DE1085686B

DE1085686B - Device for measuring and / or regulating the liquid level in closed containers

Info

Publication number: DE1085686B
Application number: DEG21844A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Martin Pape
Original assignee: Gustav F Gerdts KG
Current assignee: Gustav F Gerdts KG
Priority date: 1957-04-06
Filing date: 1957-04-06
Publication date: 1960-07-21

Description

Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln des Flüssigkeitsstandes in geschlossenen Behältern Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln des Flüssigkeitsstandes in geschlossenen Behältern, mit einem Schwimmer, einem Tauchkörper oder einer Druckdifferenzmembran, der bzw. die mittels eines einseitig befestigten federnden B iegerohres zusammenarbeiten. Device for measuring and / or regulating the liquid level in closed containers The invention relates to a device for measuring and / or regulating the liquid level in closed containers with a float, an immersion body or a pressure differential membrane, which or which by means of a one-sided attached resilient flexible pipe work together.

Bekannt sind druckmessende und -regelnde Geräte, die das Niveau einer Flüssigkeit mittels Differential druck feststellen und über ein flexibles Rohr, das ein feststehendes und bewegliches Ende und einen mit diesem fest verbundenen Stab besitzt, der auf das bieg same Rohr seitliche Kräfte ausübt. Die feste Verbindung zwischen dem Biegestab und dem flexiblen Rohr an dem einen Ende und die geringe Biegsamkeit der beiden Elemente ermöglichen zwischen ihnen nur eine sehr geringe Relativbewegung und damit keine einwandfreie Messung und/oder Regelung über größere Niveau-Bereiche. Known are pressure measuring and regulating devices that the level of a Determine the liquid by means of differential pressure and use a flexible pipe, one fixed and movable end and one firmly connected to it Has rod that exerts lateral forces on the flexible tube. The fixed connection between the bending rod and the flexible tube at one end and the low Flexibility of the two elements allows very little between them Relative movement and thus no perfect measurement and / or control over larger ones Level areas.

Ferner sind Überwachungsgeräte bekannt, die in der Höhe des zu überwachenden Flüssigkeitsstandes horizontal angeordnet sind und aus einem biegsamen, am äußeren Ende geschlossenem Rohr bestehen, in das mehr oder weniger Flüssigkeit einströmt, wobei durch das Gewicht der eingeströmten Flüssigkeit, beispielsweise Kesselwasser, die Regelvorgänge ausgelöst werden. Nennenswerte Durchbiegungen werden daher nur bei verhältnismäßig großem Flüssigkeitsgewicht, also auch bei einem verhältnismäßig großen Rohrdurchmesser erreicht. Dieser bedingt aber zur Erzielung einer zum Regeln ausnutzbaren Biegung wiederum eine sehr geringe Rohrwandstärke, so daß diese Uberwachungseinrichtung nur bei verhältnismäßig niedrigen Betriebsdrücken anwendbar ist. Furthermore, monitoring devices are known that are at the level of the to be monitored Liquid level are arranged horizontally and from a flexible, on the outer At the end of a closed pipe, into which more or less liquid flows, where the weight of the liquid that has flowed in, for example boiler water, the control processes are triggered. Significant deflections are therefore only with a relatively large liquid weight, so also with a relatively large pipe diameter achieved. However, this requires to achieve a regulation exploitable bend turn a very small pipe wall thickness, so that this monitoring device can only be used at relatively low operating pressures.

Ein weiterer bekannter Flüssigkeitsstandanzeiger, bei dem das frei bewegliche Ende des Biegerohres mit einem Schwimmkörper verbunden ist, wobei innerhalb des Biegerohres ein Stab angeordnet ist, dessen freies Ende auf eine Regeleinrichtung einwirkt, gewährleistet durch die vorgesehene Bildung einer Drehachse keine einwandfreie Messung und/oder Regelung über große Niveau-Bereiche. Another well-known liquid level indicator that has the free movable end of the bending tube is connected to a floating body, with within of the bending tube, a rod is arranged, the free end of which on a control device acts, guaranteed by the intended formation of an axis of rotation no flawless Measurement and / or control over large level ranges.

