DE1201079B

DE1201079B - Niveauwaechter

Info

Publication number: DE1201079B
Application number: DES74727A
Authority: DE
Inventors: Herbert Poppinger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1961-07-08
Filing date: 1961-07-08
Publication date: 1965-09-16

Description

Niveauwächter Es ist bereits bekannt, in Kesseln, Durchlauferhitzern u. dgl. zur Anzeige des Wasserstandes die verschiedene Wärmeleitfähigkeit von Wasser und Dampf auszuwerten. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, in dem Kessel, dessen Wasserniveau zu überwachen ist, zwei aus Drähten gewickelte Widerstände mit gleichen Widerstandswerten, aber verschieden großen Oberflächen anzuordnen. Diese beiden Widerstände bilden dann zusammen mit zwei weiteren in einem äußeren Meßkreis angeordneten Widerständen eine Meßbrücke. Solange die Widerstände im Kessel noch vom Wasser umgeben sind, befinden sich beide Teile praktisch auf der gleichen Temperatur. In der Brückendiagonale, deren Strom als Anzeigegröße ausgewertet wird, fließt beispielsweise in diesem Zustand kein oder nur ein sehr geringer Strom. Sinkt dagegen der Wasserstand so weit, daß die Widerstandsdrähte nur noch von Dampf umgeben sind, dann werden die beiden Teilwiderstände wegen der unterschiedlichen Wärmeableitung von ihren verschieden großen Oberflächen auch verschiedene Widerstandswerte annehmen. Es ergibt sich so ein Strom in der Brückendiagonale, der beispielsweise eine Signaleinrichtung oder eine Regeleinrichtung auslöst.
Diese Lösung bedingt jedoch meist die Durchführung von drei Leitungen durch den Kessel, was insbesondere bei Hochdruckbehältern einen verhältnismäßig großen Aufwand bedeutet. Dieser Nachteil wird bei einer anderen bekannten Lösung vermieden. Hierzu wird in Höhe des kritischen Niveaus die Behälterwand in einem kleinen Bereich erwärmt. Nähert sich das Flüssigkeitsniveau dieser auf höherer Temperatur befindlichen Zone, dann wird diesem Behälterteil Wärme entzogen, so daß ein Temperaturgefälle entsteht, das mit Hilfe von zwei Temperaturfühlern gemessen wird. Nachteilig hierbei ist vor allem die verhältnismäßig große Ansprechzeit, die mit der Dicke der Kesselwandung steigt. Infolgedessen ist die Einrichtung z. B. zur Überwachung eines sich schnell ändernden Flüssigkeitsniveaus in Hochdruckbehältern ungeeignet.
Die vorliegende Erfindung beruht zwar auf der gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeit, nämlich der Tatsache, daß die Wärmeleitfähigkeit des Wassers größer ist als die der Luft. Sie ermöglicht jedoch eine wesentlich empfindlichere und schnellere Erfassung von Änderungen des Flüssigkeitsniveaus.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Thermoelemente mit gleichen Kenndaten in den Kessel eingebaut sind, von denen eines intermittierend beheizt und die Differenz der beiden Thermospannungen in den Heizpausen angezeigt wird.
Eine sehr einfache Lösung ergibt sich beispielsweise, wenn man das eine Thermoelement über ein Einwegventil an eine Wechselspannung anschließt.
Die Differenzspannung der beiden Thermoelemente kann man dann über einen Entkopplungswiderstand einem Anzeigegerät zuführen, dessen Eingang beispielsweise durch einen elektronischen Schalter synchron zu der speisenden Wechselspannung immer während der Halbwellen kurzgeschlossen wird, während denen das eine Element beheizt wird.
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der Figur dargestellt. Dort ist mit 1 die Wand eines Behälters bezeichnet, die z. B. bis zu einer zu überwachenden Höhe h2 mit Wasser und darüber mit Dampf gefüllt ist. In diese Wand sind zwei Thermoelemente 2 und 2' in geringem Abstand voneinander eingebaut. Jedes der beiden Elemente besitzt zwei äußere Klemmen 21 (21') und 22 (22'), die mit je einem der beiden Thermoschenkel 23, 23' und 24, 24' verbunden sind. Die Klemmen 22 und 21' sind miteinander verbunden. Das Meßgerät 7 ist über den Entkopplungswiderstand 5 an die Klemmen 21 und 22' und das Thermoelement 2' gleichzeitig über die Klemmen 21' und 22', den Gleichrichter 3 und einen Vorwiderstand 4 an eine Wechselspannung UH, beispielsweise die Netzspannung, angeschlossen. Dem Meßgerät 7 ist ein elektronischer Schalter 6 parallel geschaltet, der synchron mit der Heizspannung UH den Eingang des Meßgerätes kurzschließt, und zwar immer während der Halbwellen, während der das Thermoelement 2' beheizt wird.
Hat das Wasser in dem Behälter einen Stand entsprechend h1 in der Figur, dann befinden sich beide Thermoelemente im Wasser. Wegen der großen Wärmeableitung von den Thermoelementen wird sich die Temperatur der Verbindungspunkte der beiden Schenkel beider Thermoelemente nur wenig unterscheiden. Die Spannung, die in den auf die Heizphasen folgenden Meßphasen auftritt und an dem Instrument 7 angezeigt wird, wird also sehr niedrig sein.
Sinkt dagegen der Wasserstand auf die Höher, ab, so daß beide Thermoelemente von Dampf umgeben sind, dann steigt die Temperatur an der Verbindungsstelle der beiden Thermoschenkel des Elementes 2' und somit dessen Thermospannung wesentlich über die Spannung des nicht beheizten Elementes 2. Das Instrument 7 wird daher während der Meßphasen eine wesentlich höhere Spannungsdifferenz feststellen können, die beispielsweise eine Signal- oder eine Regeleinrichtung auslöst.
Wie bereits angedeutet, bringt diese neue Lösung vor allem konstruktive Vorteile: Die beiden Thermoelemente, deren Durchmesser zwischen 5 und 3 mm liegt (Länge etwa 12 mm), können in sehr geringem Abstand in einen Flansch eingeschweißt sein, so daß beispielsweise nur eine Kesselbohrung von 8 bis 10 mm Durchmesser vorgesehen werden muß.

Claims

Patentansprüche: 1. Niveauwächter, dadurch gekennz e i c h n e t, daß zwei gleichartige Thermoelemente (2, 2') in dem Kessel angeordnet sind, von denen eines (2t) intermittierend beheizt ist, und die Differenz der beiden Thermospannungen in den Heizpausen angezeigt wird.
2. Niveauwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Thermoelement (2') über einen Einweggleichrichter (3) an eine Wechselspannung (UH) angeschlossen ist.
3. Niveauwächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzspannung der beiden Thermoelemente über einen Entkopplungswiderstand (5) einem Anzeigegerät (7) zugeführt wird, dessen Eingang im Takt der Heizwechselspannung während der Heizzeit des einen Thermoelementes kurzgeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 808 2'PO; Patentschrift Nr. 20 088 des Amtes für Erfindungs-und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands.