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Fernflüssigkeitsstandanzeiger mit einem Quecksilber enthaltenden,
in Gefäßen endenden U-Rohr Die vorliegende Erfindung betrifft Fernflüssigkeitsstandanzeiger,
die mit einem Quecksilber enthaltenden, in Gefäßen endenden U-Rohr versehen sind,
wobei die teilweise mit Quecksilber gefüllten Gefäße mit dem die zu messende Flüssigkeit
enthaltenden Behälter durch je ein Rohr derart verbunden sind, daß sich der Stand
der Quecksilberoberfläche mit dem Stande der zu messenden Flüssigkeit ändert. Anzeiger
dieser Art sind besonders für den Fall geeignet, daß die -zu messende Flüssigkeit
unter hohen Drücken steht, so daß die unmittelbare Ablesung des Standes durch durchsichtige
Körper unmöglich ist, z. B. zur Fernmessung des Standes -von katalytisch hergestelltem
Ammoniak, Methanol usw., die in Behältern gesammelt werden, in denen derselbe Druck
herrscht, unter dem die Synthese ausgeführt wird.
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Bei Anwendung solcher Vorrichtungen zur Fernmessung des Standes von
Flüssigkeiten, die unter den Meßbedingungen eine merkliche Dampfspannung haben,
tritt jedoch ein Übelstand auf, der darauf zurückzuführen ist, daß sich Flüssigkeitstropfen
auf der einen oder beiden Quecksilberoberflächen niederschlagen können; es liegt
auf der Hand, daß die von der Vorrichtung unter diesen Bedingungen gelieferten Angaben
unrichtig sind.
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Vorliegende Erfindung hat den Zweck, diesen Übelstand zu beseitigen.
Dieser Zweck wird durch die Anwendung einer Heizvorrichtung in einem oder beiden
Quecksilber enthaltenden Gefäßen erreicht; außerdem kann gegebenenfalls eine Strecke
des einen oder der beiden Rohre, die diese Gefäße mit dem die zu messende Flüssigkeit
enthaltenden Behälter verbinden und nach dem Behälter zu fallen, mit einer Kühlvorrichtung
versehen werden.
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Die Abb. i, 2 und 3 stellen Querschnitte verschiedener Ausführungsformen
der Fernflüssigkeitsstandanzeiger gemäß der Erfindung dar. In allen Abbildungen
haben die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung.
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In der in Abb. i gezeigten Ausführungsform ist i der Behälter, der
die zu messende Flüssigkeit,. die durch das Rohr :2 in ihn gelangt, enthält. In
dem Maße, wie sich der Behälter i allmählich füllt, strömt das in ihm enthaltene
Gas durch das Rohr 3 aus; aus dem gleichen Rohr strömt auch das Gas, das gegebenenfalls
zusammen mit der Flüssigkeit vom Rohr :2 ankommt, aus. Der Behälter i ist unten
mit einem Rohr q. versehen, das ihn mit einem Gefäß 5 verbindet, das seinerseits
mit einem Gefäß 6 durch ein U-förmiges Rohr 7 verbunden ist. Das Gefäß 6 ist oben
mittels des Rohres 8 mit dem oberen Teil des Behälters i verbunden. Um das Gefäß
6 ist ein elektrischer Stromkreis 9 angebracht, der aus einem oder mehreren Wicklungen
besteht und von einer elektrischen Leitung io mittels des Transformators i i Strom
erhält. Die Gefäße 5 und 6 sind teilweise mit Quecksilber angefüllt, das auch das
ganze Rohr 7 ausfüllt. Im Innern des Gefäßes 6 befindet sich ein Eisenkern i2, der
auf dem Quecksilber schwimmt. Das Gefäß 6 hat gewöhnlich
zylindrische
Form; es muß mit Ausnahme der beiden kreisförmigen Deckel, die an seinen Enden angebracht
sind; völlig aus unmagnetischem Baustoff hergestellt sein.
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Die Änderungen des Flüssigkeitsstandes im Behälter i führen . auch
Änderungen &s. Quecksilberstandes im Gefäß 6- herbei und damit auch der Lage
des Kerns 12. Dies führt zu einer entsprechenden Stärkeänderung des durch den Stromkreis
g fließenden Stroms; diese Stromstärke wird mit Hilfe des Strommessers i3 gemessen.
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Erfindungsgemäß ist das Gefäß 6 mit einer Heizvorrichtung versehen;
als solche ist in der Abb. i ein elektrischer Heizwiderstand 16 gezeigt, der um
das Gefäß selbst gewunden ist. In diesem Fall muß man darauf achten, daß dieser
Heizwiderstand auf den elektrischen Stromkreis g praktisch keine Wirkung ausübt.
Gegebenenfalls kann man eine Strecke des Rohres 8 mit einem Kühler versehen, der,
wie in der Abbildung angegeben, aus einem einfachen Rohr, in das ein Kühlmittel
durch 14 ein- und durch 15 ausfließt, bestehen kann. Die gekühlte Strecke muß derart
ausgewählt werden, daß die Flüssigkeitstropfen, die sich niederschlagen, nur in
den Behälter i fallen können.
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Bei Anwendung der beschriebenen Heiz-und Kühlvorrichtungen läßt es
sich erreichen, daß im Gefäß 6 und in der über diesem Gefäß, liegenden Rohrstrecke
kein gesättigter Dampf der zu messenden Flüssigkeit enthalten ist. Befindet sich
darin außer dem Dampf ein Gas, dann kann dieses Gas nie mit dem Dampf gesättigt
sein; ist kein Gas vorhanden (z. B. bei Dampfkegseln), dann ist der Dampf immer
ein wenig überhitzt. Man vermeidet folglich nicht nur, daß sich derartige Dämpfe
in dem Gefäß 6 niederschlagen, sondern es würde auch, falls dies etwa vorkommen
sollte, die niedergeschlagene Flüssigkeit rasch verdampfen.
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Die in Abb. i angegebene Vorrichtung kann gemäß Abb.2 erfindungsgemäß
derart abgeändert werden, daß das Rohr 4 mit dem Gefäß 6 und das Rohr 8 mit dem
Gefäß 5 verbunden werden. In diesem Fqll ist das Gefäß 5 das zu erhitzende Gefäß.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß bei Verwendung eines elektrischen Heizwiderstandes
dessen Wirkung auf den elektrischen Stromkreis g leichter zu vermeiden ist.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Abb.3 dargestellt.
Man gibt dieser Form den Vorzug, wenn man die Gefäße 5 und 6 und die Rohre 4 und
7 nicht tiefer als den Behälter i aufstellen will, was bei Anwendung der in Abb.
i und 2 dargestellten Vorrichtungen unvermeidlich ist. Diese Ausführungsform ist
auch von Vorteil, wenn der Behälter i im Freien ist; in diesem Fall müßte man nämlich
bei Anwendung von Vorrichtungen der ersten Form, urn. das Gefäß 6 und damit den
elektrischen Stromkreis g usw. vor den atmosphärischen Wirkungen zu schützen, das
Rohr 7 sehr lang bauen, wodurch sich aber die Standveränderungen, welche die Flüssigkeit
in i erleidet, mit einer gewissen Langsamkeit dem im Gefäß 6 enthaltenen Quecksilber
mitteilen.
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Bei der in Abb.3 dargestellten Ausführungsform ist an dem Deckel des
Behälters i fest und gasdicht das Rohr ig befestigt. Dieses Rohr geht fast bis auf
den Boden des Behälters i. In sein Inneres mündet das Rohr 2o. Der obere Teil des
Rohres ig ist mittels des Rohres 2i mit dem oberen Teil des Gefäßes 5 verbunden.
Von dem Rohr 2o läßt man eine sehr geringe Menge Gas, welches einen höheren Druck
als das im Behälter i befindliche Gas hat, ununterbrochen in las Rohr ig einströmen.
Der Drucküberschuß muß derart sein, daß das Gas aus dem unteren offenen Ende des
Rohres ig auch dann, wenn der Behälter i vollkommen mit Flüssigkeit gefüllt ist,
ausströmen kann. Das Gas, das durch das Rohr 2o ankommt, behält im Innern des Rohres
ig einen Druck, der denjenigen, den das Gas im Behälter i hat, um so viel übersteigt,
als der Höhe der Flüssigkeitssäule H im Behälter i- entspricht. Der Unterschied
zwischen diesen beiden Drücken wird, wie in Abb. 3 angegeben, mittels der Rohre
21 und 8 sowie der durch die Leitung 7 verbundenen, quecksilbergefüllten Gefäße
5, 6 gemessen, die jedoch auf eine beliebige Höhe gebracht werden * können, d. h.
unabhängig von der, auf der sich der Behälter i befindet und in einem beliebigen
Abstand von diesem.
