DE1176886B

DE1176886B - Mess- und/oder Regeleinrichtung fuer gas- oder dampfdurchsetzte stroemende Medien

Info

Publication number: DE1176886B
Application number: DEG20658A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Martin Pape
Original assignee: Gustav F Gerdts KG
Current assignee: Gustav F Gerdts KG
Priority date: 1956-10-02
Filing date: 1956-10-02
Publication date: 1964-08-27

Description

Meß- und/oder Regeleinrichtung für gas- oder dampfdurchsetzte strömende Medien Die Erfindung befaßt sich mit einer Einrichtung, die zur Messung und/oder Regelung der von einem durch einen nach außen abgeschlossenen, vorzugsweise unter Überdruck und hoher Temperatur stehenden Durchflußkanal strömenden Flüssigkeit mitgeführten oder mit- bzw. nicht mitzuführenden Menge von Luft, Gasen oder Dämpfen dient.
Bekannt sind Einrichtungen zur Feststellung des Flüssigkeitsstandes in Behältern in der Ausführung, daß z. B. Radioisotopen-Strahler im Behälter, beispielsweise in der Höhe des Sollpegels, aufgebaut werden, während außerhalb des Behälters ein Strahlungsempfänger vorgesehen ist, so daß, wenn der Spiegel des Mediums die Höhe des Aufnahmegerätes passiert, also bei Erreichen der Füllhöhe, durch die in dem Medium stattfindende Absorption ein Intensitätssprung der Strahlung herbeigeführt wird, der von außen durch Meßgeräte angezeigt werden kann. Eine andere Anzeige wird dadurch ermöglicht, daß eine außerhalb des Behälters angebrachte radioaktive Strahlenquelle angeordnet ist, die ihre Strahlung horizontal durch den Behälter mit dem zu messenden Medium in den Empfänger sendet.
Weiterhin ist es bekannt, die Zwischenoberfläche bei der Übereinanderschichtung von Flüssigkeiten ebenso wie die Mischung verschiedener Stoffe, bei der eine einheitliche Aktivität des Endproduktes die gleichmäßige Durchmischung anzeigt, durch Radioisotopen-Strahler zu bestimmen.
Auch ist es bekanntgeworden, zur Messung der Durchflußmenge von flüssigen Medien radioaktive Strahler zu verwenden und diese auf der einen Seite des Rohrkörpers anzuordnen, während der Empfänger (eine Ionisationskammer) auf der gegenüberliegenden Seite des Rohres angeordnet ist. Der von Medien beeinflußte Durchdringungswert wird hierbei für die Anzeige des Meßwertes herangezogen und kann auch zur Regelung des Durchflusses verwendet werden.
Derartige Einrichtungen sind aber zur Messung des Gasdurchsatzes und seiner Durchfiußmenge bei strömenden Flüssigkeiten nicht geeignet, da nicht feststellbar ist, ob die über dem Flüssigkeitsstrom befindlichen Gase, Dämpfe od. dgl. sich in Bewegung oder in Ruhe befinden und somit die Strömungsmenge nicht ermittelt werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, unter Verwendung der an sich bekannten Radioisotopen-Strahler eine Einrichtung zu schaffen, mit welcher der Gasdurchsatz und die Durchflußmenge der Gas- bzw. Dampfanteile im strömenden Medium gemessen und geregelt werden können.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird nun darin gesehen, daß sie in der Verwendung einer an sich bekannten Meß- und/oder Regelanordnung, die auf der einen Seite des durchfließenden Mediums aus einer außerhalb des Durchflußkanals angeordneten Radioisotopenquelle und auf der anderen Seite des durchfließenden Mediums aus einem ebenfalls außerhalb des Durchflußkanals angeordneten Empfänger (Ionisationskammer) besteht, wobei die Meßstrecke im Durchflußkanalbereich, in welchem die radioaktiven Strahlen das Medium durchdringen, innerhalb einer nach unten gerichteten Kröpfung des Durchflußkanals verläuft, deren Scheitelpunkt tiefer liegt als die Unterkanten des Durchflußkanals vor und hinter der Kröpfung.
Die Erfindung offenbart gegenüber dem Bekannten Merkmale, die zu einem technischen Fortschritt sowie zur Verbesserung der Meß- und Regeltechnik vorzugsweise auf dem Gebiet der Dampftechnik und Kondenswasserableitung führen. Durch die Anordnung der Meßstrecke im Bereich des siphonartigen Wasserverschlusses läßt sich jede Strömung des Gas-oder Dampfanteiles feststellen, da der geringste Durchtritt, beispielsweise von Dampf, den Flüssigkeitsspiegel im Bereich des Scheitelpunktes im Siphon herabdrückt und die sich hierdurch ergebende Absenkung als Maß für die durchfließende Dampf-oder Gasmenge Verwendung finden kann.
Um die Meßstrecke insbesondere beim Durchfluß beispielsweise von mit Dampfwasser mitgeführtem Dampf auf den wesentlichsten Meßbereich zu konzentrieren und Streustrahlungen weitestgehend abzuschirmen und eine saubere Trennung des Dampfes vom Kondensat zu erzielen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Öffnungsquerschnitt des Durchflußkanals im Bereich der Meßstrecke an seinem oberen, dem Empfänger zugekehrten, gegebenenfalls luft-, gas- oder dampfgefüllten Teil schmaler auszubilden als in dem darunter liegenden Teil.
Eine relativ genaue Messung und/oder eine entsprechend genaue Regelung wird nach der Erfindung dadurch herbeigeführt, daß die Radioisotopen-Quelle und der Empfänger derart zur Meßstrecke angeordnet sind, daß die radioaktiven Strahlen das strömende Medium senkrecht oder nahezu senkrecht zur Strömungsrichtung beaufschlagen. Es können die radioaktiven Strahlen aber auch parallel oder nahezu parallel zum Flüssigkeitsspiegel gerichtet sein.
Zur Unterbindung einer Intensitätsminderung durch Luftschichten wird erfindungsgemäß die Radioisotopen-Quelle so nahe wie möglich an die Meßstrecke herangebracht.
Der Empfänger bedarf wegen der Empfindlichkeit gegenüber der Wärmestrahlung des unter hohem Druck und unter hoher Temperatur strömenden Mediums eines Schutzes, der dadurch herbeigeführt wird, daß die Radioisotopen-Quelle und der Empfänger zur Meßstrecke derart angeordnet sind, daß sich die radioaktiven Strahlen, die in an sich bekannter Weise senkrecht oder nahezu senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel gerichtet sind, von der Quelle aus in unveränderter Richtung zum Empfänger hin erstrecken. Zwischen dem Aufnahmegerät und der fensterartigen Wand ist zweckmäßig ein Schutzschirm aus einer dünnen Folie angeordnet, deren Wandstärke nur einen Bruchteil derjenigen des Fensters beträgt und die aus einem Werkstoff von möglichst geringem Widerstand gegenüber radioaktiven Strahlen besteht.
Um das Meßresultat zur Anzeige bringen und/oder die Regelung, beispielsweise der Durchflußmengen, durchführen zu können, ist vorgesehen, an den Empfänger, der vorzugsweise aus einem Zählrohr (Ionisationskammer) besteht, das die radioaktive Strahlung in Stromstöße umwandelt, bekannte, die elektrischen Impulse umwandelnde Mittel, beispielsweise Verstärkerröhren, die entsprechende Meßgeräte betätigen, Verstellmagnete, die selbsttätig Regelorgane steuern, u. dgl., anzuschließen.
Für Vergleichsmessungen und/oder unterschiedliche Regelungen können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von einer radioaktiven Quelle aus mehrere Meßstrecken innerhalb eines und/oder mehrerer Gehäuse beaufschlagt werden.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele offenbaren die Erfindungsmerkmale, und zwar zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der Einrichtung im Längsschnitt, F i g. 2 die Ausführung nach Fig. 1 im Querschnitt, F i g. 3 einen Ausschnitt aus einer anderen Ausführungsform.
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte schematische Ausführung einer Einrichtung zur Messung und/oder Regelung vorzugsweise von Flüssigkeiten mit Hilfe von Radioisotopen offenbart die grundsätzlichen erfinderischen Merkmale und zeigt das mit einer Kröpfung 1 versehene Gehäuse 2, dessen zwischen den Ein- und Ausflußöffnungen 3, 4 liegender Durchfluß an dem am tiefsten gelegenen Durchflußquerschnitt, begrenzt durch den Scheitelpunkt 5 und der unteren Gehäusewandung 6, die Meß- und/oder Regelstrecke 7 aufweist, die von den radioaktiven Strahlen der Radioisotopen-Quelle 8 beaufschlagt wird.
Der der Isotopenquelle 8 gegenüberliegende, vor- zugsweise als Ionisationskammer ausgebildete Empfänger 9 empfängt die durch das strömende Medium beeinflußte Ionen-Strahlung, die beispielsweise über in der Zeichnung nicht näher dargestellte Verstärkerröhren zur Anzeige gebracht werden bzw. durch Anwendung von bekannten Mitteln wie Verstellmagnet od. dgl. eine selbsttätige Regelung, beispielsweise Beobachtung des eventuellen Dampfdurchschlages bei Kondensatableitung undíoder dessen Regelung durch Verhinderung bzw. Begrenzung des Dampfdurchtritts herbeigeführt.
Die außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Isotopen-Quelle 8 sowie der Empfänger 9 sind, um eine unnötige Herabsetzung der Strahlungsintensität weitgehendst zu vermeiden, nahe am Gehäuse mit senkrecht oder nahezu senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufender Ionenstrahlung angeordnet.
Die Unterkanten 10 und 11 der Ein- und Ausflußöffnungen 3 und 4 des Gehäuses 2 liegen höher als der Scheitelpunkt 5 der Kröpfung 1. Durch diese Maßnahme wird die von der Isotopenstrahlung durchdrungene Strecke 7 geschaffen, die eine relativ genaue Messung wie auch eine relativ genaue Regelung der zu messenden Medien im geschlossenen Raum gewährleistet.
Der Öffnungsquerschnitt des die Meßstrecke 7 aufweisenden Durchflußkanals ist in seinem oberen, das heißt gegebenenfalls luft-, gas- oder dampfgefüllten Teil 12 wesentlich schmaler als in dem darunterliegenden Teil 13 ausgebildet.
Um den Empfänger 9 vor der Wärmestrahlung des strömenden Mediums zu schützen, ist vorzugsweise zwischen der Wand 14 des Gehäuses 2 im Bereich der Abkröpfung 1, in der ein dünnwandiges Fenster 15 angeordnet sein kann, und dem Empfänger 9 ein Schutzschirm 16 angebracht, der als dünne Folie ausgebildet ist, deren Wandstärke nur einen Bruchteil derjenigen des Fensters 15 beträgt und die aus einem Werkstoff von möglichst geringem Widerstand gegenüber radioaktiven Strahlen hergestellt ist.
Wie F i g. 3 zeigt, kann das durch die obere Wandung des Gehäuses 2 in den Durchflußkanal hineinragende dünnwandige Fenster 15 halbkugelförmig ausgebildet sein, so daß der Scheitelpunkt 5 des Fensters 15 tiefer liegt als die Unterkanten 10, 11 der Ein- und Ausflußöffnungen 3, 4. Das Fenster 15 besteht hierbei aus einem Werkstoff von möglichst geringem Widerstand gegenüber radioaktiven Strahlen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch auf anderen strömungstechnischen Gebieten Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Messung undloder Regelung des Gas- oder Dampfdurchsatzes und/oder der Durchflußmenge des Gas- bzw. Dampfanteiles einer durch einen nach außen abgeschlossenen vorzugsweise unter Überdruck und hoher Temperatur stehenden Durchflußkanal strömenden Flüssigkeit, gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten Meß- und/ oder Regelanordnung, die auf der einen Seite des durchfließenden Mediums aus einer außerhalb des Durchflußkanals angeordneten Radioisotopenquelle (8) und auf der anderen Seite des durchfließenden Mediums aus einem ebenfalls außerhalb des Durchflußkanals angeordneten Empfänger (9) (Ionisationskammer) besteht, wobei die Meßstrecke (7) im Durchfiußkanalbereich, in welchem die radioaktiven Strahlen das Medium durchdringen, innerhalb einer nach unten gerichteten Kröpfung (1) des Durchflußkanals verläuft, deren Scheitelpunkt(5) tiefer liegt als die Unterkanten (10, 11) des Durchflußkanals vor und hinter der Kröpfung (1).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt des Durchflußkanals im Bereich der Meßstrecke, an seinem oberen, dem Empfänger (9) zugekehrten gegebenenfalls luft-, gas- oder dampfgefüllten Teil (12) schmaler ausgebildet ist als in dem darunterliegenden Teil (13).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radioisotopenquelle (8) und der Empfänger (9) zur Meßstrecke (7) derart angeordnet sind, daß sich die radioaktiven Strahlen, die in an sich bekannter Weise senkrecht oder nahezu senkrecht zum Flüssigkeitsspiegel gerichtet sind, von der Quelle (8) aus in unveränderter Richtung zum Empfänger (9) hin erstrecken.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Quelle (8) und der Empfänger (9) zur Meßstrecke(7) derart angeordnet sind, daß die radioaktiven Strahlen parallel oder nahezu parallel zum Flüssigkeitsspiegel gerichtet sind.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Absorption der Strahlungsintensität durch Luftschichten die Quelle (8) in an sich bekannter Weise nahe an der Meßstrecke (7) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung des Empfängers (9), daß der Zwischenraum, der zwischen diesem und der vorzugsweise in an sich bekannter Weise mit einem dünnwandigen Fenster (15) versehenen Wand der Kröpfung (1) des Durchflußkanals gelegen ist, von der Außenluft oder einem anderen Kühlmittel von zweckmäßig geringem Durchstrahlungswiderstand beaufschlagt wird.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen zwischen der Wand der Kröpfung (1) bzw. dem Fenster (15) und dem Empfänger (9) gegen Wärmestrahlung angeordneten Schutzschirm(16).
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor dem Empfänger (9) angeordneter Schutzschirm (16) als dünne Folie ausgebildet ist, deren Wandstärke nur einen Bruchteil derjenigen des Fensters (15) beträgt, und die aus einem Werkstoff von geringem Widerstand gegenüber der radioaktiven Strahlung besteht.
9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung und/oder Regelung der den Durchflußkanal passierenden Medien von dem Empfänger (9) aus in an sich bekannter Weise über Verstärkerröhren, Verstellmagnete u. dgl. auf Meßgeräte und/oder selbsttätig steuerbare Organe erfolgt.
10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mehrere von einer Radioisotopenquelle (8) aus beaufschlagte Meßstrecken innerhalb eines und/oder mehrerer Gehäuse angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 928 796; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 062947; Elektronische Rundschau, 9. Jahrgang, S. 87 bis 92.