DD217016A1

DD217016A1 - DEVICE FOR THE RADIOMETRIC TIGHT MEASUREMENT OF FLOW-PROPER MEDIA

Info

Publication number: DD217016A1
Application number: DD25376683A
Authority: DD
Inventors: Peter Franke; Christian Riedel; Rainer Wernecke; Horst Kretschmer; Manfred Scheller; Peter Goehler; Norbert Beiermann
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1983-08-08
Filing date: 1983-08-08
Publication date: 1985-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur radiometrischen Dichtemessung an, insbesondere fliessfaehigen zweiphasigen, unter Druck stehenden Medien in Rohrleitungen, mit der bei gegebenem Rohrleitungsdurchmesser, Medien und Betriebsdruck sowie Verwendung einer weichen g-Strahlenquelle physikalische Messbedingungen erreicht werden, die ausreichende Empfindlichkeit, Genauigkeit und Zeitverhalten gewaehrleisten und eine Prozesssteuerung mit kurzen Reaktionszeiten ermoeglichen. Die Vorrichtung besteht aus einem Gehaeuse mit Messkanal sowie g-Strahlenquelle und Detektor auf gegenueberliegenden Seiten des Messkanals. Dieser besteht aus einem Rohrstueck, beidseitig gegen das Gehaeuse druckfest abgedichtet und mit kleinerer Wandstaerke und/oder aus Werkstoff geringerer Dichte als die Rohrleitung gefertigt, wobei das Gehaeuse den den auf das Rohrstueck wirkenden Betriebsdruck mit aufnimmt. Laengs der Achse g-Strahlenquelle - Detektor, die die Mittellinie des Messkanals als in einem Winkel a 90 schneiden kann, ist eine zweite Bohrung im Gehaeuse vorgesehen, die in Kapseln fuer Quelle und Detektor endet.The invention relates to a device for radiometric density measurement, in particular flowable two-phase, pressurized media in piping, with the given pipe diameter, media and operating pressure and use of a soft g-radiation source physical measurement conditions are achieved, which ensure sufficient sensitivity, accuracy and timing and provide process control with short response times. The device consists of a housing with measuring channel and g-radiation source and detector on opposite sides of the measuring channel. This consists of a piece of pipe, sealed on both sides pressure-tight against the housing and made with smaller wall thickness and / or lower density material than the pipe, wherein the housing receives the working pressure acting on the Rohrstueck with the housing. Laeng's Axis Radiation Source - A detector that can slice the centerline of the measurement channel as being at an angle a 90 provides a second bore in the housing that terminates in capsule for source and detector.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Vorrichtung zur radiometrischen Dichtemessung von fließfähigen Medien 'Apparatus for the radiometric density measurement of flowable media '

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Dichte von fließfähigen Medien, insbesondere von zweiphasigen fließfähigen Medien, nach dem Prinzip der JA -Strahlen-Transmissionsmessung während des Durchflusses durch eine Rohrleitung. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Messung der Dichte von Kohlenstaub-Trägergas-Suspensionen mit hoher Peststoffkonzentration, die in der Regel unter erhöhtem Druck einem Vergasungsreaktor oder einer Feuerungsanlage zugeführt werden.The invention relates to a device for measuring the density of flowable media, in particular of two-phase flowable media, according to the principle of the JA- ray transmission measurement during the flow through a pipeline. A preferred field of application of the device according to the invention is the measurement of the density of coal dust carrier gas suspensions with a high concentration of pesticides, which are usually supplied under elevated pressure to a gasification reactor or a furnace.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

ι ι

Es ist bekannter Stand, die Dichte von Medien, die in Rohrleitungen fließen, radiometrisch unter Anwendung von /· -strahlenden Isotopen zu messen, wobei die Schwächung der Intensität der von einer Quelle emittierten /i-Strahlen beimIt is known to measure the density of media flowing in pipelines radiometrically using radiating isotopes, wherein the attenuation of the intensity of the / i rays emitted by a source

Durchgang durch das in der Rohrleitung strömende Medium bestimmt wird ("Transmissionsmessung").Passage through the medium flowing in the pipeline is determined ("transmission measurement").

Auf das Ergebnis der Messung haben neben der zu bestimmenden Dichte des strömenden Mediums untef anderem folgende, durch Eichung zu berücksichtigende Größen Einfluß:In addition to the density of the flowing medium to be determined, the result of the measurement has the following variables, which must be taken into account by calibration:

- Aktivität der Quelle und Energie der J* -Strahlung- Activity of the source and energy of J * radiation

- durchstrahlte Länge im Medium ^- irradiated length in the medium ^

- Grundabsorption der Strahlung in der von dem zu messenden Medium freien Apparatur, also insbesondere die Strahlenabsorption in den durchstrahlten Rohrwänden·Basic absorption of the radiation in the apparatus free of the medium to be measured, that is to say in particular the absorption of radiation in the irradiated tube walls.

