DE2943140A1

DE2943140A1 - Druckmessgeraet mit temperaturkompension

Info

Publication number: DE2943140A1
Application number: DE19792943140
Authority: DE
Inventors: Tomihiro Fukada; Mitsuru Kamei
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1980-05-08
Also published as: FR2439988B1; JPS5562939U; FR2439988A1; DE2943140C2; US4279160A; JPS5932916Y2

Description

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Druckmessgerät mit Temperaturkompension.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmessgerät, wie es z.B. bei einem mit Flüssigmetall gekühlter. Reaktor verwendet wird und betrifft ein Druckmessgerät, das Druckübertragungsmedien verwendet und mit einer Anordnung zur Temperaturkompensierung versehen ist.

Ein z.B. bei einem schnellen Brüter verwendetes Flüssigmetall hat eine hohe Temperatur und reagiert aktiv mit V/asser und Öl. Daher wird der Druck im Flüssigmetall indirekt gemessen, unter Verwendung von NaK (einer Legierung von Natrium und Kalium) und einer hitzebestäbdigen inerten Flüssigkeit, wie Siliconöl, die bei Raumtemperatur in Form einer Flüssigkeit vorliegen.

Pig. 1 zeigt ein bekanntes Druckmessgerät dieser Art. Er ist durch Trennwände in drei Abschnitte unterteilt, nämlich einen Druckabtastabschnitt 1, einen Druckübertragungsabschnitt 2 und einen Drujkmessabschnitt 3. Der Druckübertragungsabschnitt 2 ist durch eine Druckübertragungswand 4 in zwei Teilabschnitte unterteilt, nämlich ein Kapillarrohr 5 auf der Seite des Druckabtastabschnittes 1, welches eine flüssige NaK-Legierung 6 enthält und ein Kapillarrohr 7 auf der Seite des Druckmessabschnittes 3» welches Siliconöl enthält.

Ein Flüssig. - metall 9 als zu messende Flüssigkeit wird in den Abtastabschnitt 1 eingeführt. Der Druck des Flüssigmetalls 9 wird auf einen Druckabtaster 10 aufgebracht, der aus einer Membran oder einem Balg besteht und die Trennwand zwischen dem Druckabtastabschnitt 1 und dem Druckübertragungsabschnitt 2 bildet. Der Druck wird dann auf den Druckmessabschnitt 3 über die Druckübertragungsmedien, d.h. die flüssige NaK-Legierung 6 und das Siliconöl 8 übertragen. Der auf die aus einer Membran oder einem Balg bestehende Trennwand 11

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ZY/ischen dem Druckmessabschnitt 3 und dem Druckübertragungsabschnitt 2 übertragene Druck wird durch einen Druckabtaster 12, der aus einem an der Trennwand 11 befestigten Dehnungsmesstreifen besteht, in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das so umgewandelte elektrische Signal wird daraufhin gemessen. Der Dehnungsmesstreifen kann selbstverständlich durch einen anderen Druckmesser, wie z.B. einen Bourdon-Druckmesser ersetzt werden, der im Druckmessabschnitt 3 angeordnet ist.

Bei einem derartigen bekannten Druckmessgeräi; ändern sich aber die Volumina des abgeschlossenen NaK und Siliconöls mit Änderungen der Umgebungstemperatur und der Temperatur des zu messenden Mediums. Dies bewirkt Änderungen in der Druckanzeige, ebenso wie Messfehler.

Es ist eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, diese oben erwähnten Mangel, die bei bekannten Druckmessgeräten auftreten, zu beseitigen.

Eine v/eitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein ein Druckübertragungsmedium verwendendes Druckmessgerät zu schaffen, welches frei von Messfehlern ist, auch wenn die Volumina der Druckübertragungsmedien sich infolge von Änderungen in der Umgebungstemperatur und der Temperatur der zu messenden Flüssigkeit ändern.

Gemäss der Erfindung werden diese Aufgaben gelöst, indem zusätzlich zu einem Messystem, welches aus einem üblichen Druckmessgerät unter Verwendung von Druckübertragungsmedien besteht, ein Kompensationssystem vorgesehen wird, welches im wesentlichen die gleiche Konstruktion, wie das Messystem hat und im wesentlichen in der gleichen Umgebung, wie das Messystem angeordnet ist. Das Kompensationssystem enthält in seinem Druckübertragungsabschnitt eine flüssige NaK-Legierung und eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit, deren Volumina gleich den ■ im Druckübertragungsabschnitt des Hessystems entnaltenen ist. Ein Druckabtastabschnitt des Kompensationssystems enthält ein

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Gas, z.B. atmosphärische Luft, anstelle des zu messenden Liediums im Liessystem. Auf diese V/eise ermöglicht ein Druckmessgerät gemäss der Erfindung, welches ein Mess- und ein Kompensationssystem enthält, die Durchführung einer Temperaturkompensation durch Subtraktion eines im Kompensationssystem gemessenen Drucks von dem im Messystem.

Die Erfindung betrifft also ein Druckmessgerät, das ein Druckübertragungsmedium verwendet und ein Kompensationssystem enthält. Diese Systeme haben im wesentlichen den gleichen Aufbau, welcher einen Druckabtastabschnitt, einen Druckübertragungsabschnitt und einen Druckmessabschnitt einschliesst. Der Druck-Ubertragungsabschnitt ist in zwei Teilabschnitte unterteilt, die flüssiges NaK bzw. eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit als Druckübertragungsmedien enthalten. Ein Druck eines zu messenden Mediums, der in dem Druckübertragungsabschnitt des Messystems eingeführt ist, wird durch den Übertragungsabschnitt auf den Druckmessabschnitt übertragen, wo der Druck gemessen wird. Ein Druck eines in den Druckabtastabschnitt des Korapensationssystems eingeführten Gases wird im Druckmessabschnitt des Kompensationssystems in gleicher Weise gemessen. Die Temperaturkompensation erfolgt durch Abziehen des gemessenen Drucks im Kompensationssystem von dem im Messystem.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Pig. 1 ein bekanntes Druckübertragungsmedieji verwendendes Druckinessgerät, und

Pig. 2 ein Druckmessgerät gemäss einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 2 ist eine Ausf ührun?;sf orm eines Druckübertragungsmedien verwendenden Druckmessgeräts dargestellt, dasein Llessystem

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A und ein Kompensationssystem B aufweist, die im wesentlichen die gleiche Konstruktion haben und dicht nebeneinander angeordnet sind.

Das Messystem A hat die gleich Konstruktion, wie das in Pig. I dargestellte bekannte Druckmessgerät und ist durch Trennwände in drei Abschnitte unterteilt, nämlich einen Druckabtastabschnitt 21a, einen Druckübertragungsabschnitt 22a und einen Druckme.ssabschnitt 23a. Der Druckübertragungsabschnitt 22a ist durch eine Druckübertragungswand 24a in zwei Teilabschnitte unterteilt, nämlich ein Kapillarrohr 25a an der Seite des Druckabtastabschnittes 21a, das eine flüssige NaK-Legierung 26a enthält und ein Kapillarrohr 27a an der Seite des Druckmessabschnittes 23a, das eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit 28a enthält.

Ein zu messendes Flüssigmetall 29 wird in den Druckabtastabschnitt 21a eingeführt. Ein Druck des Flüssigmetalls 29 wirkt auf den Druckabtaster 30a, der aus einer Membran oder einem Balg besteht und eine Trennwand zwischen dem Druckabtastabschnitt 21a und dem Druckübertragungsabschnitt 22a bildet. Der Druck wird auf den Druckmessabschnitt 23a über die flüssige NaK-Legierung 26a und die hitzebeständige inerte Flüssigkeit 28a übertragen.

Der auf die aus einer Uenbran oder einem Balg bestehende und zwischen dem Druckmessabschnitt 23a und dem Druckübertragungsabschnitt 22a angeordnete Trennwand 31a übertragene Druck wird in einem Druckmesser 32a, der aus einem an der Trennwand 31a befestigten Dehnungsmesstreifen od.dgl. besteht, in ein elektrisches Signal übertragen. Das so umgewandelte elektrische Signal wird daraufhin gemessen.

Der Dehungsmesstreifen kann selbstverständlich durch einen anderen Druckmesser, z.B. ein Bourdon-Druckmessrohr ersetzt ?/erden, welches in dem Druckmessabschnitt 23a angeordnet ist.

