NL8000598A - Universele inrichting voor het meten van het niveau, de stromingssnelheid, en de druk van gevaarlijke vloei- stoffen. - Google Patents

Description

4 * T Tj/Se/Nira-3

Universele inrichting voor het meten van het niveau, de stromingssnelheid, en de druk van gevaarlijke vloeistoffen.

De uitvinding heeft betrekking op een universele inrichting voor het meten van het niveau, de stromingssnelheid en de druk van gevaarlijke vloeistoffen.

Bij niveautasters, die op dit moment op de markt 5 verkrijgbaar zijn, wordt het niveau gedetecteerd als variatie van de weerstand (discontinue en continue "U" tasters) en als een inductievariatie (continue tasters).

Het is echter duidelijk , dat deze tasters blootgesteld zijn aan fouten tengevolge van variaties in de '10 weerstand als funktie van temperatuurvariaties in de vloeistof waarin deze zijn ondergedompeld. Deze fouten worden gecompenseerd door inrichtingen welke de elektronische schakelingen voor het aflezen van het signaal ingewikkelder maken en de betrouwbaarheid van het geheel dus verminderen.

15 Discontinue weerstandstasters worden ook beïn vloed door de zuiverheid van de vloeistofgeleider waarin deze zijn ondergedompeld, terwijl continue tasters gecalibreerd moeten worden in de vloeistof waarin deze moeten werken en bij die temperaturen die bij de werking van de installatie 20 optreden. In het speciale geval van continue ”U,,tasters die gebruikt worden in reservoirs of circuits die vloeibaar natrium bevatten, is het zeer moeilijk een bevochtigbaarheid te bereiken, die een nauwkeurige meting verzekert.

Het is dus noodzakelijk voor het laden van de 25 installatie de ontgassing voort te zetten totdat een vacuum en temperaturen zijn bereikt, die anders niet nodig geweest zouden zijn.

De inrichting volgens de uitvinding neemt deze nadelen weg; in feite wordt in dit geval de meting van een 30 niveau omgezet in de meting van een kracht, en meer nauwkeurig in de meting van de opwaartse druk (vloeistofdruk).

Deze kracht wordt overgebracht op de universele meetinrich-ting, die, door middel van een elektrodynamische balans die deze bevat, deze omzet in een stroomsignaal.

8000598 -2-

Het resultaat van het bovenstaande is, dat er geen elektronische onderdelen blootgesteld worden aan tem-peratuurvariaties: de elektronische inrichting is daardoor eenvoudiger en dus meer betrouwbaar.

5 Bovendien kunnen deze tasters beproefd worden in een vloeistof, die kan variëren van de bedrijfsvloeistof. Kalibratie in water met kamertemperatuur maakt dus besparingen in kosten en tijd mogelijk. Het is natuurlijk noodzakelijk om alle korrektiefaktoren in aanmerking te nemen, 10 die op het geval betrekking hebben(relaties tussen de dichtheden als funktie van de temperatuur enz.)

Daar de in de vloeistof ondergedompelde taster alleen beïnvloed zou moeten worden door de vloeistofdruk, treedt het probleem van bevochtiging in natrium niet op 15 en kan de ontgassing uitgevoerd worden zoals normaal geschiedt voordat de installatie wordt cpladen.

Om de stroom van bijzonder agressieve vloeistoffen te meten (en geleiders zoals b.v. vloeibare metalloiden) zijn tot nu toe metingen van stroomsnelheden uitgevoerd f 20 door gebruik te maken van magnetische en elektromagneti sche meetinrichtingen.

Het principe van de werking is bekend..:

In elke doorsnede van de vloeistofgeleider die door het magnetische veld loopt, wordt een elektromotorische kracht ge-25 induceerd, waarvan de waarde evenredig is met de snelheid van de vloeistof zelf en dus (wanneer de geometrische doorsnede konstant blijft) met de stromingssnelheid.

Volgens de uitvinding is het gevoelige element een geschikt gevormd lichaam, dat in het midden van de vloeistofstroom 30 wordt ondergedompeld.

De gedetecteerde kracht op het lichaam is evenredig met de stromingssnelheid en wordt afgelezen van de universele · meetinrichting.

Het belangrijkste voordeel van de inrichting 35 voor het meten van stromingssnelheid volgens de uitvinding, met betrekking tot die welke reeds bestaan, is dat de werking daarvan niet afhankelijk is van de geleidbaarheid van de vloeistof welke wordt gemeten.

8000598 °e ^a^^rat^e van instrument kan uitgevoerd ' c J# -3- worden in water bij kamertemperatuur waarbij gebruik gemaakt wordt van geschikte correlaties die zowel de variaties van de coefficient op de variatie van het Reynolds-getal en de. realtie tussen de dichtheid van de vloeistoffen 5 bij de bepaalde temperaturen in aanmerking neemt.

Bepaling van drukken (verschildrukken of gewone) waarbij gebruik gemaakt wordt van bekende inrichtingen zoals op dit moment be-schikbaar zijn,wordt uitgevoerd door middel van een rekstroombrug waarmee de op een balk of een 10 membraan uitgeoefende kracht gemeten kan worden.

De uitzonderlijke bruikbaarheid van de universele meetinrichting volgens de uitvinding maakt het mogelijk om het instrument ook in dit geval te gebruiken, waardoor dus alle nadelen die kleven aan het gebruik van rekstrookjes 1.5 worden vermeden.

Het systeem voor de druk-krachtomzetting omvat een geschikt membraan van een materiaal, dat bestand is tegen de vloeistof, op welk membraan de sensor wordt ondersteund die stijf met de meetarm van de elektrodynamische 20 balans in de universele meetinrichting volgens de uitvinding is verbonden.

Volgens de uitvinding wordt, wanneer de te meten grootheid (niveau, stromingssnelheid, druk) omgezet is in een kracht, die evenredig is met de oorzaak voor zijn opwek-25 king, deze kracht overgebracht op het inwendige van de meet-kop.

Deze kracht werkt op een elektrodynamische balans die drie basisonderdelen omvat: een draaipunt, een werkzame arm en een elektromagneet.

30 De universele meetinrichting volgens de uitvin ding is ontworpen met veiligheidsfaktoren, die het mogelijk maken om deze zelfs te gebruiken in vloeistoffen met een sterke agressiviteit.

De inrichting is in feit van het type met een 35 dubbele houderconstructie en heeft bovendien elektrische uitgangssignaalaansluitingen van het koppelorgaantype die dus volledig lekdicht zijn,

De verbinding met reservoirs of leidingen wordt bereikt door ofwel van metalen O-ringen voorziene- flens 800059e -4- -? * of door het huis van de taster direkt op het circuit vast te lassen.

De specifieke constructie van de meetinrichting volgens de uitvinding maakt het uitvoeren van handelingen 5 aan het elektromagnetische onderdeel mogelijk zonder dat het circuit stilgezet of afgetapt behoeft te worden.

De wezenlijke kenmerken van de uitvinding worden samengevat in de conclusies, waarbij de doeleinden en voordelen van de inrichting bovendien verduidelijkt worden in 10 de volgende beschrijving van uitvoeringsvoorbeelden, die in de tekeningen zijn weergegeven.

Figuur 1 is een vertikale langsdoorsnede door de universele meetinrichting in eenvoorkeursuitvoeringsvorm.

Figuur 2 is een gedeeltelijke horizontale door-15 snede van de uitvinding volgens de lijn II-II in fig.l.

Figuur 3 is een eindaanzicht van de koppelorgaan-zijde van de inrichting.

Figuur 4 is een doorsnede volgens de lijn IV-IV

· van fig.2.

20 Figuur 5 is een algemeen elektrisch schakelsche ma van de kapaciteitsmeettrap van de schakeling voor het bewerken van het signaal van de universele meetinrichting.

Figuur 5A, 5B en 5C tonen schematisch de op de punten (A), (C) en (B) van de schakeling van fig.5 gemeten 25 spanningen.

Figuur 5D toont schematisch de elektromagneet van de meetinrichting met de onderlinge verbindingen met de schakeling van fig.5.

Figuur 6 is een algemeen elektrisch schakelsche-30 ma van de stroomversterker-lineariseringstrap van de universele meetinrichting.

Figuur 6A, 6B en 6C tonen schematisch de op de punten (E), (F) en (G) van de schakeling van fig.6 gemeten spanningen; 35 Figuur 7 toont het algemene elektrische schakel schema van de integratortrap van de universele meetinrichting volgens de uitvinding.

0000590 De un^-verse^-e meetinrichting omvat in wezen een -5- - elektrodynamische balans welke drie basisonderdelen omvat, nl. een draaipunt 10, een werkzame arm 20 en een elektromagneet 30.

De elektrodynamische balans is voorzien van een 5 plaatstalen mantel die verdeeld is in twee kamers door èen wand 11 van Nymonic 90 materiaal of dergelijke welke het bovengenoemde draaipunt 10 vormt.

De eerste kamer, of uitwendige kamer 41 , neemt de elektromagneet 42 en een eerste deel van de werkzame 10 arm 20 op, welk deel van nu af aan de ankersteunarm 43 genoemd zal worden, waarvan het vrije einde 44 als een anker werkt voor de elektromagneet 42 daaronder.

De ankersteunarm 43 is gevormd van omgezet plaatstaal en is stijf verbonden met de wand 11 , die als draaipunt fun-15 geert.

De kamer 41 is aan de achterzijde afgesloten door middel van een demontabel deksel 44, waardoor het mogelijk wordt de magneet 42 te controleren, en door welk deksel de kabels passeren door middel van een koppelorgaan 45.

20 De tweede kamer, of inwendige kamer 51, staat aan de andere kant in verbinding met het inwendige van de houder van de vloeistof waar de druk, stromingssnelheid of het niveau van. gemeten moet worden.

De kamer 51 eindigt in een flens 52 die het 25 mogelijk maakt om dit einde op een afgedichte wijze met de mantel van de houder van de vloeistof te verbinden, op welke vloeistof de genoemde metingen uitgevoerd moeten worden.

De kamer 51 heeft een rechthoekige vorm zodat een staaf 54 waarop de te meten kracht wordt uitgeoefend, 30 aan de gevoelige arm 53 bevestigd kan worden die stijf met de arm 43 is verbonden en op ëën lijn daarmee ligt. Deze kracht moet ongeveer loodrecht op de hartlijn van de arm 20 staan en kan , zonder torsiekrachten op de arm 20, op deze ï worden overgebracht; voor dit doel is de stang 54 aan beide 35 einden voorzien van gelede koppelmiddelen 55 en 56.

Om een goede afdichting te verkrijgen tussen de kamer 41 en de kamer 51, is een huls 61 die de arm 53 gedeeltelijk met speling omgeeft, aan de mantel vastgelast; een tweede huls 62 is aan de arm 53 vastgelast en tussen de twee 80 0 05 5 8 .

» -6- genoeinde hulzen is een balg 63 vastgelast.

Het aan het einde van de ankersteunarm 43 aangebrachte anker 46 is , tezamen met de arm 20 vrij beweegbaar, en beweegt heen en weer«tussen twee eindstanden die 5 aan één zijde worden bepaald door de elektromagneet 42 en aan de andere zijde door een aanslagdeksel 47 dat het extra doel heeft van het mechanisch beperken van de bewegingen van de arm 20. In zijn geheel kan het anker 46 ongeveer 1 mm in de een of andere richting bewegen. Deze 10 waarde kan vanzelfsprekend in andere uitvoeringsvormen van de uitvinding verschillen.

De elektromagneet 42 wordt gevormd door een lichaam van zacht ijzer en door een spoel, die gevormd wordt door/verwarmingskabel met een hoge geleidbaarheid om een 15 goede temperatuur-isolatie en een laag excitatievermogen te verzekeren.

