DE2543679A1

DE2543679A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung einer physikalischen eigenschaft eines stroemungsmittels

Info

Publication number: DE2543679A1
Application number: DE19752543679
Authority: DE
Inventors: William Burkhardt Banks
Original assignee: Automation Products Inc
Current assignee: Automation Products Inc
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-09-30
Publication date: 1976-04-08
Also published as: CA1035973A; DE2543679C3; US3981183A; JPS5163655A; IT1047265B; FR2287037A1; DE2543679B2; JPS5345156B2; FR2287037B1; GB1470907A; USB511909I5

Description

HENKEL, KERN, FEILER & HÄNZEL

TPIPV- n<; ? ο «η ■> ΗΜίττ r. BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

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JQ otr. B/5 Houston, Texas, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Strömungsmittels

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer sich in Abhängigkeit von der Strömungsmitteldichte nicht-linear ändernden physikalischen Eigenschaft eines Strömungsmittels.

Verschiedene physikalische Eigenschaften von Strömungsmitteln, etwa die Konzentration verschiedener Strömungsmittel, beispielsweise der meisten Säuren, variieren als !Funktion der Dichte des betreffenden Strömungsmittels. Da derzeit zahlreiche Vorrichtungen zur Messung der Dichte von Stoffen in Gebrauch sind, z.B. die Vorrichtungen gemäß den US-PSen 3 145 559, 3 177 7o5 und 3 449 94o, kann

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die Dichte eines Strömungsmittels ohne weiteres gemessen werden, um eine Messung seiner unmittelbar mit der Dichte variierenden Eigenschaft vorzunehmen. Die Eigenschaften bestimmter Stoffe, wie die Konzentration von Schwefelsäure, folgen gedoch einer Kurve, welche in Abhängigkeit von der Dichte von Schwefelsäure sowohl ansteigt als auch abfällt, so daß eine Dichtenmessung keine gültige Anzeige für die Konzentration von Schwefelsäure liefert. Weiterhin werden verschiedene Stoffeigenschaften, die mit der Stoffdichte variieren, durch Umgebungsbedingungen, wie Temperatur, das Vorhandensein von anderen Strömungsmitteln, Korrosion und Stoffansammlung, beeinflußt, welche die Dichtenmessung beeinträchtigen und daher eine genaue Messung der Dichte unmöglich machen.

Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines Stoffs, die nicht-linear in Abhängigkeit von der Dichte des Strömungsmittels variiert, wobei die Strömungsmitteldichte zur Bestimmung der Größe der zu messenden Eigenschaft ermittelt wird. Außerdem werden mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Meßfehler ausgeschaltet, die durch Umgebungseinflüsse, wie Temperaturänderungen, Stoffansammlungen an der Dichtenmeßvorrichtung, Korrosion und das Vorhandensein von anderen bzw. !Fremdstoffen im Strömungsmittel, hervorgerufen werden.

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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur einfachen Bestimmung der Unterschiede zwischen zwei Messungen durch Anlegen eines Kürvenblatts (chart), auf welchem der Maßstab bzw. die Kurvenblatteilung (scale) den Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Messung in Abhängigkeit von der bestimmten Eigenschaft darstellt, und durch Aufzeichnung der ersten Messung an einem Nullpunkt, wobei die zweite Messung unmittelbar die zu bestimmende Eigenschaft angibt. Bei diesem Verfahren und bei dieser Vorrichtung wird weiterhin der Nullpunkt auf dem Kurvenblatt an einem Punkt gewählt, an welchem die Dichtenmeßwerte beider Messungen gleich sind.

