindungsgemäßen Niveaufühler ist es möglich, Pegeldifferenzen von S 5 mm sicher zu realisieren, sodaß auch Vorratsbehälter mit geringem Kühlflüssigkeitslnhalt damit überwacht und betrieben werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Kühlmittel im Vorratsbehälter auf ungewollt extreme Worte sinkt oder steigt.

Ausführungsbeispiel An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.

Ein Platinmeßwiderstand mit einer Länge von 60mm und einem Durchmesser von 5 mm wird an eine flexible 2adrige elektrische Cu-Leitung mit max. 0,5 mm² Querschnitt derart angeschlossen, daß die Anschlußenden des Platinmeßwiderstaadcs (Platindriht) mit den Anschlußenden der Cu-Leitung verschweißt werden. Die Schweißstellen werden mit Hartgewebcschlauch isoliert und mit Silikonkautschukpaste NG3&X) vergossen. Der mit der elektrischen Zuleitung versehene Platinmeßwiderstand wird in ein Rohr X8CrNiTi 18.10 mit den Maßen 8x1 und einer Länge von 100mm geschoben, wobei die Spitze des Meßwiderstandes mit der vorderen Rohröffnung abschließt. Seitlich im Rohr sind im Abstand zur Spitze von 15 mm zwei Bohrungen von 4mm Durchmesser vorhanden, um die zu messende Flüssigkeit in das Rohr einströmen zu lassen. An der Spitze und am oberen Ende des Rohres wird der Meßfühler mit Silikonkautschukpaste in der Weise vergossen, daß der glasierte Teil des Platinmeßwiderstandes nicht mit der Paste benetzt wird. Das Rohr des Meßwiderstandes besitzt am oberen Ende einen Bund, um eine definierte Lage des Meßwiderstandes reproduzierbar zu garantieren und eine Zugentlastung für die elektrische Zuleitung zu erhalten.

Claims (1)

1. Niveaufühler für tiefsiedende Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß ein keramikummantelter Platinmeßwiderstand mittels eines bis mindestens -20O⁰C resistenten elastometer) Dichtungsmaterials isolierend in einem Schutzrohr aus schlecht wärmeleitendem Material,

   es! vorzugsweise Edelstahl mit einem Wärmeleitwert von 0,035 ——⁵^—-τ- so eingegossen ist, daß der bündig mit dem Schutzrohr abschließende Platinmeßwiderstand vom Dichtungsmaterial ballig überdeckt wird; daß die Verbindung zwischen dem Platinmeßwiderstand und der mit Kupferschlauch ummantelten Zuleitung vorzugsweise durch WIG-Schweißen hergestellt ist und daß am Platinmeßwiderstand ein Heizstrom zwischen 50...9OmAanliegt.