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Durchleuchteter Flüssigkeitsstandanzeiger, insbesondere für Dampfkessel
Die Erfindung betrifft einen durchleuchteten Flüssigkeitsstandanzeiger, bei welchem
die verschiedene Brechung des Lichtes in Flüssigkeiten und Gasen zur Kenntlichmachung
des Flüssigkeitsstandes unter Verwendung von Glimmer als Abdeckscheiben benutzt
wird.
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Das verschiedene Brechungsvermögen von Flüssigkeiten und Gasen sowie
das Reflexionsvermögen eines Flüssigkeitsspiegels wird bereits in mannigfachster
Weise zur Kenntlichmachung des Flüssigkeitsstandes benutzt. Hierzu sind vielfach
besonders geformte Platten oder Prismen aus Glas, Abdeckroste, Jalousien u. dgl.
in Verwendung, und es werden mit entsprechend durchgebildeten Stutzenapparaten und
künstlichen Lichtquellen wesentlich bessere Sichtverhältnisse erzielt als mit den
Flüssigkeitsstarndanzeigern alter Konstruktion.
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Durch das Heraufrücken der Betriebsdrücke bei Hochdruckdampfkesseln
und der dadurch z. B. bei Wasserstandanzeigern bedingten Temperaturen und Temperaturunterschiede
zwischen innen und außen ist das Glas als Werkstoff für diese immer mehr zurückgetreten
und Glimmer an seine Stelle gerückt. DaGlimmer aber erheblich weniger durchsichtig
ist als Glas, er deshalb nur als dünne glatte Platte verwendet werden kann, Prismen
od. dgl. aus Glimmer nicht herstellbar sind, ist es notwendig, entweder den Schauschlitz
sehr schmal zu halten oder aber die Glimmerscheiben durch Stützroste
aus
Stahl zu verfestigen. Beide Maßnahmen brachten bisher eine Verschlechterung der
Sicht mit sich.
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Es sind bereits durchleuchtete Flüssigkeitsstandanzeiger vorgeschlagen
worden, bei welchen die von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlenbündel bei ihrem
Austritt aus der rückwärtigen Glimmerscheibe in den flüssigkeitsgefüllten Raum von
ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt werden und auf der vorderen, d. h. dem Beobachter
zugewendeten mattierten Glimmerscheibe ein Bild des Abdeckrostes erzeugen, welches
der vor dem Standanzeiger stehende Beobachter sehen soll. Im flüssigkeitsfreien
Raum gehen die Strahlenbündel beim Austritt aus der Glimmerscheibe parallel zu ihrer
ursprünglichen Richtung weiter und werden durch eine Aussparung aufgefangen. Da
jedoch der Glimmer nicht glasklar ist, wirkt auch die hintere Glimmerscheibe teilweise
als von rückwärts beleuchteter Schirm. Das hat eine weitgehende Streuung der Lichtstrahlenbündel
zur Folge, so daß das gesamte Innere des Standanzeigers erhellt und das auf die
vordere, mattierte Glimmerscheibe projizierte Bild des Abdeckrostes verwischt wird.
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Der mittels der geschilderten Einrichtung erzielbare Helligkeitsunterschied
zwischen dem Bild des Abdeckrostes und der übrigen Fläche der vorderen mattierten
Glimmerscheibe ist erfahrungsgemäß nicht ausreichend, um den Flüssigkeitsstand genügend
deutlich kenntlich zu machen. Da die Glimmerplatten während des Betriebes nachtrüben
und der Druck im Anzeiger sie verformt, werden die Sichtverhältnisse bei diesen
Bauarten immer schlechter. Der mit diesen Hilfsmitteln erreichbare Effekt ist daher
unbefriedigend.
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Der größte Helligkeitsunterschied würde erreicht, wenn es gelänge,
einen von der Lichtquelle kommenden sehr starken Lichtstrahl durch den flüssigkeitsgefüllten
Raum unbehindert hindurchzuleiten und ihn im flüssigkeitsfreien Raum restlos abzufangen
oder umgekehrt.