Mit Rücksicht auf die erforderliche Empfindlichkeit und Genauigkeit der Messung bzw. den Zeitaufwand für die Erreichung ausreichender statistischer Sicherheit der Strahlenmessung sowie auf die Beschränkung der Aktivität der Quelle ergeben sich für die einzelnen Meßfälle optimale Bereiche für die/ durchstrahlte Länge und Grenzen für die Grundabsorption der Strahlung, das heißt auch für das Produkt aus durchstrahlter Stärke der Rohrwand und Dichte des Rohrwerkstoffes. Diese Forderungen lassen sich relativ einfach erfüllen, wenn homogene fließfähige Medien bei relativ geringen Drücken zu prüfen sind. Technisch üblich sind beispielsweise Erweiterungen der Rohrleitungen an den Meßstellen, U- oder Z-artige Ausbildung der Rohrleitung und Durchstrahlung eines Rohrleitungsschenkels in Achsrichtung, andererseits Anordnung der Quelle an einem in die Rohrleitung hineinragenden Träger, um eine günstige Durchstrahlungslänge zu erreichen. Bei zweiphasigen Medien, insbesondere bei der Messung der Dichte von Staub-Trägergas-Suspensionen können jedoch Erweiterungen der Rohrleitung, mehrfache Anordnung von Rohrkrümmern oder Einbauten innerhalb der mediienfUhrenden Leitung zu Entmischungen und damit Fehlmessungen oder sogar zur Verstopfungsgefahr führen. Bei Messungen unter höherem Druck kann eine Erweiterung der Rohrleitung solche Wandstärken erforderlich machen, daß sich die Grundabsorption unvorteilhaft vergrößert.In view of the required sensitivity and accuracy of the measurement or the time required to achieve sufficient statistical certainty of the radiation measurement as well as the limitation of the activity of the source are optimal ranges for the individual measurement cases / the irradiated length and limits for the basic absorption of the radiation , that is also for the product of irradiated thickness of the pipe wall and density of the pipe material. These requirements can be met relatively easily if homogeneous flowable media are to be tested at relatively low pressures. Technically usual, for example, extensions of the pipes at the measuring points, U- or Z-like design of the pipeline and radiation of a pipe leg in the axial direction, on the other hand arrangement of the source on a protruding into the pipeline carrier to achieve a favorable transmission length. However, in the case of biphasic media, especially when measuring the density of dust-carrier gas suspensions, extensions of the piping, multiple arrangement of elbows or internals within the media conduit may result in segregation and thus erroneous measurements or even clogging hazard. For measurements under higher pressure, an extension of the pipeline may require such wall thicknesses that unfavorably increases the basic absorption.

Radiometrische Dichtemessungen mit relativ harten ^p -Strahlen wie z. B. Messungen mit einer Co-Quelle sind genehmigungspflichtig und fordern relativ hohen Aufwand für den Strahlenschutz. Bekannt sind "genehmigungsfreie" Meßvorrichtungen, die mit dem sehr weichen /*-Strahler Am (Strahlungsenergie 0,06 MeV) arbeiten. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich die extrem lange Halbwertszeit dieses Isotopes, die die Korrektur für eine Aktivitätsabnahme der Quelle auch bei langen Betriebszeiten der Meßanordnung erübrigt. Die bei dieser weichen Strahlung auftratenden relativ hohen Massenschwächungskoeffizienten und deren starke Abhängigkeit von der Ordnungszahl der im durchstrahlten Material enthaltenen Elemente sind die Ursache dafür, daß die oben diskutierten Einflüsse von Durchstrahlungsgeometrie sowie Wandstärke und Werkstoff des durchstrahlten Rohres noch gravierender werden. Es ist unter diesem Aspekt charakteristisch, daß handelsübliche Vorrichtungen zur Dichte-Radiometric density measurements with relatively hard ^ p rays such. B. Measurements with a co-source are subject to approval and require relatively high expenditure for radiation protection. Known are "approval-free" measuring devices that work with the very soft / * emitter Am (radiation energy 0.06 MeV). An additional advantage is the extremely long half-life of this isotope, which eliminates the correction for a decrease in activity of the source even with long operating times of the measuring arrangement. The relatively high mass attenuation coefficients occurring in this soft radiation and their strong dependence on the atomic number of the elements contained in the irradiated material are the reason why the above-discussed influences of transmission geometry as well as wall thickness and material of the irradiated tube become even more serious. It is characteristic in this aspect that commercial density

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messung mit. Am-Quellen auf einen sehr engen Durchmesserbereich und auf Betrieb mit relativ niedrigem Druck ( ^/~^>> IMPa) beschränkt sind, siehe z. B. HENGSTENBERG: Messen, Steuern und Regeln in der Chemischen Technik; Dritte Auflage; Bd. II,measurement with. Am sources are limited to a very narrow diameter range and operating at relatively low pressure ( ^/ ~ ^>> IMPa), see e.g. B. HENGSTENBERG: Measurement, Control and Regulation in Chemical Engineering; Third edition; Bd. II,

/ · / ·

Heidelberg, New York 1980; Bd. II, Seite 148/149.Heidelberg, New York 1980; Vol. II, pages 148/149.

Es ist weiter z. B. in DE OS 2642537 und DE 2727032 vorge- ^: : schlagen worden, die Messung der Dichte von Staub-Gas-Suspensionen mittels Z¹ -Strahlen-Transmissionsmessung für die Ermittlung des Kohlenstaubströmes heranzuziehen, der dem Brenner eines Reaktors zur Kohlenstaubvergasung zugeführt wird. Für einen solchen Anwendungsfall ist beispielsweise die Aufgabe zu Ibsen, kontinuierlich die Dichte in der Größenordnung von ca. 350 kg/nr (entsprechend einem Verhältnis von ca. 400 kg Staub je m Trägergas) unter einem Druck von 3 - 4 MPa zu messen, wobei je nach Leistung Rohrdurchmesser von z. B. 30 bis 50 mm auftreten.It is further z. B. superiors in DE OS 2642537 and DE ^2727032: been hit, the measurement of the density of dust-gas suspensions by Z zoom pull ^1-rays transmission measurement for the determination of the coal dust Strömes, which is fed to the burner of a reactor for coal dust gasification. For such an application, for example, the task is Ibsen to continuously measure the density in the order of about 350 kg / nr (corresponding to a ratio of about 400 kg of dust per m carrier gas) under a pressure of 3 - 4 MPa, wherein depending on the power pipe diameter of z. B. 30 to 50 mm occur.

Sowohl unter, betriebswirtschaftlichen als auch sicherheitstechnischen Aspekten hat die Kenntnis des zur VergasungBoth under, economic as well as safety aspects has the knowledge of gasification

gelangenden Kohlenstaubstromes höchste Bedeutung. An die Messung werden deshalb besonders hohe Forderungen hinsichtlich Empfindlichkeit, Genauigkeit und Ansprechzeit gestellt, die sich noch erhöhen, wenn diese Messung zur Regelung des Kohlenstaub-stroines herangezogen werden soll· Unter den oben-rgenannten Randbedingungen sind diese Forderungen mit bekannten radiometrischen Meßvorrichtungen nur unbefriedigend zu erfüllen· Auch die beiden zitierten Patentschriften geben keinen Hinweis, wie durch geeignete Ausgestaltung der Meßvorrichtung die angeschnittenen Probleme gelöst werden können. Sie verweisen auf konventionelle Einrichtungen bzw· beschränken sich auf eine im ganzen verfahrbare Anordnung von Quelle und Detektor, die Montagearbeiten an der staubführenden Rohrleitung erleichtert (DE-OS 2757032).reaching coal dust flow of the highest importance. The measurement is therefore subject to particularly high demands with regard to sensitivity, accuracy and response time, which increase even more when this measurement is to be used to control the coal dust flow. Under the abovementioned boundary conditions, these requirements are only unsatisfactory with known radiometric measuring devices The two cited patents do not give any indication as to how the trimmed problems can be solved by suitable design of the measuring device. They refer to conventional facilities or · are limited to a whole movable arrangement of source and detector that facilitates assembly work on the dust-carrying pipeline (DE-OS 2757032).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Messung der Dichte von fließfähigen Medien, insbesondere von zweiphasigen fließfähigen Medien, nach dem Prinzip der ß -Strahlen-Transmissions· messung in Rohrleitungen, die hohe Forderungen an Empfindlichkeit , Genauigkeit und Zeitverhalten der Messung zu erfüllen vermag, keine Störungen der Strömungsverhältnisse des Mediums in der Rohrleitung verursacht und für die Messung bei höheren Drücken und relativ kleinen Rohrdurchmessern geeignet ist· Es ist insbesondere Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung für die Messung der Dichte von Staub-Trägergas-Suspensionen zu schaffen, die dem Reaktor einer Anlage zur Druckvergasung staubförmiger Brennstoffe zugeführt werden»The aim of the invention is a device for measuring the density of flowable media, in particular of two-phase flowable media, according to the principle of ß- ray transmission measurement in pipes, which is able to meet high demands on sensitivity, accuracy and time response of the measurement, none It is particularly object of the invention to provide a device for measuring the density of dust-carrier gas suspensions, the reactor of a Plant for the pressure gasification of pulverized fuels can be supplied »

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur radiometrischen Dichtemessung an fließfähigen Medien mit einer J^-strahlenden Quelle und einem Detektor zu schaffen, mit der bei gegebenem Rohrleitungsdurchmesser, Art des Mediums undThe invention has for its object to provide a device for radiometric density measurement of flowable media with a J ^ -strahlenden source and a detector, with the given pipe diameter, type of medium and

Betriebsdruck eine solche Meßgeometrie bzw. Durchstrahlungslänge und ein solches Verhältnis von Grundabsorption und Absorption der Strahlung in den zu messenden Medien eingehalten werden können, daß Empfindlichkeit, Genauigkeit und Zeitverhalten der Dichtemessung höchsten Ansprüchen geniigen und für eine Prozeßsteuerung und -regelung mit sehr kurzen Reaktionszeiten geeignet sind· Die zu schaffende Vorrichtung soll außerdem die Möglichkeit bieten, weiche ^-Quellen einzusetzen und damit zu "genehmigungsfreien¹¹ Meßvorrichtungen zu kommen» .;Operating pressure such a measurement geometry or transmission length and such a ratio of basic absorption and absorption of the radiation in the media to be measured can be maintained that sensitivity, accuracy and timing of the density measurement highest claims geniigen and suitable for process control and regulation with very short reaction times · The device to be created should also offer the possibility of using soft sources and thus to obtain "approval-free ¹¹ measuring devices".

, Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, ^ daß der in einem gemeinsamen, auch JA -Strahlenquelle und Detektor aufnehmendem Gehäuse angeordnete, vom Medium durchströmte Meßkanal durch ein Rohrstück gebildet wird, dessen lichter Durchmesser gleich dem lichten Durchmesser der Rohrleitung ist, und das in eine erste Bohrung des Gehäuses eingepaßt und beidseitig druckdicht gegen das Gehäuse abgedichtet ist. Das Gehäuse ist an seinen Stirnseiten wiederum druckdicht , mit der Rohrleitung verbunden, wobei diese Verbindung so ; erfolgt, daß ein bindiger Übergang zwischen Rohrleitung und genanntem Kanal erreicht wird.According to the invention, this object is achieved in that the arranged in a common, also JA- radiation source and detector housing, flowed through by the medium measuring channel is formed by a piece of pipe whose clear diameter is equal to the clear diameter of the pipe, and in a first bore of the housing fitted and sealed on both sides pressure-tight against the housing. The housing is in turn pressure-tight at its ends, connected to the pipeline, said connection so; takes place that a cohesive transition between the pipeline and said channel is achieved.

jfl -Strahlenquelle und Detektor sind auf gegenüberliegenden ^vo Seiten des Meßkanals, auf einer die Mittellinie des Meßkanals jfl radiation source and detector are on opposite ^v o sides of the measuring channel, on one the center line of the measuring channel

schneidende Achse angeordnet· Erfindungsgemäß weist das Gehäuse längs der Achse von Quelle und Detektor eine zweite Bohrung auf, die durch das den Meßkanal bildende Rohrstück unter- * brochen ist, und die an einer Seite in einer mit dem Gehäuse : verbundenen Kapsel mit der M -Strahlenquelle, an der anderenaxis intersecting arranged · According to the invention, the housing along the axis of source and detector, a second bore which is * by the measuring channel-forming pipe piece is interrupted, and on one side in one of the housing: associated capsule with the M - Radiation source, at the other

- Seite in einer ebenfalls mil/ dem Gehäuse verbundenen zweiten Kapsel mit dem Detektor endet» '- side ends in a second capsule also connected to the housing with the detector »'

- Erfindungsgemäß ist das den Meßkanal bildende Rohrstück hinsichtlich seiner Wandstärke und seines Werkstoffes so beschaffen, daß seine Flächenmasse, das ist das Produkt aus- According to the invention the measuring channel forming the tube piece in terms of its wall thickness and its material is such that its basis weight, which is the product of

Wandstärke und Dichte des Werkstoffes der Wand, kleiner ist als die entsprechend definierte Flächenmasse der Rohrleitung, Wird der gleiche Werkstoff für Meßkanal und Rohrleitung verwendet, bedeutet das eine geringere Wandstärke des den Meßkanal bildenden Rührstückes. Das ist bei der erfindungsgemäßen Lösung auch bei hohem Druck in der Rohrleitung möglich, weil sich bei einer druckbedingten elastischen Aufweitung der > Meßkanal an die Wand der genannten ersten Bohrung anlegt und damit weitere Druckkräfte vom Gehäuse aufgenommen werden« Die genannte druckfeste, beidseitige Abdichtung des den Meßkanal bildenden Rohrstüekes gegen das Gehäuse verhindert den Austritt des Mediums aus dem Meßkanal, insbesondere in die genannte zweite Bohrung. Damit werden einerseits Meßfehler, andererseits ein Druckanstieg in der zweiten Bohrung und in den Kapseln für Quelle und Detektor bzw. ein Medienaustritt über diese Kapseln in die Atmosphäre vermieden·Wall thickness and density of the material of the wall, smaller than the correspondingly defined basis weight of the pipeline, If the same material used for measuring channel and pipeline, this means a smaller wall thickness of the measuring channel forming agitator. This is possible in the inventive solution even at high pressure in the pipeline, because at a pressure-induced elastic expansion of the> measuring channel to the wall of said first bore applies and thus more pressure forces are absorbed by the housing «said pressure-resistant, double-sided sealing of the Measuring channel forming Rohrstüekes against the housing prevents the escape of the medium from the measuring channel, in particular in said second bore. On the one hand measuring errors, on the other hand an increase in pressure in the second bore and in the capsules for source and detector or a discharge of media via these capsules into the atmosphere are avoided.

Die mit der Erfindung gegebene Möglichkeit, weitgehend unabhängig vom Betriebsdruck das den Meßkanal bildende Rohrstück durch Verminderung der Wandstärke oder/und durch Einsatz von Λ Werkstoffen geringerer Festigkeit mit wesentlich verminderter Flächenmasse auszuführen, erlaubt, die Strahlen-Grundabsorption so einzustellen, wie sie im Interesse von Empfindlichkeit und Genauigkeit der Messung zweckmäßig ist·The given with the invention possibility, largely independently of the operating pressure to make the measuring channel forming pipe section by reducing the wall thickness and / or by using geringer materials of lower strength with substantially reduced basis weight, allows the basic radiation absorption to be set as in the interest of Sensitivity and accuracy of the measurement is appropriate ·

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden für das genannte Rohrstück Werstoffe verwendet/ deren Ordnungszahl Z oder - falls der Werkstoff aus mehreren Elementen besteht - deren mittlere Ordnungszahl, definiert durchIn an advantageous embodiment of the invention, materials are used for said pipe section / its atomic number Z or - if the material consists of several elements - the mean ordinal number, defined by

m.m.

Z *Z *

der Bedingung Z bzw» Z - 14 genügt. In der Formel bedeuten ID^ der Massenanteil des Elements i im Werkstoff, A. die Atommasse und Z^ die Ordnungszahl des betreffenden Elements.the condition Z or » Z - 14 is sufficient. In the formula, ID ^ is the mass fraction of the element i in the material, A. the atomic mass and Z ^ the atomic number of the element in question.

Werkstoffe dieser Gruppe, zu der beispielsweise Aluminium, andere Leichtmetalle und Plastwerkstoffe gehören, haben - wie bekannt - ein relativ geringes Absorptionsvermögen fürMaterials of this group, which include, for example, aluminum, other light metals and plastic materials, have - as is known - a relatively low absorption capacity for

weiche f -Strahlen. Diese Ausführungsform gestattet dahersoft f-rays. Therefore, this embodiment allows

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den vorteilhaften Einsatz von Am als Strahlenquelle» Für die erfindungsgemäße druckfeste Abdichtung des den Meßka>nal bildenden Rohrstückes gegen das Gehäuse hat sich die Verwendung von an sich'bekannten Rundringdichtungen günstig erwiesen. Sie gestatten im Bedarfsfalle ein leichtes Auswechseln dieses Rohrstückes· In Verbindung mit dieser Ausführung kann die druckdichte Verbindung des Gehäuses mit der Rohrleitung mittels Zwischenstücken erfolgen, wobei die Zwischenstücke jeweils einen Plansch zur Verschraubung mit den _beiden Stirnseiten des Gehäuses, eineifc bis an das genannte Rohrstück hineinragenden und mittels Rundringdichtung gegen die Wand der ersten Bohrung und damit gegen das Gehäuse druckfest abgedichteten zylindrischen Ansatz sowie ein geeignetes Element zur druckfesten Verbindung des Zwischenstückes mit der Rohrleitung, vorzugsweise einen zweiten Flansch, aufweisen, und das Zwischenstück einschließlich des zylindrischen Ansatzes mit einer axialen Bohrung versehen ist, deren lichter Durchmesser gleich dem lichten Durchmesser der Rohrleitung und damit auch gleich dem lichten Durchmesser des Meßkanals ist·the advantageous use of Am as a radiation source »For the inventive pressure-tight sealing of the Meßka> nal forming pipe section against the housing, the use of known per se Rundringdichtungen has proven favorable. In connection with this embodiment, the pressure-tight connection of the housing with the pipe can be made by means of intermediate pieces, wherein the intermediate pieces each have a planch for screwing with the _beiden front sides of the housing, einifc up to said pipe piece and by means of annular seal against the wall of the first bore and thus against the housing pressure-tight sealed cylindrical approach and a suitable element for pressure-resistant connection of the intermediate piece with the pipe, preferably a second flange, and the intermediate piece including the cylindrical extension provided with an axial bore is whose light diameter is equal to the clear diameter of the pipe and thus also equal to the clear diameter of the measuring channel ·

\ ' ' : - v' ' ·,.- Nach der Erfindung wird der Winkelo^. zwischen der Mittellinie des Meßkanals und der durch Quelle und Detektor bestimmten Achse so gewählt, daß der Quotient aus lichtem Durchmesser des Kanals durch sin k>c - dieser Ausdruck entspricht der Durch-Strahlungslänge des Mediums längs der Achse Quelle - Detektor einem von den physikalischen Randbedingungen der Messung und den Genauigkeitsforderungen abhängigen unteren Grenzwert nicht unterschreitet. Dieser Grenzwert liegt bei Anwendung von 0,06 MeV-l· -Strahlen einer ²⁴¹Am-Quelle für die Messung der Dichte von Staub-Trägergas-Suspensionen bei etwa 5.0mm·\ '': - v '' ·, .- According to the invention, the angle o. between the center line of the measuring channel and the axis determined by the source and detector so that the quotient of the diameter of the channel by sin k> c - this expression corresponds to the transmission length of the medium along the axis source - detector one of the physical boundary conditions the measurement and the accuracy requirements are not lower than the lower limit. This limit is based on the use of 0.06 MeV- 1 · radiations from a ²⁴¹ Am source to measure the density of dust-carrier gas suspensions at approximately 5.0 mm ·

Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die genannte zweite Kapsel für den Detektor, vorzugsweise einem Szintilla-, tionsdetektor, mit'je· einem Anschluß für die Zuführung und Abführung eines Kühl- und/oder Heizmediums versehen und so ausgebildet sein, daß der Detektor von den Kühl- und/oder Heizmedien umspült und damit auf konstantem Tepperaturniveau gehalten werden kann.For a further embodiment of the invention, the said second capsule for the detector, preferably a scintillation detector, can be provided with a connection for the supply and discharge of a cooling and / or heating medium and be designed such that the detector is separated from the detector Cooling and / or heating media flows around and thus can be kept at a constant Tepperaturniveau.

Schließlich sind bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung der Durchmesser der genannten zweiten Bohrung des Gehäuses auf der Seite des Detektors erweitert und in an sich bekannter Weise zwischen Quelle und Meßkanal und Detektor Blenden aus einem Material höherer Ordnungszahl zur Kollixnation des Strahlenganges angeordnet.Finally, in an advantageous embodiment of the invention, the diameter of said second bore of the housing on the side of the detector extended and arranged in a conventional manner between source and measuring channel and detector diaphragms made of a material of higher atomic number for Kollixnation the beam path.

Ausführungsbeispiel ΓEmbodiment Γ

Die Erfindung sei durch ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Dazu wird die beiliegende Figur herangezogen, die einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt»The invention will be described in more detail by an embodiment. For this purpose, the enclosed figure is used, which shows a longitudinal section through the device according to the invention »

Das Ausführungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung, die zur Messung der Dichte einer etwa 60 ⁰C heißen Kohlenstaub-Stickstoff-Suspension bestimmt ist, die dem Reaktor einer Druckvergasungsanlage für Kohlenstaub zugeführt wird. Die Vorrichtung ist im Zuge einer Rohrleitung 1 von 35 mm 0 installiert, in der das Kohlenstaub-Stickstoff-Gemisch unter einem Druck von etwa 4 MPa dem Reaktor zuströmt« Die Vorrichtung besteht aus dem Gehäuse 2 mit dem durch ein Rohrstück 3 gebildeten und in einer ersten Bohrung des Gehäuses angeordnetem Meßkanal, einer Kapsel 4 mit der AM-Quelle 5, einer zweiten Kapsel 6 _ffiit dem Szintillationsdetektor 7 sowie aus den Zwischenstücken 8, die jeweils über dem Plansch 9 mit den entsprechenden Gegenflanschen 11 der Rohrleitung 1 druckfest verbunden und mit einem zweiten Flansch mit den Stirnseiten 12 des Gehäuses 2 verschraubt sind.The exemplary embodiment relates to a device which is intended for measuring the density of an about 60 ⁰ C hot pulverized coal nitrogen suspension, which is fed to the reactor of a pressure pulverization plant for pulverized coal. The device is installed in the course of a pipeline 1 of 35 mm 0, in which the coal dust-nitrogen mixture flows under a pressure of about 4 MPa the reactor «The device consists of the housing 2 with the formed by a pipe section 3 and in a first bore of the housing arranged measuring channel, a capsule 4 with the AM source 5, a second capsule 6 _ffi it the scintillation detector 7 and from the intermediate pieces 8, each connected via the splash 9 with the corresponding mating flanges 11 of the pipe 1 and with a second flange with the end faces 12 of the housing 2 are screwed.

