DE1083061B - Vorrichtung zum selbsttaetigen Entnehmen von Proben einer durch eine Leitung stroemenden Fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die selbsttätig einer durch eine Leitung strömenden Flüssigkeit mehr oder weniger veränderlicher Zusammensetzung mittels einer in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit elektromagnetisch angetriebenen Pumpe in regelmäßigen Zeitabständen gleich große Proben entnimmt und diese in einem Gefäß sammelt, dessen Inhalt somit die Kontrolle der Durchschnittszusammensetzung der Flüssigkeit erlaubt.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist mit der Rohrleitung eine Umleitung mit einem Meßgefäß verbunden, dem jeweils eine Flüssigkeitsprobe aus der Rohrleitung über einen in der Umleitung angeordneten Umsteuerhahn zugeführt wird, um sie ihm nach Umstellen des Hahnes in entgegengesetzter Richtung zu entnehmen und dem Sammelgefäß zuzuführen, während die Strömung von der Rohrleitung zur Umleitung unterbrochen ist.

Demgegenüber wird in der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung die Flüssigkeit stetig und gleichgerichtet, wie es bei Dosiervorrichtungen bekannt ist, durch die Umleitung geführt, von der eine Ableitung über ein Rückschlagventil zu einer Pumpenkammer abzweigt, in die die Pumpe Flüssigkeitsproben aus der Ableitung saugt, um sie von hier as in den Sammelbehälter zu fördern. Gegenüber der bekannten Vorrichtung bietet die stetige Strömung der Flüssigkeit in der Umleitung auch bei der Probenahme größere Gefahr für die Richtigkeit der Proben, weil ein Entmischen der Flüssigkeit durch die ständige Strömung verhütet wird, und ermöglicht überdies eine erhebliche Steigerung der Entnahmefrequenz.

In an sich bekannter Weise wird die Probenahmepumpe elektromagnetisch angetrieben. Zum Antrieb dient vorzugsweise ein elektronischer Kreis mit einem Multivibrator, der Stromimpulse auf den Elektromagneten überträgt.

Der Stromkreis enthält zweckmäßig einen Spannungsteiler, dessen Schiebekontakt zweckmäßig mit einer auf die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Rohrleitung ansprechenden Vorrichtung verbunden ist, um die Probenahmefrequenz etwaigen nennenswerten Geschwindigkeitsschwankungen anzupassen.

Die Zeichnungen stellen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar.

Fig. 1 ist eine schematische Gesamtdarstellung,

Fig. 2 ein senkrechter Schnitt durch die Meßpumpe in etwa natürlicher Größe,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Impulse erzeugenden elektronischen Systems zur Betätigung der Meßpumpe.

Gemäß Fig. 1 besteht die Rohrleitung, der die Proben entnommen werden, aus einem Saugrohr 38 und Vorrichtung zum selbsttätigen Entnehmen ' von Proben einer durch eine Leitung
strömenden Flüssigkeit

Anmelder:

Gilbert & Barker Manufacturing Company, West Springfield, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Trautmann, Patentanwalt,
Berlin-Zehlendorf, Piinz-Handjery-Str. 68

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Juni 1953

einem mit ihm durch eine Schleuderpumpe 40 verbundenen Druckrohr 39. Ein Teil des Flüssigkeitsstromes fließt stetig durch eine Umleitung, die vom Druckrohr 39 durch ein Rohr 32, ein Elektromagnetgehäuse 15, eine Rohrleitung 31, ein Meßpumpengehäuse 3 und eine Leitung 33 zum Saugrohr 38 führt. Kleine Flüssigkeitsproben werden durch die Meßpumpe dieser Umleitung in Zwischenräumen entnommen und durch das Rohr 34 in einen Sammelbehälter 41 gefördert.

Der Kolben 1 der Meßpumpe ist gemäß Fig. 2 in einem im Pumpenkörper 3 gebildeten Zylinder 2 hin- und herbeweglich. Der Pumpenkörper 3 enthält auch eine' mit dem Einlaßende des Zylinders 2 verbundene Kammer 6, einen zu dieser führenden Einlaßkanal 4 mit einem federbelasteten, sich einwärts öffnenden Kugelventil 5 und aus der Kammer 6 herausführende Auslaßkanäle 7 und 8, von denen 7 durch ein sich nach außen öffnendes federndes Kugelventil 9 gesteuert wird, während 8 durch ein Ventil 10 abgeschlossen ist, das nur für Durchspülungszwecke von Hand zu öffnen ist. Eine mit dem Einlaßkanal 4 in Verbindung stehende Kammer 11 des Körpers 3, in die die äußeren Enden der Stange 21 und des Kolbens 1 hineinragen und hier durch eine nachgiebige Kupplung 21' miteinander verbunden sind, weist mit Gewinde versehene Einlaß- und Auslaßkanäle 12 und 13 auf.

Der elektromagnetische Antrieb der Meßpumpe geschieht durch zwei Spulen 14, deren jede in einem becherförmigen Gehäuse 15 untergebracht ist. Diese

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Gehäuse liegen einander gegenüber, und werden mit Flanschen 16 gegen die entgegengesetzten Seitenflächen eines dazwischenliegenden eisernen Ringkörpers 17 durch Bolzen 18 gepreßt. Jedes Gehäuse enthält einen an seiner äußeren Endwand befestigten mittleren Eisenkern 19 bzw. 20. Der Kern 19 ist voll, während der Kern 20 einen mittleren Durchgang aufweist, durch den die Kolbenstange 21 geht. Der Pumpenkörper 3 ist unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes 22 auf der geschlossenen Endwand des Gehäuses 15 befestigt. Am inneren Ende der Kolbenstange 21 ist ein eiserner Anker 24 befestigt, dessen kegelförmige Enden in ebensolche Vertiefungen der inneren Enden der Kerne 19 und 20 passen.

Die Spulen 14 sind in den Hohlräumen ihrer Gehäuse 15 durch nichtmagnetische ringförmige Platten

25 abgedichtet, die innere und äußere Dichtungsringe

26 und 27 aufweisen. Jeder dieser Ringe 26 und 27 steht im Eingriff mit dem äußeren Umfang des zugehörigen Spulenkernes 19 bzw. 20 und dem inneren Umfang des Gehäuses 15. Jeder äußere Ring 27 dichtet auch die Fuge zwischen dem anliegenden Ende seines Gehäuses 15 und dem Ring 17 ab. In dem Ring 17 und zwischen den Platten 25 befindet sich eine Kammer 28 mit mit Gewinde versehenen Einlaß- und AuslaßöfFnungen 29 und 30. Die Einlaßöffnung 29 ist durch das Rohr 32 mit dem Druckrohr 39 der Rohrleitung, die Auslaßöffnung 30 durch das Rohr 31 mit dem Einlaß 12 des Pumpenkörpers 3 und der Auslaß 13 des Pumpenkörpers durch das Rohr 33 mit dem Saugrohr 38 der Rohrleitung verbunden, so daß die Flüssigkeit ohne Rücksicht auf die Probenentnahme ständig in erheblicher Menge durch die Pumpe und ihre magnetische Antriebsvorrichtung umlaufen kann. Der Auslaß 7 des Pumpenkörpers 3 ist durch das Rohr 34 mit dem Aufnahmegefäß 41 für die Proben verbunden. Die durch die Kammer 28 gehende Flüssigkeit kühlt die Spulen 14, deren Gehäuse 15 zudem mit Kühlrippen 35 versehen sind. Der Rauminhalt der Kammer 28 kann durch nichtmagnetische Füllstücke 36 verkleinert werden.

Der Anker 24 des Elektromagneten wird mit dem Kolben 1 durch abwechselndes Erregen der beiden Spulen 14 hin- und herbewegt. Der durch den Spielraum zwischen dem Anker 24 und den Kernen 19, 20 bestimmte Hub des Pumpenkolbens ist so kurz und der Durchmesser des Kolbens so klein, daß die Fördermenge je Doppelhub nur etwa 0,04 cm³ beträgt. Diese Menge wird in zeitlichen Zwischenräumen dem ständig fließenden Umleitungsstrom der Flüssigkeit entnommen.