Im Zuge dieser Aufgabe bezweckt die Erfindung auch die Schaffung einer Strömungs(mittel)leitmng, durch welche das zu messende Strömungsmittel geführt wird. Dabei ist auch eine Strömungsmittel-Schleife mit einer Pumpe und einer Dichtenmeßvorrichtung vorgesehen. Hierbei kann ein Vierwegeventil vorgesehen sein, welches die Strömungsleitung und die Schleife miteinander verbindet, um' das Strömungsmittel in einer ersten Ventilstellung nur durch die Leitung und in einer zweiten Stellung durch die Schleife strömen zu lassen. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um eine feste Menge eines zweiten Strömungsmittels mit einer anderen Dichte als das erste Strömungsmittel in die Schleife einzuleiten. An die Dichten-

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meßvorrichtung sind Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Dichtenunterschi<ede zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungsmittel angeschlossen. Darüber hinaus sind Nullabgleicheinrichtungen (zeroing means) vorgesehen, um die Meßeinrichtungen für die erste Messung auf einen Nullpunkt einzustellen, so daß bei der zweiten Messung unmittelbar die gewünschte physikalische Eigenschaft bestimmt wird.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die Dichte des Strömungsmittels bestimmt wird, daß sodann eine vorbestimmte Menge eines damit vermischbaren zweiten Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte in eine vorbestimmte Menge des ersten Strömungsmittels eingeführt bzw. eingespritzt wird und daß hierauf die Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Messungen eine Anzeige für die physikalische Eigenschaft des ersten Strömungsmittels darstellt.

Mit der Erfindung werden also ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer sich nicht-linear mit der Strömungsmitteldichte ändernden physikalischen Eigenschaft geschaffen, wobei■zunächst die Dichte des Strömungsmittels bestimmt wird, sodann in das erste Strömungsmittel eine vorbestimmte bzw. feste Menge eines zweiten Strömungs-

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mittels eingeleitet wird, das mit dem ersten Strömungsmittel vermisehbar ist und eine von dessen Dichte abweichende Dichte besitzt, und anschließend die Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Messungen oder M_eßwerten eine Anzeige für die physikalische Eigenschaft des ersten Strömungsmittels ist, und zwar unabhängig von Änderungen der Umgebungsbedingungen, wie Temperaturschwankungen, Stoffansammlung, Korrosion und Vorhandensein anderer Stoffe im Strömungsmittel, wie sie nach dem Eichen oder Abgleichen der Dichtenmeßvorrichtung auftreten können.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Pig. 2 eine graphische Darstellung der Kennlinie der Konzentration von Schwefelsäure in Abhängigkeit von ihrem spezifischen Gewicht,

Pig. 3 eine graphische Darstellung der Änderungen des spezifischen Gewichts von Schwefelsäure vor und nach der Zugabe von Λ% Wasser in Abhängigkeit von der Schwefelsäurekonzentration und

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Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens' für die Hullpunktbestimmung zur Berechnung der Kurve gemäß I¹Xg. 3»

Obgleich sich die Erfindung für die Messung verschiedener physikalischer Eigenschaften eines Strömungsmittels eignet, welche als !Funktion der Strömungsmitteldichte nicht-linear variieren, ist die Erfindung nachstehend in Verbindung mit der Messung der Konzentration von Schwefelsäure beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine Kurve oder Kennlinie 1o der Punktion des spezifischen Gewichts, das selbstverständlich eine Funktion der Dichte ist, in Abhängigkeit von der Konzentration von Schwefelsäure bei 25 C- Dabei ist zu beachten, daß die Kennlinie der Schwefelsäure£onzentration mit dem spezifischen Gewicht nicht-linear ansteigt und bei einer Konzentration von ungefähr 97$ einen Scheitelpunkt erreicht, wonach das spezifische Gewicht mit zunehmender Konzentration abnimmt. Während eine Messung des spezifischen Gewichts die Konzentration von Schwefelsäure bei Werten von unter 94$ genau wiedergeben würde, können ersichtlicherweise Konzentrationswerte von über 94$ durch die Messung des spezifischen Gewichts nicht bestimmt werden, v/eil bei einer solchen Messung Meßwerte für zwei verschiedene Konzentrationswerte erhalten werden warden. Dies bedeutet, daß

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ein, Meßwert des spezifischen Gewichts von 1,83 sowohl eine Konzentration von 95»75# als auch eine solche von 98,75$ angeben würde. Aus diesem Grund ist der Nutzwert einer Einzelmessung der Dichte oder des spezifischen Gewichts von Sfhwefelsäure zur Bestimmung ihrer Konzentration begrenzt*

Zudem ist zu beachten, daß die Kurve 1o das spezifische Gewicht von Schwefelsäure in Abhängigkeit von ihrer Konzentration bei 25°C angibt. Ändert sich die Temperatur der Schwefelsäure, so verschiebt sich die Kurve 1o lotrecht aufwärts oder abwärts. Wenn die Temperatur beispielsweise absinkt, würde sich die durch die gestrichelte Kurve 12 angedeutete Kennlinie ergeben. Eine Temperaturänderung hat eleo offensichtlich eine Beeinträchtigung aller Messungen der Konzentration von Schwefelsäure zur Folge.

Wenn die Schwefelsäure im Gemisch mit einem Strömungsmittel vorliegt, dessen Eigenschaften im Gemisch nicht auf nicht-lineare Weise variieren und dessen Dichte von derjenigen der Schwefelsäure abweicht, würde sich die Kurve 1o entsprechend verschieben, so daß sie ungenau wäre. Wenn die Schwefelsäure beispielsweise mit einem Strömungsmittel vermischt .wird, dessen Dichte geringer ist als diejenige von Schwefelsäure, würde sich die Kurve 1o auf die eng gestrichelte Kurve 14- verschieben. Hierbei wirde wiederum eine Messung der Dichte oder des spezifischen Gewichts keinen genauen Anhaltspunkt für die Konzentration der Schwefelsäure unter diesen Bedingungen

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ergebifrn. Andere Änderungen der Bedingungen, wie Stoffablagerung oder -ansammlung und Korrosion an der Dichtenmeßvorrichtung, würden zu einer ähnlichen Verschiebung der Kurve 1o und mithin zu einer Beeinträchtigung oder Verfälschung der Anzeige dieser Vorrichtung führen.

Beim Verfahren und bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird zunächst die Dichte, z.B. durch Bestimmung des spezifischen Gewichts des Strömungsmittels gemessen, worauf eine feste Menge eines zweiten, mit dem ersten Strömungsmittel vermischbaren Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte in letzteres eingeleitet wird, um anschließend die Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel zu messen, wobei der Unterschied zwischen den beiden Messungen eine Anzeige für die\ physikalische Eigenschaft des ersten Strömungsmittels darstellt.

Im Fall von Schwefelsäure wird zunächst eine erste Messung der Dichte bzw. des spezifischen Gewichts durchgeführt, worauf eine feste Menge eines zweiten Strömungsmittels, etwa 1# Wasser, in die Schwefelsäure eingeführt oder eingespritzt und eine zweite Messung vorgenommen wird.

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Die Kurve 1o von Fig. 2 enthält ersichtlicherweise die Angaben des spezifischen Gewichts an jedem Prozentpunkt der Konzentration der Schwefelsäure. Neben jedem Meßwert ist zudem in Klammern eine Plus- oder Minusmenge angeführt, welche die Größe der Änderung des spezifischen Gewichts der Schwefelsäure bei der speziellen Konzentration nach Einleitung von Λ% Wasser angibt. Bei einer Schwefelsäur ekonzentration von 1oo% beträgt das gemessene spezifische Gewicht z.B. 1,8255· Nach Einleitung von 1$ V/asser beträgt die Konzentration des spezifischen Gewichts dann etwa 99$» was ein spezifisches Gewicht von 1,8292 ergibt. Bei der Konzentration von 1oo# beträgt somit der Unterschied im spezifischen Gewicht vor und nach der Einleitung von 1# Wasser plus o,oo37 (1,82£2 - 1,8255). Als anderes Beispiel kann angegeben werden, daß die Messung des spezifischen Gewichts bei 9^z*-^-iger Konzentration gleich 1,826o ergibt; bei Zugabe von 1$ Wasser beträgt dann die Konzentration etwa 93$, und es wird ein spezifisches Gewicht von 1,8227 gemessen, was einer Änderung von -o,oo33 entspricht. Wenn daher die Änderung des spezifischen Gewichts vor und nach der Wasserzugabe eine positive Größe ist, liegt die Konzentration selbstverständlich rechts vom S_cheitelpunkt der Kurve 1o. Ist der Wert des spezifischen Gewichts vor und nach der Wasserzugabe dagegen ein negativer Wert, so liegt die gemessene KonJWRtration

