DE1623933A1

DE1623933A1 - Zelle konstanter Masse

Info

Publication number: DE1623933A1
Application number: DE19671623933
Authority: DE
Inventors: Cell Constant Mass
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1966-06-21
Filing date: 1967-06-10
Publication date: 1971-02-25
Also published as: GB1106506A; US3507300A

Description

7 B/Se

The British Petroleum Company Limited.,

Britannic House, Finsbury Circus^ London E. C „/-2,England _c

Zelle konstanter Masse,

Die Erfindung betrifft eine Zelle konstanter Masse.. d_th, eine ZeIIe₅ durch welche eine Flüssigkeitsströmung
geleitet werden und welche auf Veränderungen der Masse der in der Zelle enthaltenen Flüssigkeit ansprechen -kann,.
so daß die Regelung der durch die Zelle hindurchgehenden Strömung ermöglicht "wird,, um in der Zelle eine konstante Masse der Flüssigkeit aufrechtzuerhalten„ "~

Bestimmte Verfahren der Strömungs-analyse erfordern eine
Probe von konstanter Masse., um genaue Ergebnisse zu
erzielen. Als Beispiel wird die Strömungsmessung des
Schliefelgehalts einer flüssigen Petroleurafraktion angegeben. Diese Analyse wird ausgeführt.,, indem die Absorption der Röntgenstrahlung gemessen wird.,, die durch eine Probe der Flüssigkeit hindurchgeht, Die Absorption ist abhängig vom.Schwefelgehalt der Probe und von der Gesamtmasse der Flüssigkeit, durch welche die Strahlung hindurchgeht Um dieses Verfahren anwenden zu können, ist es daher erforderlich., eine Strömung der zu untersuchenden Flüssigkeit

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durch eine Absorptionszel'le zu leiten und die Strömung derart zu regeln, daß die Zelle stets eine konstante Masse der Flüssigkeit enthält. Gegenstand der Erfindung ist eine Zelle konstanter Masse, die für solche Anwendungen geeignet ist. ·

Eine Zelle konstanter Masse besteht aus einem Flüssigkeitsbehälter., der einen Schwimmer von solcher Form enthält, daß sein Schwimmniveau auf einer im Behälter enthaltenen Flussigkei die Masse der Flüssigkeit anzeigt. Diese Zelle ist gemäß der Erfindung dadur ehr gekennzeichnet., daß der Behälter und der Schwimmer die Elektroden eines ersten Kondensators bilden,, der zu einem zweiten veränderlichen Kondensator in Reihe geschaltet -ist*, dessen Elektroden der Schwimmer und eine innerhalb des Behälters, verzugsweise oberhalb des Schwimmers, angeordnete Platte bilden_;. so daß Veränderungen der Masse der in der Zelle enthaltenen Flüssigkeit eine Veränderungder relativen Stellung der Platte und des Schwimmers und dadurch eine Veränderung der gesamten Kapazität bewirken <=

Der Schwimmer weist einen oberen Teil auf, der sich"beim Gebrauch der Zelle niemals unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet₅ und einen unteren Teil, der sich beim Gebrauch der Zelle immer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet. Beim Gebrauch der Zelle bewegt sich der Flüssigkeitsspiegelin der mittleren Zone, d~h, in der Zcne des Flüssigkeitsspiegels,, aufwärts und abwärts, wenn sich die Dichte verändert, Um in einer Zelle von konstanter- Querschnittsfläche (oder in einer gleichförmigen Säule w-enn die Masse von Interesse ist, wie beispielsweise im Falle des obenerwähnten Röntgenstrahlenverfahrens Y eine konstante Massenregelung zu erzielen, muß der Schwimmer in der Zcne

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des Flüssigkeitsspiegels eine konstante QUersehnlttsflKche aufweisen und es ist zweckmäßig., ■daß der Schwimmer über seine-ganze Höhe eine konstante Querschnittsfläche "besitzt, Ein zylindrischer- Schviimrner ist beispielsweise besonders geeignete - - . ■

Wenn ein Schviimmer mit einer konstant enQuerschnittsflKehe verwendet wird,, erfordert die Bedingung der konstanten Masse, daß der Flüssigkeitsspiegel und demnach die Stellung des Schwimmers so eingestellt werden., daß der untere Teil des Schwimmers gerade den Boden des Behälters berührt= Um zu gewähr leisten^ daß der Schviimmer ausschließlieh von der im Behälter befindliehen.Flüssigkeit getragen wird, kann im Boden" des Behälters unterhalb des Schwimmers eine Ausnehmung vorgesehen werden* Dadurch wird ermöglicht, daß das Niveau des unteren Teils des Schwimmers auf gleicher Höhe mit dem allgemeinen Niveau des Bodens des Behälters gehalten wirdj während trotzdem eine Auf- und Abwärtsbewegung ermöglicht wird:, ^

Die Erfindung betrifft auch ein-. Regelsystem konstanter Massen in welches eine Zelle konstanter Masse der vorstehend beschriebenen Art als Regelkcndensator eines kapazitätsempfindlichen Stromkreises eingeschaltet ist;, dessen Ausgangsleistung auf eines oder mehrere elektromagnetische A/entile derart zur Einwirkung kommt _r daß beim Gebrauch des Regelsystems das Signal, das erzeugt tnr-d, wenn die Kapazität der Zelle /konstanter Masse eine zu giOße Masse in der Zelle anzeigt,- eine Veränderung der Strömung bewirkt, um die Menge der in tier Zelle enthaltenen Flüssigkeit zu verringern..

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Bei dem vorstehend beschriebenen Regelsystem ist es möglich., Ventile sowohl im Einlaß als auch im Auslaß der Zelle konstanter Masse· zu verwenden«- Vorzugsweise wird jedoch ein einziges elektromagnetisches Regelventil verwendete das im Einlaß angeordnet ist.

Theoretisch wird"die beste Regelung erzielt, wenn die aus dem kapazitätsempfindlichen Stromkreis und dem elektromagnetischen Regelventil bestehende Anordnung derart ausgebildet ist _y daß eine proportionale Regelung ausgeübt wird» Es wurde jedoch gefunden,, daß für die meisten praktischen Zwecke eine einfache Ein- und Ausschaltanordnung ausreicht =, In diesem Falle wird aus dem kapazitätsempfindlichen Stromkreis ein durch die Kapazität betätigter Sehalter ο Ein Kapazitäts-Brückenstromkreis kann sowohl für die proportionale als auch für die Ein- und Ausschaltregelung verwendet werden und ein Oszillator von Müller-Eierce bildet eine gute Ein- und Aussehaltregelung , - ■"

Nachstehend wird eine beispielsweise Ausfuhrungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben., welche eine Zelle konstanter Masse gemäß der Erfindung zeigt, die in ein Regelsystem konstanter Masse eingeschaltet ist ο

Die Zelle konstanter Masse besteht aus einem Behälter 10 _: der einen zylindrischen Schwimmer 11 enthält, welcher unterhalb einer Platte 12 angeordnet ist, Die Gewichtsverteilung des Schwimmers ist derart .> daß derselbe mit senkrechter Achse schwimmt» Der Schwimmer wird gezv.'ungen... sich in senkrechter Richtung zu bewegen, und zwar durch

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Steinlager 19 und 2J>_S die in der Platte 12 und einem Rahmen 25 angeordnet sindo Die Steinlager bilden eine elektrische Isolierung.,, so daß sich der Schwimrner.il mit k-einem anderen Teil der Zelle in Berührung befindet _o

Beim Gebrauch der Zelle schwimmt der Schwimmer 11 in der Flüssigkeit 20~_s die im Behälter enthalten ist ■, Die . durch den Schwimmer 11 zwischen dem Flüssigkeitsspiegel 21 und dem unteren Ende 22 des Schwimmers verdrängte'Masse ist daner konstant und gleich der Masse des Schwimmers,' Der- Flüssigkeitsspiegel 21 kann somit eingestellt Werden^ um das untere Ende 22 des Schwimmers außerhalb der Ausnehmung 24 auf dem Niveau des'Bodens des Benälters 10_ zu halten» Durch diese Einstellung wird eine konstante Masse der Flüssigkeit im Behälter 10 aufrechterhalten;

In elektrischer Hinsicht besteht die Zelle"konstanter Masse' aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren,:. Die Elektroden des ersten Kondensators sind der Behälter 10 und der Schwimmer H₃ Seine Kapazität ist für die Bewegung des Schwimmers 11 im wesentlichen konstant». Die Ele.tefcro.den des zweiten Kondensators sind der Schwimmer '11 und die Platte 12_β Seine Kapazität ist ein Maß für den Abstand zwischen der Platte 12 und dem Schwimmer .11... Je mehr sich der Schwimmer .der Platte nähert,, desto größer, ist die Kapazität~_s so daß eine .zunehmende Kapazität eine zunehmende Masse anzeigt. In der Zelle kann daher eine konstante Masse der Flüssigkeit aufrechterhalten werden.--,.- indem ihre Kapazität konstant gehalten wird, wie nachstehend beschrieben, wird« ■-,...". .■""■"■; _.~'~- _

Die Zelle konstanter Masse ist als Teil der AnodenkapazitKt eines·durch .einen Kristall geregelten.Oszillators 15 von Müller-Pierce eingeseiialtet _o: Diese Art des Oszillators weist die Eigensehaffc mx£, daß seine Schwingung plötzlich aufhört _s wenn die Aaoden-KÄjpa^zitclti über einen kritiscllen .__—

Wert erhöht wird= DieAnodenkapazität ist so eingestellt^ daß sie¹ gleich diesem kritischen Wert ist., wenn "der Schwimmer so angeordnet ist, daß sich sein unterer Teil auf gleicher Höhe mit dem Boden des Behälters befindet_? wie oben beschrieben wurde» Eine geringe Zunahme der Masse wird daher bewirken, daß die Anodenkapazität den kritischen Wert überschreitet, so daß der Oszillator keine Ausgangsleistung erzeugt= Eine geringe Abnahme wird die Anodenkapazität verringern, so daß die Ausgangsleistung wieder hergestellt wird.

Die Flüssigkeitseinläßöffnung der Zelle konstanter Masse wird durch das elektromagnetische Ventil l6 geregelt/ ^x das (indirekt) auf die Ausgangsleistung des Oszillators anspricht. Das Ventil 16 ist derart, ausgebildet., daß es gewöhnlich geschlossen ist, so daß es keiner Probe erlaubt. in die Zelle konstanter Masse einzutreten, Wenn das Ventil jedoch betätigt wird, läßt es die Probe hindurchgehen\ Die Strömungsgeschwindigkeiten am Einlaß 13 und Auslaß 1^JI sind so eingestellt, daß der Flüssigkeitsspiegel in der Zelle langsam absinkt, wenn das Ventil 16 geschlossen ist. Wenn das Ventil geöffnet ist, steigt der Flüssigkeitsspiege] langsam an. Bei dieser Anordnung wurde gefunden, daß das Öffnen und Schließen des Ventils 16 in Abhängigkeit von den Signalen des Oszillators 15 in der Zelle konstanter Masse eine konstante Masse der Flüssigkeit aufrechterhält-. Bei einer Versuchsanordnung wurde gefunden, daß mit einer Flüssigkeit von konstantem spezifischen Gewicht der Flüssigkeitsspiegel innerhalt
aufrechterhalten werden kann,

Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Grenzen von -0,1 mm

Wie die Zeichnung zeigt, kann das öl in der Zelle konstanter Masse einer von der Quelle 17 ausgehenden Röntgenstrahlung

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unterworfen werden> wobei* die Intensität der austretenden Strahlung, durch den Detektor l8 gemessen wird, Das Absorptions vermögen,, das van Schwefelgehalt und von der Masse des in der Zelle befindlichen Öls abhängig ist* wird daher kontinuierlich überwacht. Da die . Masse konstant gehalten wird* wird der Schwefelgehalt gemessen= Hierzu ist zu bemerken., daß die Messung der "Röntgenstrahlung zur Schätzung des Schwefelgehalts ein übliches Verfahren darstellt., welches keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. ^

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Claims

Anspruch e

Io Zelle konstanter Masse., die aus einem Flüssigkeitsbehälter-besteht^, der einen Schwimmer enthält, welcher so geformt ist-^ daß sein Schwimmniveau auf einer im Behälter enthaltenen Flüssigkeit die Masse der Flüssigkeit anzeigt., beispielsweise einen zylindrischen Schwimmer, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter und der Schwimmer die Elektroden eines ersten Kondensators bilden.,-der zu einem zweiten veränderlichen Kondensator in Reihe geschaltet ist.j dessen Elektroden der Schwimmer und eine oberhalb des Schwimmers angeordnete Platte bilden., so daß Veränderungen der Masse der in der.Zelle enthaltenen Flüssigkeit eine Veränderung der relativen Stellung der Platte und des Schwimmers· und dadurch eine Veränderung der gesamten Kapazität bewirken,,

2o Zelle konstanter Masse nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet; daß der Schwimmer oberhalb einer Ausnehmung im Boden des Behälters angeordnet ist, so daß der Schwimmer ausschließlich von der im Behälter befindlichen Flüssigkeit getragen wird, wenn das Niveau des unteren Teils des Schwimmers auf gleicher Höhe mit dem allgemeinen Niveau des Bodens des Behälters gehalten wird«

3o/Regelsystem konstanter Masse, dadurch gekennzeichnet., daß dasselbe eine Zelle konstanter Masse nach Anspruch 1 oder 2 enthält, welche über ihren Behälter und die Platte als Regelkondensator eines kapazitätsempfindlichen Stromkreises eingeschaltet ist, dessen Ausgangsleistung auf

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e eines oder mehrere elektromagnetische Ventil- zur Regelung des Flüssigkeitsdurchsatzes derart zur Einwirkung kommt,, daß beim Gebrauch des Regelsystems das'Signal., das erzeugt wird., wenn die Kapazität der Zelle konstanter Masse eine zu große Masse in der Zelle anzeigt _r eine Veränderung der Strömung bewirkt .,-'um die Menge der in der Zelle enthaltenen Flüssigkeit· zu verringern»

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