DE2639985A1 - Dichtemesser fuer fluide, insbesondere fuer fluessigkeiten - Google Patents

Dichtemesser fuer fluide, insbesondere fuer fluessigkeiten

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/002Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity using variation of the resonant frequency of an element vibrating in contact with the material submitted to analysis

Description

  • Dichtemesser für Fluide insbesondere f'ür
  • Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf' einen Dichtemesser für Fluide, insbesondere für Flüssigkeiten. bei dem die bei sich ändernder Dichte eintretende Frequenzänderung eines den Massekräften des zu bestimmenden Fluids ausgesetzten Schwingkörpers gemessen wird, wobei der SchwingKörper als Teil eines elektromagnetischen Schwingungssystems in seiner Eigenfrequenz angeregt wird und sein Einspannende an einem nichtschwingenden Träger sitzt-, welcher auch die Erreger- und Aufnehmerspule trägt.
  • Es sind Dichtemesser vorzugsweise für Gase bekannt bei denen als Schwingkörper eine in einem Druckrohr eingebaute Stimmgabel vorgesehen ist und die Erreger- und Aufnehmerspule außerhalb dieses Druckrohres in dem nicht vom Medium durchflossenen Raum liegen.
  • Über Polschuhe,- die durch das Druckrohr hindurch nach innen geführt sind, wirken die Erregerspule und die Aufnehmerspule elektromagnetisch mit der Stimmgabel zusammen. Nachteilig bei diesen Dichtemessern ist es, daß die Stimmgabel im Druckrohr nur Schwer zugänglich ist und der Mediumdruck des Fluids durch die Wandstärke des Druckrohres begrenzt wird. Außerdem treten Verluste im Schwingungssystem auf, da die Spulen außerhalb des Druckrohres vom SchwingRörper entfernt liegen. Insbesondere aber für die Dichtemessung von Flüssigkeiten haben diese Dichtemesser den Nachteil, daß das Meßergebnis durch unterschiedliche Zähigkeiten der zu messenden Flüssigkeit beeinträchtigt wird. Die auf den Schwingkörper einwirkenden Masseteilchen lösen nämlich in dem engen Ringspalt zwischen der Außenseite der Stimmgabelzinken und der Innenwand des Druckrohres aufgrund der großen Berührungsfläche eine mit sich ändernder Viskosität der Flüssigkeit unterschiedliche Bremswirkung auf den Schwingkörper aus.
  • Bei einem anderen Dichtemesser wird die in einer Rohrleitung strömende, zu messende Flüssigkeit oder das Gas über eine Rohrgabel durch zwei elastische Rohrabschnitte hindurch geleitet. wobei zwischen den beiden elastischen Rohrabschnitten die Erreger- und Aufnehmerspulaivorgesehen sind, die diese Rohrabschnitte zum Schwingen bringen. Nachteilig ist hierbei, daß die schwingenden Rohrabschnitte in ihrer Wandstärke nur relativ dünn gehalten werden können, so daß der Druck der zu messenden Flüssigkeiten oder der Gase begrenzt ist. Außerdem ist ein solcher Dichtemesser wegen der erforderlichen Verbindungsrohre und Rohrgabeln am Ein- und Ausströmende lang und sperrig und in den Rohrabschnitten kann es zu Lufteinschlüssen kommen, die Fehlmessungen ergeben. Bei einer Verschmutzung der schwingenden Rohrabschnitte ist die Reinigung außerdem schwierig.
  • Es ist weiterhin ein Dichtemesser bekannt. bei dem als Schwingkörper ein in einem Uhrgehäuse einseitig eingespanntes, federndes Rohrstück vorgesehen ist das von den in das Rohrgehäuse eingesetzten elektromagnetischen Spulen in mechanische Schwingungen versetzt wird.
  • Auch bei diesem Dichtemesser beeinflußt die Zähigkeit einer zu messenden Flüssigkeit das Meßergebnis, da zwischen dem Außenmantel des dünnwandigen federnden Rohrstückes und der Innenwand des Rohrgehäuses ein Ringspalt mit großer Berührungsfläche vorhanden ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegidie Aufgabe zugrunde, einen Dichtemesser für Flüssigkeiten zu schaffen, der in seinem Aufbau einfach ist. sich universell einsetzen läßt und weitgehend zähigkeitsunabhängig arbeitet.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung darin gesehen, daß als Schwingkörper eine Schwingzunge vorgesehen ist, die oben mit ihrem Einspannende an der Seitenwand eines Stabträgers befestigt ist und an ihrem freischwingenden Zungenabschnitt auf ihren beiden senkrecht zur Seitenwand des Stabträgers stehenden Breitseiten vorspringende dünne Übertragungsstifte aus ferromagnetischem Werkstoff trägt, die bis nahe an die Kerne der gekapselt ausgebildeten, seitlich am Stabträger befestigten Erregerspule und Aufnehmerspule reichen Ein solcher Dichtemesser bildet eine kompakte Eintaucheinheit mit nach außen offenem Schwingblatt. Er ist in seinem Aufbau außerordentlich einfach und ermöglicht eine universelle Verwendung. So kann diese Eintaucheinheit als Dichtemesser für ruhende Flüssigseiten in einen großen Flüssigkeitsbehälter oder in ein mit Flüssigkeit gefülltes Labrrgetäß eingesetzt werden und außerdem läßt sich diese Eintaucheinneit auch zur Dichtemessung strömender Flüssigkeiten in jede beliebige Rohrleitung einsetzen oder an eine Rohrleitung anbauen.
  • Da die elektromagnetische Erregung der Schwingzunge über die dünnen Ubertragungsstif'te erfolgt, ergibt sich nur an der Stirnfläche dieser dünnen Übertragungsstifte ein enger Spalt, während die gesamte übrige Oberfläche der Schwingzunge frei in die Flüssigkeit eintaucht und keine Begrenzungswände nach außen vorhanden sind.
  • Wegen der-fehlenden Berührungsflächen kann auch keine zähigkeitsabhängige RUckwirsung auf das Schwingblatt übertragen werden, so daß der Dichtemesser jetzt viskositätsunabhängig arbeitet. Durch die Unterbringung der druckfest und flüssigkeitsdicht gekapselten Spulen in dem von der Flüssigkeit gefüllten Raum können die Spulen ohne räumlichen Abstand direkt auf die Übertragungsstifte der Schwingzunge einwirken, so daß keine Verluststrecken für die Erregerspule und die Aufnehmerspule in Kauf genommen zu werden brauchen und die Spulen klein gehalten werden können. Die frei im Medium liegende Schwingzunge mit den Übertragungsstiften und den Spulen ist darüber hinaus leicht zugänglich und kann jederzeit schnell gereinigt werden.
  • Zweckmäßigerweise werden als Magnete für die Erregerspule und die Aufnehmerspule im Spulenkern sitzende Stabmagnete vorgesehen, die im Durchmesser in etwa dem Durchmesser der dünnen Ubertragungsstifte angepaßt sind so daß die Erregerspule und die Auinehmerspule auf engstem Raum untergebracht werden können.
  • Außerdem wird vorgeschlagens die elektrischen Anschlußkabel für die Erreger- und Aufnehmerspule durch das Innere des Stabträgers zu führen und den Stab träger an seinem oberen Ende an einem die Anschlußkabel nach außen führenden. im Durchmesser kleinen Trägerrohr aufzuhängen. Dadurch liegen die Anschlußkabel geschützt im Innern der Eintaucheinheit und durch den Anschluß an das dünne Trägerrohr lassen sich von außen kommende Fremdschwingungen von der Schwingzunge fernhalten.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles mit mehreren Anwendungsfällen in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 den Dichtemesser in Vorderansicht, Fig. 2 den Dichtemesser in Seitenansicht, Fig. 3 einen in ein Laborgefäß eingesetzten Dichtemesser, Fig. 4 einen in eine Rohrleitung eingesetzten Dichtemesser und Fig. 5 einen in eine By-pass-Leitung einer Rohrleitung eingesetzten Dichtemesser.
  • Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte, als offene Eintaucheinheit ausgebildete Dichtemesser für Flüssigkeiten besteht aus einem hängenden Trägerstab 1. an dem seitlich eine Schwingzunge 2 befestigt ist.
  • Diese Schwingzunge 2 besitzt oben einen Einspannkopf 3, der mittels Schrauben 4 fest an der abgeflachten Seitenwand 5 des im übrigen zylindrischen Trägerstabes 1 angeschraubt ist. Der freischwingende Teil 6 der Schwingzunge 2 erstreckt sich nach unten bis über die Unterkante 7 des Trägerstabes 1 hinaus und steht senkrecht zur Seitenwand 5, so daß die Schwingzunge auf ihren beiden Breitflächen frei von der zu messenden Flüssigkeit beaufschlagt wird. Der freischwingende Teil 6 der Schwingzunge 2 besitzt vorstehende dünne Ubertragungsstifte 8 und 9 aus ferromagnetischem Werkstoff, die bis auf einen Spalt lo an die Erregerspule 11 bzw. die Aufnehmerspule 12 heranreichen. Diese beiden Spulen 11 und 12 sind in seitliche Halteansätze 13 und 14 des Trägerstabes 1 eingesetzt und die Anschlußkabel 15 für die Spulen 11 und 12 sind Uber die Innenbohrungen 16 und 17 im Innern des Trägerstabes nach oben geführt. Der Kopf des Trägerstabes 1 besitzt ein Anschlußende 18, über das der Trägerstab 1 an einem dünnen Trägerrohr 19 aufgehängt ist. Das Anschlußkabel 15 ist im Innern dieses Trägerrohres 19 nach außen- geführt.
  • Der Dichtemesser bildet eine Eintaucheinheit für die zu messende Flüssigkeit mit nach unten offener Schwingzunge 2, so daß der freischwingende Zungenabschnitt 6 in Schwingrichtung auf seiner ganzen Angriffsfläche dickschichtig von Flüssigkeit umgeben ist.
  • Die elektromagnetische Erregung -des Schwingungssystems erfolgt über die dünnen Übertragungsstifte 8 und 9 in Verbindung mit den Spulen 11 und 12. Die Spulen 11 und~12 sind flüssigkeits- und druckdicht gekapselt ausgebildet und liegen im Flüssigkeitsraum. Sie sind bis nahe an die Ubertragungsstirte 8 und 9 herangesetzt und lösen somit keine großen elektromagnetischen Verluststrecken aus. Dadurch sind trotz der kleinen Querschnitte der Ubertragungsstifte 8 und 9 ausreichend starke mechanische Schwingungen erzielbar. Die Ubertragungsstifte 8 und 9 liegen in Höhe der Kerne der Spulen 11 und 12 und der im Kern der Spulen sitzende Stabmagnet 20 entspricht in etwa dem Durchmesser der tfbertragungsstifte 8 und 9.
  • Bei dem in der Fig 3 gezeigten Anwendungsfall ist die aus dem Träger stab 1, der Schwingzunge 2 mit den Ubertragungsstiften 8 und 9 und den Spulen 11-und 12 bestehende Eintaucheinheit 21 für Labormessungen in ein mit Fltssigkeit gefülltes Laborgefäß 22 eingesetzt. Über das'Trägerrohr 19 ist die Eintaucheinheit 21 an einem höhenverstellbaren Querarm 23 aufgehängt. Der Querarm 23 wird von einer Säule 24 gehalten. die im Fuß 25 verankert ist.
  • Beim Anwendungsfall nach der Fig. 4 dient die Eintaucheinheit 21 zur Messung der Di'chteevon in der Rohrleitung 26 strömenden Flüssigkeiten. Die Eintaucheinheit 21 hängt hier in einem in die Rohrleitung 26 eintauchenden Einsatz 27 dem die Flüssigkeit über die Abzweigleitung 28 zugeführt wird. Der Einsatz 27 ist noch mit einem Zwischenrohr 29 versehen, so daß die Flüssigkeit über die Abzweigleitung 28 in die Ringkammer 30 strömt und dann von unten nach oben in den Meßraum 31 fließen kann. Über die Abzweigleitung 32 gelangt die Flüssigkeit wieder in die Rohrleitung 26. Die Durchströmung des Meßraumes 31 wird durch das vorhandene Druckgefälle in der Rohrleitung 26 zwischen der Eintrittsstelle 33 und der Austrittsstelle 34 erreicht. Der weit in die Rohrleitung 26 hineinragende Meßeinsatz 27 hält die Flüssigkeit im Meßraum 31 auf die Temperatur der Flüssigkeit in der Rohrleitung 26. so daß keine Meßfehler bei {nderung der Temperatur der Flüssigkeit auftreten können.
  • Bei dem Anwendungsfall nach Fig. 5 ist die Eintaucheinheit 21 für die Messung der Dichte der in der Rohrleitung 26 strömenden Flüssigkeit in einem getrennten Behälter 35 untergebracht, dem die Flüssigkeit über die By-pass-Leitungen 36 und 37 zugeführt wird. Die Drosselblende 38 dient zur Erzeugung des für die Durchströmung der By-pass-Leitungen erforderlichen Differenzdruckes.
  • L e e r s e i t e

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Dichtemesser für Fluide, insbesondere für Flüssigkeiten, bei dem die bei sich ändernder Dichte eintretende Frequenzänderung eines den Massekräften des zu bestimmenden Fluids ausgesetzten Schwingkörpers gemessen wird, wobei der Schwingkörper als Teil eines elektromagnetischen Schwingungssystems in seiner Eigenfrequenz angeregt wird und sein Einspannende an einem nichtschwingenden Träger sitzt, welcher auch die Erreger- und Aufnehmerspule trägt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Schwingkörper eine Schwingzunge (2) vorgesehen ist, die oben-mit ihrem Einspannende (3) an der Seitenwand (5) eines Stgbträgers (1) befestigt ist und an ihrem freischwingenden Zungenabschnitt (6) auf ihren beiden senkrecht zur Seitenwand (5) des Stabträgers (1) stehenden Breitseiten vorspringende, dünne Ubertragungsstifte (8, 9) aus ferromagnetischem Werkstoff trägt, die bis nahe an die Kerne der gekapselt ausgebildeten, seitlich am Stabträger (1) befestigten Erregerspule (11) und Aufnehmerspule (12) reichen.
  2. Dichtemesser nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Magnete für die Erregerspule (11) und die Aufnehmerspule (12) im Spulenkern sitzende Stabmagnete (20) vorgesehen sind, die im Durchmesser in etwa dem Durchmesser der dünnen Übertragungsstifte (8, 9) angepaßt sind.
  3. 3. Dichtemesser nach den Ansprüchen 1 und 2,d d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrischen Anschlußkabel (15) für die Erreger- und Aufnehmerspule (11, 12) durch das Innere des Stabträgers (1) geführt sind und der Stabträger an seinem oberen Ende(18)an einem die Anschlußkabel (15) nach außen führenden, im Durchmesser kleinen Trägerrohr (19) aufgehängt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0196531A (ja) * 1987-08-28 1989-04-14 Thorn Emi Plc 流体密度測定方法および装置
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