DE1207664B

DE1207664B - Verfahren zum Messen der Dichte von Fluessigkeiten mit Gaseinschluessen und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1207664B
Application number: DEL39089A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Alfons Schlecht
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-05-29
Filing date: 1961-05-29
Publication date: 1965-12-23

Description

Verfahren zum Messen der Dichte von Flüssigkeiten mit Gaseinschlüssen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens In automatisierten Anlagen besteht oft das Problem, die Dichte einer Flüssigkeit kontinuierlich zu überwachen und damit zu messen. Enthalten die Flüssigkeiten Gaseinschlüsse, deren volumenmäßiger Anteil Schwankungen unterworfen ist, so ist eine Messung der Dichte der Flüssigkeit mit Fehlern behaftet.
Mit einem bekannten Verfahren zur Messung der Dichte einer Flüssigkeit wird die durch die Flüssigkeit dringende auf einen fotoelektrischen Empfänger fallende Strahlung eines Gammastrahlers gemessen, ohne den Einfluß von Gaseinschlüssen zu berücksichtigen.
Eine Meßmöglichkeit besteht darin, daß Gammastrahler und foto elektrisches Empfangselement auf einem beweglichen Gestell angeordnet und an dem Behälter mit der Flüssigkeit vorbeigeführt werden.
Zunächst werden zwei extreme Betriebszustände gemessen, nämlich derjenige, bei dem die Gaseinschlüsse. gegenüber der Flüssigkeit allein maßgebend sind, und derjenige, bei dem keine Gaseinschlüsse in der Flüssigkeit vorhanden sind. Die bei diesen beiden Zuständen von dem strahlenempfindlichen Element abgegebenen Spannungen werden gemessen. Daraufhin wird die mit Gaseinschlüssen behaftete Flüssigkeit gemessen.
Der Meßwert liegt dann zwischen den beiden extremen Meßwerten und wird mit diesen in Beziehung gesetzt.
Aus dem Verhältnis kann die Dichte der Flüssigkeit dann mit besserer Genauigkeit bestimmt werden.
Das geschilderte Verfahren erfordert einen beträchtlichen Aufwand, da Strahler und Empfänger beweglich angeordnet und zu einer Messung mindestens dreimal vor dem Meßrohr eine und hergefahren werden müssen. Die Genauigkeit der Messung hängt dabei weitgehend von der Konstanz der Geschwindigkeit ab, mit der die Meßanordnung gegenüber dem Meßobjekt bewegt wird, so daß der Steuerungsaufwand der mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Motoren beträchtlich ist.
Außerdem muß der Dichtewert aus den Meßgrößen erst errechnet werden. Ändert sich die Flüssigkeit so müssen die obenerwähnten Extremwerte neu aufgenommen werden. Das Verfahren eignet sich daher wegen seiner Aufwendigkeit und Umständlichkeit nicht für automatisierte Anlagen, für die die Gammastrahler verwendenden Dichtemesser gerade gedacht sind. Darüber hinaus scheint es nur zur Bestimmung der Gaseinschlüsse in Flüssigkeiten konstanter Dichte gedacht zu sein, für die eine einmalige Eichung genügt.
Mit der Erfindung werden der Aufwand und die Mängel des bekannten Verfahrens vermieden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Dichte einer Flüssigkeit unter zumindest annähernder Ausschaltung des von Gaseinschlüssen verursachten Fehlers kontinuierlich zu messen. Erfindungsgemäß erreicht man dies dadurch, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch einem Druck unterworfen wird, bei dem das Volumverhältnis von Gas zu Flüssigkeit kleiner ist als der zulässige Fehler.
Zur Durchführung des Meßverfahrens wird am Anfang einer im Nebenschluß zur Hauptleitung liegenden Meßleitung, in der ein die Dichte anzeigendes Meßgerät vorgesehen ist, ein Kompressor angeordnet, durch den der durch die Meßleitung fließende Teil des Flüssigkeits-Gas-Gemisches auf einen Druck gebracht wird, bei dem das Volumverhältnis von Gas zu Flüssig--keit kleiner ist als der zulässige Fehler.
Als Dichtemeßgerät für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein die durch das Flüssigkeits-Gas-Gemisch verursachte Absorption von Gammastrahlen radioaktiver Isotope messender Fühler vorteilhaft, daer sich leicht an der das unter Druck stehende Flüssigkeits-Gas-Gemisch enthaltenden Meßleitung anbringen läßt.
Als robustes Gerät, das auch bei hohen Temperaturen verwendbar ist, kann ein gleichstromabgebender Fühler verwendet werden.
Werden eine große spezifische Empfindlichkeit und eine größe Nullpunktkonstanz gefordert, so ist ein impulsabgebender Fühler vorteilhaft.
Am Ende der Meßleitung ist ein Reduzierventil vorgesehen, durch das die unter erhöhtem Druck stehende Meßflüssigkeit in die Hauptleitung zurückgeleitet wird.
Bei sehr genauen Messungen oder Flüssigkeiten, deren Kompressibilität nicht mehr zu vernachlässigen ist, muß der Einfluß der Kompressibilität bei der Eichung des Dichtemeßgerätes berücksichtigt werden. Das gleiche gilt für den Einfluß der Absorption des Gases durch die Flüssigkeit bei hohem Druck.
Im folgenden soll die Erfindung nach der schematischen Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden.
Unter der Voraussetzung, daß das spezifische Gewicht der Flüssigkeit bedeutend größer ist als das des eingeschlossenen Gases, ist der prozentuale Fehler des Dichtemeßwertes der Flüssigkeit so groß wie der Prozentsatz des Gaseinschlusses.
Der prozentuale Fehler der Dichte der Flüssigkeit beträgt γ1 - [γ1 (100 - x) + γ2 # x] # 1/100 = x/100 (γ1 - γ2), wobei γ1 = spezifisches Gewicht der Flüssigkeit, 72 = spezifisches Gewicht des Gases, x = Prozentsatz des eingeschlossenen Gases ist.
Da 7i 72 ist, kann im allgemeinen 72 vernachlässigt werden, so daß der durch die Gaseinschlüsse hervorgerufene Fehler F des Dichtemeßwertes F = x/100 # γ1 beträgt und damit proportional dem Prozentsatz der Gaseinschlüsse ist.
Wird das in der Leitung fließende Flüssigkeits-Gas-Gemisch mit dem Druckp1 durch einen am Anfang der Meßleitung L' angeordneten KompressorK auf den Druckp2 gebracht, so wird der Anteil des Gases in der Volumeinheit auf x P2 P1 verringert und damit der Fehler bei den obigen Einschränkungen auf x P2 p1 gesenkt.
So verringert sich beispielsweise der Meßfehler bei 10% Gaseinschluß und einer Kompression des Flüssig-1 kg 25 kg keits-Gas-Gemisches von p1 = auf p2 cm2 cm2 von 100/o auf 0,4%. Der Fehler kann durch Wahl des Druckverhältnisses P2 beliebig klein gemacht werden.
Pi Bei einem Druck, bei dem die Dichte des Gases gleich ist der Dichte der Flüssigkeit, wird der Fehler zu Null, und das Meßgerät M in der Meßleitung L' zeigt den von Gaseinflüssen unabhängigen Dichtewert an.
Bei sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit -der Messung und hohen Drücken muß bei der Eichung des Meßgerätes M die Kompressibilität der Flüssigkeit sowie die zusätzliche Absorption des Gases nach H e n r y - D a 1 t o n berücksichtigt werden.
Die Messung erfolgt zweckmäßig im Nebenschluß zur Hauptleitung L, da durch den erhöhten Druck in der Meßleitung L' das Flüssigkeits-Gas-Gemisch durch das Reduzierventil R leicht in die Hauptleitung L zurückzuleiten ist.
Der Meßstrom muß nach Druck und Temperatur konstant gehalten werden, wodurch auch gleichzeitig eine Druck- und Temperaturkompensation für die Dichte der Flüssigkeit erreicht wird.

Claims

Patentansprüche : 1. Verfahren zum Messen der Dichte von Flüssigkeiten mit Gaseinschlüssen, d a d u r c h g ekennzeichnet, daß das Flüssigkeits-Gas-Gemisch einem Druck unterworfen wird, bei dem das Volumenverhältnis von Gas zu Flüssigkeit kleiner ist als der zulässige Fehler.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang einer im Nebenschluß zur Hauptleitung (L) liegenden Meßleitung (L'), in der ein die Dichte messendes Gerät (L) vorgesehen ist, ein Kompressor (K) angeordnet ist, durch den der durch die Meßleitung fließende Teil des Flüssigkeits-Gas-Gemisches auf einen Druck gebracht wird, bei dem das Volumenverhältnis von Gas zu Flüssigkeit kleiner ist als der zulässige Fehler.
3. Einrichtung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtemeßgerät (M) ein die durch das Flüssigkeits-Gas-Gemisch verursachte Absorption von Gammastrahlen radioaktiver Isotope messender Fühler vorgesehen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß als die durch das Flüssigkeits-Gas-Gemisch verursachte Absorption von Gammastrahlen radioaktiver Isotope messender Fühler ein gleichstromabgebender Fühler vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die durch das Flüssigkeits-Gas-Gemisch verursachte Absorption von Gammastrahlen radioaktiver Isotope messender Fühler ein impulsabgebender Fühler vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Meßleitung (L) ein Reduzierventil (R) vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Rev. Sc. Instr., 29, 1958, S. 1079 bis 1085.