DD205529A1

DD205529A1 - Einrichtung zur radiometrischen dichtebestimmung instabiler medien

Info

Publication number: DD205529A1
Application number: DD23918082A
Authority: DD
Inventors: Horst Wetzel; Siegfried Langner; Sergej Michailowi Tschistjakow; Konstantin Dimitrijewit Djakow
Original assignee: Horst Wetzel; Siegfried Langner; Sergej Michailowi Tschistjakow; Konstantin Dimitrijewit Djakow
Priority date: 1982-04-21
Filing date: 1982-04-21
Publication date: 1983-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler Medien, insbesondere von Terephthalsaeure-Aethylenglykol-Suspensionen. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler Medien. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Einrichtung zur radiometrischen Konzentrationsbestimmung instabiler Medien, insbesondere Terephthalsaeure-Aethylrnglykol-Suspensionen, so zu gestalten, dass Messungen bei geringen Schichtdicken mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden koennen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die eigentliche Messstrahlenquelle schwenkbar gelagert und in geringem Abstand vor einer im Querschnitt ei- bis birnenfoermig gestalteten und aus einer duennen Aluminiumwandlung bestehenden Messstrecke angeordnet ist und unmittelbar hinter dem Strahlenempfaenger eine ebenfalls schwenkbar gelagerte Vergleichsstrahlenquelle angebracht ist,wobei die Einschwenkung der Strahlenquellen in die Messposition im wechselnden Rhythus durchfuehrbar ist. Die Erfindung wird bei der Dichtbestimmung der hergestellten Terephthalsaeure-Aethylenkol-Suspension wirksam.

Description

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Titel der Erfindung

Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler Medien

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler binärer beziehungsweise quasibinärer Medien, vorzugsweise von Terephthalsäure-Ätfrylenglykol-Suspensionen, die als Rohstoffkomponenten zur Herstellung von hochmolekularen, verspinnbaren Polyätlrylenterephtha lat dienen. Derartige instabile Medien beziehungsweise Gemische können nur durch ständiges Fließen und der damit verbundenen Turbulenzen vor dem Entmischen geschützt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die Dichte von instabilen Medien unter Verwendung von Beta«, oder Gammastrahlung eines Nuklides durch Absorption an unterschiedlichen Peststoffanteilen im Meßgut bestimmt werden kann« Die das Meßgut durchdrungene Reststrahlung wird mittels eines Meßkopfes erfaßt und mit einer nachfolgenden elektronischen Apparatur verarbeitet.

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Diese bekannten technischen Lösungen weisen insbesondere eine unzureichende Empfindlichkeit auf· Um diese Empfindlichkeit zu erhöhen, wurde in der DD 135 301 vorgeschlagen, eine geschlossene Gammastrahlenquelle, vorzugsweise des radioaktiven Nuklides Gs 137 als Strahler gegenüber einem als Hochdruckionisationskammer ausgebildeten Meßkopf so anzubringen, daß ein ellipsenförmig ausgeblendetes Strahlenbündel die Mitte der Hochdruckionisationskammer trifft. Es handelt sich dabei um eine bewegliche, jedoch arretierbare Meßanordnung für kreisrunde Rohrleitungen, bei der Strahler und Meßkopf geson« dert angebracht sind. Dabei sind Strahler und Meßkopf mit solchen statischen Vorrichtungen montiert, die eine höchstmögliche Anpassung an die Meßgeometrie erlauben und das ellipsenförmig aufgefächerte Gamma-Strahlenbündel selbst nicht be« einflussen.

Der Nachteil dieser Meßanordnung besteht darin, daß trotz gesteigerter Empfindlichkeit noch relativ große Meßgutdicken beziehungsweise Rohrquerschnitte erforderlich sind, um repräsentative Meßergebnisse zu erzielen. Die großen Rohrquerschnitte führen auch hier infolge der geringen Fließge schwin -. digkeit der Terephthalsäure-Äthylenglykol-Suspension zu Entmischungserscheinungen derselben. So basiert diese Meßanordnung auf der Durchstrahlung einer Rohrleitung mit Nennweiten zwischen 100 und 300 mm. Bei Durchsatzmengen in der Größenordnung von 2 t/h ergeben sich damit sehr kleine Strömungsgeschwindigkeiten. In diesem Geschwindigkeitsbereich sind die Suspensionen nicht mehr stabil und es kommt zur Entmischung. Weiterhin ist in diesem Bereich auch nicht mit einer über den Querschnitt homogenen hydrodynamischen Strömung zu rechnen, was zu weiterer Meßwertverfälschung führt.

