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Verfahren und Vorrichtung zum messen des Flüssigkeitsstandes Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um den Flüssigkeitsstand in Behältern,
Rohrsystemen o. dgl. zu messen, die mit Flüssigkeiten von hohen Temperaturen bzw.
von hohen Drücken angefüllt sind. Bei Verwendung der üblichen Wasserstandsgläser
ergeben sich in diesem Falle Schwierigkeiten, da die Gläser bei hohen Temperaturen
bzw. bei hohen Drücken nicht dichthalten. Es ist vorgeschlagen worden, zum Messen
des Flüssigkeitsstandes in Behältern eine in einem Standglase ablesbare Meßflüssigkeit
zu verwenden, die unter einer unterhalb des Behälterdruckes liegenden Spannung steht.
Bei dieser bekannten Meßvorrichtung wird der Flüssigkeitsstand in einem Kessel auf
mittelbarem Wege angegeben, indem die durch die U% ärme des Kesselwassers bzw. des
Kesseldampfes hervorgerufene Längenänderung der Säule der Meßflüssigkeit das Fallen
oder Steigen des Wasserstandes im Kessel über oder unter die mittlere Wasserstandslinie
anzeigt. Hierbei handelt es sich also nicht um eine Vorrichtung, durch die der genaue
Wasserstand im Kessel angezeigt werden kann und soll, sondern die Vorrichtung soll
dem Kesselwärter lediglich anzeigen, daß das Wasser im Kessel den mittleren Wasserstand
über- oder unterschreitet.
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Demgegenüber besteht das Wesen des Verfahrens gemäß der Erfindung
darin, daß die zu messende Flüssigkeit zunächst in einem mit dem Behälter o. dgl.
und der Meßvorrichtung in absperrbarer Verbindung stehenden System abgekühlt wird,
wodurch der Druck sich vermindert, und dann erst der Meßv orrichtung zugeführt wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann v orteilhafterweise in der
Weise ausgeführt werden, daß zwischen den Behälter o. dgl. mit der zu messenden
Flüssigkeit und die Meßv orr ichtung eine mit beiden Teilen in Verbindung stehende
und gegen diese Teile durch Ventile o. dgl. absperrbare Rohrleitung eingeschaltet
wird, in welcher die Flüssigkeit abgekühlt und dadurch in ihrem Druck verringert
wird, bevor sie in die Anzeigevorrichtung eingelassen wird.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist z. B. mit Vorteil zu verwenden
bei den geschlossenen Rohrsystemen für den Wärmeträgerkreislauf von mittelbar beheizten
Dampferzeugern, weil hier Wasserverluste durch Platzen von Wasserstandsgläsern o.
dgl. vermieden werden müssen. Die Vorrichtung gibt allerdings keine vollkommen genaue
Messung des Flüssigkeitsstandes an, da der Rauminhalt der heißen Flüssigkeit größer
ist als der Rauminhalt der abgekühlten Flüssigkeit. Sie ermöglicht jedoch jederzeit
während des Betriebes ein Überwachen des Flüssigkeitsstandes in dem geschlossenen
Wärmetr
ägerrohrsystem. Eine weitere Fehlerquelle ergibt sich daraus, daß der Flüssig" k
eitsinhalt des vorgeschalteten Kühlrohres sich bei der Ausführung der Messung auf
dieses Kühlrohr und das eigentliche Meßrohr verteilen muß, so daß also der Flüssigkeitsstand
in diesem letzteren Rohr von dem Stand in dem Kühlrohr bzw. dem Flüssigkeitsbehälter
etwas abweicht. Dieser Fehler kann aber dadurch verkleinert werden, daß man den
Rauminhalt des Meßrohres im 1%erhältnis zum Rauminhalt des Kühlrohres möglichst
klein hält.
