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Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des relativen oder Differentialdruckes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Be8timmen und Kontrollieren
der Änderungen des Relativdruckes einee Str8mungsmittels in einem Behälter oder
einer Leitung aus beliebiger Entfernung, bei dem die Haupturasohen von Anzeigefehlern
auf Grund von unkontrollierbaren Änderungen der Temperatur des ffbortragungaxittels
in den Verbindungsrohren vollständig vermieden ist, in dem der Effekt von Reaktions
kräften, die durch die relative Trägheit der betroffenen Nassen hervorgerufen sind,
und die sich aus Verdünnungen und Verdichtungen des Übertragungamittele ergeben,
vermieden sind, und zwar durch Kontroilbetätigungen in der Weise, daß bei gleichem
effektiven relativen oder Differentialdruck des Strömungsmittels gleiche Anzeige
hervorgerufen werden.
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Diese Differenzen zwischen zwei relativen Drucken bzw. den beiden
Drucken, die sich bei der direkten Bestimmung eines Differentialdruckes ergeben,
erlauben einerseits grundsätzlich die Gewichtsdifferens einer Flilesig keit in einem
Behälter zu erhalten und so den Zugang und Abgang zu gberwachen, Jedoch mit einer
wesentlich haheren Genauigkeit als mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen, und
andererseits ebenso mit höherer Genauigkeit den Strömungsmittelstrom in Leitungen
zu bestimmen, ebenso wie andere Angaben zu finden, die durch die genaue Bestimmung
der relativen Drucke oder Differentialdrucke erhalten werden können.
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Das erfindungegemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß an einem Druckvergleicher nach Herstellung des Gleichgewichtes durch Vergrößerung
des Bezugedruckes ein Ungleichgewicht von 0, - 0,7 mm eingestellt wird, dann ein
Unglsichgewicht von 0,2 - 0,3 mm nach der anderen Seite eingestellt wird, and schließlich
nach kurzer Ruhepause auf 0,04 -o,06 mm gedriickt und allmählich wieder nachgegeben
wird.
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Eine Vorrichtung zur Durobfuhrung des erfindungsgemä#en Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Dnckftihler mit einer nachgiebigen Membran einerseits
mit den Behälter oder dergleichen und andererseits mit einem mit einem Übertragungs-Strömungsmittel,
, insbesondere öl, gefüllten Rohr mit vergleichsweise kleinem Querschnitt mit einem
Vergleicher verbunden
ist, der mit wenigstens einer Druckfeder ausgestattet
ist, die auf einen Kolben w@@kt, der mit einer Membran, insbesondere Faltmembran,
abgedichtet ist und mechanisch fest mit einer mechanischen Vergleichseinrichtung
verbunden ist, die auf ihrer dem Kolben abgewandten Seite eine Druckplatte trägt.
Zweckmäßigerweise sind der Druckfühler und die an diesen angeschlossenen Rohre (Verbindung
zum Behälter oder zur Leitung sowie Verbindung zum Vergleicher) wärmeisoliert; weiterhin
kann die nachgiebige Membran aus einem halbfabriket aus Band oder Gummi hergestellt
sein.
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Mit dem Druckfühler können die Drucke aller Druckmittel in dem angeschlossenen
Behälter oder der Leitung, ebenso wie die von Hilfs-Arbeitsmitteln (beispielsweise
Druckluft), die in einigen Pällen unerläßlich sind, übertragen werden; das ist besonders
wichtig beim Füllen und bei der Bestimmung der Mengen von radioaktiven Flüssigkeiten.
Ein Sicherheiteventil im mit Übertragungs-Strömungsmittel gefüllten Teil es Druckfühlers,
und gegebenenfalls ein zweites Sicherheiteventil im anderen Teil, verhindert in
Jedem Falle ein zufälliges Entweichen des Strömungsmittels nach außen oder in den
Behälter; vorzugsweise wird dazu noch vorgesehen. daß das Druckabnahmerohr in der
Achse des Druckfühlers angeschlossen wird.