Das den Meßkanal bildende Rohrstück 3 ist aus Aluminium (Ordnungszahl Z = 13) gefertigt. Es besitzt einen lichten Durchmesser von 35 mm und eine Wandstärke von 1,2 mm. Es ist in die genannte erste (ax&ale) Bohrung des Gehäuses eingepaßt und mittels Rundringdichtungen 13 druckfest gegen das · Gehäuse abgedichtet·The measuring channel forming the pipe section 3 is made of aluminum (atomic number Z = 13). It has a clear diameter of 35 mm and a wall thickness of 1.2 mm. It is fitted in said first (ax & ale) bore of the housing and sealed against the housing by means of annular seals 13 in a pressure-tight manner.

Die von Quelle 5 und Detektor 7 bestimmte Achse schneidet die Mittellinie des Meßkanals in einem Winkel vonod= 25°, so daß die durch den Quotienten von lichtem Durchmesser des Rohrstückes 3 durch sinoc bestimmte Durchstrahlungslänge L 83 mm beträgt· ,'...The axis determined by source 5 and detector 7 intersects the center line of the measuring channel at an angle of d0 = 25 °, so that the transmission length L determined by the quotient of the diameter of the pipe section 3 by sinoc is 83 mm.

Längs der genannten Achse Quelle-Detektor ist das Gehäuse mit einer zweiten Bohrung 14 versehen, die auf der einen Seite in der Kapsel 4 mit der Quelle 5, auf der anderen Seite in der zweiten Kapsel 6 mit dem Detektor 7 endet,und auf der Detektorseite etwas erweitert ist· Die zweite Bohrung wird durch das den Meßkanal bildende Rohrstück y in der Mitte unterbrochen.Along the said axis source detector, the housing is provided with a second bore 14 terminating on one side in the capsule 4 with the source 5, on the other side in the second capsule 6 with the detector 7, and on the detector side The second bore is interrupted by the pipe section y forming the measuring channel in the middle.

Zur Kollimation des ßtrahlenganges sind zwischen Quelle 5 und Meßkanal die Blende 15 aus Blei und zwischen Meßkanal und Strahleneinschnittsfläche des Detektors 7 die Blende 16 angeordnet.For collimation of the ßtrahlenganges the aperture 15 of lead and between the measuring channel and beam incision surface of the detector 7, the diaphragm 16 are arranged between the source 5 and the measuring channel.

Die beiden, Zwischenstücke 8 weisen je einen zylindrischen Ansatz 17 auf, der in die genannte erste Bohrung vom Gehäuse 2 hineinragt und an das jeweilige Ende des den Meßkanal bildenden Rohrstückes 3 stößt _f Ansatz 17- und Gehäuse 2 sind¹ durch die Rundringdichtung 18 gegeneinander abgedichtet, so daß über die bereits beschriebenen Planschverbindungen auch eine druckdichte Verbindung zwischen Gehäuse 2 bzw. Meßkanal und Rohrleitung T besteht.The two, spacers 8 each have a cylindrical projection 17 which projects into said first bore from the housing 2 and abuts the respective end of the measuring channel forming tube piece 3 _f lug 17 and housing 2 are ¹ sealed by the annular seal 18 against each other , So that there is a pressure-tight connection between the housing 2 and the measuring channel and pipe T via the planishing compounds already described.

Die zweite Kapsel 6 ist mit je einem Anachlußstutzen 19» 20 für die Zufuhr und die Abführung von Stickstoff als Kühlmedium versehen. Der Stickstoff durchströmt den Zwischenraum zwischen der Wand von Kapsel 6" und den Detektor 7» fließt durch einen Spalt 21 zwischen der StrahleneintrittsflächeThe second capsule 6 is provided with one Anachlußstutzen 19 »20 for the supply and discharge of nitrogen as a cooling medium. The nitrogen flows through the gap between the wall of capsule 6 "and the detector 7» flows through a gap 21 between the radiation entrance surface

des Detektors und der Blende 16 in den detektorseitigen Teil von Bohrung 2, bevor er über den Anschlußstutzen 20 abgeführt wird.of the detector and the aperture 16 in the detector-side part of bore 2 before it is discharged via the connecting piece 20.

