DE869701C - Anordnung zur Fluessigkeitsstandmessung mittels eines geheizten Widerstandes - Google Patents

Description

• Anordnung zur Flüssigkeitsstandmessung mittels eines geheizten Widerstandes Dlie Messung des Flüssigkeitsstandes durch die Feststellung des Widerstandes eines in die Flüssigkeit eintauchenden Widerstandskörpers, dessen Abkühlungsbedingungen durch die Flüssigkeit geändert werden, ist an sich bekannt. Nachteilig ist bei diesen bekannten Anordnungen vor allem ihre große Trägheit und ihre geringe Empfindlichkeit. Dies beruht im wesentlichen auf der Bauweise der hierfür üblicherweise verwendeten Widerstandsthermometer. Diese zeigen nämlich die Unterbringung des eigentlichen temperaturabhängigen Widerstandes in einer elektrisch isolierenden Schutzhülle, wodurch Änderungen der äußeren Temperatur erst dann gemessen werden können, wenn sich diese Änderungen durch die stets auch schlecht wärmeleitende Schutzhülle hindurch auswirken. Kleine Schwankungen der Wasserstandshöhe spiegeln sich dem zufolge in der Widerstandsänderung des Widerstandsdrahtes nicht nur sehr verzögert, sondern auch sehr ungenau wieder. Besonders ungünstig ist diese Bauart, wenn das temperaturempfindliche Organ in einer hochdruckdichten metallischen starkwandigen Eintauchhülse untergebracht werden muß, da deren große Wärmeleitung längs der Achse den Temperaturunterschied des Meßorgans im Gas und in der Flüssigkeit ausgleicht. Daher sind derartige Flüssigkeitsstandmesser in den Fällen ungeeignet, in denen es auf sehr verzögerungsfreie und von kleinsten Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels abhängige Anzeige oder Regeleinflüsse ankommt, insbesondere in unter Druck stehenden Gefäßen, z. B. zur Regelung des Speisewassers für Kessel mit geringem Wasservorrat oder auch für gewisse chemische Betriebe, in denen es sehr genau auf die Höhe eines Flüssigkeitsstandes in einem Behälter ankommt, etwa um ein bestimmtes Mischungsverhältnis sicherzustellen.
• Gemäß der Erfindung besteht eine Anordnung zur Flüssigkeitsstandmessung mittels eines geheizten Widerstandes, dessen Wärmeabgabe von dem Flüssigkeitsstand abhängt, darin, daß der geheizte Widerstand aus einem dünnwandigen und möglichst unmittelbar der Flüssigkeit ausgesetzten, vorzugsweise einseitig geschlossenen Metallrohr besteht.
• Die geringe Wandstärke des Rohres verringert die Verzögerung der Anzeige, und -die- unmittelbare Bespülung durch die Flüssigkeit ergibt sowohl eine geringe Verzögerung in der IAnzeige wie auch eine große Genauigkeit auch bei kleinen Spiegelschwankungen. In den Fällen, in denen der geheizte Widerstand eines Korrosionsschutzes bedarf, wird man unter Umständen dazu greifen, eine möglichst dünne Schutzschicht aufzubringen, welche die guten Eigenschaften des Wasserstandsmessers möglichst wenig beeinflußt. Für eine Messung in strömenden oder unter Druck stehenden Medien ist eine mechanische Festigkeit notwendig, für welche zwei Hilfsmittel zur Verfügung stehen, die allein oder auch gemeinsam angewendet werden können. Zum Beispiel ist es möglich, der ganzen Anordnung dadurch eine erhöhte mechanische Festigkeit zu geben, daß man in das zur Messung dienende Metallrohr einen kräftigen metallischen Bolzen einschiebt, der elektrisch und kalorisch gegenüber dem Rohr isoliert ist. Dieser Bolzen kann dann gleichzeitig als die eine Stromzuleitung zu dem Meßwiderstand benutzt werden, während ein Einschraubgewindekopf am anderen Ende des Rohres als zweite Stromzuführung zu dem rohrförmigen Meßwiderstand dient.
• Diese Ausführung ist bis zu beliebig hohen Drücken betriebssicher. Das zweite Mittel besteht darin, daß man ein Zweimetallrohr aus einem mechanisch widerstandsfähigen, zugleich aber elektrisch möglichst schlecht leitenden Material herstellt, welches, metallisch satt anliegend, als zweite Schicht diejenige Metallauflage trägt, die für die Widerstandsmessung benutzt wird. Das äußere Rohr hat dabei, um die Messung nicht ungünstig zu beeinflussen, - zweckmäßig- einen hohen Widerstandswert und möglichst geringe Abhängigkeit seines Widerstandes von der Temperatur, während umgekehrt die innere Schicht elektrisch besser leitet und eine starke Temperaturabhängigkeit seines Widerstandes hat. Nach praktischer Erfahrung eignen sich hierfür ein Zweimetallrohr, deren äußere S.chicht aus Monel oder Konstantan und deren innere Schicht beispielsweise aus Silber besteht.Die. Wandstärke des äußeren Rohres beträgt etwa 0,3. mm, während die innere Schicht etwa 50,u beträgt. Die beiden Schichten können z. B. aufgewalzt oder gezogen sein Der von der Temperatur abhängige Widerstandswert ist zweckmäßigerweise als Widerstandszweig einer Brücke geschaltet, und .die Beheizung des Widerstandes erfolgt über einen Transformator mit Mittenanzapfung der Sekundärwicklung. Die beiden Wicklungen dienen als zwei weitere Zweige der Brückenschaltung, während der vierte vorzugsweise aus einem indem Meßwiderstand völlig gleichgebauten Vergleichswiderstand besteht, der derart angeordnet ist, daß er entweder stets unterhalb des Flüssigkeitsmeniskus oder aber stets oberhalb des Meniskus im Dampf- bzw. Gasraum angeordnet ist. Das Brückeninstrument wird dann zweckmäßig über einen Stromwandler angeschlossen.