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Im Vergleicher wird als Membran zwar vorzugeweise eine Faltmembran
vorgesehen, stattdessen kann natürlich auch eine nachgiebige Membran vorgesehen
werden,
wenn nur sehr kleine Druckänderungen zu erwarten sind. Der Kolben wird mit einer
oder gegebenenfalls zwei einander entgegenwirkenden Drucks federn, zweckmäßigerweise
Schraubenfedern, im Gleichgewicht gehalten; die Eigenschaften dieser Druckfedern
werden Je nach den vorliegenden Betriebsverhältnissen ausgewählt. Der mechanische
Vergleicher ist entweder frei in seiner Vertikalachse abgestützt oder fest mit dem
Oberteil des Vergleicherß verbunden.
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Grundsätzlich können die beiden Teile der Vorrichtung in beliebiger
Lage angebracht werden; die Röhre bezüglich des Behälters oder der Leitung kann
je nach dem gewünschten Ergebnis gewählt werden. Der Druckfühler wird in der Regel
derart angeordnet, daß die Membrane praktisch horizontal liegt, und der Vergleicher
wird in der Regel eo angeordnet, daß die Achse des Kolbens vertikal liegt.
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Die Kontrollen der Druckänderungen und die genauen Bestimmungen der
Drukke und Druckdifferenzen können mit einer einzigen Anordnung durchgeführt werden,
beispiels @weise mit einem Behälter, der mit der Umgebungsluft verbunden ist, oder
beispielsweise mit einem Druckbehälter mit swei getrennten Einheiten, die voneinander
getrennt sind, aber im gleichen wärmeisolierenden Teil angeordnet sind; al Vergleicher
kann jedoch ein einziger Differentialvergleicher statt zwei getrennten Vergleichern
verwendet werden.
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Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es
zeigen: Fig. das Schema einer Anlage, bei der der Druokfühler mit einem schematisch
dargestellten, wollen, zylindrischen Behälter mit senkrechter Achse verbunden ist,
der mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, wobei der Druckfühler außerhalb des
Behälters in der Nähe von dessen Grundfläche angeordnet ist; Fig. 2 schematisch
einen Schnitt durch einen Druokfühler und einen damit verbundenen Vergleicher; Fig.
3 ein Detail der Montage eines Sicherheitsventile; und Fig. 4 ein Fig. 1 entsprechendes
Schema sur Darstellung der Anwendung in Verbindung mit einem Hilfs-Strömungsmittel
(im Französischen "contröle par bullage" genannt) eine Anwendung der Erfindung,
die besonders zur Kontrolle von Bewegungen von radioaktiven Flüssigkeiten und für
die genaue Nengenbestimmung, Nachfüllen oder Leeren geeignet ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist an einen Behälter A angeschlossen,
der mit einer Flüssigkeit B gefüllt ist, und zwar über ein wärmeisoliertes Rohr
1. Der eine Teil der Vorrichtung ist ein Druckfühier 2 der zweite Teil umfaßt eine
Anzeigeeinrichtung D, die auf einem Vergleicher E sitzt, mit dem sie fest verbunden
ist; die beiden Teile g und D sind mit einem wärmeisolierten Rohr F mit vergleichaweise
kleinem Durchmesser verbunden. Die beiden Vorrichtungsteile sind fest bei G bzw.
H befestigt
und relativ zueinander so angeordnet, daß der Druck
entsprechend der Höhe der Flüssigkeit über der horizontalen Bezugs ebene M N bestimmt
werden kann. Wenn dem Gewicht der Flüssigkeit, das diesem Druck entspricht, das
Gewicht das Plüssigkeitsvolumens zwischen dem Behälterboden und der Ebene M N hinzugefügt
wird, erhält man das Gesamtgewicht der Flüssigkeit im Behälter. Die Bestimmung der
Drucke vor und nach einer Bewegung (Füllen oder Leeren) ermöglicht ist, auch die
genaue Menge zu bestimmen, die in den Behälter A eingelassen oder aus diesem entnommen
wurde.
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Der Druckfühler C ist mit einem Druckabnahmerohr 1 (Fig. 2) mit der
Flüssigkeit verbunden ; das Ende dieses Rohres 1 ist nach oben gerichtet und auf
diesem ist eine Schutzkappe für die Öffnung vorgesehen; der Querschnitt dieses Endes
liegt in der Ebene der gewählten Bezugsebene M N.