Die Stickstoffzufuhr kann mit Hilfe eines in der Figur nicht dargestellten Thermometers so geregelt werden, daß trotz erhöhter Umgebungstemperaturen und Wärmeübertragung aus dem Meßkanal die für den Detektor zulässige Temperatur von z. B. 40 ⁰C nicht überschritten wird. , ,The nitrogen supply can be controlled by means of a thermometer, not shown in the figure so that despite increased ambient temperatures and heat transfer from the measuring channel, the permissible for the detector temperature of z. B. 40 ⁰ C is not exceeded. ,,

Der Detektor ist - in der Figur nicht dargestellt - mit einem üblichen Auswertegerät gekoppelt· Die Anordnung gestattet die Messung der Dichte der Kohlenstaub-Trägergas-Suspension mit einem relativen Fehler von kleiner als + 2 %, wobei für die Integration der vom Detektor empfangenen Strahlungsimpulse ein Zeitraum von etwa 10 s herangezogen wird. Eine Korrektur des Meßergebnisses für eine Aktivitätsabnahme der Quelle ist bei einer Halbwertszeit des verwendeten Am-Isotops von 458 Jahren nicht erforderlich. Die Aktivität der ^-Strahlungsquelle ist nur so groß, daß unter Berücksichtigung der relativ geringen Energie der Strahlung eine zusätzliche Abschirmung der Vorrichtung und eine Entfernung der Quelle bei Wartungsarbeiten an oder in der Nähe der Vorrichtung nicht erforderlich sind»The detector is - not shown in the figure - coupled with a conventional evaluation device. The arrangement allows the measurement of the density of the pulverized coal carrier gas suspension with a relative error of less than + 2%, wherein for the integration of the radiation pulses received by the detector Period of about 10 s is used. A correction of the measurement result for a decrease in activity of the source is not required for a half-life of the used Am-isotope of 458 years. The activity of the radiation source is only so great that, taking into account the relatively low energy of the radiation, additional shielding of the device and removal of the source during maintenance work on or in the vicinity of the device are not required.

Claims

invention claim

1. A device for radiometric density measurement of flowable media, in particular of two-phase, under elevated pressure media, the flow of a pipe with a measuring channel, which forms part of the pipeline and is flowed through by the flowable medium, a yf ¹ -radiation source and a

u ^s detector, wherein the / T- radiation source and the detector are arranged on opposite sides on an axis intersecting the center line of the measuring channel, characterized in that said measuring channel is formed by a pipe section (3) whose clear diameter is equal to the clear diameter the pipeline (T) is fitted in a first bore of the housing (2) and is pressure-tightly sealed against the housing (2) on both sides,

the housing (2) along the axis of J ⁴ radiation source (5) and detector (7) has a second bore (14), which is interrupted by the measuring channel forming the tube piece (3), and on one side in a the capsule (4) connected to the housing (2) ends with the Jfl radiation source (5) on the other side in a second capsule (6) likewise connected to the housing (2) with the detector (7) *. '.

·. '12

2, device according to point 1, characterized "characterized in that the '· the measuring channel forming pipe section (3) in terms of its wall thickness and its material is such that its basis weight, defined as a product of wall thickness and density of the material of the wall, smaller is, than the basis weight of the pipeline.

3 · Device according to points 1 and 2, characterized in that the pipe section (3) forming the measuring channel is made of a material whose atomic number Z or average atomic number Z is equal to or less than 14 ·

4. Device according to item 1 to 3, characterized in that "the measuring channel forming the tube piece (3) by means of circular ring seals (13) pressure-tight against the housing (2) is sealed ·

5. Device according to item 1 to 4, characterized in that the housing (2) by means of intermediate pieces (8) pressure-tight with the pipe (1) is connected, wherein the intermediate pieces (8) each have a planch (11) for screwing with the end faces ( 12) of the housing (2), a »in-the first bore of the housing (2) to the measuring channel forming the tube piece (3) projecting and by means of annular seal (18) against the housing (2) pressure-tight sealed

/ Zylinder'ansatz (17), as well as an element for pressure-tight connection with the pipe (1), preferably a further flange (9), and the intermediate piece (8) including the cylindrical extension (17) is provided with an axial bore whose diameter is equal to the diameter of the pipe (1) »,.

6. Device according to item 1 to 5, characterized in that the axis of $ -radiation source (5) and detector (7) and thus said second bore (14) intersects the center line of the measuring channel at an angle oC ^ 90 °.

7. Device according to item 1 to 6, characterized in that the angle gewählt is chosen so that a formed from the inside diameter of the measuring channel by sinoC quotient "does not fall below a determined by the physical boundary conditions of the measurement lower limit.

8 _e device according to item 1 to 7, characterized in that the second capsule (6) with a respective connection (19), (20) for the supply and the discharge of a cooling and / or

/ Heating medium provided and is formed so that the detector (7) is surrounded by the cooling and / or heating medium and thus can be kept at a constant temperature level,

9. Device according to item 1 to 8, characterized in that the diameter of the second bore (14) on the. Side of the detector (7) is extended and that are arranged in a known manner between ^ -radiation source (5) and measuring channel and detector (7) Blanden (15), (16) of a material of higher atomic number for collimation of the beam path. .

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