Die Magnetspulen 14 der Pumpe werden wechselweise durch elektrische Impulse erregt. Eine in Fig. 3 als Beispiel schematisch dargestellte für diesen Zweck geeignete Vorrichtung besteht aus einem Multivibrator A₁ einem Trennverstärker B₁ einem Leistungsverstärker C₁ einer Hauptstromquelle D und einer Hilfsstromquelle E. Der Multivibrator A ist in üblicher Weise ausgebildet und verwendet eine Doppeltriode 42. Der Strom wird einer Wechselstromzuleitung von 115 Volt durch einen Transformator 43 entnommen, von dem eine Sekundär spule 44 an einen Vollweggleichrichter 45 angeschlossen ist. Dieser liefert Gleichstrom von 400 Volt und ist durch Drähte 46 und 47, Schwächungswiderstände 48 und 49, die die Spannung auf 150 Volt herabsetzen, und einen Draht 50 mit den Anodenkreisen der beiden Teile der Doppeltriode 42 verbunden. Ein Spannungsregler 51 hält die Spannung gleichmäßig auf 150 Volt. Eine positive Vorspannung für die Gitter beider Teile der Doppeltriode 42 wird durch einen verstellbaren Spannungsteiler 52 geliefert, der durch einen Draht 53 an den Draht 50 und damit an die 150-Volt-Gleichstromquelle angeschlossen ist. Die beiden Teile der Doppeltriode 42 werden abwechselnd leitend und nichtleitend gemacht, wobei die Leitfähigkeit plötzlich von einem Teil auf den anderen übertragen wird. Die Schnelligkeit der Wirkung hängt von den Werten der Gitterwiderstände 54 und der Anodenwiderstände 55, der Größe der Kopplungskondensatoren 56 zwischen den beiden Teilen der Doppeltriode und dem Wert der an die beiden Gitter durch den Spannungsteiler 52 angelegten Gittervorspannung ab. Die Pulsationsfrequenz wird durch Einstellung des Spannungsteilers in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit in weiten Grenzen, z. B. zwischen 20 und 300 Wechseln in der Minute verändert. Die niedrigste Frequenz ergibt sich bei Gittervorspannung Null, die höchste bei der Gittervorspannung 110 Volt.

Der Trennverstärker B benutzt eine Doppeltriode 57, deren Gitter durch Kondensatoren 58 mit je einer Anode der Doppeltriode 42 gekoppelt sind. Die Anoden der Triode 57 sind durch einen Draht 59 mit dem Draht 46 und dadurch mit der 400-Volt-Gleichstromquelle verbunden.

Der Leistungsverstärker C benutzt zwei Röhren 60 des Strahlröhrenverstärkertyps. Die Gitter der Röhren 60 sind durch Kondensatoren 61 je mit einer der Anoden der Doppeltriode 57 verbunden. Die Magnetspulen 14 der Meßpumpe liegen je in einem Anodenkreis der Röhren 60. Jeder dieser Anodenkreise ist an die 400-Volt-Gleichstromquelle durch die Drähte 46 und 47 angeschlossen. Ein Draht 62 verbindet den Draht 47 mit dem einen Pol einer jeden Spule 14, und gesonderte Drähte 63 verbinden die anderen Pole der Spulen 14 mit je einer Anode der Röhren 60. Die Schirmgitter der letzteren sind untereinander durch einen Draht 62' und über einen Widerstand 63' mit dem Draht 62 verbunden.

Da die beiden Teile der Doppeltriode 42 abwechselnd leitend und nichtleitend, werden, treten Spannungsabfälle an ihren entsprechenden Anodenwiderständen 55 ein. Als Ergebnis hiervon beträgt die Anodenspannung eines jeden Teiles der Triode 42 abwechselnd 150 und etwa 10 Volt. Die Kopplungskondensatoren 58 übertragen jede Spannungsänderung auf die folgende Stufe. Ändert eine der Anoden der Triode 42 ihre Spannung von +10 auf + 150 Volt, so wird ein kurzer positiver Impuls auf das Gitter der folgenden Röhre 57 übertragen, und die Rückkehr ihrer Spannung von +150 auf +10 Volt führt zur Übertragung eines negativen Impulses auf dieses Gitter. Die Dauer eines jeden Impulses hängt hauptsächlich von der Größe des Kopplungskondensators 58 und von dem Widerstand des Gitterkreises der folgenden Röhre 57 ab.

Die Trennstufe B verhindert die gegenseitige Einwirkung der Stufen A und C₁ die die Regelmäßigkeit der Pulsation beeinträchtigen könnte. Die Kopplungskondensatoren 61 liefern kurze positive und negative Impulse abwechselnd an die Gitter der Röhren 60, die meist negativ vorgespannt sind, um dadurch die Hilfsstromquelle £ abzusperren, die aus einer Sekundärwicklung des mit der Primärspule 64 an die Wechselstromquelle von 115 Volt und 60 Perioden angeschlossenen Transformators 65, einem Gleichrichter 66 und Widerständen 67 und 68 besteht. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist über einen Kondensator 69 und die andere Seite des Widerstandes 68 über einen Draht 70 geerdet. Der Verbindungspunkt der

Widerstände 67 und 68 ist ferner mit dem Gitter einer jeden Röhre 60 durch einen Draht 71, einen Widerstand 72, einen Draht 73 und einen Widerstand 74 verbunden. Die positiven Gitterimpulse überwinden vorübergehend die Gittervorspannung und gestatten das Fließen starker Stromimpulse abwechselnd zu den Spulen 14 des Pumpenelektromagneten. Die praktisch zwecklosen negativen Impulse werden durch zwei Dioden 75 kurzgeschlossen, die den Draht 71 mit je einem der Drähte 73 verbinden.