Die bisherigen Einrichtungen sind trotz ihrer Mannigfaltigkeit in ihrem Übertragungs- und Regelbereich begrenzt, sei es, daß sie abhängig sind vom Druck und/oder Temperaturhöhen, sei es durch das unvollkommende Verhältnis der Ausbiegung des biegsamen Ubertragungsrohres zur Länge des Ausbiegungsstabes sowie zum freien Spiel der Querschnitte der Übertragungselemente, so daß eine einwandfreie und für alle Bereiche geltende Messung und/oder Regelung nicht immer gewährleistet ist. In spite of their diversity, the previous institutions are in their transmission and control range limited, be it that they are dependent on Pressure and / or temperature levels, be it due to the imperfect ratio of the deflection of the flexible transmission tube to the length of the deflection rod as well as to the free Game of the cross-sections of the transmission elements, so that a flawless and for Measurement and / or regulation applicable to all areas is not always guaranteed.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen und/oder Regeln des Flüssigkeitsstandes in geschlossenen Behältern mit ver- hältnismäßig großen Regelungswegen zur Erzielung einer wesentlich exakteren Messung und/oder Regelung des Flüssigkeitsstandes zu schaffen, die den Flüssigkeitsstand in geschlossenen Behältern, besonders den unter hohem Druck und Temperaturen stehenden Dampfkesseln in allen Bereichen der Zustandsänderungen mittels eines Biegerohres überträgt und den Zu- bzw. Abfluß beispielsweise von Kessel- bzw. The invention is based on the object of providing a device for Measuring and / or regulating the liquid level in closed containers with proportional large control paths to achieve a much more precise measurement and / or Regulation of the fluid level to create the fluid level in closed Containers, especially steam boilers under high pressure and temperature transmits and the inflow or outflow, for example from boiler or

Dampfwasser regelt.Steam water regulates.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Tauchkörper, Schwimmer od. dgl. an einem Federstab angeordnet ist, der sich im Innern des vom Behälterdruck von innen beaufschlagten und an seinem beweglichen Ende verschlossenen Biegerohres befindet und eine größere Länge als das Biegerohr aufweist, an dessen beiden Enden der Federstab beweglich gelagert ist. The object is achieved according to the invention in that the immersion body, Float or the like. Is arranged on a spring rod, which is located inside the from Container pressure applied from the inside and closed at its movable end The bending tube is located and has a greater length than the bending tube on which both ends of the spring bar is movably mounted.

An Hand eines Ausführungsbeispieles, das - zur Verdeutlichung mit übertriebenen Durchbiegungen und Rohrdurchmessern - in Fig. 1 einen Schnitt einer Einrichtung mit einem Tiefstand und in Fig. 2 einen Teil dieser Anlage mit dem Höchststand des Flüssigkeitsspiegels zeigt, wird der offenbarte Erfindungsgedanke näher erläutert. Using an exemplary embodiment that - for clarity with exaggerated deflections and pipe diameters - in Fig. 1 a section of a Facility with a low and in Fig. 2 a part of this system with the highest level of the liquid level shows, the disclosed inventive concept is explained in more detail.

Damit über einen großen einstellbaren Bereich beispielsweise der Stand des Kesselwassers geregelt werden kann und bei kleinen Schwankungen des Wasserstandes, auch bei hohen Innendrücken, größere Regelungswege erzielt werden können, was zu den entscheidendsten Erfindungsgedanken gegenüber den bisher bekannten Erscheinungsformen der diesbezüglichen Regelorgane führte, ist gemäß der Erfindung vorgesehen5 daß ein vom Behälterdruck von innen beaufschlagtes und an seinem äußeren Ende verschlossenes federndes Biegerohr 1 angeordnet ist, das von einem Stab 2 größerer Länge durchdrungen ist, der an seinem im Innenraum des Behälters liegenden Ende mit einem Schwimmer oder Tauchkörper 3 oder einer Differenzdruckmembran fest oder kraftschlüssig verbunden ist und an den beiden Enden4und5 des Biegerohres 1 gegenüber diesem beweglich gelagert ist. So over a large adjustable range, for example the The level of the boiler water can be regulated and in the event of small fluctuations in the water level, even with high internal pressures, larger control paths can be achieved, which too the most decisive inventive idea compared to the previously known manifestations the relevant control organs led, is provided according to the invention5 that one acted upon by the container pressure from the inside and on its exterior End closed resilient bending tube 1 is arranged, the larger of a rod 2 Length is penetrated at its end located in the interior of the container with a float or immersion body 3 or a differential pressure membrane or fixed is positively connected and at the two ends 4 and 5 of the bending tube 1 opposite this is movably mounted.