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Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler Medien, vorzugsweise Terephthalsäure-Äthylenglykol-Suspensionen, eine Einrichtung zu schaffen, die sich durch eine große Empfindlichkeit auszeichnet und Messungen der Dichte derartiger Medien mit geringen Schicht· dicken gestattet·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler Medien, insbesondere Terephthalsäure«Äth.ylengl7kol-Suspensionen, so zu gestalten, daß Messungen bei geringen Schichtdicken mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden können·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die eigentliche Meßstrahlenquelle schwenkbar gelagert ist und in geringem Abstand von einer im Querschnitt ei« bis birnenförmig gestalteten und aus einer dünnen Aluminiumwandung bestehenden Meßstrecke angeordnet ist und unmittelbar hinter dem Strahlenempfänger eine ebenfalls schwenkbar gelagerte Vergleichsstrahlenquelle angebracht ist, wobei die Einschwenkung der beiden Strahlenquellen in die Meßposition im wechselnden Rhythmus durchführbar ist· Dabei werden die beiden Strahlenquellen in zweckmäßiger Weise wegen einer einfachen Lagerung auf einer Halbkreisbahn geführt. Das bedeutet, daß der Radius der Halbkreisbahn im eingeschwenkten Zustand so gewählt wird, daß eine sichere Abschirmung gewährleistet ist. Bei Einsatz großer Aktivitäten ist der Radius entsprechend zu vergrößern. Der Abstand der Meßstrahlenquelle von der Meßstrecke, liegt zwischen 15 und 25 mm, vorzugsweise 20 mm. Die Länge der

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Meßstrecke liegt im Bereich von 40 bis 50 mm. Als Meßstrecke dient ein dünnwandiges Aluminiumrohr von etwa 1 mm Wandstär« ke· Durch die geringe Streuung und Absorption von Aluminium gegenüber Stahl wird damit eine zusätzliche Beeinflussung des Meßergebnisses vermindert. Zur Verringerung des Rohrquerschnittes wird die Form etwa ei- bis birnenförmig gewählt. Diese Form wird einmal durch eine Anpassung an den Strahlenkegel und zum anderen durch die Vermeidung scharfer Kanten, die leicht zu Ablagerungserscheinungen führen können, bestimmt. Die Vergleichsstrahlenquelle wurde näher zum Strahlenempfänger gebracht, um damit ihre nötige Aktivität für den gleichen Meßeffekt im Strahlenempfänger wie von der eigentlichen Meßstrecke zu verringern. Bei der erfindungsgemäß angegebenen Geometrie beträgt die Aktivität der Strahlenquelle etwa ein Fünftel. Die Grobabstimmung der Kompensation wird durch Anpassung der Quellenstärke, die Feinabstimmung wird in zwei Stufen vorgenommen. In der ersten Stufe ist der Strahlenkegel durch Blenden einzuschränken und in der zweiten sind dünne Absorptionsfolien oder -bleche in den Strahlenverlauf einzuschalten. In der Arbeitsstellung der Quellen entsteht noch eine beträchtliche Streustrahlung, die ebenfalls zur Erreichung des vorgeschriebenen Strahlenpegels abgeschirmt werden muß.

Im Strahlenempfänger wird die durchdrungene Strahlung in eine elektrische Größe umgewandelt. Die mechanische Modulation des Strahlenfeldes muß, nachdem das elektrische Signal den die Empfindlichkeit und Drift bestimmenden Verstärker durchlaufen hat, wieder synchron demoduliert und die Differenz ausgewertet werden. Wegen der mechanischen Bewegung der Strahlenquelle wird die Periodendauer in den Sekundenbereich gelegt. Das ist kein zusätzlicher Nachteil, da erst nach frühestens 20 s Integrationszeit der Meßwert statistisch sicher wird. Die Auf« teilung zwischen Meß- und Vergleichszeit kann ungleichmäßig erfolgen, da im Vergleichszweig mit geringeren Änderungen zu

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rechnen ist und damit eine größere Zeitkonstante angesetzt werden kann, zum Beispiel im Verhältnis 4 s : 1 s. In dem auf diesem Weg erhaltenen Signal sind schon das Abklingen der Strahlenquelle, der Nulleffekt durch die Umgebungsstrahlung sowie Drift« und Offsetspannung von Strahlenempfänger und Verstärker in erster Näherung kompensiert. Die Korrektur bezüglich des Einflusses der Temperatur und dritter Komponenten muß, soweit es notwendig ist, in einer zusätzlichen Stufe erfolgen. Der Temperatureinfluß kann andererseits auch dadurch eliminiert werden, daß die Suspension mit einem Teil der noch nötigen Wär~ me auf eine konstante Temperatur mit einer Genauigkeit von 1 K temperiert wird.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung erhält man eine Anhebung der Strahlenintensität um mehrere Größenordnung gen. Das zeigt sich darin, daß man eine Auflösung der Dichte von mindestens 6 . 10"5 g/cm3 erreicht, was bei einem Anzeigebereich von 4. M = 0,1 einer Genauigkeit von 1 % entspricht. Gemäß der Erfindung unterscheidet sich die Meßstreckenlänge nicht- von der Weite der Förderleitung. Diese liegt zwischen 40 und 50 mm. Dadurch sind solche Strömungsgeschwindigkeiten des instabilen Mediums gewährleistet, bei denen es nicht zur Entmischung kommt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die chemisch-analytische Untersuchung durch eine direkt anzeigende Meßeinrichtung ersetzt wird. Dadurch ist ein sofortiges Reagieren auf Dichteschwankungen der Terephthalsaure-Atkylengl^kol-Suspension möglich. Die Schnelligkeit und hohe Genauigkeit der Messung in Verbindung mit einer kleinen Totzeit der Suspension erlaubt es, die komplizierte, störanfällige und teure Massedosierung der Terephthalsäure durch eine einfache und damit wenig störanfällige, billige Volumendosie« rung, zum Beispiel Zellrad, Förderschnecke und andere, zu ersetzen.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden; Die dazugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung.

