DE1288330B

DE1288330B - Elektrischer Niveauwaechter

Info

Publication number: DE1288330B
Application number: DE1965S0100279
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl; Pfister
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-10-30
Filing date: 1965-10-30
Publication date: 1969-01-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Flüssigkeitsstandüberwachung auf elektrischem Weg. Dabei wird eine Meßsonde mit mindestens einem beheizten Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert verwendet und das Prinzip ausgenutzt, daß einem solchen aufgeheizten Widerstand innerhalb der Flüssigkeit laufend Wärme entzogen und bei Austauchen aus der Flüssigkeit weniger Wärme entzogen wird, so daß der Widerstand dann eine höhere Temperatur annimmt. Auf diese Weise kann die Änderung des Ohmschen Widerstandswertes dieses Widerstandes als Kriterium für das Austauchen aus dem Flüssigkeitsspiegel herangezogen werden.
Bei einem derartigen elektrischen Niveauwächter nach dem Prinzip des Wärmeüberganges geheizter Körper auf das umgebende Medium kann auch eine Temperaturkompensation vorgenommen werden, was insbesondere dort von Bedeutung ist, wo es sich um die Niveauüberwachung besonders heißer Flüssigkeiten handelt. Dies ist vornehmlich bei Dampfkraftanlagen der Fall, in denen das Arbeitsmittel unter hohem Druck und hoher Temperatur in Behältern einen Flüssigkeitsstand ausbildet, oberhalb dessen Dampf vorhanden ist. Bei einer bekannten Anordnung enthält die Meßsonde eine Drahtwendel, die in Abschnitte unterteilt ist, von denen einer den eigentlichen Meßwiderstand und andere Abschnitte einen Kompensationswiderstand bilden.
Die bekannten Niveauwächter, die nach diesem Prinzip arbeiten, enthalten im allgemeinen beheizte metallische Leiter mit nennenswertem positivem Temperaturkoeffizienten. Sie haben aber den Nachteil, daß die Meßwerte verhältnismäßig klein sind und demgemäß ein großer Aufwand für die Auswertung der Signalgabe erforderlich ist.
Um größere Meßsignale zu erhalten, hat man auch schon elektrische Niveauwächter mit Halbleitern versehen, die als Heißleiter oder Kaltleiter wirksam sein können. Derartige Niveauwächter weisen aber den Nachteil auf, daß die in dem Halbleiter umsetzbare Heizleistung nur relativ klein sein kann. Daher erfolgt beim Austauchen aus der Flüssigkeit mit größerer Wärmeübergangszahl einerseits ein großer Zeitverzug, andererseits auch eine fehlerhafte Signalgabe, da sich zunächst die Verdampfungswärme auswirkt und das Signal in entgegengesetztem Sinn abgewandelt wird.
Diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden. Bei der Erfindung wird ebenfalls von der Verwendung eines Halbleiters Gebrauch gemacht, wobei aber die Erwärmung des Halbleiters nicht oder nicht allein durch seine eigene Verlustleistung erfolgt, vielmehr die als Meß- und/oder Kompensationswiderstände herangezogenen Widerstände mit temperaturabhängigem Widerstandswert von einem gesonderten Heizwiderstand beheizte, als Heißleiter oder Kaltleiter wirksame Halbleiter sind.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einer solchen Anordnung ein allein oder zusätzlich den Halbleiter beheizender Widerstand ein Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert ist, dessen Widerstandscharakteristik so bemessen und so in die Meßschaltung einbezogen ist, daß die Widerstandsänderung des Heizwiderstandes meßwertvergrößernd im Meßkreis wirkt.
Während es bisher nur bekannt war, bei Flüssigkeitsüberwachungssonden als temperaturab- hängige Widerstände Halbleiter zu verwenden, ermöglicht die Erfindung durch Einbeziehen des Temperaturganges des Heizwiderstandes in die Meßschaltung eine größere Empfindlichkeit und Meßsicherheit. Unter Ausnutzung des Temperaturkoeffizienten des Heizwiderstandes können zunächst zwei Fälle unterschieden werden. Je nach dem Verhältnis des Widerstandswertes des temperaturabhängigen Widerstandes zum Widerstandswert des konstanten Widerstandes im Meßkreis wird bei angenähert konstanter Speisespannung entweder der Strom oder der Spannungsabfall am temperaturabhängigen Widerstand der Temperaturänderung proportional. Man kann nun daran denken, zur Verbesserung des Effektes einen Heizwiderstand mit einem temperaturabhängigen Widerstandswert solcher Charakteristik zu verwenden und diesen schaltungsmäßig so auszunutzen oder indirekt oder direkt in den Meßkreis einzubeziehen, daß die temperaturabhängigen Werte des Heizsystems gleichsinnig auf das Meßsignal im Halbleiterkreis wirken, also sich meßwertvergrößernd im Meßkreis bemerkbar machen. Die Signalgabe gewinnt damit an Sicherheit.
Wie oben erwähnt, hat die Erfindung nicht nur Bedeutung für einfache Meßsonden, sondern auch für solche, bei denen eine Temperaturkompensation vorgenommen wird, bei denen also beispielsweise ein zusätzlicher stromdurchflossener Leiter vorgesehen ist. Dabei können Meßwiderstände und Kompensationswiderstände hinsichtlich ihrer Flächenbelastung unterschiedlich ausgebildet sein. Diese Eigenschaften können sowohl auf elektrischem Wege als auch durch geeignete Anordnung und Ausbildung des Fühlerkopfes hervorgerufen werden.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung.
Die Figur veranschaulicht einen Fühlerkopf mit einem in die zu überwachende Flüssigkeit eintauchenden Mantel 1, in dessen Innerem sich nahe an der Stirnseite 2 des Fühlers ein Halbleiter 3 als Meßwiderstand befindet. Die Zuleitungen4 und 5 zum Halbleiter 3 sind durch einen Keramikstab 6 hindurchgeführt. Der Halbleiter 3 kann in eine Gießharzmasse 7, gegebenenfalls Silikongummi, eingebettet sein. Die den Außenmantel 1 bildende Hülse kann aus Stahl oder einem anderen wärmebeständigen festen Metall bestehen, das sich entsprechend dünn ausbilden läßt und damit einen guten Wärmeübergang ermöglicht und eine geringe Wärmekapazität aufweist.
Auf einem rohrförmigen Träger 8 befindet sich eine Heizwicklung 9, deren Zuleitungen 10 und 11 ebenfalls durch den Keramikstab 6 hindurchgeführt sind. Die Heizwicklung 9 besteht mit Vorteil aus einem Material, dessen Temperaturcharakteristik sich in meßwertvergrößernder Weise auf den Halbleitermeßkreis auswirkt.

Claims

Patentanspruch: Anordnung zur elektrischen Überwachung von Flüssigkeitsständen mit Sonden, die indirekt beheizte Meß- und vorzugsweise auch Kompensations-Widerstände mit temperaturabhängigem Widerstandswert enthalten, denen innerhalb der Flüssigkeit laufend Wärme entzogen und beim Austauchen aus der Flüssigkeit vermindert Wärme entzogen wird, wobei die als Meß- und/ oder Kompensations-Widerstände herangezogenen Widerstände mit temperaturabhängigem Widerstandswert von einem gesonderten Heizwiderstand beheizte, als Heißleiter oder Kaltleiter wirksame Halbleiter sind, d a du r c h g e k e n n - z e i c h n e t, daß ein allein oder zusätzlich den Halbleiter (3) beheizender Widerstand (9) ein Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert ist, dessen Widerstandscharakteristik so bemessen und so in die Meßschaltung einbezogen ist, daß die Widerstandsänderung des Heizwiderstandes (9) meßwertvergrößernd im Meßkreis wirkt.