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links vom Scheitelpunkt der Kurve 1ο. Da zudem der Verlauf der Kurve 1o nicht-linear ist, sind auch die Unterschiede zwischen den Meßwerten vor und nach der Wasserzugabe verschieden. Wenn daher die in Klammern gesetzte Größe bekannt ist, welche die Richtung und die Größe der Änderungen zwischen den beiden Messungen angibt, kann die Größe der Konzentration der Schwefelsäure einfach bestimmt werden.

Selbstverständlich wird durch dieZugabe von Wasser die Konzentration nicht genau im 1^ verringert. Dies bedeutet, daß die Zugabe von Λ% Wasser die Konzentration nicht von 1oo# auf 99$ herabsetzt, doch ist der Ungenauigkeitsfaktor dabei unbedeutend. Gewünschtenfalls kann dieser Faktor bei der Festlegung der Kurve 1o berücksichtigt werden.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Unterschied zwischen zwei Messungen und nicht auf einer Abs©lutmessung beruht. Die Unterschiede wären dabei praktisch die gleichen, wenn sie nicht auf der Kurve 1o, sondern auf den Kurven 12 oder 14- aufgetragen werden würden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden somit offensichtlich Umgebungsbedingungen oder -einflüsse, welche die Kennlinie gleichmäßig verschieben, wie Temperaturänderungen, Ansammlung von Stoffen an

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der Dichtenmeßvorrichtung, Vorhandensein anderer Stoffe mit unterschiedlicher Dichte sowie andere Paktoren, umgangen.

Beispielsweise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine physikalische Eigenschaft, wie die Konzentration von Schwefelsäure, bestimmt werden, auch wenn das untersuchte Strömungsmittel in Gegenwart eines dritten Strömungsmittels, wie Kohlenwasserstoff, vorliegt, solange das dritte Strömungsmittel entweder mit dem zuzusetzenden zweiten Strömungsmittel, wie Wasser, unvermischbar ist oder das zweite Strömungsmittel (Wasser) gegenüber dem dritten Strömungsmittel (Kohlenwasserstoff) eine stärkere bzw. Vorzugsaffinität für das erste Strömungsmittel (Schwefelsäure) besitzt.

Eine Meßmöglichkeit besteht darin, zunächst die Dichte bzw. das spezifische Gewicht des zu untersuchenden Strömungsmittels zu messen. Danach wird nach Einleitung einer festen Menge eines zweiten, mischbaren Strömungsmittels in ene bekannte Menge des ersten Strömungsmittels eine zweite Messung der Dichte bzw. des spezifischen Gewichts der nunmehr miteinander vereinigten ersten und zweiten Strömungsmittel durchgeführt. Hierauf wird die Dichte bzw. das spezifische Gewicht des Gesamtströmungsmittels anhand des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Meßwert ermittelt. Zur Vereinfachung der Messung kann ein in Pig. 3 veranschaulichtes Diagramm oder Kurvenblatt 16 zur Verwendung bei einem

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Blattschreiber angefertigt werden, wie dies noch näher erläutert werden wird. Das Diagramm 16 ist eine graphische Darstellung des Unterschieds im spezifischen Gewicht vor und nach der Zugabe von Λ% Wasser zur Konzentration der Schwefelsäure. Das Diagramm 16 wird dabei anhand der Zahlen gemäß Pig. 2 festgelegt. Beim vorher angeführten Beispiel betrug der Unterschied der Meßwerte des spezifischen Gewichts vor und nach der Wasserzugabe bei 1oo#-iger Konzentration +0,0037· Aus diesem Grund wird der Blattschreiber nach der ersten Messung bei 1oo$ auf Null gestellt, um den Wert von 1,8255 des spezifischen Gewichts als Nullpunkt zu benutzen. Nach der Wasserzugabe beträgt das gemessene spezifische Gewicht 1,829, d.h. es erhöht sich um +0,0037· Gemäß Fig. 3 gibt somit eine Änderung von +0,0037 eine Konzentration von 1oo# an. Auf ähnliche Weise bezieht sich eine Messung von -o,oo58 auf eine Konzentration von 9o#. Bei Verwendung des Diagramms 16 gemäß lig. 3 auf einem Blattschreiber kann letzterer folglich auf dem Wert der ersten Messung (9o# Konzentration) auf Null eingestellt bzw. abgeglichen werden, wobei die zweite, nach der Wasserzugabe vorgenommene Messung eine Direktanzeige der Schwefelsäurekonzentration liefert.

Ersichtlicherweise fällt der Nullpunkt in Pig. 3 ungefähr auf eine Schwefelsäurekonzentration von 97>75#· Dies bedeutet, daß keine Änderung der Messungen des spezifischen Gewichts bzw. der Dichte vor und nach der Wasserzugabe vorhanden ist. Dieser

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Umstand ist am besten aus der in vergrößertem Maßstab gehaltenen graphischen Darstellung von IFig. 4- erkennbar, in welcher der Meßwerte des spezifischen Gewichts bei einer Schwefelsäurekonzentration von 97j75$ bei 1,831 liegt, während er nach Zugabe von 1$ Wasser ebenfalls bei 1,831, aber auf der anderen Seite des Scheitelpunkts der Kurve 1o liegt.

In Fig. 1 ist eine allgemein mit lobezeichnete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrensdargestellt, bei der eine Strömungs-Leitung 22 vorgesehen ist, welche von dem zu untersuchenden Strömungsmittel, etwa Schwefelsäure, durchströmt wird. Weiterhin ist eine Strömungs(mittel)-Schleife 24 vorgesehen, in welche eine Dichtenmeßvorrichtung 26 beispielsweise der Art gemäß den US-PSen 3 14-5 559, 3 177 7o5 oder 3 44-9 94-0 eingeschaltet ist. Vorzugsweise wird die in der zuletzt angegebenen Patentschrift beschriebene Schwingrohr-. bogenkonstruktion (vibrating U-tube structure) verwendet, die einen schwingenden U-förmigen Rohrkörper aufweist, der von einem Strömungsmittel durchströmt wird, und bei welcher ein elektrisches Eingangssignal zu einer elektromagnetischen Spule 3o zum Erregen und Schwingenlassen des U-Rohrs 28 auf der AnregungsfBquenz benutzt wird. Die Schwingungsamplitude entspricht dabei der Dichte des im oder durch den U-Rohrkörper 28 strömenden Materials. Mit dem Körper 28 ist eine elektromagnetische Spule 32 verbunden, die eine der Schwingungsamplitude des

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Rohrkörpers 28 entsprechende Spannung erzeugt, die ein Maß für die Größe oder Größenänderung der Dichte bzw. des spezifischen Gewichts des Strömungsmittels im Rohrkörper 28 darstellt. Der Ausgang der Spule 32 ist mit einem herkömmlichen Blattschreiber 34 verbunden. Eine nähere Beschreibung von Aufbau und Arbeitsweise der Dichtenmeßvorrichtung 26 findet sich in der US-PS 3 31ο 974, auf welche hiermit Bezug genommen wird. In die Schleife 24 ist zusätzlich eine Pumpe 36 zur Förderung des Strömungsmittels durch die Schleife und den U-Rohrkörper 28 eingeschaltet.