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Das Kompensationssystem B ist mit Ausnahme des Druckaufnahmeabschnittes 21b in der gleichen Weise, wie das LIessystem A aufgebaut. Das Kompensationssystem B hat nämlicl·. einen Druckübertragungsabschnitt 22b, der an den Druckabtastabschnitt 21b anschliesst und einen Druckmessabschnitt 23b. Der Druckübertragungsabschnitt ist durch eine Druckübertragungswand 24b in zwei Teilabschnitte unterteilt, nämlich ein Kapi-llarrohr 25b auf der Seite des Druckabtastabschnittes 21b, das NaK enthält und ein Kapillarrohr 27b auf der Sexte des Druckmessabschnittes 25b, das eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit 28b enthält. Ein Druckmesser 32b, der der gleiche wie im Liessystem A ist, und der ein Dehnungsmesstreifen od.dgl. ist, ist an der Trennwand 31b vorgesehen, die zwischen dem Druckmessabschnitt 23b und dem Druckübertragungsabschnitt 22b angeordnet ist.

Das Kompensationssystem B ist aus dem gleichen Materials her-' gestellt und hat die. gleichen Abmessungen wie das Liessystem A. Zusätzlich sind die in den Kapillarrohren 25b und 27b eingeschlossenen Volumina des NaK und der hitzebe^tändigen inerten Flüssigkeit gleich denen der Druckübertragungsmedien im Messsystem A. Das Messystem A und das Kompensationssystem B sind durch Trennwände 40, 41 und 42 getrennt.

Es ist erforderlich, dass die hitzebeständige inerte Flüssigkeit als eines der gemäss der Erfindung verwendeten druckübertragenden Medien durch die Umgebungstemperatur an einer Installationsstelle dieses Gerätes oder durch die Temperatur eines zu messenden Mediums stark beeinflusst wird, und dass diese Flüssigkeit stark mit einem zu messenden Medium und HaK reagiert. So kann z.B. Siliconöl vorzugsweise für diesen Zweck verwendet werden.

Ein Gas 35 wird in den Druckabtastabschnitt 21b des Kompensationssystems B eingeführt, und der Druck des Gases wird dann Über einen Druckabtaster 30b auf den Druckübertragungsabschnitt 22b übertragen. Der Druckabtastabschnitt 21b ist mit einem

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Druckmesser 36 und einem Ventil 37 zur Steuerung des Zuflusses an Gas 35 versehen. Das in den Druckaufnahmeabschnitt 21b einzuführende Gas ist ein Gas, dessen Temperatur und Druck z.B. auf atmosphärischen Lruck geregelt werden kann.

Die Kapillarrohre 27a und 27b, die mit der hitzebständigen ir.erten Flüssigkeit 28a und 28b in den Druckübertragungsabschnitten 22a und 22b des Messystems bzw. des Kompensationssystems gefüllt sind, sind miteinander über ein Ausgleichsrohr 39 mit einem Ventil 28 verbunden. Wenn eine übliche LIessung durchgeführt wird, ist das Ventil 38 völlig geschlossen, so dass das Messystem A und das Kompensationssystem B gegeneinander abgesperrt sind.

Vorzugsweise ist, wie oben erwähnt, das Messystem A und das Kompensationssystem Γ dicht aneinander angeordnet, da beide Systeme dann im wesentlichen in der gleichen Umgebung, d.h. im wesentlichen bei gleicher Temperatur gehalten werden können. Wen?., das Messystem A und das Kompensationssystem B in Abstand voneinander angeordnet sind, ist es erforderlich, dass deren Temperatur durch entsprechende Anordnungen auf die gleiche Höhe geregelt wird.

Die Messung des Drucks wird wie folgt durchgeführt:

Vorausgesetzt, dass die Anzeigewerte des Druckmessers 32a im Messystem, des Druckmessers 32b im Kompensationssystem und des Druckmessers 36 im Druckabtastabschnitt 21b gleich P₁, p₂ bzw. ρ-, sind, ist der Druck P des zu messenden !Flüssigmetalls 29:

P = P₁ - P₂ + P₅ .

