DE3047324C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Füllstandsmeßvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Füllstandsmeßvorrichtung wird in großem
Ausmaß zur Messung des Wasserstandes eines Kühlmittels,
z. B. Wasser, in dem Druckbehälter eines Druckwasserreaktors
oder eines Siedewasserreaktors benutzt, ferner bei einem
herkömmlichen Heizkessel (nachstehend wird das Kühlmittel
für den Heizkessel und den Reaktor der Einfachheit halber
als Wasser bezeichnet). Die Ergebnisse solcher Füllstandsmessungen
werden als wichtige Daten zur Füllstandssteuerung,
Steuerung des zuzugebenden Wassers und anderer Sicherheitsmaßnahmen
für den Heizkessel bzw. Reaktor benutzt. Demgemäß
muß die Füllstandsmeßvorrichtung mit einem bestimmten zuverlässigen
Fehler korrekt arbeiten, selbst bei einem
Störfall, wie einem Dampfaustritt aus dem Rohrleitungssystem
des Behälters.
In der älteren Anmeldung P 30 46 933 wird dazu eine Vorrichtung
beschrieben, die mit Hilfe eines Bezugswasserstandes
arbeitet. Mit einem Differentialdruckdetektor
wird die Druckdifferenz zwischen Bezugswasserstand und
Wasserstand im Druckbehälter bestimmt. Auftretende Änderungen
der Temperatur in der Umgebung der Füllstandsmeßvorrichtung
(im Störfall) und die damit verbundene fehlerhafte
Messung wird hier durch einen Wärmeaustauscher
verhindert.
Eine Füllstandsmeßvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Art ist bekannt, wobei das Meßprinzip
der Füllstandsmeßvorrichtung folgendermaßen ist: Ein Wasserdruck,
der auf eine Druckeinlaßöffnung des Differentialdruckdetektors
einwirkt, wird durch einen Bezugswasserstand
gebildet. Der Wasserstand in dem Behälter kann damit dadurch
berechnet werden, daß der Wert des Bezugswasserstandes
und das Meßergebnis des Differentialdruckdetektors mit den
Werten der Dichte des Wassers und des Dampfes in dem Behälter
und der Füllstandsmeßvorrichtung kombiniert werden. Eine
Vorrichtung dieser Art wird beispielsweise in Proc. IEE,
Bd. 126 (1979) Seiten 1041-1043 beschrieben.
Obgleich sie sehr brauchbar ist, weist die konventionelle
Füllstandsmeßvorrichtung noch Mängel auf, die es zu überwinden
gilt. Als Beispiel ist folgender Mangel zu nennen:
Falls Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf aus dem Behälter, beispielsweise
dem Druckbehälter des Heizkessels oder Reaktors,
entweicht, wodurch der Druck in dem Behälter reduziert und
die Temperatur der Umgebungsluft, die die Füllstandsmeßvorrichtung
umgibt, drastisch erhöht wird, wird Wärme von der
Umgebungsluft rasch auf das Wasser in der Füllstandsmeßvorrichtung
übertragen, wodurch die Dichte des Wassers sich
ändert und das Wasser siedet. Infolgedessen liefert der
Differentialdruckdetektor ein Ausgangssignal, dem ein
großer Fehler anhaftet, bevor eine Störfallsicherheitseinrichtung
in Betrieb gesetzt wird, um die Temperatur der
Umgebungsluft zu reduzieren. In einem weiter fortgeschrittenen
Stadium wird das siedende Wasser Nachweissignale
des Differentialdruckdetektors hervorrufen, die so beträchtlich
schwanken, daß eine Berechnung des Wasserstandes
in dem Behälter unmöglich ist.
In der DE-AS 22 06 957 wird eine Meßvorrichtung beschrieben,
bei der Meßfehler bei der Messung des Wasserstandes
im Dampferzeuger bei normalem Betrieb verhindert werden,
und die Rohre für die Bezugswassersäulen im Inneren des
Dampferzeugers angeordnet sind. Auch ist an einem äußeren
Rohr ein adiabatischer Mantel angebracht, der eine Abstrahlung
der Wärme verhindert.
In der DE-PS 11 92 837 ist eine Vorrichtung für die Standmessung
in mit verflüssigten Gasen gefüllten Behältern beschrieben,
die nach dem Prinzip der pneumatischen Sprudelgasmessung
arbeitet. Danach wird keine Bezugswassersäule
verwendet, und der Druckbehälter ist im Inneren teilweise
mit Wärmeisoliermaterial versehen.
Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine Füllstandsmeßvorrichtung
herzustellen, die die vorstehenden Nachteile
der bekannten Füllstandsmeßvorrichtungen nicht aufweist,
und in der Lage ist, den Wasserstand in einem Behälter
mit einem relativ kleinen Fehler zu messen, selbst wenn
die Umgebungstemperatur plötzlich ansteigt, beispielsweise
wenn Dampf austritt.
Die Füllstandsmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist durch die Merkmale des Anspruchs 1
ausgestattet.
Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der
Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm von Versuchsdaten, die die
Wirkung der Ausführungsform nach Fig. 1
veranschaulichen;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung
und
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Füllstandsmeßvorrichtung 10 nach einer
Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die an einen
Druckbehälter 11 eines Siedewasserreaktors oder Druckwasserreaktors
angeschlossen ist. Der Druckbehälter 11
und die Füllstandsmeßvorrichtung 10 sind in einem
trockenen Raum 14 angeordnet, abgesehen von
einem Differentialdruckdetektor 12 und einem Teil des
vertikalen Rohres 13 und einem Teil des unteren Rohres,
die mit dem Differentialdruckdetektor 12 verbunden sind.
Der Druckbehälter 11, in den Kühlwasser gegeben worden
ist, weist einen dampfenthaltenden Teil oder oberen
Raum 11 a über der Wasseroberfläche 15 und einen kühlwasserenthaltenden
Teil oder unteren Raum 11 b unter
der Oberfläche 15 auf. Der vordere Endabschnitt eines
oberen Rohres 16, das sich von dem oberen Raum 11 a
des Druckbehälters 11 erstreckt, verläuft schräg nach
oben und ist unmittelbar mit der Seitenwand einer Bezugskammer
20 verbunden, wobei es eine Öffnung 16 a
aufweist. Die Bezugskammer 20 ist mit ihrem Boden
mit dem vertikalen Rohr 13 verbunden, das sich im
wesentlichen vertikal nach unten erstreckt und eine
Biegung aufweist, um mit einer Druckeinlaßöffnung 12 a
des Differentialdruckdetektors 12 verbunden zu werden.
Dieser Abschnitt des vertikalen Rohres 13, der sich
in den trockenen Raum 14 erstreckt, ist mit einem
wärmeundurchlässigen, adiabatischem Mantel 22 umgeben,
der beispielsweise aus Asbest oder Perlit besteht.
Die andere Druckeinlaßöffnung 12 b des Differentialdruckdetektors
12 ist mit einem unteren Rohr 17 verbunden,
das sich von dem unteren Raum 11 b des Druckbehälters
11 erstreckt. Der Abschnitt des unteren
Rohres 17, der sich in den trockenen Raum 14 erstreckt,
ist mit einem wärmeundurchlässigen, adiabatischen
Mantel 22 a bedeckt, der aus dem gleichen Material wie
der Mantel 22 besteht. Wie aus den vorstehenden Ausführungen
entnommen werden kann, umfaßt die Füllstandsmeßvorrichtung
10 dieser Ausführungsform einen
Differentialdruckdetektorabschnitt 10 a, der die Bezugskammer
20, das vertikale Rohr 13, das untere Rohr 17,
das obere Rohr 16 und die adiabatischen Mäntel 22 und
22 a, die in dem Differentialdruckdetektorabschnitt 10 a
angeordnet sind, umfaßt, ausgenommen den Differentialdruckdetektor
12. Wenn Kühlwasser der Bezugskammer 20
und dem vertikalen Rohr 13 zugeführt wird, steigt die
Wasseroberfläche in der Bezugskammer 20 niemals über
die untere Kante der Öffnung 16 a des oberen Rohres 16
an, das als Abflußrohr dient. Die Wasseroberfläche,
die mit der unteren Kante der Öffnung 16 a fluchtet,
wird Bezugswasseroberfläche 21 genannt. Zwischen der
Bezugswasseroberfläche 21 und dem Differentialdruckdetektor
12 erstreckt sich eine Bezugswassersäule 13 a,
die einen Wasserdruck, der einem gegebenen Bezugswasserstand
H entspricht, auf den Differentialdruckdetektor
12 ausübt. Das obere Rohr 16 dient als Abflußrohr
und wirkt auf die Bezugskammer 20 ein, ferner
verbindet es den oberen Raum 11 a des Druckbehälters 11
mit einem dampfenthaltenden Teil oder oberen Raum 20 a,
der oberhalb der Bezugswasseroberfläche 21 in der
Bezugskammer 20 gebildet wird, wodurch die Drücke sowohl
in dem oberen Raum 11 a wie in dem oberen Raum 20 a
gleich groß sind.
Es soll nun die Funktion der Füllstandsmeßvorrichtung
beschrieben werden. Wenn der Reaktor sich im normalen
Betriebszustand befindet, wird das Kühlwasser in dem
Druckbehälter 11 auf eine hohe Temperatur erhitzt und
der Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf wird im oberen
Raum 11 a gesammelt und beispielsweise auf eine (nicht
dargestellte) Dampfturbine über das Hauptdampfrohr 11 c
übertragen. Der Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf tritt
ebenfalls in den oberen Raum 20 a in der Bezugskammer
20 über das Rohr 16 ein. Da die Temperatur in dem
Raum 20 a niedriger ist als die Temperatur des zugeführten
Dampfes, wird der Dampf in dem oberen Raum 20 a
verflüssigt. Wegen der Abflußfunktion des oberen
Rohres 16 wird jedoch die Lage der Bezugswasseroberfläche
21 aufrechterhalten, so daß sich der Bezugswasserstand
H nicht ändert. Da der Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf
in die Bezugskammer 20 eintritt und
sich verflüssigt, wie obenerwähnt, wird von dem
Druckbehälter 11 ständig dem Inneren der Bezugskammer 20 Wärme
zugeführt. Umgebungsluft 14 a in dem trockenen Raum 14
wird andererseits durch einen (nicht dargestellten)
Kühler gekühlt, der üblicherweise in dem trockenen
Raum 14 vorgesehen ist, so daß die Temperatur der
Bezugswassersäule 13 a etwa 100°C in ihrem oberen Teil
beträgt, also höher als die Umgebungstemperatur T °C
ist, während der untere Teil der Bezugswassersäule 13 a
im wesentlichen auf der gleichen Temperatur wie t °C
gehalten wird. Bei dieser Ausführungsform beträgt
die Temperatur t °C etwa 60°C und der obere Abschnitt
der Bezugswassersäule 13 a, wo die Temperatur höher als
t °C ist, ist ein Abschnitt, der sich zwischen dem
oberen Ende der Bezugskammer 20 oder der Bezugswasseroberfläche
21 und einem Punkt etwa 100 mm darunter
erstreckt. Obgleich das Wasser im oberen Abschnitt
der Bezugswassersäule 13 a eine Temperatur von etwa
100°C bei normalem Betrieb aufweist, wird es niemals
sieden, wenn durch irgendeine Maßnahme dieser Wert
überschritten wird. Der Grund dafür besteht darin,
daß der Druck in der Füllstandsmeßvorrichtung 10 mehr
als ein Bar (1 Atm) beträgt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Betriebszustand wird
der Niveauunterschied zwischen dem Wasserniveau h oder
der Oberfläche 15 in dem Druckbehälter 11 und einer
eingestellten Position des Differentialdruckdetektors
12 wie folgt berechnet:
Dabei ist H der Bezugswasserstand, Δ P ist die Druckdifferenz,
die der Differentialdruckdetektor 12 feststellt,
p₁ ist die Dichte des Wassers in dem Druckbehälter,
p g ist die Dichte des gesättigten Dampfes bei
dem Reaktordruck P und der Temperatur in dem oberen
Raum 11 a des Druckbehälters 11 und p₀ ist die Dichte
des Wassers, das den Bezugswasserstand angibt.
Aus der Gleichung (1) ist zu entnehmen, daß der Wert h
errechnet wird, indem der vorgegebene Bezugswasserstand
H der Wert Δ P, der von dem Differentialdruckdetektor
12 festgestellt wird, und die entsprechend
ausgewählten Dichten p₁, p g und p₀ in die Gleichung (1)
eingesetzt werden. In der Gleichung (1) ist p₀ die
Dichte des Kühlwassers bei der Temperatur der Umgebungsluft
14 a. Der Einsatz eines solchen Wertes von p₀
ist sinnvoll, da die Temperatur der Bezugswassersäule
13 a bis auf einen beschränkten oberen Endabschnitt
im wesentlichen gleich der Temperatur der Umgebungsluft
14 a ist. Bei normalem Betrieb wird damit ein im
wesentlichen korrekter Wasserstand in den Druckbehälter
11 mit der Gleichung (1) errechnet.
Es wird nun die Funktion der Füllstandsmeßvorrichtung
für den Fall beschrieben, daß Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf
Dampf aus dem Druckbehälter 11 oder dem Hauptdampfrohr
11 c in den trockenen Raum 14 entweicht.
Bei dieser Ausführungsform ist davon auszugehen, daß
der Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf in dem Druckbehälter
11 170°C beträgt. Wenn der entweichende Dampf
in den trockenen Raum 14 eintritt, erhöht sich die
Temperatur der Umgebungsluft 14 a plötzlich auf etwa
170°C und die Drucke in dem Druckbehälter 11 und der
Füllstandsmeßvorrichtung 10 werden drastisch, im
wesentlichen bis auf Atmosphärendruck vermindert.
Demgemäß werden das Kühlwasser in dem Druckbehälter 11
und das Kühlwasser in dem oberen Abschnitt der Füllstandsmeßvorrichtung
10 plötzlich zum Sieden gebracht,
wodurch das Ausgangssignal des Differentialdruckdetektors
für kurze Zeit schwankt. Danach beginnt der
Dampf, der in den trockenen Raum 14 eingetreten ist,
die Füllstandsmeßvorrichtung 10 zu erwärmen, so daß
die Temperaturen der Bezugswassersäule 13 a und des
Kühlwassers in dem unteren Rohr 17 zu steigen anfangen.
Wenn das vorstehend geschilderte Dampfentweichen beginnt,
setzt eine (nicht dargestellte) Sicherheitseinrichtung
des Reaktors eine (nicht dargestellte) Sprüheinrichtung
in Gang. Ein solches Ingangsetzen fordert
jedoch eine beträchtliche Zeitspanne, beispielsweise
1000 sec, wobei sich bei der Bezugswassersäule 13 a
der vorstehend erwähnte Temperaturanstieg in der
Zwischenzeit fortsetzt. Wenn keiner der Wärmedurchlässigen
Mäntel 22 und 22 a vorhanden ist, bildet sich
in diesem Fall ein Film aus kondensiertem Dampf auf
der Oberfläche des vertikalen Rohrs 13 und des unteren
Rohres 17, so daß die Temperaturen an diesen Oberflächen
sehr rasch etwa 170°C erreichen. Demzufolge erreichen
die Bezugswassersäule 13 a und das gesamte Kühlwasser
in dem unteren Rohr 17 100°C und mehr und fangen in
etwa 1000 sec zu sieden an. Dies hat zur Folge, daß
das Ausgangssignal des Differentialdruckdetektors
außerordentlich schwankt, so daß es unmöglich wird,
die genaue Größe des Ausgangssignals festzustellen.
Die Berechnung des Wasserstandes h mit der Gleichung (1)
ist dadurch nicht mehr möglich. Bei der Füllstandsmeßvorrichtung
nach der Erfindung sind jedoch wärmeundurchlässige,
adiabatische Mäntel 22 und 22 a vorgesehen,
die das vertikale Rohr 13 und das untere Rohr 17
bedecken. Infolgedessen wird, auch wenn der kondensierte
Film auf den Oberflächen der Mäntel 22 und 22 a
gebildet wird, wodurch diese Oberflächen schnell eine
Temperatur von etwa 170°C annehmen, wenig Wärme auf
das Kühlwasser in dem Differentialdruckdetektorabschnitt
10 a über das vertikale Rohr 13 und das untere
Rohr 17 übertragen. Der Temperaturanstieg dieses
Kühlwassers wird also sehr verzögert. Die Temperatur
des Kühlwassers, wie es an einer mittleren Höhe der
Bezugswassersäule 13 a nach einem Zeitraum von etwa
1 Stunde (3600 sec) gemessen wird, wird lediglich
etwa 60-75°C erreichen. Dadurch beginnt die Sprüheinrichtung
zu sprühen, bevor die Temperatur des
Kühlwassers etwa 75°C erreicht, so daß ein stabiler
Wert des Wasserstandes h durch Einsatz der Füllstandsmeßvorrichtung
10 erhalten werden kann. Der
erhaltene Wert des Wasserstandes h ist nur mit geringen
Fehlern behaftet, da die Temperaturerhöhung der Bezugswassersäule
13 a minimiert werden kann, um die
Änderung der Dichte des Kühlwassers, das die Bezugswassersäule
13 a bildet, zu reduzieren. Obgleich sie
hinsichtlich der Messung des Wasserstandes h aufgrund
des siedenden Teils des Kühlwassers, der durch die
Entspannung am Anfang des Dampfaustritts hervorgerufen
wird, nicht stabil ist, kann die erfindungsgemäße
Füllstandsmeßvorrichtung stetig die Messung
des Wasserstandes h fortsetzen, ohne daß dadurch
ein wesentlicher Fehler auftritt.
