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Niveauwächter, insbesondere für Druckräume.
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Es ist bereits bekannt, zur Erfassung des Flüssigkeitsstandes in Behältern
Elektroden zu 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.
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Hierbei wird die Tatsache ausgenützt, 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. Eine derartige Einrichtung
ist 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. Derartige
Einrichtungen sind daher beispielsweise zur Überwachung von Kesselanlagen nicht
geeignet. Weiter bereitet es Schwierigkeiten, die Elektroden isoliert und dicht
in den Druckbehälter einzuführen.
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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.
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Nach der vorliegenden Erfindung erhält man einen Niveauwächter, insbesondere
für Druckräume, unter Verwendung von elektrisch beheizten Meßsystemen, deren Uiderstandsänderung
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 Uiderstand 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 Übertemperatur 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.
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Die Drahtspiralen sind zweckmässigerweise so bemessen, dass sie die
gleichen Widerstandswerte aufweisen, die Oberfläche der Kompensationsspirale aber
erheblich grösser, z. B. viermal so gross wie die Oberfläche der Hauptspirale ist.
Dies kann praktisch so durchgeführt werden, dass die Kompensationsspirale aus dem
gleichen dicken Draht wie die Hauptspirale gefertigt wird, jedoch z. B. 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 Wärmeabfuhrvermogen der beiden Spiralen. Die beiden Spiralen
erhalten zweckmässig die gleichen Zeitkonstanten des Wärmeaustausches mit der Umgebung,
damit bei einer Änderung der Umgebungstemperatur keine vorübergehende Verstimmung
der Widerstandsbrücke eintritt.
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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.
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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 Flüssigkeitspiegels liegt. Hierbei wird eine Vergleichsmessung der Verhältnisse
in den beiden durch den Flüssigkeitsspiegel gebildeten Abschnitten durchgeführt.
| Die neue Anordnung hat insbesondere den Vorteil, dass bei grösseren |
| äußeren |
| P-- |
| /Temperaturschwankungen deren Einfluss im wesentlichen kompensiert |
wird. Im übrigen liegt der neuen Ausführung die Erkenntnis zu Grunde,
dass ein stromdurchflossener Widerstand infolge der unter-
| schiedlichen'ärmeleitfähigkeit von Dampf und Flüssigkeit in
Luft |
oder Dampf eine höhere übertemperatur erreicht als in der Flüssigkeit. Als temperaturabhängiger
Widerstand wird vorzugsweise eine strombeheizte Drahtspirale verwendet. wird eine
solche Drahtspirale in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter in Höhe des zu übers
wachenden Niveaus angeordnet, so wird die beheizte Drahtspirale beim Eintauchen
in die Flüssigkeit infolge der höheren Wärmeleit-
| fähigkeit der Flüssigkeit gegenüber Luft bzw. Dampf eine geringere |
| CD |
Übertemperatur annehmen. Die Temperaturänderung der Drahtspirale hat wiederum eine
Uiderstandsänderung zur Folge, die mit Hilfe einer Brückenschaltung erfasst und
für Anzeige-und/oder Regelzwecke ausgewertet werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung nach der Erfindung wird
im folgenden an Hand einer Zeichnung beschrieben.
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Mit 1 ist in Fig. 1 ein Flansch bezeichnet, der in eine entsprechende
Öffnung der Behältarwand eingesetzt und mit Hilfe von Schrauben oder dergl. befestigt
werden kann. In einer Bohrung 2 des Flansches 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 Eeramikstäbe oder
Streifen 4 befestigt,
auf die eine Drahtspirale 5 aufgewickelt ist.
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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.
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Der Anschlusspunkt a ist mit I, der Punkt b mit II und der Punkt c
mit III verbunden.
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Fig. 2 gibt die entsprechende Schaltung wieder. Gleiche Teile sind
wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die aus fünf gleichen Widerständen
R bestehende"Jiderstandskombination ist in einer Brückenschaltung angeordnet, wobei
die Speisepunkte mit A und B bezeichnet sind. R3 und R4 sind ausserhalb des Behälters
angeordnete Vergleichswiderstände. Der zwischen den Anschlusspunkten a 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 Viderstandswel te 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, Verstärker oder dergl. für Anzeige-und Regelzwecke angeordnet
sein.
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2 Figuren 7 Ansprüche