DE848866C

DE848866C - Method for monitoring fluid levels, especially in high-pressure vessels

Info

Publication number: DE848866C
Application number: DER4499A
Authority: DE
Inventors: Theodor Van Der List; Herbert Dr Paul
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1950-10-12
Filing date: 1950-10-12
Publication date: 1952-09-08

Description

Verfahren zur Überwachung von Flüssigkeitsständen, insbesondere bei Hochdruckgefäßen Dampfkessel und viele andere Flüssigkeits- oder Reaktionsbehälter erfordern während ihres Betriebes fast immer die genaue Einhaltung eines be stimmten Flüssigkeitsstandes. Hierfür sind Meßvorrichtungen bekannt, die den Flüssigkeitsspiegel im Innern des Gefäßes durch mechanische oder elektrische Hilfsmittel abstaten und entsprechende Impulse auf ein die Flüssigkeitszufuhr steuerndes Ventil geben. I)erartige 1?egelvorrichtungen halten den Nachteil, daß die im Innern der Behälter liegenden Meßorgane unerwünschten Einwirkungen ausgesetzt sind, die z. H. durch hohen Druck, hohe Temperaturen, aggressive Dämpfe oder Flüssigkeiten verursacht werden. Außerdem ist die Herausführung der Impulsübertragung durch die Behälterwandungen, insbesondere bei Hochdruckgefäßen mit ihren teilweise sehr starken Wandungen, mit Schwierigkeiten verbunden.Method for monitoring liquid levels, in particular at High pressure vessels Steam boilers and many other liquid or reaction vessels almost always require strict adherence to a certain rule during their operation Fluid level. For this purpose, measuring devices are known which measure the liquid level in the interior of the vessel by mechanical or electrical aids and give appropriate impulses to a valve controlling the liquid supply. I) erupt 1? Control devices have the disadvantage that the inside of the container Measuring organs are exposed to undesirable effects that, for. H. by high pressure, high temperatures, aggressive vapors or liquids. aside from that is the lead out of the impulse transmission through the container walls, in particular in the case of high-pressure vessels with their sometimes very thick walls, with difficulty tied together.

Es wurde gefunden, daß sich eine sehr einfache und betriebssichere Überwachung von Flüssigkeitsständen ergibt, wenn man an der Außenseite eines beleuchteten Flüssigkeitsstandglases eine oder mehrere Fotozellen anbringt, deren Lichteinstrahlung vom wechselnden Flüssigkeitsstand durch die verschiedene Lichtreflektion bei Reflektionsanzeigern oder durch Lichtabsorption l>ei durchleuchtbaren Flüssigkeitsstandanzeigern beeinflußt wird, und die durch dabei infolge der wechselnden Lichteinstrahlung in wechselnder Intensität auftretenden fotoelektrischen Kräfte über an sich bekannte Verstärkungsvorrichtungen ein in der Flüssigkeitszuleitung liegendes Ventil öffnen oder schließen. It has been found that a very simple and reliable Monitoring fluid levels reveals when looking at the outside of a lighted Liquid level glass attaches one or more photocells, their light radiation from the changing liquid level due to the different light reflections in reflection indicators or influenced by light absorption by translucent liquid level indicators is, and by doing it as a result of the changing light irradiation in changing Intensity occurring photoelectric forces via amplification devices known per se open or close a valve located in the liquid supply line.

Zur besseren Ablesbarkeit werden Flüssigkeitsstandgläser bekanntlich durchleuchtet oder von außen angeleuchtet. Hierbei liefert die auf der Innenseite von Flüssigkeit benetzte Glasfläche weniger Licht als der von Dampf oder einem gasförmigen Medium berührte Teil der Glasfläche. Liquid level glasses are known for better readability backlit or illuminated from the outside. Here supplies the one on the inside Glass surface wetted by liquid has less light than that of steam or a gaseous one Medium touched part of the glass surface.

Eine Fotozelle, die dem im Innern des Gefäßes von Flüssigkeit berührten Teil des Standglases gegenüber liegt, erhält nur wenig Licht. Sobald die Fotozelle jedoch einer im Innern von Dampf oder gasförmigen Medien berührten Glasfläche gegenüber liegt, ist die Lichteinstrahlung in die Fotozelle erheblich größer. Die elektromotorische Kraft einer Fotozelle hängt von der Strahlungsintensität und der eingestrahlten Flächengröße ab. Durch an sich bekannte Verstärkungsvorrichtungen, z. B. durch eine Röhrenschaltung, kann man die elektromotorischen Kräfte in jeder gewünschten Weise verstärken und zur Betätigung von Schaltorganen, Warneinrichtungen, Behälterstandsfernanzeigern und Regelventilen benutzen.A photocell that touched the liquid inside the vessel Part of the stand glass is opposite receives very little light. As soon as the photocell but opposite to a glass surface in contact with steam or gaseous media the light radiation into the photocell is considerably greater. The electromotive The power of a photocell depends on the radiation intensity and the irradiated Area size. By known reinforcement devices such. B. by a Tube circuit, one can adjust the electromotive forces in any desired way and to operate switching devices, warning devices, remote container level indicators and use control valves.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in verschiedener Weise zur Anwendung bringen. The inventive method can be used in various ways Bring application.

Man kann beispielsweise in der Nähe des normalen Flüssigkeitsstandes eine Fotozelle derart anbringen, daß sie teilweise der flüssigkeitsberührten und teilweise der dampfberührten Zone des Standglases gegenüberliegt. Im normalen Zustand wird sie dabei durch Reflektion oder Durchleuchtung eine Lichtmenge erhalten, die dem normalen Flüssigkeitsstand entspricht und über eine Verstärkungsschaltung so einreguliert wird, daß sie keine Veränderung der normalen Flüssigkeitszufuhr verursacht. Wenn der Flüssigkeitsstand sinkt, erhält die Fotozelle mehr Licht, weil sich der dampfberührte Anteil des Standglases vergrößert. Dies hat eine Erhöhung der elektromotorischen Kraft der Fotozelle zur Folge, die über Verstärkungsvorrichtungen zur Offnung des Flüssigkeitszuflußventils benutzt werden kann. Beim Ansteigen des Flüssigkeitsstandes wird in umgekehrter Weise durch Vergrößerung der flüssigkeitsberührten Zone des Standglases die Lichtzufuhr zur Fotozelle und damit die elektromotorische Kraft vermindert. You can, for example, near the normal fluid level Place a photocell in such a way that it is partially in contact with the liquid and partially opposite the steam-wetted zone of the stand glass. In normal condition it will receive an amount of light by reflection or fluoroscopy that corresponds to the normal liquid level and via an amplification circuit like that is regulated so that it does not cause any change in normal hydration. When the liquid level drops, the photocell receives more light because the portion of the stand glass that is in contact with steam increased. This has an increase in the electromotive Force of the photocell, which via amplification devices to open the Liquid supply valve can be used. When the liquid level rises is reversed by enlarging the area in contact with the liquid Stand glasses the light supply to the photocell and thus the electromotive force reduced.

Diese Änderung des Normalzustandes kann über entsprechende Verstärkungsschaltungen zur Schließung des Flüssigkeitszuflußventils benutzt werden.This change in the normal state can be achieved by means of appropriate amplification circuits can be used to close the liquid supply valve.

Durch die abwechselnde Betätigung der Schließ-und Öffnungsbewegung läßt sich der normale Flüssigkeitsstand ohne große Verzögerung mit hoher Genauigkeit einhalten.By alternately actuating the closing and opening movements the normal liquid level can be adjusted with high accuracy without great delay retain.

In ähnlicher Weise kann man auch den zulässigen höchsten und niedrigsten Flüssigkeitsstand überwachen. In der Nähe des höchstzulässigen oder tiefstzulässigen Flüsigkeitsspiegels wird zu diesem Zweck je eine Fotozelle angebracht, die infolge von Reflektion oder Durchleuchtung Lichteinstrahlung erhält. Bei einer ttlberschreitung des höchstzulässigen Flüssigkeitsstandes spricht die Fotozelle an, weil sie erheblich weniger Licht erhält, als dem Normalzustande entspricht. Bei Erreichung des tiefsten Flüssigkeitsstandes gibt die dort angebrachte Fotozelle einen elektrischen Impuls, weil sie eine übernormale Lichteinstrahlung erhält. Similarly, you can also choose the highest and lowest allowable Monitor the fluid level. Near the highest or lowest allowable For this purpose, a photocell is attached to the liquid level, which as a result receives light irradiation from reflection or fluoroscopy. If the ttl is exceeded of the maximum permissible liquid level, the photocell responds because it is considerably receives less light than is normal. When reaching the deepest Liquid level, the photocell attached there gives an electrical impulse, because it receives an above normal light radiation.