In Fig. 1 sind mit der Bezugsziffer 19 Ventile bezeichnet,
die an dem vertikalen Rohr 13 und dem unteren
Rohr 17 angebracht sind, um die Entfernung des Differentialdruckdetektors
12 bei einer Inspektion oder
Reparatur desselben zu erleichtern.
Fig. 2 stellt ein Diagramm dar, angibt, wie die
horizontale Temperaturverteilung bei der mittleren
Höhe des vertiaklen Rohres 13 der Füllstandsmeßvorrichtung
10 des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1,
das zwei wärmeundurchlässige Mäntel 122 und 22 a aufweist,
wie sie entlang der Linie von im Mittelachsenabschnitt
des vertikalen Rohres 13 durch die Rohrwand
und den wärmeundurchlässigen, adiabatischen
Mantel 22 zu der Oberfläche des Mantels 22 vorliegt,
mit jeder Stunde variiert, die verstreicht, nachdem
der Außenumfang des adiabatischen Mantels 22 eine
Temperatur von etwa 170°C erreicht. Die in Fig. 2
dargestellten Ergebnisse lassen keine Kühlwirkung
durch den Betrieb der Sprüheinrichtung erforderlich
erscheinen. Bei dem Diagram der Fig. 2 entspricht
die Y-Achse der mittleren Achse des vertikalen Rohres
13, die Linien LL und MM stellen die Position an
der inneren bzw. äußeren Umfangsfläche des vertikalen
Rohres dar, und die Linie NN gibt die Position der
Oberfläche des adiabatischen Mantels 22 wieder. Die
Bereiche, die durch die Bezugsziffern 27, 28 und 29
angegeben sind, entsprechen also dem Abstand zwischen
der mittleren Achse des Kühlwassers in dem vertikalen
Rohr 13 und der Innenumfangsfläche des vertikalen
Rohres 13 bzw. der Dicke der Wand des vertikalen
Rohres 13 bzw. der Dicke einer Seite des adiabatischen
Mantels 22. Die X-Achse ist die Abszisse und entspricht
einer Länge, die zwischen dem Abstand zwischen
der Y-Achse und der Linie NN liegt. Eine Gerade 30,
die im wesentlichen parallel zur X-Achse verläuft,
stellt die Temperaturverteilung beim normalen Betrieb
des Reaktors dar. Diese Temperaturverteilungskurve
kann deshalb als diejenige betrachtet werden, die er
halten wird, wenn Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf in
den trockenen Raum 14 strömt. In diesem Fall weisen
die Temperaturen an verschiedenen Punkten von dem
Abschnitt der mittleren Achse des senkrechten Rohres 13
zu der Außenumfangsfläche des adiabatischen Mantels
22 im wesentlichen die gleichen Werte auf, wie sie
in Fig. 2 angegeben sind. Die Kurven 31, 32, 33, 34
und 35 sind Temperaturverteilungskurven, die nach einer,
zwei, drei, vier bzw. sechs Stunden nach dem Einströmen des
Hochtemperatur-Hochdruck-Dampfes erhalten werden. Die
Kurve 30 ist eine Temperaturverteilungskurve, die zum
Zeitpunkt des Einströmens vorliegt. Die Kurve 31 gibt
an, daß eine Stunde nach dem Beginn des Temperaturanstieges
der Umgebungsluft 14 a die Oberfläche des adiabatischen
Mantels 22 170°C beträgt, wobei die Temperatur
plötzlich abfällt, wenn man sich dem Außenumfang
des vertikalen Rohres 13 nähert und etwa 76°C an der
inneren und äußeren Umfangsfläche des vertikalen Rohres 13
beträgt, worauf sich schließlich in Richtung der Position
der Mittelachse OY geringer wird, um etwa 75°C zu
erreichen. Innerhalb einer Stunde von dem Zeitpunkt
an, der der Geraden 30 entspricht, steigt die Temperatur
des Kühlwassers in dem vertikalen Rohr 13
niemals über 75°C, so daß das Kühlwasser niemals
sieden wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Aus der
Kurve 31 kann damit entnommen werden, daß das Kühlwasser
in dem Differentialdruckdetektorabschnitt 10 a
auf 75°C oder weniger für eine Stunde begrenzt werden
kann, wenn die Füllstandsmeßvorrichtung nach Fig. 1
benutzt wird, und daß der Wasserstand in dem Druckbehälter
11 kontinuierlich mit relativ kleinem Fehler
gemessen werden kann, nachdem eine Stunde verstrichen
ist, und zwar mit Hilfe der in der Zwischenzeit in
Gang gesetzten Sprüheinrichtung.
Fig. 3 zeigt den Hauptteil einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Die Füllstandsmeßvorrichtung in
dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der
Füllstandsmeßvorrichtung nach Fig. 1 darin, daß das
vertikale Rohr 13 nach Fig. 3 an seinem oberen Ende
einen Abschnitt 25 ohne Mantel aufweist, der der
Umgebungsluft ausgesetzt ist. Da die anderen Bauteile
die gleichen wie die der Füllstandsmeßvorrichtung
nach Fig. 1 sind, wird nun lediglich dieser unterschiedliche
Punkt näher erläutert. Der freiliegende, unbedeckte
Abschnitt 25 strahlt an die Umgebungsluft 14 a
Wärme ab, die dem oberen Abschnitt der Bezugswassersäule
13 a durch den Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf
zugeführt wird, der von dem Druckbehälter 11 über das
obere Rohr 16 während des normalen Betriebs eintritt,
wodurch eine Temperaturanstieg an diesem Abschnitt der
Bezugswassersäule 13 a verhindert ist. Wenn der
Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf in den trockenen
Raum 14 abgegeben wird, wirkt auf das Wasser in
dem vertikalen Rohr 13 über den freiliegenden,
keinen Mantel aufweisenden Abschnitt 25 Wärme ein.
Da der freiliegende Abschnitt 25 lediglich einen
kleinen Teil des vertikalen Rohres 13 umfaßt,
ist die Wärme, die auf das Kühlwasser in dem vertikalen
Rohr 13 über den freiliegenden Abschnitt 25
einwirkt, relativ klein. Normalerweise wird darüber hinaus
der Temperaturanstieg des Kühlwassers an
dem Abschnitt, der dem freiliegenden Abschnitt 25
entspricht, durch eben diesen freiliegenden Abschnitt
25 beschränkt. Der Temperaturanstieg der Bezugswassersäule
13 a ist damit gegenüber dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 verzögert. Die Sprüheinrichtung
kann deshalb in Gang gesetzt werden, lange bevor
das Wasser in der Füllstandsmeßeinrichtung zu sieden
beginnt, so daß die Füllstandsmeßvorrichtung die
Messung des Wasserstandes h mit großer Genauigkeit
und Stabilität durchführen kann.
In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Der Unterschied zwischen dieser
Ausführungsform und der Ausführungsform von Fig. 3
besteht darin, daß ein Kühler 26 an dem freiliegenden
Abschnitt 25 nach Fig. 4 angebracht ist. Die übrigen
Bauteile sind die gleichen wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 1, es wird nun lediglich dieser Unterschied
näher erläutert. Der Kühler 26 steuert den
Temperaturanstieg des Kühlwassers an dem oberen Abschnitt
der Bezugswassersäule 13 a, wobei das
Wasser im wesentlichen auf das gleiche Temperaturniveau
wie die Umgebungsluft 14 a abgekühlt wird.
Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs der
Bezugswassersäule 13 a, die durch den Hochtemperatur-Hochdruck-Dampf
in dem freien Raum 14 hervorgerufen
wird, kann deshalb reduziert werden. Der Kühler 26
kann also als eine Einrichtung angesehen werden,
um der Wirkung des freiliegenden Abschnitts 25
der Füllstandsmeßvorrichtung der Ausführungsform
nach Fig. 3 entgegenzutreten.
Claims (4)
1. Füllstandsmeßvorrichtung für einen Druckbehälter (11),
der in seinem unteren Teil Wasser und in seinem oberen
Teil Dampf enthält,
- - mit einem Differentialdruckdetektor (12), der zwei Druckeinlaßöffnungen aufweist und sich in einer Position unterhalb des Niveaus des Wassers in dem Druckbehälter (11) befindet, der die Differenz zwischen zwei unterschiedlichen Drucken, die auf die Druckeinlaßöffnungen einwirken, mißt,
- - mit einer Bezugskammer (20), die Wasser mit einem Niveau, das über dem Niveau des Wassers in dem Druckbehälter liegt und Dampf, der sich über dem Wasser befindet, enthält,
- - mit einem oberen Rohr (16), das den dampfenthaltenden Teil des Druckbehälters (11) mit dem dampfenthaltenden Teil der Bezugskammer (20) verbindet und das von der
- - Bezugskammer (20) zu dem Druckbehälter (11) hin schräg nach unten verläuft,
- - so daß die Wasseroberfläche in der Bezugskammer (20) auf einem bestimmten höheren Niveau gegenüber dem Differentialdruckdetektor (12) gehalten wird und in den dampfenthaltenden Teilen des Druckbehälters (11) und der Bezugskammer (20) der gleiche Druck herrscht,
- - mit einem vertikalen Rohr (13), das den Boden der Bezugskammer (20) mit einer der Druckeinlaßöffnungen des Differentialdruckdetektors (12) verbindet und mit Wasser gefüllt ist,
- - mit einem unteren Rohr (17), das den wasserenthaltenden Teil des Druckbehälters (11) mit der anderen Druckeinlaßöffnung des Differentialdruckdetektors (12) verbindet und mit Wasser gefüllt ist,
- - wobei die Höhe des Wasserstandes im Druckbehälter aus der mit dem Differentialdruckdetektor gemessenen Druckdifferenz, aus der temperaturabhängigen Dichte des Wassers und aus der vorgegebenen Höhe des Bezugswasserpegels bestimmt wird, gekennzeichnet durch einen Wärmeschutzmantel (22, 22 a), der an dem unteren Rohr (17) über dessen gesamte Länge und an dem vertikalen Rohr (13) mindestens bis auf einen freiliegenden Abschnitt an dem oberen, an die Bezugskammer (20) angrenzenden Ende unmittelbar anliegt und die Rohre (13, 17) über ihren gesamten Umfang bedeckt,
- - wodurch eine aufgrund eines plötzlichen Anstiegs der Temperatur an dem Außenumfang der zum Differentialdruckdetektor führenden Rohre erfolgende Wärmeübertragung zwischen dem Außenumfang und dem Inneren der Rohre (13, 17)
- - in dem Maße verhindert oder verzögert wird, daß ein Anstieg der Temperatur des Wassers in den Rohren und im Differentialdruckdetektor, der zu einem Fehler bei der Füllstandsmessung in dem Behälter (11) führen könnte, vermieden sowie ein Sieden des Wassers verzögert wird.
2. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wärmeschutzmantel
(22) den Umfang des vertikalen Rohres (13)
über dessen gesamte Länge bedeckt.
3. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wärmeschutzmantel
(22) den gesamten Umfang des vertikalen Rohres
(13) über dessen gesamte Länge bis auf einen freiliegenden
Abschnitt (25), der sich von der Bezugskammer
(20) über eine bestimmte Länge erstreckt, bedeckt.
4. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Kühler (26)
zur Kühlung des freiliegenden Abschnitts (25) an
demselben angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (2)
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JP16549979A JPS5689020A (en) | 1979-12-21 | 1979-12-21 | Water level indicator |
JP1244580A JPS56110013A (en) | 1980-02-06 | 1980-02-06 | Water-level meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3047324A1 DE3047324A1 (de) | 1981-09-17 |
DE3047324C2 true DE3047324C2 (de) | 1989-02-23 |
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Family Applications (1)
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DE19803047324 Granted DE3047324A1 (de) | 1979-12-21 | 1980-12-16 | "fuellstandsmessvorrichtung" |
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