DE1254375B

DE1254375B - Einrichtung zur UEberwachung des Fluessigkeitsstandes an beliebigen Stellen im Inneren von Behaeltern

Info

Publication number: DE1254375B
Application number: DE1964S0089098
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Riemann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1964-01-16
Filing date: 1964-01-16
Publication date: 1967-11-16

Description

Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes an beliebigen Stellen im Inneren von Behältern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Uberwachung des Flüssigkeitsstandes mit elektrischer Beheizung des Meßfühlers an beliebigen Stellen im Inneren von Behältern, insbesondere von Reaktordruckkesseln. Eine solche Überwachung ist notwendig, damit der für einen einwandfreien Betrieb, z. B. für die Kühlung eines Atomkernreaktors, benötigte Flüssigkeitsspiegel im Inneren des Behälters bzw. des Druckkessels gewährleistet ist. Da unter Umständen eine derartige Meßeinrichtung jedoch einen Fremdkörper im Inneren eines solchen Gefäßes darstellen kann, ist es zweckmäßig, diese Einrichtung so klein wie irgend möglich zu halten. Andererseits ist es auch notwendig, eine derartige Einrichtung an beliebigen Stellen anbringen zu können da auch der Flüssigkeitsstand in besonderen Einbauten des Kessels selbst wiederum überwacht werden muß. Dieser braucht mit einem Flüssigkeitsstand im übrigen Kessel nicht übereinzustimmen. In der Reaktortechnik wäre ein solches Gefäß z. B. ein Moderatorkessel, der sich innerhalb des eigentlichen Druckkessels befindet. Aus diesen Gründen sind z. B. an der Außenwand des Kessels angebrachte Niveauwächter auf Schwimmerbasis in vielen Fällen nicht verwendbar. Auch ein Flüssigkeitsanzeiger gemäß deutscher Auslegeschrift 1055235 - Signalbetätigung durch den Innendruck einer elektrisch beheizten, im getauchten Zustand gekühlten, mit einem verdampfbaren Stoff gefüllten Patrone - ist wegen seiner Größe und seiner geringen Genauigkeit nicht brauchbar.
Erfindungsgemäß ist innerhalb eines Führungsrohres oder eines durch die jeweilige Kesselkonstruktion gegebenen Kanals ein elektrischer Mantelheizleiter angeordnet, an dem wenigstens ein Thermoelement befestigt ist. Die Wirkungsweise dieser sehr einfachen Einrichtung besteht darin, daß der Mantelheizleiter durch den Stromdurchgang auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, die vom Thermoelement angezeigt wird. Erreicht nun die Flüssigkeit die Befestigungsstelle des Thermoelementes am Mantelheizleiter, so kühlt sich diese ab, d. h. die Spannung des Thermoelementes sinkt, was in entsprechenden Anzeigegeräten sichtbar gemacht und z. B. zu Regelungszwecken weiter verwertet werden kann. Auch Alarmeinrichtungen können nach diesem Prinzip ausgelöst werden.
Die F i g. 1 bis 4 erläutern an einigen Ausführungsbeispielen die grundsätzlichen Erfindungsgedanken.
Fig. 1 zeigt schematisch den Einbau einer derartigen Überwachungseinrichtung in einem Reaktordruckgefäß.
F i g. 2 zeigt die Überwachungseinrichtung in einem möglichen Aufbau.
F i g. 3 zeigt wiederum eine Variante dieser Uberwachungseinrichtung, mit der es möglich ist, nicht nur eine bestimmte Sollage des Flüssigkeitsstandes zu ermitteln, sondern den jeweiligen Flüssigkeitsstand in einzelnen Abstufungen.
Fig. 4 zeigt eine derartige Einrichtung, bei der der elektrische Mantelheizleiter mit dem Thermoelement für eine kontinuierliche Anzeige beweglich angeordnet ist.
In Fig. 1 ist der Reaktordruckkessel mit 1, der in diesem befindliche Moderatorkessel mit 2 bezeichnet. In das Innere des Reaktorkessels erstreckt sich durch eine druckfeste Durchführung 3 der Heizleiter 4 sowie das Mantelthermoelement 5. Letzteres ist an der Stelle 51 mit dem Heizleiter 4 verbunden, z. B. durch Hartlötung. Diese Stelle ist gleichzeitig die Mindesthöhe des Flüssigkeitsstandes im Reaktorkessel. Die Meßstelle befindet sich dabei innerhalb eines Kanals im Moderatorkessel. Der Heizleiter 4 ist darüber hinaus noch in einem Rohr 6 geführt. das Einbau und Auswechslung der Meßeinrichtung ermöglicht, ohne daß der Kessel deckel abgenommen werden muß.
In F i g. 2 ist der Meßfühler einzeln dargestellt.
