DE1255355B

DE1255355B - Anordnung zur Messung der Sedimentation in einer Suspension

Info

Publication number: DE1255355B
Application number: DEL40163A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Eberhard Steucdel; Bernhard Mengelkamp; Dipl-Ing Harald Velde
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-09-29
Filing date: 1961-09-29
Publication date: 1967-11-30

Description

Anordnung zur Messung der Sedimentation in einer Suspension Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Sedimentation in einer Suspension.
Bei chemischen Prozessen wird häufig die Aufgabe gestellt, die in einer Prozeßflüssigkeit schwebenden Teilchen nach Größe und Menge zu bestimmen. Hierfür sind lichtelektrische Sedimentometer bekannt, bei denen eine mit der zu untersuchenden Suspension gefüllte Meßküvette von einem Lichtbündel durchstrahlt und die Intensität des Lichtbündels mittels eines Fotoelementes oder einer Fotozelle gemessen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit derartiger Anordnungen zu steigern Dies gelingt dadurch, daß auf der einen Seite des Meßgefäßes wenigstens ein Strahler und auf der gegenüberliegenden Seite zwei Strahlungsempfänger in Richtung der Schwerkraft untereinander in Differenzschaltung angeordnet sind. Da sich nämlich während der Sedimentation die suspendierten Teilchen über einen größeren Bereich exponentiell verteilen, entsteht eine Verarmung der suspendierten Teilchen im oberen Teil des Meßgefäßes und eine Anreicherung der suspendierten Teilchen in dessen unterem Teil.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf der einen Seitenwand eines periodisch mit einem Stoffgemisch gefüllten Meßzylinders ein die Suspension durchstrahlendes radioaktives Präparat angeordnet ist, daß auf der gegenüberliegenden Seite zwei Strahlenempfänger in Differentialschaltung so übereinander angebracht sind, daß der Differenzstrom der Empfänger bei leerem oder mit homogener Flüssigkeit gefülltem Meßzylinder gleich Null ist und daß ein Gerät zur Registrierung des zeitlichen Verlaufs des bei der Sedimentation auftretenden Differenzstromes vorgesehen ist.
Durch die bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehene Differenzmessung ist einerseits der Nullpunkt gut feststellbar, und andererseits ergibt sich eine Elimination von auf beide Strahlenempfänger in gleicher Weise wirkenden Störungen (Temperatureinflüsse, Störstrahlungen, Änderungen des Präparates).
Außerdem führt die Sedimentation in einem zylindrischen Rohr zu einer Verarmung der suspendierten Teilchen im oberen Teil des Rohres und zu einer Anreicherung der suspendierten Teilchen im unteren Teil des Rohres. Es ergibt sich dadurch vorteilhafterweise eine Vergrößerung des Meßeffektes; denn die Sedimentation bewirkt - zumindest vorübergehend -eine entgegengesetzte Änderung der Anzahl der suspendierten Teilchen im oberen und im unteren Teil des zylindrischen Rohres.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Während in F i g. 1 eine Meßanordnung schematisch dargestellt ist, zeigt F i g. 2 einen Registrierstreifen mit für bestimmte Teilchengrößen und -mengen charakteristischen Sedimentationskurven.
Die Meßanordnung gemäß F i g. 1 besteht aus einem Meßzylinder Z, dessen Höhe üblicherweise wesentlich größer als der Durchmesser ist. An der rechten Seitenwand des Meßzylinders ist ein radioaktives Präparat P angeordnet, das den Meßzylinder Z kegelförmig durchstrahlt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders sind übereinander zwei Strahlenempfänger und 12 angeordnet, deren Ausgangsströme in einem nicht dargestellten Meßverstärker gegeneinandergeschaltet sind. Das Präparat bzw. die Strahlenempfänger 1s, 12 werden so einjustiert, daß bei leerem Meßbehälter oder bei Füllung mit einer homogenen Flüssigkeit genau gleich große Strahlenanteile zu den beiden Empfängern gelangen.
In diesem Fall ist der Ausgangsstrom des Verstärkers gleich Null.
Der Ausgangsstrom des Verstärkers wird einem ebenfalls nicht dargestellten Gerät zur Registrierung zugeführt. F i g. 2 zeigt ein Beispiel einer von diesem Gerät aufgezeichneten Meßkurve.
Der Ausgangsstrom des Verstärkers ist auch dann Null, wenn der Zylinder Z gerade mit einer Suspension gefüllt ist, weil dann die in der Flüssigkeit schwebenden Teilchen über das gesamte Volumen gleichmäßig verteilt sind und die Aufschwemmung als homogen anzusehen ist. Sobald nun die beim Einfüllen der Suspension auftretenden Flüssigkeitsströmungen zum Stillstand gekommen sind, beginnt die Sedimentation, deren Geschwindigkeit nach bekannten Gesetzen von dem Dichteunterschied zwischen Flüssigkeit und Feststoff sowie der Teilchengröße bzw. Teilchenform abhängt. Mit fortschreitender Sedimentation verringert sich die Zahl der Teilchen im oberen Teil des Zylinders Z, während sie im gleichen Maße im unteren Teil des Zylinders Z zunimmt. Da die Feststoffe eine größere Dichte als die Flüssigkeit aufweisen, wird die am Empfänger It eintreffende Strahlung verstärkt, während die auf den Empfänger 12 auftreffende Strahlung abgeschwächt wird. Es stellt sich ein Differenzstrom ein, der zunächst, wie aus Fig.2 zu ersehen ist, relativ steil anwächst. Wenn nach einiger Zeit sämtliche größeren Teilchen bereits so weit abgesunken sind, daß sie den Empfängerlt nicht mehr beeinflussen können, wird der Anstieg des Differenzstromes langsamer. Würde man die Messung so lange fortsetzen, bis alle Feststoffe am Boden des Zylinders angelangt sind, so würde der Differenzstrom wieder auf Null zurückgehen. Dieser Teil der Kurve ist jedoch uninteressant, weil bereits der ansteigende Kurventeil genügenden Aufschluß über die Suspension gibt.
Um einem zu überwachenden Prozeß möglichst oft eine zur Messung bestimmte Probe entnehmen zu können, wird der Meßvorgang ungefähr beim Erreichen des Kurvenmaximums abgebrochen, indem der Meßzylinder Z entleert und neu gefüllt wird.
Hierzu dienen die in der Zu- und Abflußleitung angeordneten Magnetventile M1 und M2. Die Dauer einer Meßperiode kann auf Grund von Erfahrungswerten mit Hilfe einer Schaltuhr eingestellt werden, so daß die Meßanordnung keinerlei Bedienung erfordert, wenn man von der Auswertung der Registrierungen absieht.
Die auf dem Streifen gemäß F i g. 2 registrierte Kurve fällt beim Entleeren des Meßzylinders steil ab bis zum Erreichen der Nullinie. Nach der Neufüllung des Zylinders erhält man dann wieder einen ansteigenden Kurvenast, der eine gewisse Ähnlichkeit mit einer e-Funktion hat.
Zur Eichung der gesamten Meßanordnung können verschiedene Suspensionen von bekannter Zusammensetzung in die Meßkammer eingefüllt und die sich ergebenden Kurvensteilheiten ausgemessen werden.
Sofern bei dem zu überwachenden Prozeß nur Änderungen der Größenverteilung der Teilchen auftreten, kann man sich bei der Auswertung der registrierten Kurven darauf beschränken, diejenige Zeit auszumessen, die bis zum Anstieg auf ?O0/o des maximalen Ausschlags erforderlich ist.
Sowohl bei der Messung der Teilchenverteilung in einer Suspension als auch bei der Durchführung von Trennprozessen führen Störstrahlungen oder Temperatureinflüsse nicht zu Anzeigefehlem, solange sie auf die beiden gegeneinandergeschalteten Empfänger in gleicher Weise einwirken.

Claims

Patentanspruch: Anordnung zur Messung der Sedimentation in einer Suspension durch Feststellung der Strahlungsdurchlässigkeit der zu prüfenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite des Meßgefäßes wenigstens ein Strahler und auf der gegenüberliegenden Seite zwei Strahlungsempfänger (lot, 12) in Richtung der Schwerkraft untereinander in Differenzschaltung angeordnet sind.

In Betracht gezogene Drucksehriften: Deutsche Patentschriften Nr. 666 997, 938 937; Tonindustrie-Zeitung, 76 (1952), 369 bis 372; AEG-Mitteilungen, 50 (1960), 321 bis 326; VDI-Zeitschrift, 103 (1961), 1159.