Diese beim maximalen oder minimalen Flüssigkeitsstand auftretenden elektrischen Impulse können zur Betätigung optischer oder akustischer Warngeräte verwendet werden.These occur at the maximum or minimum fluid level electrical impulses can be used to actuate optical or acoustic warning devices be used.

Die erfindungsgemäß in Abhängigkeit von den wechselnden Flüssigkeitsständen mit Hilfe von Fotozellen erzeugten elektromotorischen Kräfte können in an sich bekannter Weise auf elektrische Fernanzeigegeräte übertragen werden. According to the invention, depending on the changing liquid levels Electromotive forces generated with the help of photocells can be known per se Way to be transferred to electrical remote display devices.

Man kann den Flüssigkeitsstand und seine Änderung mit Hilfe einer Fotozelle auch kontinuierlich überxvachen. Zu diesem Zweck wird dem Flüssigkeitsstandglas ein Fotoelement gegenüber gestellt, dessen Länge der zulässigen Flüssigkeitsstandsänderung entspricht. Diese Fotozelle erhält durch Reflektion oder Durchleuchtung entsprechend der Höhe des Flüssigkeitsspiegels eine mehr oder weniger große Lichtmenge, da sich die Größe der bestrahlten Fotozellenfläche ändert. Die wechselnd eingestrahlte Lichtmenge verändert die elektromotorische Kraft der Fotozelle, die sich über die üblichen Verstärkungsvorrichtungen auf ein kontinuierlich anzeigendes Gerät übertragen läßt. One can see the fluid level and its change with the help of a Also continuously monitor the photocell. To do this, use the liquid level glass juxtaposed with a photo element, the length of which is the permissible change in liquid level is equivalent to. This photocell receives accordingly through reflection or fluoroscopy the height of the liquid level a more or less large amount of light, since changes the size of the irradiated photocell area. The changing amount of light irradiated changes the electromotive force of the photocell, which is beyond the usual Gain devices can be transferred to a continuously displaying device.

Voraussetzung für das einwandfreie Arbeiten der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstandmessung ist eine gleichbleibende Beleuchtung des Standglases. Prerequisite for the proper work of the invention Liquid level measurement is a constant illumination of the stand glass.

Wenn die hierzu verwendete Lichtquelle erlischt oder sich hinsichtlich ihrer Intensität wesentlich nach oben oder unten ändert, besteht keine Sicherheit mehr, daß die Flüssigkeitsstäude einwandfrei ülxerv-acht werden. Beim Erlöschen der Lichtquelle oder bei sehr starker Verschmutzung des Flüssigkeitsstandglases wird durch die Fotozelle, die den höchsten Flüssigkeitsstand üI,erwacht, ohnehin ein Alarmsignal ausgelöst. Lichtintensitätsällderungen der das Standglas leleuchtenden oder durchleuchtenden Lichtquelle können durch eine dieser Lichtquelle gegenüber gestellte Fotozelle vermieden werden, die über geeignete Verstärkungsvorrichtungen auftretendeIntensitätsänclerungeil der Lichtquelle kompensiert.If the light source used for this purpose goes out or changes with regard to If its intensity changes significantly up or down, there is no certainty more, that the fluid build-ups are perfectly safe. When going out the light source or, if the liquid level glass is very dirty is woken up by the photocell that has the highest liquid level, anyway an alarm signal is triggered. Light intensity changes of the standing glass illuminating or translucent light source can be opposed by one of these light sources photocell placed with suitable amplification devices should be avoided Occurring intensity change part of the light source compensated.