DasLager am Ende4 des Biegerohres 1 besteht vorzugsweise aus abgerundeten Kanten in einem mit einer entsprechend großen Bohrung versehenen ringförmigen Flansch, der mit dem Gehäuseflansch einerseits und mit dem Biegerohr 1 andererseits dampf-und flüssigkeitsdicht verbunden ist. Gegebenenfalls kann dieses Lager auch aus mit Schneidkanten versehenen Stegen hergestellt sein, die an dem das Biegerohr 1 mit dem Gehäuseflansch verbindenden Element angeordnet sind. The bearing at the end 4 of the bending tube 1 preferably consists of rounded ones Edges in an annular flange provided with a correspondingly large bore, with the housing flange on the one hand and with the bending tube 1 on the other hand steam and is connected in a liquid-tight manner. If necessary, this bearing can also be made with cutting edges provided webs be made on which the bending tube 1 with the housing flange connecting element are arranged.

Das am anderen Ende 5 -des Biegerohres 1 vorgesehene Lager befindet sich in dem das Biegerohr 1 abdichtenden Element und ist so ausgestaltet, daß die ringförmige, den Stab 1 tragende Fläche, vorzugsweise wulstartig in der vorgesehenen Bohrung angeordnet ist und ein gewisses Spiel besitzt, damit keine großen Reibungswiderstände die Biegebewegung des Stabesl stören. The bearing provided at the other end 5 of the bending tube 1 is located in which the bending tube 1 sealing element and is designed so that the annular surface carrying the rod 1, preferably in the form of a bead in the intended area Bore is arranged and has a certain amount of play, so that no large frictional resistance disturb the bending movement of the rod.

Bei dem bisher bekannten, das federnde Biegerohr durchdringenden Stab ist nicht nur eine starre Verbindung der beiden Elemente an dem die Regelung bewegung abnehmenden Ende vorgesehen, sondern auch das Verhältnis des Widerstandsmomentes des Stabes zu dem des Biegerohres zueinander derart unproportioniert gestaltet worden, daß die Bewegung des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter nur geringe Steuerwege nach außen übertrugen. In the previously known, the resilient bending tube penetrating Rod is not just a rigid connection between the two elements on which the regulation is carried out movement decreasing end provided, but also the ratio of the moment of resistance of the rod to that of the bending tube have been designed so disproportionate to one another, that the movement of the liquid level in the container only small control paths transmitted to the outside.

Durch die Erfindung werden jene nachteilig auftretenden Merkmale ausgeschieden, und zwar nicht nur dadurch, daß der Stab 1 gegenüber den Enden 4 und 5 des Biegerohres 1 beweglich gelagert ist, wodurch die Regelungswege bedeutend vergrößert und somit eine unempfindlichere Regelung der nachfolgenden Steuerorgane herbeigeführt wird, sondern auch dadurch, daß der das Biegerohr 1 durchdringende Stab 2 als Federstab mit einem Widerstandsmoment ausgebildet ist, das gleich groß oder annähernd gleich groß ist wie das Widerstandsmoment des Biegerohres 1. The invention eliminates those disadvantageous features eliminated, and not only in that the rod 1 opposite the ends 4 and 5 of the bending tube 1 is movably mounted, whereby the control paths are significant enlarged and thus a less sensitive regulation of the subsequent control organs is brought about, but also in that the bending tube 1 penetrating Rod 2 is designed as a spring rod with a moment of resistance that is the same or is approximately the same as the section modulus of the bending tube 1.

Um die durch das Gewicht des Schwimmers oder Tauchkörpers3 am äußeren Ende des Biegerohres hervorgerufene Auflagekraft auszugleichen und zu vermeiden, daß die Ausbiegung des Biegerohres 1 entgegengesetzt der Ausbiegung des Stabes 2 erfolgt, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, eine auf das äußere Ende des Biegerohres 1 einwirkende, vorzugsweise einstellbare, der Auflagekraft entgegenwirkende Feder-, Gewichts- od. ä. Belastung 6 anzuordnen, die beispielsweise, wie aus der Fig. 1 hervorgeht, an der unteren Seite des Biegerohrendes 5 angreift und dann als Zugfeder ausgebildet ist. Die Einstellbarkeit der Zugfeder 6 wird vorzugsweise durch eine abgesicherte Flügelmutter vorgenommen. In order to reduce the risk of the weight of the swimmer or immersion body3 on the outside To compensate for and avoid the bearing force caused by the end of the bending tube, that the bending of the bending tube 1 is opposite to the bending of the rod 2 takes place, is provided according to the invention, one on the outer end of the bending tube 1 acting, preferably adjustable, spring, counteracting force Weight or the like load 6 to be arranged, for example, as shown in FIG emerges, engages on the lower side of the bending tube end 5 and then as a tension spring is trained. The adjustability of the tension spring 6 is preferably through a secured wing nut made.

