DE1941037C

DE1941037C - Einrichtung zur Messung des Stromungsvolumens einer Flussig keit in einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE1941037C
Application number: DE19691941037
Authority: DE
Inventors: Anton Lars Olof Valhngby Jidhng Kjell Esbjorn Spanga Soderkvist, (Schweden)
Original assignee: LKB Produkter AB, Manehall (Schweden)
Priority date: 1968-08-12
Filing date: 1969-08-12
Publication date: 1973-04-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrieb'ung zur Messun; des Strömungsvolumens einer Flüssigkeit in eine Rohrleitung mit einer Gaspumpe, die an die Rohr leitung angeschlossen ist und Gasblasen in de< Flüssigkeitsstrom abhängig von Steuersignalen air einem Detektor einführt, der an einem Punkt de: Rohrleitung stromab von der Pumpe zur Feststellung von Gas in der Rohrleitung am Ort des Detektor angebracht ist und ein Ausgangssignal von unter schiedlichem Wert bei Feststellung von Gas ode Flüssigkeit abgibt, und mit einem Zählwerk, da: abhängig vom Steuersignal der Gaspumpe die Anzah der in die strömende Flüssigkeit eingeleiteten Gas blasen zählt.

Die Arbeit der Gaspumpe wird also bei dieser be kannten Einrichtung durch einen Gas-Fliissigkeits Detektor so gesteuert, daß eine neue Gasblase in der Flüssigkeitsstrom in der Rohrleitung abgegeben wird jedesmal, wenn der Detektor eine Gasblase in de: Leitung feststellt. Es versteht sich, daß der Zählzustanc im Zählwerk ein Maß für das Strömungsvolumen de: Flüssigkeitsstromes ist und daß die Zeitintervall« zwischen den aufeinanderfolgenden Gasblasen eir Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Flüssig keitsstroms darstellen.

In Laboratorien, in der chemischen Industrie unc ähnlichen Anwendungsgebieten wird oft gefordert einen Flüssigkeitsstrom von vergleichsweise geringe! Strömungsmenge und niedriger Strömungsgeschwin digkeit mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können Dies ist z. B. der Fall, wenn Separationstürme, wi< z. B. Chromatographie- oder Elektrophoresetürme entleert werden. Nach Beendigung des Separations Vorgangs in derartigen Türmen sollen die einzelner

in getrennten Zustand vorliegenden Bestandteile im Allgemeinen in einer entsprechenden Anzahl verschiedener Reagenzgläser oder ähnlicher Gefäße übergeleitet werden. Dies wird im allgemeinen mit Hilfe eines sogenannten Fraktionskollektors erreicht, in dem die Reagenzgläser untergebracht sind und der die Reagenzgläser nacheinander in die Stellung unterhalb des Ausladendes einer Rohrleitung bringt, durch die die Säule entleert wird. Um nun die genauen gewünschten Flüssigkeilsmengen in den einzelnen Reagenigläsern auffangen zu können, ist es erforderlich, die DurchiluBmenge des Fiüssigkeitsstroms aus der Säule genau bestimmen zu können, in Abhängigkeit derer der Fraktionskollektor dann gesteuert wird.

Für diese Anwendung ist die obenerwähnte Meß-Einrichtung gut geeignet, da sie im wesentlichen unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms und auch unabhängig von der Viskosität, der Oberflächenspannung und der Dichte der Flüssigkeit arbeitet und sowohl zur Messung sehr ao kleiner Strömungsmengen als auch verhältnismäßig großer Strömungsmengen verwendet werden kann. Außerdem entsteht keine Durchmisch-ing verschiedener Teile des Flüssigkeitsstromes.

Diese bekannte Meß-Einrichtung ist jedoch noch störanfällig, wenn im eigentlichen Flüssigkeilsstrom bereits Gasblasen in unkontrollierter Menge und Verteilung vorhanden sind, bevor die Gasblasen der Gaspumpe eingeleitet worden sind. Außerdem kann sie nicht \on selbst anlaufen, wenn der Flüssigkeitsstrom durch die Rohrleitung zu strömen beginnt. Die Meßgenauigkeit unterliegt außerdem Schwankungen, die \on der Länge der in den Flüssigkeitsstrom durch die Gaspumpe eingeführten Gasblasen abhängen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein System der eingangs genannten Art zum Messen des Strönuingsvolun.ens eines Flüssigkeitsstromes zu schaffen, das in sehr hohem Maße unabhängig von unbeabsichtigt in der Flüssigkeit in unkontrollierter Verteilung vorhandenen Gasblasen, die in der eigentlichen strömenden Flüssigkeit bereits vorhanden sind, arbeitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein zweiter Detektor ähnlich des ersten Detektors an einem Punkt stromab des ersten Detektors an der Rohrleitung mit einem Abstand vom ersten Detektor angebracht ist, der im wesentlichen gleich derr Abstand zwischen der Gaspumpe und dem ersten Detektor ist, und ein logischer Schaltkreis in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Detektors ein Steuersignal für die Gaspumpe erzeugt, so daß diese eine begrenzte Gasmenge in die Flüssigkeit zur Bildung einer Gasblase im Flüssigkeitsstrom einbringt, wenn gleichzeitig vor beiden Detektoren in der Gasleitung eine Gasblase festgestellt wird.

Es wird somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine neue Gasblase nur dann in die strömende Flüssigkeit in der Rohrleitung mit Hilfe der Gaspumpe eingebracht, wenn das Vorhandensein von Gas gleichzeitig an zwei verschiedenen Detektoren festgestellt wird.

