-
Einrichtung zum Messen des Flüssigkeitsstandes
Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zum Messen des Flüssigkeitsstandes, insbesondere zum fortlaufenden
Messen der einem Behälter zuuKd abgeführten Flüssigkeitsmenge, wobei der Unterschied
des Flüssigkeitsstandes in bezug auf einen normalen Flüssigkeitsstand durch Gasdruck
messung festgestellt wird.
-
Die Messungen des Flüssigkeitsstandes in Behältern kann leicht mittels
eines Druckmessers erfolgen, welcher mit einem in die Flüssigkeit eintauchenden
Rohr verbunden ist, durch das ständig Gas oder Luft von gleichem Druck geführt wird.
-
Je nach der Höhe des Flüssigkeitsstandes zeigt dabei der Druckmesser
den durch den kleineren oder gröfteren Druck der Flüssigkeitssäule in das Gaszuführungsrohr
bedingten Druckunterschied an.
-
Diese Art der Messung des Flüssigkeitsstandes kommt hauptsächlich
für fortlaufende Flüssigkeitsmengenmessung in Frage, beispielsweise um die durch
die Schwankungen des Flüssigkeitsstandes der zuiließenden Flüssigkeit, deren Menge
durch ein Ausströmrohr des Behälters gemessen wird, an einem registrierenden Manometer
festzustellen.
-
Die Genauigkeit dieses Meßverfahrens ist nun von dem stets gleichbleibenden
Druck des Gases abhängig, das durch die Flüssigkeit geleitet wird. Bei Druckschwankungen
des Gases gibt das Manometer auch entsprechend ungenaue Werte an, falls nicht diese
Schwankungen durch ein h'adelventil in der Druckleitung ausgeglichen werden, was
wiederum
dauerndes Beobachten erfordert. Ferner besteht hierbei
auch die Gefahr einer Verschmutzung des Nadelventils, was ebenfalls Ungenauigkeiten
der Druckmessung hervorruft.
-
Durch die Erfindung wird nun eine Einrichtung zum Messen des Flüssigkeitsstandes
geschaffen, die eine genaue Messung des von einem bestimmten Flüssigkeitsstand abweichenden
Flüssigkeitsstandes ohne dauernde Druckgaszufuhr sichert.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einer in die zu messende
Flüssigkeit eintauchende Schwimmereinrichtung mit einem teilweise mit Flüssigkeit
gefüllten Behälter der mit einem ortsfest angeordneten, mit gleicher Flüssigkeit
teilweise gefüllten Behälter durch eine elastische leitung verbunden ist. fMittels
eines über der Flüssigkeit beider geschlossenen Behälter vorhandenen flüssiegen
oder gasförmigen Mittels wird über eine mit beiden Behältern verbundene Leitung
der Druckunterschied gegenüber dem N ormalflüssigkeitsstand, der sich duich Heben
oder Senken der Schwimmereinrichtung auf einen Druckdifferenzmesser auswirkt, gemessen.
