DE1014345B

DE1014345B - Vorrichtung zur Messung der Dichte eines gasfoermigen oder fluessigen Mediums

Info

Publication number: DE1014345B
Application number: DEN9417A
Authority: DE
Inventors: Dr Archer John Porter Martin
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1953-09-08
Filing date: 1954-09-01
Publication date: 1957-08-22
Also published as: GB788392A; US2728219A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Messung der Dichte eines gasförmigen oder flüssigen Mediums.

Die Messung wird durch Vergleich der zu messenden Dichte mit derjenigen bekannter gasförmiger oder flüssiger Medien durchgeführt und setzt die in der elektrischen Meßtechnik benutzte Wheatstonsche Brücke als bekannt voraus. Um die Beschreibung des Erfindungsgegenstandes zu vereinfachen, wird das zu messende Medium im folgenden als Dampf und das Medium, mit dem der Vergleich durchgeführt wird, als Gas bezeichnet.

Gemäß der Erfindung sind sieben kommunizierende Leitungen oder Leitungszweige in der Art einer Wheatstonschen Brücke angeordnet, bei der die vier '5 ersten Zweige als die Gleichgewichtszweige der Brücke miteinander verbunden sind und ein einstellbarer Strömungswiderstand mindestens in einem Gleichgewichtszweig vorgesehen ist; ferner ist ein Einlaß für das zu messende Medium an der Verbindungssteile des ersten und zweiten Zweiges und ein Auslaß an der gegenüberliegenden Verbindungsstelle vorgesehen; die Verbindungsstelle des ersten und dritten Zweiges liegt vertikal über der Verbindungsstelle des zweiten und vierten Zweiges; ferner ist ein Druckmesser in dem fünften Zweig zwischen den vertikal versetzten Verbindungsstellen vorgesehen; ein sechster und siebenter äußerer Zweig ist je auf einer Seite mit einem Einlaß und auf der anderen Seite mit dem fünften Zweig an einer Stelle zwischen dem Druckmesser und einer der vertikal versetzten Verbindungsstellen verbunden, und ein einstellbarer Strömungswiderstand ist in mindestens einem der sechsten oder siebenten Zweige vorgesehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird im folgenden im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 in rein schematischer Darstellung die Strömung eines Mediums durch die vorgeschlagene Vorrichtung zeigt und

Fig. 2 eine Vorrichtung in einer mehr dem praktischen Zweck entsprechenden Form darstellt.

Es sei angenommen, daß eine Reihe von Dämpfen V₁, F₂, V₃ usw. von verschiedener Dichte nacheinander durch die Vorrichtung geschickt werden sollen und daß die Aufgabe der Vorrichtung darin besteht, festzustellen, ob oder um wieviel diese Dichten sich ändern.

Das in Fig. 1 dargestellte Gerät enthält einen Kreis für ein Medium, der aus neun Zweigen oder Armen besteht, die nach Art einer Wheatstonschen Brücke angeordnet sind, wobei die neun Leitungszweige mit 1 bis 9 der Reihe nach bezeichnet sind. Während der Messungen treten die zu untersuchenden Dämpfe V Vorrichtung zur Messung der Dichte
eines gasförmigen oder flüssigen Mediums

Anmelder:

National Research Development
Corporation, London

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reidiel, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8, September 1953

Dr. Archer John Porter Martin, London,
ist als Erfinder genannt worden

an der Einlaßöffnung 10 in die Vorrichtung ein, verteilen sich an der Verbindungsstelle 11 auf zwei im wesentlichen gleiche Ströme und gelangen durch die Leitungen 1 und 2 an die Verbindungsstellen 12 und 13. Von hier strömen die Dämpfe durch die Leitungen 3 und 4 zu einer Verbindungsstelle 14 und verlassen das Gerät durch einen Auslaß 15.

Die Verbindungsstellen 12 und 13 sind durch Leitungszweige 5, 8 und 9 verbunden. In dem Zweig 5 befindet sich ein Meßinstrument M bekannter oder geeigneter Bauart, das die Größe und Richtung der Strömung eines Mediums durch den Zweig 5 oder auch die Druckdifferenz zwischen den Enden dieses Zweiges zu messen gestattet.

Ein Bezugsgas G, vorzugsweise ein inertes Gas, tritt bei 16 in die Vorrichtung ein und teilt sich in zwei annähernd gleiche Ströme, die durch die Leitungszweige 6 und 7 der Brücke den Verbindungsstellen 17 und 18 zufließen, die, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zwischen der Verbindungsstelle 12 und dem Meßinstrument bzw. zwischen der Verbindungsstelle 13 und dem Meßinstrument liegen. Von hier strömen die Gase durch die Leitungen 8 und 9 zu den Verbindungsstellen 12 und 13.

Von den Verbindungsstellen 12 und 13 wandert die Mischung der Dämpfe und Gase in zwei Strömen durch die Leitungen 3 und 4 zum Auslaß 15.

In den Leitungszweigen 3, 4, 6 und 7 sind Strömungswiderstände R₃, R₄, R₆ und R₁ vorgesehen, um den Strömungswiderstand durch diese Zweige zu verändern. Jeder Widerstand kann z. B. aus einem Stab bestehen, der mit einer Verengung in dem be-

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treffenden Zweig zusammenarbeitet. Dieser Stab geht durch eine Abdichtung am Ende des Zweiges hindurch, die eine Verschiebung gestattet, und durch eine Veränderung der Lage des Stabes mit Bezug auf die Verengung kann der Strömungswiderstand des betreffenden Zweiges verändert werden.