Widerstände 76 in einem Nebenschluß zu jeder Magnetspule 14 sollen die Spannungsstöße, die sich bei plötzlichem Ein- und Ausschalten des Stromes in den Spulen 14 ergeben, auf einen annehmbaren Wert herabsetzen.

Ein Kondensator 77 zwischen den die Magnetspulen 14 mit den Anoden der Röhren 60 verbindenden Leitungen 63 erzeugt nach Beendigung eines jeden Impulses eine Stromschwingung, die die Eisenteile des Elektromagneten entmagnetisiert, um ein Ankleben des Ankers 24 an den Kernen 19, 20 durch remanenten Magnetismus zu vermeiden.

Die beschriebenen pulsationserzeugenden elektronischen Mittel können für die selbsttätige Probeentnahme angewendet werden. Dabei wird der die Entnahmefrequenz regelnde Spannungsteiler 52 durch die Strömung in der Rohrleitung beeinflußt. Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung enthält die in Fig. 3 dargestellte Regelungsvorrichtung in einem Gehäuse 78, das zum Teil aufgebrochen ist, um den Spannungsteiler 79 und dessen Antriebswelle 80 zu zeigen.. Rohre 78' zur Aufnahme der Drähte 62 und 63 verbinden das Gehäuse 78 mit dem Gehäuse der Meßpumpe, und ein Rohr 79' enthält die Zuführungsdrähte. Die Kraft für das Drehen der Spannungs- teilerwelle 80 wird von der Strömung in der Rohrleitung 39 abgeleitet. Eine bekannte Normalausführung ist schematisch dargestellt. Eine Lochplatte 81 ist in die Rohrleitung eingeführt. Rohre 82 und 83 führen von dieser Leitung zu beiden Seiten der Lochplatte zu einem Differentialumformer 84, in dem der Druckunterschied der Flüssigkeit in Luftdruck umgewandelt wird. Dieser wird durch ein Rohr 85 auf einen Luftmotor 86 übertragen, der durch ein Getriebe 87 die Spannungsteilerwelle 80 bewegt.

Die gesamte im Laufe eines Tages entnommene Menge kann durch die Regelung der Pumpenfrequenz zwischen sehr weiten Grenzen gehalten werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum selbsttätigen Entnehmen von Proben einer durch eine Leitung strömenden Flüssigkeit durch eine in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit elektromagnetisch angetriebenen Pumpe, die in einer zwischen zwei entfernt voneinander liegenden Punkten der Leitung verlaufenden Umleitung angeordnet ist und die Proben in einen Sammelbehälter fördert, dadurch gekennzeichnet, daß von der Umleitung (32, 33), durch die Flüssigkeit in an sich bekannter Weise stetig und gleichgerichtet fließt, eine Ableitung (4) über ein Rückschlagventil (5) zu einer Pumpenkammer (6) abzweigt, in die die Pumpe (1) Flüssigkeit aus der Ableitung (4) saugt, um sie von hier in den Sammelbehälter (41) zu fördern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektromagnetische Antriebsvorrichtung zwei Spulen aufweist, die zur Erzeugung eines Saughubes und darauffolgenden Druckhubes der Pumpe abwechselnd erregt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Mitteln zum selbsttätigen Betrieb der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung ein elektronischer Kreis gehört, der einen frei laufenden Multivibrator (A) enthält, der abwechselnd Stromimpulse auf die beiden Spulen überträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Spannungsteiler (52), dessen Schiebekontakt mit einer auf Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit der die Leitung (38, 39) durchströmenden Flüssigkeit ansprechenden Vorrichtung (79 bis 87) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 594 553, 706 607,
235, 728 704, 890 307, 892 606;

österreichische Patentschrift Nr. 169 708;
britische Patentschrift Nr. 648 860.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 S29/70 5.60