-
Durch Verwendung eines auf den Druckdifferenzmesser wirkenden Mittels
geringer Kompressiblität, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines komprimierten
gasförmigen Mittels, kann der durch die verschieden hohe Komprimierung des auf den
nruckdiflerenzmesser wirkenden Mittels entstehende Fehler so klein gehalten werden,
daß er praktisch unbedeutend ist. Hierbei ist'aber ein weiterer durch das Ahströmen
des auf den Druckdifferenzmesser wirkenden Mittels aus dem einen Behälter zu dem
Druckdifferenzmesser und von diesem zu dem anderen Behalter entstehender, je nach
der Höhe des Flüssigkeitsstandes von dem Normalstand verschaden großer Fehler nicht
vermeidbar Die Erfindung sieht daher weiter vor, den leichten Querschnitt der beiden
Flüssigkeitsbehälter und den Verdrängungsquerschnitt des Schwimmerbehälters sowie
das spezifische Gewicht der Flüssigkeit der beiden Behälter einerseits und der zu
messenden Flüssigkeit andererseits so gegeneinander abzustimmen, daß sowohl die
durch die Komprimierung des vorzugsweise gasförmigen, auf den Druckdifferenzmesser
wirkenden Mittels als auch durch das Zu- und Abströmen dieses gasförmigen Mittels
zu oder von dem Druckdifferenzmesser entstehenden Fehler vollkommen ausgeglichen
werden.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, den ortsfest angeordneten
Behälter in der Höhenrichtung verstellbar zu machen. Dadurch ist es möglich, die
Flüssigkeitshöhe in beiden Behältem bei der Einstellung auf den gleichen Flüssigkeitsspiegel
bei Normalstand der zu messenden Flüssigkeit entweder in beiden Behältern auf gleiche
oder auf unterschiedliche Höhe umzustellen. Durch letztere kann bei rob abgestimmtem
Verhältnis die Größe der Querschnitte sowie der spezifischen Gewichte der zu messenden
und der die beiden Behälter füllenden Flüssigkeit eine Feinabstimmung zur Erzielung
der Meßgenauigkeit des Druckdifferenzmessers ermöglicht werden.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise in eimer bevorzugten
Ausführungsform veranschaulicht.
-
Abb. 1 und 2 zeigen die Einrichtung bei normalem und Abb. 3 hei gehobenem
Spiegel der zu messenden Flüssigkeit.
-
In den Meßbehälter \ wil(l laufend die zu messende Flüssigkeit hei
3 eingeleitet Durch eine Meßdüse 4 fließt die Flüssigkeit des Behälters 1 l.
-
Die ahflicllende Menge kann entsprechend dem mit N bezeichneten gleichbleibenden
Normalflüssigkeitsstand festgestellt werden.
-
Die Schwankungen des Normallflüssigkeits standes in werden nuii durch
die gemäß der Erfindung ausgebildete Differenzdruckmeßeinricht ung laufend gemessen
uiid danach die mehr oder weniger ausfließenden Flüssigkeitsmengen berechnet.
-
Diese Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem ortfest angeordneren,
geschlossenen Behälter 5. einem durch einen in die Flüssigkeit tauchenden Schwimmer
6 gesteuerten, ebenfalls geschlossenen Behälter 7 und einem Druckdifferenzmesser
8. Der Behälter 7 ist mit dem Schwimmer 6 durch eine Stange 9 od. dgl. verlunden,
die senkrecht verschiebbar in eimer Fuhrung 10 gelagert ist.
-
Die Behälterr 5 und 7 sind teilweise mit Flüssigkeit gefüllt und durch
eine elastische Leitung 11 so miteinander verbunden, daß bei gleichem Druck des
oberhalb der Flüssigkeit in den Behältern 5, 7 befindlichen, vorzugsweise gasförmigen
Mittels sich ein gleicher Flüssigkeitsspiegel einstellt. Das oberhalb der Flüssigkeit
in den Behältern befindliche Gas oder die Luft stehen mit dem Druckdifferenzmesser
8 durch die clastischen Leitungen 12, 13 in Verbindung. Der Behälter 5 ist durch
eine Stellvorrichtung 14 in der Höhenrichtung verstellbar.
-
In Abb. t und 2 ist angenommen, dalS die zu messende Flüssigkeit
des Behälters 1 ihren Normalstand N hat. Bei diesem Normalflüssigkeitsstand erfolgt
die 0-Einstellung des vorzugsweise als Ringwaage ausgebildeten Druckdifferenzmessers
8 dadurch, daß der Flüssigkeitsspiegel 15 der beiden Behälter 5, 7 durch Öffnen
des Hahnes 16 der in der die Leitungen 12, 13 verbindenden Leitung 17 angeordnet
ist, auf gleiche Höhe gebracht wird.
