DE2445892A1 - Meter for measuring liquefied gas levels - has lower line section thermoconductively connected to container base below meniscus - Google Patents

Meter for measuring liquefied gas levels - has lower line section thermoconductively connected to container base below meniscus

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Abstract

The meter has an upper line, connecting the gas-space of the container to the inlet of a differential manometer, and a lower line, connecting the liquid space of the container with the other inlet of the differential manometer. The meniscus of the liquefied gas in an approximately horizontal section of the lower line and this section is thermoconductively connected with a container-part, at a point above the meniscus, at a temp. above that of the liquefied gas. This horizontal section of the lower line now is thermoconductively connected to the container-base at a point below the meniscus, by a copper connection. As a result, the liquid meniscus is always within the working range of the lower Hampson-meter line, even with e.g. helium.

Description

Hampsonmeter zur Messung des Flüssigkeitsstandes tiefsiedender verflüssigter Gase Die Erfindung betrifft ein Hampsonmeter zur Messung des Flüssigkeitsstandes tiefsledender verflüssigter Gase, insbesondere Helium, in mit mindestens einem Kühlschild versehenen isolierten Behälter. Hampsonmeter for measuring the liquid level of low-boiling liquefied Gases The invention relates to a Hampsonometer for measuring the liquid level Deeply discharging liquefied gases, especially helium, in with at least one cooling shield insulated container provided.

Bei Flüssigkeiten, die oberhalb der Umgebungstemperatur sieden, wie beispielsweise wasser, kann der Flüssigkeitsstand in einem Gefäß unmittelbar an einem Glasrohr abgelesen werden, welches mit dem Flüssigkeitsraum und mit dem Gasraum des Gefäßes verbunden ist.For liquids that boil above ambient temperature, such as for example water, the liquid level in a vessel can be displayed immediately a glass tube can be read, which with the liquid space and with the gas space of the vessel is connected.

Nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren steht dann die Flüssigkeit im Glasrohr genau so hoch ;ie im Gefäß.The liquid then stands according to the principle of communicating tubes just as high in the glass tube; ie in the vessel.

Bei verflüssigten Gasen ist dies nicht möglich, da das verflüssigte Gas sich im Glasrohr erwärmen und verdampfen würde. Man verwendet deshalb ein Hampsonmeter. Dieses besteht zum wesentlichen aus eine Differenzmanometer, dessen einer Eingang mit dem Gasraum des Gefäßes, in welchem das verflüssigte Gas aufbewahrt wird, durch eine Leitung verbunden ist. Der andere Eingang des Differenzrnanometers ist mit dem Flüssigraum des Behälters durch eine Leitung verbunden, die auf einem bestimmten Stück ihrer Länge waagerecht oder nahezu waagerecht verläuft. In diesem Stück, dem Arbeitsbereich, kann verflüssigtes Gas verdampfen. Es wird demnach suf das Differenzmanometer die statische Druckhöhe der Flüssigkeit übertragen, die dem Druckunterschied zwischen dem Druck am Boden des Gefäßes und dem Druck an der FlüssiUkeitsoberfläche entspricht.This is not possible with liquefied gases because the liquefied Gas would heat up in the glass tube and evaporate. A Hampson meter is therefore used. This essentially consists of a differential manometer, one of which is an input with the gas space of the vessel in which the liquefied gas is stored a line is connected. The other input of the differential nanometer is with connected to the liquid space of the container by a pipe running on a certain Piece of their length runs horizontally or almost horizontally. In this piece, the Working area, liquefied gas can evaporate. It is therefore called the differential manometer the static head of the fluid transferred, which is the pressure difference between corresponds to the pressure at the bottom of the vessel and the pressure at the liquid surface.

Die Flüssigkeitsstandsmessung mit dem Hampsonmeter besitzt den Vorteil, daß außer dem Differenzmanometer keine weiteren Hilfsinstrumente und keine Hilfsenergie benötigt wird. Die Anzeige des Hampsonmeters ist korrekt und weitgehend unabhängig von Druckschwankungen.The liquid level measurement with the Hampsonmeter has the advantage, that apart from the differential manometer there are no other auxiliary instruments and no auxiliary energy is needed. The display of the Hampsonmeter is correct and largely independent of pressure fluctuations.

Voraussetzung für eine einwandfreie Messung ist aber, daß der Meniskus des verflüssigten Gases in dem waagerechten Arbeitsbereich der unteren Leitung zu stehen kommt. Die Dimensionen und das Material der Meßrohre, sowie die Wärme zufuhr müssen so gewählt werden, daß dies erreicht wird.A prerequisite for a perfect measurement is that the meniscus of the liquefied gas in the horizontal working area of the lower line stand comes. The dimensions and material of the measuring tubes, as well as the heat supply must be chosen so that this is achieved.

Bei sehr tiefsiedenden flüssigen Gasen, insbesondere bei Helium, kommt es bei Anwendung des Hampsonmeters zu Schwierigkeiten. Der angezeigte Flüssigkeitsstand ist zu klein, die Anzeige ist unruhig und reagiert außerordentlich empfindlich auf Druckschwankungen. Alle diese Mißhelligkeiten lassen sich darauf zurückführen, daß es bei diesen Gasen schwierig ist, den Flüssigkeitsmeniskus stets im Arbei',sbereich der unteren Hampsonmeterleitung zu halten. Aus diesem Grunde greift man bei Standanzeigern für derartige Gase häufig zu teilweise sehr eleganten Hilfsgeräten, die zwar alle das Anzeigeproblem lösen, jedoch ohne die bestechende Einfachheit des Hampsonmeterprlnzips.In the case of very low-boiling liquid gases, especially helium, difficulties arise when using the Hampsonmeter. The displayed fluid level is too small, the display is restless and reacts extremely sensitively Pressure fluctuations. All of these discrepancies can be traced back to the fact that With these gases it is difficult to keep the liquid meniscus always in the working area the lower Hampsonmeter line to hold. For this reason, one uses level indicators often to very elegant auxiliary devices for such gases, all of them solve the display problem, but without the captivating simplicity of the Hampsonmeter principle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hampsonmeter zu schaffen, bei dem auch bei sehr tiefsiedenden Gasen, wie z.B. Helium, sichergestellt ist, daß sich der Flüssigkeitsmeniskus immer im Arbeitsbereich der unteren Hampsonmeterleitung befindet.The invention is based on the object of creating a Hampsonmeter, which is ensured even with very low-boiling gases such as helium, that the liquid meniscus is always in the working area of the lower Hampsonmeter line is located.

Bei einem Hampsonmeter zur Messung des Flüssigkeitsstandes tiefsiedender verflüssigter Gase in isolierten Behältern, mit einer oberen Leitung, welche den Gasraum des Behälters mit einem Eingang eines Differenzmanometers verbindet, und einer unteren Leitung, welche dt Flüssigraum des Behälters mit dem anderen Eingang des Differenzlsanometers verbindet, wobei in einem nahezu waagerecht verlaufenden Teilstueck der unteren Leitung der Meniskus des verflüssigten Gases liegt und dieses TeiAstUck an einer Stelle oberhalb des Meniskus gut wärmeleitend mit einem Behälterteil verbunden ist, welches eine Temperatur oberhalb der Temperatur des verflüssigten Gases besitzt, läßt sich dies erreichen, wenn gemäß der Erfindung das nahezu waagerecht verlaufende Teilstück der unteren Leitung an einer Stelle unterhalb des Meniskus gut wärmeleitend mit dem Boden des Behälters verbunden ist.With a Hampsonmeter for measuring the liquid level of low boiling liquefied gases in insulated containers, with a top conduit leading to the The gas space of the container connects to an input of a differential manometer, and a lower line, which dt the liquid space of the container with the other inlet of the differential isometer connects, being in a nearly horizontal position running part of the lower line of the meniscus of the liquefied gas and this part conducts heat well at a point above the meniscus is connected to a container part which has a temperature above the temperature of the liquefied gas, this can be achieved if according to the invention the almost horizontal section of the lower line at one point is connected to the bottom of the container with good thermal conductivity below the meniscus.

Wegen seiner guten Wärmeleitung ist Kupfer für die erfindungsgemäße wärmeleitende Verbindung besonders gut geeignet. Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die gut wärmeleitende Verbindung zwischen der Stelle unterhalb des rMeniskus und dem Boden des Behälters durch die untere Leitung selbst gebildet wird, indem sie in diesem Bereich aus Kupfer besteht. Because of its good heat conduction, copper is suitable for the invention thermally conductive connection particularly well suited. A particularly simple construction arises when the good heat-conducting connection between the point below of the meniscus and the bottom of the container formed by the lower duct itself by being made of copper in this area.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß den Endpunkten des Arbeitsbereiches bestimmte Temperaturen aufgeprägt werden. The invention achieves that the end points of the work area certain temperatures can be impressed.

Die Stelle oberhalb des Meniskus erhält zum Beispiel die Temperatur des kältesten Kühlschildes, falls der Behälter mit Kühlschildon ausgestattet ist also eine Temperatur, die höher ist, als die Siedetemperatur des verflüssigten Gases. Die Stelle unter dem Meniskus erhält dagegen eine Temperatur, die ungefähr gleich ist der Siedetemperatur des verflüssigten Gases, zwischen diesen beiden Punkten ist eine Stelle, an der sich der Meniskus hinsichtlich der Verdampfung des verflüssigten Gases im Temperaturgleichgewicht befindet. Die Wärmezufuhr bzw. -abfuhr ist so groß, daß der Meniskus immer im Arbeitsbereich liegt. The point above the meniscus, for example, receives the temperature of the coldest cooling shield, if the container is equipped with a cooling shield that is, a temperature that is higher than the boiling point of the liquefied gas. The place under the meniscus, on the other hand, receives a temperature that is approximately the same is the boiling point of the liquefied gas, between these two points is a point at which the meniscus is related to the evaporation of the liquefied Gas is in temperature equilibrium. The heat supply or removal is so great, that the meniscus is always in the working area.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefUgten Zeichnungen erläutert werden. Two exemplary embodiments of the invention should be based on the attached Drawings are explained.

Es zeigen: Fig. 1 einen Heliumbehälter mit einem Kühlschild, bei dem die untere Leitung des Hampsonmeters selbst die gut wärmeleitende Verbindung zum Boden des Behälters bildet, Fig. 2 den Behälter gemäß Fig. 1, jedoch mit einer separaten gut wärmeleitenden Verbindung zum Boden des Behälters. Show it: Fig. 1 shows a helium container with a Cooling shield in which the lower line of the Hampsonmeter itself is the one that conducts heat well Forms connection to the bottom of the container, Fig. 2 the container according to FIG. 1, however with a separate, good heat-conducting connection to the bottom of the container.

Der Heliumbehälter gemäß Fig. 1 besteht aus einem Innenbehälter 1 und einem Außenbehälter 2. Zwischen beiden Behältern befindet sich ein Kühlschild 3. Zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Außenbehälter 2 befindet sich ferner eine Isolierung 4.The helium container according to FIG. 1 consists of an inner container 1 and an outer container 2. There is a cooling shield between the two containers 3. Between the inner container 1 and the outer container 2 there is also a Insulation 4.

Vom Gasraum 5 des Innenbehälters geht eine obere Leitung 6 zum in der Zeichnung nicht dargestellten Differenzmanometer des S;ampsonmeters. In entsprechender 5reise geht vom Flüssigraum 7 eine untere Leitung 8 zum Differenzmanometer.An upper line 6 goes from the gas space 5 of the inner container to the in Differential manometer of the S; ampsonmeter, not shown in the drawing. In appropriate 5reise goes from the liquid space 7 a lower line 8 to the differential manometer.

Die untere Leitung 8 besitzt ein nahezu waagerecht verlaufendes Teilstück 9, das den Arbeitsbereich mit umfaßt, in welchem der Meniskus 10 des flüssigen Heliums stabilisiert werden soll.The lower line 8 has an almost horizontally extending section 9, which includes the working area in which the meniscus 10 of the liquid helium should be stabilized.

Hierzu ist eine Stelle 11 oberhalb des Meniskus 10 durch eine gut wärmeleitende Verbindung 12 aus Kupfer an das Kühlschild 3 angeschlossen wird. 'Der Stelle 11 wird somit eine Temperatur, die genügend weit huber der Siedetemperatur des Heliums liegt, aufgezwungen, so daß das Helium mit Sicherheit verdampft, wenn es sich der Stelle 11 nähert. Die Temperatur des Kühlschildes, oder, bei mehreren Kühlschilden, des kälteren Kühlschildes, ist hierfür bei weitem am besten geeignet, da dessen Temperatur nur wenig oberhalb der Siedetemperatur des verflüssigten Gases liegt und praktisch konstant ist. Die Temperatur der Stelle 11 wird somit sicher fixiert und der Wärmeeinfall durch die Rohrleitung auf dem erforderlichen niedrigen Wert gehalten. Stelle 11 kann jedoch auch an ein anderes warmes Behälterteil, zum Beispiel auch die Wand des Außenbehälters 2, angeschlossen werden.For this purpose, a point 11 above the meniscus 10 is through a good thermally conductive connection 12 made of copper is connected to the cooling shield 3. 'Of the Point 11 is thus a temperature that is sufficiently far above the boiling point of the helium is imposed, so that the helium evaporates with certainty if it approaches the point 11. The temperature of the cooling shield, or if there are more than one Cooling shields, the colder cooling shield, is by far best suited for this, because its temperature is only slightly above the boiling point of the liquefied gas and is practically constant. The temperature of the point 11 thus becomes safe fixed and the incidence of heat through the pipeline at the required low Value held. Point 11 can, however, also be transferred to another warm part of the container, for Example also the wall of the outer container 2 can be connected.

Gemäß der Erfindung wird eine Stelle 13 unterhalb des Meniskus 10 gut wärmeleitend mit dem Boden des Behälters 1 verbunden, indem die untere Leitung 8 iil dem Bereich zwischen der Stelle 13 und Boden des Behälters 9 als Kupferrohr 14 susgebildet wird. Der Stelle 13 wird somit eine Temperatur aufgeprägt, die praktisch gleich ist der Temperatur des unteren Teils des Behälters 1. Auf diese Weise wird erreicht, daß die durch die untere Leitung 8 herangeführte Wärme abfließt und sich der Meniskus 10 zwischen' den Stellen 11 und 13 stabilisiert. Es ist von Vorteil, wenn der Bereich zwischen den Stellen 11 und 13 aus schlecht wärmeleitendem Material, beispielsweise austenitischem Stahl, besteht.According to the invention, a location 13 is created below the meniscus 10 Good thermal conductivity connected to the bottom of the container 1 by the lower line 8 iil the area between the point 13 and the bottom of the container 9 as a copper pipe 14 is formed. The point 13 is thus impressed with a temperature that is practical same is the temperature of the lower part of the container 1. On In this way it is achieved that the heat brought in through the lower line 8 flows off and the meniscus 10 between the points 11 and 13 stabilizes. It is an advantage if the area between points 11 and 13 is poor thermally conductive material, for example austenitic steel.

Das Kupferrohr 14 muß dann an den Boden des Innenbehälters und an das autenitisne Rohr gelötet werde. Auch die restliche untere Leitung 8 kann dann aus Kupfer bestehen und muß an das austenitische Teilstück gelötet werden. In diesem Fall kann die separate gut wärmleitende Verbindung 12 entfallen, indem die untere Leitung 8 direkt am Kühlschild 3 kontaktiert wird.The copper pipe 14 must then be at the bottom of the inner container and on the autenitisne tube is soldered. The rest of the lower line 8 can then consist of copper and must be soldered to the austenitic section. In this Case, the separate good heat conducting connection 12 can be omitted by the lower Line 8 is contacted directly on the cooling shield 3.

Bei Konstruktionen, die hohe Forderungen an die Dichtheit und Sicherheit erfüllen müssen, sind Lötverbindungen nicht erlaubt.For constructions that have high demands on tightness and safety must meet, soldered connections are not allowed.

In diesem Fall besteht die gesamte untere Leitung 8 aus austenitischem Stahl. Eine solche Ausführung ist in Fig. 2 dargestellt.In this case, the entire lower pipe 8 is made of austenitic Stole. Such an embodiment is shown in FIG.

Es müssen dann kupferne Wärmebrücken 12 und 15 an die untere Leitung 8 an den Stellen 11 und 13 angelötet und mit dem Kühlschild 3 bzw. mit dem Boden des Behälters 1 verbunden werden.There must then be copper thermal bridges 12 and 15 on the lower line 8 soldered at points 11 and 13 and with the cooling shield 3 or with the bottom of the container 1 are connected.

Wenn dagegen die untere Leitung 8 lediglich mit einer warmen Wand kontaktiert wird, führt dies dazu, ctaß sich der Meniskus 10 bis in den Austrittsstutzen aus dem Behälter 1 zurückzieht.If, on the other hand, the lower line 8 only has a warm wall is contacted, this leads to the meniscus 10 extending into the outlet connection withdraws from the container 1.

Die Folgen davon können eine unruhige Anzeige, teilweise sogar Schwingungen, sowie starke Reaktionen auf Druckschwankungen sein.The consequences of this can be a restless display, sometimes even vibrations, as well as strong reactions to pressure fluctuations.

Claims (3)

AnsprticheClaims 1. Hampsonmeter zur Messung des Flüssigkeitsstandes tiefsiedender verflüssigter Gase in isolierten Behältern, mit einer oberen Leitung, welche den Gasraum des Behälters mit einem Eingang eines Diferenzmanometers verbindet, und einer unteren Leitung, welche den Flüssigraum des Behälters mit dem anderen Eingang des Differenzmanometers verbindet, wobei in einem nahezu waagerecht verlaufenden Teilstück der unteren Leitung der Meniskus des verflüssigten Gases liegt und dieses Teilstueck an einer Stelle oberhalb des Meniskus gut wärmeleitend mit einem Behälterteil verbunden ist, welches eine Temperatur oberhalb der Temperatur des verflüssigten Gases besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das nahezu waagerecht verlaufende Teilstück t9) der unteren Leitung (8) an einer Stelle (13) unterhalb des Meniskus (10) gut wärmeleitend mit dem Boden des Behälters (1) verbunden ist.1. Hampsonmeter for measuring the liquid level of low boilers liquefied gases in insulated containers, with a top conduit leading to the The gas space of the container connects to an input of a differential manometer, and a lower line, which connects the liquid space of the container with the other inlet of the differential manometer connects, being in an almost horizontal Part of the lower line of the meniscus of the liquefied gas lies and this Partly at a point above the meniscus with good thermal conductivity with a container part is connected, which is a temperature above the temperature of the liquefied Has gas, characterized in that the almost horizontally extending portion t9) of the lower line (8) at a point (13) below the meniscus (10) well is thermally connected to the bottom of the container (1). 2. Hampsonmeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gut wärme leitende Verbindung aus Kupfer besteht.2. Hampsonmeter according to claim 1, characterized in that the good thermally conductive connection made of copper. 3. Hampsonmeter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gut wärmeleitende Verbindung durch die untere Leitung (8,14) selbst gebildet wird, indem sie in diesem Bereich aus Kupfer besteht.3. Hampson meter according to claim 1 and 2, characterized in that the connection, which conducts heat well, is formed by the lower line (8, 14) itself by being made of copper in this area. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4530233A (en) * 1983-07-18 1985-07-23 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for distinguishing between different gas or gas mixtures using a flow tube

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