DE2451043C2 - Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeitsprobe und zur Trennung der darin enthaltenen Bestandteile, insbesondere zur Entgasung der jeweils entnommenen Probe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeitsprobe und zur Trennung der darin enthaltenen Bestandteile, insbesondere zur Entgasung der jeweils entnommenen Probe.

Derartige Vorrichtungen werden z. B. bei Rohrleitungssystemen benötigt, die stark vergaste Salzlaugen führen. Zur Bestimmung des Gasgehaltes ist man bisher so vorgegangen, daß aus dem Rohrleitungssystem eine Flüssigkeitsprobe in ein Gefäß abgefüllt wird und die Flüssigkeitsprobe anschließend z. B. unter Vakuum entgast wird. Das Gas kann dann nach Menge und Zusammensetzung analysiert werden, während die Flüssigkeitsprobe wieder in das Rohrleitungssystem zurückgepumpt werden muß. Diese Arbeitsweise ist umständlich und benötigt viel Zeit, so daß die Proben nur in größeren Zeitabständen entnommen werden können. Wenn die Flüssigkeit im Rohrleitungssystem unter Druck steht, können schon bei der Probenentnahme Gasverluste auftreten, die das Analysenergebnis verfälschen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die aus einer Flüssigkeitsmenge kontinuierlich Proben entnimmt, diese entgast und sie wieder in die Flüssigkeit zurückbefördert Unter kontinuierlicher Arbeitsweise wird auch eine solche Arbeitsweise verstanden, bei der die Vorrichtung in kurzen Zeitabständen intermittierend Proben entnimmt, diese entgast und die Proben zurückbefördert

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst die

gekennzeichnet ist durch einen Zylinder, dessen eines

"" Ende mit einem verschließbaren Zulauf verbunden ist und in dem ein verschieblicher Kolben angeordnet ist, der wenigstens einen beidseitig mit je einem Rückschlagventil absperrbaren Strömungskanal aufweist

Der Zylinder wird in senkrechter Lage z. B. über eine die zu untersuchende Flüssigkeit führende Rohrleitung oder über einem Zulauf montiert Bei geöffnetem Zulauf saugt der nach oben bewegte Kolben eine Flüssigkeitsprobe an. Wenn der Zylinder mit einer vorgegebenen Menge gefüllt ist, wird der Zulauf geschlossen und der Kolben erzeugt bei seiner weiteren Aufwärtsbewegung ein Vakuum in der Probe, die nunmehr entgast Dabei dichtet das eine Rückschlagventil des Strömungskanals diesen gegen die Oberseite des Kolbens ab. Wenn die Entgasung beendet ist wird die Bewegung des Kolbens umg3kehrt und der Kolben bewegt sich auf die Oberfläehe der Probe zu. Dabei strömt die über der Probenoberfläche befindliche Gasmenge durcn den Strömungska.-ial auf die andere Kolbenseite. Wenn der Kolben bzw. das Rückschlagventil, welches den Strömungskanal zur Probenoberfläche hin abdichten soll, die Flüs- sigkeitsoberfläche erreicht, schließt dieses Rückschlagventil und der Kolben drückt die Probe durch den nunmehr geöffneten Zulauf in die Rohrleitung zurück. Durch entsprechende Steuerung eines Kolbenantriebs können mit der Vorrichtung in kurzen Zeitabständen intermittierend Proben entgast werden, so daß das Gas einer kontinuierlichen Analyse zugeführt werden kann. Die Erfindung läßt sich auch anwenden auf die Trennung der Bestandteile von Flüssigkeiten die unter Druck stehen. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dazu verwendet werden, die gesamte in eirer Rohrleitung geführte Flüssigkeitsmenge zu entgasen. Dazu ist es bei intermittierendem Betrieb der Vorrichtung lediglich erforderlich, zwei oder mehr gleichartige Vorrichtungen anzuordnen.

