DE1942233C - Vorrichtung zur kontinuierlichen Mes sung der Plugging Temperatur in Flussigme tallanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur kontinuierlichen Messung der Plugging-Temperatur In FIUsalgkeitsrnetalhinlugen, wobei am Teilstrom des Flüssigmetalls regelbar goktlhlt und seine Tcmporntur gemessen wird. S

Als Plugglng-Tomperatur wird die Temperatur bezeichnet, bei der die im FUIssigkeitsnietull gelüsten Oxide nusfnllcn.

Es 1st bekunnt, die Plugglng-Temperatur in FItIsslgmetallanlagcn festzustellen, Indem fm einer Eng-Stulle die Diirchflußmengen überwacht und die entsprechende FlUssigmotalltompera'Uir gemessen wird. Mit Hilfe einer vier Mcßstcllo vorgeschalteten Kühlstrecke wird ein negativer Temperaturtriinsient im Flüssigmetall eingestellt. Wenn die Diirchiliißmenge plötzlich kleiner wird oder gar die Hngstelle sich ganz zusetzt, so entspricht die gemessene Temperatur der Pluggiug-Tcmpcrutur. Diese Meüvorrichtiingen müssen in Abständen durch einen Strom wärmeren Flüssigmetall freigespült werden und sind daher für ao eine kontinuierliche Messung nicht geeignet.

Diese und andere Melivorriclitungen arbeilen mit mechanisch bewegten Teilen im Flüssigmetallstro;n und sind daher im Dauerbetrieb störanfällig. Die gemessene Plugging-Temperatur ist dabei nicht ein- as deutig reproduzierbar, sondern wird durch verschiedene Parameter, wie Teinperaturtransieiit, Durchsatz, absolute Größe des Oxidgehaltes u. ä., beeinflußt.

Aus der französischen Patentschrift 1 456 120 ist eine Nietvorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Plugging-Tempcratur bekannt. Der /11 messende Fliissigmetallstroin wird zunächst gekühlt, seine Temperatur wird gemessen und der Strom auf zwei konzentrische Rohre verteilt. Der zwischen den beiden Rohren fließende Flüssigmetallstrom wird hinter der Temperaturineßstelle von außen beheizt, um einen weiteren Ansatz von Oxiden zu vermeiden, und anschließend wird seine DurchlluBinenge gemessen. Der im inneren Rohr fließende Strom des Flüssigmetalls wird über ein Ventil, aber ohne Mengenmessung mit dem äußeren Strom vereinigt und fließt wieder in die Anlage zurück. I'in Nachteil dieser Anordnung liegt darin, dal! eine einmal erfolgte Verstopfung auch durch die anschließende Beheizung nicht wieder aufgelöst werden kann. Eine Verstopfung wird ja nicht nur verursacht durch ein Anfrieren des Metalls, tine solche auch restlose Verstopfung des Querschnitts ließe sich sicher durch entsprechende Beheizung wieder auftauen. Tatsächlieh wird aber die Verstopfung verursacht durch aus dem Metall ausfallende bisher gelöste Oxide. Eine solche Verstopfung läßt sich nur wieder lösen durch Spülen mit heißerem Flüssigmetall. Wenn aber der Querschnitt restlos verstopft ist, ist auch kein Durchlluß möglich und somit auch keine Lösung der abgelagerten Oxide.

In der deutschen Auslegeschrift I 224 509 wird ebenfalls eine nahezu kontinuierlich arbeitende Vorrichtung zur Messung der Plugging-Temperatur beschrieben. Wesentlicher Gegenstand dieser Anmeldung ist eine Kombination von elektrischer Heizung und Luftkühlung. Nachteile dieser Vorrichtung sind die komplizierte Konstruktion und die Tatsache, daß eine bewegliche Nadel im Flüssigmetall vorhanden sein muß. Diese Nadel soll angehoben werden, wenn die Engstellen im Flüssigmetallstrom verstopft sind. Damit ist aber eine ständige kontinuierliche Messung der Plugglrig-Temperatur, zumindestens wlthrend der Zeit, In der die Nadel angehoben 1st, nicht möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung 1st es, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Plugging-Tomperntur in Flllsslgmetallanlagen zu schaffen, die keine beweglichen Teile im Flüssigmetall benötigt und wobei ein Tcilslrom des Flüssigmetall regelbar gekühlt wird und seine Temperatur gemessen wird.

