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