DE1293461B

DE1293461B - Niveauwaechter, insbesondere fuer Druckraeume

Info

Publication number: DE1293461B
Application number: DE1959S0062868
Authority: DE
Inventors: Poppinger Herbert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-05-05
Filing date: 1959-05-05
Publication date: 1969-04-24

Description

Zur Anzeige des Niveaus einer Flüssigkeit sind neben Schaugläsern, Schwimmern u. dgl. auch Anzeigeeinrichtungen bekanntgeworden, die mit einem gleichmäßig beheizten Stab ausgerüstet sind, der von einem oder mehreren Meßdrähten mit geeignetem Widerstandskoeffizienten umgeben ist. Das Ganze ist in ein unten abgedichtetes Rohr eingesetzt und dieses Rohr in die Flüssigkeit eingetaucht, so daß der Meßdraht gleichzeitig der Heizwicklung des Stabes und der Abkühlung durch die Flüssigkeit ausgesetzt ist.
Der Meßdraht ist über eine Wheatstonesche Brücke od. dgl. an ein Anzeigegalvanometer angeschlossen, dessen Ausschlag eine Kenngröße für den Flüssigkeitsstand gibt.
Weiter sind Einrichtungen bekannt, die in den Behälter ragende Elektroden verwenden, wobei die eine Elektrode ständig mit der Flüssigkeit in Berührung steht, während die andere Elektrode in der Höhe des zu überwachenden Flüssigkeitsstandes angeordnet ist. Diese Einrichtungen beruhen auf dem Prinzip der Messung der Leitfähigkeit des zwischen den Elektroden befindlichen Mediums. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß sich die Leitfähigkeit des zwischen den Elektroden befindlichen Mediums verändert. Die hierbei auftretende Widerstands- oder Stromänderung wird beispielsweise mit Hilfe einer Meßbrücke erfaßt und zur Regelung des Flüssigkeitsstandes herangezogen.
Derartige Einrichtungen sind jedoch in hohem Maße von der Leitfähigkeit des Wassers abhängig, die sich mit dem Aufbereitungszustand des Wassers (ph-Wert) stark ändert, und zum anderen wird sie durch die Kondensation des Dampfes an der Elektrodeneinführung verfälscht. Sie sind daher beispielsweise auch zur Überwachung von Kesselanlagen wenig geeignet. Auch bereitet es Schwierigkeiten, die Elektroden isoliert und dicht in den Druckbehälter einzuführen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Niveauwächter, insbesondere für Druckräume, zu schaffen, der unter Vermeidung der zuvor beschriebenen Nachteile eine sehr genaue Erfassung des Flüssigkeitsstandes, insbesondere auch bei überhöhten Temperaturen, einwandfrei gewährleistet.
Nach der vorliegenden Erfindung erhält man einen Niveauwächter, insbesondere für Druckräume, unter Verwendung von elektrisch beheizten Meßsystemen, deren Widerstandsänderung zu einer Anzeige ausgenutzt ist, in einer sehr vorteilhaften Ausbildung, indem das Meßsystem aus mehreren Teilen mit verschiedenem Verhältnis zwischen ihrer Oberfläche und ihrem wirksamen elektrischen Widerstand besteht. Wenn die beiden Teile des Meßsystems in gleicher Umgebungstemperatur angeordnet sind, ergibt sich in dem einen eine erheblich kleinere Flächenbelastung, so daß eine geringere tJbertemperatur entsteht als in der anderen Spirale. Hierbei ist unter Flächenbelastung das Verhältnis zwischen elektrischer Leistung und Abkühlungsoberfläche verstanden. Die Widerstände können beispielsweise als Drahtspiralen ausgeführt werden, die gegebenenfalls auch konzentrisch zueinander angeordnet werden können.
Eine derartige Einrichtung weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, daß bei sehr einfachem Aufbau eine Kompensation der Einflüsse von Temperaturänderungen erreicht ist. Außerdem weist die neue Anordnung eine sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit auf, derzufolge auch schnelle Niveauänderungen erfaßt und richtig angezeigt werden.
Die einzelnen Teile des Meßsystems werden zweckmäßigerweise so bemessen, daß sie die gleichen Widerstandswerte aufweisen, wobei jedoch die Oberfläche des Kompensationsteiles erheblich größer, z. B. praktisch viermal so groß wie die Oberfläche des anderen Teiles ausgeführt wird. Dies kann in einfacher Weise so durchgeführt werden, daß alle Teile aus Drahtspiralen bestehen. Es besteht hier auch die Möglichkeit, alle Teile aus gleich dickem Draht auszuführen, wobei jedoch für die Kompensationsspirale die vierfache Länge verwendet wird. Der gleiche Gesamtwiderstand wird sodann durch Parallelschaltung einzelner Teile der Kompensationsspirale erreicht. Ändert sich nun die Temperatur des Mediums, so ändern sich die Widerstände der beiden Spiralen gleichmäßig, während die Übertemperatur, die durch die durchgesetzte elektrische Leistung bestimmt ist, abhängig ist von dem Wärmeabfuhrvermögen der beiden Spiralen. Die beiden Spiralen erhalten zweckmäßig die gleichen Zeitkonstanten des Wärmeaustausches mit der Umgebung, damit bei einer Anderung der Umgebungstemperatur keine vorübergehende Verstimmung der Widerstandsbrücke eintritt.
Zur Speisung der Drahtspiralen wird vorzugsweise ein hoher Strom mit sehr kleiner Spannung, z. B.