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Weiter gibt die Vorrichtung gemäß der Erfindung die Möglichkeit, den
Behälter der Flüssigkeit bzw. das Wärmeträgerrohrsystem während des Betriebs ohne
Zuhilfenahme einer .Pumpe aufzufüllen. Zu diesem Zweck wird an dem vorgeschalteten
Kühlrohr ein Nachfüllgefäß mit einer dessen Rauminhalt anzeigenden Meßteilung angebracht,
während das Glas des Flüssigkeitsstandsanzeigers ebenfalls mit einer Meßteilung
versehen wird, welche den Flüssigkeitsinhalt des Rohrsystems anzeigt. Man kann alsdann
an der Meßteilung des Glases des Flüssigkeitsstandsanzeigers jederzeit feststellen,
wieviel Flüssigkeit in dem Rohrsystem fehlt und diese fehlende Flüssigkeit durch
das Naclifüllgefäß in das Rohrsystem wieder einführen.
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Die Zeichnung stellt zwei beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung
gemäß der Erfindung in Abb. i und 2 dar, und zwar in Anwendung bei einem Wärmeträgerkreislaufrohrsystem
für mittelbare Dampferzeugung. Die Abb. 3 und q. dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise
der Vorrichtung.
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i ist das Verdampferrohrsystem für den Wärmeträgerkreislauf, welches
an einen unteren Sammler :2 und einen oberen Sammler 3 angeschlossen ist, in welch
letzterem der Dampf sich von dem Wasser scheidet. Das Wasser fließt durch Rohre
q. dem unteren Sammler 2 wieder zu, während der Dampf aus dem Sammler 3 in bekannter
Weise nach einem Heizrohrsystem, beispielsweise in dem Wasserraum der Obertrommel
des Dampfkessels, aufsteigt. Zur Messung des Standes der Flüssigkeit, z. B. Wasser,
in dem Wärmeträgersystem 1, 2, 3, 4 ist ein Wasserstandsglas 5 vorgesehen, welches
mit dem Wasserraum des unteren Sammlers 2 und dem Dampfraum des oberen Sammlers
3 in Verbindung steht. Zwischen dem Kreislaufrohrsystem und dem Wasserstands-las
5 ist gemäß der Erfindung eine Rohrleitung 6 eingeschaltet, welche mit dein Wasserstandsglas
5 durch Zweigleitungen 7, ä und mit dem Wärmetr ägersystem 1, 3, q., 2 durch Zweigleitungen
g, io in Verbindung steht. In den Leitungen 7, 8 sind Absperrventile i i, 12 und
in den Leitungen g, io sind Absperrventile 13, 14. vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Für gewöhnlich sind
während des Betriebs die Ventile 11, 12 und 13, 1d. geschlossen, so daß also das
Wasserstandsglas 5 während des Betriebs nicht unter Druck steht. Soll nun eine Messung
des Wasserstandes vorgenommen werden, so werden zunächst die Ventile 13, 14 geöffnet,
während die Ventile i i und 12 noch geschlossen bleiben. Es stellt sich dann zunächst
in dem Rohr 6 der Wasserstand des Kreislaufrohrsystems für den Wärmeträger ein.
Nunmehr werden die Ventile 13 und 1,, und zwar an erster Stelle unten geschlossen
und, nachdem sich das Wasser in dem Rohr 6 abgekühlt hat, werden die Ventile ii
und 12 geöffnet. Alsdann stellt sich der Wasserstand in dein Glas 5 ein und kann
hier abgelesen werden, ohne daß die Gefahr des Undichtwerdens dieses Glases besteht,
da ja das Wasser sich genügend abgekühlt hat und auch der Druck entsprechend gesunken
ist.
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Wie bereits eingangs erwähnt, ist diese Messung aber nicht vollkommen
genau. Handelt es sich hierbei um eine erste Messung, so enthält bei geschlossenen
Ventilen i 1, 12 das Wasserstandsglas 5 noch kein Wasser. Angenommen nun (Abb.3),
bei geöffneten Ventilen 13, 14 stelle sich im Rohr 6 der Wasserstand b, a
ein, so sinkt dieser Stand beim Öffnen der Ventile 12, 11 von a auf c, da der der
Wassersäule a, c im Rohr 6 entsprechende Wasserinhalt in das Glas 5 übertritt und
dem Rauminhalt der Säule b, c in diesem Glas 5 entspricht. Im Glas 5 stellt sich
demgemäß nicht der eigentliche Wasserstand a des Rohres 6 bzw. des Wärmeträgerkreislaufrohrsystems
ein, sondern ein hiervon nach unten abweichender Wasserstand c. Diese Abweichung
a, c wird naturgemäß um so kleiner, je kleiner das Wasservolumen ist, das bei geöffneten
Ventilen 12, 11 aus dem Rohr 6 in das Glas 5 übertritt, also mit anderen Worten,
j e kleiner der Rauminhalt des Glases 5 im Verhältnis zum Rauminhalt des Rohres
6 ist. Durch entsprechende Bemessung des inneren Ouerschnittes des Glases 5 hat
man es also in der Hand, diesen Fehler klein zu halten.
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Nimmt man weiter den Fall an, die letzte Messing habe einen Wasserstand
a im Glas 5 ergeben und bei der nächsten Messung stelle sich im Glas 5 ein sehr
starker Abfall auf die Höhe c (Abb. :I) ein, nachdem sich bei geöffneten Ventilen
12, 11 der Wasserstand c in dem Glas 5 und dem Rohr 6 auf gleiche .Höhe eingestellt
bat, indem ein der Säule a, c im Glas 5 entsprechendes Volumen in das Rohr 6 übergetreten
ist und dort den Stand von der tatsächlichen Höhe b auf die Höhe c
hinaufgetrieben
hat. Die Abweichung c im Glas 5 von dem tatsächlichen Stand b im Rohr 6 ist also
ziemlich erheblich. Um diesen Fehler möglichst gering zu halten, nimmt man unrriittelbar
anschließend eine weitere Messung vor. Es stellt sich dann im Rohr 6 wieder der
alte Wasserstand b ein, während im Glas 5 das Wasser noch bei c steht. Öffnet man
jetzt nach Schließen der Ventile 13 und 14 die Ventile 12 und i i, so gleicht sich
der höhere Stand c im Glas 5 gegen den niedrigen Stand b im Rohr 6 aus, indem aus
dem Glas 5 ein der Säule c, d entsprechendes Volumen in das Rohr 6 übertritt und
dort den Stand von b auf d hinauftreibt. Der jetzt gemessene Stand d im Glas 5 zeigt
also eine erheblich geringere Abweichung gegen den tatsächlichen Stand b im Rohr
6 als der Stand c der vorhergehenden 1Iessung. Im allgemeinen treten jedoch nur
geringe Schwankungen des Wasserstandes im Rohrsystem des Wärmeträgers auf, so daß
man also für gewöhnlich mit nur einer Messung auskommt.
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Bei der Ausführungsform näch Abb.2 ist das Wasserstandsglas 5 mit
einer Meßteilung versehen, welche z. B. in Litern den Wasserinhalt des Kreislaufrohrsystems
angibt, und zwar beispielsweise in Abständen von ioo 1.
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Ferner ist zwischen den Rohrleitungen 6 und 9 ein Nachfüilbehälter
15 vorgesehen, der mit einem Einfülltr ichter 16 und einem Absperrventil 17 versehen
ist und ebenfalls eine Meßteilung besitzt, welche den Inhalt des Behälters, beispielsweise
5o 1, in Abständen von io 1 angibt. Ergibt sich nun bei einer Messung, daß das geschlossene
Rohrsystem beispielsweise ioo 1 Wasser zu wenig hat, so wird nach Schließen der
Ventile 14 und 13 sowie der Ventile 12 und i i und nach öffnen des Ventils 17 das
Gefäß 15 durch den Trichter 16 aufgefüllt, alsdann das Ventil 17 geschlossen und
die Ventile 14 und 13 geöffnet. Nunmehr gleicht sich der Wasserstand in dem kommunizierenden
System 15, 6, io, 2, 1, 3, 9 aus. Da das Gefäß 15 im Beispielsfalle 5o 1 enthält,
so muß es natürlich zweimal aufgefüllt werden, um die fehlende Wassermenge von ioo
1 dem Krgislaufrohrsystem zuzuführen.
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Selbstverständlich besteht aber auch die Möglichkeit, bei größeren
Anlagen eine Pumpe zum Nachfüllen zu verwenden.