Fig. 2 zeigt, wie die Kreise praktisch angeordnet werden können, wobei die einander entsprechenden Teile in den beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen haben. Es ist ersichtlich, daß in Fig. 2 der größere Teil jedes Zweiges so angeordnet ist, daß er vertikal liegt, während die restlichen Teile eine möglichst geringe Länge aufweisen. Auf diese Weise kann die Vorrichtung auf einen sehr kleinen Raum zusammengedrängt werden.

Es sind Mittel vorgesehen, um die Vorrichtung als Ganzes auf einer im wesentlichen konstanten und gleichmäßigen Temperatur zu halten.

Die Vorrichtung wird in der folgenden Weise verwendet :

Anfänglich, und nur vorübergehend, werden alle Zweige mit dem Bezugsgas G gefüllt. Das gleiche Gas wird dann der Vorrichtung mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit durch den Einlaß 10 zugeführt, während der Einlaß 16 vorübergehend abgeschlossen ist. Das Gas teilt sich in zwei Ströme, die ungefähr gleiche Strömungsgeschwindigkeit haben. Die Widerstände R₃ und 2?₄ in den Zweigen 3 und 4 werden dann so eingestellt, daß keine Strömung in dem Instrument M angezeigt wird.

Das Bezugsgas wird dann in die Vorrichtung auch durch den Einlaß 16 hereingelassen, und die Widerstände i?₆ und R₁ in den Zweigen 6 und 7 werden so eingestellt, daß wiederum keine Strömung in dem Instrument M gemessen wird. Daraus folgt, daß die Drucke auf den beiden Seiten des Instrumentes M gleich sein müssen.

Der erste Dampf V₁, der untersucht werden soll, wird dann am Einlaß 10 zugeführt. Wenn seine Dichte größer ist als die des Bezugsgases, dann nimmt die Druckdifferenz zwischen den vertikal angeordneten Verbindungsstellen 12 und 13 infolge des erhöhten Gewichtes des Dampfes in den Zweigen 1 und 2 zu.

Da die Dichte des Gases in den Zweigen 6 und 7 ungeändert bleibt, tritt eine Druckdifferenz auf bei- 4-5 den Seiten des Instrumentes M auf und wird von diesem aufgezeichnet.

Die Leitungen, welche die Widerstände enthalten, haben einen kleineren Querschnitt als die übrigen, um eine möglichst große Empfindlichkeit zu erzeugen.

Das Instrument M kann in bekannter oder geeigneter Weise ausgeführt sein.

Der Strömungsmesser arbeitet tatsächlich als ein Druckmeßgerät, und ein geeigneter Druckmesser kann an Stelle des Strömungsmessers verwendet werden.

Die Dämpfe V haben oft explosive oder thermolabile Eigenschaften, und das Instrument M enthält unter Umständen einen heißen Körper. Aus diesen Gründen wird vorzugsweise ein inertes Gas als Bezugsgas G, z. B. Stickstoff, verwendet. In diesem Fall hat das Gas den nützlichen Zweck, zu verhindern, daß Dämpfe oder Gase V das Instrument M erreichen können.

Die Teile α und b der Zweige 1 und 2 in der Nähe der Verbindungsstellen 12 und 13 sind nach Fig. 2 so ausgeführt, daß sie schräg nach oben laufen, so daß, wenn ein scharfer Stoß eines verhältnismäßig schweren Dampfes in den Zweig 1 eintritt, der schwere Dampf an einem Übertritt in die Leitung 8 verhindert wird; umgekehrt kann das leichtere Bezugsgas aus dem Zweig 9 nicht in den Zweig 2 eintreten. Damit eine vorübergehende Druckzunahme oder Abnahme an dem Auslaß 15 keine vorübergehende Strömung durch den Zweig 5 oder einen vorübergehenden Druckunterschied an seinen beiden Enden erzeugt, ist es wünschenswert, daß die Volumina der Zweige 1, 8 und 6 zusammen ungefähr das gleiche Volumen haben wie die Zweige 2, 9 und 7.

Obwohl in der vorliegenden Beschreibung angenommen wurde, daß das Bezugsmedium ein Gas ist und das untersuchte Medium ein Dampf, können beide Gase oder Dämpfe oder auch beide Medien Flüssigkeiten sein. '

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Messung der Dichte eines gasförmigen oder flüssigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß sieben kommunizierende Leitungen oder Leitungszweige in der Art einer Wheatstonschen Brücke angeordnet sind, bei der die vier ersten Zweige als die Gleichgewichtszweige der Brücke miteinander verbunden sind und ein einstellbarer Strömungswiderstand mindestens in einem Gleichgewichtszweig vorgesehen ist, daß ein Einlaß für das zu messende Medium an der Verbindungsstelle des ersten und zweiten Zweiges und ein Auslaß an der gegenüberliegenden Verbindungsstelle vorgesehen ist und die Verbindungsstelle des ersten und dritten Zweiges vertikal über der Verbindungsstelle des zweiten und vierten Zweiges liegt, daß ein Druckmesser in dem fünften Zweig zwischen den vertikal λ ersetzten Verbindungsstellen vorgesehen ist, daß ein sechster und siebenter äußerer Zweig je auf einer Seite mit einem Einlaß und auf der anderen Seite mit dem fünften Zweig an einer Stelle zwischen dem Druckmesser und einer der vertikal versetzten Verbindungsstellen verbunden ist und daß ein einstellbarer Strömungswiderstand in mindestens einem der sechsten oder siebenten Zweige vorgesehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Zweig in Richtung auf die vertikal versetzten Verbindungsstellen schräg nach oben verlaufen.

3. Gerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand des ersten und zweiten Zweiges geringer ist als der des dritten und vierten Zweiges.

4. Gerät nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der mit Widerständen versehenen Kreise größer ist als der der übrigen Zweige.

5. Gerät nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Volumina des ersten und sechsten Zweiges etwa gleich der des zweiten und siebenten Zweiges ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen