DE2943140C2

DE2943140C2 - Druckmeßgerät mit Temperaturkompension

Info

Publication number: DE2943140C2
Application number: DE2943140A
Authority: DE
Inventors: Tomihiro Nagareyama Chiba Fukada; Mitsuru Mito Ibaraki Kamei
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1984-02-09
Also published as: FR2439988A1; DE2943140A1; JPS5932916Y2; US4279160A; FR2439988B1; JPS5562939U

Description

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Die Erfindung betrifft ein Druckmeßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein z. B. bei einem schnellen Brüter verwendetes Flüssigmetall hat eine hohe Temperatur und reagiert aktiv mit Wasser und öl. Daher wird der Druck im Flüssigmetall indirekt gemessen unter Verwendung von NaK (einer Legierung von Natrium und Kalium) und einer hitzebeständigen inerten Flüssigkeit, wie Silikonöl, die bei Raumtemperatur in Form einer Flüssigkeit vorliegt. ^bo

Ein derartiges Druckmeßgerät, wie es beispielsweise bei einem mit Flüssigmetall gekühltem Reaktor verwendet wird, ist aus der DE-AS 19 48 191 bekannt. Aus der DE-PS 19 08 633 ist ferner eine Druckmeßvorrichtung bekannt, bei der ein gasgefülltes, gleich dem ⁶^ Meßsystem aufgebautes Kompensationssystem vorgesehen ist, wobei durch Subtraktion der Meßsignale eine Temperaturkompensation erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckmeßgerät der eingangs angegebenen Art in Verbindung mit einem Temperaturkompensationssystem so auszubilden, daß zur Verbesserung der Ganauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung eine einfache Einstellung des Druckmeßgerätes ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst Durch das Kompensationssystem können Meßfehler aufgrund von Volumenänderungen, bedingt durch Änderungen der Umgebungstemperatur oder der Temperatur der zu messenden Flüssigkeit, ausgeschaltet werden, wobei zur Temperaturkompensation der im Kompensationssystem festgestellte Druck von dem im Meßsystem festgestellten subtrahiert wird. Mit der Zeit ergeben sich aber Änderungen beispielsweise der Membran am Druckabtastabschnitt, die eine Justierung des Druckmeßgerätes erforderlich machen. Durch die mit einem Ventil versehene Verbindung zwischen Meß- und Kompensationssystem kann an Ort und Stelle eine Justierung vorgenommen werden, ohne daß es eines Ausbaus des Druckmeßgerätes bedarf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert .Es zeigt

F i g. 1 ein bekanntes Druckmeßgerät,

F i g. 2 ein Druckmeßgerät gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung.

Das bekannte Druckmeßgerät nach F i g. 1 ist durch Trennwände in drei Abschnitte unterteilt, nämlich einen Druckabtastabschnitt 1, einen Druckübertragungsabschnitt 2 und einen Druckmeßabschnitt 3. Der Druckübertragungsabschnitt 2 ist durch eine Druckübertragungswand 4 in zwei Teilabschnitte unterteilt, nämlich ein Kapillarrohr 5 auf der Seite des Druckabtastabschnittes 1, welches eine flüssige NaK-Legierung 6 enthält, und ein Kapillarrohr 7 auf der Seite des Druckmeßabschnittes 3, welches Silikonöl enthält.

Ein Flüssigmetall 9 als zu messende Flüssigkeit wird in den Abtastabschnitt 1 eingeführt. Der Druck des Flüssigmetalls 9 wird auf einen Druckabtaster 10 aufgebracht, der aus einer Membran oder einem Balg besteht und die Trennwand zwischen dem Druckabtastabschnitt 1 und dem Druckübertragungsabschnitt 2 bildet. Der Druck wird dann auf den Da^ckmeßabschnitt 3 über die Druckübertragungsmedien, d. h. die flüssige NaK-Legierung 6 und das Silikonöl 8, übertragen. Der auf die aus einer Membran oder einem Balg bestehende Trennwand 11 zwischen dem Druckmeßabschnitt 3 und dem Druckübertragungsabschnitt 2 übertragene Druck wird durch einen Druckabtaster 12, der aus einem an der Trennwand 11 befestigten Dehnungsmeßstreifen besteht, in ein elektrisches Signal umgewandelt Das so umgewandelte elektrische Signal wird daraufhin gemessen. Der Dehnungsmeßstreifen kann selbstverständlich durch einen anderen Druckmesser, wie z. B. einen Bourdon-Druckmesser, ersetzt werden, der im Druckmeßabschnitt 3 angeordnet ist.