Beim Tiefststand bzw. Höchststand der Flüssigkeit im Behälterinneren 9 weist der Stab 2 die größte bzw. geringste Durchbiegung auf, wie auch aus den Fig. 1 und 2, in denen zur besseren Klarstellung die Elemente 1, 2 und 10 wesentlich verstärkt dargestellt wur den, hervorgeht. Zur Vermeidung von Verklemmungen zwischen Stab 2 und Biegerohr 1 und zur Erzielung verhältnismäßig großer Steuerwege am freien Ende des Biegerohres 1 ist vorgesehen, daß die Feder-, Ge wichts- od.ä. Belastung 6 eine derartige Bemessung undíoder Einstellung erhält, daß bei ausgetauchtem Schwimm- oder Tauchkörper 3 (s. Fig. 1) das Biegerohr 1 eine gestreckte oder annähernd gestreckte Mittellage aufweist. Dann kommen sich die Durchbiegungen von Stab 2 und Biegerohr 1 bei eingetauchtem Körper 3 (Fig. 2) entgegen, wodurch Reibungen und Verklemmungen weitgehend ausgeschaltet sind. At the lowest or highest level of the liquid inside the container 9, the rod 2 has the greatest or smallest deflection, as well as from the 1 and 2, in which elements 1, 2 and 10 are essential for clarity were shown intensified. To avoid jamming between Rod 2 and bending tube 1 and to achieve relatively large control paths on the free End of the bending tube 1 is provided that the spring, Ge weight od.ä. load 6 such a dimensioning andíor setting is received that when the swimming pool or immersion body 3 (see Fig. 1) the bending tube 1 is an elongated or approximately elongated Has central position. Then the deflections of rod 2 and bending tube come 1 with immersed body 3 (Fig. 2) against, causing friction and jamming are largely switched off.

Um die Belastung 6 einstellen zu können, ist ein Anschlag7 angeordnet, der gegebenenfalls einstellbar ist und den Hub des äußeren Endes 5 des Biegerohres 1 nach oben in oder annähernd in der gestreckten Mittellage des Biegerohres 1 begrenzt. Es wäre auch möglich, die Belastung 6 beispielsweise als Druckfeder auszubilden und diese gegebenenfalls von der gegenüberliegenden Seite auf das EndeS des Biegerohresl einwirken zu lassen und die Druckfeder beispielsweise um-den Anschlag 7 anzuordnen. In order to be able to adjust the load 6, a stop 7 is arranged, which is optionally adjustable and the stroke of the outer end 5 of the bending tube 1 limited upwards in or approximately in the stretched central position of the bending tube 1. It would also be possible to design the load 6 as a compression spring, for example and this if necessary from the opposite side onto the end of the bending tube to act and to arrange the compression spring, for example, around the stop 7.

Da die Bewegungen. des Schwimm- oder- Tauchkörpers 3 in entsprechender Weise nach außen übertragen werden. und beispielsweise den Zu- und Abfluß von Speisewasser zum Behälter steuern sollen, ist eine derartige Anordnung getroffen, daß das äußere Ende 5 des Biegerohres 1 direkt oder indirekt, beispielsweise über elektrische Schalter, eine Regeldüse8 bei pneumatischer oder hydraulischer Regelung bzw. sonstige bekannte Mittel mit dem Stellglied, beispielsweise einen den Zu- oder Abfluß zum Behälter regelndes Ventil. - in der Zeichnung nicht dargestellt verbunden ist. Because the movements. of the floating or diving body 3 in the corresponding Way to be transmitted to the outside world. and, for example, the inflow and outflow of feed water to control the container, such an arrangement is made that the outer End 5 of the bending tube 1 directly or indirectly, for example via electrical switches, a control nozzle8 for pneumatic or hydraulic control or other known ones Means with the actuator, for example an inflow or outflow to the container regulating valve. - Not shown in the drawing is connected.