Wenn das Gas im Druckabtastabschnitt 21b des Kompensationssystems atmosphärische Luft ist und P-, atmosphärischer Druck ist (0 kg/cm G) ist P ein LIe ssd ruck. Eine solche Subtraktion kann automatisch durch einen Rechner durchgeführt werden. , wenn

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ein zu messender Druck als elektrisches Signal z.B. als Ausgang des DehnmesStreifens abgefühlt werden kann.

Die Prinzipien der Temperaturkorrektion sind die folgenden.

NaK und Siliconöl in einem bekannten Druckmessgerät werden infolge von Änderungen der Temperatur, wie oben erläutert, ausgedehnt oder zusammengezogen, so dass der Anzeigewert sich ändert. Im Gegensatz dazu ist in einem Druckmessgerät gemäss der Erfindung des Kompensationssystem B zusätzlich zum Messystem A vorgesehen, und diese Systeme haben den gleichen Aufbau. Dies bedeutet, dass die Volumina der hitzbeständigen inerten Flüssigkeit und des NaK in einem dieser Systeme gleich denen der gleichen Stoffe im anderen System sind,und die Membranen und Kapillarrohre in den Systemen sind gleich ausgelegt. Daher sind Änderungen im Volumen dieser Stoffe und der Abmessungen der Teile dieser Systeme gleich. Entsprechend wird die folgende Gleichung aufgestellt.

Vorausgesetzt, dass die angezeigten Druckwerte bei.Temperaturen von T₁ und T₂ die folgenden sind

am Druckmesser 32a im Messystem, am Druckmesser 32b im Kompensationssystem, am Druckmessgerät 36 im Druckabtastabschnitt des

Kompensationssystems (Ventil 37 ofen).

Dann ist, da die Temperatur im Messj-stem A und im Kompensationssystem B sich aus den oben erwähnten Gründen in gleicher Weise ändern Δ P-j gleich AP„, Xlenn die Temperatur T₁ sich auf T₂ ändert, v/ird der Druck im Kompensationssystem B um Δ geändert. P, ist konstant. Entsprechend kann Δ P₂ durch die Formel ausgedrückt werdeni

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Ji	^P1	T ^2	^p1
^P1	^P2	+ Δ	^P2
^P2		+ Δ
^P3	^P3

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- li -

^P₂ = P₂ - P₃.

Daher kann der Druck P im Druckabtastabschnitt 21a des Uesssystems ausgedrückt werden durch die Pormal

P =P₁ - AP₁ = P₁ - P₂ + P₅. P (Messdruck) = P-, - P₂.

Dies zeigt, dass der Druck P unbeeinflusst von der Temperatur gemessen v/erden kann.

Wenn eine Membran in dem Druckabtastabschnitt verwendet wird, neigt die Qualität des Druckmessgerätes zu Änderungen mit dein Zeitablauf. Da die obige Ausführungsform mit einem Ausgleichsrohr 39 mit einem Ventil 38 versehen ist, durch welches das Messystem und das Kompensationssystem miteinander verbunden sind, kann eine Justierung leicht am Ort durchgeführt werden, viabei das Gerät an dem erforderlichen Platz installiert bleibt. Dadurch wird die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung verbessert. Da nämlich der Druckmesser 36 in einer' Gasatmosphäre liegt, kann die Justierung und der Austausch leicht durchgeführt werden. Vorausgesetzt, dass die Anzeige des Drucks P-, am Druckmesser 36 korrekt ist, kann die Anzeige P₂ am Druckmesser 32b im Kompensationssystem auf der Basis von diesem justiert v/erden. Die Anzeige des Druckmessers 32a kann dann am Druckmesser 32a justiert werden während das Ventil 38 geöffnet ist. Der Druck P^ im Druckabtastabschnitt 21b des Kompensationssystems dient also als Bezugsdruck für die Einjustierung am Ort.

Ein Druckmecsgerät gemäss der Erfindung kann zum Messen des Drucks nicht nur eines Flüssigmetalls, sondern auch eines Gases verwendet werden. Das Gerät kann als Differentialdruckmesser und als Messer für Flüssigkeitsspiegel verwendet werden.

