DE1164694B - Level meter - Google Patents

Description

Füllstandsmesser Die Messung des Füllstandes von Behältern kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden.Level meter The measurement of the level of containers can be based on can be done in different ways.

Bei flüssigem Füllgut der Bunker oder Kessel werden Flüssigkeitsstandanzeiger in Form von durchsichtigen Röhren, Manometern oder Schwimmern verwendet. In the case of liquid filling material in the bunker or boiler, liquid level indicators are used used in the form of transparent tubes, manometers or floats.

Bei festem Füllgut, wie pulverförmigen Chemikalien, Steinen, Koks oder ähnlichen Dingen, erfolgt die Messung auf andere Weise, z. B. durch die Unterbrechung eines durch den Bunker hindurchgehenden Lichtstrahles durch das Füllgut oder durch Reflexion eines dünnen Lichtbündels von der Oberfläche des Füllgutes. Wenn dieses dünne Lichtbündel schräg auf das Füllgut auffällt, ist die Lage des auf der Oberfläche erzeugten Lichtfleckes abhängig von der Höhe des Füllstandes. Durch eine geeignete optische Vorrichtung läßt sich erreichen, daß eine Fotozelle nur dann anspricht, wenn die Füllhöhe einen Sollwert erreicht. With solid contents such as powdered chemicals, stones, coke or similar things, the measurement is carried out in another way, e.g. B. by the interruption a light beam passing through the bunker through or through the filling material Reflection of a thin bundle of light from the surface of the product. If this If a thin bundle of light strikes the product at an angle, this is the position of the on the surface generated light spot depending on the height of the fill level. Through a suitable optical device can be achieved that a photocell only responds, when the level reaches a set point.

Bekannt sind auch kapazitive Füllstandsmesser. Capacitive level meters are also known.

Diese bestehen aus Kondensatoren, die im Innern der Bunkerwand angebracht sind und Teile des Schwingkreises eines kleinen Senders sind. Wenn das Füllgut die Höhe der Kondensatorplatten überschreitet, ändert sich dadurch die Kapazität des betreffenden Kondensators, und der Schwingkreis des Senders ist verstimmt, wodurch ein Signal gegeben wird. Auch diese Füllstandsmesser zeigen nur die Über- oder Unterschreitung eines Sollwertes an.These consist of capacitors that are attached inside the bunker wall and are part of the oscillating circuit of a small transmitter. If the product is the Exceeds the height of the capacitor plates, this changes the capacitance of the concerned capacitor, and the resonant circuit of the transmitter is out of tune, whereby a signal is given. These level meters also only show whether they have been exceeded or fallen below of a setpoint.

Man kennt bereits auch die Durchstrahlung des gesamten Bunkers mit der Strahlung eines radioaktiven Präparates und Empfang dieser Strahlung auf der gegenübeiliegenden Seite des Bunkers. Dieses Verfahren funktioniert grundsätzlich ebenso wie das zuerst genannte Verfahren mit einem Lichtstrahl, der durch den Bunker hindurchgeht. In diesem Falle braucht die Bunkerwand nicht durch den Einbau irgendwelcher Sender oder Empfänger beschädigt zu werden. Dieses Verfahren ist unempfindlich gegen etwaigen Staub, der sich über dem Füllgut bildet und der lichtoptische Verfahren sehr oft unmöglich macht. Ferner läßt sich dieses Verfahren so ausbilden, daß sowohl der Strahler mit dem radioaktiven Isotop als auch der Strahlungsdetektor auf Fahrstühle gesetzt werden und die gesamte Füllstandsmessung in Form einer Nachlaufsteuerung betrieben wird. The irradiation of the entire bunker is already known the radiation of a radioactive preparation and reception of this radiation on the opposite side of the bunker. This procedure works in principle just like the first-mentioned method with a beam of light passing through the bunker passes through. In this case, the bunker wall does not need any due to the installation Sender or receiver being damaged. This procedure is insensitive to any dust that forms over the product and the light-optical process very often makes impossible. Furthermore, this method can be designed so that both the emitter with the radioactive isotope and the radiation detector on elevators and the entire level measurement in the form of a follow-up control is operated.

