DE19538331A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle des Eisstandes bei der Kaltwassererzeugung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle des Eisstandes von stückigem Eis, insbes. Scherbeneis in Eissilos bei der Kaltwassererzeugung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erzeugung von Kaltwasser, das als Prozeßkühlwasser vorgesehen ist, erfolgt bekannterweise in wassergefüllten Behältern mit einem Durchmesser bis zu 6 m, sogenannten Eissilos. In diese Behälter wird periodisch stückiges Eis insbes. Scherbeneis, erzeugt von oberhalb der Eissilos angeordneten Wärmeübertragungsvorrichtungen, eingefüllt. Dazu werden die Wärmeübertragungs­ vorrichtungen wechselweise von Kühlung auf kurzfristige Erwärmung geschaltet. Entsprechende Vorrichtungen sind in den DE-GM 89 12 059, 9 10 251 und 91 10 981 be­ schrieben.

Die Menge des in die Eissilos eingefüllten stückigen Eises muß überwacht werden, um eine kontinuierliche Kaltwassererzeugung zu gewährleisten. Da­ zu werden üblicherweise mechanische Vorrichtungen, wie Schwimmer, ver­ bunden mit elektrischen Kontakten zum Abschalten bei erreichtem Grenzwert, verwendet. Bekannt ist es auch, das Scherbeneis in einen, innerhalb des Eis­ silos angeordneten Drahtkorb einzubringen, wobei das Befestigungsseil mechanisch mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist.

Diese üblichen Vorrichtungen fallen jedoch infolge der enormen mechanischen Kräfte der Eislast und durch Kaltwasser hervorgerufenen Korrosion oft aus und können nur einen Endwert anzeigen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein langzeitstabiles Verfahren zur Kontrolle des Eisstandes von Scherbeneis in Eissilos zu entwickeln, das hinreichend genau arbeitet und mehrere Meßwerte liefert. Ein weiteres Problem der Erfindung ist die Entwicklung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die unempfindlich gegen Korrosion und Eislast ist.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontrolle des Eis­ standes mit Ultraschallimpulsen einer Frequenz von 300 kHz bis 2 MHz, vor­ zugsweise 800 kHz bis 1,2 MHz, in einer Meßfolgefrequenz von 20 bis 200 Hz und einem auf die Laufzeit der Ultraschallimpulse eingestellten Zeitfenster erfolgt. Zur Durchführung des Verfahrens werden erfindungsgemäß ein oder mehrere Ultraschallsonden, mit Ultraschallsendern und Ultraschallempfängern, mit einer Steuereinheit, verbunden mit Auswertung und Meßwertausgabe verwendet.

Die Ultraschallsonden, direkt mit Sendern und Empfängern verbunden, sind außen an den Eissilos, senkrecht zur Behälterwand, angeordnet. Sie weisen eine Schallaustrittsfläche von 10 bis 50 mm, vorzugsweise 20 mm, im Durchmesser auf.

Die Vorrichtung ist mit Sondenanschlußbuchsen, Schaltausgängen und/oder analogen Schnittstellen ausgestattet. Sie enthält eine Auswertung mit Meßwertausgabe mit Anschlüssen zu Optokopplern oder Relaiskontakten und/oder ein integriertes Display.

Weiterhin kann die Vorrichtung einen Taktgeber für einen Meßzyklus mit zeit­ lich konstantem Abstand enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vor allem bei der Kaltwassererzeugung zur Feststellung des Eisstandes, d. h. der Menge des in Eissilos befindlichen Scherbeneises verwendet. Die Eissilos können dabei Durchmesser bis zu 6 m aufweisen. Das stückige Eis ist überraschend nicht akustisch transparent wie beispielsweise Wasser oder Massiveis. Eine Anwendung des Verfahrens ist auch in kleineren Dimensionen möglich. Anwendbar ist das Verfahren auch für die Kontrolle von anderen auf bzw. in Flüssigkeiten schwebenden Feststoffen.

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird langzeitstabil mit hinreichender Genauigkeit der Eisstand von stückigem Eis in Eissilos kontrolliert und damit eine kontinuierliche Kaltwassererzeugung und eine quasianaloge Anzeige zur Menge des Eises gewährleistet. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Anbringung der Ultraschallsonden von außen an die Wände der Eissilos erfolgt, also nicht mit kaltem Wasser oder Eis in Berührung kommen. Damit wird die mechanische Zerstörung, bzw. der korrosionsbedingt Ausfall der Anzeige vermieden. Durch die den Verfahrensbedingungen angepaßten Ultraschall­ sonden, wird eine schmale Schallkeule mit geringer Störempfindlichkeit erzeugt.

Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Kontrolle des Eisstandes sind außen an einem Eissilo 6 im gleichen Ab­ stand fünf Ultraschallsonden 1 mit Ultraschallsendern 2 und Ultraschall­ empfängern 3 senkrecht zur Behälterwand angeordnet. Dazu dienen in Flansche eingeschraubte Spannhülsen. Die Ankopplung der Sonden erfolgte mittels eines ultraschalltransparenten Klebstoffes; der Durchmesser ihrer Schallaus­ trittsflächen beträgt 20 mm.

Die Sonden 1, verbunden mit Sender 2 und Empfänger 3 sind über abgeschirmte Leitungen mit einer Steuereinheit 4, gekoppelt mit Meßwertausgaben 5, verbunden. Die Meßwertausgabe 5 weist Anschlüsse für Optokoppler oder Relaiskontakte und/oder ein integriertes Display auf. Steuereinheit 4 und Meßwertausgabe 5 sind in einem Gehäuse 7 untergebracht. Weiterhin ist im Gehäuse 7 ein Taktgeber für durchzuführende Meßzyklen angeordnet. Damit erfolgt das Aussenden der Ultraschallimpulse im zeitlich konstanten Abstand und es sind Sondenanschlußbuchsen bzw. Schaltausgänge und/oder analoge Schnittstellen enthalten.

Gemäß Fig. 1, können die oberen beiden Sonden aufgrund des im Silo befindlichen Scherbeneises kein Ultraschallecho mehr empfangen und es werden Schaltsignale aktiviert. Die verwendeten Ultraschallimpulse wurden mit einer Frequenz von 1 MHz ausgesendet und die Meßfolgefrequenz betrug 100 Hz.

Claims (6)

1. Verfahren zur Kontrolle des Eisstandes in Eissilos mit senkrechten Behälterwänden bei der Kaltwassererzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolle mit Ultraschallimpulsen einer Frequenz von 300 kHz bis 2 MHz, vorzugsweise 800 kHz bis 1,2 MHz, in einer Meßfolgefrequenz von 20 bis 200 Hz und einem auf die Laufzeit der Ultraschallimpulse im Medium eingestellten Zeitfenster erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus ein oder mehreren Ultraschallsonden (1) mit Ultraschallsendern (2) und Ultraschallempfängern (3) mit einer Steuerein­ heit (4), die mit einer Auswertung und Meßwertausgabe (5) verbunden ist, besteht.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultra­ schallsonden (1) eine Schallaustrittsfläche mit einem Durchmesser von 10 bis 50 mm, vorzugsweise 20 mm, aufweisen senkrecht zur Behälter­ außenwand angeordnet sind und direkt mit Ultraschallsendern (2) und Ultraschallempfängern (3) verbunden sind.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswertung und Meßwertausgabe (5) Anschlüsse zu Optokopplern oder Relaiskontakte und/oder ein integriertes Display auf­ weist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Sonden­ anschlußbuchsen, Schaltausgänge und/oder analogen Schnittstellen ausge­ stattet ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Takt­ geber für einen Meßzyklus mit zeitlich konstantem Abstand enthält.