DE1210998B

DE1210998B - Fuellstandsmessgeraet fuer fluessige Metalle

Info

Publication number: DE1210998B
Application number: DEJ24682A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Boehmlaender
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1963-11-05
Filing date: 1963-11-05
Publication date: 1966-02-17

Description

Füllstandsmeßgerät für flüssige Metalle Die Erfindung betrifft eine als Füllstandsmeßgerät für in Behältern stehende flüssige Metalle arbeitende Spulenanordnung. Zur Füllstandsmessung bei flüssigen Metallen ist es bekannt, einen Differentialtransformator in die Flüssigkeit einzutauchen, insbesondere durch ein Sackrohr einzuführen. Das Meßergebnis ergibt sich aus der Verstimmung bzw. dem Abgleich einer Brückenschaltung. Nachteilig bei dieser Meßmethode ist, daß ein kontinuierliches Messen nicht durchführbar ist bzw. auf einen sehr kurzen Meßbereich beschränkt bleibt. Bei größeren Meßwegen muß die Meßanordnung immer wieder bis zum Abgleich nachgeführt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Meßgerät zu schaffen, das in dem das Medium enthaltenden Behälter stets in Ruhe belassen werden kann und eine kontinuierliche Überwachung der Füllstandshöhe auch über einen größeren Meßbereich ermöglichst.
Das Füllstandsmeßgerät nach der Erfindung besteht aus zwei flach, rechtwinklig ausgebildeten, in einer Umhüllung angeordneten Spulen aus isoliertem Draht, die, in einem Abstand voneinander in die Flüssigkeit eintauchend, mit ihren Flachseiten einander zugekehrt angeordnet sind, von denen die eine, als Sender arbeitende Spule an eine einen konstanten mittelfrequenten Wechselstrom liefernde Stromquelle und die andere, als Empfänger dienende Spule an einen selektiven Spannungsmesser als Anzeigegerät angeschlossen ist.
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Spulen in einem geringen Abstand in der Größenordnung von etwa einem Zentimeter parallel einander gegenüber angeordnet sind. Der günstigste Abstand ist von der Leitfähigkeit des Mediums abhängig. Das an beiden Spulen hochsteigende Metall bedeckt dem Füllstand entsprechend die Oberfläche der Spulenhüllen und füllt auch den Raum zwischen ihnen vom unteren Ende bis zur Metalloberfläche aus. Durch das hochsteigende leitende Metall werden die beiden Spulen je nach Füllstand mehr oder weniger gegeneinander abgeschirmt, und dadurch wird auch ihre Gegeninduktivität verkleinert. Das Meß ergebnis ergibt sich an der Empfängerspule als eine dem Füllstand entsprechende Spannung, die in Abhängigkeit von einem konstanten Strom durch die Senderspule induziert wird.
Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung kann die als Sender arbeitende Spule einen Rechteck-Rahmen aufb au aufweisen, während die als Empfänger dienende Spule vorteilhafterweise als Zylinderspule ausgebildet ist, deren Windungen in der Weise plattgedrückt sind, daß sie, lediglich durch ihre Isolierung getrennt, flach einander überdeckend übereinanderliegen. Durch eine solche Ausbildung ins besondere der Empfängerspule wird eine höhere Meßspannung erzielt, die eine höhere Genauigkeit des Meßergebnisses ermöglicht.
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Umhüllung der Spulen aus einem nichtrostenden antimagnetischen Stahl besteht. Dadurch wird die Resistenz der Spulenumhüllung gegenüber einem Korrosionsangriff durch das flüssige Metall gewährleistet, und es wird die Abschirmwirkung der Umhüllung herabgesetzt mit dem Ziel, eine möglichst hohe Meßspannung zu erreichen. Weiterhin soll erfindungsgemäß die Umhüllung aus einem Werkstoff bestehen, der elektrisch nicht oder schlecht leitend ist, was ebenfalls der möglichst unbeeinflußten Ausbildung der Meßspannung an der Empfängerspule dient, um das Meßergebnis von Einflüssen durch die Umhüllung weitergehend frei zu halten. Insbesondere ist es in einzelnen Fällen sehr vorteilhaft, die Spulenumhüllung aus einem keramischen Werkstoff herzustellen.
Nach der weiteren Erfindung wird Spulenmaterial aus einem bei Temperaturen im Bereich von 6000 C seinen Ohmschen Widerstand nicht wesentlich ändernden Werkstoff verwendet. In Verbindung mit einer Umhüllung aus keramischen Werkstoffen besteht bei der Verwendung eines derartigen Spulenmaterials der Vorteil, daß bei den auftretenden Temperaturänderungen des flüssigen Metalls nur eine geringe Widerstandsänderung auftritt, so daß das Meßergebnis dadurch kaum nachteilig beeinflußt werden kann. Als besonders geeignet hat sich als Spulenmaterial eine oxydierte Nickel-Kupfer-Legierung erwiesen.
Nach einem.weiteren wesentlichen Erfindungsmerkmal bestehen die Spulenwindungen aus Elektrolytkupfer. Besonders günstig wirkt sich die Paarung einer Spule aus Elektrolytkupfer mit einer Spulenumhüllung aus Stahl aus, da hier eine gewisse Kompensation eintritt. Der Ohmsche Widerstand von Reinkupfer und Stahl ändert sich mit Temperaturänderungen in der Weise, daß ein Ausgleich der Differenzen statfindet und so der Einfluß dieser Widerstände bei Temperaturänderungen auf das Meßergebnis nahezu konstant bleibt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Abstand der beiden Spulen voneinander 5 bis 10 mm zu wählen. In diesem Bereich sind bei verschiedenen technisch verwendeten Flüssigmetallen gute Meßergebnisse erzielt worden. Das erreichbare Optimum an Induktionsspannung an der Empfängerspule bei dem jeweiligen Flüssigmetall ist von dessen Leitfähigkeit abhängig.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerätes ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erklärt. Es zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung die Anordnung der Spulen, F i g. 2 und 3 die Ausführung der Spulen.
In dem mit flüssigem Metall gefüllten Behälter 1 sind die Sendespule 2 und die Empfängerspule 3 eingetaucht und in einem gewissen Abstand voneinander durch eine nicht dargestellte Vorrichtung gehalten.
Dabei sind die als Meßfühler arbeitenden Spulen mit ihren Flachseiten einander zugekehrt so tief in die Flüssigkeit eingetaucht, daß sie auch bei niedrigstem Flüssigkeitsstand noch von dem Medium bespült werden.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Sendespule geht aus Fig.2 hervor. Die Spule ist in Rechteckform flach gewickelt und in dieser Ausbildung in einer nicht dargestellten Umhüllung untergebracht.
In F i g. 3 ist eine vorteilhafte Ausführung der Empfängerspule dargestellt. Diese besteht aus einer normalen, durch schraubenlinienförmiges Aufwickeln auf einen zylindrischen Wickelkörper hergestellten Zylinderspule, deren Windungen durch rechtwinkliges Umlegen gegenüber der Wickel-Längsachse in der Weise plattgedrückt sind, daß sie, lediglich durch ihre Isolierung getrennt, flach, einander überdeckend aufeinanderliegen. Auch diese Spule ist in einer nicht dargestellten Umhüllung untergebracht.
Patentansprüche: 1. Füllstandsmeßgerät für in Behältern stehende flüssige Metalle, dadurch gekennzeichn e t, daß zwei flach, rechteckig ausgebildete, in einer Umhüllung angeordnete Spulen aus isoliertem Draht in einem Abstand voneinander in die Flüssigkeit eintauchend mit ihren Flachseiten einander zugekehrt angeordnet sind, von denen die eine, als Sender arbeitende Spule (2) an eine einen konstanten, mittelfrequenten Wechselstrom liefernde Stromquelle und die andere, als Empfänger dienende Spule (3) an einen selektiven Spannungsmesser als Anzeigegerät angeschlossen ist.

Claims

2. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Sender arbeitende Spule (2) einen Rechteck-Rahmenaufbau aufweist, während die als Empfänger dienende Spule (3) als Zylinderspule ausgebildet ist, deren Windungen in der Weise plattgedrückt sind, daß sie, lediglich durch ihre Isolierung getrennt, flach, einander überdeckend aufeinanderliegen.

3. Füllstandsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der Spulen aus einem nichtrostenden, antimagnetischen Stahl besteht.

4. Füllstandsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der Spulen aus einem elektrisch nicht oder schlecht leitenden Werkstoff besteht.

5. Füllstandsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der Spulen aus einem keramischen Werkstoff besteht.

6. Füllstandsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von Spulen aus einem bei Temperaturen im Bereich von etwa 6000 C seinen Ohmschen Widerstand nicht wesentlich ändernden Werkstoff.

7. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen aus einer oxydierten Nickel-Kupfer-Legierung, z.B. Constantan, bestehen.

8. Füllstandsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwindungen aus reinem Elektrolytkupfer bestehen.

9. Füllstandsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen den beiden Spulen 5 bis 10 mm beträgt.