Die Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung sind auch nicht auf die Entgasung von Flüssigkeiten beschränkt. Es können mit der Vorrichtung auch Flüssigkeiten unterschiedlicher chemischer oder physikalischer Eigenschaften getrennt werden, z. B. durch Ausnutzung unterschiedlichen spezifischen Gewichtes. Um die Unterschiede der betreffenden chemischen oder physikalischen Eigenschaften zu vergrößern und den Trenneffekt zu verstärken, kann es zweckmäßig sein, den Zylinder zu beheizen oder kühlen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform endet der Zylinder mit einem Innenflansch, der eine mit dem Zulauf verbundene Öffnung aufweist, die mit einem am Zylinder über eine Feder abgestützten Teller verschließbar ist, der auf seiner dem Kolben zugewandten Seite eine Feder trägt, deren Länge kleiner als die Zylinderlänge ist. Dann wird nämlich die Lage des den Zulauf verschließenden Tellers durch die Stellung des Kolbens gesteuert, der bei seiner Abwärtsbewegung auf die ihm zugewandte Feder trifft und bei seiner weiteren Abwärtsbewegung den Zulauf öffnet. Bei Aufwärtsbewegung des Kolbens bleibt der Zulauf so lange geöffnet, wie die Federkraft der dem Kolben zugewandten Feder größer ist als die Federkraft, mit der der Teller am Zylin-

der abgestützt ist Durch entsprechende Wahl der Federlänge kann dementsprechend die jeweils zu entnehmende Probenmenge eingestellt werden.

Es kann zweckmäßig sein, im Zulauf -;in Sieb anzuordnen, das Verunreinigungen zurückhält

Die Rückschlagventile im Kolben können von Scheiben gebildet sein, die auf im Kolben gehaltenen Stiften geführt sind. Diese Scheiben decken das obere Ende des oder der Strömungskanäle ab und werden einerseits durch die jeweils vorhandenen Druckverhältnisse und andererseits durch ihre Gewichtskräfte gesteuert

Die Scheibe an der dem Zulauf zugewandten Kolbenseite kann ein geringeres spezifisches Gewicht als die Flüssigkeit aufweisen. Dadurch schwimmt diese Scheibe, wenn sie auf die Probenoberfläche auftritt auf und wird von der Flüssigkeit gegen das Ende des Strömungskanals gedrückt der dadurch geschlossen wird.

Um sicherzustellen, daß die Scheiben in den entsprechenden Phasen des Betriebsablaufes auch dann von den Enden der Strömungskanäle abheben, wenn sie z. B. festgesaugt sind, sollte zwischen den Scheiben in einem der Strömungskanäle ein Stift angeordnet sein, dessen Länge größer ist als die Kanallänge. Dadurch werden beim Schließen der Scheiben auf der einen Kolbenseite zwangsläufig die Scheiben auf der anderen Seite angehoben.

Es kann ferner zweckmäßig sein, den Zylinder auf der dem Zulauf gegenüberliegenden Seite mit einem Deckel zu schließen, in dem sich wenigstens ein Rückschlagventil befindet Dann können die anfallenden Gasmengen in dem auf dieser Seite des Zylinders gebildeten Arbeitsraum gesammelt und gegebenenfalls mit den Erdgasen gemischt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben; es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Zylinder 1, dessen Längsachse 30 vertikal angeordnet ist. Die Orientierung des Zylinders 1 ist durch einen Pfeil 31 angedeutet Auf beiden Seiten des Zylinders 1 sind Dekkel 9,32 angeordnet, die mit Rundschnurdichtungen 15 gegen den Zylinder 1 abgedichtet sind. Am äußeren Rand der Deckel 9, 32 sind Bohrungen für Zuganker 2 angeordnet, die mit Muttern 12 auf den Außenseiten der Deckel 9, 32 festgelegt sind. Im Zylinder 1 ist ein verschieblicher Kolben 7 angeordnet, der mit Dichtungen 17, 18 gegen die Innenwandung des Zylinders 1 abgedichtet ist. Der Kolben 7 wird mit Hilfe einer Kolbenstange 8 bewegt, die in einer an den Deckel 9 angeformten Buchse 33 geführt ist und durch einen nicht dargestellten Antrieb hin- und herbewegt wird. In der Buchse 33 befinden sich Ausnehmungen für Dichtungen 14. Auf die Buchse 33 ist eine Kappe 11 aufgeschraubt

