DE7305846U

DE7305846U - LIQUID LEAK CONTROL ON A PRESSURE TANK

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Publication number: DE7305846U
Application number: DE19737305846
Authority: DE
Original assignee: STIEFENHOFER C KG
Current assignee: STIEFENHOFER C KG
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1973-07-05

Description

PatentanwaltPatent attorney

Dipl.-lng. Michael KornDipl.-lng. Michael Korn

Mönchen - KrallllngMonks - Krallllng Gartenstrabe 13Gartenstrabe 13

C. Stiefenhofer KG St Io GM 11C. Stiefenhofer KG St Io GM 11

8 München 12 ^K0//b_8 Munich 12 ^{K0 // b} _

ι5· rebruar Postfach 79ι5 · rebruary P.O. Box 79

Flüssigkeitsmangelsicherung an einem Drucktank Low liquid protection on a pressure tank

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung des Flüssigkeitsstandes in einem Drucktank, insbesondere einem Dampfgenerator.The invention relates to a device for contactless detection of the liquid level in a pressure tank, especially a steam generator.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Gattung ist ein aus zwei Platten bestehender Kondensator in der kritischen Höhe im Drucktank angeordnet, unter welche der Flüssigkeitsstand nicht sinken darf. Sinkt der Flüssigkeitsstand unter diese Stelle, dann ändert sich die Dielektrizitätskonstante des Stoffes zwischen den Platten, und diese Änderung kann mit bekannten elektronischen Mitteln dazu verwendet werden, beispielsweise eine Heizung auszuschalten, eine Alarmeinrichtung zu betätigen, oder eine Regelschleife ansprechen zu lassen. Der wesentliche Nachteil dieser Anordnung ergibt sich aus der Anbringung des eigentlichen Signalgebers, hier des Kondensators _t im Inneren den Drucktanks. Dies ist aus Gründen der Korrosionsgefahr und der erschwerten Wartung unerwünscht. In a known arrangement of this type, a condenser consisting of two plates is arranged in the pressure tank at the critical height below which the liquid level must not drop. If the liquid level falls below this point, then the dielectric constant of the substance between the plates changes, and this change can be used with known electronic means to switch off a heating, for example, to activate an alarm device, or to trigger a control loop. The main disadvantage of this arrangement results from the attachment of the actual signal transmitter, here the capacitor _t inside the pressure tank. This is undesirable for reasons of the risk of corrosion and difficult maintenance.

Εε ist weiter bekannt, im Inneren eines Drucktanks einen Schwimmer anzubringen, dessen Höhe mechanisch oder auf magnetischem Wege nach außen als Signal betreffend den Flüssigkeitsstand gegeben wird. Die letztere Anordnung ist aus denselben Gründen unerwünscht, wie die Konden-Εε is also known to attach a float inside a pressure tank, the height of which is mechanical or on is given magnetic path to the outside as a signal regarding the liquid level. The latter arrangement is undesirable for the same reasons as the condensate

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satorplatten im Tank, wobei erschwerend noch die mechanische Anfälligkeit solcher Signalgeber hinzu kommt.Sator plates in the tank, making the mechanical even more difficult There is also the susceptibility of such signaling devices.

Aus Gründen technischer Sicherheit wird von den zuständigen Behörden beim Betrieb von Drucktanks, insbesondere Dampfgeneratoren gefordert, daß Jegliche Zu- und Ableitungen gewisse Mindestquerschnitte haben. Aus diesem Grunde kann man keinen nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren arbeitenden bypass verwenden.For reasons of technical safety, the responsible authorities are responsible for the operation of pressure tanks, especially steam generators required that all supply and discharge lines have a certain minimum cross-section. For this reason you cannot use a bypass that works on the principle of communicating tubes.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die sowohl den geforderten Sicherheitsbestimmungen entspricht, als auch die Nachteile der eingangs erwähnten bekannten Anordnungen vermeidet. Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten GattungThe object of the invention is to create a device of the type mentioned, which both corresponds to the required safety regulations, as well as the disadvantages of the known arrangements mentioned at the beginning avoids. The invention solves this problem with a device of the type mentioned at the beginning

