DE1548927A1

DE1548927A1 - Verfahren zum Durchmessen von fluessigen Medien und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1548927A1
Application number: DE19661548927
Authority: DE
Inventors: Hrdina Dr-Ing Jiri
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1965-12-10
Filing date: 1966-12-02
Publication date: 1970-04-09
Also published as: FR1503423A; GB1134819A; CH477686A; SE325151B; US3463179A; BE390891A; BE690891A; AT276814B; FR742356A

Description

. \Ue. (Z-omeluietL iJCuestecLt

PATENTANWALT

12. 12. 1969

Anw.-Akte: 75.29

PATENTANMELDUNG

Aktenzeichen: P 15 48 927. 7

Anmelder:

Ceskoslovenska akademie ved., Praha 1

"Verfahren zum Durchmessen von flüssigen Medien und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens"

Es ist ein Verfahren zum Durchmessen von flüssigen Medien und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, bei welchem diese flüssigen Medien in der zuführenden Leitung in Abschnitte durch Kolben von Gasen oder Flüssigkeit geteilt werden, wobei die den Transport der Flüssigkeit steuernde Einrichtung durch Signale eines Fühlers zur Feststellung der Lagen der gemessenen Flüssigkeit im Funktionsgebiet der Messeinrichtung beeinflußt wird. Das gegebene Problem wird dabei so gelöst, daß das System der durchsichtigen engen Leitung, der Photozellen, der Relais und Kontakte die Lage der Blasen im Funktionsgebiet der durchgemessenen Flüssigkeit in der Weise einstellt und korrigiert, daß das Signal des Fühlers eine Änderung der Volumsleistung in der Zeiteinheit bzw. des Arbeitszyklus der Pumpe hervorruft, also eine Änderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Mediums in den Endteilen der Leitung.

BAD ORIGINAL

Gemäß der Erfindung wird das gleiche Problem anders gelöst, und zwar so, daß die Lage der gasförmigen oder flüssigen Trennkolben nicht durch die Änderung der Geschwindigkeit der Bewegung des Mediums in den Endteilen der Leitung bestimmt wird, sondern durch das Eindrucken bzw. Absaugen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge, also durch Volumsänderungen.

Die Erfindung besteht darin, daß die Signale des Fühlers Änderungen des Volumens eines Teiles der Leitung oder Änderungen des Volumens eines Teiles hervorrufen, der mit der Leitung verbunden ist, durch die eine kompensierende Verschiebung der Lagen der Abschnitte der gemessenen Flüssigkeit im Funktionsraum der Messeinrichtung hervorgerufen wird. Hierbei werden solche Änderungen des Volums eines Teiles der Leitung, durch die eine kompensierende Verschiebung hervorgerufen wird, verursacht, daß ungefähr gleiche Abschnitte des strömenden flüssigen Mediums im Funktionsgebiet der Messeinrichtung angeordnet werden und eine die Volumensänderung eines Teiles der Leitung steuernde Einrichtung, durch die eine kompensierende Verschiebung hervorgerufen wird, von Signalen des Fühlers so beeinflußt wird, daß die Lage der Abschnitte der durchgemessenen Flüssigkeit im Funktionsgebiet der Messeinrichtung korrigiert wird, damit in den.Zeitabschnitten des Messens die Lagen der Abschnitte in diesem Funktionsgebiet übereinstimmen. Beim Verfahren gemäß der Erfindung vergrößert sich das Volum der Leitung, durch welche die kompensierende Verschiebung hervorgerufen wird, bei einer Verspätung des Durchganges des Trennkolbens, und verkleinert sich bei einer Beschleunigung dieses Durchganges. Die Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht in einer Ihrer Ausführungen darin, daß der elastisch ausgebildete Teil der Leitung in einer dichten und starren Hülse angeord-

— 3 -

009815/0094

net ist, deren innerer Raum mit dem Zylinder verbunden ist, in den sich der Kolben bewegt, der die Menge der in den Raum eingedruckten Flüssigkeiten und hierdurch die Kompression oder Dilatation des elastischen Teils der Leitung durch die zweiseitigen Bewegengen des Motors reguliert, der durch Impulse der auch die Lage der Blase in diesem Teil der Leitung reagierenden Einrichtung gesteuert wird. Dabei ist der Kolben mit einem Gewinde versehen, das in ein Schneckenrad eingreift, welches von einer Schnecke angetrieben ist, die Über ein Getriebe von einem Motor gedreht wird.

Vor den Austrittsende der Leitung kann die Druckseite der Förderpumpe und/oder nach dem Austrittsende dieser Leitung die Saugseite der Pumpe angeordnet sein. An die Leitung kann auch ein Manometer angeschlossen werden, das als Sender von Signalen, welche die Leistung der Pumpe beeinflussen, eingerichtet sein kann. Nach anderen Ausfuhrungen der Einrichtung ist der Zylinder direkt an die kapillare Leitung angeschlossen oder es ist die Leitung mit einer Hohlnadel verbunden, die in der Bohrung des Blockes gemäß den Impulsen eingeschoben wird, oder die Hülse besteht aus dicht ineinander schiebbaren Teilen fUr die Änderung des Volums, des inneren Raumes entsprechend den Impulsen von der Einrichtung, oder der elastisch ausgebildete Teil der Leitung liegt in einem aus elastischem Material hergestellten Mantel und Stirnflächen, die entsprechend den Impulsen der Einrichtung gegeneinander beweglich sind.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Erfindung gehen aus der weiteren Beschreibung hervor.

00 9815/00Ö4

_4 -

Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematisch Beispiele der Ausführung der Einrichtung zur Regulierung der Lage der Blasen relativ gegen einen Teil der Leitung, insbesondere gegen die Küvette des Photometers aufgrund der Änderung der Größe des Volumens eines Teiles der Leitung.

Entsprechend der Darstellung in Figur 1 drückt das Förderaggregat t ein oder mehrere Medien in* die Leitung 2 in der Weise, daß die einzelnen Medien in dieser und den nachfolgenden Teilen der Leitung auf einzelne mit dem Medium abwechselnde Abschnitte geteilt werden, z. B. auf Abschnitte der gemessenen Flüssigkeit, die voneinander durch kurze Abschnitte von gasförmigen Blasen, Quecksilbertropfen und ähnl. getrennt sind. Die Reihe der Abschnitte geht durch den kapillaren Reaktor 3, tritt dann in den elastischen Teil 4 der Leitung und weiter in den Teil 5 der Leitung, in denen die Indikation der relativen Lagen der Abschnitte gegen diesen Teil der Leitung vor sich geht, dann weiter in die photometrische Küvette 6, von wo die Leitung bis in den freien Raum oder in einen Raum mit konstant gehaltenem Druck, z. B. von mehreren Atmosphären, führt. Die Regulierung der Lage der Blasen relativ gegen die Küvetten 6 des Photometers, damit sich in dieser Küvette 6 ζ. B. nur ein Abschnitt und die beiden nächsten Trennabschnitte 7, 8 außerhalb des aktiven Volums der Küvette 6 befinden, wird durch eine besondere Änderung des elastischen Teiles 4 der Leitung durch Erzeugen einer Kompression oder Dilatation dieses elastischen Teiles 4 der Leitung durch Einwirken einer Flüssigkeit erreicht, die den Raum 9 um diesen Teil 4 ausfüllt. Der Raum 9 ist dicht durch den Mantel 10 eingeschlossen . In den Raum 9 mündet die Leitung 11, die mit dem Zylinder 12, in dem sich der Kolben 13 bewegt, verbunden ist.

00 9 915/009A

Die Änderung der Lage des Kolbens 13 und hierdurch auch die Menge der in den Raum 9 eingedruckten Flüssigkeit und dadurch weiter die Kompression bzw. Dilatation des Teiles 4 der Leitung wird durch Drehen des Schneckenrandes 14 erreicht. Dieses ist im festen Lager 15 gelagert und greift mit dem Gewinde 16 im unteren Teil des Kolbens 13, mit dem Schneckenrad 14 kämmt die Schnecke 17^r, die über ein nicht gezeichnetes Getriebe durch die zweiseitige Bewegung des Motors 18 gedreht wird, Die Bewegungen des Motors 18 sind von den Impulsen über die Verbindung 19 von der Einrichtung

20 gesteuert, die auf die Lage der Blasen in der Weise reagiert, daß in den Fällen, bei welchen im zugehörigen Zeitabschnitt die Blase 21 von den Toleranzgrenzen ihrer durch die symbolischen Grenzen 22, 23 dargestellten Lagen abweicht, ein Impuls auf dem Weg 19 zur Bewegung des Motors 18 in dem einen oder anderen Sinne so ausgesandt wird, daß die Abweichung von der normalen Lage der Blase

21 durch die resultierende Kompression oder Dilatation des Teiles der Leitung im gegebenen Zeitabschnitt kompensiert wird.

Die Figur 2 zeigt schematisch ein anderes Beispiel der Einrichtung. Dieses Beispiel unterscheidet sich vom Beispiel gemäß Figur 1 vor allem dadurch, daß die Lage der Trennkolben im Endteil der Leitung vor allem durch die Fördereinrichtung 24 bestimmt ist, die genau die Volumensentnahme aus den Endteilen der Leitung, in die der Austrittsteil der Leitung eintritt, ohne Rücksicht auf den Druck bestimmte Der elastische Teil 4 der Leitung, der ähnlich dem in der Figur 1 ausgebildet ist, ist in diesem Fall in der Richtung des Durchflusses erst hinter der Küvette 6 und hinter der Einrichtung 20 angeordnet, welche mit Hilfe des symbolisch angedeuteten Gliedersatzes 26 die Kompression, bzw. die Dilatation des Teiles 4 der

15/00 9* BADORIGfNAL

Leitung steuert.

Wenn der Inhalt der Leitung, bzw. eines Teiles, insbesondere des Teiles 3 elastisch ist, wie dies bei Gaskolben der Fall ist, oder wenn die Leitung selbst genügend elastisch ist oder ihre Elastizität durch Anschluß eines elastischen Gliedes, z. B, eines Manometers 27 hervorgerufen wird, dann wird auch bei einem unbeeinflußten Gang der Fördereinrichtung 1 und 24 eine relative Verschiebung der Trennkolben gegen die Küvette 6 und den Teil 5 der Leitung durch eine Kompression oder Dilatation des elastischen Teiles 4 der Leitung realisiert.

Das Manometer 27 kann nicht nur in seiner Funktion als Druckindikator und elastisches an die Leitung angeschlossenes Element, sondern auch in seiner Funktion als Sender von Signalen verwendet werden, durch welche die Volumsleistung in einer Zeiteinheit entweder durch eine Eintrittspumpe 1 oder eine Austrittspumpe 24 beeinflußt wird. Durch eine solche Einwirkung, wie sie in der Figur 2 symbolisch durch den punktierten oder strichpunktierten Weg angezeigt ist, kann eine Kompensation der Änderungen in der Geschwindigkeit des Förderns erreicht werden, die sonst zu einer unerwün«chten Erhöhung oder Veränderungen des Druckes in der Leitung zwischen den Pumpen 1 und 24 führen würde.

Im Falle von gasförmigen Trennkolben kann allerdings ohne das eben dargestellte Verfahren automatisch wenigstens "eine teilweise Regulierung des Druckes dadurch erreicht werden, daß bei einem erhöhten Druck die Umlaufpumpe für die Gaskolben automatisch ihre Tätigkeit hinsichtlich der Menge des geförderten Gases verkleinert. Analog

009815/0094 " ⁷ i

zeigt sich im umgekehrten Fall im gewissen Maße eine selbsttätige Regulierung durch eine umgekehrte Wirkung der Fördereinrichtung 24 am Ende der Leitung.

Die Figur 3 zeigt schematisch ein Beispiel der Durchfuhrung einer Variante einer Einrichtung gemäß Figur 1 und 2, wobei der Zylinder 12* durch die Kapillare II¹ direkt an die kapillare Leitung 4¹ angeschlossen ist. Vorteilhaft ist hier die Vereinfachung gegenüber der Gestaltung gemäß Figur 1 und 2, von Nachteil jedoch ist, daß ein Teil des Inhaltes der Kapillare 4* in der Leitung 11' bzw. im Kolben 12* zurückgehalten oder aus diesem in einer anderen Phase in die kapillare Leitung 4' zurUckgedrUckt wird. Hierdurch kann in unerwünschter Weise die qualitative Zusammensetzung der einzelnen Abschnitte in der Kapillare 4' geändert werden, denn aus einem bestimmten Abschnitt wird ein Teil seines Inhaltes abgenommen, der später in einen anderen Abschnitt eingepreßt wird. In einer Reihe von Fällen kann dieser Mangel jedoch eine so geringe Bedeutung haben, daß er sic| praktisch gegen den erwähnten Vorteil einer vereinfachten Ausfuhrung der Einrichtung gemäß der Darstellung in Figur 1 und 2 nicht geltend macht.

Die Figur 4 zeigt schematisch, wie die Änderung des Volumens eines Teiles der Leitung ohne Änderung des Durchmessers der Leitung durch Aufeinanderschieben von passenden Teilen durchgeführt werden kann.

Gemäß Figur 4 ist die Leitung 27 an die Hohlnadel 28 angeschlossen, die auf dem beweglichen Support 29 befestigt ist, der sich in der Richtung des Doppelpfeiles 33 in den Teflonblock 31 einschiebt oder herausschiebt, der eine mit dem dünnwandigen Ende der Nadel 28 passende

- 8 009815/0094

Bohrung besitzt, wobei in dieses Ende die Nadel 32 eingeführt ist, an welche sich der weitere Teil 33 der Leitung anschließt. Damit die Verbindung zwischen der Nadel 28 und der Bohrung des Blockes 33 dauernd dicht bleibt, kann das Ende des Teflonblockes 31 vorteilhafterweise radial in der Richtung der Nadel 28 durch die Wirkung der Ringfeder 34 zusammengedruckt werden.

In der Ausführung gemäß figur 5 wird eine Veränderung des Volumens des elastischen Teiles 4 der Leitung dadurch erreicht, daß der Inhalt des Raumes 9, der diesen Teil dieser Leitung umgibt, verändert und mit einem nicht zusammendrückbaren Medium so ausgefüllt wird, daß in der Richtung des Doppelpfeiles 30 die Teile 35 und 36 in ähnlicher Weise hinein- oder herausgeschoben werden können, wie im Beispiel der Figur 4 die Nadel 28 in die Bohrung des Blockes 31 dicht hineingeschoben wird.

Eine ähnliche Wirkung wird durch die Einrichtung gemäß der Darstellung in Figur 6 erreicht. Hier wird das Volumen des Raumes 9, das mit einem nicht zusammendrückbaren Medium um den elastischen Teil 4 der Leitung gefüllt ist, dadurch verändert, daß sich in der Richtung des Doppelpfeiles 30 das Stirnstück 37 gegen die zweite feste Stirn 38 nähert oder von ihr entfernt. Die Abdichtung des Raumes 9 und seine wesentlich größere Steifigkeit gegen Druckänderungen im Raum 9 gegenüber dem elastischen Teil 4 der Leitung wird dadurch erreicht, daß über die Spiralfeder 39 eine elastische Röhre 40, z. B. aus Gummi gezogen ist, die dicht auf den Stirnflächen 37 und 38 anliegt. Diese Röhre kann von außen durch eine ähnliche Spiralfeder 41 versteift sein, wie sie in der Figur 6 nur teilweise dargestellt ist. Die Einrichtung gemäß der Figur 6 stellt

00981 5/009 A »_ΛΓ

keinen Anspruch auf die Genauigkeit der Führung der Stirn 37 gegen die Stirn 38 und die notwendige Änderung der Entfernung der beiden Stirnflächen 37, 38 und dadurch auch hinsichtlich der Änderung des Volumens dar. Die Veränderung des elastischen Teiles 4 der Leitung kann durch die Wirkung des um den Bolzen 43 drehbaren Hebels 42 hervorgerufen werden.

