DE1210998B

DE1210998B - Level meter for liquid metals

Info

Publication number: DE1210998B
Application number: DEJ24682A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Boehmlaender
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1963-11-05
Filing date: 1963-11-05
Publication date: 1966-02-17

Description

Füllstandsmeßgerät für flüssige Metalle Die Erfindung betrifft eine als Füllstandsmeßgerät für in Behältern stehende flüssige Metalle arbeitende Spulenanordnung. Zur Füllstandsmessung bei flüssigen Metallen ist es bekannt, einen Differentialtransformator in die Flüssigkeit einzutauchen, insbesondere durch ein Sackrohr einzuführen. Das Meßergebnis ergibt sich aus der Verstimmung bzw. dem Abgleich einer Brückenschaltung. Nachteilig bei dieser Meßmethode ist, daß ein kontinuierliches Messen nicht durchführbar ist bzw. auf einen sehr kurzen Meßbereich beschränkt bleibt. Bei größeren Meßwegen muß die Meßanordnung immer wieder bis zum Abgleich nachgeführt werden.Level measuring device for liquid metals The invention relates to a as a level measuring device for liquid metals in containers working coil arrangement. A differential transformer is known for measuring the level of liquid metals to immerse in the liquid, in particular to introduce it through a blind pipe. That The measurement result results from the detuning or the adjustment of a bridge circuit. The disadvantage of this measurement method is that continuous measurement cannot be carried out is or remains limited to a very short measuring range. With larger measuring distances the measuring arrangement has to be adjusted again and again up to the adjustment.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Meßgerät zu schaffen, das in dem das Medium enthaltenden Behälter stets in Ruhe belassen werden kann und eine kontinuierliche Überwachung der Füllstandshöhe auch über einen größeren Meßbereich ermöglichst. The object of the invention is to create a measuring device which can always be left alone in the container containing the medium and continuous monitoring of the level over a larger measuring range make possible.

Das Füllstandsmeßgerät nach der Erfindung besteht aus zwei flach, rechtwinklig ausgebildeten, in einer Umhüllung angeordneten Spulen aus isoliertem Draht, die, in einem Abstand voneinander in die Flüssigkeit eintauchend, mit ihren Flachseiten einander zugekehrt angeordnet sind, von denen die eine, als Sender arbeitende Spule an eine einen konstanten mittelfrequenten Wechselstrom liefernde Stromquelle und die andere, als Empfänger dienende Spule an einen selektiven Spannungsmesser als Anzeigegerät angeschlossen ist. The level measuring device according to the invention consists of two flat, at right angles, arranged in a sheath made of insulated coils Wire, immersed in the liquid at a distance from each other, with their Flat sides are arranged facing each other, one of which works as a transmitter Coil to a power source delivering a constant medium-frequency alternating current and the other coil serving as a receiver to a selective voltmeter is connected as a display device.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Spulen in einem geringen Abstand in der Größenordnung von etwa einem Zentimeter parallel einander gegenüber angeordnet sind. Der günstigste Abstand ist von der Leitfähigkeit des Mediums abhängig. Das an beiden Spulen hochsteigende Metall bedeckt dem Füllstand entsprechend die Oberfläche der Spulenhüllen und füllt auch den Raum zwischen ihnen vom unteren Ende bis zur Metalloberfläche aus. Durch das hochsteigende leitende Metall werden die beiden Spulen je nach Füllstand mehr oder weniger gegeneinander abgeschirmt, und dadurch wird auch ihre Gegeninduktivität verkleinert. Das Meß ergebnis ergibt sich an der Empfängerspule als eine dem Füllstand entsprechende Spannung, die in Abhängigkeit von einem konstanten Strom durch die Senderspule induziert wird. The best results are obtained when the coils are in a low Distance on the order of about one centimeter parallel to each other are arranged. The best distance depends on the conductivity of the medium. The metal rising up on both coils covers the level according to the level Surface of the coil casings and also fills the space between them from the lower end to the metal surface. Due to the rising conductive metal, the two coils more or less shielded from each other depending on the fill level, and this also reduces their mutual inductance. The measurement result is obtained at the receiver coil as a voltage corresponding to the fill level, which is dependent on is induced by a constant current through the transmitter coil.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung kann die als Sender arbeitende Spule einen Rechteck-Rahmen aufb au aufweisen, während die als Empfänger dienende Spule vorteilhafterweise als Zylinderspule ausgebildet ist, deren Windungen in der Weise plattgedrückt sind, daß sie, lediglich durch ihre Isolierung getrennt, flach einander überdeckend übereinanderliegen. Durch eine solche Ausbildung ins besondere der Empfängerspule wird eine höhere Meßspannung erzielt, die eine höhere Genauigkeit des Meßergebnisses ermöglicht. According to an essential feature of the invention, as a transmitter working coil have a rectangular frame structure, while the receiver serving coil is advantageously designed as a solenoid, the turns are flattened in such a way that, separated only by their insulation, lie flat on top of each other, overlapping each other. Such training ins the receiver coil in particular achieves a higher measuring voltage and a higher one Accuracy of the measurement result enables.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Umhüllung der Spulen aus einem nichtrostenden antimagnetischen Stahl besteht. Dadurch wird die Resistenz der Spulenumhüllung gegenüber einem Korrosionsangriff durch das flüssige Metall gewährleistet, und es wird die Abschirmwirkung der Umhüllung herabgesetzt mit dem Ziel, eine möglichst hohe Meßspannung zu erreichen. Weiterhin soll erfindungsgemäß die Umhüllung aus einem Werkstoff bestehen, der elektrisch nicht oder schlecht leitend ist, was ebenfalls der möglichst unbeeinflußten Ausbildung der Meßspannung an der Empfängerspule dient, um das Meßergebnis von Einflüssen durch die Umhüllung weitergehend frei zu halten. Insbesondere ist es in einzelnen Fällen sehr vorteilhaft, die Spulenumhüllung aus einem keramischen Werkstoff herzustellen. Another feature of the invention is that the envelope of the Coils made of a non-rusting, anti-magnetic steel. This will make the Resistance of the coil casing to corrosion attack by the liquid Metal guaranteed, and the shielding effect of the cladding is reduced with the aim of achieving the highest possible measuring voltage. Furthermore, according to the invention the casing consist of a material that is not or poorly electrically conductive is what also the possible unaffected formation of the measuring voltage at the Receiver coil is used to continue the measurement result of influences through the envelope keep free. In particular, it is very advantageous in individual cases to cover the coil made of a ceramic material.

