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Hydrostatischer MeBgeber für die Messung der Flüssigkeitsdichte Die
Erfindung bezieht sich auf Geräte aur Dichte- bzw. Konzentrationsmessung von Flüssigkeiten.
Die Erfindung betriffft insbesondere einen Meßgeber für die Messung der Flüssigkeitsdichte
in Sgstemen zur Uberwachung und selbsttätigen Regelung von Produktionsprozessen,
beispielsweise in der chemischen Industrie, der erdölverarbeitenden Industrie, sowie
in der Nahrungsmittelindustrie.
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Es ist ein hydrostatischer Meßgeber für die Messung der Flüssigkeitsdichte
bekannt, bei dem zwei Fühlelemente und ein Gofäß hydraulisch miteinander verbundene
Kammern bilden, die mit einer Vergleichsflüssigkeit gefüllt werden. Eines der Fühlelemente
ist mit dem Ausgang des Meßgebers verbunden (s. beispiel. sweise Urheberschein der
UdSSR Nr. 157 554, Klasse 42 1, 103).
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Ein flachteil dieses Meßgebers besteht darin, daß Volumenanderungen
der Vergleichsflüssigkeit bei Schwankungen der
Meßflüssigkeitstemperatur
infolge der Steifigkeit des die Volumenänderungen aufnehmenden Fühlelementes nicht
vollständig ausgeglichen werden können, was einen systematischen Meßfehler verursacht.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll dieser Nachteil dberwunden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Meßgeber
für die Messung der Flüssigkeitsdichte anzugeben, bei dem die durch Semperaturs
chwankuagen bedingten Meßfehler nur sehr geringe Werte erreichen können.
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Bei dem erfindungsgemäßen hydrostatischen Meßgeber für die Messung
der Flüssigkeitsdichte bilden zwei in einem Innengefäß angeordnete Fffhlelemente
mit dem letzteren eine geschlossene mit der Vergleichsflüssigkeit gefUllte Vergleichskammer
und sind mit dem Ausgang des Meßgebers verbunden. Der Meßgeber ist mit einem Kompensationselement
versehen, das derart angeordnet ist, daß es einerseits mit der Vergleichsflüssigkeit
und andererseits mit der Meßflüssigkeit in BerUhrung kommt. Die Fühlelemente des
Meßgebers sind durch eine Stange miteinander verbunden.
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Vorteilhaft ist die Verbindungsstange in einem am Innengefäß des Meßgebers
angebrachten Lager drehbar abgestützt.
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Das Lager ist vorzugsweise so ausgebildet, daß der Drehpunkt der Verbindungsstange
bei Einstellung des Meßgebers entlang der Stange verschoben werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen ist: Fig. 1 ein Langsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
hydrostatischen Meßgeber für die Messung der FlUssigkeitsdichte; Fig. 2 ein Längsschnitt
durch ein anderes AusfUhrungsbeispiel für einen hydrostatischen Meßgeber, bei dem
die Verbindungsstange in einem Lager drehbar gelagert ist.
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Der hydrostatische Meßgeber für die Messung der Flüssigkeitsdichte
enthält ein Außengefäß 1 (Fig. 1) und ein darin angeordnetes am Flansch 3 fest angebrachtes
Innengefäß 2. Im Gefäß 2 befinden sich das Kompensationselement 7 und zwei Fühlelemente
4, 5. Die letzteren sind durch die Stange 6 miteinander verbunden.
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Die Fühlelemente greifen über ein Federgelenk 8 am Balken 9 an, der
in einem im Flansch 3 angeordneten Lager 11 drehbar gelagert und mittels einer Membran
10 hermetisch abgedichtet
ist. Im Flansch 3 sind mit Stopfen 12,
13 verschlossene Offnungen zum Füllen der durch Innengefäß 2, Fühlelemente 4,5 und
Kompensationselement 7 gebildeten Vergleichskammer 14 mit Vergleichsflüssigkeit
vorgesehen.
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Der am Flansch 3 fest angebrachte Korb 15 ist in Form eines zylindrischen
Siebes ausgebildet und dient zur Beruhigung der Meßflüssigkeitsströmung.
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Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfiiidungsgemäßen
hydrostatischen Meßgebersfür die Messung der Flüssigkeitsdichte. Die Fühlelemente
16, 17 sind hier durch die Stange 18 verbunden, die im Lager 19 gelenkig abgestützt
ist.
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Das Lager 19 ist am Innengefäß 20 angebracht. Es ist so ausgebildet,
daß der Drehpunkt bei Einstellung des Meßgebers entlang der Verbindungsstange 18
verschoben werden kann.
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Der beschriebene Meßgeber arbeitet wie folgt: Zu Beginn der Messung
wird die Vergleichskammer 14 (Fig. 1) über die Einfüllöffnungen 12, 13 mit einer
Vergleichsflüssigkeit gefüllt. Eine Dichteänderung der in den Meßraum 21 durch den
Eintrittsstutzen 22 einströmenden Meßflüssigkeit, beispielsweise infolge einer Änderung
der Konzentration, ruft eine dem Höhenunterschied H zwischen den Fühlelementen X,
5 entsprechende Änderung des das untere Fühlelement 5 beaufschlagenden Druckes hervor.
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Diese Druckänderung erzeugt eine Verstellkraft, die über die Stange
6 und das Federgelenk 8 am Balken 9 angreift, an dem sie als Ajusgangsgröße abgenommen
werden kann, Eine Dichteänderung der Meßflüssigkeit infolge von Temperaturschwankungen
wird aufgrund des Wärmeaustausches stets mit einer entsprechenden Dichteänderung
der Vergleichsflüssigkeit in der Vergleichskammer 14 verbunden sein. Die hierbei
sich ergebenden Volumenänderungen der Vergleichsflüssigkeit werden von dem Kompensationselement
7 aufgenommen. Dadurch werden die durch Temperaturschwankungen verursachten Dichteänderungen
von Meß-und Vergleichsflüssigkeit gleich groß und das Meßergebnis wird nicht beeinflußt.
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Da aber das Kompensationselement 7 eine gewisse Steifigkeit hat und
bei Temperaturschwankungen ausgedehnt bzw. zussmmengedrückt wird, ändert sich der
Druck in der Vergleichskaamer 14 proportional zur Tem#peraturänderung. Kiese Druckände@ung
ist an den Fühlelementen 4, 5 gleich wirksam. Um einen störenden Einfluß auf das
Fühlelement 4 und damit auch auf den Balken 9 auszuschließen, ist das FUhlelement
4 mit dem BUhlelement 5 durch die Stange 6 starr verbunden.
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Andert sich der Druck in der Vergleichskammer 14, so erzeugt das FUhlelement
5 eine Kraft, die über die Stange 6 der gleich großen durch daß Fühlelement 4 erzeugten
Kraft Gleichgewicht hält. Dabei sorgt das Kompensationselement 7 für eine
Druckgleichheit
zwischen Meßkammer 21 und Vergleichskammer 14.
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Die obenbeschriebene Korrektur von Dichteänderungen der Meßflüssigkeit
infolge Temperaturschwankungen im Meßgeber nach Fig. 1 läßt sich bei gleichen effektiven
Flächen der Fühlelemente 4, 5 erreichen.
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Wenn die Fühlelemente unterschiedliche effektive Flächen besitzen,
so ist ein Meßgeber nach Fig. 2 vorteilhafter, Um den störenden Einfluß eines Unterschiedes
der effektiven Flächen der Fühlelemente 16, 17 ausschließen zu können, ist die Stange
li in einem Lager 19 drehbar gelagert, das so ausgebildet ist, daß der Drehpunkt
bei Einstellung des Meßgebers entlang der Stange verschoben werden kann.