Da ein Druckmessgerät gemäss der Erfindung, wie oben beschrieben, aufgebaut ist, wird der Anzeigewert nicht geändert, auch

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wenn die Temperatur des das KaK enthaltenen Abschnitts oder des die hitzebestänaige inerte Flüssigkeit enthaltenen Abschnitts sich ändert. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Genauigkeit der Ilessur.5. Es war bisher erforderlich, dass ein Druckmessgerät dieser Art so ausgelegt wurde, dass das Gerät ein möglichst kleines Volumen an NaK und an hitzebeständiger inerter Flüssigkeit enthielt, um den Einfluss der Temperaturen auf das Messgerät zu vermindern. Jedoch ist ein Druckmessgerät gemäss der Erfindung überhaupt nicht durch Temperaturen beeinflusst, und es hat daher einen hohen Grad von Freizügigkeit in der Auslegung und kann mittels einfacher Verfahren hergestellt werden. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass das Gas in die Kapillarrohre eindringt. Da ein Druckmessgerät gemäss der Erfindung durch Temperaturen beeinflusst wird, kann es dicht an einer Kühlschleife des Reaktors installiert werden. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit des Geräts und bringt viele andere vorteilhaft Wirkungen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sie kann auf verschiedenste Weise innerhalb des Schutzbereichs abgewandelt werden.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Or. E. Assma>in - Dr. i^. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

8OOO München 2 BräuhausstraQe 4 Telefon SammelNr 22 53 41 ■ Telegramme Zumpat · Telex 5 29979

40/4/Zi Doryokuro Kalcunenryo Kaihatsu Jigyodan, Tokio.

Patentansprüche :

Druckmessgerät, welches üruckübertragungsmedien verwendet und ein Messystem aufweist, das durch Trennwände in drei Abschnitte unterteilt ist, nämlich einen Druckabtastabschnitt, einen Druckübertragungsabschnitt und einen Druckmessabschnitt, wobei der Druckübertragungsabschnitt durch eine Drückübertragungswand in zwei Teilabschnitte unterteilt ist, nämlich einen eine flüssige HaK-Legierung enthaltenden

.und Teilabschnitt an der Seite des Druckabtastabschnittes / einen eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit enthaltenden Teilabschnitt auf der S^ite des Druckmessabschnittes, so dass der Druck eines in den Druckabtastabschnitt eingeführten zu messenden Lediums über den Druckübertragungsabschnitt auf den Druckmessabschnitt übertragen wird und durch einen in dem Druckmessabschnitt vorgesehenen Druckmesser genessen v/erden kann,

gekennzeichnet durch

- ein Kompensationssystem mit im wesentlichen deir gleichen Aufbau, wie das Leasysten, welches im wesentlichen in der gleichen Umgebung wie die, in welchem das Liessystem liegt, angeordnet ist,

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- dessen Druckübertragungsabschnitt eine flüssige IlaK-Legie· rung und eine hitzebeständige inerte Flüssigkeit enthält, deren Volumina gleich denen der im Druckübertragungsabschnitt des Mebjystem enthaltenen sind, und

- das in seinem Druckabtastabschnitt ein Gas enthält,

- derart, dass das Gerät die Durchführung einer Temperaturkompensation durch Subtraktion des im Kompensationssystem festgestellten Drucks von dem im Messgerät festgestellten ermöglicht.
2. Druckmessgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass

das Hessystem und das Kompensationssystem dicht beieinander angeordnet sine.
3. Druckmessgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass die hitzebeständige inerte Flüssigkeit Siliconöl ist.
4. Druckmessgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass jede der Tennv/ände eine Llenbran oder ein Balg ist.
5. Druckmessgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass

der im Druckmessabschnitt vorgesehene Druckmesser ein Dehnungsmesstreifen oder ein Bourdon-Rohr-Druckmesser ist.
6. Druckmessgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass

der Druckabtastabschnitt des Konpensationssystems einen Druckmesser enthält, und dass der die hitzebeständige iner-

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te Flüssigkeit enthaltene Druckübertragungs-Teilabschnitt ■: des Messystems und der die hitzebeständige inerte Flüssigkeit enthaltende "Druckübertragungs-Teilabschnitt des Kompensationssystemb miteinander durch ein Rohr verbunden sind, in dem ein Ventil liegt, derart, dass das Gerät die Durchführung einer Justierung der Anzeige des Druckmessers im Druckmessabschnitt des Kompensationssystems ermöglicht.

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