DE2161172A1

DE2161172A1 - Vorrichtung zur Messung der Schaumeigenschaften von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2161172A1
Application number: DE19712161172
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Allschwil Berendt (Schweiz)
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1970-12-14
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1972-06-22
Also published as: CH532248A

Description

Vorrichtung zur Messung der Schaumeigenschaften von Flüssigkeiten.
Die Messung des Schaumvermögens von Flüssigkeiten ist beispielsweise in der Färberei von grosser Bedeutung, insbesondere seit der Einführung der Düsenfärbemaschinen.
Zur Schaummessung wurden bisher vor allem der Ross-Miles Pour Foam Test, die normierte Stempelmethode nach DIN 57 902 und das E1lMEDA-Reibschaumgerät nach Dr. Wilmsmann angewandt. Alle diese Methoden und Apparate haben indes.ien unter anderem den Nachteil, dass sie die in modernen Düsenfärbemaschinen, z.B. denjenigen vom Typ Gas ton County, auftretenden Betriebsbedingungen nicht ausreichend nachbilden.
Dieser Mangel wurde auch durch das von Reich, Patton und Francis beschriebenettynamic Foameter"nicht vollständig beseitigt. Dieses bekannte Messgerät baut im wesentlichen auf dem Ross-Miles Pour Foam Test auf. Es besteht aus einem thermostatisierten und niveaugeregelten Behälter in welchem ein senkrecht stehendes, graduiertes Rohr von oben einmündet und knapp oberhalb des Behälterbodens endet.
Am oberen Ende des Rohres ist im Abstand vom geregelten Behälterniveau eine in der Rohrachse liegende und nach unten gerichtete Düse angeordnet. Diese Düse ist an die Druckseite einer Zirkulationspumpe angeschlossen, deren Saugseite mit dem Behälter kommuniziert. Die Niveauregelung erfolgt dadurch, dass überschüssige Flüssigkeit aus der Druckleitung über einen Dispergator direkt - und nicht über das senkrechte Messrohr - in den Behälter zurückfliesst.
Diese bekannte Messvorrichtung hat insbesondere die folgenden Nachteile: Erstens wird der Einfluss des Färbegutes nicht erfasst. Zweitens ist bei eng gewähltem Messrohrquerschnitt infolge der Wandhaftung des Schaums die obere Schaumgrenze beim Abfallen (Schaumbeständigkeitsmessung) nicht ausreichend genau erkennbar. Bei weiten Messrohrquerschnitten wird infolge des direkten Aufpralls des Düsenstrahls auf den Flüssigkeitsspiegel die Ausbildung einer ausreichend ebenen oberen Schaunigrenze verunmöglicht. Drittens ist die bekannte Anordnung für Messungen bei Ueberdruck ungeeignet und kann infolge ihres Aufbaues hierzu nur mit grösserem Aufwand adaptiert werden.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Schaumeigenschaften von Flüssigkeiten, mit einem schauglasartig ausgebildeten und mit einer Schaumhöhenskala ausgestatteten, insbesondere kreiszylindrischen Behälter, in welchen von oben eine Flüssigkeitseinspeisung mit einer Strahlöffnung einmündet und welcher mit einem Ablauf versehen ist, wobei über die Einspeisung und den Ablauf, welche vorzugsweise mit einer Pumpe im Kreislauf geschaltet sind, das Behälterniveau äuf einen konstanten Abstand von der Strahlöffnung regulierbar ist. Bei dieser Vorrichtung werden die drei zuletzt aufgezeigten Nachteile erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass a) in die Flüsslgkeitseinspeisung bzw. den Kreislauf eine Kammer eingeschaltet ist, welche zur Aufnahme von solchen Materialien ausgebildet ist, welche mit der zu prüfenden Flüssigkeit behandelt werden sollen, und/oder dass b) die Strahlöffnung auf eine feste Prallfläche gerichtet ist; und/oder dass c) der Behälter als Druckgefäss ausgebildet ist.
Dureh den Einbau der Materialkammer wird es z.B. möglich, das Schaumverhalten von Färbeflotten unter voller Berücksichtigung der beim Färben herrschenden Bedingungen zu beurteilen. Dies ist wesentlicn, da durch das Färbegut schaumbeinflussende Substanzen in die Flotte gelangen bzw. dieser entzogen werden können. Durch den Einbau der Prallflächen wird die nachteilige Deformation der oberen Schaumgrenze vermieden. Die Ausbildung des Behälters als Druckgefäss ermöglicht Hochtemperaturmessungen.
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen; Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung des Gerätes teilweise im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt längs der IV - Iy der Fig. 3.
Die Anordnung der Fig. 1 umfasst einen Glasautoklaven 1, welcher über Leitungen 2 und 3 im Kreislauf an eine Pumpe 4-angeschlossen ist. Der Autoklav ist mit einem Thermometer 5, einem Manometer Ó und einer absperrbaren Entlüftung 7 ausgestattet. Die Druckleitung 2 führt von der Pumpe 4 über ein regelbares bzw. thermostatisch geregeltes Heiz- und/oder Kühlaggregat 8 und eine Kammer 25 in den AutokLaven, wo sie in einem Düsenkopf 9 mündet. Die Saugleitung 5 führt vom Boden des Autoklaven 1 über Ventile 10, 11 und 12 an den Sauganschluss der Pumpe 4. Ueber die Ventile 10> 11 und 12, von denen die beiden äusseren 10 und 12 als Dreiwegventile mit Stichleitungen 100 und 120 ausgebildet sind, kann die zu untersuchende Flüssigkeit in den Kreislauf eingespeist werden. Die Pumpe 4 ist von einem Motor über ein Getriebe 14 antreibbar. Der Glasautoklav 1 ist mit einer Höhenskala 15 versehen und mit einem Doppelmantel ausgestattet, welcher über Anschlüsse 16 und 17 an eine Heiz- und/oder Kühlmittelzirkulation (nicht dargestellt) anschliessbar ist.
