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Schwimmer für Flüssigkeitsstandanzeiger in Dampf- oder Druckkesseh
Einfache Schwimmer zeigen die Höhe des Flüssigkeitsspiegels nur dann genau an wenn
eine scharf begrenzte Flüssigkeitsoberfläche vorhanden ist. Das ist aber bei Dampf-
oder Druckkesslen nur dan nder Fall, wenn kein Dampf entnommen wird. Bei der Dampfentnahme
dagegen bildet sich zwischen der oberen Dampfzone und der unteren Wasserzone eine
dritte Zone, in welcher ein Gemisch von Wasser und Dampf vorhanden ist und die im
folgenden als Kochzone bezeichnet wird. Die Höhe dieser Zone hängt von der Stärke
des Kochens bzw. von der Dampf-oder Gasentnahme ab. Nimmt man an, daß dem Kessel
Dampf entnommen und gleichzeitig die gleiche Menge an Wasser zugeführt wird, so
wird ein üblicher Schwimmer nicht mehr auf einer eindeutigen Wasserzone schwimmen,
sondern sich vielmehr in der Kochzone befinden. Die Volumeneinheit dieser Zone hat
ein kleineres spezifisches Gewicht als die Wasserzone, so daß ein üblicher Schwimmer,
beispielsweise ein Kugelschwimmer, tiefer einsinkt und demzufolge, falsch anzeigt.
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Man hat daher vorgeschlagen, einen in die zu messende Flüssigkeit
tief eintauchenden Auftriebskörper großer Höhe zu verwenden, dessen AUftrieb durch
Aufhängen an einer Feder derart beeinflußt wird, daß seine Eintauchtiefe mit zunehmender
Höhe des Flüssigkeitsspiegels zunimmt. Durch einen derartig stabförmig ausgebildeten
Auftriebskörper, der oben weit in den Gas-oder Dampfraum hineinragt und unten tief
in die Flüssigkeit eintaucht, würde zwar eine vorhandene
mittlere
Ungenauigkeitszone überbrückt wrden. Federn haben aber den Nachteil, daß sie durch
Temperaturschwankungen altern und somit bie Dampf- od. dgl. Kesseln ungeeignet sind.
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Andererseits ist es bekannt, zur Verrringerung der Schwimmerbewegung
das Schwimmergewicht außewr druch den Auftrieb der Meßflüswsigkeit noch durch eine
schwrere Flüssigkeit, vorzugsweise Quecksilber, aufzunehmen.
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Die Erfindung macht von den Vorteilen dieser bekannten Schwimmeranordnungen
Gebrauch. Sie betrifft einen Schwimmer für Flüssigkeitsstandanzeiger in Dampf- oder
Druckkesseln mit einem Auftriebskörper, dessen Höhe mindestens annähernd so groß
ist wie die größte auftretende Schwankung des Flüssigkeitsspiegels und essen Gewicht
außer durch den Auftrieb der Meßflssigkeit durch ein schwereres flüssiges Metall,
vorzugweise Quecksilber, aufgenommen wird, und besteht darin, daß der Schwimmer
an beiden Enden durch besondere Lager, insbesondere Kugel- oder Rolenlager, geführt
ist, die in mit flüssigem Metall gefüllten Näpfen. angeordnet sind, und von denen
zweckmäßig der untere durch den Auftrieb seines Inhaltes einen Teil des Schwimmergewichtes
aufnehmendes Napf von außen in der Höhe verstellbar ist.
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Diese beiderseitige Lagerung des langen AUftriebskörpers erhöht nicht
nur dessen Beweglichkeit, sondern bringt auch den Vorteil einer äußerst genauen
Parallelführung desselben, so daß an ihm beispielsweise das Schlußeisen eines Transformators
zur elektrischen Fernübertragung des Flüssigkeitsstandes unmittelbar befesitgt und
dabei der Luftspalt verschwindend klein gehalten werden kann. Die Unterbringung
der Lager in flüssigem Metall hält diese von in der Meßflüssigkeit vorhandenen Verunreinigungenm
z. B. Kesselstein, frei, so daß die Lagerreibung und damit die Anzeigegenauigekit
immer die gleiche bleibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Sie zeigt einen Längsschnitt durch eine in einem Flüssigkeitsstandrohr untergebrachte
Schwimmeranordnung nach der erfindung.
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An den nicht gezeichneten Flüssigkeitsbehälter, z.B. einen Dampfkessel,
ist mittels der beiden Verbindungsstutzen 1 ein Flüssigkeitsstandrohr 2 verhältnismäßig
großer Höhr angeschlossen. In diesem befindet sich ein Schwimmer 3 in Form eines
langen geschlossenen Rohres, das infolge seines Gewichtes tief in die zu messende
Flüssigkeit eintaucht und ungefähr ebensowiet aus dieser herausragt, wenn der Flüssigkeitsspiegel
4 die gezeichnete mittlere Höhenlage einnimmt, die bei einem Dampf- od. dgl. Kessel
dem Normalwaserstend entsprechen möge.
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Es ist ohne wieteres zu erkennen, daß ein derartig ausgebildeter Auftriebskörper
eine in der Nähe des gezeichneten Flüssigkeitsspiegels 4 vorhandene Ungenauigkeitszone
mit kleinerem spezifschem Gewicht als die darunter befindiche Wasserzone weitgehend
unschädlich macht, solange sie im Verhältnis zur Eintauchtiefe des Schwimmers 3
klein bleibt. Das wird bei einem Dampfkessel auch immer der Fall sein. Dabei kann
sich der Schwimmer 3 gegebenenfalls auch unmittelbar im Innern des nicht gezeichneten
Kessels befinden.
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In an sich bekannter weise wird der Weg des Auftriebskörpers bei Änderungne
des Flüssigkeitsstandes dadurch verkürzt, daß das Gewicht des Auftriebskörpers außer
durch den Auftrieb der Meßdflössigkeit noch durch den einer weiteren Flüssigkeit
mit größerem spezifischem Gewicht aufgenommen wird. Zu diesem Zweck ragt der Auftriebskörper
3 mit seinem unterem Teil in einen mit Auecksilber gefüllten Napf 5, der mittels
einer Schraube 6 od. dgl. in der Höhe verstellbar ist. Auf diese Weise seztz sich
der Gesamtauftrieb des Körpers 3 aus dem Auftrieb durch die Flüssigkeitssäule und
dem durch die Quecksilbersäule zusammen. Da das spezifische Gewicht des Quecksilbers
erheblich größer ist als das der zu messenden Flüssigkeit, z. B. von Wasser, so
treten scxhon bei verhältnismäßig geringn v|Verschiebungen des Körpers 3 erhebliche
Änherungen des durch das Quecksilber bewirkten Auftriebes ein, und infolgedessen
werden die Bewegungen des Auftriebskörpers im Verhältnis zu den Bewegungen des Flüssigkeitsspiegels
4 nur verhältnismäßig klein. Diese Untersetzung des Weges des Körpers 3 gegenüber
dem Weg des Flüssigkeitsspiegels kann durch entsprechende Bemessung des Quecksilberbehälters
5 noch wieter beeinflußt werden. Sie wird um so größer, je enger der Quecksilbernapf
5 ausgeführt word, weil dann die verdrängte Quecksilbersäule um so rascher ab- und
zunimmt.
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An Stellevon Quecksilber kann gegebenenfalla auch eine andere Flüssigkeit
verwendet werden, deren spezifisches Gewicht größer ist als das der zu messenden
Flüssigkeit. Beispielsweise können auch leichtschmelzende Metallegierungen, wie
Lipowitz- oder Wood-Metall benutzt werden, wenn es sich um die Messung von Flüssigkeiten
höherer Temperatur handelt. Es ist auch möglich, mehrere Flüssigkeiten höheren spezifischen
Gewichts übereinander zu lagern.
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Die Verwendung von Quecksilber zur Aufnahme eines Teiles des Auftriebskörpergewichtes
bringt
außer der Unempfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen den Vorteil einer besondens
günstigen Lagermöglichkeit für den Schwimmerkörpet 3. Wie aus Fig.1 ersichtlich
ist, ist dieer in der Nähe seines in das Quecksilber eintauchenden unteren Endes
mit einem flanschartigen Ansatz 7 versehen, unter den Lagerkugeln 8, beispielsweise
Stahlkugeln, eingebracht sind. Diese Stahlkugeln schwimmen infolge ihres geringen
spezifischen Gewichtes im Ouecksilber und legen sich von selbst gegen den Ringlfansch
7 an. Außerdem kann ein sich etwa absetzender Kesselschlamm das Kugellager nicht
verunreinigen, das e wegen seines geringeren spezifischen Gewichtes auf dem Quecksilber
schwimmt, wie es bei 9 angedeutet ist. Auf diese Weise bleibt das Kugellager und
damit auch der AUftriebskörper jederzeit betriebssicher. Bei zu starker Ablagerung
von Kesselschlamm kann dieser durch eine nicht mäher dargestellte Spüleinrichtung
entfernt werden.
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Eine ähnliche Lagerung ist auch am oberen Teil des Schwimmers 3 vorhanden.
10 ist ein als oberer Schwimmerdeckel ausgebildeter Quecksilbernapf mit vorzugsweise
verhältnismäßig kleinem Quershchnitt. In diesen greift ein Führungsdorn 11 ein,
der zweckmäßig aus Stahl besteht und durch unter dem Quecksilberspiegel angebrachte
Lagerkugeln 12 in senkrechter Richtung geführt ist. Auch hierbei kann ein Aufsteigen
der Stahlkugeln 12 durch einen ringförmigen Ansatz 13 verhindert werden, der an
der Innenwand des Quecksilbernapfes 10 angebracht sein kann. Je nach den Abmessungen
des Führungsdornes 11 und des Quecksilbernapfes 10 beeinflußt die obere Schwimmerführung
durch den Auftrieb, den der Führungsdorn 11 derhält, die Wirkung des unteren Quecksilbernapfes
5 mehr oder weniger. Statt loser Kugeln, die unter Umständen noch eine leichte gleitende
Reibung an den Halteflanschen 7, 13 verursachen können, wenn der Körper 3 absinkt,
können auch mehrere an einem der gegeneinander bewegten Teile befestigte, auf Kugeln
gelagerte Rollen benutzt werden, die sich am anderen Teil abrollen, so daß jede
gleitende Reibung vermieden wird. Diese Maßnhame ist besonders dann vorteilhaft,
wenn der Flüssigkeitsstandanzeiger aus Platzgründen oder bei ortsbeweglichen Kesseln
und Behältern nicht senkrecht angebracht werden kann oder wenn er sich häufig in
einer Schräglage befindet, wie es beispielsweise auf Schiffen der Fall ist.
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Bei dauernd senkrecht stehenden Flüssigkeitsstandanzeigern an ortsfesten
Behältern ist es gegebenenfalls jedoch auch mölgich, den Auftriebskörper 3 nur durch
Gleitlager zu führen, wenn man in diesen ein geringes Speil läßt. Zu einer Reinhaltung
der Gleitlager ist es aber ebenfalls vorteilhaft, sie in der schwereren Flüssigkeit,
insbesondere in Quecksilber, unterzubringen.
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Durch Änderung des Quecksilberspiegels kann der Schwimmer 3 auf einfache
Weise von Hand in eine bestimmte Anfangsstellung gebracht werden. hierzu ist nur
eine entsprechende Verstellung der Stellschraube 6 erforderlich, die ein Heben und
Senken des unteren Ouecksilbernapfes 5 gestattet.
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Die erfindungsgemäße Schwimmeranordnung erfmöglicht die Anbringung
einer besonders einfachen betriebssicheren und genau arbeitenden Einrichtung zur
elektrischen Fernmeldung des Flüssigkeitsstandes.
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Um bei Hochdruckkesseln. ohne wesentliche, das Gewicht nachteilig
beeinflussende Verstärkung der Wände einen drucksicheren Schwimmer zu schaffen,
kann in an sich bekannter Weise in ihn ein Stoff, z. B. Dampf, Gas oder Flüssigkeit
eingebracht werden, der in Abhängigkeit von der Temperatur einen dem Außendruck
annähernd gleichen Innendruck erzeugt.