Unter dem Deckel 32 befindet sich eine Platte 5, die mit den Zugankern 2 gegen den Deckel 32 verspannt ist. Die Platte 5 besitzt eine öffnung 34 als Zulauf für die zu untersuchende Flüssigkeit. Die öffnung <* kann z. B. mit einer Rohrleitung, die die Flüssigkeit führt, verbunden sein.

Oberhalb der Platte 5 ist im Deckel 32 auf einem Innenbund 35 eine Siebscheibe 4 mit Schrauben 3 befestigt. Die Siebscheibe 4 besitzt Durchtrittsöffnungen 36 für die Flüssigkeit und trägt in der Mitte eine Erhöhung 37, die als Lager für eine Feder 21 dient.

Das andere Ende der Feder ist in einer Ausnehmung 38 gehalten und abgestützt, die zu einem Teller 6 gehört. Der Teller 6 besitzt auf seiner dem Zylinder 1 zugewandten Seite einen Dichtring 16, der mit einer ringförmigen Rippe 39 an einem Innenflansch 40 des Deckels 32 zusammenwirkt Der Teller 6 besitzt einen etwas kleineren Durchmesser als der an den Innenflansch 40 anschließende Innendurchmesser des Deckels 32. Außerhalb des Dichtringes 16 sind im Teller 6 Durchgangsöffnungen 41 für die Flüssigkeit vorgesehen.

Die Ausnehmung 38 im Teller 6 ist von einem kappenartigen Ansatz 42 umgeben, der in eine im Deckel 32

ίο gebildete Öffnung 43 hineinragt. Der Ansatz 42 dient als Lager und Abstützung für eine Feder 20, deren Länge kleiner als die Zylinderlänge ist und die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im unteren Drittel des Zylinders 1 mit einer senkrecht zur Zylinderachse 30 geführten Windung 44 endet Die Federkraft der Feder 20 ist größer als die Federkraft der Feder 21.

Auf der dem Zulauf zugewandten Seite des Kolbens 7 ist eine Stützplatte 10 angeschweißt, die sich bei Abwärtsbewegung des Kolbens gegen die Windung 44 der Feder 20 legt, und die bei Aufwärtsbewegung des Kolbens 7 von der Windung 44 abhebt, wenn die Feder 20 entspannt ist.

Auf beiden Seiten des Kolbens sind ringförmige Ausnehmungen 45, 46 angeordnet Diese Ausnehmungen 45,46 sind durch mehrere Strömungskanäle 47,48 miteinander verbunden. Die Strömungskanäle 47, 48 sind auf konzentrischen Kreisen um die Längsachse 30 des Zylinders 1 bzw. des Kolbens 7 angeordnet.
Zwischen den beiden Kreisen sind in Bohrungen 49 auf beiden Seiten des Kolbens 7 Schrauben 13 angeordnet, die zur Führung von ringförmigen Scheiben 19, 50 dienen. Die Scheiben 19, 50 sind jeweils auf der den Strömungskanälen 47,48 zugewandten Seite mit einem Dichtungsmaterial belegt. Die untere Scheibe 50 besteht z. B. aus Kork, so daß sie ein geringeres spezifisches Gewicht als die zu untersuchende Flüssigkeit besitzt.

In den Strömungskanälen 48 befinden sich lose Stifte 22, deren Länge etwas größer ist als die Länge der Strömungskanäle 48. Die Stifte 22 werden längs der Strömungskanäle 48 von den Scheiben 19,50 bewegt. Wenn z. B. die Scheibe 50 schließt, hebt sich zugleich mit den Stiften 22 die Scheibe 19 von ihrem Sitz ab.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Der angetriebene Kolben 7 bewegt sich von seiner unteren Endlage aufwärts und saugt über die öffnung 4, die Siebplatte 7 und die Öffnungen 4t, 43 Flüssigkeit in den Zylinder 1. Dabei steht die Feder 20 unter Druck und hält den Teller 6 geöffnet. Die oberhalb des Kolbens angeordneten Scheiben 19 dichten die Strömungskanäle 47,48 ab.

Wenn die Feder 20 entspannt ist, hebt die Stützplatte 10 des Kolbens 7 von der Windung 44 ab und die Feder 21 drückt den Teller 6 gegen die Rippe 39 des Innenflansches 40. Der Zylinder 1 ist damit an seiner Unterseite abgedichtet

Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Kolbens wird die im Zylinder 1 befindliche Flüssigkeitsprcbe evakuiert und entgast Die Aufwärtsbewegung des KoI-bens 7 kann zeitlich variiert werden, um die Flüssigkeit entsprechend zu entgasen. Länge und Stärke der Feder 20 bestimmen das Flüssigkeitsvolumen.

Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens wird die über der Flüssigkeitsoberfläche befindliche Gasmenge über die Strömungskanäle 47, 48 zur anderen Kolbenseite transportiert, wobei die Scheiben 19 von ihren Sitzen abheben. Wenn die Scheiben 50 auf die Flüssigkeitsoberfläche auftreffen, schwimmen sie auf und dichten

die unteren Enden der Strömungskanäle ab. Dabei schieben sie die Stifte 22 gegen die Scheibe 19 und heben diese ggfls. ab, sofern die Scheiben 19 sich auf ihren Sitzen festgesaugt haben. Bei weiterer Abwärtsbewegung des Kolbens 7 trifft die Stützplatte 10 auf die Windung 44 der Feder 20, die dadurch zusammengedrückt wird. Nach Überwindung der Federkraft der Feder 21 hebt der Teller 6 von seinem Sitz ab und die .ja Flüssigkeitsprobe wird in das Rohrleitungssystem ge-

« drückt Das zwischen dem Kolben 7 und dem Deckel 9

befindüche Gas wird durch eine Öffnung 51 im Deckel 9, die durch ein nicht dargestelltes Rückschlagventil verschlossen ist, bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens aus dem Zylinder 1 herausgedrückt. Eine zweite Öffnung 52 im Deckel 9, die ebenfalls durch ein nicht därgestelltes Rückschlagventil verschlossen ist, ermöglicht einen Druckausgleich im Zylinder i, z. B. durch inertes Gas, wie Argon.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeitsprobe und zur Trennung der darin enthaltenen Bestandteile, insbesondere zur Entgasung der jeweils entnommenen Probe, gekennzeichnet durch einen Zylinder (1), dessen eines Ende mit einem verschließbaren Zulauf verbunden ist, in dem ein verschieblicher Kolben (7) angeordnet ist, der wenigstens einen beidseitig mit je einem Rückschlagventil (19, 50) absperrbaren Stromungskanal (47,48) aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) mit einem Innenflansch (40) endet, der eine mit dem Zulauf verbundene öffnung (43) aufweist, die mit einem am Zylinder (1) über eine Feder (21) abgestützten Teller (6) verschließbar ist, der auf seiner dem Kolben (7) zugewandten Seite eine Feder (20) trägt, deren Länge kleiner als die Zylinderlänge ist

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf ein Sieb (4,35) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Rückschlagventile von Scheiben (19, 50) gebildet sind, die auf im Kolben (7) gehaltenen Stiften (13) geführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (50) an der dem Zulauf zugewandten Kolbenseite ein geringeres spezifisches Gewicht als die Flüssigkeit aufweist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Scheiben (19, 50) in einem der Strömungskanäle (47, 48) ein Stift (22) angeordnet ist, dessen Länge größer als die Kanallänge ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) auf der dem Zulauf gegenüberliegenden Seite mit einem Deckel (9) geschlossen ist, in dem sich wenigstens ein Rückschlagventil (51, 52) befindet.