Es ist verständlich, daß der Betrieb einer derartigen Strömungs-Volumen-Meß-Einrichtung nur sehr wenig anfällig für Störungen ist, die durch unbeabsichtigte und wahllos in der Flüssigkeit enthaltene Gasblasen hervorgerufen werden, die bereits im Flüssigkeitsstrom vorhanden sind, bevor diese die Gaspumpe P erreicht, da die Wahrscheinlichkeit, daß zwei wahllos in der Flüssigkeit enthaltene Gasblasen gleichzeitig vor den beiden Detektoren A und B erscheinen, überaus gering ist.

Eine verbesserte Meß-Einrichtung gemäß der Erfindung weist noch einen dritten Detektor auf, gleich den ersten beiden, der an einem Punkt entlang der Rohrleitung stromab vom zweiten Detektor mit einem Abstand von diesem angebracht ist, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der Gaspumpe und dem ersten Detektor ist. Dabei ist der angeschlossene logische Schaltkreis von den Ausgangssignalen aller drei Detektoren abhängig und erzeugt nur dann ein Steuersignal für die Gaspumpe, wenn gleichzeitig vor mindestens zwei der drei Detektoren eine Gasblase vorhanden ist und das Ausgangssignal von mindestens einem der drei Detektoren seinen Wert ändert. Dieses verbesserte System hat den zusätzlichen Vorteil, daß es automatisch zu arbeiten beginnt, wenn die Flüssigkeit durch die Rohrleitung zu strömen beginnt.

Bei einem weiteren und besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das System einen dritten Detektor ähnlich dem ersten und zweiten, der an einem Punkt in die Rohrleitung stromauf vom ersten Detektor eingesetzt ist, dessen Abstand vom Einsatzpunkt des ersten Detektors so groß ist wie die Länge der zu erzeugenden Gasblasen. Das logische Steuersystem ist dann abhängig vom Ausgangssignal aller drei Detektoren und so geartet, daß ein Steuersignal an die Gaspumpe abgegeben wird, wenn der dritte Detektor wieder die Anwesenheit von Flüssigkeit feststellt, nachdem gleichzeitig an allen drei Detektoren Gas festgestellt worden war; das Steuersignal zur Gaspumpe wird jedoch unterbrochen, wenn anschließend der erste Detektor die Anwesenheit von Flüssigkeit feststellt. Auch dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung hat den Vorteil, daß es automatisch zu arbeiten beginnt, wenn die Strömung der Flüssigkeit durch die Rohrleitung einsetzt, und außerdem den sehr wesentlichen Vorteil, daß die Meßgtnauigkeit unabhängig von Variationen in der Länge der Gasblasen ist, die in den Flüssigkeitsstrom eingeführt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der einfachsten Version der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

F i g. 2 eine Schemadarstellung einer verbesserten Mcß-Einrichtung, die von selbst anläuft und bei der die Länge der in die Strömung eingelassenen Gasblasen im wesentlichen konstant geha'ten wird, und

F i g. 3 ein Schemabild einer besonders vorteilhaften Ausführung der Meß-Einrichtung nach der Erfindung, die selbst anläi^lft, unabhängig von der Länge der Gasblasen arbeitet und sich selbst abschaltet, wenn die Gaspumpe ausfällt.

Das Grundprinzip der Erfindung ist in der F i g. 1 dargestellt; es enthält eine Rohrleitung 1 für den Flüssigkeitsstrom, der zu messen ist. Der Flüssigkeitsstrom fließt durch die Leitung 1 in der durch Pfeile 2 angedeuteten Richtung. Am oberen Ende (strömungsmäßig gesehen) der Leitung 1 befindet sich eine Gaspumpe P, die an die Leitung angeschlossen ist. Die Pumpe P wird elektrisch gesteuert und gibt auf ein ihr zugeführtes Steuersignal hin Gas, ζ. B. Luft, in den Flüssigkeitsstrom der Rohrleitung 1 ab, so daß eine Gasblase 3 den Querschnitt der Rohrleitung voll-

stündig ausfüllt. Diese Gasblase 3 strömt dann in der Rohrleitung mit dem Flüssigkeilsstrom stromab, und zwar mit der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Das Steuersignal für die Gaspumps P wird von einem UND-Gatc4 abgegeben, so daß die Pumpe P in die Rohrleitung eine Gasblasc 3 immer dann abgibt, wenn am Ausgang des UND-Gatcs4 ein Ausgangssignai auftritt. Mit Abstand L stromab von der Gaspumpe P befindet sich an der Rohrleitung 1 eine Detektorvorrichtung A, und zwar nahe der Leitung. Dieser Detektor A erzeugt ein Ausgangssignal, wenn an dieser Stelle Gas vorhanden ist. Ein zweiter Detektor B ähnlich dem ersten Detektor A ist mit dem gleichen Abstand L stromab vom ersten Detektor A an der Rohrleitung angebracht. Der Abstand zwischen der Pumpe P und dem üasdetektor A ist folglich im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem ersten Detektor A und dem zweiten Detektor B.