In der Zeichnung ist eine für die Ausführung des erfindungs,gemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Flüssigkeitsstaudglas, das von außen beleuchtet wird und den Flüssigieitsstand durch in verschiedener Weise reflektiertes Lic'ht erkennbar macht. Prinzipiell die gleiche Anordnung gilt auch für durchleuchtete Flüssigkeitsstandgläser, mit dem Unterschied, daß die Lichtquelle auf der entgegengesetzten Seite der Fotozellen angebracht ist. In the drawing is one for the execution of the fiction, according to Method suitable device shown for example. These are around a liquid storage jar that is illuminated from the outside and the liquid control stand makes recognizable through light reflected in different ways. In principle the The same arrangement also applies to illuminated liquid level glasses, with the The difference is that the light source is on the opposite side of the photocell is appropriate.

Es ist I das Flüssigkeitsstandglas (Fig. I), z. B. das Wasserstandsglas eines Hochdruckdampfkessels Vor diesem Standglas sind in verschiedener Höhe drei Fotozellen 2, 3 und 4 angehracht. Das Flüssigkeitsstandsglas I wird von außen durch eine kräftige Lichtquelle 5 (Fig. 2) beleuchtet. Zur Fernhaltung von direktem Licht sind die Fotozellen derart mit Schutzschirmen 6 bedeckt, daß sie nur von der Glasscheibe reflektiertes Licht erhalten. It is I the liquid level glass (Fig. I), e.g. B. the water level glass of a high pressure steam boiler In front of this standing glass are three at different heights Photocells 2, 3 and 4 attached. The liquid level glass I is through from the outside a powerful light source 5 (Fig. 2) illuminated. To keep direct light away the photocells are covered with protective screens 6 in such a way that they are only covered by the glass pane receive reflected light.

Die mittlere Fotozelle 3 ist in der Nähe des normalen Flüssig'keitsstandes 7 angel>racht und erhält reflektiertes Licht sowohl von der unteren dunklen Zone als auch von der oberen hellen Zone des Standglases 1. Diese Fotozelle 3 ist mit einem Röhrenverstärker 8 verbunden, der unter Benutzung eines Hilfsstromes das Flüssigkeitszuflußventil 9 weiter öffnet oder schließt. Sobald der Flüssigkeitsstand die normale @ Höhe überschreitet, beginnt infolge von verminderter Lichteinstrahlutig zur Fotozelle und infolge der dadurch verminderten elektromotorischen Kraft dieser Zelle das Ventil 9 mit der Schließbewegung, Bei verstärkter Lichteinstrahlung zur Fotozelle 3, d. h. beim Sinken des Flüssigkeitsspiegels 7 und der infolgedessen sinkenden elektromotorischen Kraft der Fotozelle, schaltet die \'erstärliungsvorrichtung 8 die Öffnungsbewegung des Ventils 9 ein, so daß der Flüssigkeitsspiegel wieder aiisteigt. Durch abwechselnde Schließ- und Öffnungsbewegungen regelt die in der Nähe des normalen Flüssigkeitsspiegels angebrachte Fotozelle 3 trotz der im I)ampfkessel beispielsweise auftretenden Laständerungen den Flüssigkeitsstand auf dauernd norlllale Hölle ein.The middle photocell 3 is close to the normal liquid level 7 angel> revenge and receive reflected light from both the lower dark zone as well as from the upper light zone of the stand glass 1. This photocell 3 is connected to a tube amplifier 8, using an auxiliary current the liquid inflow valve 9 further opens or closes. Once the fluid level exceeds the normal @ height, starts due to decreased light irradiation to the photocell and as a result of the reduced electromotive force of this Cell the valve 9 with the closing movement, with increased light exposure to Photocell 3, d. H. when the liquid level 7 falls and as a result decreasing electromotive force of the photocell, switches on the solidification device 8 the opening movement of the valve 9, so that the liquid level again increases. The in the regulates by alternating closing and opening movements Photocell 3 placed close to the normal liquid level despite the in the I) ampfkessel For example, load changes that occur keep the fluid level permanently normal Hell a.