Gemäß der Zeichnung besteht die erfindungsgemäße Einrichtung aus der Meßstrahlenquelle 1 mit dem Nuklid Gs 137 als Strahler, der eine Aktivität von 500 mCi aufweist. Die Strahlenquelle 1 ist schwenkbar gelagert und kann abwechselnd entlang einer Halbkreisbahn 5 in die Meßposition eingeschwenkt und wieder ausgeschwenkt werden und ist von einer wirksamen Abschirmung 3 umgeben. Der Meßstrahlenkegel 8 durchdringt das Meßrohr 7 und trifft auf den Strahlenempfänger 10. Als Strahlenempfänger 10 dient eine Hochdruckionisationskammer. Das Meßrohr 7 besitzt eine dünne Aluminiumwandung von zirka 1 mm Stärke. Durch die geringe Streuung und Absorption von Aluminium gegenüber Stahl wird damit eine zusätzliche Beeinflussung des Meßeffektes vermindert. Zur Verringerung des Rohrquerschnittes wird seine Form etwa ei- bis birnenförmig gewählt. Diese Form ergibt sich einmal aus der Anpassung an den Strahlenkegel 8, der in der Zeichnung durch die Fläche ABGD dargestellt ist, und zum anderen durch die Vermeidung scharfer Kanten, die leicht zu Ablagerungserscheinungen führen können· Die Meßstrahlenquelle befindet sich 20 mm vom Meßrohr 7 entfernt. Die Vergleichsstrahlenquelle 2 wurde näher zum Strahlenempfänger 10 gebracht, um damit ihre nötige Aktivität für den gleichen Meßeffekt im Strahlenempfänger 10 wie von der eigentlichen Meßstrecke 7 zu verringern. Bei der angegebenen Geometrie ist mit etwa einem Fünftel der Aktivität zu rechnen. Die Grobabstimmung der Kompensation erfolgt durch Anpassung der Quellenstärke, die Peinabstimmung erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird der Strahlenkegel durch Blenden eingeschränkt, in der zweiten werden dünne Absorptionsfolien oder -bleche in den Strahlenverlauf eingeschaltet.

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Nachdem das elektrische Signal den die Empfindlichkeit und Drift bestimmenden Verstärker durchlaufen hat, muß die mechanische Modulation des Strahlenfeldes wieder synchron demoduliert und die Differenz ausgewertet werden. Wegen der me« chanischen Bewegung der Strahlenquelle wird die Periodendauer in den Sekundenbereich gelegt. Die Aufteilung zwischen Me ß- und Vergleichs zeit erfolgt im Verhältnis 4 s : 1 s. In dem auf diesem Weg erhaltenen Signal sind das Abklingen der Strahlenquelle, der Nulleffekt, die Umgebungsstrahlung sowie Drift~ und Offsetspannung von Empfänger und Verstärker kompensiert. Die Korrektur der Temperatur erfolgt in einer zusätzlichen Stufe.

Durch diese Einrichtung erhält man eine Dichteauflösung von 6 . 10-5 g/cm3, was für einen Anzeigebereich von Δ Μ = 0,1 einer Genauigkeit von 1 % entspricht. Die Dichte einer gemessenen Terephthalsäure-lth^lenglykol-Suspension beträgt 1,3 g/cm3.

Claims

-Β-

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Erfindungsanspruch

1. Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung instabiler binärer beziehungsweise quasibinärer Medien, vorzugsweise von Terephthalsäure-ÄtfrylengltykoL-Suspensionen, bestehend aus Strahler, Meßstrecke und Strahlenempfanger, gekennzeichnet dadurch, daß die eigentliche Meßstrahlenquelle (1) schwenkbar gelagert und in geringem Abstand vor einer im Querschnitt ei- bis firnenförmig gestalteten und aus einer dünnen Aluminiumwandung bestehenden Meßstrecke (7) angeordnet ist und unmittelbar hinter dem Strahlenempfänger (10) eine ebenfalls schwenkbar gelagerte Vergleichsstrahlenquelle (2) angebracht ist, wobei die Einschwenkung der beiden Strahlenquellen (1; 2) in die Meßposition im wechselnden Rhythmus durchführbar ist.
2. Einrichtung nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß der Abstand der Meßstrahlenquelle (1) von der Meßsfrecke (7) 20 mm beträgt.
3. Einrichtung nach Punkt 1., gekennzeichnet dadurch, daß die Länge der Meßstrecke im Bereich zwischen 40 und 50 mm liegt.