Bei dieser Vorrichtung ist eine Einrichtung zum Einspritzen eines zweiten Strömungsmittels in die geschlossene Schleife 24 vorgesehen, beispielsweise in Form einer Pumpe 38, die über ein Rückschlagventil 42 eine vorbestimmte Menge Strömungsmittel aus einer Leitung 4o in die Schleife 24 fördert. In der geschlossenen Schleife 24 kann eine Erweiterung 44 vorgesehen sein, die zur Aufnahme des eingespritzten Strömungsmittelvolumens dient und die aus einem beliebigen dehnbaren ^Verbindungsstück, wie einem flexiblen Schlauchstück, bestehen kann.

Ein Vierwegeventil 46 verbindet die Leitung 22 mit der Schleife 24. Wenn das Ventil 46 in der Stellung gemäß Fig. 1 steht, ist das Strömungsmittel in der Leitung 22 von der Schleife 24 getrennt. Wird das Ventil 46 dagegen in eine zweite Stellung umgeschaltet,

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so fließt das Strömungsmittel von der Leitung 22 in die Schleife 24, um diese herum und über das Vierwegeventil 46 zur Leitung 22 zurück. In dieser zweiten Ventilstellung wird das zu untersuchende Strömungsmittel durch die Schleife 24 und die Dichtenmeßvorrichtung 26 geleitet, wobei die erste Messung vorgenommen wird. Sodann wird das Ventil 46 in seine erste Stellung gemäß J¹Ig. 1 gebracht, und eine vorbestimmte Menge eines zweiten Strömungsmittels, etwa Wasser, wird durch die Pumpe 38 über das Rückschlagventil 42 in die geschlossene Schleife 24 eingespritzt bzw. eingeleitet, wobei es sich mit dem zu untersuchenden, durch die Pumpe 36 umgewälzten Strömungsmittels vermischt, so daß nach der Einleitung des zweiten Strömungsmittels die zweite Messung der Dichte bzw. des spezifischen Gewichts des Strömungsmittels vorgenommen werden kann.

Der von der Meßvorrichtung 26 erhaltene erste Meßwert der Dichte bzw. des spezifischen Gewichts des Strömungsmittels in der Leitung 22 wird zum Blattschreiber 34 übermittelt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein elektrischer Schalter 48 betätigt bzw. geschlossen, der seinerseits einen Nullstellmotor 5o betätigt, welcher mit dem Blattschreiber 34- verbunden ist und das Diagramm gemäß lig. 3 verschiebt, um den Nullwert auf dem Diagramm mit dem ersten Meßwert in Übereinstimmung zu bringen. Nach Durchführung der ersten Messung wird das Vierwegeventil 46 in die zweite Stellung gebracht, in welcher das Strömungsmittel in der Leitung 22 von der geschlossenen bzw. Meßschleife 24 getrennt ist. Hierauf

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wird mittels der Pumpe 38 über das Rückschlagventil 42 das zweite Strömungsmittel in die Schleife 24 eingeführt. Das zweite Strömungsmittel wird in der Schleife 24 durch die Pumpe 36 mit dem ersten Strömungsmittel vermischt, worauf mittels der Dichtenmeßvorrichtung 26 eine zweite Messung vorgenommen wird, die durch den Blattschreiber 34 auf dem Diagramm oder Kurvenblatt gemäß 3?ig. 3 aufgezeichnet wird und dabei eine Direktanzeige der Konzentration der Schwefelsäure liefert.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist anhand der obigen Überlegungen und der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offensichtlich. Dieses Verfahren besteht darin, daß die Dichte eines Strömungsmittels gemessen wird, das eine sich nicht-linear in Abhängigkeit von der Dichte ändernde physikalische Eigenschaft besitzt, daß eine feste Menge eines zweiten, mit dem ersten Strömungsmittel vermischbaren Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte eingespritzt *fczw. eingeleitet wird und daß sodann die Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Meßwerten eine Anzeige für die physikalische Eigenschaft des ersten Strömungsmittels darstellt. Dieses Verfahren sieht weiterhin die Aufzeichnung der Meßwerte auf einem Blattschreiber vor, indem der erste Meßwert als Nullabgleichpunkt auf einem Diagramm oder Kurvenblatt aufgezeichnet wird, dessen Maßstab