2 Volt, verwendet, damit keine Korrosionserscheinungen auftreten können. Vorzugsweise wird man eine Wechselspannung benutzen. In der Praxis kann die angegebene Anordnung beispielsweise in der Form angewendet werden, daß innerhalb eines Behälters an verschiedenen, in ihrem Niveau festliegenden Stellen derartige Drahtspiralen angeordnet sind. Man kann dann durch alternative Einschaltung dieser Drahtspiralen feststellen, welche davon noch innerhalb und welche außerhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen.
Für manche Anwendungsfälle kann es auch zweckmäßig sein, eine derartige Drahtspirale mit größerer Länge auszubilden und hierbei durch Messung, z. B. mittels einer Brückenschaltung, festzustellen, ein wie großer Teil der Spirale noch unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt. Hierbei wird eine Vergleichsmessung der Verhältnisse in den beiden durch den Flüssigkeitsspiegel gebildeten Abschnitten durchgeführt.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung nach der Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung beschrieben.
Mit 1 ist in F i g. 1 ein Flansch bezeichnet, der in eine entsprechende Öffnung der Behälterwand eingesetzt und mit Hilfe von Schrauben od. dgl. befestigt werden kann. In einer Bohrung 2 des Flansehes 1 ist die eigentliche Durchführung 3 eingesetzt, die vorzugsweise aus keramischem Werkstoff besteht und die Leitungsanschlüsse I, II und III-besitzt. Die Durchführung 3 kann in dem Flansch eingekittet oder eingelötet sein, wobei im letzteren Fall die Durchführung an den Lötstellen mit einem metallischen Überzug, z. B. durch Aufdampfen, versehen ist. An der Durchführung 3 sind in das Behälterinnere sich erstreckende Keramikstäbe oder Streifen 4 befestigt, auf die eine Drahtspirale 5 aufgewickelt ist. Die Drahtspirale 5 ist in fünf gleiche Teile unterteilt, wobei die einzelnen Punkte mit a bis e bezeichnet sind.
Die Drahtspirale kann selbstverständlich auch aus fünf Teilspiralen zusammengesetzt sein. Der Anschlußpunkt a ist mit I, der Punkt b mit II und der Punkt c mit III verbunden.
Fig. 2 gibt die entsprechende Schaltung wieder.
Gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die aus fünf gleichen Widerständen R bestehende Widerstandskombination ist in einer Brückenschaltung angeordnet, wobei die Speisepunkte mit A und B bezeichnet sind. R 3 und R 4 sind außerhalb des Behälters angeordnete Vergleichswiderstände. Der zwischen den Anschlußpunktena und b liegende Teil R der Spirale bildet hierbei die Hauptspirale und die zwischen den Anschlußpunkten b und c liegenden Teile der Spirale die Kompensationsspirale. Es ist ohne weiteres verständlich, daß durch eine derartige Schaltung die Widerstandswerte der zwischen a und b bzw. b und c liegenden Teile der Spirale gleich sind, wogegen sich die Oberflächen wie 1 : 4 verhalten. Infolge der erheblichen größeren Oberfläche der Kompensationsspirale wird bei gleichem Strom ihre Temperaturerhöhung wesentlich niedriger sein als die der Hauptspirale. Zwischen den Brückenpunkten II und IV kann in üblicher Weise ein Indikator, Relais, VerstärkerJ od. dgl. für Anzeige und Regelzwecke angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Niveauwächter, insbesondere für Druckräume, unter Verwendung von elektrisch beheizten Meßsystemen, deren Widerstandsänderung zu einer Anzeige ausgenutzt ist, d a d u r c h g ekennzeichnet, daß das Meßsystem (5) aus mehreren Teilen mit verschiedenem Verhältnis zwischen Oberfläche und wirksamem elektrischem Widerstand besteht.
2. Niveauwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem aus mehreren gleichartigen Teilen (R) besteht, wobei verschieden große Oberflächen bei gleichem wirksamem Widerstand durch Reihen- bzw. Parallelschaltung mehrerer Teile erreicht sind.
3. Niveauwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des Meßsystems unmittelbar durch Stromdurchfluß erfolgt.
4. Niveauwächter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung in an sich bekannter Weise mit Wechselstrom erfolgt, dessen Spannung unterhalb der korrosionsgefährdenden Grenze liegt.
5. Niveauwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile so bemessen sind, daß sie für den Wärmeaustausch gleiche Zeitkonstanten besitzen.
6. Niveauwächter nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem in an sich bekannter Weise aus einer Drahtspirale besteht, wobei die einzelnen Teile mit Hilfe von Anzapfungen (a bis e) gebildet werden.
7. Niveauwächter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in das Behälterinnere ragende nichtleitende Stäbe gemeinsam einen Träger für das Meßsystem bilden.
8. Niveauwächter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe in an sich bekannter Weise von einem nichtleitenden Block getragen werden, der die Durchführung für die elektrischen Anschlüsse bildet und der dicht in einen Ringflansch eingesetzt ist.