Zur Losung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zwei parallele Meßkantlle mit je einem Durcliflußmcsser vorhanden sind, deren freie Querschnitte ineinaudor übergehen und bei denen das Verhältnis von Querschniltsfiliche zu Umfang stark unterschiedlich ist. Wenn diese beiden Querschnitte von Flüssigmetall bei Plugging-Temperatur durchströmt werden, so wird sich bei Ablagerung von Oxiden der DurchfluLi in dem Querschnitt, dessen Umfang im Verhältnis zur Querschiiittslläche wesentlich größer ist. schneller vermindern als in dem anderen Querschnitt. Wenn man durch eine geeignete Schaltung die Kühlung des Flüssigmetallstroms vor der Ivießstelle so regelt, daß das Verhältnis der beiden Teilströme innerhalb einer zulässigen Toleranz konstant gehalten wird, so daß sich also die im Meßijiierschnitt abgelagerte Oxidmenge weder vergrößert noch vermindert, so entspricht die Temperatur an der Meßstelle der Plugging-Temperatur.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Strömung vor den beiden MeIlkanälen im Bereich der Kühlung beschleunigt wird, um hier eine Ablagerung von Oxiden zu vermeiden, während die Durdillußmeßstelle nach außen isoliert ist und hinter der DuichflußmeLlstelle eine Temperaturineßstelle viii liandcn ist.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Vorrichtung aus zwei exzentrischen senkrechten Zylindermänteln besteht, deren von ihnen gebildeter Ringarm oben und unten geschlossen ist und somit einen Ringkanul von unterschiedlichem Querschnitt bildet, der an seinem größten Querschnitt durch eine Wand getrennt ist und auf einer Seite dieser Wand eine Zuleitung und auf der anderen Seite eine Ableitung für das zu messende Flüssigmetall enthält.

Durch diese Anordnung wird die zunächst vom Flüssigmetall durchströmte und gekühlte Hälfte der Vorrichtung in konstruktiv einfacher Weise verengt und die zweite isolierte Hälfte der Vorrichtung wieder auf den ursprünglichen Querschnitt erweitert. Die isolierte Hälfte der Vorrichtung enthält erfindungsgemäß übereinander zwei Durchflußmeßstellen, wobei die untere Durchflußmeßstelle spaltartig verengt ist. Bei dieser Anordnung macht sich eine auch geringe Ablagerung von Oxiden in der unteren Durchflußmeßstclle sehr viel eher bemerkbar als in der oberen Meßstelle. Andererseits wird im oberen Querschnitt ständig ein Durchfluß aufrechterhalten, so daß von dort aus auch die untere Meßstelle wieder freigespült werden kann.

in einer zweiten speziellen Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zwei konzentrische Rohre vorhanden sind, von denen das innere als Zuleitung dient und das äußere, isolierte Rohr als Ableitung dient. Das innere Rohr bleibt offen, während das äußere Rohr durch einen abgerundeten Boden verschlossen ist und so die Strömung vom inneren zum äußeren Rohr umleitet, wobei diese Stelle regelbar gekühlt wird.

Im tliißeron Rohr Ist erflndunßsgvmiiß im Isolierten Teil eine Blende mit mehreren radialen Schlitzen vorgesehen. Wenn, wie in weiterer Ausgestaltung der Ernndung vorgeschlagen, an dieser Blende die Moßspulo eines Wlrbolstromdurchnußmessors angebracht S 1st, die mit zwei verschiedenen Frequenzen arbeitet, so kann mau sowohl die Durchllußmcngo, die durch die Blende strömt, als auch die Durchflußmenge, tlio durch die radialen Schlitz» strömt, gesondert messen.

Wiibelstromdurchflußmesser habe» je mich Höhe der verwendeten Frequenz eine mehr oder weniger große Eiiidriiigliefe in den Flllssiginetallslrom. Auf diese Weise lassen sich sowohl die durch die ScIiIiUe strömende Menge als auch dl« durch den freien Blcndciiquersclinitt strömende Durchflußnienge messen und die beiden Mengen zueinander ins Verhältnis sei/.en. Durch Überwachung dieses Verhältnisses Hißt sich wiederum, wie oben bereits beschrieben, die Kühlung regeln und damit die I'lugging-Tempera- ao tür einstellen.

Die soeben beschriebene Meßvorrichtung ist in der Herstellung sehr einfach; ihre Meßgenauigkeit ist aber geringer als die der oben beschriebenen Vorrichtung, weil schon im Bereich der Tempeiraturmeßstelle ein Temperaturausgleich zwischen dem zu- und dem abfließenden Strom möglich ist.

Beide Vorrichtungen haben den Vorteil, daß sie bewegliche Teile im Flüssigmetallstrom vermeiden und damit eine wesentliche Fehlerquelle ausschalten. Es zeigt

I·' i g. 1 ein mögliches Beispiel der F.rfindung,

Fig. 2 und .1 ein weiteres in der Konstruktion einfacheres Beispiel der Hrlindung.

