DE2643726A1

DE2643726A1 - Vorrichtung zum anzeigen des fluessigkeitsspiegels in einem behaelter

Info

Publication number: DE2643726A1
Application number: DE19762643726
Authority: DE
Inventors: De Palacio Raul Calderon
Original assignee: CALDERON DE PALACIO
Current assignee: CALDERON DE PALACIO
Priority date: 1975-12-12
Filing date: 1976-09-29
Publication date: 1977-06-16
Also published as: GB1553090A; US4059995A; JPS567163B2; JPS5282271A; FR2334946A1

Description

PAThIxITAi-JWALTE

Dipl.-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK

DIpl.-ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL

TELEFON CO₆₁₁₃ ²⁸¹¹³⁴ 6 FRANKFURT/M.

287014 GR. ESCHENHEIMER STR.39

U 27. September 1976

I * TIq /D-ϊ

Da./Pi

RAUL CALDEROIi DE PALACIO, Pennsylvania 171, Mexico 18, D.F.

Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter

Die Erfindung betrifft generell eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Flüssigkeitsspiegels mit einem U-Rohr, das eine dichte Flüssigkeit, vorzugsweise Quecksilber, enthält, um den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit in dem Behälter entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in diesem Behälter zu messen, und mit einer oder mehreren, die gleiche dichte Flüssigkeit enthaltenden Abzweigungen. Das beispielsweise mit Quecksilber gefüllte U-Rohr steht in Verbindung mit einem U-Rohr von kleinerem Querschnitt, in welchem sich eine farbige Flüssigkeit befindet und das auf einer Skala das Volumen, Gewicht, Höhe oder Dichte der Flüssigkeit in dem Behälter anzeigt, je nach den Einheiten, in welchen die Skala geeicht ist, weil die Höhe,zu welcher die farbige Flüssigkeit in dem U-Rohr kleineren Querschnitts ansteigt, direkt proportional zu der Höhe ist, zu der die Flüssigkeit in dem Behälter ansteigt.

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Der hydrostatische Druck der Flüssigkeit in dem Behälter wird vom Boden des Tanks oder Behälters zu dem Anzeiger durch ein Rohr von kleinem Durchmesser übertragen, das an einem Ende glockenförmig erweitert ist und im allgemeinen mit diesem Ende auf dem Boden des Behälters ruht, um dort eine Luftkammer zu bilden, und das mit einem Arm des mit dichter Flüssigkeit gefüllten ersten U-Rohrs verbunden ist. Die Flüssigkeit im Behälter hat das Bestreben, in die nach unten gerichtete Öffnung der glockenförmigen Erweiterung einzudringen und setzt die darin enthaltene Luft dem Flüssigkeitsdruck aus, so daß dieser Druck über die in dem kleinen Rohr enthaltene Luft auf das mit Quecksilber gefüllte U-Rohr tibertragen wird und dort das Quecksilber im ersten Arm herabdrückt, wodurch als Folge der Quecksilberspiegel sowohl im andern Arm des U-Rohrs als auch in den Abzweigungen ansteigt. Hierdurch wiederum wird der Flüssigkeitsspiegel der gefärbten Flüssigkeit im stromabwärtsgelegenen Arm des U-Rohrs von kleinerem Querschnitt angehoben und ergibt auf der Skala eine Anzeige des Flüssigkeitsspiegels im Tank bzw. Behälter. Wenn der Flüssigkeitsspiegel im Behälter absinkt, senken sich auch die Flüssigkeitsspiegel des Quecksilbers und der gefärbten Flüssigkeit.

In die Abzweigungen, die an dem mit Quecksilber gefüllten U-Rohr angebracht sind, können eine oder mehrere Kalibrierstangen von unterschiedlichen Querschnitten eingetaucht werden, um die Höhe bis zu der der Spiegel der gefärbten Flüssigkeit unter der Wirkung des Quecksilbers ansteigt, einzustellen.

Ein drittes U-Rohr ist vorgesehen als Einrichtung zum Kompensieren von Temperaturschwankungen.

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Die Erfindung ist nachstehend anhand der schematischen Zeichnung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert und zwar stellt die Zeichnung einen Niveauanzeiger gemäß der Erfindung dar.

Gemäß der Zeichnung enthält ein Behälter, nämlich ein Tank 1, eine Flüssigkeit 2, deren Flüssigkeitsspiegel ein gegebenes oder zufälliges Niveau 3 erreichen kann, das gemessen werden soll. Der Niveauanzeiger enthält eine Luftkammer oder Glocke if am Boden des Tanks 1, die mit einer Leitung 5» vorzugsweise einer Kapillarleitung, verbunden ist, die sich bis zum oberen Ende des ersten Arms 6 von einem U-Rohr 7 erstreckt, welches Quecksilber 8 enthält. Der Quecksilberspiegel im Arm 6 sinkt infolge des über die Leitung 5 zugeführten Drucks, wodurch ein bestimmtes Volumen von Quecksilber verdrängt wird und sich auf den zweiten Arm 9 und die Abzweigungen 10 des U-Rohrs 7 verteilt, so daß die Summe dieser verteilten Volumen gleich dem Volumen des in dem Arm 6 verdrängten Quecksilbers ist.

Das Volumen des Quecksilbers im Arm 9 nuß genau bestimmt werden, um eine Ablesung auf der Skala 11 zu erhalten, die von der gefärbten Flüssigkeit 12 bestimmt wird und die genau dem Niveau der Flüssigkeit 2 im Tank 1 entspricht. Dies wird dadurch erreicht, daß die Menge des Quecksilbers, welche in jede der Abzweigungen 10 eintritt, gesteuert wird, indem der Querschnitt der Abzweigung 10 vermindert wird, so daß die Summe der Quecksilbervolumen, die in die Abzweigungen 10 eintritt, zuzüglich des QuecksilberVolumens, das in den Arm 9 eintritt, gleich dem Quecksilbervolumen ist, das im ersten Arm 6 auf das Niveau 13 durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Tank verdrängt wurde.

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Die Verminderung des Querschnitts der Abzweigungen 10 wird durch Einführen kalibrierter Stangen "!if erreicht. Dies erfolgt in Verbindung mit dem automatisch eintretenden Zustand, daß der hydrostatische Druck der Flüssigkeit in dem Tank 1 durch einen Gegendruck ausgeglichen wird, den der Niveauunterschied h7 ausübt, der automatisch zwischen dem Niveau 13»auf das das Quecksilber 8 im ersten Arm 6 des U-Rohrs 7 abfällt, und dem Niveau 15» zu dem es in dem zweiten Arm 9 sowie zu dem Niveau 16, zu dem es in den Abzweigungen 10 ansteigen muß, erzeugt wird; dadurch erklärt sich, inwiefern das Quecksilbervolumen sich selbst in der angegebenen Weise einstellt, wenn der Querschnitt in den Abzweigungen 10 vermindert wird.

Die Zeichnung zeigt die Lage der unterschiedlichen Quecksilberspiegel in den Armen 6 und 9 sowie den Abzweigungen 10, welche Quecksilber enthalten, und in einem U-Rohr 20 von kleinerem Querschnitt, welches eine gefärbte Flüssigkeit enthält, sowie in dem zur Temperaturkompensation vorgesehenen U-Rohr 23.

In der Zeichnung ist auch ein Signalsystem dargestellt, was darin besteht, daß eine oder mehrere Elektroden 17 in einer oder mehreren der Abzweigungen 10, welche Quecksilber enthalten, vorgesehen ist bzw. sind, wobei die Elektroden nacheinander mit dem Quecksilber in Berührung kommen, wenn dieses ansteigt, weil das Niveau 3 der Flüssigkeit 2 im Tank 1 ansteigt, wodurch aufeinanderfolgende Signale erzeugt werden, die unterschiedliche Niveaus 3 anzeigen, die die Flüssigkeit im Tank 1 erreicht. Es können auch Kontakte 18 als Kontaktgeb'er in der Wand von einer der Abzweigungen 10 (in diesem Fall derjenigen, welche die Elektroden 17 enthält) angeordnet

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werden, welche dem gleichen Zweck wie die Elektroden 17 dienen.

Die unterschiedlichen Flüssigkeitsspiegel bzw. Niveaus sowohl des Quecksilbers als auch der gefärbten Flüssigkeit repräsentieren die Positionen "voll" und "leer" des Tanks 1. Die Niveaus 19 und 21 entsprechen dem leeren Tank 1. Die Flüssigkeitshöhe h1 wird erzeugt und ausgewogen durch den Unterschied zwischen den Flüssigkeitsspiegeln 21 und 25 der gefärbten Flüssigkeit im ersten Arm des U-Rohrs 20. Wenn der Tank 1 voll ist, erzeugt er einen hydrostatischen Druck bzw. eine Flüssigkeitshöhe H, der bzw. die auf die Luft in der Kammer k einwirkt und durch die Luft in der Leitung 5» die sich von der Kammer if zum oberen Teil des Arms 6 erstreckt, tibertragen wird und bewirkt, daß das Quecksilber um eine gegebene Höhe h6 sinkt und ein entsprechendes Quecksilbervolumen zwischen dem Arm 9 und den Abzweigungen 10 verteilt wird.

Wenn das Quecksilber im Arm 9 steigt, verdrängt es ein Volumen gefärbter Flüssigkeit zwischen den Niveaus 21 und 15 in dem mit kleinem Querschnitt ausgebildeten U-Rohr 20 zwischen der Null-Marke 25 und der Einhundert-Marke 22. Die Skala 11 ist kalibriert oder in sonstiger Weise eingestellt durch Einführen der "Kalibrier-Stangen" 1if in die Abzweigungen 10, wodurch deren Querschnitt vermindert und damit bewirkt wird, daß kleinere Quecksilbervolumen einen größeren Anstieg des Quecksilbers in dem Arm 9 hervorrufen. Das Druckgleichgewicht wird stets automatisch erhalten, weil das Quecksilber in den Abzweigungen 10 zu einer Höhe, beispielsweise 16, ansteigt, die einen Druck h? bewirkt, der dem von dem Tank 1 übertragenen Drück H entgegenwirkt, und in dem zweiten Arm 9 des U-Rohrs 7 wirkt diesem von dem Tank 1 kommenden Druck die Quecksilber-

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Drücke
säule h>8 und die Sunaae der/von den farbigen Flüssigkeitssäralen h5 im U-Rohr 23 vm.& hk im U-Rohr 20 entgegen und ersengt die Kiveaitdifferenz h5 der Quecksilbersäule is Arm 9·

Temperaturänderungen bzw. Anstiege erzeugen Ausdehnungen der Quecksilbersäule, die das Queeksilberniveau in den Armen 6 und 9 sowie in den Abzweigungen to anheben« Die einzige Quecksilbersäule, die Fehler in der Ablesung auf der Skala Ii hervorrufen könnte, ist diejenige im zweiten Arm 9 des !-Rohrs ?, weil dieser Arm unmittelbar in Verbindung mit der gefärbten Flüssigkeit 12 steht. Verstärkte Bewegungen des Qiiecksilbers im Arm 9 infolge von Ausdehnung oder Zusammenziehung wurden am Niveau der Flüssigkeit 12 wiedergegeben werden, und das Problem ist, die Quecksilbersäule im Arm 9 frei von Temperatureinwirkungen zu machen* Dies vrird dadurch erreicht, daß das U-Rohr 20 mit dem Arm Zl\ des der Temperaturkompensation dienenden U-Kohrs 25 verbunden wird, während der Arm 26 des ü-ßohrs 23 über eine Leitung 27 mit dem Tank 1 verbunden ist. Die Leitung 27 verbindet auch die abgeschlossenen Abzweigungen IQ mit dem Tank t. Die Leitung 2? tritt an der Oberseite des Tanks 1 in diesen ein, falls der Tank einem andern Druck als dem atmosphärischen Druck unterliegt* Falls jedoch der Tank 1 zur Atmosphäre offen ist, kann auch die Leitung 2? zur Atmosphäre offen sein» Dieses dritte U-Rohr 23 enthält eine Flüssigkeit, welche die gleiche oder ähnlich der gefärbten Flüssigkeit 12 ist, Diäthylenclycol oder Triäthylenclycol sind besonders geeignet, weil sie einen sehr hohen Siedepunkt haben und bei Umgebungstemperatur praktisch ohne Verdampfung sind. Eine Luftkammer 28 ist im Arm 24 oberhalb der Flüssigkeit vorgesehen und reicht bis zur Stelle 25 im U-Rohr 20. Das Volumen der Luftkammer 28 bestimmt sich durch Eindringen einer größeren oder kleineren Flüssigkeitsmenge in das U-Rohr 23 selbst, um zu dem

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Ergebnis zu kommen_t daß, wenn die Temperatur ansteigt vmd die Quecksilbersäule die Tendenz hat, sich auszudehnen, die LMftkanMer 28 sich gleichfalls im Verhältnis zu den entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten vergrößert, wodurch das Hiveau der Flüssigkeit im Ana Zk sinkt und im Arm 26 ansteigt und weiter eine entgegengerichtete Flüssigkeitshöhe h5 auf die gefärbte Flüssigkeit im U-Rohr 20 wirkt und auf die Kontaktfläche 15 zwischen der Flüssigkeit im U-Rohr 20 und der Quecksilbersäule im Ars 9» so daß die Tendenz der Quecksilbersäule anzusteigen,eliminiert wird» Auf diese Weise wird verhindert, daß die gefärbte Flüssigkeit an der Skala eine Anzeige ergibt, die Temperatur-abhängig ist bzw. mit der Temperatur schwankt.

üureii diese Anordnung wird die Empfindlichkeit des erfindungsgenräßen liveauanzeigers in keiner Weise beeinträchtigt, weil der zusätzliche Gegendruck, wie oben erläutert, kompensiert ist durch den Niveauunterschied h3, der zwischen der Quecksilbersäule in dem Arm 9 void denen in den Abzweigungen 10 erzeugt wird, nämlich der Kiveaudifferenz h3, die in keiner Weise der Anzeige der Aufwärts- oder Abwärtsbewegungen der im Tank 1 enthaltenen Flüssigkeit 2 entgegensteht.

Bm den Meßbereich des Niveauanzeigers gemäß der Erfindung zm vergrößern, kann es zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen den Abzweigungen 10 mit dem U-Rohr 7 gänzlich oder Teil unabhängig zu machen bzw. zu unterbrechen.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsspiegels in einem Behälter unter Verwendung eines U-Rohrs mit horizontaler Basis und zwei von gegenüberliegenden Enden der Basis sich erstreckenden vertikalen Armen, dadurch gekennzeichnet, daß von der Basis des U-Rohr (7) ausgehend sich vertikale Abzweigungen (10) aufwärts erstrecken, wobei die Basis, die Arme (6, 9) und die Abzweigungen (10) in Strömungsverbindung stehen und eine dichte Anzeigeflüssigkeit (8) enthalten, und daß eine Einrichtung (1if) zum Einstellen des Flüssigkeitsspiegels in den Abzweigungen (10) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung einen stangenartigen Einsatz Ok) in mindestens einer der Abzweigungen (10) aufweist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Abzweigungen (10) ein elektrischer Kontaktgeber (17) zugeordnet ist, der ein Signal erzeugt, wenn er von der Flüssigkeit in der betreffenden Abzweigung berührt wird.

if. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte Flüssigkeit Quecksilber (8) ist.

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5· Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum übertragen von hydrostatischem Druck von dem Behälter (1) zu der Oberfläche der dichten Flüssigkeit (8) in einem der Arme (6) vorgesehen ist, und daß ein zweites U-Rohr (20) mit einer weniger dichten Flüssigkeit in Strömungsverbindung mit dem andern Arm (9) steht, wobei das zweite U-Rohr (20) kleineren Querschnitt als das erste U-Rohr (7) hat und die Höhe der weniger dichten Flüssigkeit im freien Arm des zweiten U-Rohrs (20) eine Anzeige für den Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter (1) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5»

dadurch gekennzeichnet, daß der freie Arm des zweiten U-Rohrs (20) in Strömungsverbindung mit einem dritten U-Rohr (23) steht, das eine weniger dichte Flüssigkeit als Quecksilber enthält.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumen (28) von Luft zwischen den Flüssigkeiten in dem zweiten und dem dritten U-Rohr (20 bzw. 23) vorgesehen ist, so daß eine Ausdehnung oder Zusammenziehung des Quecksilbers in dem andern Arm (9) des ersten U-Rohrs (7) infolge einer Temperaturänderung der Umgebung zu einer proportionalen Änderung des Luftvolumens führt, wodurch wiederum der Flüssigkeitsdruck im dritten U-Rohr (23) eine proportionale Änderung erfährt.

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8· Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß der freie Arm (26) des dritten U-Rohrs (23) und die Abzweigungen (10) zur Atmosphäre offen sind, wenn der Behälter (1) zur Atmosphäre offen ist oder aber mit der Oberseite des Behälters verbunden sind, wenn der Behälter (1) einem andern Druck als Atmosphärendruck unterliegt.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigungen (10) wenigstens zum Teil unabhängig von dem ersten U-Rohr (20) oder voneinander sind.

Patentanwalt:

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Dannenberg

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