• Zum Schutz gegen korrodierende Flüssigkeiten kann beispielsweise eine äußere Verbleiung in einer Stärke von 200 z angewandt werden.
• Man macht bei Anwendung metallischer Schutzschichten in diesem Anwendungsfall von der Tatsache Gebrauch, daß der Wärmeübergang quer durch die dünne Schicht praktisch nicht wesentlich behindert wird, während die elektrische Parallelschaltung der äußeren Schutzschicht zu dem sehr niederohmigen Meßwiderstand ebenfalls von untergeordneter Bedeutung ist, insbesondere wenn die Schutzschicht aus einem Metall von sehr geringer spezifischer Leitfähigkeit gewählt wird.
• Die Anwendung sehr niederohmiger Meßwiderstände in der Größenordnung von 0,5 bis 2- möhm erlaubt eine Messung in beliebigen auch leitenden Flüssigkeiten mit Ausnahme von Metallschmelzen, weil der zusätzliche Nebenwiderstand, der durch einen Elektrolyten gebildet wird, um viele Größenordnungen größer ist als der Meßwiderstand. Auf eine Isolation des Widerstandes mit den wärmetechnisch ungünstigen Folgen für die Messung kann daher verzichtet werden.
• In Fig. I ist eine Anordnung eines Meß- und eines Vergleichswiderstandes in waagerechter Anordnung dargestellt. Damit kann die Aufgabe gelöst werden, das Uber- oder Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes des Flüssigkeitsstandes anzuzeigen. Es ist I die Kesselwand, in die die beiden Meßwiderstände eingebaut sind, 2 und 2' sind Sechskantgewindeköpfe, die zum einseitigen Stromanschluß der dünnen, rohrförmigen Meßwiderstände 3 und 3' dienen. 4 und 4' sind metallische Böden zum einseitigen Abschluß der Meßwiderstandsrohre, in denen die Bolzen 5 und 5' leitend eingelassen sind. Diese tragen die Flansche 6 und 6', die von den Sechskantköpfen 2 und 2' durch eine Glimmerscheibe 7 und 7' isoliert und durch die Schrauben 8 und 8' befestigt sind. g und 9' stellen die rohrförmigen Isolierschichten zwischen dem Meßwiderstand und dem Bolzen 5 bzw. 5' dar. Mit 10 ist der Flüssigkeitsstand angedeutet.
• In Fig. 2 ist eine Anordnung zur Messung des Flüssigkeitsstandes dargestellt, in der der Meßwiderstand und ein Vergleichswiderstand, der sich ständig unterhalb des Meniskus befindet, baulich vereinigt sind. II stellt die Kesselwandung dar. In ihr befindet sich ein Gewindekopf I2, an den der Meßwiderstand I3 angeschlossen ist, während der Vergleichswiderstand I3 als Verlängerung des Meßwiderstandes senkrecht nach unten geführt ist.
• Das rohrförmige Meßgerät ist unten durch einen Boden 14 abgeschlossen, der mit dem Bolzen 15 leitend verbunden ist. Dieser dient gemeinsam mit dem Gewindekopf I2 zum Anschluß an die Spannungsquelle. Er ist mittels des Flansches I6, isoliert durch eine Scheibe I7, auf dem Sechskantgewindekopf befestigt. Zur Abnahme des Meßpotentials ist an der Verbindungsstelle zwischen Meßwiderstand I3 und Vergleichswiderstand I3' im Innern des Meßwiderstandes ein rohrförmiger Leiter 19 angeordnet, der ebenfalls mittels eines Flansches 21 an den Sechskantgewindekopf befestigt ist. Meß-und Vergleichswiderstand I3 bzw. I3' der Bolzen 15 und das Potentialableitungsrohr 19 sind durch rohrförmige Isolierschichten I8 voneinander isoliert.
• Mit 21 ist der Meniskus der Flüssigkeit angedeutet.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Anordnung zur Flüssigkeitsstandmessung mittels eines geheizten Widerstandes, dessen Wärmeabgabe vom Flüssigkeitsstand abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der geheizte Widerstand aus einem dünnwandigen und möglichst unmittelbar der Flüssigkeit ausgesetzten, vorzugsweise einseitig geschlossenen Metallrohr besteht.
2. 2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Metallrohr einen kräftigen und als elektrische Leitungsverbindung zum geschlossenen Rohrende dienenden metallischen Bolzen unter Zwischenfügen eines elektrischen und kalorischen Isolators umschließt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Rohr aus zwei metallisch satt miteinander verbundenen Metallen besteht und daß die innere Schicht, mit starker Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Temperatur, einen wesentlich niedrigeren Widerstand hat als die äußere Schicht, die z. B. aus Monel-Metall besteht.
4. 4. Anordnung nach Anspruch I oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Widerstand, ein Vergleichswiderstand und eine symmetrisch unterteilte Sekundärwicklung eines zur Heizstromversorgung dienenden Transformators zu einer Brückenschaltung vereinigt sind und daß in den Diagonalzweig über einen Stromwandler ein Anzeigegerät für den Flüssigkeitsstand eingeschaltet ist.