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oder Kurvenblatty(scale) der Unterschied zwischen den beiden Meßwerten in Abhängigkeit von der zu untersuchenden Eigenschaft ist. Weiterhin wird bei diesem Verfahx'en der liullabgleichpunkt des Diagramms auf einer Stelle festgelegt, an welcher der Dichtenmeßwert sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Messung der gleiche ist.

Mit der Erfindung wird also die eingangs genannte Aufgabe voll gelöst, während zahlreiche Vorteile geboten werden. Obgleich vorstehend nur eine spezielle Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Zusammenfassend v/erden somit mit der Erfindung ein "Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Strömungsmitteleigenschaft, etwa der Konzentration, die sich in Abhängigkeit von der Strömungsmitteldichte nicht-linear ändert, geschaffen, indem zunächst die Dichte des Strömungsmittels gemessen und dann eine feste Menge eines zweiten, mit dem ersten Strömungsmittel vermischbaren Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte in letzteres eingeleitet oder eingespritzt und die Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Meßwerten eine Anzeige für die sich nicht-linear ändernde Eigenschaft des ersten Strömungsmittels darstellt. Die Meßwerte werden durch ein Registriergerät, vorzugsweise einen Blattschreiber aufgezeichnet, auf dem der erste Meßwert an einem HuIl-

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abgleichpunkt auf einem Diagramm aufgezeichnet wird, dessen Maßstab oder Kurvenblatteilung ein Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Messung in Abhängigkeit von der zu untersuchenden Eigenschaft ist. Der Nullabgleichpunkt kann dabei auf den Punkt festgelegt werden, an welchem die Dichtenmeßwerte bei der ersten und der zweiten Messung gleich sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung einer sich in Abhängigkeit von der Strömungsmitteldichte nicht-linear ändernden physikalischen Eigenschaft eines Strömungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Dichte des Strömungsmittels bestimmt wird, daß sodann eine vorbestimmte Menge eines damit vermischbaren zweiten Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte in eine vorbestimmte Menge des ersten Strömungsmittels eingeführt bzw. eingespritzt wird und daß hierauf die Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Messungen eine Anzeige für die physikalische Eigenschaft des ersten Strömungsmittels darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte auf einem Blattschreiber aufgezeichnet werden und daß der erste Meßwert als Nullabgleich auf ein Diagramm oder Kurvenblatt aufgetragen wird, dessen Maßstab oder Kurvenblattteilung der Unterschied zwischen den beiden Messungen in Abhängigkeit von der zu untersuchenden Eigenschaft ist.

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3. Verfahren zur Messung der Konzentration einer Säure, deren Konzentration eine nichtlineare Funktion ihres spezifischen Gewichts ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das spezifische Gewicht der Säure gemessen oder bestimmt wird, daß dann eine feste Menge eines zweiten, mit ihr vermischbaren Strömungsmittels in eine bestimmte Säuremenge eingespritzt wird, wobei das zweite Strömungsmittel ein spezifisches Gewicht besitzt, das von dem der Säure abweicht, und daß danach das spezifische Gewicht der miteinander vereinigten Strömungsmittel gemessen wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Meßwerten eine Anzeige für die Konzentration der Säure darstellt.

4-. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Meßwert auf einem Nullpunkt eines Diagramms oder Kurvenblatts aufgezeichnet wird und daß die Unterschiede zwischen den beiden Meßwerten als Punktion der Säurekonzentration aufgezeichnet werden, wobei der zweite Meßwert die Säurekonzentration angibt.

5>. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als das zweite Strömungsmittel Wasser verwendet wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullpunkt auf den Punkt festgelegt wird, an welchem der Dichtenmeßwert bei beiden Messungen gleich ist.

7. Verfahren zur Messung einer physikalischen Eigenschaft eines ersten Strömungsmittels, die sich relativ zur Strömungsmitteldichte nicht-linear ändert, wenn das erste Strömungsmittel in Lösung mit einem zweiten Strömungsmittel vorliegt, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Strömungsmittels gemessen wird, daß eine vorbestimmte Menge eines dritten Strömungsmittels, das mit dem ersten Strömungsmittel vermischbar ist, aber eine von dessen Dichte abweichende Dichte und gegenüber dem zweiten Strömungsmittel eine Vorzugsaffinität für das erste Strömungsmittel besitzt, in eine vorbestimmte Menge der Lösung eingespritzt wird, wobei sich das dritte Strömungsmittel zwar mit dem ersten, nicht aber mit dem zweiten Strömungsmittel vereinigt, und daß die Dichte des Gemisches aus den drei Strömungsmitteln gemessen oder bestimmt wird, wobei der Unterschied zwischen den beiden Meßwerten eine Anzeige für die physikalische Eigenschaft des ersten Strömungsmittels ist.

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8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24) zur Aufnahme des Strömungsmittels, durch eine mit letzterer verbundene Dichtenmeßvorrichtung (26) zur Messung der Dichte des in der Aufnahmeeinrichtung befindlichen Strömungsmittels, durch eine Einrichtung (38, 42)zum Einspritzen einer festen Menge eines vermischbaren zweiten Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte in die Aufnahmeeinrichtung zur Ermöglichung einer Messung der Dichte der miteinander vereinigten Strömungsmittel, und durch eine mit der Dichtenmeßvorrichtung verbundene Einrichtung (34) zur Messung des Unterschieds zwischen der Strömungsdichte und der Dichte der beiden vereinigten Strömungsmittel.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Registriergerät, insbesondere ein Blattschreiber (34) ist, der eine Einrichtung (5o) für den Nullabgleich seines Nullpunkts auf den Wert der Dichtenmessung des ersten Strömungsmittels aufweist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet durch eine Strömungs-Leitung zur Führung des Strömungsmittels, durch eine Strömungs-Schleife, die eine Pumpe und eine Dichtenmeßvorrichtung enthält, durch ein die Leitung und die Schleife miteinander verbündendes Ventil, das in seiner einen Stellung das Strömungsmittel von der Leitung durch die Schleife umwälzt und in einer anderen Stellung die Leitung von der Schleife trennt, durch eine Einrichtung zum Einspritzen einer festen Menge eines vermischbaren zweiten Strömungsmittels mit einer von der Dichte des ersten Strömungsmittels abweichenden Dichte in die Schleife und durch eine mit der Dichtenmeßvorrichtung verbundene Meßeinrichtung zur Messung der Dichte des ersten Strömungsmittels und der Dichte des Gemisches aus erstem und zweitem Strömungsmittel.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Blattschreiber ist, auf dessen Kurvenblatt bzw. Diagramm die Dichtenunterschiede zwischen dem ersten Strömungsmittel und dem Strömungsmittelgemisch inAbhängigkeit von der zu untersuchenden Eigenschaft des ersten Strömungsmittels aufgezeichnet werden können.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nullabgleicheinrichtung vorgesehen ist, um den ersten Meßwert des Diagramms auf Null zu stellen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8

bis 12, gekennzeichnet durch eine Strömungsmittel )-Schleife mit einer Strömungsmittelumwälzeinrichtung und einer Dichtenmeßvorrichtung zur Messung der Dichte des Strömungsmittels in der Schleife, durch eine Einrichtung zum Einspritzen des Strömungsmittels zwecks Messung seiner Dichte in die Schleife und durch eine Einrichtung zum Einspritzen einer vorbestimmten Menge eines vermischbaren zweiten Strömungsmittels mit einer anderen Dichte als derjenigen des ersten Strömungsmittels in die Schleife zwecks Messung der Dichte des Gemisches aus den beiden Strömungsmitteln.

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