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Dies wird aber dadurch behindert, daß es nicht möglich ist, alle Lichtstrahlen
absolut parallel auszurichten, daß an Kanten und Flächen derArmatur Streulichter
entstehen und dadurch, daß Flüssigkeiten und Gase nicht vollkommen lichtdurchlässig
sind. Von größtem Einfluß aber sind die eingebauten Glimmerplatten, deren Lichtdurchlässigkeit
während der Verwendung durch Nachdunkeln, Fleckenbildung, Mattwerden, Durchbiegung
sowie Aufrauhen der Oberfläche ständig abnimmt, so daß schließlich die ganze Schaufläche
als mehr oder weniger erleuchtete Fläche erscheint.
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Da der Flüssigkeitsspiegel nur einen geringen Teil der auffallenden
Lichtmenge reflektiert, ein erheblicher Teil aber durch diesen hindurchtritt und
dann störend auf die vordere Schaufläche trifft, hat man vielfach das Reflexionsprinzip
verlassen und Refraktionsstandanzeiger gebaut. Die bisher bekannten Konstruktionen
arbeiten entweder so, daß man die Schauflächen in einen Winkel zueinander stellt
oder aber diese parallel hält und Abdeckroste, Jalousien usw. einbaut, wodurch erreicht
werden soll, daß man von einem bestimmten Beobachtungspunkt aus nicht gleichzeitig
durch den flüssigkeitsgefüllten und durch den flüssigkeitsfreien Raum hindurchblicken
kann.
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Um die unvermeidlichen Streulichter möglichst auszuschalten, muß man
bei diesen Flüssigkeitsstandan7eigern eine genügende Überdeckung vorsehen. Das hat
zur Folge, daß der größere Teil der Gesamtschaufläche verdeckt wird und nur der
geringere Teil derselben wirksam bleibt, da z. B. bei einer Sehschlitzbreite von
5 mm eine Abdeckung von 8 bis 9 mm folgen muß, will man eine Überdeckung von wenigstens
1l/2 bis 2 mm erreichten.
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Tritt bei einem so gebauten Flüssigkeitsstandanzeiger der Fall ein,
daß der Glimmer zufällig vor dem Sehschlitz des Rostes fleckig wird, hat dies gleich
eine Unterbrechung der Sicht auf 21 bis 23 mm zur Folge.
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Da es bei diesen Konstruktionen meist möglich ist, durch Wechseln
des Standortes des Beobachters wahlweise durch den leeren oder durch den gefüllten
Raum zu schauen, sind Grenzstellungen gegeben, die Fehlahlesungen möglich machen.
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Bei diesen Bauarten kann man, unabhängig davon, ob Flüssigkeit im
Anzeiger steht oder nicht, durch eine der beiden Scheiben die andere Scheibe sehen,
leas wiederum Unsicherheit in das Ablesen bringt. Die Praxis hat gezeigt, daß z.
B. die Helligkeitsunterschiede zwischen Dampf- und Wasserraum, die mit diesen Bauarten
erreicht werden können, oft sehr gering und damit nicht genügend sind, um eine einwandfreie
Anzeige auf die meist rotwendigen größeren Entfernungen zu gewährleisten.
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Außerdem wurden Flüssigkeitsstandanzeiger, insbesondere für Dampfkessel,
mit einem aus Glimmerscheiben abgedeckten, flüssigkeitsgefüllten Prisma vorgeschlagen,
bei «-elchen ein Reflex des Lichtstrahles auf der Glimmerscheibe bzw. der dahinterliegenden
Flüssigkeitssäule beobachtet wird. Für diese Anordnung ist eine zusätzliche Einrichtung
in Form einer zweiten Abdeckung und eines besondren mit einem Zwischenmittel gefüllten
Vorraumes erforderlich.
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Die Erfindung behebt diese Nachteile und betrifft einen durchleuchteten
Flüssigkeitsstandanz-eigermit einer Flüssigkeitssäule zwischen zwei Glimmeral)declcscheibcn,
insbesondere für Hochdruckdampfkessel, unter Ausnutzung der unterschiedlichen Brechung
der durchfallenden Lichtstrahlen beim Durchgang durch Flüssigkeit bzw. Gas. Erfindungsgemäß
sind die beiden Glimmerscheiben gegeneinander versetzt und das Gehäuse mit Abdeckkanten
versehen, derart, daß die hintere Scheibe und damit die Lichtstrahlen nur im Bereich
der Flüssigkeitssäule durch ihren Lichtbrechung seffekt in das Blickfeld der vorderen
Scheibe gerückt werden.