Die Fotozelle 2 überwacht den maximal zulässigen Flüssigkeitsstand. Sobald sie eine verminderte Lichteinstrahlung erhält, setzt sie über die Verstärkungsvorrichtung 10 ein akuustisches oder optisches Warnisignal 11 in Tätigkeit. In analoger Weise wird der minimal zulässige Flüssigkeitsstanze durch die Fotozelle 4 überwacht, die bei erhöhter Bestrahlung über die Verstärkungsvorrichtung I2 ein akustisches oder optisches Warnsignal 13 l>etätigt. The photocell 2 monitors the maximum permissible liquid level. As soon as she receives a reduced light irradiation, she uses the amplification device 10 an acoustic or optical warning signal 11 in action. In an analogous way the minimum permissible liquid punch is monitored by the photocell 4, the in the case of increased irradiation via the amplification device I2, an acoustic or Optical warning signal 13 l> activated.

Die Fotozellen 2, 3 und 4 können sich über die ganze Breite des Standglases I erstrecken, wie es aus Fig. I ersichtlich ist. Man kann dieseFotozellen aber auch nur bis etwa zur halben Breite des Standglases reichen lassen, um eine direkte Beiliaclituiig des Standglases nicht zu stören. The photocells 2, 3 and 4 can extend over the entire width of the stand glass I extend, as it can be seen from Fig. I. But you can also use these photocells Only allow it to reach up to about half the width of the stand glass in order to allow direct communication of the stand glass not to disturb.

Bei der Verwendung von durchleuchteten Flüssigkeitsstandzeigern, beispielsweise mit doppelsei tiger tjlasseheilie oder mit Glasrohr, werden die Beleuchtungsquelle und die überwachenden Fotozelleii einander gegenüber gestellt. Hierbei kann durch Verwendung eines Schwimmers der Flüssigkeitsstand auch durch völlige Lichtabsorption, d. h. durch völlige Unterlirechung der Lichteinstrahlung in die gegenüberliegende Fotozelle, überwacht werden. When using backlit liquid level indicators, for example, with a double-sided tiger glass tube or with a glass tube, become the source of illumination and the monitoring photocells are placed opposite each other. This can be done by Use of a float to control the liquid level even through total light absorption, d. H. by completely interrupting the light irradiation in the opposite one Photocell to be monitored.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for surveillance of liquid stagnation iii closed containers, especially in the case of high-pressure vessels, characterized in that one is on the outside of an illuminated liquid level glass attaches one or more photocells, whose light radiation from the changing liquid level through the various light reflections in reflection indicators or through light absorption is influenced by translucent liquid level indicators, and by doing as a result of the changing light irradiation occurring in changing intensity photoelectric forces via amplification devices known per se in the Open or close the liquid inlet or outlet valve.

2. Apparatus for performing the method according to claim I, consisting from an illuminated or transilluminated liquid level glass (I), one or several photocells (2, 3, 4) attached to the outside of the stand glass (I), which, depending on the liquid level, is reflected or penetrates the stand glass Light are illuminated more or less strongly, from amplification devices known per se (8, 10, 12), which show the electromotive Reinforce forces in one lying in the liquid inflow or outflow line Valve (9), which is opened or closed by these electromotive forces will.

3. Apparatus according to claim 2, characterized by one in the The photocell (3) that is close to the normal liquid level, which is too strong Light pick-up an opening movement and, if the light pick-up is too weak, a closing movement caused by the liquid valve (9).

4. Apparatus according to claim 2, characterized by one in the The photocell (2) located near the maximum permissible liquid level, which is included in the Too weak light reception via an amplifier (10) an acoustic or optical Warning signal (11) activated.

5. Apparatus according to claim 2, characterized by one in the The photocell (4) located near the minimum permissible liquid level, which is included in the Increased light absorption, such as that caused by the drop in fluid levels is an acoustic or optical warning signal via an amplification device (12) nal (I2) actuated.

6. Apparatus for performing the method according to claim I, characterized characterized in that near the normal liquid level of a photocell on the length of the permissible fluid level fluctuations, which The change of the liquid level on display devices via amplification devices or fluid inflow or al> outflow valves.

7. Device according to claims 2 to 6, characterized in that a photocell is used to keep the stand glass lighting (5) constant, which changes in intensity of the light source via corresponding amplification circuits compensated.