DE1201079B

DE1201079B - Level guard

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.Level monitor It is already known in boilers, water heaters and the like to display the water level, the different thermal conductivity of water and evaluate steam. For example, it was proposed in the boiler, its To monitor water level is to use two resistors wound from wires with the same Resistance values, but different sized surfaces to be arranged. These two Resistors then form, together with two others, arranged in an outer measuring circuit Resistors a measuring bridge. As long as the resistances in the boiler are still surrounded by water both parts are practically at the same temperature. In the diagonal of the bridge, whose current is evaluated as a display variable flows, for example, in this state no or very little current. If, on the other hand, the water level sinks so far that the resistance wires are only surrounded by steam, then the two partial resistances become because of the different heat dissipation from their different sized surfaces also assume different resistance values. There is such a current in the Bridge diagonal, for example a signaling device or a regulating device triggers.

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. However, this solution usually requires the implementation of three lines through the boiler, which is a relatively high priority, especially in the case of high-pressure vessels means a lot of effort. This disadvantage becomes apparent with another known solution avoided. For this purpose, the container wall is at the critical level in one small area heated. If the liquid level approaches this at a higher temperature located zone, then this part of the container heat is extracted, so that a temperature gradient arises, which is measured with the help of two temperature sensors. Disadvantage here is above all the relatively long response time that depends on the thickness of the boiler wall increases. As a result, the device is e.g. B. to monitor a fast unsuitable for changing liquid levels in high pressure vessels.

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. The present invention is based on the same physical principle Law, namely the fact that the thermal conductivity of water is greater is than that of the air. However, it enables a much more sensitive and faster one Detection of changes in the fluid level.

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.The invention is characterized in that two thermocouples are built into the boiler with the same characteristics, one of which is intermittent heated and the difference of the two Thermal voltages displayed during the heating breaks will.

Eine sehr einfache Lösung ergibt sich beispielsweise, wenn man das eine Thermoelement über ein Einwegventil an eine Wechselspannung anschließt. A very simple solution arises, for example, if you do that connects a thermocouple to an alternating voltage via a one-way valve.

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.The differential voltage of the two thermocouples can then be measured via feed a decoupling resistor to a display device whose input, for example by means of an electronic switch, always in sync with the AC voltage is short-circuited during the half-waves, during which one element is heated will.

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. An embodiment of the invention is shown in the figure. There is denoted by 1, the wall of a container, the z. B. up to one to be monitored Height h2 is filled with water and above it with steam. There are two thermocouples in this wall 2 and 2 'installed at a short distance from each other. Each of the two elements owns two outer clamps 21 (21 ') and 22 (22'), each with one of the two thermo legs 23, 23 'and 24, 24' are connected. The terminals 22 and 21 'are connected to one another. The measuring device 7 is via the decoupling resistor 5 to the terminals 21 and 22 'and the thermocouple 2 'at the same time via the terminals 21' and 22 ', the rectifier 3 and a series resistor 4 to an alternating voltage UH, for example the mains voltage, connected. An electronic switch 6 is connected in parallel to the measuring device 7, which short-circuits the input of the measuring device synchronously with the heating voltage UH, and always during the half-waves during which the thermocouple 2 'is heated.

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. Does the water in the container have a level corresponding to h1 in the Figure, then both thermocouples are in the water. Because of the huge Heat dissipation from the thermocouples will affect the temperature of the connection points of the two legs of both thermocouples differ only slightly. The voltage, which occurs in the measuring phases following the heating phases and on the instrument 7 is displayed, so it will be very low.

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. If, on the other hand, the water level drops to the higher, so that both thermocouples are surrounded by steam, then the temperature rises at the junction of the two thermal legs of the element 2 'and thus its thermal voltage is essential on the voltage of the unheated element 2. The instrument 7 is therefore during of the measuring phases can determine a significantly higher voltage difference that for example, a signal or control device triggers.

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. As already indicated, this new solution is primarily constructive Advantages: The two thermocouples, whose diameter is between 5 and 3 mm (Length approx. 12 mm) can be welded into a flange at a very short distance so that, for example, only one boiler bore with a diameter of 8 to 10 mm is provided must become.

Claims

Claims: 1. Level monitor, thereby marked e i c h n e t, that two similar thermocouples (2, 2 ') are arranged in the boiler, from which one (2t) is heated intermittently, and the difference between the two thermal voltages is displayed during the heating breaks.

2. Level monitor according to claim 1, characterized in that the a thermocouple (2 ') via a half-wave rectifier (3) to an alternating voltage (UH) is connected.

3. Level monitor according to claim 1 or 2, characterized in that that the differential voltage of the two thermocouples via a decoupling resistor (5) a display device (7) is fed, the input of which is in sync with the alternating heating voltage is short-circuited during the heating time of one of the thermocouples.

Publications considered: German Patent No. 808 2'PO; Patent No. 20 088 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Occupation zone of Germany.