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Wasserstandsanzeiger mit plattenförmiger Abdeckung der Schauschlitze
Die weitaus größte Zahl der zur Zeit gebräuchlichen Wasserstandsanzeiger beruht
auf dem Prinzip der kommunizierenden Röhren. An Stelle des Wasserstandes im Kessel
selbst wird der Flüssigkeitsspiegel in einem mit Wasser- und Dampfraum verbundenen,
zumeist geschlossenen Hilfsgefäß (Wasserstandsanzeiger) direkt oder indirekt beobachtet.
Man setzt im allgemeinen als selbstverständlich voraus, daß die Flüssigkeit im Kessel
und im Wasserstandsanzeiger gleich hoch stehe.
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Messungen und Rechnungen haben jedoch gezeigt, daß die Temperatur
der Flüssigkeit im Wasserstandsanzeiger bis zu ioo° und mehr unter Kesseltemperatur
liegen kann. Die Flüssigkeit im Wasserstandsanzeiger ist demzufolge spezifisch schwerer
als die Flüssigkeit im Kessel; der Flüssigkeitsspiegel steht deshalb im Wasserstandsanzeiger
tiefer als im Kessel. Der Wasserstandsanzeiger täuscht demzufolge einen zu niedrigen
Wasserstand vor. Der Fehler wird um so größer, je höher das Wasser im Wasserstandsanzeiger
steht, und ist deshalb nicht durch einfache Addition einer im ganzen Anzeigebereich
festen Größe zu kompensieren. Je höher der Dampfdruck, desto größer ist die Fehlanzeige
für eine und dieselbe Temperaturdifferenz. Die Fehlanzeige kann leicht Beträge erreichen,
die die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Kesselbetriebes gefährden.
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Daneben wirkt die Temperaturdifferenz zwischen Kessel und Wasserstandsanzeiger
auch in ungünstigem Sinne auf das Schauglas ein. Der wasserbespülte untere Teil
des Schauglases ist wesentlich kühler als der dampfbespülte obere Teil; bei rasch
erfolgenden Spiegelschwankungen kann das spröde Glas infolge des schroffen Temperaturwechsels
leicht springen. Außerdem begünstigt eine Temperaturdifferenz zwischen Kessel und
Wasserstandsanzeiger eine starke Kondensation des Dampfes am Wasserstandsanzeiger.
Das Kondensat fließt an der Innenseite des Schauglases nach unten und löst dabei
aus dem Schauglas Bestandteile heraus, wobei die Reflexionsrillen besonders im Dampfraum
allmählich abgetragen und die Glasinnenflächen mit einem weißen Niederschlag überzogen
werden, so daß Reflexionswirkung und Durchsicht behindert werden. Gleichzeitig werden
von dem aggressiven Kondensat auch die Glasinnenflächen immer mehr aufgelöst, bis
der Dampf an einer Stelle ins Freie entweichen kann. Ist nicht schon vorher die
Auswechselung des Glases durch Schwächung der Sicht und der Wandstärke geboten,
so wird sie nunmehr unerläßlich.
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Außerdem verziehen sich infolge der Temperaturdifferenzen im oberen
und unteren Teil des Glashalters leicht auch die Dichtflächen des Wasserstandskörpers.
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Es ist ein Flüssigkeitsstandsanzeiger bekanntgeworden für Stoffe,
die sich erst bei Temperaturen von etwa ioo bis aoo° verflüssigen, gekennzeichnet
durch eine Anordnung, die es ermöglicht, daß zur Erhaltung des Flüssigkeitszustandes
in dem Standglase dem Standglase durch einen fremden Wärmeträger
Wärme
zugeführt wird. Bei diesem Vorschlag handelt es sich um die Lösung eines Spezialproblems
außerhalb des Bereiches von Wasserstandsanzeigern. Auch läßt die ältere Veröffentlichung
in keiner Weise die vorliegender Erfindung zugrunde liegende Problemstellung erkennen.
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Weiterhin ist eine andere Ausführungsform bekanntgeworden, bei der
ein Glasrohrwasserstandsanzeiger mit einem Dampfmantel umgeben wird, und zwar um
das Glasrohr bei gleichmäßiger Temperatur zu halten.