Bei einem derartigen bekannten Druckmeßgerät ändern sich aber die Volumina der abgeschlossenen, NaR und Silikonöl enthaltenden Abschnitte mit Änderungen der Umgebungstemperatur und der Temperatur des zu messenden Mediums. Dies bewirkt Änderungen in der Druckanzeige, ebenso wie Meßfehler.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform eines Druckübertragungsmedien verwendenden Druckmeßgeräts dargestellt, das ein Meßsystem A und ein Kompensationssystem B aufweist, die im wesentlichem die gleiche Konstruktion haben und dicht nebeneinander angeordnet sind.

Das Meßsystem A hat die gleiche Konstruktion, wie das in F i g. 1 dargestellte bekannte Druckmeßgerät und ist durch Trennwände in drei Abschnitte unterteilt, nämlich eip.en Druckabtastabschnitt 21a, einen Druck- ^lu Übertragungsabschnitt 22a und einen Druckmeßabschnitt 23a. Der Druckübertragungsabschnitt 22a ist durch eine Druckfibertragungswand 24a in zwei Teilabschnitte unterteilt, nämlich ein Kapillarrohr 25a an der Seite des Druckabtastabschnittes 21a, das eine flüssige NaK-Legierung 26a enthält und ein Kapillarrohr 27a an der Seite des Druckmeßabschnittes 23a, das eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit 28a enthält

Ein zu messendes Flüssigmetall 29 wird in den Druckabtastabschnitt 21a eingeführt Ein Druck des Flüssigmetalls 29 wirkt auf den Druckabtaster 30a, der aus einer Membran oder einem Balg besteht und eine Trennwand zwischen dem Druckabtastabschnitt 21a und dem Druckübertragungsabschnitt 22a bildet. Der Druck wird auf den Druckmeßabschnitt 23a über die flüssige NaK-Legierung 26a und die hitzebeständige inerte Flüssigkeit 28a übertragen.

Der auf die aus einer Membran oder einem Balg bestehende und zwischen dem Druckmeßabschnitt 23a und dem Druckübertragungsabschnitt 22a angeordnete ³" Trennwand 31a übertragene Druck wird in einem Druckmesser 32a, der aus einem an der Trennwand 31a befestigten Dehnungsmeßstreifen oder dgl. besteht, in ein elektrisches Signal übertragen. Das so umgewandelte elektrische Signal wird daraufhin gemessen. ^J5

Der Dehnungsmeßstreifen kann selbstverständlich durch einen anderen Druckmesser, z. B. ein Bourdon-Druckmeßrohr ersetzt werden, welches in dem Druckmeßabschnitt 23a angeordnet ist

Das Kompensationssystem B ist mit Ausnahme des Druckaufnahmeabschnittes 216 in der gleichen Weise, wie das Meßsystem A aufgebaut. Das Kompensationssystem B hat nämlich einen Druckübertragungsabschnitt 22b, der an den Druckabtastabschnitt 216 anschließt und einen Druckmeßabschnitt 236. Der Druckübertragungsabschnitt ist durch eine Druckübertragungswand 246 in zwei Teilabschnitte unterteilt, nämlich ein ICapillarrohr 256 auf der Seite des Druckabtastabschnittes 216, das NaK enthält und ein Kapillarrohr 276 auf der Seite des Druckmeßabschnittes 236, das eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit 286 enthält Ein Druckmesser 326, der der gleiche wie im Meßsystem A ist und der ein Dehnungsmeßstreifen oder dgl. ist, ist an der Trennwand 316 vorgesehen, die zwischen dem Druckmeßabschnitt 236 und dem Druckübertragungsabschnitt 226 angeordnet ist

Das Kompensationssystem B ist aus dem gleichen Material hergestellt und hat die gleichen Abmessungen wie das Meßsystem A. Zusätzlich sind die in den Kapillarrohren 256 und 276 eingeschlossenen Volumina des NaK und der hitzebeständigen inerten Flüssigkeit gleich denen der Druckübertragungsmedien im Meßsystem A. Das Meßsystem A und das Kompensationssystem ßsind durch Trennwände 40,41 und 42 getrennt.

Es ist erforderlich, daß die hitzebeständige inerte Flüssigkeit als eines der gemäß der Erfindung verwendeten druckübertragenden Medien durch die Umgebungstemperatur an einer Installationsstelle dieses Gerätes oder durch die Temperatur eines zu messenden Mediums stark beeinflußt wird, und daß diese Flüssigkeit stark mit einem zu messenden Medium und NaK reagiert So kann z. B. Siliconöl vorzugsweise für diesen Zweck verwendet werden.

Ein Gas 35 wird in den Druckabtastabschnitt 216 des Kompensationssystems B eingeführt und der Druck des Gases wird dann über einen Druckabtester 306 auf den Druckübertragungsabschnitt 22b übertragen. Der Druckabtastabschnitt 216 ist mit einem Druckmesser 36 und einem Ventil 37 zur Steuerung des Zuflusses an Gas 35 versehen. Das in den Druckaufnahmeabschnitt 216 einzuführende Gas ist ein Gas, dessen Temperatur und Druck z. B. auf atmosphärischen Druck geregelt werden kann.

Die Kapillarrohre 27a und 276, die mit der hitzebeständigen inerten Flüssigkeit 28a und 286 in den Druckübertragungsabschnitten 22a und 226 des Meßsystems bzw. des Kompensationssystems gefüllt sind, sind miteinander über ein Ausgleichsrohr 39 mit einem Ventil 38 verbunden. Wenn eine übliche Messung durchgeführt wird, ist das Ventil 38 völlig geschlossen, so daß das Meßsystem A und das Kompensationssystem B gegeneinander abgesperrt sind.

Vorzugsweise ist, wie oben erwähnt, das Meßsystem A und das Kompensationssystem B dicht aneinander angeordnet, da beide Systeme -dann im wesentlichen in der gleichen Umgebung, d.h. im wesentlichen bei gleicher Temperatur gehalten werden können. Wenn das Meßsystem A und das Kompensationssystem B in Abstand voneinander angeordnet sind, ist es erforderlich, daß deren Temperatur durch entsprechende Anordnungen auf die gleiche Höhe geregelt wird.

Die Messung des Drucks wird wie folgt durchgeführt:

Vorausgesetzt, daß die Anzeigewerte des Druckmessers 32a im Meßsystem, des Druckmessers 326 im Kompensationssystem und des Druckmessers 36 im Druckabtastabschnitt 216 gleich p\, p2 bzw. pi sind, ist der Druck Pdes zu messenden Flüssigmetalls 29:

P= P₁ -P₂ + P₃.

Wenn das Gas im Druckabtastabschnitt 216 des Kompensationssystems atmosphärische Luft ist und Pi atmosphärischer Druck ist (0 kg/cm²G) ist P ein Meßdruck. Eine solche Subtraktion kann automatisch durch einen Rechner durchgeführt werden, wenn ein zu messender Druck als elektrisches Signal z. B. als Ausgang des Dehnmeßstreifens abgefühlt werden kann.

Die Prinzipien der Temperaturkorrektion sind die folgenden.

NaK und Siliconöl in einem bekannten Druckmeßgerät werden infolge von Änderungen d^r Temperatur, wie oben erläutert, ausgedehnt oder zusammengezogen, so daß der Anzeigewert sich ändert, im Gegensatz dazu ist in einem Druckmeßgerät gemäß der Erfindung des Kompensationssystem B zusätzlich zum Meßsystem A vorgesehen, und diese Systeme haben den gleichen Aufbau. Dies bedeutet, daß die Volumina der hitzbeständigen inerten Flüssigkeit und aes NaK in einem dieser Systeme gleich denen der gleichen Stoffe im anderen System sind, und die Membranen und Kapillarrohre in den Systemen sind gleich ausgelegt. Daher sind Änderungen im Volumen dieser Stoffe und der Abmessungen der Teile dieser Systeme gleich. Entsprechend wird die folgende Gleichung aufgestellt.

Vorausgesetzt, daß die angezeigten Druckwerte bei Temperaturen von 71 und 7]>die folgenden sind

	Ά	T₂	I- AP_x
Am Druckmesser 32 a			t- AP₂
Im Meßsystem	P,	P, -
Am Druckmesser 16 Λ	Pi	*Pi-*
Im Kompensationssystem
Am Druckmeßgerät 36	P₃	Pj
Im Druckabtastabschnitt des
Kompensationssystems
(Ventil 37 offen)

Dann ist, da die temperatur im Meßsystem A und im Kompensationssystem B sich aus den obenerwähnten Gründen in gleicher Weise ändern AP\ gleich ΔP₂. Wenn die Temperatur Γι sich auf T₂ ändert, wird der Druck im Kompensationssystem S um AP₂ geändert. P₃ ist konstant. Entsprechend kann AP₂ durch die Formel ausgedrückt werden:

AP₂ = P₂-P₃.

Daher kann der Druck Pirn Druckabtastabschnitt 21a des Meßsystems ausgedrückt werden durch die Formel

P= Py -AP₁ = P, -P₂ + P₃.
P(Meßdruck) = P,-P₂.

Dies zeigt, daß der Druck P unbeeinflußt von der Temperatur gemessen werden kann.

Wenn eine Membran in dem Druckabtastabschnitt verwendet wird, neigt die Qualität des Druckmeßgerätes zu Änderungen mit dem Zeitablauf. Da die obige Ausführungsform mit einem Ausgleichsrohr 39 mit einem Ventil 38 versehen ist, durch welches das Meßsystem und das Kompensationssystem miteinander verbunden sind, kann eine Justierung leicht am Ort durchgeführt werden, wobei das Gerät an dem erforderlichen Platz installiert bleibt. Dadurch wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung verbessert. Da nämlich der Druckmesser 36 in einer Gasatmosphäre liegt, kann die Justierung und der Austausch leicht durchgeführt werden. Vorausgesetzt, daß die Anzeige des Drucks P₃ am Druckmesser 36 korrekt ist, kann die Anzeige P₂ am Druckmesser 326 im Kompensationssystem auf der Basis von diesem justiert werden. Die Anzeige des Druckmessers 32a kann dann am Druckmesser 32a justiert werden während das Ventil 38 geöffnet ist. Der Druck P₃ im Druckabtastabschnitt 216 des Kompensationssystems dient also als Bezugsdruck für die Einjustierung am Ort.

Das Druckmeßgerät kann zum Messen des Drucks nicht nur eines Flüssigmetalls, sondern auch eines Gases verwendet werden. Das Gerät kann als Differentialdruckmesser und zum Messen für Flüssigkeitsspiegel verwendet werden.

Bei einem derartigen Druckmeßgerät wird der Anzeigewert nicht geändert, auch wenn die Temperatur des das NaK enthaltenen Abschnitts oder des die hitzebeständige inerte Flüssigkeit enthaltenen Abschnitts sich ändert. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit der Messung. Es war bisher erforderlich, daß ein Druckmeßgerät dieser Art so ausgelegt wurde, daß das Gerät ein möglichst kleines Volumen an NaK und an hitzebeständiger inerter Flüssigkeit enthielt, um den Einfluß der Temperaturen auf das Meßgerät zu vermindern. Jedoch ist das beschriebene Druckmeßgerät nicht durch Temperaturen beeinflußt, und es hat daher einen hohen Grad von Freizügigkeit in der Auslegung und kann mittels einfacher Verfahren hergestellt werden. Als Ergebnis kann verhindert werden, daß Gas in die Kapillarrohre eindringt. Sein Druckmeßgerät kann dicht an einer Kühlschleife des Reaktors installiert werden. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit des Geräts.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmeßgerät, das durch Trennwände in einen Druckabtastabschnitt, einen Druckübertragungsabschnitt und einen Druckmeßabschnitt unterteilt ist, wobei der Druckübertragungsabschnitt durch eine Druckübertragungswand in einen, eine flüssige NaK-Legierung enthaltenden Teilabschnitt auf der Seite des Druckabtastabschnitts und einen eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit enthaltenden Teilabschnitt auf der Seite des Druckmeßabschnittes unterteilt ist, so daß der Druck eines in den Druckabtastabschnitt eingeführten Mediums durch einen Druckmesser am Druckmeßabschnitt über den Druckübertragungsabschnitt meßbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Temperaturkompensationssystem (B) mit im wesentlichen dem gleichen Aufbau wie das Meßsystem (A) vorgesehen und im wesentlichen in der gleichen Umgebung wie das Meßsystem angeordnet ist,

daß die Volumina der in gleicher Weise gefüllten Teilabschnitte (25a, 25b; 27a, 27Z>,>des Druckübertragungsabschnitts (22a,22b)von Meß- und Kompensa- is tionssystem gleich sind,

daß der Druckabtastabschnitt (21 b) des Kompensationssystems ein Gas und einen Druckmesser (36) enthält, und daß die die hitzebeständige inerte Flüssigkeit enthaltenden Teilabschnitte (25a, 25b) Jo beider Systeme (A, B) durch ein Rohr (39) mit einem Ventil (38) verbunden sind.

2. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsystem und das Kompensationssystem dicht beieinander angeordnet sind.

3. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige inerte Flüssigkeit Siliconöl ist.

4. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Trennwände eine Membran oder ein Balg ist

5. Druckmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Druckmeßabschnitt vorgesehene Druckmesser ein Dehnungsmeßstreifen oder ein Bourdon-Rohr-Druckmesser ist.