Het bovenvlak vormt de polaire verlenging van de magneet en tegelijkertijd de ene plaat van een condensator waarvan de andere gevormd wordt door het anker waarin 20 de werkzame arm eindigt. Het bovenste deksel 47 (van anti-magnetisch materiaal om verstoringen van het veld te voor-* komen) en het bovenvlak van het anker zelf vormen tezamen een tweede condensator, als in fig.5D wordt getoond.

De kapaciteit van deze condensatoren, met hun 25 variaties, detecteren op deze wijze de positie van het anker en leveren een foutspanningssignaal.

Dit signaal dat op geschikte wijze wordt bewerkt in de in fig.5 weergegeven kapaciteitsmeettrap wordt in stroom versterkt inde volgende, in fig.6 weergegeven trap.

30 De laatste bewerkingstrap van het signaal is weergegeven in fig,7, en is een integratietrap die ook voorzien is van een potentiometer P4 voor de compensatie van de temperatuur en een potentiometer P5 voor het op nul stellen van het aanwijs-orgaan.

35 Aan de uitvoeringsvorm van de uitvinding kunnen vele modifikaties en variaties worden aangebracht.

In het bijzonder kan de schakeling voor het bewerken van het signaal, zoals weergegeven in fig.5 t/m 7, indien 8000598 -7- noodzakelijk worden gemodificeerd of vervangen worden door dergelijke bewerkingsschakelingen ook van een bekend type.

8000598

Claims (7)

1. Universele inrichting voor het meten van het niveau, de stromingssnelheid en de druk, in het bijzonder geschikt voor gevaarlijke vloeistoffen, waarin de fysische grootheid, die gebruikt wordt voor de meting een ofwel 5 door een gewone druk, een hydrostatische druk of een hydro -dynamische druk opgewekte kracht is, met het kenmerk, dat deze een door een draaipunt, een werkzame arm en een elektromagneet gevormde elektrodynamische balans omvat; dat de te meten kracht uitgeoefend wordt op ëën van de einden 10 van de werkzame arm, loodrecht op de langsas van de arm; dat de elektromagneet, tezamen met een aan het andere einde van de arm aangebracht anker eenvariabele condensator vormt, waarvan de kapaciteit gebruikt wordt voor het meten van de kracht; en dat bovendien het draaipunt gevormd wordt door 15 een wand.

2. Universele inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze een in twee kamers verdeeld mantel omvat welke kamers ten opzichte van elkaar lekdicht wordt zijn; waarbij de lekdichte afdichting bereikt/door middel 20 van een aan één zijde aan de werkzame arm en aan de andere zijde aan de mantel vastgelaste balg.

3. Universele inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste kamer dat gedeelte van de werkzame arm omvat, dat naar de elektromag- 25 neet toegekeerd is; waarbij een geschikt demontabel deksel toegang tot de elektromagneet mogelijk maakt.

4. Universele inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede kamer dat deel van de werkzame arm omvat, op het einde waarvan de te 30 meten kracht wordt uitgeoefend; en dat de tweede kamer in verbinding staat met het inwendige van de houder van de vloeistof waarvan het niveau, de stromingssnelheid of de druk gemeten moet worden.

5. Universele inrichting volgens conclusie 4, met 35 het kenmerk, dat de tweede kamer gevormd wordt door twee onde-r een hoek ten opzichte van elkaar staande gedeelten om het mogelijk te maken, dat de te meten kracht op de arm uit- 8000598 -9- geoefend wordt in een richting loodrecht op de hartlijn van de arm, bij voorkeur door middel van een gelede stang.

6. Universele inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het anker beweegbaar 5 is tussen de polaire expansie van de elektromagneet waarmee deze een eerste variabele condensator vormt, en een anti-magnetisch deksel waarmee het een tweede variabele condensator vormt.

6' -8-

7. Universele inrichting volgens een van de voor-' 10 gaande conclusies, met het kenmerk, dat deze , om het elektrische signaal evenredig met de te meten kracht te bewerken, een door een kapaciteitsmeettrap , een versterker en een lineariseringstrap en een integratortrap bewerkings-schakeling omvat. 8000598