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Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung schematisch in einem
Ausführungsbeispiel. Fig.1 zeigt den Flüssigkeitsstandanz°iger im Schnitt nach x-y
der Fig. 2 und Fig.2 denselben in Ansicht von vorn.
Es bedeutet
i einen z. B. aus Stahl hergestellten Rücken, welcher eine Bohrung 2 hat, an welche
diametral zwei Schauschlitze 3 anschließen. Diese Schlitze werden abgedeckt durch
je eine Glimmerplatte 4, welche durch einen Druckrahmen 5 aus Stahl gehalten wird.
Das Ganze, also die Glimmerplättchen mit dem Druckrahmen, werden mittels der Druckleisten
6 und 7 durch die Schrauben 8 an den Rücken i angepreßt, so daß dadurch eine einwandfreie
Abdichtung des Anzeigers erzielt wird.
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Der Lichtstrahl kommt von der Lichtquelle 9, welche z. B. hinter dem
Anzeiger angeordnet ist, tritt durch die hintere Glimmerplatte 4 in den Anzeiger.
Befindet sich keine Flüssigkeit imAnzeiger, geht der Lichtstrahl ungebrochen weiter
und kann nicht zum vorderen Schauschlitz gelangen. Ist im Anzeiger Flüssigkeit,
so findet eine Lichtbrechung statt, und der Strahl gelangt von der Lichtquelle infolge
der Brechung durch beide Schauschlitze in das Auge des Beobachters. Das heißt, der
Beobachter kann dadurch die Höhe der Flüssigkeitssäule feststellen.
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Wie die Abb. i zeigt, kann der Beobachter nur im Bereich der Flüssigkeitssäule
die hintere Glimmerscheibe durch die vordere Glimmerscheibe sehen. Die zwei äußeren
Kanten io und 13 und die zwei inneren i i und 12 überdecken sich derart, daß dies
ansonsten nicht möglich ist.
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Der gemäß der Erfindung hergestellte Flüssigkeitsstandanzeiger hat
folgende Vorteile.
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Es brauchen keineAbdeckroste, Jalousien od. dgl. verwendet zu werden,
welche im Kesselhausbetrieb durch Flugstaub-, Kesselstein- und Schmutzablagerungen
zu Störungen führen und eine häufigere Reinigung des Anzeigers notwendig machen.
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Außerdem ist die Anordnung nach der Erfindung einfacher und: für höhere
Temperaturen geeigneter. Die Schaufläche bleibt über die ganze Schaulänge ohne Unterbrechung
und erscheint im wassergefüllten Teil als geschlossene helle, leuchtende
Säule.
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Infolge der durch besondere Anordnung der Schauschlitze verhinderten
Möglichkeit im leeren Teil desAnzeigers durch eine Glimmerscheibe auch nur den geringsten
Teil der gegenüberliegenden Glimmerscheibe sehen zu können, wurde ein großer Helligkeitsunterschied
zwischen dem flüssigkeitsgefüllten und dem flüssigkeitsfreien Raum herausgeholt
und damit der Effekt des Anzeigers, gemessen an bisher bekannten Konstruktionen,
wesentlich erhöht.
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Weiter ist es durch die Anordnung möglich, die Schauschlitze schmaler
als bei bisher üblichen Konstruktionen zu halten, ohne daß der Effekt dadurch beeinträchtigt
würde. Das hat eine weitgehende Schonung der teueren Glimmerscheiben zur Folge.
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Der nach dieser Erfindung gebaute Flüssigkeitsstandanzeiger bietet
weiter die Möglichkeit, die noch auftretenden Streulichter durch eine weitere vor
dem Anzeiger angebrachte Lichtquelle auszulöschen, wodurch die Wirkung des Anzeigers
weiter erhöht wird.
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Die Einrichtung erfolgt so, daß der Anzeiger je nach den Anforderungen
am Einbauort beliebig geneigt werden kann. Eine enge Umgrenzung des Beobachtungsstandortes
wie bisher ist daher nicht mehr notwendig. Praktische Versuche haben ergeben, daß
die Sichtbarkeit mit zunehmender Entfernung sogar noch besser wird, selbstverständlich
nur bis zur Grenze der Erkennbarkeit.
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Durch die vorstehende geschilderten Konstruktionsvorteile und die
Verwendung einer intensiven Lichtquelle ist ein einwandfreies Erkennen der beiden
Grenzzustände ganz leer oder ganz voll gewährleistet.