Es können verschiedene Typen von Detektoren zum Aufspüren der Gasblascn oder der Flüssigkeit an einem bestimmten Punkt in einer Flüssigkeitsleitung verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind. Ist die Rohrlcitungswand z. B. lichtdurchlässig, so kann der Detektor eine Lichtquelle enthalten, die einen schmalen und wohldefinierten Lichtstrahl auf die Rohrleitung sendet, und eine Fotozelle ist der Lichtquelle gegenüber an der Rohrleitung angebracht und fängt den Lichtstrahl auf, wodurch eine Ausgangsspannung auftritt, wenn der vor der Lichtquelle liegende Rohrleitungsabschnitt mit Gas gefüllt ist, während die Fotozelle keinen Lichtstrahl erhält und somit auch keine Ausgangsspannung von ihr abgegeben wird, wenn die Rohrleitung an dieser Stelle von einer Flüssigkeit durchströmt wird. Die Ausgangssignale der Detektoren A und B werden auf die Eingänge des UND-Gates 4 geführt. Folglich tritt am Ausgang des UND-Gates 4 sodann ein Ausgangssignal auf, wenn gleichzeitig vor beiden Detektoren A und B im Flüssigkeitsstrom in der Rohrleitung 1 eine Gasblasc vorhanden ist. Die Gaspumpe P wird dann beim Auftreten eines Ausgangssignals am UND-Gatc-Ausgang gesteuert und gibt dann und nur dann eine Gasblase 3 in den Flüssigkeitsstrom der Rohrleitung 1 ab, wenn Gasblasen, die zuvor in den Flüssigkeitsstrom eingeführt worden sind, gleichzeitig vor beiden Detektoren A und B erscheinen.

Das System weist außerdem noch ein Zählwerk R auf, das auf ein am UND-Gatc4 erscheinendes Ausgangssignal reagiert und das die Zahl der in den Flüssigkeitsstrom von der Gaspumpe P eingeführten Gasblasen 3 zählt. Es versieht sich, daß die Gesamtzahl am Zählwerk R ein direktes Maß für das durch die Leitung I geflossene Flüssigkeitsvolumen ist von dem Augenblick an, in dem das Zählwerk R zu zählen begonnen hat.

Das Zählwerk R kann so ausgelegt werden, daß es sein Ergebnis ständig anzeigt. Vorzugsweise ist das Zählwerk jedoch so ausgelegt, daß es em Signa! abgibt, wenn der Zählwerkstand einen vorbestimmten Wert erreicht, wobei es dann auch sich selbst wieder auf Null zurückstellt und von neuem zu zählen beginnt. Das Ausgangssignal des Zählwerks R kann für zahlreiche Zwecke verwendet werden, z. B. zum Steuern eines Fraktionskollektors, für das Schließen ■ eines Ventils, das Unterbrechen des Flüssigkeitsstromes od. ä. In diesen Fällen ist das Zählwerk vorzugsweise so gestaltet, daß ein bestimmter Zählwerkstand vorher eingestellt werden kann, bei dem das Zählwerk bei Erreichen dieses Standes ein Ausgangssignal abgibt.

Das Grundsystcm, wie es in der F i g, 1 dargestellt ist, hat jedoch den Nachteil, daß der Meßvorgang des Systems nicht automatisch anläuft. Soll der Meßvorgang beginnen, solange die Rohrleitung 1 noch leer ist, so ist es erforderlich, so viel Flüssigkeit in die Rohrleitung 1 einströmen zu lassen, bis das Vordcrcndc der Flüssigkeitssäule die Pumpe P passiert hai,

ίο den Detektor A jedoch noch nicht erreicht hat, woraufhin dann ein von Hand ausgelöstes Steuersignal auf die Pumpe P gegeben werden muß, so daß diese eine Gasblasc in den Flüssigkeitsstrom der Leitung entläßt. Die llilfsspannung kann den beiden Detektoren A und B jedoch noch nicht zugeführt werden, bis die Front der Flüssigkeilssäule in der Leitung 1 den ersten Detektor A überschritten, den zweiten Detektor B jedoch noch nicht erreicht hat. Danach arbeitet dann das Mcßsystcm automatisch.

ao Ein weiterer Nachteil des Grundsystems nach F i g. 1 ist der, daß es keine Hilfsmittel enthält, die die Länge der Gasblascn konstant hält. Da die Länge jeder einzelnen Flüssigkeitssäule zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gasblascn gleich L minus der

as Länge di~ Gasblase vor der Flüssigkeitssäule ist, läßt sich verstehen, daß jede Veränderung der Länge der Gasblascn zu gewissen Meßfehlern führt. Es isi weiterhin sehr wichtig, daß die von der Pumpe P in die Rohrleitung eingeführten Gasblasen hinreichend groß sind, so daß sie den Leitungsquerschnitt vollständig einnehmen. Eine gewisse Verbesserung kann bei dem in F i g. 1 gezeigten System auf die Weise erreicht werden, daß auf das Ausgangssignal des UND-Gates 4 hin eine Zeitschaltung in Gang geset t wird, die selbst ein Ausgangssignal von bestimmter Länge zur Steuerung der Gaspumpe P abgibt.

F i g. 2 zeigt schematisch ein verbessertes Meßsystem zur Messung eines strömenden Flüssigkeitsvolumens gemäß der Erfindung, das seine Meßlätigkeit automatisch beginnt, wenn die Flüssigkeil durch die Rohrleitung zu strömen beginnt und in dem auch die Länge der in die strömende Flüssigkeit eingeführten Gasblasen im wesentlichen konstant gehalten wird.

Das in F i g. 2 dargestellte System wird bei dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel dazu benutzt, das aus einem Behälter 5 ausströmende Flüssig«.eitsvolumen, z. B. das einer Trennsäule, beim Durchströmen der Rohrleitung 1 zu messen. Der Behälter 5 ist mit der Rohrleitung 1 über ein Ventil 6 verbunden, das geöffnet wird, wenn der BehälterS entleert werden soll. Das verbesserte System nach der Erfindung unterscheidet sich von dem in F i g. 1 gezeigten im wesentlichen darin, daß es zusätzlich zu den Detektoren A und B einen dritten Detektor C derselben Art auf weist. Dieser dritte Detektor C liegt stromab vom Detektor B ebenfalls mit einem Abstand L, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den beiden Detektoren A und B und gleich dem Abstand zwischen der Pumpe P und dem ersten Detektor A ist. Das System enthält außerdem einen vierten Detektor D derselben Art, der stromab von der Gaspumpe mi) einem Absland vGn dieser angeordnet ist, der der gewünschten Länge der Gasblasen entspricht, die in den

Flüssigkeitsstrom in der Rohrleitung 1 eingebracht werden sollen. Die Ausgangssignale der Detektoren A B, C und D werden auf einen logischen Schaltkreis LOl gegeben, der das erforderliche Steuersignal für dit

Gaspumpe P und das Zählwerk R abhängig von den Ausgangssignalen der Detektoren abgibt.

Der logische Sicucrkreis LOI enthält vier UND-Gate 7, 8, 9 und 10 mit jeweils drei Eingangsslcilungcn, die mit je einem der Detektoren Λ, B, C verbunden sind. Jedes der UND-Gate 7, 8 und 9 hat einen umgekehrten oder negativen Hingang. Der umgekehrte Eingang des UND-Gatcs7 ist mit dem Detektor A verbunden, während der umgekehrte Fiinganc des UND-Gates 8 mit dem Detcktot B und de· umgekehrte Eingang des UND-Galcs 9 mit dein Detektor C verbunden ist. Die Ausgänge der UND-Gatc 7, 8 und 9 sind auf einen gemeinsamen Punkt geführt, der mit einem Differenzierkreis 11 verbunden ist, während der Ausgang eines vierten UND-Gates 10 mit einem Differenzierkreis 12 in Verbindung steht. Die Differenzierkreise 11 und 12 sind so aufgebaut, daß sie die einlaufenden Fronten der zugeführten Signalimpulse differenzieren und somit an ihrem Ausgang einen verhältnismäßig kurzen Signalimpuls abgeben, dessen Länge unabhängig von der Dauer des ihren Eingängen zugeführten Signals ist. Die Ausgangssignale der Differenzierkreise 11 und 12 sind beide auf je einen Eingang eines ODER-Gatcs 13 geführt. Dieses ODER-GaIc 13 hat noch einen dritten Eingang, der mit dem Ausgang eines as UND-Gates 14 in Verbindung steht, das ebenfalls einen umgekehrten Eingang hat, mit dem Detektor D verbunden ist, und einen normalen, nicht umgekehrten Eingang, auf den das Ausgangssignal des ODER-Gates 13 geschaltet ist. Das Ausgangssignal des ODER-Gates 13 bildet das Ausgangssignal des gesamten logischen Schaltkreises LOl und damit das Steuersignal für die Gaspumpe P und den Zähler R. In der nun folgenden Beschreibung der Arbeitsweise des logischen Schaltkreises LOl sind die von den Detektoren A, B, C und D abgegebenen Ausgangssignale mit den Buchstaben a, b, c und d bezeichnet. Es ist weiterhin noch vorauszusetzen, daß das Ausgangssignal eines Detektors den Wert 1 hat, wenn die Rohrleitung im Dclcktorbcrcich mit Gas gefüllt ist, und den Wert 0, wenn die Leitung in diesem Bereich eine Flüssigkeitsfüllung aufweist. Folglich hat das gemeinsame Signalg aus den UND-Galcn 7, 8 und 9 den Wert 1, wenn das in der Rohrleitung gleichzeitig vor zwei Detektoren A, Hund C auftritt. Unter allen übrigen Umständen ist das Signal g 0. Das Signal g' am Ausgang des Differenzierkrcises 11 nimmt den Wert 1 für eine kurze Zeitspanne an, wenn das Signal g am Eingang dieses Kreises vom Wert 0 auf den Wert 1 wechselt. Das Signal h am Ausgang des UND-Gates 10 hat den Wert 1, wenn das Ausgangssignal von allen Detektoren A, B und Cdcn Wert 1 annimmt, das ist dann also der Fall, wenn die Rohrleitung 1 an allen Stellen der Detektoren a, b und c mit Gas gefüllt ist. Das Signal/i' am Ausgang des Differenzicrkrciscs 12 nimmt den Wert 1 für einen kurzen Augenblick an, wenn das Signal It an seinem Eingang von 0 auf 1 wechselt. Weiter ist noch anzunehmen, daß die Gaspumpe P arbeitet und Gas in die Rohrleitungl abgibt, wenn das Steuersignal s, das vom logischen Schaltkreis LOl abgegeben wird, seinen Wert 1 hat, und Haß Ha? Zahlwerk R um eine Einheit weiterzahlt, wenn das Signal s den Wert 1 annimmt.

Tabelle

	a	b	C	d	g'	A'	0	0	&	i	0	S	P	R
Ventil 6 geöffnet, Leitung 1
mit Luft eefüllt	1	1	1	1	0	0	0	0		0		0	kein Signal	kein Signal kein Signal
Flüssigkeit erreicht D	1	1	1	0	0	0			0	0	0	0	kein Signal	zählt
Flüssigkeit erreicht A	0	1	1	0	1	0	0			1		1	Arbeitsbeginn,
					(Impuls)	(Impvls)	0				entläßt erste
						0	(Impuls)	1			Gasblase	kein Signal
Erste Blase erreicht D ....	0	1	1	1	0		0	0	0	Stop, erste Blase
						0				beendet	kein Signal
Erste Blase verläßt D	0	1	1	0	0			0	0	kein Signal
Erste Blase erreicht A,							0				zählt
Flüssigkeit hat B erreicht	1	0	1	0	1	1		1	1	Start, entläßt
									zweite Blase	kein Signal
Zweite Blase erreicht JD ...	1	0	1	1	0	0	0	Stop, beendet
	oder η							zweite Blase	kein Signal
Zweite Blase verläßt Z) ...	U 0	0	1	0	0	0	0	kein Signal
Erste Blase erreicht B₇
zweite Blase erreicht A,									zählt
Flüssigkeit hat C erreicht	1	1	0	0	0	1	1	Start, entläßt
								dritte Blase	kein Signal
Dritte Blase erreicht D ...	1	1	0	1	0	0	Stop, beendet
	oder	oder					dritte Blase
	0	0						kein Signal
Dritte Blase verläßt D	0	0	0	0	0	0	kein Signal
Erste Blase erreicht C,
zweite Blase erreicht B,								zählt
dritte Blase erreicht A ..	1	1	1	0	1	1	Start, entläßt
					(Impuls)		vierte Blase	kcjn SiTflal
Werte Blase erreicht D ...	1	1	1	1	0	0	Stop, beendet
	oder	oder	oder				vierte 31ase
	0	0	0					kein Signal
/ierte Blase verläßt D	0	0	0	0	0	0	kein Signal	309614/342

9 ^τ ίο

Wenn der McBvorgang begonnen wird, wenn das trieb, wenn die Gaspumpe P aufhört zu arbeiten. Bei

Ventil 6 geschlossen und die Leitung mit Luft gefüllt Unterbrechung der Gaspumpe sollte jedoch das

ist, läuft automatisch das in der vorstehenden Tabelle I System vorzugsweise automatisch aufhören zu arbeiten

wiedergegebene Programm ab, wenn das Ventil 6 geöff- und von dieser Tatsache ein Signal geben. Die Emp-

net und die Flüssigkeit aus dem Behälter 5 durch die 5 findlichkcit bezüglich störender Blasen sollte außerdem

Rohrleitung abgegeben wird. noch verringert werden.

Aus der Tabelle 1 läßt sich erkennen, daß das System F i g. 3 zeigt schematisch ein weiteres und ganz automatisch zu messen beginnt, sobald das Ventil 6 ge- besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der öffnet ist und die Flüssigkeit durch die Leitung zu Erfindung, das die obengenannten Nachteile des in messen beginnt. Wenn die erste Startfolge beendet ist io der F i g. 2 gezeigten Systems nicht mehr hat.
und die Flüssigkeit in der Rohrleitung 1 am letzten Das verbesserte System nach F i g. 3 wurde zum Detektor C vorbeigeflossen ist und die ersten drei Messen eines Flüssigkeitsvolumens benutzt, das aus Blasen in die Leitung mit Hilfe der Pumpe P einge- einem Behälter 5 durch eine Leitung 1 abgegeben wird, führt worden sind, wird jedesmal in die Leitung eine Der Behälter 5 ist mit der Leitung 1 über ein Ventil 6 Gasblase entlassen, sobald vor allen drei Detektoren^, 15 und eine Strömungspumpe 16 verbunden. Bei diesem B und Γ oder wenigstens gleichzeitig vor zwei der drei verbesserten System werden das Ventil 6 und die Detektoren eine Gasblase erscheint. Der Betrieb des Strömungspumpe 16 elektrisch von einem logischen Systems wird also nicht gestört, wenn eine von der Schaltkreis L02 gesteuert. Im Vergleich zum Grund-Pumpe P in die Leitung eingeführte Gasblase verloren- system der Erfindung nach F i g. 1 unterscheidet sich geht oder von einem Detektor nicht festgestellt wird, ao das verbesserte System nach F i g. 3 im wesentlichen Es wird auch erreicht, daß unbeabsichtigt in der dadurch, daß ein dritter Detektor £ desselben Typs wie Flüssigkeit vorhandene Gasblasen die Arbeitsweise die ersten und zweiten Detektoren A und B vorgesehen dieses Systems nicht beeinträchtigen, da derartige un- ist. Dieser dritte Detektor E liegt stromauf vom ersten beabsichtigt vorhandene Gasblasen aller Wahrschein- Detektor A mit einem Abstand L₁, wobei der Abstand L_x lichkeit nicht gleichzeitig vor wenigstens zwei der drei 95 der Wert der Länge der Gasblasen ist, die in die Rohr-Detektoren A, B und C liegen. Die Gaspumpe P wird leitung 1 eingebracht werden sollen. Das System ist stillgesetzv, wenn am Detektor D ein entsprechendes außerdem noch mit einem vierten Detektor ^derselben Ausgangssignal erscheint, wodurch jede Gasblase, die Art versehen, der stromab von der Pumpe P mit einem in die Rohrleitung eingebracht wird, im wesentlichen Abstand, der kleiner ist als L₁, dem Abstand zwischen dieselbe Länge hat, nämlich die des Auslandes zwischen 30 den Detektoren A und E, liegt,
der Pumpe /"und dem Detektor D. Auf diese Weisewird Die Ausgangssignale der Detektoren A, B, E und F die Länge der Gasblase im wesentlichen konstant gehal- werden dem logischen Schaltkreis L02 zugeführt, der in ten. Der Zähler R zählt eine Einheit für jede in die Rohr- Abhängigkeit dieser Signale die entsprechenden Steuerleitung 1 durch die Gaspumpe Peingebrachte Gasblase. signale j für die Gaspumpe P und den Zähler R und

I 'm zu erreichen, daß die aus der Abgabeöffnung IS 35 außerdem das Steuersignal / für die Strömungspumpe

derRohrleitunglausströmendeHüssigkeitsmengewäh- 16 und das Ventil 6 abgibt. Dieses Signal / wird außer-

rend eines vorgegebenen Zeitintervalls genau dem dem einer Anzeigelampe 17 zugeführt, die dann, wenn

Zählwerksstand des Zählwerks 3 derselben Zeitspanne sie leuchtet, anzeigt, daß das System arbeitet,

entspricht, soll die Länge der Rohrleitung 1 zwischen Der logische Schaltkreis Z.02 besteht aus zehn

dem öffnungsende 15 und dem in Strömungsrichtung 40 NAND-Gates 18 bis 27 und zwei Umkehrstufen 28

letzten Detektor C im wesentlichen gleich der Strecke L und 29. Da die Wirkungsweise dieser logischen Schalt-

zwischen den Detektoren sein oder auch irgendein ganz krelselemente allgemein bekannt ist und die gegenseitige

zahliges Vielfaches davon. Verbindung der Elemente aus der F i g. 3 klar hervor-

Wenngleich das in der F i g. 2 dargestellte System geht,kannaufeineeingehendeBeschreibungder Arbeitseine wesentliche Verbesserung gegenüber der Grund- 45 weisedes logischen SchaltkreisesZ.02 verzichtet werden, anordnung nach F i g. I hat, so liegen doch immer In der folgenden Beschreibung der Arbeitsweise des noch einige Nachteile vor. Es ist z. B. schwierig, die in der F i g. 3 dargestellten Systems sind die Ausgangs-Länge der Gasblasen, die in die Rohrleitung eingeführt signale der Detektoren A, B, E und F mit a, b, e und / werden, vollkommen konstant zu halten und damit eine bezeichnet. Das Ausgangssignal des NAND-Gates 19 hohe Meßgenauigkeit zu erzielen. Der Grund dafür ist, 50 ist mit k und das Ausgangssignal des NAND-Gates 22 daß die Pumpe P in die Rohrleitung 1 unter einem be- mit / bezeichnet. Wie auch im Voran stehenden wird stimmten Druck Gas zuführen muß, der ausreicht, den angenommen, daß das Ausgangssignal eines Detektors Flüssigkeitsstrom aus dem Behälter 5 an der Stelle der den Wert 1 hat, wenn die Rohrleitung vor dem Detek-Pumpe P abzustoppen. Wird dann die Pumpe ge- tor mit Gas gefüllt ist, dagegen den Wert 0 hat, wenn stoppt und beendigt dadurch das Einführen von Gas in 55 sich in der Rohrleitung vor dem Detektor die Flüssigdie Rohrleitung 1, so dehnt sich die gerade in die Lei- keit befindet.

tung eingebrachte Gasblase aus und nimmt eine Länge Die Strömungspumpe 16 sei in Betrieb und das

an, die etwas größer ist als die Entfernung zwischen der Ventil 6 geöffnet, wenn das Ausgangssignal / aus dem

Pumpe P und dem Detektor D. Die sich daraus wirk- NAND-Gate 27 des logischer. Schaltkreises L02 den

lieh ergebende Länge derGIasblase kann deshalb schwer 60 Wert I hat. Die Lampe 17, die »Betrieb« anzeigt,

konstant gehalten werden, wenn die Gasblasen mitein- leuchtet dann auf. Hat das Signal t den Wert 0, so wird

ander verglichen werden, und da die Länge der Flüssig- die Störmungspumpe 16 gestoppt und das Ventil 6 im

keitssäule zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gas- selben Augenblick geschlossen, indem auch die Lampe

blasen gleich L minus der Länge der Gasblase zu Be- 17 ausgeht. Die Gaspumpe P ist in Betrieb, wenn das

ginn der Flüssigkeitssäule ist, wird die Mf^genauigkeit 65 Ausgangssignal s aus dem NAND-Gate 24 im logi-

des verbesserten Systems durch unterschiedliche Länge sehen Schaltkreis Z.02 den WertO hat, und entsprechend

der Gasblasen beeinträchtigt. Außerdem unterbricht zählt der Zähler R eine Einheit weiter, wenn das Signal 5

das System nach F.i g. 2 nicht automatisch seinen Be- mit Wert 0 erscheint.