In Fig. I sind die Teile 1 und 2 zwei leicht exzentrisch angeordnete senkrechte Zylindermäntel, deren von ihnen gebildeter Ringraum oben und unten durch die ringförmigen Böden 3 und 4 abgeschlossen ist, und so einen ringförmigen Kanal mit unterschiedlichem Querschnitt bildet. Dieser Ringkanal wird an seinem größten Querschnitt durch die senkrechte Wand 5 getrennt, auf deren einer Seite die Zuleitung 6 an den Riugkanal angeschlossen ist und auf deren anderer Seite die Ableitung 7 angeschlossen ist. Die erste Hälfte 8 des Ringkauais wird auf beiden Seiten gekühlt, Teil 9 stellt die äußere Begrenzung dieser Kühlung dar. Teil 10, die '.weite Hälfte des Ringkanals, wird durch die Teile Il und 12 beidseitig isoliert. Die Isolierung der beiden ringförmigen Böden 3 und 4 ist zur besseren Darstellung weggelassen. In der isolierten Hälfte 10 des Ringkanals ist der Kanali|uerschnitt im linieren Teil im Bereich der Meßstelle spaltförmig eingeengt, so daß zwei ineinander übergehende Querschnitte 13 und 14 entstehen, deren Durchilußmengen durch die beidseitig angebrachten Wirbelstrommeßspulen 15 und 16 und mittels einer nicht näher erläuterten Schaltung gemessen werden können.

Das zur Messung der Plugging-Temperatur dienende Thermoelement ist in Fig. 1 nicht gezeigt und befindet sich in Strömungsrichtung hinter der Durchflußmeßstelle.

In F i g. 2 sind die Teile 21 und 22 zwei konzentrische Rohre, von denen das Rohr 21 als Zuleitung dient, während der Ringarm 23 zwischen den Rohren 21 und 22 als Ableitung dient. Teil 24 ist die Isolierung. Das Rohr 22 wird durch einen abgerundeten goden JVTd ΑΪ „ÖiScltmKSÄ 2ö gekühlt wird. f^VSher »Ät wW. TcSS Schlitzen, die In Fl g_; ·ι nfln« goawig w ru. mu»

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Stelle eines Thermoelements.

Fig. 3 znigt mit denselben Bezeichnungen wie in Fig. 2 eine Ansicht auf die Blende 27 mit den radialen Schlitzen 30.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der I'luj!ging-Tcmperutur in Flllssigmetulltmlagen, wobei ein Teiistrom des Flüssigmetalls regelbar gekühlt und seine Temperatur gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei paialleh-eschalte Meßkanäle mit je einem Diirch-Iluüinesser voiliundeii sind, deren freie (Umschnitte ineinander übergehen und bei denen tl.is Verhältnis von Querschnittslläche zu Umfang stark unterschiedlich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch μν-keiiii/eichnet, dall in Strömungsrichtung vor ύκ:η beiden MclSkaiiiilen ein gemeinsamer Kanal vorhanden ist, in dem die Strömung beschleunigt wird und der eine in bekannter Weise regelbare Kühlung aufweist, während die Durchllußmellstelle nach außen isoliert ist und hinter der Durchllußnielistelle eine TemperaturinefSstelle vorhanden ist.

V Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei senkrechte exzentrische Zylindermäntel (1 und 2) vorhanden sind, deren von ihnen gebildeter Ringrauni oben und unten geschlossen ist und einen Kanal von unterschiedlichem Querschnitt bildet, der an seinem größten Querschnitt durch eine Wand (S) getrennt ist und auf einer Seite der Wand eine Zuleitung (6) und auf der anderen Seite der Wand eine Ableitung (7) für das Flüssigmetall enthält, und die von der Strömung zunächst durchströmte Hälfte (8) des Ringkanals von einer Kühlvorrichtung (9) umgeben ist und die zweite durchströmte Hälfte (10) des Ringkanals wärmeisoliert ist und übereinander zwei Durchflußmeßstellen (13 und 14) enthält und die untere Durchllußmcßstelle (14) spaltförmig verengt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei konzentrische Rohre vorhanden sind, von denen das innere (21) als Zuleitung dient und das äußere, isolierte Rohr (22) als Ableitung dient und mit einem abgerundeten Boden (25) verschlossen ist, der die regelbare Kühlung und das äußere Rohr (22) eine Blende (27) aufweist, die mit mehreren radialen Schlitzen (30) versehen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wirbelstromdurchflußmesser vorhanden sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Wirbelslromdurchflußmeßstelle vorhanden ist, die mittels verschiedener Frequenzen für jeden Meßkanal einen Meßwert liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen