DE3527349A1 - Verfahren und anordnung zur kontinuierlichen messung der fuellstandshoehe einer radioaktiven glasschmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Die DE-PS 27 23 999 betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Messung der Standhöhe von elektrisch leitenden Flüssigkeiten. Eine Eintauchelektrode als Fühler für die Standhöhe der Flüssigkeit ist an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die Elektrode steht mit der Oberfläche ihres in die Flüssigkeit eintauchenden Teilstückes mit der Flüssigkeit in elektrisch leitender Verbindung. Die Enden der Elektrode sind über je eine von der Flüssigkeit und vom Flüssigkeitsbehälter elektrisch getrennte Leitung mit der Wechselspannungsquelle verbunden. Der Eingangswiderstand der Elektrode soll vernachlässigbar klein gegenüber dem Übergangswiderstand zwischen Elektrode und Flüssigkeit sein. Ein elektrischer Pegelmesser mißt die Potentialdifferenz zwischen einem Punkt in der Flüssigkeit außerhalb des Streufeldes der Elektrode im Vergleich zu einem Bezugspotential im Wechselstromkreis. Solche Eintauchelektroden müssen fest montiert sein und sind problematisch bei hohen Temperaturen. Sie erfordern hinsichtlich Isolation und Kabelanschlüssen einen hohen mechanischen Aufwand. Außerdem stellen solche Eintauchelektroden ein Hindernis bei Hantierungsarbeiten dar.

Die DE-PS 29 25 092 zeigt eine Anordnung zum Erfassen des Pegels einer elektrisch leitenden Flüssigkeit. Die Flüssigkeit steht mit zwei räumlich voneinander getrennten Elektroden in Berührung, die an einem elektrischen Parallelschwingkreis liegen, mit dem eine Auswerteeinheit verbunden ist. Der Parallelschwingkreis ist pegelunabhängig in Resonanz. Der zwischen den Elektroden sich ausbildende ohmsche Widerstand der elektrisch leitenden Flüssigkeit wird als Dämpfung der Resonanzschwingungen ausgenutzt, wobei die Dämpfung als Maß für den Pegel der elektrisch leitenden Flüssigkeit dient. Diese bekannte Anordnung weist im wesentlichen die gleichen Nachteile auf wie die Einrichtung nach der DE-PS 27 23 999.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, wodurch bei geringem Aufwand sichere Füllstandhöhenmessungen ohne Behinderung von Hantierungsarbeiten an der Kokille durchführbar sind.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anpruch 2 angegeben.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist kostengünstig und mit geringstem Aufwand realisierbar. Für die Meßanordnung sind die meisten Teile schon vorhanden. Sie kann aus preiswerten, robusten, verschleißfesten Komponenten hergestellt werden, die strahlungsunempfindlich sind. Es brauchen praktisch nur zwei Kabelanschlüsse vorgesehen zu werden. Hantierungsarbeiten an der Kokille werden nicht mehr beeinflußt. Es kann sogar eine Schaumbildung auf der Oberfläche der Glasschmelze in der Kokille erfaßt werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist gleichzeitig eine Überwachung des Bodenauslaufs oder Überlaufs von Glasschmelzöfen realisiert. Die kontinuierliche Füllstandsmessung ermöglicht eine leichte Grenzwertüberwachung von mit Glasschmelze zu befüllenden Kokillen.

Die Erfindung kann zu einer üblichen Gewichtsmessung als diversitäre redundante Messung eingesetzt werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine erste Anordnung zur kontinuierlichen Messung der Füllstandshöhe einer radioaktiven Glasschmelze,

Fig. 2 schematisch eine zweite Anordnung zur kontinuierlichen Messung der Füllstandhöhe einer radioaktiven Glasschmelze und

Fig. 3 eine Einrichtung zur Auswertung der mit den Anordnungen nach Fig. 1 und 2 gewonnenen Meßsignale.

Die Zeichnung zeigt in der Fig. 1 schematisch einen Schmelzofen oder Vorratsbehälter 2 für radioaktive Glasschmelze mit einem Bodenauslauf 4, hier in Form eines Rohres, für die radioaktive Glasschmelze 5. Um den Bodenauslauf kann eine Heizung 6 vorgesehen sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Fig. 2 weist der Schmelzofen 2 einen Überlauf 8 für die Glasschmelze 5 auf.

Aus dem Bodenauslauf 4 oder dem Überlauf 8 strömt die Glasschmelze 5 in Form eines Glasschmelzenstrahles 10 in eine unterhalb des Schmelzofens 2 angeordnete Kokille (zylindrischer Edelstahlbehälter) 12. Die Kokille steht auf einem Sockel 14. Zwischen der Kokille 12 und dem Schmelzofen 2 befinden sich üblicherweise zwecks Abschirmung Übergangsstücke 16.

Am Bodenauslauf 4 oder am Überlauf 8 ist eine erste Elektrode 18 mit einem Anschluß 20 und unter dem Boden 21 der Kokille 12 eine mit der Kokille elektrisch verbundene Kontaktplatte 22 als zweite Elektrode mit einem Anschluß 24 vorgesehen. An den Elektroden 18 und 22 bzw. deren Anschlüssen 20 und 24 ist eine Spannungsquelle 26 über Leitungen 28 und 30 angschlossen. In die Leitung 30 ist ein Strom/ Widerstandsmeßgerät 31 geschaltet.

Die Kokille 12 ist durch eine Isolation 32 gegenüber dem Schmelzofen 2 und durch eine Isolation 34 gegenüber Erdpotential elektrisch isoliert.

Sobald aus dem Bodenauslauf 4 oder dem Überlauf 8 ein Glasschmelzenstrahl 10 austritt und die Kokille 12 berührt, wird der Stromkreis geschlossen, und der Strom bzw. der elektrische Widerstand kann am Meßgerät 31 abgelesen werden.

Der Widerstand ist zu Beginn des Füllvorganges am höchsten und nimmt mit zunehmender Füllstandshöhe 36 ab und ist beim maximalen Füllstand am niedrigsten. Entsprechend ist der gemessene Strom zu Beginn des Füllvorganges am kleinsten und beim maximalen Füllstand am höchsten.

Es gilt die Beziehung worin R _G der elektrische Widerstand des Glasschmelzenstrahles 10, l die Länge des Glasschmelzenstrahles, F der Querschnitt des Glasschmelzenstrahles und ρ der spezifische Widerstand der Glasschmelze sind. Da l sich mit der Änderung der Füllstandhöhe ändert, kann bei Kenntnis der Anfangslänge l _max bzw. des Anfangswiderstandes R _Gmax aus der Änderung des Widerstandes direkt die Füllstandshöhe ermittelt werden, wenn ρ und F konstant gehalten werden. Die Füllstandshöhe ergibt sich dann nämlich einfach als Differenz aus der Anfangslänge des Glasschmelzenstrahles und der Ist-Länge des Glasschmelzenstrahles.

Bei nicht konstanter Dichte ρ ist zu beachten, daß die Dichte im wesentlichen abhängt von der Glasschmelzenzusammensetzung und der Temperatur der Glasschmelze. Der Querschnitt F ist ebenfalls temperaturabhängig. Die Temperatur der Glasschmelze im Glasschmelzenstrahl kann eingestellt werden durch die Heizung 6 am Bodenauslauf oder am Überlauf. Die Leistung der Heizung 6 kann also als Maß für die Temperatur genommen werden. Weitere Größen, die zur Ermittlung des elektrischen Widerstandes und damit letztlich zur Ermittlung der Füllstandshöhe notwendig sind, sind die Spannung der Spannungsquelle 26 und die Stromstärke, die mit dem Meßgerät 31 gemessen wird. All diese Größen werden einer Auswerteeinheit 40 zugeführt, die die Füllstandshöhe ermittelt und einem Drucker 42, einem Monitor 44 oder einem Bandschreiber 46 zur Anzeige und Dokumentation zuführt, vgl. Fig. 3.

Claims (7)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Füllstandshöhe einer aus einem Schmelzofen oder aus einem Vorratsbehälter in eine Kokille (Edelstahlbehälter) strömenden, radioaktiven Glasschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des aus dem Schmelzofen oder dem Vorratsbehälter austretenden und in die Kokille geleiteten Glasschmelzenstrahles gemessen wird und daß aus dem gemessenen elektrischen Widerstand, der proportional zur Länge des Glasschmelzenstrahles ist, die ein Maß für die Füllstandshöhe darstellende, mit zunehmender Füllstandshöhe abnehmende Länge des Glasschmelzenstrahles ermittelt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Schmelzofen oder dem Vorratsbehälter (2) in die Kokille (12) eingeleitete Glasschmelzenstrahl (10) zur Messung seines elektrischen Widerstandes als Teil eines elektrischen Stromkreises geschaltet ist, der zur Messung des elektrischen Widerstandes ein Meßgerät (31) aufweist, das mit einer Auswerte/ Anzeigeeinheit (40, 42, 44, 46) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (12) oder ein Teil der Kokille eine erste mit der Glasschmelze in elektrisch leitender Verbindung stehende Elektrode (22) und der Schmelzofen oder der Vorratsbehälter (2) oder ein Teil des Schmelzofens oder des Vorratsbehälters eine zweite mit der Glasschmelze in leitender Verbindung stehende Elektrode (18) darstellen, die an eine Spannungsquelle (26) angeschlossen sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille (12) und der Schmelzofen oder der Vorratsbehälter (2) oder deren Teile gegenüber Erdpotential und die Kokille oder deren Teile gegenüber dem Schmelzofen oder dem Vorratsbehälter bzw. deren Teilen elektrisch isoliert (34; 32) sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenboden (21) oder eine Kontaktplatte (22), auf der die Kokille (12) steht, die erste Elektrode bildet.

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenauslauf (4) oder der Überlauf (8) des Schmelzofens oder des Vorratsbehälters (2) die zweite Elektrode bildet.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Elektrode eine im Bodenauslauf (4) oder im Überlauf (8) angeordnete, mit der Glasschmelze in elektrisch leitender Verbindung stehende Elektrode (18) vorgesehen ist.