Nach der weiteren Erfindung wird Spulenmaterial aus einem bei Temperaturen im Bereich von 6000 C seinen Ohmschen Widerstand nicht wesentlich ändernden Werkstoff verwendet. In Verbindung mit einer Umhüllung aus keramischen Werkstoffen besteht bei der Verwendung eines derartigen Spulenmaterials der Vorteil, daß bei den auftretenden Temperaturänderungen des flüssigen Metalls nur eine geringe Widerstandsänderung auftritt, so daß das Meßergebnis dadurch kaum nachteilig beeinflußt werden kann. Als besonders geeignet hat sich als Spulenmaterial eine oxydierte Nickel-Kupfer-Legierung erwiesen. According to the further invention, coil material is made from a material at temperatures in the range of 6000 C its ohmic resistance does not change significantly used. In connection with a covering made of ceramic materials when using such a coil material, the advantage that with the occurring Changes in temperature of the liquid metal only have a slight change in resistance occurs, so that the measurement result can hardly be adversely affected thereby. Has proven to be particularly suitable as Coil material an oxidized Nickel-copper alloy proved.

Nach einem.weiteren wesentlichen Erfindungsmerkmal bestehen die Spulenwindungen aus Elektrolytkupfer. Besonders günstig wirkt sich die Paarung einer Spule aus Elektrolytkupfer mit einer Spulenumhüllung aus Stahl aus, da hier eine gewisse Kompensation eintritt. Der Ohmsche Widerstand von Reinkupfer und Stahl ändert sich mit Temperaturänderungen in der Weise, daß ein Ausgleich der Differenzen statfindet und so der Einfluß dieser Widerstände bei Temperaturänderungen auf das Meßergebnis nahezu konstant bleibt. According to a further essential feature of the invention, the coil turns exist made of electrolytic copper. Pairing a coil made of electrolytic copper is particularly beneficial with a coil casing made of steel, since a certain compensation occurs here. The ohmic resistance of pure copper and steel changes with changes in temperature in such a way that the differences are balanced and so is their influence Resistances in the event of temperature changes on the measurement result remains almost constant.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Abstand der beiden Spulen voneinander 5 bis 10 mm zu wählen. In diesem Bereich sind bei verschiedenen technisch verwendeten Flüssigmetallen gute Meßergebnisse erzielt worden. Das erreichbare Optimum an Induktionsspannung an der Empfängerspule bei dem jeweiligen Flüssigmetall ist von dessen Leitfähigkeit abhängig. It has been found to be advantageous to adjust the distance between the two coils to choose from 5 to 10 mm from each other. In this area are at various technical used liquid metals good measurement results have been achieved. The achievable optimum at the induction voltage at the receiver coil for the respective liquid metal depends on its conductivity.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerätes ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erklärt. Es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung die Anordnung der Spulen, F i g. 2 und 3 die Ausführung der Spulen. An embodiment of the level measuring device according to the invention is shown in the drawings and explained in more detail below. It shows Fig. 1 shows the arrangement of the coils in a schematic representation, FIG. 2 and 3 the execution of the coils.