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Dieses Rohr 1 mündet in aen Unterteil 2 des Druckfühlers, der dem
Oberteil 6 gegenüberliegt, die durch die Bezugsebene M N unterteilt sind; in dieser
liegt in ihrer Mittellage eine nachgiebige Membran 4, die die beiden Volumina in
der Eben M N trennt, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dieser Bezugsebene liegt.
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Die nachgiebige Meabrsn 4 hat eine augreichende Oberfläche tntsprechend
dem Gesamtvolumen, das der Kolben 17 erfassen kann. Diese Membran 4 ist
an
ihren Bändern zwischen iwei Dichtungen 3 und 5 eingesetzt. Der Oberteil 6 iPt mit
eine Übertragungemittel gefüllt, und mit Rilfe des Verbindungerohres F/10 mit diesem
mit dem Anzeiger D verbunden.
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Der Druckfühler C sitzt in einem wärmeisolierten Metallgehäuse mit
Zugangsdeckel und ist bei G befestigt. Ein Sioherheitsventil 7 in zwei Teilen ermöglicht
es, jeden Verlust an Flüssigkeitsinhalt zu verhindern, falls zufällig das Rohr F/10
oder irgendein anderes Element bricht; das Ventil 7 wird normalerweise durch die
Feder 8 (Fig. 3) offengehalten, die durch den Schraubanschluß 9 mit Dichtung zusammengepreßt
wird. Ein dichter Bolzen 11 ist erforderlich, um die Gehäuseteile 2 und 6 richtig
fUllen zu können. Es sei noch hervorgehoben, daß ein automatischer Ablaß für den
Fall des Gasdruckes oder Dampfdruck.s zum Ablaß von eventuellen Kondensationen erforderlich
ist.
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Der Vergleicher D besteht aus einer Abdichtung in Form einer Faltmembran
18 die im Falle von sehr kleinen Drucken durch eine nachgiebige Membran ereetzt
werden kann, und einem zylindrischen unteren Gehäuse 12 und oberen Gehäuse 13, das
mit einem Deckel 14 verschlossen ist, der gleichzeitig den Anzeiger E trägt, der
daran mit zwei um 900 versetzten Sporrschrauben befestigt ist0 Die bewegliche Stange
15 des Anzeigegerätes E ist mit dem Boden des Kolbens 17 über ein komplementäres
Verlängerungselement 16 über Schrauben verbunden, mit denen eine Plakette 17' festgelegt
werden kann,
und awar am Ende und um die Achse der Paltmembran 18,
die ihrerseits zwischen den Zylinderteilen 12 und 13 zur Gewährleistung einer vollständigen
Abdichtung eingeklemmt ist. Zwei Schrauben-Druckfedern 19 und 20, die einander entgegenwirkend
montiert sind, sind für den vollen Hub des Kolbens 17/17' vorgesehen; diese Federn
messen für Jeden Anwendungsfall ausgewählt werden. Ein Ölstandsmesser oder ein Standesmesser
für ein anderes Übertragungsmittel ermöglicht es, dieses zu regeln und dessen Spiegel
über der Membran 18 zu kontrollieren. Die Elemente, die den zylindrischen Körper
12, 13, 14 und den Boden bilden, sind außen wärmeisoliert in einem äußeren Metallgefä#
23 untergebracht. Eine Druckplatte 24 für dei erwähnten Kontrollbetätigungen ist
- äußeren Ende der Stange 15 des Anzeigegerätes E vorgesehen.
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Zur genauen Bestimmung des Druckes wird zunächst der Vergleicher in
den Relativlagen der Vorrichtungsteile kalibriert (geeicht), die diese bezüglich
der Bezugsebene n N einnehmen, wobei die höhere Temperatur über der vertikalen Säule
zur Bestimmung der anzubringenden Korrekturen berücksichtigt wird sowie das Niveau
des Öls oder der Flüssigkeit im oberen Teil des Zylinders 12/13 zu einer Bezugsangabe
am Anzeigegerät E.