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Wenn ran Vorrichtungen dieser Form zur Fernmessung des Standes von
Flüssigkeiten, die unter den Meßbedingungen eine merkliche Dampfspannung haben,
anwendet, kann ein Niederschlagen und Ansammeln von Flüssigkeitstropfen auf dem
in den Gefäßen 5 und fi enthaltenen Quecksilber insbesondere dann stattfinden, wenn
das in diesen Gefäßen und in den senkrechten Teilen der über diesen Gefäßen liegenden
Rohre 8 und 21 befindliche Gas abgekühlt wird. Dieser Übelstand macht sich in diesem
Fall sogar viel leichter bemerkbar als bei Anwendung der Vorrichtungen nach Abb.
i und 2, und zwar ist dies der dauernden Gaszufuhr durch das Rohr 2o zuzuschreiben.
Dieses Gas (das, wie gesagt, unter einem Druck stehen muß, der den der zu messenden
Flüssigkeit um ein weniges übersteigt, und zwar im allgemeinen unter hohem Druck)
wird fast immer eine andere Temperatur haben als der Behälter i und wird niemals
mit dem Dampf der zu
messenden Flüssigkeit gesättigt sein. Wenn
.nun dieses Gas durch die Flüssigkeit bläst, dann bewirkt es die Verdampfung einer
gewissen Menge der Flüssigkeit selbst; wenir@_ dieses Gas warm ist, dann ist die
Dampfmenge, mit der es sich lädt, verhältnismäßig groß. Bei seiner Diffusion im
Rohr 8 kann dieser Dampf eine Abkühlung erleiden und sich niederschlagen. Ist nun
das Gas verhältnismäßig kalt, dann kühlt es durch die Verdampfung der Flüssigkeit,
durch die es bläst, noch mehr ab; bei seiner Ankunft im Rohr 8 kann dieses Gas also.
das schon darin befindliche Gas abkühlen und einen Teil des in ihm enthaltenen Dampfes
zum Niederschlagen bringen.
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Für die in Abb. 3 dargestellte Form ist die Anwendung der Heizvorrichtung
16 und der Kühlvorrichtungen 1q. und 15, die Gegenstand vorliegender Erfindung sind,
also besonders nützlich. Man wird daher eine Heizvorrichtung an beiden Gefäßen 5
und 6 anbringen und kann eines oder beide Rohre 8 und 2i mit einer Kühlvorrichtung
versehen. Das Ansammeln von Flüssigkeitstropfen kann jedoch noch erheblich besser
verhindert werden, wenn man dafür Sorge trägt, daß das durch das Rohr 2o geschickte
Gas dieselbe Temperatur hat wie die zu messende Flüssigkeit und daß es bei dieser
Temperatur mit dem Dampf dieser Flüssigkeit gesättigt ist. Falls die zu messende
Flüssigkeit im Behälter i mit Gas gemischt ankommt, so kann man dies durch die Vorrichtung
der Abb. 3 erreichen. Hier hat das Rohr 2 eine kleine Drosselung, wie in 22 angeführt,
und das Rohr 20 ist mit dem Rohr 2 an einer Stelle verbunden, die mehr --stromaufwärts
als besagte Drosselung liegt; das gleiche Ziel kann auch ohne Anwendung der Drosselung
22 erreicht werden, indem man das Rohr 2 im Innern des Behälters i in der Weise
verlängert, daß sich sein unteres offenes Ende auf einer Höhe befindet, welche etwas
niedriger liegt als diejenige des unteren offenen Endes des Rohres ig (Anordnung
im Bild nicht angegeben). In beiden Fällen kann die durch das Rohr 2o gesandte Gasmenge
mittels des Ventils 2q, geregelt werden. Auch bei den Vorrichtungen dieser zweiten
Form kann die Lage der Gefäße 5 und 6 wie bei der in Abb. 2 dargestellten Vorrichtung
ausgetauscht werden.