Daraus ist zu entnehmen, daß die Lötstelle 51 an einer im Querschnitt verjüngten Stelle 41 des Mantelheizleiters 4 angebracht ist. Wenn beispielsweise der Mantelheizleiter einen Durchmesser von 4 mm und eine Heizleistung von 3 Watt/cm2 hat so steigt diese Heizleistung an der verjüngten Stelle z. B. bei einer entsprechenden Durchmesserverringerung auf etwa das Achtfache. Dies bringt eine Verkleinerung der erforderlichen Heizleistung mit sich.
Nach der Darstellung dieser Figur ist das Mantelthermoelement 5 um den Mantelheizleiter 4 herumgewickelt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Thermoelement anders zu führen und zu befestigen.
Eine Einrichtung dieser Art erlaubt aber nicht nur die Feststellung einer bestimmten Sollage der Flüssigkeitsstandhöhe, sondern ermöglicht bei einer Ausgestaltung nach F i g. 3 auch die Feststellung des jeweiligen Niveaus bei schwankendem Flüssigkeitsspiegel. Zu diesem Zweck ist der Mantelheizleiter 4 mit mehreren übereinander angelöteten Thermoelementen 5 versehen, die über die Verbindungsleitungen 52 an ein Anzeigegerät 8 angeschlossen sind.
Diese stufenweise Anzeige des Flüssigkeitsstandes innerhalb des Behälters 1 kann gemäß F i g. 4 in eine kontinuierliche abgewandelt werden. Hierbei taucht ein Mantelheizleiter 4 mit der Lötstelle 51 stets in den Spiegel 7 der Flüssigkeit im Behälter 1 ein. Die Zuleitungsdrähte des Thermoelementes sind dabei mit dem Mantelheizleiter 4 in einem gemeinsamen Rohr geführt und mit dem Auswertegerät 81 verbunden. Dieses Auswertegerät 81 ist an ein Stellgerät 82 angeschlossen, das z. B. über eine Zahnstange und ein Ritzel 83 mit dem Mantelheizleiter in Verbindung steht. Auf diese Weise ist es möglich, daß die Lötstelle 51 am Mantelheizleiter 4 ständig entsprechend der Flüssigkeitsstandhöhe 7 durch das Stellgerät 82 nachgeführt wird. Zur Feststellung der jeweilig notwendigen Bewegungsrichtung genügt es dabei, daß der Mantelheizleiter um die Spiegelhöhe herum kurze Aufwärts- und Abwärtsbewegungen ausführt, was über das Auswerte- und Stellgerät 81 bzw. 82 automatisch geschehen kann oder daß das Stellgerät auf eine mittlere Temperatur zwischen »ganz eingetaucht« und »ganz ausgefahren« eingestellt wird und nur bei zu hoher bzw. tiefer Temperatur den jeweils sinngemäßen Befehl auslöst. Auf diese Weise kann nicht nur direkt visuell die Flüssigkeitsstandhöhe in dem Behälter festgestellt werden, vielmehr ist es mit einer derartig abgewandelten Anordnung auch ohne besondere Schwierigkeiten möglich, über entsprechende, an sich bekannte Regelkreise in die Vorgänge im Inneren solcher Kessel einzugreifen.
Die in den Mantelheizleitern zur Anwendung kommende elektrische Leistung richtet sich bei allen Anwendungsfällen nach der Betriebstemperatur im Inneren des auszumessenden Behälters und nach der Art der Flüssigkeit. Auch die jeweilige Position der Niveauwächter kann weitgehend den einzelnen Betriebsfällen angepaßt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsstandes mit elektrischer Beheizung des Meßfühlers an beliebigen Stellen im Inneren von Behältern, insbesondere von Kernreaktordruckkesseln, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Führungsrohres oder eines durch die jeweilige Kesselkonstruktion gegebenen Kanals ein elektrischer Mantelheizleiter angeordnet ist, an dem wenigstens ein Mantelthermoelement befestigt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelheizleiter an der Befestigungsstelle des Mantelthermoelements einen wesentlich kleineren Durchmesser und damit eine erhöhte thermische Oberflächenbelastung aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelheizrohr derart angeordnet ist, daß sich die Meßstelle des Thermoelements in Höhe des Mindest- bzw. Sollniveaus der Flüssigkeit befindet.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Mantelheizleiters mehrere Thermoelemente angebracht sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelheizleiter an seinem Ende nur mit einem Thermoelement versehen ist und in Abhängigkeit von der Be netzung der Meßstelle den Bewegungen des Flüssigkeitsstandes folgt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Thermoelemente an einer an sich bekannten Alarmeinrichtung angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 055 255.