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Bekanntlich platzen Glasrohre nicht selten unter der Einwirkung eines
Luftzuges beim Öffnen der Kesselhaustüren, beim Auftreffen eines Wassertropfens.
Glasrohre werden beim Platzen in viele einzelne Stücke zerrissen, die in den Kesselhausraum
geschleudert werden und dort zur Verletzung des Bedienungspersonals - Anlaß geben
,können. Wenn diese vielen Nachteile bis heute noch nicht vermocht haben, Glasrohrwasserstandsanzeiger
ganz zu verdrängen, so ist dies nur eine Folge ihres ungleich billigeren Preises
gegenüber Glasplattenwasserstandsanzeigern. Diese letzteren sind bekanntlich in
ungleich höherem Maße gegen recht beträchtliche Temperaturschwankungen unempfindlich.
Sollte eine Glasplatte gelegentlich springen, so erfolgt dies erfahrungsgemäß immer
nur so, daß keine Glasstücke aus dem Glashalter herausgeschleudert werden; das Glas
bekommt lediglich einige Risse. Alle die genannten Nachteile beschränken die Verwendbarkeit
von Glasrohren auf Betriebsdrücke von unterhalb 15 bis zo atü. Bei diesen geringen
Drücken spielt aber der Unterschied der spezifischen Gewichte zwischen Anzeigeflüssigkeit
und Kesselflüssigkeit noch keine große Rolle. Erst bei höheren Drücken, für die
Gläsrohrwasserstandsanzeiger gar nicht mehr in Frage kommen, wird das Problem der
Fehlanzeige praktisch' bedeutsam, um so mehr, als mit steigendem Dampfdruck auch
die Durchmesser der Kesseltrommeln abnehmen.
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Vorliegende Erfindung zeigt einen Weg zur Vermeidung der eingangs
geschilderten Mängel bei Wasserstandsanzeigern für höhere Dampfdrücke mit plattenförmiger
Abdeckung der Schauschlitze. Die Erfindung besteht darin, daß die Temperatur der
Flüssigkeitssäule im Wasserstandsanzeiger durch geeignete Isolation oder Wärmezufuhr
nahezu auf der Temperatur der Flüssigkeit im Kessel gehalten wird.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in Abb. i, z, 3 dargestellt, und zwar
zeigt Abb. i einen Querschnitt durch einen Wasserstand sanzeiger gemäß der Erfindung,
Abb. z die Ansicht des oberen Teiles desselben Wasserstandsanzeigers, Abb. 3 in
vergrößertem Maßstab die Art der Isolierung am Schauglas.
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Der über besondere Absperrorgane mit dem Dampfraum und dem Wasserraum
des Kessels verbundene Hauptkörper i hat einen Innenraum z und glatt durchgehende
Dichtflächen 3, q.. Der Hauptkörper hat senkrecht verlaufende Heizkanäle 5, die
z. B. bei 6 mit Kesseldampf oder überhitztexri Dampf gespeist werden; der Heizdampf
entweicht bei 7 in eine Leitung geringeren Druckes. Die Schaugläser 8, g liegen
ohne Vorspannung in den Deckeln io, ii, die mittels der Bolzen 1a, 13 unter Zwischenschaltung
je einer Dichtung, einer Glimmerscheibe und einer Metallscheibe gegen die Dichtflächen
des Hauptkörpers i gedrückt werden. Die Isolierung am Schauglas ist in Abb. 3 vergrößert
dargestellt. Zunächst dem Hauptkörper i liegt eine graphitierte It-Dichtung 1q.,
zunächst dem Deckel io ist eine Metallscheibe 15 vorgesehen, die den. Spalt 17 zwischen
Deckel io und Glas 8 überbrückt und glasseitig auf die Höhe des Schauglases ausgespart
und zugeschärft ist. Zwischen Dichtung und Metallscheibe liegt eine durchsichtige
Glimmerscheibe 16, die vom Betriebsdruck gegen das Glas 8 gedrückt wird. Die Metallscheibe
15 verhindert eine Zerstörung der Glimmerscheibe am Spalt 17, selbst wenn das Glas
gegenüber der Innenfläche des Deckels io etwas zurückstehen sollte. Der ganze Glashalter
ist bis auf den Schauschlitz allseitig isoliert. Die Isolierungen 18 sind fest mit
dem Hauptkörper i verbunden. Die Isolierungen ig dagegen sind aufklappbar angeordnet.
Wie Abb. z zeigt, sind auch die Ventilköpfe bis auf die zu bedienenden Teile isoliert.
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Wasserstandsanzeiger dieser Konstruktion vermeiden die eingangs angeführten
Mängel, indem sie deren Ursache beseitigen, die Abkühlung der Anzeigeflüssigkeit
im Wasserstand. Dadurch wird auch bei höchsten Drücken eine genaue Anzeige des Wasserstandes
verbürgt. Das Glas wird gegen Zerstörung durch zu hohen Schraubenanpressungsdruck
zuverlässig gesichert und außerdem durch die Glimmerschicht ohne Beeinträcht_gung
der Ablesbarkeit gegen chemischen Angriff des Kondensats weitgehend geschützt. Gleichzeitig
wird auch eine ganz gleichmäßige Temperaturverteilung im Schauglas erreicht; dasselbe
gilt für Hauptkörper und Deckel, so daß ein Verziehen der Dichtflächen infolge von
Wärmespannungen vermieden wird. Die Glimmerscheibe überträgt den Innendruck nahezu
biegungsfrei auf das Glas. Die abklappbare Isolation gewährleistet gute Zugänglichkeit
und Auswechselbarkeit aller Teile.
Man kann die angegebene Konstruktion
im Rahmen des Erfindungsgedankens in mannigfacher Weise abwandeln. Der Hauptkörper
kann z. B. auch elektrisch mittels handelsüblicher Heizelemente oder durch einen
anderen Wärmeträger beheizt werden, desgleichen Deckel oder Isolierung. Zur Erleichterung
der Beheizung wird zweckmäßig im unteren Teil des Glashalters eine Meßeinrichtung
für die Temperatur der Anzeigeflüssigkeit vorgesehen; der Zufluß des Heizmittels
kann z. B. in Abhängigkeit von der Anzeige dieser Meßeinrichtung geregelt werden.
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Was die Anordnung der Heizleitung betrifft, so kann dieselbe auch
durch den Innenraum des Glashalters geführt werden, sofern die Durchsicht dadurch
nicht behindert wird. Bei Beheizung mittels Kesseldampfes ist es nicht zweckmäßig,
die Heizleitung in den Kessel oder in: den unteren Teil des Wasserstandsanzeigers
zurückzuführen, weil sonst die Dampfgeschwindigkeit und damit die übertragbare Wärmemenge
sehr gering wird. Dagegen kann der Heizdampf in diesem Fall der zweckmäßig gleichfalls
isolierten, eventuell beheizten Verbindungsleitung des Wasserstandsanzeigers mit
dem Kesseldampfraum entnommen werden.
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Statt der Deckel io, ii kann auch je ein besonderer Rahmen für die
Schaugläser 8 und 9 vorgesehen werden, die mittels besonderer Druckstücke angepreßt
werden. Der Spalt 17 zwischen Deckel bzw. Rahmen und Glas kann auch durch einen
haltbaren Kitt, an Stelle des Metallbleches 15 überbrückt werden. Zur guten Isolation
des Glases ist es manchmal vorteilhaft, an Stelle des den Spalt 17 überbrückenden
Metallbleches i5 eine Scheibe aus wärmebeständigem Isoliermaterial, z. B. aus It-Dichtungsmaterial,
vorzusehen, die am Schauschlitz ausgespart und zur Verhinderung einer zu starken
Biegung der Glimmerscheibe zweckmäßig zugeschärft ist. Auch kann das Glas an seinen
Seitenflächen durch eine Isolierschicht gegen den Deckel bzw. Rahmen isoliert werden.
Endlich kann vor dem Schauschlitz noch eine besondere durchsichtige Isolierung angebracht
werden, die das Glas gegen Abkühlung von außen schützt.
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Es muß darauf hingewiesen werden, daß in vielen Fällen Heizung allein
oder Isolierung allein zur Behebung der angeführten Mißstände nicht ausreicht; nur
vereint verbürgen die beiden Maßnahmen unter allen Umständen eine sichere Überwindung
der genannten Schwierigkeiten.