Tabellen

<f

	e	a	b	/	1	/	.V	/	P	R	Strömungspumpe 16 Ventil 6
Speisespannung ein, Lei	1	1	1	1		0	1	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 beginnt zu
tung 1 mit Luft gefüllt					1						laufen, Ventil 6 öffnet
Flüssigkeit erreicht F	1	1	1	0		0	1	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil 6
											weiter in Betrieb und
					1						offen
Flüssigkeit erreicht E	0	1	1	0		1	0	1	Start, entläßt	zählt	Pumpe 16 und Ventil 6
									erste Blase		weiter in Betrieb und
					1						offen
Erste Blase erreicht F	0	1	1	1		1	0	i	Betrieb	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil 6
											weiter in Betrieb und
					0						offen
Flüssigkeit erreicht A	0	0	1	1		0	1	1	Stop, erste Blase	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil 6
									beendet		weiter in Betrieb und
					0						offen
Erste BIa^e verläßt F	0	0	1	0		0	1	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil 6
											weiter in Betrieb und
					0						offen
Erste Blase erreicht E	1	0	1	0		0	I	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil 6
											weiter in Betrieb und
					1						offen
Erste Blase erreicht A	1	I	1	0		Ü	I	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil 6
											weiter in Betrieb und
					1						offen
Flüssigkeit erreicht E	0	1	I	0		1	0	1	Start, entläßt	zählt	Pumpe 16 und Ventil 6
(hinteres Ende der ersten									zweite Blase		weiter in Betrieb und
Gasblasc)					1						offen
Zweite Blase erreicht F	0	1	1	]		1	0	1	Betrieb	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											arbeiten bzw. öffnen
					I						weiter
Flüssigkeit erreicht B	0	1	0	1		1	0	1	Betrieb	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											arbeiten bzw. öffnen
					0						weiter
Flüssigkeit erreicht A	0	0	0	1		0	1	1	Stop, beendet	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
(hinteres Ende der ersten									zweite Blase		arbeiten bzw. öffnen
Blase)					0						weiter
Zweite Blase erreicht F	0	0	0	0		0	1	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											arbeiten bzw. öffnen
					0						weiter
Zweite Blase erreicht E	1	0	0	0		0	1	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											arbeiten bzw. öffnen
					0						weiter
Erste Blase erreicht B	1	0	1	0		0	ΐ	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Vert^;i
											arbeiten bzw. öffnen
					1						weiter
Zweite Blase erreicht A	1	I	1	0		0	I	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											arbeiten bzw. öffnen
					1						weiter
Flüssigkeit erreicht E	0	1	1	0		1	0	1	Start, entläßt	zählt	Pumpe 16 und Ventil
(hinteres Ende der zwei									dritte Blase		arbeiten bzw. öffnen
ten Blase)					1						weiter
Dritte Blase erreicht F	0	1	1	1		1	0	1	Betrieb	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											arbeiten bzw. öffnen
					1						weiter
Flüssigkeit erreicht B	0	1	G	1		1	0	1	Betrieb	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
(hinteres Ende der ersten											bleiben geöffnet bzw.
Blase)					0						in Betrieb
Flüssigkeit erreicht A	0	0	0	1		0	1	1	Stop, beendet	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
(hinteres Ende der									dritte Blase		bleiben geöffnet bzw.
zweiten Blase)					0						in Betrieb
Dritte Blase erreicht	0	0	0	0		0	1	1	kein Signal	kein Signal	Pumpe 16 und Ventil
											bleiben geöffnet bzw.
										in Betrieb

usw.

Wenn die Strömungsmengenmeßvorrichtung nach F i g. 3 aus einem Zustand, in dem die Strömungspumpe 16 stillsteht und das Ventil 6 geschlossen ist sowie die Rohrleitung 1 mit Luft angefüllt ist, in Betrieb gesetzt wird, folgen automatisch aufeinander die in der Tabelle Il aufgeführten Zustände, wenn die Detektoren an Spannung gelegt sind wie auch die elektrischen Steuerkreise des Systems. Bei der Durchsicht dieser Tabelle sollte berücksichtigt werden, daß eine Gasblase, die in die Flüssigkeitsströmung der Rohrleitung 1 mit Hilfe der Gaspumpe P eingebracht wurde, sich ausdein und eine etwas größere Länge erhält, wenn die Arbeit der Gaspumpe unterbrochen wird. Folglich sind die Gasblasen, die von der Pumpe P in die strömende Flüssigkeit in der Rohrleitung 1 entlassen werden, etwas langer als der Wert L₁ zwischen den Detektoren A und E.

Aus der Tabelle II kann entnommen werden, daß das System automatisch anläuft, wenn die Pumpe 16 zu laufen beginnt und das Ventil 6 öffnet, wodurch der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 1 gefördert wird, worauf der Meßvorgang beginnt. Die Gaspumpe P wird in Betrieb gesetzt und bringt eine neue Gasblase in die Flüssigkeit, wenn die Flüssigkeit den Detektor £erreicht, vorausgesetzt daß zuvor von allen drei Detektoren E, A und B gleichzeitig Gas festgestellt wurde. Danach wird die Pumpe P abgestellt und die Zufuhr einer neuen Gasblase beendet, wenn die Flüssigkeit den Detektor A erreicht. Es ist daraus erkennbar, daß mit Hilfe dieses Programms eine neue Gasblase immer nur dann eingebracht wird, wenn gleichzeitig vor den Detektoren E und A und auch vor dem Detektor B eine Glasblase festgestellt wird und daß die Länge der Flüssigkeitssäule zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gasblasen immer genau die Länge L-L_x hat unabhängig von der Länge der Gasblasen selbst. Folglich können Unterschiede in der Länge der Gasblasen die Meßgenauigkeit nicht beeinflussen.

Wie aus der Tabelle II weiter ersichtlich ist, hat das Ausgangssignal / des logischen Schaltkreises£02 fortwährend und ununterbrochen den Wert 1, während das System arbeitet, was bedeutet, daß die Strömungspumpe 16 in Betrieb gehalten und das Ventil 6 offengehalten wird. Das Signal / kann den WertO annehmen,

ίο wobei die Strömungspumpe 16 dann angehalten und das Ventil 6 geschlossen wird, dies jedoch nur unter einer Bedingung. Wenn das Sigaal s seinen Null-Wert hat, so daß die Pumpe P in Betrieb gesetzt wird, um in die Leitung 1 eine Gasblase einzubringen, was bedeutet.