-
Es entsteht somit ein gleicher Druck in den Behältern 5, 7 und den
Leitungen 12, 13. Vorzugsweise wird der Behälter 5 mittels der Stelleinrichtung
14 auf gleiche Höhe mit dem Behälter 7 gebracht, so daß in beiden Behältern die
Flüssigkeit auch gleich hoch steht. Nunmehr wird der Kurzschlußhahn 16 geschlossen.
e Steigt nun der Flüssigkeitsstand des Behälters 1 über den Normalstand N auf einen
in Abb. 3 dargestellten Stand X, so hebt sich mit dem Schwimmmer 6 auch der Behälter
7. Durch hat die Flüssigkeit des Behälters 7 das Bestreben, durch die Leitung 11
in den behälter 5 einzulaufen und wieder den gleichen Spiegel mit diesem zu bilden.
-
Die Flüssigkeit des Behälters @ übt nun einen dem Unterschied der
Flüssigkeitsspiegel beider Behälter 7, 5 entsprechenden Druck auf das gasförmige
Mittel oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 15 des
Behälters 5 aus.
Dieser Druck wirkt sich danii auf die Ringwaage s aus und bringt diese zum Anzeigen.
-
Der jeweilige Flüssigkeitsstand des Behälters 1 wird nun nur dann
von der Ringwaage angezeigt, wenn die Höhe H des Standes X über oder unter dem Mormalstand
N gleich der Differenz H1 zwisehen den beiden Flussigkeitsspiegeln der Behälter
5, 7 ist (Abb. 3) Diese Bedingung ist aber nur dann erfüllt, wenn einmal das auf
die Ringwaage 8 einwirkende Mittel in den Behältem 5, 7 und den Leitungen 1 2, 13
nicht komprimierbar. zum andem das Gewicht der Schwimmereinrichtung 6, 9, 7 einschließlich
der Behälterfüllung in jeder Lage so groß ist, da[\ die durch den Flüssigkeitsablauf
aus dem Behälter 7 in den Behälter 5 bedingte Gewichtsverminderung des Behälters
7 durch entsprechend grile ren Auftrieb der Schwimmereinrichtung 6 ausgeglichen
wird. Die erste Bedingung kann dadurch mit einiger Genauigkeit erfüllt werden, daß
als die Behälterräume 5, 7 über der Flüssigkeit und die Leitungen 1 2, 13 füllendes
Mittel ein komprimiertes Gas oder eine Flüssigkeit benutzt wird, die bei geringen
Unterschieden des Flüssig keitsspiegels praktisch nicht mehr von der Flüssigkeit
des jeweils höherstehenden Behälters 5 bzw 7 komprimierl)ar ist. Die letztere Bedingung
des entsprechendell Auftriebes tier Schwimmereinrichtung läßt sich jedoch damit
nicht ohne weiteres erfüllen, da aus dem Behälter 7 bei Steigen des Flüssigkeitsstandes
iilxr den Stands des Behälterms 1 Flüssigkeit entsprechend dem verdrängten, auf
die Ringwaage 8 einwirkenden Mittel in dem Behälter 5 und bei Fallen des Flüssigkeitsstandes
unter den Stand N in umgekehrter Weise Flüssigkeit aus dem Behälter 5 in den Behälter
7 fließt.
-
Nach der Erfindung wird nun der Abstand H1 zwischen den Flüssigjeitsspiegeln
der Behälter 5, 7 bei voll dem Normalflüssigkeitsstand N des Behälters 1 beliebig
abweichenden Stand (Abb. 3 sets dem Stand H vom Normalstand N vollkommen gleich.
