DE1085695B

DE1085695B - Messgeraet zur Bestimmung der Dichte einer Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1085695B
Application number: DES53879A
Authority: DE
Inventors: Claude Bardonnet; Roger Commarmot
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1956-06-29
Filing date: 1957-06-13
Publication date: 1960-07-21
Also published as: FR1152997A; US2860516A; GB833058A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit durch Ablesen eines Differenzdruckes.

Es ist bekannt, die Dichte einer Flüssigkeit zu bestimmen, indem man in diese Flüssigkeit ein Gas durch zwei Rohre einbläst, deren Eintauchtiefen eine bestimmte Differenz haben. Die Differenz der Einblasdrücke ist dann der Dichte der Flüssigkeit direkt proportional, und die gesuchte Dichte kann vermittels eines Differentialmanometers direkt bestimmt werden.

Diese Vorrichtung ist so ausgebildet, daß man auch noch geringe Dichteschwankungen der Untersuchungsflüssigkeit genau messen kann. Dazu stattet man eines der Einblasrohre mit einem Gefäß, dem sogenannten Bezugsgefäß, aus, das eine bestimmte Flüssigkeit enthält, in der das Gas in Blasen aufsteigt, bevor es in das Einblasrohr eintritt. In Fig. 1 ist eine derartige Vorrichtung schematisch dargestellt, und es ist mit 1 die Flüssigkeit bezeichnet, deren Dichte gemessen werden soll, mit 2, 3 und 7 die Einblasrohre, mit 5 das die Flüssigkeit 8 enthaltende Bezugsgefäß und mit 9 ein Differentialmanometer.

Unter Berücksichtigung der Dichten der verwendeten Flüssigkeiten kann man die Eintauchtiefen der Rohre 2, 3 und 7 so wählen, daß die am Manometer 9 abgelesene Differenz der Einblasdrücke der um einen Mittelwert schwankenden, veränderlichen Dichte der Flüssigkeit 1 proportional ist, wodurch man eine höhere Meßgenauigkeit erhält.

Dieses Verfahren wird bei abnehmenden Dichteunterschieden infolge des Temperatureinflusses rasch unbrauchbar. Die beobachtete Dichte kann sich sehr stark von der auf eine bestimmte Temperatur bezogenen Dichte unterscheiden, die allein eine wesentliche Eigenschaft der zu messenden Flüssigkeit darstellt. Die erforderliche Korrektur erhält man gemäß der Erfindung durch Anwendung eines weiteren Eintauchgefäßes, eines sogenannten Ausgleichsgefäßes, durch das die Größe des Druckunterschiedes beeinflußt wird.

Die Apparatur besteht aus einem Hauptbehälter, in dem man die Flüssigkeit, deren Dichte gemessen werden soll, auf konstantem Niveau hält; gemäß der Erfindung tauchen in die Flüssigkeit zwei zylindrische Gefäße ein, die die gleiche Hilfsflüssigkeit enthalten und von denen jedes ein in die Hilfsflüssigkeit und ein anderes in die zu messende Flüssigkeit eintauchendes, mit dem oberen, von dem zur Messung benutzten Druckgas eingenommenen Teil des jeweiligen Gefäßes verbundenes Rohr hat. Die beiden in die Hilfsflüssigkeit eintauchenden Einblasrohre sind mit einem Differentialmanometer verbunden. Bei geeigneter Wahl der Hilfsflüssigkeit und der Abmessungen des unten beschriebenen Gerätes ergibt eine einzige Messung der Druckdifferenz die auf eine bestimmte Temperatur bezogene Dichte der Untersuchungsflüssigkeit.

Meßgerät zur Bestimmung der Dichte
einer Flüssigkeit

Anmelder:

Societe des Usines
Chimiques Rhöne-Poulenc, Paris

Vertreter: Dr. F. Zumstein
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 29. Juni 1956

Claude Bardonnet und Roger Commarmot,

Lyon (Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden

Eine beispielsweise Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Meßgerätes ist schematisch in Fig. 2 dargestellt, in der 1 die Flüssigkeit bedeutet, deren Dichte gemessen werden soll; 2 und 3 sind die in die zu prüfende Flüssigkeit 1 eintauchenden Einblasrohre; 4 ist das Ausgleichsgefäß mit der Hilfsflüssigkeit 8; 5 ist das Bezugsgefäß mit der Hilfsflüssigkeit 8; 6 und 7 sind Rohre, die in die im Ausgleichs- und im Bezugsgefäß enthaltene Flüssigkeit eintauchen; 9 ist ein Differentialmanometer.

Die Berechnung der Abmessungen, die man den verschiedenen Teilen der Vorrichtung geben muß, damit man eine praktisch vollkommene Kompensation der Temperaturschwankungen erhält, beruht auf folgenden Grundlagen.

D ist die Dichte der Flüssigkeit 1 bei der Meßtemperatur, und I ist der Ausdehnungskoeffizient dieser Flüssigkeit.

Δ ist die Dichte der Flüssigkeit 8 bei der Meßtemperatur und λ ihr Ausdehnungskoeffizient.

P und p sind die Drücke, die auf die Tauchrohre 6 und 7 der Gefäße 4 und 5 wirken.

Q und q sind die Drücke, die in dem Gasraum der Gefäße 4 und 5 über der Hilfsflüssigkeit herrschen.

H ist die Differenz der Eintauchtiefe der Einblasrohre 2 und 3.

009 567/162

A und α sind die Eintauchtiefe der Rohre 6 und 7 in der Flüssigkeit 8.

B und δ sind die Abstände der unteren Enden der Rohreö und 7 von den Gefäßböden.

Die gleichen Größen beziehen sich, wenn sie mit dem Index 0 versehen sind, auf die Bezugstemperatur. Andererseits ist

D_o ^m die mittlere, zeitlich schwankende Dichte der Flüssigkeit 1 bei der Bezugstemperatur.

d₀ ist die Änderung der Dichte der Flüssigkeit 1 bei der Bezugstemperatur.

d₀ ^M ist der Maximalwert dieser Änderung.

Θ ist die Differenz zwischen der Meß- und der Bezugstemperatur.

Man hat dann

P-Q=AA p — q =αΔ Q~q=HD

D₀- ist der Mittelwert von D₀, der um
D₀- - d₀ ^M bis D₀- + d₀ ^M

schwankt.
Man erhält dann: P — φ = O für D₀= D_o ^m — d_a ²

und daraus die Bedingung:

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woraus

-P = HD- {a-A)A

(1)

wobei P — φ mit dem Manometer gemessen wird. Andererseits ist:

a + \ = K + δ₀) (1 + λθ) a = a₀ + K + δ₀) λΘ A= A₀+(A₀ + B₀) λΘ.

Die Dichten D und Δ hängen mit den Dichten D₀ und A₀ durch folgende Gleichungen zusammen:

D =

D_n

1+ΙΘ
oder wenn man entwickelt

und A =

ί+λθ

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+ I² 6>²...) und Θ

B_n

ID₀" λ A_n

(3)

,-A₀ = H-

m β Μ

Die Gleichungen (3) und (4), in denen δ₀ und A₀ willkürlich sind (vorausgesetzt, daß sie positiv sind), bestimmen die Eintauchtiefen der Rohre und die Höhen der Flüssigkeitsspiegel der Hilfsflüssigkeit 8 in den Gefäßen.

Wenn die Meßapparatur so ausgebildet ist, daß die Gleichungen (3) und (4) erfüllt sind, dann wird der Ausdruck (2) für den gemessenen Druck nach Durchführung der Rechnung

I (I-λ)

D = D₀ (1 - I

Δ =Δ₀{1-λ )

Durch Einsetzen in (1):

P-P = [HD₀- K - A₀) A₀] + Θ [- HlD₀ + (B₀ - b₀) XA₀] + 0²R

R ist ein später zu erläuternder Rest.

Wenn man berücksichtigt, daß D₀ = D_o ^m + d₀

P-P=Hd₀+ [HD₀™ - K - ^₀) Zl₀]

- Θ Hd₀- Θ [HID_O™ - (B₀ - b₀) ZA₀] + 0²R. (2)

Um die bestmögliche Kompensation zu erhalten, nimmt man D₀- = D₀ (d. h. wenn d₀ = 0).

Es muß dann

40

45 Es sind also zwei Ausdrücke in Θ und©² da, die durch die Meßapparatur nicht kompensiert werden. Man kann jedoch leicht abschätzen, daß ihr Einfluß auch bei bereits bedeutenden Temperaturschwankungen unter 1 % der Manometeranzeige liegt. Man hat also praktisch:

d. h., der gemessene Druck ist den Dichteschwankungen der Flüssigkeit 1, reduziert auf die Bezugsbedingungen, weitgehend proportional.

Mit der erfindungsgemäßen Apparatur erreicht man also das gewünschte Ziel, nämlich die Kompensierung der durch die Temperaturschwankungen bedingten Fehler, wie sie bei den Messungen mit den bekannten Apparaturen auftreten.

Claims

Patentansprüche:

1. Meßapparatur zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten mittels eines in die zu prüfende Flüssigkeit in unterschiedliche Tiefen eingeleiteten Druckgases, gekennzeichnet dutch zwei in die zu prüfende Flüssigkeit eintauchende, die gleiche Hilfsflüssigkeit enthaltende Gefäße, von denen jedes ein in die Hilfsflüssigkeit und ein anderes in die zu messende Flüssigkeit eintauchendes, mit dem oberen, von dem zur Messung benutzten Druckgas eingenommenen Teil des jeweiligen Gefäßes verbundenes Rohr hat.

2. Meßapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in die Hilfsflüssigkeit eintauchenden Rohre mit einem Differentialmanometer verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen