DE2544523A1

DE2544523A1 - Geraet zur bestimmung des reingewichts an oel

Info

Publication number: DE2544523A1
Application number: DE19752544523
Authority: DE
Inventors: Milton H November
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1974-10-11
Filing date: 1975-10-04
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2287688A1; GB1521275A; US3906198A; NL7511921A

Description

Deutsche ITT Industries GmbH M.H. November 4

78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 Dr.Rl./kn

26. September 1975

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

FREIBURG I. BR.

Gerät zur Bestimmung des Reingewichts an öl

Die Priorität der Anmeldung Nr. 514 222 vom 11. Oktober 1974 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Bestimmung von Flüssigkeiten und insbesondere ein Gerät zur Erzeugung von Signalen, die zur Masse der Flüssigkeit in Beziehung stehen.

Bislang gab es keine Möglichkeit, die Gewichtsprozente an Öl in einer Öl-Wasser-Mischung, die in einer Ölleitung fließt, zu bestimmen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein Gerät zu schaffen, mit dem das Reingewicht an öl in einer Öl-Wasser-Mischung bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebene Erfindung gelöst.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Masse bzw. das Gewicht von öl und Wasser angezeigt wird. Das ist wichtig, da

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die Wärmekapazität eines bestimmten ölvolumens sich mit der Temperatur ändert, aber vom Gewicht oder der Masse desselben unabhängig ist. Deshalb ist für den Verkauf oder für Mischzwecke ein Gerät zur Bestimmung des Reingewichts an Öl äußerst wichtig.

Die erwähnten und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild des Gerätes zur Bestimmung des Reingewichts an öl,

Fig. 2 das Blockschaltbild des Torgenerators aus Fig. 1,

Fig. 3 das Schaltbild des Detektors für die Obergrenze und des Detektors für die üntergrenze in Fig. 2,

Fig. 4 das Schaltbild der anderen Detektoren für die Ober- und Untergrenzen in Fig. 2,

Fig. 5 die Alternativform des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung und

Fig. 6 eine weitere Alternativform des Gerätes nach der vorliegenden Erfindung.

Das Gerät nach Fig. 1

Fig. 1 zeigt das Gerät zur Bestimmung des Reingewichts an öl, konstruiert gemäß der vorliegenden Erfindung. Es weist Bauteile auf, die in der Rohrleitung 473 eingesetzt sind. Ein solches Bauteil ist die Densitometersonde 472, deren Ausgang mit der Geberschaltung 401 verbunden ist. Die Sonde 472 und die Geberschaltung 401 bilden ein Densitometer, das dem in der Anmeldung P 22 49 206.4 beschriebenen Densitometer entsprechen kann, aber nicht entsprechen muß.

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Die Geberschaltung 401 liefert einen Äusgangsstrom, der der Dichte der Wasser-Öl-Mischung in der Rohrleitung 473 direkt proportional ist.

In Fig. 1 enthält das Gerät auch den Turbinendurchflußmesser 402, der den Turbinenschaufelrotor 403 und den Stator 404 sowie den magnetischen Aufnehmer 405 aufweist. Der Durchflußmesser 402 ist völlig üblicher Art und erzeugt elektrische Impulse auf der Ausgangsleitung 406. Die Pulsfrequenz der elektrischen Impulse der Leitung 406 ist direkt proportional dem Volumendurchfluß der Pipeline 473, mit anderen Worten ist also der Durchfluß gleich dem Durchfluß an Wasser und öl. Die Ausgangsgröße des Durchflußmessers 402 wird dem Kontaktarm 407 des Schalters 408 zugeführt/ der ein Relais, ein elektrischer Schalter o. ä. sein kann und die Kontakte 409 und 410 aufweist. Der Kontakt 409 ist über den Teiler 412, den Treiberverstärker 413 und den Zähler 414 mit der Anzeige 411 verbunden, während der Kontakt 41O über den Teiler 416, den Treiberverstärker 417 und den Zähler 418 mit der Anzeige 415 verbunden ist. Der Durchflußmesser 402 ist mit dem Kontaktarm über den Vorverstärker 419 und den monostabilen Multivibrator verbunden.

Der Schalter 408 wird vom Torgenerator 400 betätigt, der seine Eingangssignale von der Geberschaltung 401 und dem Temperaturfühler 421 erhält. Die Densitometersonde 472, der Turbinenrotor und der Temperaturfühler 421 tauchen in die in der Rohrleitung fließende Mischung aus öl und Wasser ein.

Die Teiler 412 und 416 können dazu verwendet werden, daß die Anzeiger 411 und 415 direkt in kg öl oder Wasser ablesbar sind.

Wenn die Ausgangsimpulse des Torgenerators wie unten beschrieben positiv sind, berührt der Kontaktarm 407 einen der beiden Kontakte 409 und 410. Die Kontaktnahme erfolgt während der Impulsbreite. Im Gegensatz dazu liegt der Kontaktarm an dem anderen der beiden Kontakte 409 und 410 während der Zeit zwischen den Impulsen.

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Der in Fig. 2 gezeigte Torgenerator 400 enthält die herkömmliche geregelte Spannungsquelle 422, die die Spannung +E an den Kontakt 423 eines herkömmlichen elektronischen Schalters 42 4 und die Spannung -E an dessen Kontakt 425 legt. Der Schalter 424 ist ein einpoliger Umschalter mit dem Kontaktarm 426; er kann ein Relais, ein elektronischer Schalter oder dergleichen sein. Der Kontaktarm des Schalters 424 ist über die Integrationsschaltung 427 mit dem Detektor 428 für die Obergrenze, dem Detektor für die Untergrenze und mit der Vergleichsschaltung 430 verbunden, deren Ausgangssignal dem in Fig. 1 gezeigten Schalter 408 über die Leitung 474 eingeprägt wird.

Gegebenenfalls können alle Baumerkmale in Fig. 1 mit Ausnahme des Torgenerators 400 mit den in der oben genannten Anmeldung offenbarten Baumerkmalen identisch sein oder auch nicht. Die Detektoren 428 und 429 sind jeweils mit den Setz- und Rücksetzeingängen des Flipflops 434 verbunden, dessen "O"-Ausgang den Schalter 424 betätigt.

Der Detektor 428 für die Obergrenze veranlaßt den Ausgang der Integrationsschaltung 427 abzufallen, nachdem ein vorgegebenes hohes Niveau erreicht ist. Umgekehrt veranlaßt der Detektor für die Untergrenze den Ausgang der Integrationsschaltung 427 zum Ansteigen, nachdem ein vorgegebenes niederes Niveau erreicht ist. Somit stellt das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 42 eine Dreieckwelle dar, deren Spitzen die vorgegebene Obergrenze und deren Täler die vorgegebene Untergrenze darstellen. Wenn somit der "0"-Ausgang des Flipflops 434 hoch ist, steht der Kontaktarm 426 in Verbindung mit dem Kontakt 423. Umgekehrt steht der Kontaktarm 426 in Verbindung mit dem Kontakt 425, wenn der "O"-Ausgang des Flipflops 434 niedrig ist.

Der Ausgang der Geberschaltung 401 nach Fig. 1 ist ein der Dichte analoger Strom. Die Geberschaltung 401 kann mit der in der An-

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meldung P 22 49 206 beschriebenen Schaltung identisch sein oder auch nicht. Der Strom-Spannungs-Wandler 435 wandelt den Strom in eine analoge Spannung um. Sein Ausgang wird der Vergleichsschaltung 430 mit Hilfe einer herkömmlichen analogen Dividierschaltung 470 eingegeben. Die Detektoren sind beide in Fig. 3 und 4 gezeigt. Der Detektor nach Fig. 3 kann entweder der Detektor 428 für die Obergrenze oder der Detektor 423 für die Untergrenze sein. In Fig. 4 wird dann jeweils der andere der beiden Detektoren gezeigt.

Die variablen Widerstände 476 und 477 sind in den Fig. 3 und 4 entsprechend den Dichten von Wasser und Öl in der Rohrleitung eingestellt. Die Dichtewerte erhält man durch Probennahme aus der Mischung in der Rohrleitung und anschließendes Zentrifugieren. Daraufhin werden die Dichten des so voneinander getrennten Öls und Wassers bestimmt und die variablen Widerstände 476 und dann zu den gemessenen Dichtewerten von Wasser und Öl in Beziehung gesetzt. Unterschiedliche Dichtewerte können aufgrund von Verunreinigungen, gelösten Fettstoffen oder ähnlichem gemessen werden. Das spezifische Gewicht von Wasser in der Rohrleitung 473 liegt üblicherweise bei 1,07; das Öl, das gegebenenfalls Rohöl sein kann, hat ein typisches spezifisches Gewicht von 0,85.