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Die Messung geht dann wie folgt vor sich: 1. Zunächst wird die Druckplatte
24 allmählich niedergedrückt, bis eine
Verstellung von 0, - 0,7
mm am Anzeigegerät E erreicht wird und dann läßt man dieses frei zurückkehren; diese
Kontrollbetätiung kann wiederholt werden, um die Tendenz au überwachen, daß die
Zeiger im Vergleicher auf dieselbe anzeige zurückkehren; 2e als nächstes wird die
Druckplatte 24 nach oben gezogen, und swar nur um 0,2 - 0,3 mm; 3. nach kurzer Ruhezeit,
in der die Übertragungsflüssigkeit frei steigen kann, wird die Druckplatte 24 langsam
um 0,04 - 0,06 nun auf einmal gedrückt und nach anschließender Freigabe wird die
deutliche Anzeige des Druckes mit Rückkehr der Zeiger in die vorher gewählte Lage
festgestellt.
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Wenn nur Druckverringerungen zu überwachen sind, ist ein bestimmte
Nasse entsprechend dem vorgesehenen Enddruck erforderlich, um die Zeiger richtig
anzutreiben.
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Ersichtlich können Einselheiten beliebiger Art an den dargestellten
Vorrichtungsteilen angebracht oder verändert werden, die sich @@@ Tail aus den Besonderheiten
des Einzelfalles ergeben. rm Falle von unterirdischen Anlagen kann die Membran beispielsweise
in gewissen Fällen auf einen umgekehrten Kolben montiert werden. Ebenso hängt die
Zahl und Anordnung der einzelnen Elemente von den Sonderbedingungen des Einzelfalles
ab, je nachdem,
ob eine genaue Messung eines Relstivdrucks oder
die genaue Bestimmung des Druckunterschiede. von einer oder zwei Strömungsmittelmengen
bestimmt werden soll.
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Durch die beschrieben. Vorrichtung werden vor allem folgende Vorteile
erreichte Durch das erfindungagemäße Verfahren wird eine sehr große Genauigkeit
srzielt, mit der Fehler eliminiert werden können, die sich durch Temperaturänderungen
ergeben (Veränderungen, die eine Verstellung der Zeiger am Anzeigegerät durch relative
Trägheiten der betroffenen Massen bei Verdünnungen und Verdichtungen des Übertragungsmittels
hervorrufen) die Jedoch keine Korrektur bezüglich der Dichteveränderungen des Öls
oder anderen Übertragungsmittels im Falle der Bestimmung von Druckunterschieden
erfordern, weil das Verbindungsrohr (oder die Verbindungsrohre) sorgfältig wärmeisoliert
sind, so daß iD @@r Mehrheit der Fälle eine empfindliche Xnderung der Temperatur
zwischen zwei anzeigserhöhungen vermieden werden kann.
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Ea ist mbglich, die gleiche Präzision auf große Entfernung zu erzielen,
indem elektrische und elektronische bekannte Einrichtungen, beispielsweise Industriefernschen,
verwendet werden.
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Eine Verbesserung der Genauigkeit bei "contröle par bullage"; Wegen
der geringen Länge der Rohrleitungen mit dem Hilfs-Strömungemittel, beispielsder
Druckluft.
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Es kann Jedes beliebige Strömungsmittel im Behälter oder d.n Leitungen
enthalten sein, das in Druckberührung mit der Membrane 4 gebracht werden kann; diese
Membran kann gegebenenfalls aus "Teflon" (eingetragenes Warenzeichen) bestehen.
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In Pig. 4 ist ein Anwendungsfall dargestellt, der die Möglichkeit
der genauen Bestimmung des Gewichtes oder von Gewichtsdifferenzen (Zugang und Abgang)
einer Flüssigkeit in einem geeigneten Behälter A, beispielsweise aus Blei 25 für
eine radioaktive Flüssigkeit B betrifft, der mit einem Belüftungsrohr 26, einem
Flüssigkeits-Eintritterohr 27, einem Druckrohr für gleichgewichts-Druckluft 28 und
einem Rohr 29 su einer Vakuumpumpe versehen ist.
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Ersichtlich ist es möglich, mehrere erfindungsgemä# angepaßte Anzeigegeräte
für automatische Fernsteuerung des Füllene und gegebenenfalls der Aufzeichnung von
Druckveränderungen vorzusehen; in Jedem Falle wird die Anpassung am beweglichen
Teil vorgenommen: Die Druckplatte 24 des Anzeigegerätes E, die mit dem Kolben 17
fest verbunden ist, selbst jedoch außerhalb des Anzeigegerätes E liegt.