daß vor dem Detektor F in der Leitung 1 Flüssigkeit liegt, und wenn das Signal s auf seinen Wertl wechselt, hat dies zur Folge, daß das Signal / von 1 auf 0 umschaltet, wodurch die Strömungspumpe 16 stillgesetzt und das Ventil 6 geschlossen wird, so daß das gesamte Meßverfahren beendet wird. Diese Bedingung kann jedoch nur dann auftreten, wenn die Gaspumpe P unter dem Einfluß des Signals s nicht anläuft, so daß kein Gas in die Rohrleitung 1 eingebracht wird und Flüssigkeit den Detektor A erreicht, bevor Gas den Detektor F erreicht. Folglich stoppt das System den Meßvorgang automatisch durch Anhalten der Strömungspumpe 16 und Schließen des Ventils 6, wenn die Gaspumpe P trotz Vorhandensein des Signals s nicht i'nläuft. Die Unterbrechung im Betrieb des Systems wird durch die Lampe 17 angezeigt, die ausgeht. Die Bemerkungen bezüglich der Länge der Rohrleitung 1 zwischen der Austrittsöffnung 15 und dem am weitesten stromab gelegenen Detektor B gelten auch für das vorliegende Ausführungsbeispiel.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Messung des Strömungsvolumens einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung mit einer Gaspumpe, die an die Rohrleitung angeschlossen ist und Gasblasen in den Flüssigkeit*- strom abhängig von Steuersignalen aus einem Detektor einführt, der an einem Punkt der Rohrleitung stromab von der Pumpe zur Feststellung von Gas in der Rohrleitung am Ort des Detektors angebracht ist und ein Ausgangssigna! von unterschiedlichem Wert bei Feststellung von Gas oder Flüssigkeit abgibt, und mit einem Zählwerk, das abhängig vom Steuersignal der Gaspumpe die Anzahl der in die strömende Flüssigkeit eingeleiteten Gasblasen zählt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Detektor (B) ähnlich des ersten Detci tors (A) an einem Punkt stromab des ersten Detektors an der Rohrleitung mit einem

bstand vom ersten Detektor angebracht ist, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der ao Gaspumpe (P) und dem ersten Detektor (A) ist, und ein logischer Schaltkreis (4) in Abhängigkeit von den Ausgang^csignalen des eiiten und zweiten Detektors (A, B) ein Steuersignal für die Gaspumpe (P) erzeugt, so daß diese eine begrenzte Gasmenge in die Flüssigkeit zur Bildung einer Gasblase (3) im Flüssigkeitsstrom einbringt, wenn gleichzeitig vor oeiden Detektoren (A, B) in der Gasleitung (1) eine Gasbk.se festgestellt wird.

2. Einrichtung nach Ansp/uch 1, gekennzeichnet durch einen dritten Detektor (C) g. jich den ersten beiden Detektor! η (A, B), der an einem Punkt an der Rohrleitung (1) stromab vom zweiten Detektor (5) mit einem Abstand (L) von diesem angebracht ist, der im wesentlichen gleich dem Abstand (L) zwischen der Pumpe (P) und dem ersten Detektor (A) ist, und dadurch, daß der logische Schaltkreis (LOl) auch vom Ausgangssignal des dritten Detektors (C) beaufschlagt wird und nur dann ein Steuersignal für die Gaspumpe (P) abgibt, wenn gleichzeitig vor mindestens zwei der drei Detektoren (A, B, C) eine Gasblase vorhanden ist und das Ausgangssignal von mindestens einem der drei Detektoren seinen Wert ändert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Gaspumpe (P) zugeführte Steuersignal einen Wert bestimmter Länge hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Detektor (D) gleich den anderen Detektoren (A, B, C), der an einem Punkt an der Rohrleitung (1) stromab der Gaspumpe (P) mit einem Abstand von dieser angebracht ist, der im wesentlichen gleich der Länge der zu erzeugenden Gasblasen (3) ist, und dadurch, daß der logische Schaltkreis (LOl) auch vom Ausgangssignal des zusätzlichen Detektors (D) so beaufschlagt wird, daß das Steuersignal für die Gaspumpe dann abbricht, wenn vor dem zusätzlichen Detektor (D) Gas festgestellt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Detektor (E) gleich dem ersten und zweiten (A, B) vorgesehen ist, der stromauf vom ersten Detektor (A) mit einem Abstand (L₁) zu diesem angebracht ist, der der gewünschten Länge der Gasblasen (3) entspricht, und daß der logische Schaltkreis (L02) außerdem ¹An dem Ausgangssignal des dritten Detektors (E) beaufschlagt wird und ein Steuersignal für du Gaspumpe (P) abgibt, wenn Flüssigkeit vor den dritten Detektor (E) auftritt, nachdem gleichzeitij vor allen drei Detektoren (A, B, E) Gas festgestel! worden war, und den logischen Schaltkreis unter bricht, wenn anschließend vom ersten Detektor (A eine Flüssigkeit festgestellt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß Strömungssteuermittel (6, 16 vom logischen Schaltkreis (L02) gesteuert sind um stromauf von der Gaspumpe (P) zur Steuerung de: Flüssigkeitsstroms vorgesehen sind und ein vieno: Detektor (F) gleich den anderen Detektoren a, einem Punkt an der Rohrleitung (Ϊ) stromab vo: der Gaspumpe (P) mit einem Abstand zn dies? angebracht ist, der kurzer ist als der Abstand (L. zwischen dem ersten und dem dritten Deteku (A, E), und daß der logische Schaltkreis (LOi auch vom Ausgangssignal des vierten Detektors (/ beaufschlagt wird und die Strömungssteuermitt, so beeinflußt, daß der Flüssigkeitsstrom unter brachen wird, wenn während des Vorhandensei υ-des Steuersignals für die Pumpe (P) Flüssigke; vom ersten Detektor (A) festgestellt wird, bevi Gas vom vierten Detektor (F) festgestellt wurde.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehende; Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d:< Ausflußende (15) der Rohrleitung (1) von dem a weitesten stromabwärts gelegenen Detektor (B, C einen Abstand hat, der ein ganzzahliges Vielfach= des Abstands (L) zwischen der Gaspumpe (P) uii> dem ersten Detektor (A) ist.