Der Düsenkopf ist wie aus den Fig. 2 und 5 ersichtlich mit kranzförmig angeordneten und schräg nach oben gerichteten Düsen 19 ausgestattet. Gemäss Fig. 1 ist im Strahlenkegel dieser Düsen 19 eine durch ein Drahtnetz 18 gebildete Prallfläche angeordnet. Die Düsen 19 können auch direkt, d.h. ohne Zwischenschaltung des Drahtnetzes, auf die Autoklavenwand gerichtet sein.
Wie in Fig 4 im Axialschnitt ersichtlich, besteht die Kammer 25 aus einem topfförmigen Teil 24, welcher oben mit einem Schraubdeckel 25 dicht verschlossen ist. Im topfförmigen Teil 24 sind zwei perforierte Platten 26 und 27 lösbar fixiert. Zwischen diesen Platten befindet sich Raum für ein Substrat S. Die Kammer 25 muss nicht unbedingt in die Druckleitung 2 eingeschaltet sein; sie könnte auch über die Ventile 10 und 12 in die Saugleitung 5 eingeschaltet werden.
Mit der dargestellten Anordnung werden Schaummessungen z.B. wie folgt durchgeführt: Zunächst wird der Autoklav 1 mit der zu untersuchenden Flüssigkeit bis zu einem bestimmten Niveau N1 gefüllt. Dies kann z.B. mittels der Pumpe 4 bei geschlossenen Ventilen 10 und 11 über die Stichleitung 120 des Ventils 12 erfolgen, vorzugsweise bei offener Entlüftung 7. Nachdem das gewünschte Niveau N1 erreicht ist, werden die Ventile 10, 11 und 12 so geschaltet, dass der Durchfluss durch die Saugleitung 5 offen ist und die Stichleitungen 100 und 120 geschlossen sind. In diesem Schaltzustand wird bei vorzugsweise geschlossener Entlüftung die Flüssigkeit mittels der weiter laufenden Pumpe 4 über den Kreislauf 2 - 1 - 5 - 4 -8 - 23 - 2 eine bestimmte Zeit lang zirkuliert. Dabei treffen die aus den Düsen 19 austretenden Strahlen auf das Netz 18 und werden dort aufgeschäumt. Die Maschenweite des Netzes 18 kann so gewählt sein, dass ein Teil der Strahlen hindurchtritt und auf die Autoklavenwand auftrifft. Dieser Teil der Flüssigkeit wird durchden Aufprall auf der Autoklavenwand aufgeschäumt. Der am Netz und auf der Autklavenwand gebildete Schaum fliesst auf das Niveau N1 auf. Die Schaumhöhe über dem Niveau N1 kann auf der Skala 15 abgelesen werden. Diese Messung kann bei verschiedenen Temperaturen, welche am Temperaturregler 8 eingestellt werden, erfolgen. Bei geschlossener Entlüftung 7 kann die Temperatur über den atmosphärischen Siedepunkt der zu untersuchenden Flüssigkeit getrieben werden. Die Messungen sknd einwandfrei reproduzierbar.
Der Einfluss eines mit der untersuchten Flüssigkeit zu behandelnden Gutes auf das Schaumverhalten kann dadurch erfasst werden, dass eine Probe S dieses Behandlungsgutes in die Kammer 25 eingebracht wird.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zur Messung der Schaumeigenschaften von Flüssigkeiten, mit einem schauglasartig ausgebildeten und mit einer Schaumhöhenskala ausgestatteten, insbesondere kreiszylindrischen Behälter, in welchen von oben eine Flüssigkeitseinspeisung mit einer Strahlöffnung einmündet und welcher mit einem Ablauf versehen ist, wobei über die Einspeisung und den Ablauf, welche vorzugsweise mit einer Pumpe im Kreislauf geschaltet sind, das Behälterniveau auf einen konstanten Abstand von der Strahlöffnung regulierbar rist, dadurch gekennzeichnet, dass a) in die Flllssigkeitseinspeisung bzw. den Kreislauf eine Kammer eingeschaltet ist, welche zur Aufnahme von solchen Materialien ausgebildet ist, welche mit der zu prüfenden Flüssigkeit behandelt werden sollen, und/oder dass b) die Strahlöffnung auf eine feste Prallfl&che gerichtet ist, und/oder dass c) der Behälter als Druckgefäss ausgebildet ist, 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitseinspeisung mit mehreren Strahlöffnungen in den Behälter einmündet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlöffnung mit Zentrum Behälterachse diametral oder kranzförmig angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor jeder Strahlöffnung eine feste Prallfläche angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d-åss die bzw. je-de Prallfl-äche durch eine perforierte Platte gebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. - jede Prallfläche durch ein Netz gebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Strahlöffnung gegebenenfalls durch die perforierte Platte bzw. das Netz hindurch auf einen oberhalb des geregelten'Niveaus liegenden Bereich der Behälterwand gerichtet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Strahlöffnung schräg nach oben gerichtet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mit einem Doppelmantel für ein Heiz- oder Kühlmittel ausgestattet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Speise- bzw. Rückführleitung eine Heiz- und/oder Kühlvorrichtung eingebaut ist.

L e e r s e i t e