DE2643726A1 - Vorrichtung zum anzeigen des fluessigkeitsspiegels in einem behaelter - Google Patents
Vorrichtung zum anzeigen des fluessigkeitsspiegels in einem behaelterInfo
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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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VU43728
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·
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 komment 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.
7U9824/0294 original inspected
Claims (1)
- Patentansprüche1. 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.709824/0294? £ L Ί Γ>- Ί 65· 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.709824/02948· 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:/ rDannenberg09824/0294
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