Allen diesen Verfahren haften jedoch Mängel an. However, there are deficiencies in all of these processes.

Die optischen Verfahren sind z. B. staubempfindlich.The optical methods are e.g. B. sensitive to dust.

Außerdem muß in jedem Fall ein Lichtstrahl durch irgendwelche Öffnungen in der Bunkerwand hindurchgeschickt werden. Auch die kapazitive Bunkerfüllstandsmessung erfordert Öffnungen in der Bunkerwand. Außerdem sind die in dem Bunker anzubÜingenden Kondensatoren staub- und feuohtigkeitsempfindlich. Schließlich besteht sowohl bei dem optischen als auch bei dem kapazitiven Meßverfahren die Möglichkeit, daß die Meßorgane oder Teile davon, z. B. Linsen oder Kondensatorplatten, verkleben, verstauben oder sonstwie unempfindlich werden. Das Verfahren, das mit radioaktiver Durchstrahlung des Bunkers arbeitet, ist zwar von diesen Nachteilen frei, läßt sich aber nur dann anwenden, wenn der Durchmesser des Bunkers nicht allzu groß ist. Man muß nämlich berücksichtigen, daß das Präparat nach allen Seiten strahlt und demzufolge von einer Absahirmung umgeben sein muß, die die Strahlung nach außen auf ein unsohädliches Maß herabdrückt. Bei Bunkern größeren Durchmessers oder großer Wandstärke benötigt man nun Alsschirmungen, die so schwer sind, daß sehr aufwendige Fahrstühle oder ähnliche mechanische Konstruktionen notwendig sind, um dieses Präparat als Nachlaufsteuerung, z. B. auf- und abzubefördern. Auch wird dieses Verfahren der Durchstrahlung sehr problematisch, wenn das Füllgut in dem Bunker eine geringe Dichte hat im Gegensatz zu dicken Wänden des Bunkers.In addition, a light beam must in each case through some openings be sent through the bunker wall. Also the capacitive bunker level measurement requires openings in the bunker wall. In addition, those to be attached in the bunker Capacitors sensitive to dust and moisture. After all, there is both the optical as well as the capacitive measuring method the possibility that the Measuring organs or parts thereof, e.g. B. Lenses or capacitor plates, stick together, collect dust or otherwise become insensitive. The procedure that involves radioactive irradiation of the bunker works, is free from these disadvantages, but can only then use if the diameter of the bunker is not too large. You have to take into account that the preparation radiates in all directions and therefore from one Shielding must be surrounded, the radiation to an harmless to the outside Measure down. Required for bunkers with a larger diameter or large wall thickness one now as screens that are so heavy that very expensive elevators or similar mechanical constructions are necessary to use this preparation as a follow-up control, z. B. up and down. Also, this method of radiography is great problematic, in contrast, when the filling material in the bunker has a low density too thick walls of the bunker.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabenstellung, einem Füllstandsmesser für Bunker mit großem Durohmesser zu entwickeln, der die Vorteile der radioaktiven Durchstrahlungsmesser hat, aber trotzdem wirtschaftlich ist. The invention is based on the object, a level meter for bunkers with large durohmeters to develop the advantages of radioactive Has radiometer, but is still economical.

Der Füllstandsmesser ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine außerhalb der Bunkerwand angeordnete Neutronenquelle in an sich bekannter Weise schnelle Neutronen aus sendet und nach Abbremsung durch das Füllgut ein in der Nähe der Quelle angeordneter, nur für thermische Neutronen empfindlicher Detektor die rückgestrahlten thermischen Neutronen empfängt. According to the invention, the level meter is characterized in that that a neutron source arranged outside the bunker wall is known per se Wise sends out fast neutrons and, after being decelerated by the filling material, an in placed near the source, only for thermal neutrons more sensitive Detector receives the reflected thermal neutrons.

Diesem Füllstandsmesser liegt die an sich bekannte Tatsache zugrunde, daß schnelle Neutronen in den von ihnen getroffenen Materialien in mehr oder weniger großem Maße thermische, d. h. langsame Sekundärneutronen auslösen, die auch entgegen der Strahlrichtung der schnellen Neutronen diffundieren. This level meter is based on the known fact that fast neutrons in the materials they hit in more or less to a large extent thermal, d. H. slow secondary neutrons trigger that also counteract that diffuse in the direction of the beam of the fast neutrons.

Weiterhin ist die Kenntnis angewandt, daß bestimmte Elemente thermische Neutronen in starkem Maße absorbieren, hingegen schnelle Neutronen nicht stärker beeinflussen als die übrigen Elemente. Furthermore, the knowledge is applied that certain elements are thermal Absorb neutrons to a large extent, whereas fast neutrons do not absorb more influence than the rest of the elements.

Die Ausnutzung dieser selektiven Empfindlichkeit bestimmter Neutronendetektoren in dem erfindungsgemäßen Füllstandsmesser gibt diesem ganz allgemein einen erheblichen Vorteil, da die Strahlungsquelle nicht, wie bei allen anderen Meßgeräten, gegen den Detektor abgeschirmt oder auf der dem Meßgerät gegenüberliegenden Seite des Meßobjektes angeordnet werden muß. Der Füllstandsmesser wird somit handlicher und vielseitig verwendbar. The exploitation of this selective sensitivity of certain neutron detectors in the fill level meter according to the invention gives this quite generally a considerable Advantage because the radiation source does not, as with all other measuring devices, against shielded the detector or on the opposite side of the DUT must be arranged. The level meter is thus more handy and versatile.

Der Gegenstand der Erfindung sei an Hand der Abb. 1 beschrieben: Dicht außerhalb der Bunkerwand 3, die meist aus stärkerem Eisenblech besteht, ist eine Quelle schneller Neutronen 1 angebracht. Diese Neutronenquelle kann z. B. aus einem der bekannten Antimon-Beryllium-Präparate oder einem Radium-Beryllium-Präparat bestehen. Von dieser Neutronenquelle gehen schnelle Neutronen mit hoher Energie von einigen MeV aus. The subject of the invention is described with reference to Fig. 1: Just outside the bunker wall 3, which usually consists of stronger sheet iron, is a source of fast neutrons 1 attached. This neutron source can e.g. B. off one of the well-known antimony-beryllium preparations or a radium-beryllium preparation exist. Fast neutrons with high energy emanate from this neutron source from some MeV.

Diese schnellen Neutronen durchdringen die eiserne Bunkerwand und treten in den Bunker ein. In der eisernen Bunkerwand 3 werden sie verhältnismäßig wenig gestreut und absorbiert.These fast neutrons penetrate the iron bunker wall and enter the bunker. In the iron bunker wall 3 they are proportionate little scattered and absorbed.

Jetzt sei angenommen, hinter der Bunkerwand 3 befinde sich irgendein Füllgut 4. Dieses Füllgut soll nun nur zwei Bedingungen erfüllen: es soll in nennenswertem Anteil ein einziges Element enthalten, welches eine wesentlich niedrigere Ordnungszahl als Eisen enthält, außerdem soll es keine stark neutronenabsorbierenden Substanzen, wie Bor oder Cadmium, in nennenswerter Menge enthalten. Beide Bedingungen sind in der Praxis fast immer erfüllt. Die durch die Wand 3 in das Füllgut 4 eingetretenen schnellen Neutronen werden nun von den leichten Atomen des Füllgutes gestreut und verlieren dabei rasch an Energie. Nach etlichen Zusammenstößen mit den Atomen des Füllgutes haben sie nur noch thermische Energie, und ein Teil der nunmehr thermisch gewordenen Neutronen diffundiert durch die Bunkerwand 3 zurück nach außen. Now assume that there is someone behind the bunker wall 3 Filling good 4. This filling good should now only meet two conditions: it should be worth mentioning Share a single element, which has a much lower atomic number than contains iron, in addition it should not contain any strongly neutron-absorbing substances, such as boron or cadmium, contained in significant quantities. Both conditions are in almost always fulfilled in practice. The entered through the wall 3 in the filling material 4 fast neutrons are now scattered by the light atoms of the filling material and lose energy quickly. After several collisions with the atoms of the The filling goods only have thermal energy, and part of it is now thermal Any neutrons that have become diffused back to the outside through the bunker wall 3.

In unmittelbarer Nähe der Neutronenquelle 1 ist nun ein Detektor 2 für thermischen Neutronen angebracht, der so beschaffen ist, daß er nicht auf schnelle Neutronen und nicht auf Gammastrahlung anspricht. There is now a detector in the immediate vicinity of the neutron source 1 2 attached for thermal neutrons, which is designed so that it does not fast neutrons and unresponsive to gamma radiation.

Die üblichen Borzählrohre genügen dieser Bedingung in ausreichendem Maße. Dieser Detektor zählt nur dann eine nennenswerte Menge Neutronen, wenn im Innern des Bunkers gegenüber der Neutronenquelle 1 und dem Detektor 2 Füllgut 4 vorhanden ist.The usual boron counting tubes adequately meet this requirement Dimensions. This detector only counts a significant number of neutrons when im Inside the bunker opposite the neutron source 1 and the detector 2 filling material 4 is available.

Der Detektor 2 ist in üblicher Weise über Leitungen 19 an ein Zählgerät 5 mit Relais ausgang angeschlossen, welches ein Signal nach außen abgibt oder einen Relaiskontakt öffnet oder schließt, wenn der Detektor 2 thermische Neutronen registriert. The detector 2 is connected in the usual way to a counting device via lines 19 5 connected to a relay output, which emits a signal to the outside or a Relay contact opens or closes when the detector registers 2 thermal neutrons.

Der Schaltausgang des Zählgerätes 5 gibt also in der beschriebenen Weise Signal, wenn im Innern des Bunkers auf der Höhe der Kombination aus der Quelle schneller Neutronen 1 und dem Detektor für thermische Neutronen 2 sich Füllgut befindet. Wenn der obere Rand des Füllgutes 4 unterhalb der Kombination aus Quelle 1 und Detektor 2 liegt, wird kein Signal gegeben. The switching output of the counter 5 is therefore in the described Wise signal when inside the bunker at the height of the combination of the source fast neutrons 1 and the detector for thermal neutrons 2 is the filling material. When the upper edge of the product 4 is below the combination of source 1 and detector 2, no signal is given.

Es sei jetzt der Fall betrachtet, daß die aus Quelle 1 und Detektor 2 bestehende Meßkombination gerade in der Höhe der oberen Kante des Füllgutes 4 steht. In diesem Fall wird der Detektor und das Zählgerät 5 eine bestimmte mittlere Zahl zurückgestreuter thermischer Neutronen registrieren. Diese Zahl wird sich zwar ändern, wenn der obere Spiegel des Füllgutes geringfügig gesenkt oder gehoben wird, es kann aber für bestimmte Anwendungsfälle möglich sein, daß die Änderung der Zahl der registrierten thermischen Neutronen nicht empfindlich genug kleinen Änderungen der Höhe der oberen Kante des Füllgutes folgt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Neutronen auszublenden. Dieses geschieht in folgender Weise: Die Meßkombination aus Quelle 1 und Detektor 2 wird von einem Kasten aus Neutronen absorbierendem Material (Cadmiumblech) 6 umgeben, welches auf der der Bunkerwand 3 zugewandten Seite eine Öffnung - zweckmäßig einen waagerechten Schlitz 8 - aufweist. Let us now consider the case that the source 1 and detector 2 existing measuring combination at the level of the upper edge of the product 4 stands. In this case, the detector and the counter 5 becomes a certain average Register the number of backscattered thermal neutrons. That number will increase though change when the upper level of the product is slightly lowered or raised, but it may be possible for certain applications that the change in the number the registered thermal neutrons are not sensitive enough to small changes the height of the upper edge of the product follows. In this case it is advisable to hide the neutrons. This is done in the following way: The measurement combination source 1 and detector 2 are made of a box of neutron absorbing material (Cadmium sheet) 6 surrounded, which on the side facing the bunker wall 3 a Opening - expediently a horizontal slot 8 - has.

Die Wand des Kastens absorbiert thermische Neutronen und wirkt diesen gegenüber bei genügender Dicke wie ein Schirm. Zur Verstärkung des Ausblendungseffektes kann die Wand wie in der Abbildung gezeigt, als Hohlkörper ausgebildet werden, in dem sich irgend ein Neutronen absorbierender Stoff, z. B. The wall of the box absorbs thermal neutrons and acts on them on the other hand, if it is sufficiently thick, like an umbrella. To reinforce the fade-out effect the wall can be designed as a hollow body as shown in the figure, in any neutron absorbing substance, e.g. B.

Borsalz 7, als Füllung befindet. Die Abschirmung des Detektors 2 ist dann noch vollkommener.Boron salt 7, is located as a filling. The shield of the detector 2 is then even more perfect.

Zur weiteren Erhöhung der Empfindlichkeit gegegenüber kleineren Schwankungen der oberen Kante des Füllgutes 4 kann man nun noch die von der Quelle 1 austretenden schnellen Neutronen bündeln. To further increase the sensitivity to minor fluctuations the upper edge of the filling material 4 can now still be seen from the one emerging from the source 1 bundle fast neutrons.

Die Vornchtung hierfür sei an Hand der A b b. 2 beschrieben.The Vornchtung for this is on the basis of A b b. 2 described.

Quelle 1 und Detektor 2 sind jetzt nicht mehr übereinander angeordnet, sondern nebeneinander. Source 1 and detector 2 are no longer arranged one above the other, but next to each other.

Der Detektor 2 liegt dabei vorzugsweise auf der der Bunkerwand 3 zugewandten Seite. Quelle 1 und Detektor 2 sind in einem Kasten 22 eingebaut, der auf der der Bunkerwand 3 zugekehrten Seite wieder eine Blende 21 aufweist. Die Wände23 des Kastens 22 bestehen aus einem Material, z. B. Cadmliumblech, welches thermische Neutronen absorbiert. Die Wände 23 sind hohl und verhältnismäßig stark. Sie sind mit einem Stoff 24 - z. B. Paraffin -- gefüllt, der schnelle Neutronen thermisch macht. Dadurch wird erreicht, daß die schnellen Neutronen aus der Quelle 1 fast ausschließlich durch den Schlitz 21 austreten und daß zugleich die von dem Füllgut 4 zurückgestreuten thermischen Neutronen auch nur durch den Schlitz 21 den Detektor 2 erreichen können.The detector 2 is preferably located on the wall 3 facing the bunker Page. Source 1 and detector 2 are installed in a box 22 which is placed on top of the The side facing the bunker wall 3 again has a panel 21. The walls23 of the box 22 are made of a material, e.g. B. Cadmliumblech, which thermal neutrons absorbed. The walls 23 are hollow and relatively strong. You are with one Fabric 24 - e.g. B. Paraffin - filled, which makes fast neutrons thermal. Through this it is achieved that the fast neutrons from the source 1 almost exclusively exit through the slot 21 and that at the same time the scattered back by the filling material 4 thermal neutrons can only reach the detector 2 through the slot 21.

Die gesamte Meßvorrichtung läßt sich nun in an sich bekannter Weise als Nachlaufsteuerung ausbauen. Dazu wird die Kombination aus Quelle 1, Detektor 2 und Abschirmung 6 und 7 bzw. 22, 23 und 24 in an sich bekannter Weise über ein Gestänge 9 auf einen Fahrstuhl 10 gesetzt. The entire measuring device can now be used in a manner known per se as follow-up control. For this purpose, the combination of source 1 and detector 2 and shield 6 and 7 or 22, 23 and 24 in a manner known per se via a Linkage 9 placed on an elevator 10.

Dieser Fahrstuhl wird von dem Zählgerät s so gesteuert, daß er nach oben fährt, wenn von dem Detektor 2 zuviel Neutronen gezählt werden und nach unten fährt, wenn von dem Detektor 2 zu wenig Neutronen gezählt werden. Regelvorrichtungen, die dieses bewerkstelligen, sind bekannt. This elevator is controlled by the counter s so that it is after moves up if too many neutrons are counted by the detector 2 and moves down travels when there are too few neutrons from detector 2 are counted. Control devices that accomplish this are known.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Füllstandsmesser für Bunker, d a durch gekennzeichnet, daß eine außerhalb der Bunkerwand (3) angeordnete Neutronenquelle (1) in an sich bekannter Weise schnelle Neutronen aussendet und nach Abbremsung durch das Füllgut (4) ein in der Nähe der Quelle (1) angeordneter nur für thermische Neutronen empfindlicher Detektor (2) die rückgestrahlten thermischen Neutronen empfängt. Claims: 1. Level meter for bunkers, d a characterized by, that a neutron source (1) arranged outside the bunker wall (3) in itself known way emits fast neutrons and after decelerating by the filling material (4) one placed near the source (1) only sensitive to thermal neutrons Detector (2) receives the reflected thermal neutrons. 2. Füllstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der von dem Detektor (2) registrierten thermischen Neutronen über ein Zählgerät (5) und eine weitere Regelung einen Fahrstuhl (9 und 10) steuern. 2. Level meter according to claim 1, characterized in that the amount of thermal neutrons registered by the detector (2) over a Counting device (5) and another regulator control an elevator (9 and 10). 3. Füllstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle(l) und der De- tektor (2) in einem Absorptionsbehälter für thermische und schnelle Neutronen angeordnet sind, bei dem in Höhe des Detektors (2) eine Schlitzblende (8) angeordnet ist. 3. Level meter according to claim 1, characterized in that the source (l) and the de- detector (2) in an absorption tank for thermal and fast neutrons are arranged in which a slit diaphragm at the level of the detector (2) (8) is arranged. 4. Füllstandsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutronenquelle (1) und der Detektor (2) in bezug auf die Oberkante des Füllgutes (4) vor der Neutronenquelle (1) angeordnet ist. 4. level meter according to claim 1, characterized in that the neutron source (1) and the detector (2) with respect to the upper edge of the filling material (4) is arranged in front of the neutron source (1). 5. Füllstandsmesser nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnbehälter (22) in der Höhe der Neutronenquelle (1) und des Detektors (2) eine Blende (21) zum Austritt eines gerichteten Neutronenstrahles und zum Eintritt eines gerichteten Bündels der rückgestrahlten Neutronen enthält. 5. Level meter according to claim 1 to 4, characterized in that that the cut-off container (22) is level with the neutron source (1) and the detector (2) a diaphragm (21) for the exit and entry of a directed neutron beam of a directed beam of the reflected neutrons. In Betracht gezogene DruckschziEten: Technische Mitteilungen, Jg. 47, Heft 6, S. 262 bis 276. Printing reports considered: Technische Mitteilungen, vol. 47, issue 6, pp. 262 to 276.