Die Erfindung ist nicht nur durch den Vorteil gekennzeichnet, daß es sich um eine echt berührungslose Signalerfassung handelt, sondern durch den weiteren Vorteil gekennzeichnet, daß aufgrund der kulottenförmigen Wölbung des "Fensters" das Ansprechverhalten des Meßkondensators nahezu unproblematisch ist: Durch die kulottenförmige Wölbung des Fensters kann man den Kondensator um einen Betrag entsprechend dem Radius der Kugelkulotte von der eigentlichen Behälterwand entfernen, wodurch das elektrische Meßfeld durch die eigentliche Tankwandung praktisch nicht mehr beeinflußt wird.The invention is not only characterized by the advantage that it is a genuinely non-contact signal acquisition acts, but characterized by the further advantage that due to the cup-shaped bulge of the "window" the response behavior of the measuring capacitor is almost unproblematic: Due to the cup-shaped curvature of the window, the capacitor can be increased by an amount according to the radius of the spherical socket from the actual container wall, whereby the electrical The measuring field is practically no longer influenced by the actual tank wall.

In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das kulottenförmige Fenster am freien Ende eines aus der Tankwandung vorstehenden Rohrstutzens angeordnet ist. Dieser Gedanke ist deswegen vonIn a particularly useful embodiment of the invention it is provided that the cup-shaped window on the free end of a pipe socket protruding from the tank wall is arranged. This thought is therefore of

St Io GMSt Io GM

Vorteil, weil man oh ie nennenswerten apparativen Aufwand den Meßkondensator noch weiter von der eigentlichen Tankwandung entfernen kann, so daß eine Veränderung des Meßfeldes durch die Tankwand nicht mehr möglich ist. Zum anderen hat dieser Gedanke den besonderen Vorteil, daß man in dem Rohrstutzen gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein bei Beschädigung des Fensters selbsttätig durch den Innendruck im Tank schließendes Sicherheitsventil anordnen kann. Für das Sicherheitsventil wird ersichtlich kein weiterer zusätzlicher Anschluß benötigt; außerdem ist es auf diese Weise auch noch leicht zugänglich.Advantage, because you oh ie considerable expenditure on equipment can remove the measuring capacitor even further from the actual tank wall, so that a change in the measuring field is no longer possible through the tank wall. On the other hand, this idea has the particular advantage that one in the pipe socket according to a further embodiment of the invention, an automatically when the window is damaged can arrange closing safety valve due to the internal pressure in the tank. For the safety valve can be seen no further additional connection required; it is also easily accessible that way.

Die Ansprüche 4 bis 7 beschreiben besonders zweckmäßige Sicherheitsventile.Claims 4 to 7 describe particularly useful safety valves.

la folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an Ausführungsbeispieler; erläutert. In der Zeichnung as igen:la following the invention with reference to the Drawing of exemplary embodiments; explained. In the Drawing as igen:

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt eine erste AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; undFig. 1 schematically in longitudinal section a first embodiment the device according to the invention; and

Fig. 2 etwas verkleinert und stärker schematisiert eine weitere Ausführungsform der Erfindung.Fig. 2 somewhat reduced and more schematically shows a further embodiment of the invention.

Mit Io ist die Tankwandung beispielsweise eines Dampfgenerators für eine Sterilisieranlage bezeichnet, wobei auf der Zeichnung links der Innenraum des Tanks liegt. Die Anordnung ist auf der Höhe des gewünschten Flüssigkeitspegels angeordnet. In die Tankwandung ist ein Rohrstutzen 11 eingeschweißt, der an seinem äußeren Ende einen Radialflansch trägt. Der Stutzen 11 ist durch eine durchgehende druckfeste Platte 13 mit zwei darin befindlichenWith Io, the tank wall is, for example, of a steam generator for a sterilization system, the interior of the tank being on the left of the drawing. the Arrangement is arranged at the height of the desired liquid level. There is a pipe socket in the tank wall 11 welded in, which carries a radial flange at its outer end. The nozzle 11 is through a continuous pressure-resistant plate 13 with two located therein

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Öffnungen 14 und 14' abgeschlossen. Durch die beiden Öffnungen steht der'Raum innerhalb des Stutzens 11 mit dem Innenraum eines kulottenförmigen Glasfensters 12 in Verbindung. Etwa axial fluchtend mit dem Stutzen 11 ist vor dem kulottenförmigen Fenster I^ ein kapazitiver Taster oder Detektor 18 vorgesehen, der an seiner Stirnwand einen Kondensator mit Platten 19, 2o aufweist. Die schematisch angedeutete Platte 2o liegt ersichtlich senkrecht zur Achse der ganzen Anordnung, und die Kondensatorplatte 19 ist als Rohrabschnitt kurz hinter der Platte ausgebildet. Wenn man diesen Kondensator nun mit einer Wechselspannung beaufschlagt, dann greift sein Feld, wie durch die gestrichelten Feldlinien dargestellt ist, in den Innenraum innerhalb des Fensters 12 hinein. Der Widerstand des Kondensators ist ersichtlich davon abhängig, ob sich im Innenraum des Fensters ein Gas oder eine Flüssigkeit befindet. Da das elektrische Fold des Kondensators durch die relativ entfernte Tankwand Io nahezu unbeeinflußt ist, hängt der Widerstand des Kondensators sogar vom Flüssigkeitspegel innerhalb des Raums zwischen den Teilen 12 und 1J> ab. Mit anderen Worten: Man kann den Kondensator als Meßwertgeber für einen Flüssigkeitsstand so einsetzen, daß die Meßgröße eindeutig anzeigt, ob der Flüssigkeitsstand über, auf oder unter einem gewünschten Pegel ist, wobei man als Normalpegel einen Flüssigkeitsstand etwa auf der Höhe deijstrich-punktierten waagrechten Linie wählt.Openings 14 and 14 'closed. The space within the connecting piece 11 is connected to the interior of a cup-shaped glass window 12 through the two openings. Approximately axially aligned with the connection piece 11, a capacitive button or detector 18 is provided in front of the cup-shaped window I ^, which has a capacitor with plates 19, 2o on its end wall. The schematically indicated plate 2o is seen to be perpendicular to the axis of the entire arrangement, and the capacitor plate 19 is designed as a pipe section just behind the plate. If an alternating voltage is applied to this capacitor, then its field reaches into the interior space within the window 12, as shown by the dashed field lines. The resistance of the capacitor depends on whether there is a gas or a liquid in the interior of the window. Since the electrical fold of the capacitor is almost unaffected by the relatively remote tank wall Io, the resistance of the capacitor even depends on the liquid level within the space between the parts 12 and 1J> . In other words: You can use the capacitor as a transmitter for a liquid level in such a way that the measured variable clearly shows whether the liquid level is above, at or below a desired level, whereby the normal level is a liquid level approximately at the height of the dashed-dotted horizontal line chooses.

Der Widerstand des Kondensators I9, 2o wird nun in einer dem Fachmann geläufigen Weise als Istwert-Signal für den Flüssigkeitsstand verwendet und dient dazu, beispielsweise eine Flüssigkeitsspeisung an- oder abzuschalten, oder eine Heizung in Betrieb zu setzen bzw. abzuschalten, oder dgl.The resistance of the capacitor I9, 2o is now in a used as an actual value signal for the liquid level in a manner familiar to the person skilled in the art and is used for this purpose, for example to switch a liquid supply on or off, or to switch on or off a heating system, or like

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Die Platte 13 weist zwei Öffnungen 14* und 14 auf, deren erste sich im oberen Bereich der Platte und deren zweite sich im unteren Bereich der Platte befindet, tfenn man wie oben erwähnt - den Normpegel der Flüssigkeit etwa auf der Höhe der Strich-punktierten Linie hält, dann benötigt man zur Erzeugung eines Wasserstandes rechts von der Platte 13 entsprechend der Höhe des Wasserstandes links von dieser Platte zwei solche Durchgänge, deren oberer - da nur für ein Gas gedacht - erheblich kleiner sein kann, als der untere.The plate 13 has two openings 14 * and 14, whose the first is in the upper area of the plate and the second is in the lower area of the plate, see how Mentioned above - if the standard level of the liquid is kept approximately at the level of the dash-dotted line, then it is required to generate a water level to the right of the plate 13 corresponding to the height of the water level to the left of this plate are two such passages, the upper one - as it is only intended for one gas - considerably smaller can be than the lower.

Diese beiden Öffnungen 14 und 14* dienen gleichzeitig als Ventilsitze von Sicherheitsventilen, welche die Öffnungen sicher vollständig schließen, wenn z.B. das kulottenfönnige Glasfenster zu Bruch geht.These two openings 14 and 14 * serve simultaneously as valve seats of safety valves, which safely and completely close the openings, e.g. Glass window breaks.

Die beiden Ventilkörper 15 und 15' sind beispielsweise auf einer Platte 16 gelagert, die mittels einer kleinen Feder 17 dann, wenn beiderseits der Platte 13 der gleiche Druck herrscht, in der gezeigten Lage gehalten ist, so daß die beiden Öffnungen 14 und 14* frei sind. Bricht nun das Glas 12 und entsteht dadurch ein erheblicher Druckabfall rechts von der Platte 13* dann wird in der dem Fachmann ersichtlichen Weise die Ventilanordnung unverzüglich und sicher schließen. Die beiden Ventile 14,15 bzw. 14',^¹ können natürlich auch in anderer Weise ausgebildet sein, wie der Fachmann weiß. Wichtig ist nur, daß die Anordnung ein zugelassenes Sicherheitsventil darstellt.The two valve bodies 15 and 15 'are mounted, for example, on a plate 16 which is held in the position shown by means of a small spring 17 when the same pressure prevails on both sides of the plate 13, so that the two openings 14 and 14 * are free are. If the glass 12 now breaks and this results in a considerable pressure drop to the right of the plate 13 *, the valve arrangement will immediately and reliably close in the manner apparent to a person skilled in the art. The two valves 14, 15 and 14 ', ^ ¹ can of course also be designed in other ways, as the person skilled in the art knows. It is only important that the arrangement represents an approved safety valve.

In Fig. 2 ist schematisch eine andere Form von Sicherheitsventil dargestellt. Die Bezugszeichen in Fig. 2 sind die gleichen für gleiche Teile in Fig. 1. Der Rohrstutzen 11 weist hier an seinem Innenende ein Gitter oder Sieb 23 auf, das wohl Flüssigkeit bzw. Dampf ohneIn Fig. 2, another form of safety valve is shown schematically. The reference numerals in FIG. 2 are the same for the same parts in Fig. 1. The pipe socket 11 here has a grille at its inner end or sieve 23, which is probably liquid or vapor without

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nennenswerten Widerstand durchläßt, nicht aber eine Kugel 22 in den Raum links von der Tankwandung rollen läßt, die sich innerhalb des Rohrstutzens 11 befindet. Die Kugel hat ersichtlich einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrstutzens 11. Die Kugel 22 läuft auf einer im Inneren des Rohrstutzens 11 angebrachten Rampe 21 derart, daß die Kugel aufgrund der Schwerkraft sich in der in Pig. 2 gezeigten Stellung befindet, solange der Druck rechts und links von der Kugel etwa gleich groß ist. Kommt es nun z.B. durch Bruch des Glases 12 zu einem plötzlichen relativen Druckanstieg auf der linken Seite der Kugel, dann wird sie gegen die Schwerkraft nach rechts gegen einen Ventilsitz 24 bewegt, der von der Innenkante einer kreisrunden öffnung in einem nach innengerichteten Radialflansch am vorderen Ende des Stutzens 11 gebildet ist. Die Kugel ist damit der Ventilkörper eines Sieherneitsventlies bestehend aus Ventilkörper 22 und Ventilsita 24. Der freie Durchmesser der öffnung 24 in den Raum innerhalb des Fensters 12 ist relativ groß, damit der Flüssigkeitsstand innerhalb des Fensters 12 dem Flüssigkeitsstand im Tank links von der Tankwand Io entspricht.allows significant resistance to pass through, but not a ball 22 can roll into the space to the left of the tank wall, which is located within the pipe socket 11. The ball clearly has a diameter which is slightly smaller than the inner diameter of the pipe socket 11. The Ball 22 runs on a ramp 21 mounted inside the pipe socket 11 in such a way that the ball due to the Gravity is in the in Pig. 2 is located as long as the pressure to the right and left of the ball is about the same size. If, for example, the glass 12 breaks, there is a sudden relative pressure increase on the left side of the ball, then it is moved against gravity to the right against a valve seat 24, that of the inner edge of a circular opening in an inwardly directed radial flange at the front end of the Stub 11 is formed. The ball is thus the valve body of a safety valve consisting of a valve body 22 and Ventilsita 24. The free diameter of the Opening 24 into the space within window 12 is relative large so that the liquid level inside the window 12 corresponds to the liquid level in the tank to the left of the Tank wall corresponds to Io.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Zeichnungen nur zur Orientierung dienen, also stark schematisiert sind. Selbstverständlich ist die Anordnung nach Fig. 2 so ausgebildet, daß man ohne Schwierigkeit die Kugel 22 aus dem Raum innerhalb des Stutzens 11 herausnehmen kann, wozu man diesen Stutzen 11 gemäß Fig. 2 in nicht gezeigter Weise in der Längsrichtung unterteilen kann, und die beiden Teile beispielsweise mittels der üblichen Flansche verbindet. Ebenso sind die üblichen Dichtungen und die für solche Dichtungen notwendigen Nuten nicht dargestellt.It should be noted that the drawings are for orientation only, that is, they are highly schematic. Of course the arrangement of FIG. 2 is designed so that the ball 22 from the space within without difficulty of the connector 11 can be removed, for which purpose this connector 11 according to FIG. 2 in a manner not shown in can subdivide the longitudinal direction, and connects the two parts, for example by means of the usual flanges. The usual seals and the grooves required for such seals are also not shown.

Protection claims

Claims

Protection claims

1. Device for contactless detection of the liquid level in a pressure tank, in particular a steam generator, characterized in that the tank at the monitoring point in its wall has a cup-shaped outwardly bulging window (12) made of glass that at a small distance from or directly on the Window one plate (2o) of a capacitor consisting of two P-plates (2o, 19) for detecting the dielectric constant of the substance is arranged inside the cup-shaped window, and that the other plate (19) is so close to your window and the other Plate is that the electric field of the capacitor penetrates through the window into the space inside the window.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cup-shaped window (12) is arranged at the free end of a pipe socket (11) protruding from the tank wall.

3. Apparatus according to claim 2, characterized ^{in that a safety valve (l4,15i14 1} , 15 '; 22,24) which closes automatically when the window is damaged by the internal pressure in the tank is arranged in the pipe socket (11).

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4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the space in the cup-shaped window (12) is closed by a continuous pressure-resistant plate (15) at the outer end of the pipe socket (11), which plate at one point in the upper region and at one Place in the lower area of the room behind the window each has an opening (14 * or 14), and that the openings are the valve seats of normally open safety valves (Fig. 1).

5. Apparatus according to claim 4, characterized ^ that the upper opening (14 ¹ ) has a smaller free cross section than the lower opening (14).

6. Apparatus according to claim 2, characterized in that the safety valve as the valve body is a ball (22) of slightly smaller diameter than the inner diameter of the pipe socket, that the valve seat of a circular opening (24) in an inner radial flange in the pipe socket (11 ) is formed, the diameter of which is smaller than that of the ball, and that the ball (22) is out of engagement with the opening (24) during normal operation, ie when the window is intact (tight) (FIG. 2).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the ball is movably mounted on a ramp (21) rising from the tank to the window.