In den Fällen gemäß der Darstellung in den Figuren 5 und 6 genügt eine kleine gegenseitige Verschiebung der den Raum 9 einschränkenden Organe, um eine verhältnismäßig große Deformation des elastischen Teils 4 der Leitung hervorzurufen. Aus der Änderung des Querschnittes macht sich in gleicher Art auch die Änderung der Länge geltend, so daß die resultierende Änderung des Volums die Summe der beiden Wirkungen ist.

- 10 -

BAD ORIGINAL

009815/0094

Claims

PATENTANSPRÜCHE :

1. Verfahren zum Durchmessen von flüssigen Medien, die in der Zuführungsleitung durch gasförmige oder flüssige Kolben, die praktisch mit dem flüssigen Medium nicht mischbar sind, in Abschnitte geteilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Signale eines Fühlers Änderungen des Volums eines Teiles der Leitung oder Änderungen eines mit der Leitung verbundenen Volums bewirken, wodurch eine kompensierende Verschiebung der Lagen der Abschnitte der durchgemessenen Flüssigkeit im Funktionsgebiet der Meßeinrichtung hervorgerufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche Änderungen des Volums eines Teiles der Leitung, durch welche eine kompensierende Verschiebung hervorgerufen wird, verursacht werden, daß ungefähr übereinstimmende Abschnitte des strömenden Mediums im Funktionsgebiet der Messeinrichtung untergebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Volum eines Teiles der Leitung steuernden Einrichtung, durch welche die kompensierende Verschiebung hervorgerufen wird, durch das Signal eines Fühlers so beeinflußt wird, daß die Lage der Abschnitte der durchgemessenen Flüssigkeit im Funktionsgebiet der Durchmeßeinrichtung so korrigiert wird, daß in den Zeitabschnitten des Messens die Lagen der Abschnitte in diesem Funktionsgebiet übereinstimmen.

- 11 -

009815/0034

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3_r dadurch gekennzeichnet, daß das Volum des Teiles der Leitung, durch das die kompensierende Verschiebung hervorgerufen wird, bei einer Verspätung des Durchganges des Trennkolbens vergrößert und bei einer Beschleunigung dieses Durchganges verkleinert wird.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch ausgebildete Teil (4) der Leitung in einer dichten und steifen Hülle (10) eingelagert ist, deren innerer Raum (9) mit dem Zylinder (12) verbanden ist, in dem sich der Kolben (13) bewegt, der die Menge der in den Raum (9) eingedruckten Flüssigkeit reguliert und dadurch die Kompression oder Dilatation des elastischen Teils (4) der Leitung durch eine zweiseitige Bewegung des Motors (18), der durch Impulse der Einrichtung (20), die auf die Lage der Blase (21) im Teil (5) der Leitung reagiert, gesteuert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) mit einem Gewinde (16) versehen ist, das mit dem Schneckenrad (14) im Eingriff steht, wobei dieses von der Schnecke (17) angetrieben wird, die Über ein Getriebe vom Motor (18) gedreht wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eintrittsende der Leitung (2 und 6) die Druckseite der Förderpumpe (1) und/oder nach dem Austrittsende dieser Leitung (2 und 6 ) die Saugseite der Pumpe (24) angeschlossen ist.

981B/0094

- 12 -

BAD ORIGINAL

8. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (25) in einen Raum mit konstantem Druck mUndet.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Leitung (3) das Manometer (27) angeschlossen ist, das als Sender von Signalen eingerichtet sein kann, welche die Leistung der Pumpe (1, 24) beeinflussen.

10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12*) direkt an die kapillare Leitung (4¹) angeschlossen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (27) an die Hohlnadel (28), die dicht in die Bohrung des Blocks (31) gemäß den Impulsen der Einrichtung (20) einschiebbar ist, angeschlossen ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) aus zwei dicht ineinanderschiebbaren Teilen (35, 36) fUr die Änderung des Volums des innecen Raumes (9) gemäß den Impulsen der Einrichtung (20) besteht·

13. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch ausgebildete Teil (4) der Leitung in

' eine dichte Hülse eingelegt ist, die aus einem elastischen Mantel (39, 40, 41) und Stirnwänden (37, 38), die gegeneinander gemäß den Impulsen der Einrichtung beweglich sind, gebildet ist.

PATENTANWALT 009815/0094