Die Vergleichsschaltung 430 in Fig. 2 erzeugt einen Ausgangsimpuls bei 478 von einer Impulsbreite, die der Zeit entspricht, während der der Dreiecksausgang der Integrationsschaltung 427 die Höhe der Ausgangsspannung der analogen Dividierschaltung 470 übersteigt. In nicht offensichtlicher und ganz unerwarteter Weise ist die Impulsbreite der Ausgangsimpulse der Vergleichsschaltung 4 30 entweder direkt proportional den in der Rohrleitung 473 fließenden Gewichtsprozenten an Wasser oder an Öl, wobei es davon abhängt, ob die Dichte d des Wassers größer ist als die Dichte d des Öls oder umgekehrt, und wobei es davon abhängt, welche Ausbildungsform oder welche Modifikation der vorliegenden Erfindung bentutz wird. Das gleiche gilt für die Zeit zwischen den Impulsen.

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Der Temperaturfühler 421 ergibt eine Korrektur, da die Dichte des Öls sich mit der Temperatur ändert, so daß eine merkliche Genauigkeitsverbesserung durch die Temperaturkorrektur erreicht werden kann. Eine Temperaturkorrektur für Änderungen der Dichte des Wassers ist überflüssig.

Fig. 3 zeigt die Verbindungspunkte 10, 11 und 12. Der Widerstand liegt zwischen dem Verbindungspunkt 10 und dem Potential E , der Widerstand 14 zwischen dem Verbindurigspunkt 10 und dem Potential E,, das die Erdung darstellt. Die beiden Widerstände bilden einen Spannungsteiler, der an dem Verbindungspunkt 10 ein Potential aufbaut, das dem Rückkopplungspotential, errichtet vom Widerstand zwischen den Verbindungspunkten 11 und 12, zuaddiert wird. Man sieht, daß ein Teil der Schaltung nach Fig. 3 eine herkömmliche analoge Dividierschaltung darstellt. Der Widerstand 15 liegt zwischen den Verbindungspunkten 10 und 11.

In Fig. 3 ist auch der Differenzverstärker 16 mit seiner invertierenden Eingangs leitung 17 vom Verbindungspunkt 11 her und der nicht invertierenden Eingangsleitung 18 von der Erdung enthalten. Er besitzt ferner eine Ausgangsleitung zum Verbindungspunkt 12 hin.

Ein zweiter Differenzverstärker 20 besitzt erste und zweite Eingangsleitungen 21 und 22. Die Eingangs leitung 21 kommt vom Verbindungspunkt 12, die Eingangsleitung 22 dagegen vom Ausgang der Integrationsschaltung 427 in Fig. 2.

Vom Differenzverstärker 20 führt die Ausgangsleitung 22 zu einem

der Eingange des Flipflops 434.

Die Anordnung nach Fig. 4 unterscheidet sich kaum merklich von der Anordnung nach Fig. 2. In Fig. 4 finden sich die Verbindungspunkte 24, 25 und 26. Der Widerstand 27 liegt zwischen Verbin-

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dungspunkt 24 und dem Potential E ; ein anderer Widerstand 28 liegt zwischen dem Verbindungspunkt 24 und dem Grundpotential E^. Auch hier bilden die Widerstände 27 und 28 einen Spannungsteiler, der am Verbindungspunkt 24 ein Potential erzeugt.

In Fig. 4 bildet der Differenzverstärker 29 einen Teil einer analogen Dividierschaltung. Er besitzt den invertierenden Eingang 30 vom Verbindungspunkt 25 her und den nichtinvertierenden Eingang 31 von der Erdung her. Ein weiterer Widerstand 32 liegt zwischen den Verbindungspunkten 24 und 25.

In Fig. 4 sind der variable Widerstand 477 und der Temperaturfühler 421 zwischen den Verbindungspunkten 25 und 26 hintereinandergeschaltet.

Der Differenzverstärker 29 besitzt den Ausgang 33 zum Verbindungspunkt 26.

In Fig. 4 stellt 34 einen zweiten Differenzverstärker mit den ersten und zweiten Eingängen 35 und 36 dar. Die Eingangsleitung kommt vom Verbindungspunkt 26 und die Eingangs leitung 36 vom Ausgang der Integrationsschaltung 427, die in Fig. 2 gezeigt wird. Der Differenzverstärker 34 hat einen Ausgang 37 zu einem der Eingänge des Flipflops 434 nach Fig. 2.

Man erkennt, daß nicht festgelegt wurde, welche der beiden Leitungen 21 und 22 in Fig. 3 der invertierende und der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers 2O ist. Das gleiche gilt für die Eingangsleitungen 35 und 36 des in Fig. 4 gezeigten Differenzverstärkers 34. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Dichte des Wassers mit dem variablen Widerstand 476 in Einklang gebracht wird und die Dichte des Öls mit dem Widerstand 477 in Fig. 4, wobei die Dichte des Wassers gegebenenfalls die Dichte des 'Öls übersteigen kann. Das bedeutet, daß der in Fig. 2 gezeigte

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Detektor 428 entweder der in Fig. 3 oder der in Fig. 4 gezeigte Detektor sein kann. Das bedeutet aber auch, daß der in Fig. 2 gezeigte Detektor 429 für die Untergrenze entweder der in Fig. 3 oder der in Fig. 4 gezeigte Detektor sein kann. Unabhängig davon muß der Detektor 429 für die Obergrenze der Detektor der Fig. 3 sein, wenn der Detektor 428 für die Untergrenze der Detektor der Fig. 4 ist, und umgekehrt.

Übersteigt die Dichte des Wassers die Öldichte, ist der Detektor nach Fig. 3 der Detektor 429 für die Untergrenze, und die Ausgangsleitung 23 des Differenzverstärkers 20 führt zum Rücksetzeingang des Flipflops 434. In diesem Fall ist die Ausgangsleitung 37 des Differenzverstärkers 34 aus Fig. 4 mit dem Setzeingang des Flipflops 434 nach Fig. 2 verbunden. Gleichzeitig ist die Leitung 21 des Differenz Verstärkers 20 nach Fig. 3 der invertierende Eingang des DifferenzVerstärkers 2O und die Leitung 22 der nichtinvertierende Eingang desselben. Sind die genannten Verbindungen hergestellt, ist die Leitung 35 des Differenzverstärkers 34 nach Fig. 4 der nichtinvertierende Eingang desselben und die Leitung 36 sein invertierender Eingang.

übersteigt die öldichte die Dichte des Wassers, so wird der Detektor in Fig. 3 der Detektor 428 für die Obergrenze, und die Ausgangsleitung 23 in Fig. 3 führt dann zum Setzeingang des Flipflops 434. In ähnlicher Weise ist die Ausgangsleitung 37 in Fig. mit dem Rücksetzeingang des Flipflops 434 verbunden, und der Detektor in Fig. 4 ist der Detektor 429 für die Untergrenze. Unter diesen Bedingungen lassen sich die anderen Verbindungen in ähnlicher Weise umkehren, z. B. wird die Leitung 21 des Differenzverstärkers 20 der nichtinvertierende Eingang desselben und die Eingangs leitung 22 sein invertierender Eingang? die Leitung 35 in Fig. 4 wird der invertierende Eingang des Differenz Verstärkers 34 und die Leitung 36 sein nichtinvertierender Eingang.

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_ Q —

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Ist die Dichte des Wassers größer als die Dichte des Öls, entspricht T der Impulsbreite 478 aus Fig. 2 und T_fc der Zeit zwischen den Impulsen 478 in Fig. 2. Wird jedoch außer den Widerständen 476 und 477 in den Fig. 3 und 4 nichts geändert, wird T

die Zeit zwischen den Impulsen 478 und T. die Impulsbreite 478. Das Umgekehrte tritt ein, wenn zwischen den Detektoren 428 und für die Obergrenze eine Umkehr eintritt, wobei die Detektoren nach den Fig. 3 und 4 in der besagten Weise umgekehrt werden.

Ist die Dichte des Wassers größer als die Dichte des Öls, so ist der Ausdruck T gleich der Impulsbreite 478 und direkt proportional dem Wasseranteil in der Rohrleitung 473 nach Fig. 1. Gleichzeitig ist der Ausdruck T direkt proportional dem ölgehalt in der gleichen Rohrleitung.

Die Ausbildungsform nach den Fig. 1 bis 4 ist nicht ganz genau, jedoch in vielen Fällen äußerst genau und ausreichend genau für die praktische Anwendung. Die Ausbildungsform nach den Fig. 1 bis ist äußerst genau, wenn die Änderung der öldichte mit der Temperatur innerhalb des Zeitabschnitts, der der Summe aus T und T entspricht, sehr gering ist.

Das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 427 wird durch das Dreieckwellensignal 475 nach Fig. 2 symbolisiert. Die Dimensionen 1/d und 1/d sind die reziproken Werte der Dichten von Wasser und öl und direkt proportional oder umgekehrt proportional den Spannungsamplituden der Ober- und Untergrenzen, wenn die Dichte des Wassers größer ist als die des Öls. In diesem Fall müßten die tiefgestellten Indices und umgekehrt werden, wenn die Dichte des Öls die des Wassers übersteigt.

In Fig. 2 ist die Neigung des Dreieckwellensignals 475 entweder positiv oder negativ; der absolute Wert ist jedoch in jedem Fall eine Konstante. Die Integrationsschaltung 427 ist somit nur in-

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sofern frei in ihrem Ablauf, als sie bis zur Obergrenze ansteigen und bis zur Untergrenze abfallen kann. Für alle praktischen Zwecke ist es überflüssig, die durch die Temperatur bedingte Expansion und Kontraktion des Wassers zu kompensieren. Der Ausdruck T ist deshalb stets konstant, nachdem der Widerstand 476 genau auf den gemessenen Wert der Wasserdichte eingerichtet wurde. Gegebenenfalls können die Widerstände 476 und 477 Potentiometer sein, die durch einen Knopf betätigt werden, der eine Markierung zur Kombination mit einem fixierenden Index aufweist.

Die Temperatur der in der Rohrleitung 473 strömenden Mischung kann in sehr geringem Maße den Widerstand der Sonde 421 aus den Fig. 1 und 4 verändern. Sollte die Temperatur der Mischung aus öl und Wasser in der Rohrleitung nach Fig. 1 sich stark ändern, so läßt sich die Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 4 so lange benutzen, wie die Temperaturänderung nicht zu rasch vonstatten geht.

In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nach den Fig. 5 und 6 sind die Ausgangssignale unabhängig von der Temperaturänderungsgeschwindigkeit der Öl- und Wassermischung, die in der Rohrleitung nach Fig. 1 strömt.

In Fig. 2 wird das Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 470 direkt proportional dem reziproken Wert von d , der Durchschnittsdichte, übersteigt ihr Dreieckswellensignal 475 das Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 470, werden die Impulse 478 erzeugt. Der Ausdruck T. ist somit begrenzt, wenn das Signal 475 unter das Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 470 fällt.

In Fig. 3 liefern alle Bauteile bis auf den Differenzverstärker 20 eine dem reziproken Wert der Wasserdichte direkt proportionale Gleichspannung an dem Verbindungspunkt 12 und über die Leitung 21.

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In Fig. 4 liefern alle Bauteile darin bis auf den Differenzverstärker 34 tatsächlich an dem Verbindungspunkt und über die Leitung 35 eine Gleichspannung, die dem reziproken Wert der Öldichte proportional ist.

In den Fig. 1 bis 4 wird eine Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung offenbart, eine zweite in Fig. 5 und eine dritte in Fig. 6. Jede dieser drei Ausbildungsformen bestimmt den Gehalt an Öl und/oder Wasser in Gewichtsprozenten auf unterschiedliche Weise und durch nicht naheliegende Gleichungen. Diese Gleichungen werden nachstehend beschrieben.

Für d_w *p?» d wird der Schalter 4O8 in Fig. 1 so konstruiert, daß sein Kontaktarm 4o7 zwischen den Impulsen 478 in Fig. 2 den Kontakt 4O9 und während der Impulsbreite 478 den Kontakt 41O berührt; der Detektor aus Fig. 3 ist dabei als Detektor 429 für die üntergrenze geschaltet und der Detektor nach Fig. 4 als Detektor 428 für die Obergrenze.

Gemäß dem Vorhergesagten ist die Obergrenze direkt proportional dem reziproken Wert von d und die Untergrenze direkt proportional dem reziproken Wert von d . Das Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 470 ist direkt proportional dem reziproken Wert der Durchschnittsdichte d der Mischung aus öl und Wasser in der Rohrleitung 473.

In dem vorhergehenden Fall ist die Breite T des Impulses. 478 direkt proportional dem Prozentgewicht an Wasser, und die Zeit zwischen den Impulsen T. ist direkt proportional dem Prozentgewicht an Öl. Durch die Verwendung einer Invertierschaltung an dem Ausgang der Vergleichsschaltung 43O erreicht man das umgekehrte. Somit ist eine der Zeiten T und T. issuer gleich

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(1)

(T ist der eben beschriebene Fall),

in der K. eine Konstante ist mit positivem Vorzeichen für den Fall, daß d >* d (der eben beschriebene Fall) , und mit negativem Vorzeichen, wenn d "p>· d (ein nicht beschriebener Fall) , in dem der Schalter 408 umgekehrt betätigt wird und der Detektor nach Fig. 3 der Detektor für die Obergrenze und der Detektor nach Fig. 4 der Detektor for die Untergrenze ist.

Die zweite der Zeiten T und T. ist dann

w t

(2)

In den Ausführungsformen nach den Fig. 5 und 6 ist der Eingang der Vergleichsschaltung zur Ausgangsschaltung ähnlich dem Impulsverlauf 478 in Fig. 2 mit der Ausnahme, daß eine der Zeiten T und T gleich ist

(3)

in der K₂ eine positive Konstante ist, und daß die andere der Zeiten T und T gleich, ist

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In den Ausbildungsformen nach den Fig. 5 und 6 kann eine der

Zeiten T und T. gleich sein
w t

(5)

während die andere der Zeiten T und T. gleich ist

Wf t-

(6)

Betrieb des Gerätes zur Bestimmung des Reingewichts an öl nach Fig. 1

Beim Betrieb der Ausbildungsform nach Fig. 1 liefert eine Densitometer sonde 472 zusammen mit der Geberschaltung 401 an den Torgenerator 4OO einen Strom, der direkt proportional ist (Durchschnittsdichte) der Mischung aus öl und Wasser in der Rohrleitung 473. Dieser Torgenerator 4OO erzeugt dann Ausgangsimpulse einer Breite, die den Gewichtsprozenten an öl in der Rohrleitung 473 direkt proportional sind. Der Temperaturfühler 421 liefert ein Eingangssignal an den Torgenerator 400, um in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung des Öls in der Rohrleitung 473 das Ausgangssignal zu regeln, wobei die Temperatur die gleiche ist wie die Temperatur der in der Rohrleitung 473 strömenden Mischung aus Öl und Wasser. Der Schalter 4O8 in der Ausgangsschaltung ist so konstruiert, daß er über die Treiberverstärker 413 und und die Teiler 412 und 416 Impulse an die Zähler 414 und 418 liefert, so daß die Anzeigegeräte 411 und 415 die Gesamtmenge an Öl und Wasser anzeigen, die durch diesen Teil der Rohrleitung in Fig. 1 hindurchgeht.

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Der Torgenerator 400 regelt die Stellung des Kontaktarms 407 des Schalters 408 über die Leitung 474, damit wechselweise die Impulse, die vom Ausgang des monostabilen Multivibrators 420 zum Kontaktarm 4O7 kommen, zu den Teilern 412 und 416 abgelenkt werden.

Man erkennt, daß sämtliche vier Ausgangssignale der Geberschaltung 401 in Fig. 1, des Strom-Spannungs-Wandlers 435 in Fig. 2, und die für die Durchschnittsdichte analogen Quellen in den Fig. 5 und 6 direkt proportional sind der Durchschnittsdichte der Mischung aus öl und Wasser in der Rohrleitung 473 nach Fig. 1. Die gleichen vier Ausgangssignal sind auch direkt proportional dem mittleren spezifischen Gewicht der Mischung, wobei der Unterschied zwischen Dichte und spezifischem Gewicht allein auf dem konstanten Faktor der Dichte von reinem Wasser bei konstanter Bezugstemperatur beruht. Deshalb soll in der Beschreibung und den Ansprüchen der Ausdruck "spezifisches Gewicht" den Ausdruck "Dichte" einschließen und umgekehrt.

Es ist zu berücksichtigen, daß das Wasser in der Rohrleitung gewöhnlich nicht rein ist, sondern Natriumchlorid und/oder andere Verunreinigungen in gelöstem oder ungelöstem Zustand enthalten kann.

Gerät nach Fig. 5

In Fig. 5 werden die der Dichte des Öls, des Wassers und der Durchschnittsdichte analoge Signale liefernden Quellen 38, 39 und sowie die zwei analogen Subtrahierschaltungen 41 und 42 mit den zwei analogen Multiplizierschaltungen 43 und 44 gezeigt. Eine analoge Dividierschaltung stellt 45 dar, 46 und 47 sind die zwei Vergleichsschaltungen, 68 ist die Differenzierschaltung, 69 bedeutet die Integrationsschaltung, 70 ist ein Turbinendurchlaufmesser und 71 die Ausgangsschaltung.

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Die analoge Subtrahierschaltung 41 empfängt Eingangssignal von den Quellen 38 und 39, die Multiplizier schaltung 43 vom Ausgang der analogen Subtrahierschaltung 41 und vom Ausgang der Quelle

Von den Quellen 39 und 40 empfängt die analoge Subtrahierschaltung 42 Eingangssignale und gibt ein Ausgangssignal in die analoge Multiplizierschaltung 44, die ein weiteres Eingangssignal vom Ausgang der analogen Subtrahierschaltung 42 empfängt.

Die Ausgangs Signale der Multiplizierschaltungen 43 und 44 werden an die analoge Dividierschaltung 45, deren Ausgangssignal wiederum der Vergleichsschaltung eingegeben wird, weitergegeben. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 46 wird der Ausgangsschaltung 71 eingegeben. Beide Vergleichsschaltungen 46 und 47 empfangen Eingangssignale vom Ausgang der Integrationsschaltung 69. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 47 wird dem Rücksetzeingang der Integrationsschaltung 69 über die Differenzierschaltung 68 eingegeben.

Das Ausgangssignal des Turbinendurchflußmessers 70 gelangt in die Ausgangsschaltung 71.

Die Quelle 38 kann identisch sein mit Fig. 4, jedoch ohne das Eingangssignal von der Integrationsschaltung 427 und ohne den Differenzverstärker 34 mit seinen Leitungen 35, 36 und 37. Das Ausgangssignal der Quelle 38 wird dann vom Verbindungspunkt 26 in Fig. 4 aufgenommen.

In ähnlicher Weise kann die Quelle 39 der Fig. 3 entsprechen bis auf das Eingangssignal von der Integrationsschaltung 427, die zusammen mit dem Differenzverstärker 20 und seinen Leitungen 21, 22 und 23 weggelassen ist. Das Ausgangs signal der Quelle 39 wird dann vom Verbindungspunkt 12 in Fig. 3 aufgenommen.

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Die Quelle 40 kann die Sonde 427 und die Geberschaltung 401 nach Fig. 1 mit dem Wandler 435, aber ohne die analoge Dividierschaltung 470 sein.

Die Subtrahierschaltungen 41 und 42, die Multiplizierschaltungen 43 und 44, die Dividierschaltung 45 sowie die Vergleichsschaltungen 46 und 47, die Differenzierschaltung 68 und die Integrationsschaltung 69 können gänzlich der herkömmlichen Art entsprechen. Der Turbinendurchflußmesser 70 kann den Aufbau nach 402, und 420 in Fig. 1 aufweisen.

Die Ausgangsschaltung 71 kann mit der Ausgangsschaltung 471 in Fig. 1 gegebenenfalls identisch sein.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung berechnet den Prozentgehalt an öl und Wasser und gibt ihn über die Ausgangsleitung der Vergleichsschaltung 46 an die Ausgangsschaltung 71 weiter gemäß einer der Gleichungen 3 und 5. Das Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 45 ist direkt proportional einer der Gleichungen 3 oder 5. Die Vergleichsschaltung 46 und die Integrationsschaltung 69 ändern einfach das analoge Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 45 auf eine Impulsbreite oder eine Zeit zwischen den Impulsen. Die Vergleichsschaltung 46 kann z. B. ein Ausgangssignal erzeugen und es der Ausgangsschaltung 71 eingeben, wenn das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 69 auf das Niveau der Amplitude des Ausgangssignals der analogen Dividierschaltung 45 ansteigt oder auf die Amplitude eines derartigen Ausgangssignals abfällt.

Die Vergleichsschaltung 47 setzt die Integrationsschaltung 69 ' zurück nach einer Zeit, die K₂ direkt proportional ist. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß die Summe der Gleichungen 3 und gleich K„ ist. In ähnlicher Weise ist die Summe der Gleichungen 5 und 6 gleich K₂.

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In der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die Bestandteile 38', 39¹, 40', 41', 43'/ 42', 44¹, 45", 47^!, 46¹, 69', 71', 68' und 70' gezeigt, die mit den entsprechenden korrespondierenden Teilen 38, 39, 40, 41, 43, 42, 44, 45, 57, 46, 69, 71, 68 und 70 nach Fig. 5 indentisch sein können. Fig. 6 ist identisch mit Fig. bis auf die Verbindungen von den Quellen 38', 39" und 40' zu den Subtrahierschaltungen 41' und 42' und zu den Multiplizierschaltungen 43' und 44'. Der Vorgang nach den beiden Fig. 5 und 6 ist somit bis auf die verwendeten Eingangssignale gleich. Die Ausbildungsform nach Fig. 6 berechnet sowohl Öl als auch Wasser in Übereinstimmung mit einer der Gleichungen 4 oder 6 in Gewichtsprozent. Das Ausgangssignal der analogen Dividierschaltung 45' ist somit direkt proportional der Gleichung 4 oder der Gleichung

Unter "Auswertvorrichtung" versteht man in der Anmeldung jede beliebige Vorrichtung, die die Ausgangssignale aller drei Ausbildungsformen auswertet. Das Ausgangssignal vom Schaltkontakt in Fig. 1 ist z. B. unabhängig vom Ausgangssignal des Schaltkontaktes 410. Darüber hinaus kann das Ausgangssignal vom Schaltkontakt 409 und/oder das Ausgangssignal vom Schaltkontakt 410 den Anzeigern 411 und 415 wie gezeigt oder einem Prozeßregler oder dergleichen eingedrückt werden.

Die Bezeichnung "Fließstoff", wie sie hier in der Anmeldung verwendet wird, bedeutet entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit, es sei denn, daß die Erfindung nur mit einer Flüssigkeit arbeitet.

Die gemachten Berechnungen bedeuten keineswegs eine Beschränkung auf Berechnungen durch Analogrechner. Die Erfindung, wie sie hier offenbart und beansprucht wird, kann auch bei Digitalrechnern angewendet v/erden.

Der Ausdruck "Wechsel des Anschlusses eines Schalters" ist so definiert, daß er das öffnen oder Schließen des Schalters bedeuten kann.

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Wie es üblich ist, bedeutet die Dimension T in Fig. 2, genau wie sie gezeigt ist und nicht anders, die "Breite" eines oder mehrerer der Impulse 478.

In Fig. 2 bedeutet der gezeigte Ausdruck T genau die Zeit zwischen der Rückflanke des linksseitigen Impulses 478 und der Vorderflanke des rechtsseitigen Impulses 478.

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Claims

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1. Gerät zur Bestimmung des Reingewichts einer Flüssigkeit, bei dem ein Ausgangssignal erzeugt wird, das direkt proportional ist der gesaraten strömenden Masse einer ersten und einer zweiten Flüssigkeit/ die als Mischung in einer Rohrleitung fließen, gekennzeichnet durch einen Turbinendurchflußmesser (402) in der Rohrleitung (473) zur Erzeugung eines ersten Impulses mit einer Impulsfrequen, die direkt proportional ist dem strömenden Gesamtvolumen in der Rohrleitung (473) , ein mit der Rohrleitung (473) verbundenes Densitometer zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das der Durchschnittsdichte d der Mischung in derselben direkt proportional ist, eine dritte Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das direkt proportional ist der Dichte d einer ersten Flüssigkeit, eine vierte Vorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das direkt porportional ist der Dichte d der zweiten Flüssigkeit, einen Schalter (408) mit einer ersten Eingangs leitung (406)' vom Turbinendurchflußmesser (402) her zum Empfang des ersten Impulses, wobei der Schalter (408) mindestens eine Ausgangs- und eine zweite Eingangsleitung (474) besitzt sowie nach Empfang eines Impulses auf der zweiten Eingangsleitung (474) elektrisch betätigt werden kann, um die Verbindung zwischen der ersten Eingangsleitung und der Ausgangsleitung zu verändern, ferner durch eine fünfte Vorrichtung, die mit der zweiten, dritten und vierten zum Empfang der Ausgangssignale dieser Vorrichtungen verbunden ist und die geeignet ist, zweite Impulse in die zweite Eingangsleitung des Schalters einzugeben, damit die ersten Impulse wechselweise von der ersten Eingangsleitung zur Ausgangsleitung des Schalters hindurchgehen können

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oder "unterbrochen" werden, wobei die fünfte Vorrichtung bewirkt, daß die zweiten Impulse eine Zeitbreite T besitzen und derart erzeugt werden, daß die Zeit zwischen der Rückflanke des Impulses und der Vorderflanke des nächstfolgenden zweiten Impulses T. ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Vorrichtung bewirkt, daß eine der Zeiten T und T gleich dem folgenden Ausdruck ist:

in der K₁ eine positive Konstante für

^dw> ^do

und negativ für

^do> ^dw

ist, und daß die fünfte Vorrichtung bewirkt, daß die andere der beiden Zeiten T und T gleich ist:

V ^d

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Vorrichtung
und T, gleich ist:

fünfte Vorrichtung bewirkt, daß eine der beiden Zeiten T

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in der K₂ eine positive Konstante ist, und daß die fünfte Vorrichtung bewirkt, daß die andere der Zeiten T_w und T_fc gleich ist:

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zeiten T und T, gleich ist:

- ^dw

- ^dw.

in der K₂ eine positive Konstante darstellt, und daß die fünfte Vorrichtung bewirkt, daß die andere der beiden Zeiten T und T. gleich ist:

5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Auswertvorrichtung an die Ausgänge des Schalters (408) angeschlossen ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertvorrichtung Impulszähler (414, 418) enthält, die an den jeweiligen Ausgang des Schalters (408) angeschlossen sind, und Anzeiger (411, 415), die^xvon den Zählern (414, 418) gezählten Zahlen anzeigen, und daß die Auswertvorrichtung so konstruiert ist, daß die Zähler den Gesamtmengeneinheiten abzulesen sind.

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7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Densitometer aus einer in die Mischung eingesenkten Densitometersonde (472) und der Geberschaltung (401) besteht.

8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Vorrichtung eine Temperatursonde (421) enthält, die in die Mischung eingesenkt ist und das Ausgangssignal der dritten Vorrichtung direkt proportional zur Temperatur der Mischung verändert.

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