Dieses kann durch verschiedene Maßnahmen erfolgen. Zunächst können die waagerechten
Querschnitte der Behälter 5, 7 so im Verhältnis zueinander abgestimmt sein, daß
beispielsweise bei gehobenem Flüssigkeitsspiegel X (Abb. 3) eine solche Menge Flüssigkeit
von dem Behälter 7 in den Behälter 5 strömt. daß der Abstand 111 des Flüssigkeitsstandes
beider Behälter 5, 7 genau dem Abstand H des Normalstandes von dem jeweiligen Flüssigkeitsstand
X entspricht. Die Gleichung H = H1 stellt sich dann bei jedem Flüssigkeitsstand
X dadurch ein, daß die aus dem Behälter 7 in den Behälter 5 abfließende Flüssigkeit
eine Ver ringerung des Gewichtes der Schwimmereinrichtung 6, 7, 9 bewirkt, wodurch
sich der Schwimmer 6 um diese Gewichtsverringerung aus der Flüssigkeit des Behälters
1 heraushebt, also der Abstands verringert wird, und zwar genau um das Maß, um das
der Flüssigkeitsspiegel des Behälters 7 sich ge. senkt hat.
-
Eine weitere Maßnahme ist die, den waagerecllten Querschnitt des
Schwimmers 6 so zu verältileril, dal.' eiiie kleiiiere oder größere Menge Flüssigkeit
des Behälters 1 verdrängt wird und dadurch das Maß h, um welches der Schwimmer in
die Flüssigkeit taucht, größer oder kleiner wird.
-
Dieses kann durch zusätzlich anzubringende bzw. abnehmbare Schwimmkörper
eingestellt werden.
-
Weiterhin kann der Abstand durch Vergrößerung oder Verringerung des
Gewichtes der ganzen Schwimmereinrichtung mittels an dieser anzubringender oder
abzunehmender Gewichte überhaupt in der zur Erfüllung der Gleichung H = H1 erforderlichten
Weise eingestellt werden. Schließlich ist dieses auch möglich durch Verwendung einer
Flüssigkeit in den Behältern 5, 7 von einem spezifischen Gewicht, das gegenüber
dem der zu messenden Flüssigkeit in dem erforderlichen Verhältnis steht. Die erwähnten
verschiedenen Maßnahmen können einzeln oder in beliebiger Zusammenstellung angewandt
werden.
-
Eine weitere Maßnahme zur Einstellung der Gleichung H = H1 ist aus
Abb. 2 erkennl)ar Durch Verstellung des Behälters 5 mittels der Verstelleinrichtung
14 bei Normalflüssigkeiitsstand N kann verursacht werden, daß in dem Behälter 7
eine größere oder kleinere Menge Flüssigkeit ist, um die Eintauchtiefe Ii des Schwimmers
größer oder kleiner zu halten Eine Einstellung erfolgt bei geöffnetem Kurzschlußhahn
16, wobei der Flüssigkeitsspiegel 15 in beiden Behältern sich auf gleiche Höhe einstellt.
-
An Stelle von zwei, die Behälter 5, 7 mit der Ringwaage 8 verbindenden
Leitungen 12, 13 kann auch nur eine solche genügen. Beispielsweise kann die Leitung
12 fortfallen. In diesem Fall steht nur die Leitung 13 mit dem Behälter 5 und der
Ringwaage 8 in Verbindung. Die Leitung 17 hat dann über den Kurzschlußhahn 16 Verbindung
mit der Atmosphäre, die aber nur bei Normalflüssigkeitsstand zwecks Einstellung
hergestellt wird. Der Behälter 7 hat dagegen in diesem Fall ständig Verbindung mit
der Atmosphäre. Die Ringwaage wird dann durch die Leitung 13 je nach dem Flüssigkeitsstand
des Behälters 1 entweder durch Über-oder Unterdruck beeinflußt. Das Fehlen der Leitung
1 2 hat noch den Vorteil, daß das Gewicht derselben nicht berücksichtigt zu werden
braucht.
-
Die einzige praktisch unbedeutende Fehlerquelle ist dann lediglich
die nachgiebige Leitung 11, deren Gewicht durch Wahl eines entsprechenden Baustoffes
gering gehalten werden kann.
-
Bei Absinken des Flüssigkeitsspiegels unter den Normalstand N ergeben
sich entsprechende Verhältnisse, indem nunmehr das in dem Behälter 7 und der Leitung
12 befindliche gasförmige Mittel auf die ltingwaage 8 einwirkt.