In dem mit flüssigem Metall gefüllten Behälter 1 sind die Sendespule 2 und die Empfängerspule 3 eingetaucht und in einem gewissen Abstand voneinander durch eine nicht dargestellte Vorrichtung gehalten. The transmitter coil is located in the container 1 filled with liquid metal 2 and the receiver coil 3 immersed and at a certain distance from each other held by a device not shown.

Dabei sind die als Meßfühler arbeitenden Spulen mit ihren Flachseiten einander zugekehrt so tief in die Flüssigkeit eingetaucht, daß sie auch bei niedrigstem Flüssigkeitsstand noch von dem Medium bespült werden.The coils working as measuring sensors are with their flat sides facing each other so deeply immersed in the liquid that they even at the lowest Fluid level can still be flushed by the medium.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Sendespule geht aus Fig.2 hervor. Die Spule ist in Rechteckform flach gewickelt und in dieser Ausbildung in einer nicht dargestellten Umhüllung untergebracht. An advantageous embodiment of the transmitter coil is shown in FIG. The coil is wound flat in a rectangular shape and in this training in a Enclosure not shown housed.

In F i g. 3 ist eine vorteilhafte Ausführung der Empfängerspule dargestellt. Diese besteht aus einer normalen, durch schraubenlinienförmiges Aufwickeln auf einen zylindrischen Wickelkörper hergestellten Zylinderspule, deren Windungen durch rechtwinkliges Umlegen gegenüber der Wickel-Längsachse in der Weise plattgedrückt sind, daß sie, lediglich durch ihre Isolierung getrennt, flach, einander überdeckend aufeinanderliegen. Auch diese Spule ist in einer nicht dargestellten Umhüllung untergebracht. In Fig. 3 shows an advantageous embodiment of the receiver coil. This consists of a normal, helical winding on one cylindrical bobbin manufactured solenoid, the turns of which by right-angled Are flattened in relation to the longitudinal axis of the winding in such a way that they, only separated by their insulation, lie flat, overlapping one another. This coil is also housed in a casing (not shown).

Patentansprüche: 1. Füllstandsmeßgerät für in Behältern stehende flüssige Metalle, dadurch gekennzeichn e t, daß zwei flach, rechteckig ausgebildete, in einer Umhüllung angeordnete Spulen aus isoliertem Draht in einem Abstand voneinander in die Flüssigkeit eintauchend mit ihren Flachseiten einander zugekehrt angeordnet sind, von denen die eine, als Sender arbeitende Spule (2) an eine einen konstanten, mittelfrequenten Wechselstrom liefernde Stromquelle und die andere, als Empfänger dienende Spule (3) an einen selektiven Spannungsmesser als Anzeigegerät angeschlossen ist. Claims: 1. Level measuring device for standing in containers liquid metals, characterized in that two flat, rectangular, Coils of insulated wire arranged in a sheath at a distance from one another immersed in the liquid with their flat sides facing each other are, of which one, working as a transmitter coil (2) to a constant, medium-frequency alternating current supplying power source and the other as a receiver serving coil (3) connected to a selective voltmeter as a display device is.

Claims

2. Level measuring device according to claim 1, characterized in that working as a transmitter coil (2) has a rectangular frame structure, while serving as a receiver coil (3) is designed as a cylinder coil, the turns of which are flattened in such a way that, separated only by their insulation, lie flat, overlapping one another.

3. Level measuring device according to claims 1 and 2, characterized in that that the casing of the coils consists of a stainless, anti-magnetic steel.

4. Level measuring device according to claims 1 and 2, characterized in that that the sheathing of the coils consists of an electrically non-conductive or poorly conductive Material.

5. Level measuring device according to claims 1 and 2, characterized in that that the casing of the coils consists of a ceramic material.

6. Level measuring device according to claims 1 to 5, characterized through the use of coils from one at temperatures in the range of about 6000 C material does not significantly change its ohmic resistance.

7. Level measuring device according to claim 6, characterized in that the coils are made of an oxidized nickel-copper alloy, e.g. Constantan.

8. level measuring device according to claims 1 to 4, characterized in that that the coil windings are made of pure electrolytic copper.

9. Level measuring device according to claims 1 to 8, characterized in that that the space between the two coils is 5 to 10 mm.