Bei den bisher bekannten Einrichtungen, bei denen Biegerohre zur Regelung des Flüssigkeitsstandes verwendet sind, wird das Biegerohr wie der Durchdringungsstab dem zu messenden Medium und damitchemischen Einflüssen ausgesetzt, wodurch Korrosionen und Krustenbildung im Inneren des Rohres und an der Oberfläche des Stabes entstehen können und zu Reibungsverlusten führen würde, die eine genaue Bewegungsübertragung verhindern. Um diese Nachteile zu überwinden, ist nach der Erfindung das Innere des Biegerohres 1 mit einer Korrosionen und Krustenbildung verhindernden Sperrflüssigkeit, -die beispielsweise aus Öl, Glyzerin od. dgl. bestehen kann, gefüllt, wobei zur Abdichtung der Sperrflüssigkeit gegenüber dem Behälterinneren9 ein sehr biegsamer SchlauchlO, Faltenbalg od. dgl. dient, der einerseits am -inneren Ende des Biegerohres 1 und andererseits an dem im Behälterinneren 9 liegenden Teil des das Biegerohr 1 durchdringenden Stabes 2 dicht befestigt ist. In the previously known facilities in which bending tubes for Control of the liquid level are used, the flex-tube becomes like the penetration rod exposed to the medium to be measured and thus chemical influences, causing corrosion and crust formation inside the tube and on the surface of the rod can and would lead to frictional losses that an accurate transmission of motion impede. In order to overcome these disadvantages, according to the invention is the interior of the bending tube 1 with a sealing liquid that prevents corrosion and crust formation, -The od for example of oil, glycerine. Like. Can consist, filled, with for The sealing of the barrier liquid against the inside of the container9 is very flexible Hose lo, bellows od. The like. Serves on the one hand at the inner end of the bending tube 1 and on the other hand on the part of the bending tube lying in the container interior 9 1 penetrating rod 2 is tightly attached.

Mit der Erfindung ist allgemein einWeg aufgezeigt, durch den trotz im Durchmesser kleiner und daher sehr druckfester Biegerohre große Regelungswege erreicht und ausgewertet werden können, wie sie ebenfalls bei Differentialdruck-, Strömungsmessungen von Flüssigkeiten und Gasen od. dgl. Messungen mit anschließender Regelung zur Anwendung gelangen können. The invention generally shows a way by which despite Small diameter and therefore very pressure-resistant bending tubes, large control paths can be achieved and evaluated, as they are also with differential pressure, Flow measurements of liquids and gases or the like. Measurements with subsequent Regulation can apply.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. 1. Device for measuring and / or regulating the Liquid level in closed containers, with a float, a diving body or a pressure differential membrane, which or which is fastened on one side by means of a work together resilient bending tube, characterized in that the immersion body (3), float or the like. Is arranged on a spring bar (2), which is inside the one subjected to the container pressure from the inside and at its movable end (5) closed bending tube (1) and a greater length than the bending tube (1) has, at both ends (4 and 5) of the spring rod (2) movably mounted is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the spring rod (2) Has a section modulus that is the same or approximately the same like the section modulus of the bending tube (1).

3. Device according to claims 1 and / or 2, characterized by a, preferably adjustable, acting on the outer end of the bending tube (1) caused by the weight of the float or immersion body (3) or the differential pressure membrane spring, weight or similar load counteracting the bearing force caused (6).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized by such a dimensioning and / or setting of the load (6) that when submerged Float or immersion body (3) the bending tube (1) an elongated or approximately elongated Has central position.

5. Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized by a stop (7) that controls the stroke of the outer end (5) of the bending tube (1) limited at the top in or approximately in the stretched central position of the bending tube (1).

6. Device according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the outer end (5) of the bending tube (1) directly or indirectly, for example via electrical switches, a control nozzle (8) with pneumatic or hydraulic control or other known means with the actuator, for example a valve regulating the inflow or outflow to the container.

7. Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that the inside of the bending tube (1) with corrosion and crust formation preventing barrier liquid (z. B. Ö1, glycerine od. The like.) Is filled, wherein a very flexible one to seal the barrier liquid against the inside of the container (9) Hose (10), bellows od. The like. Serves on the one hand at the inner end of the bending tube (1) and on the other hand on the part of the bending tube located in the interior of the container (9) (1) penetrating rod (2) is tightly attached.