-
Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des spezifischen Gewichtes
von flüssigen Medien.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Bestimmung des spezifischen Gewichtes von flüssigen Medien mit einem über eine Trageinrichtung
mit einem vertikalen und einem horizontalen Tragteil an einem Hebelwerk mit verstellbarem
Kompensationsgewicht angelenkten, vom Medium durchströmten Meßrohr, das, bezogen
auf die Schwerkraftrichtung, einen oberen Eintritt und einen unteren Austritt aufweist
und dessen freies Austrittsende mit einer Drossel versehen ist, nach Patent ...
(Patentanmeldung P 26 53 516.0).
-
Die Vorrichtung kann Anwendung finden als reines Meßgerät zur kontinuierlichen
Bestimmung des spezifischen Gewichtes oder der Dichte (Wichte) von Flüssigkeiten,
Lösungen, Suspensionen und Breien. Sie wird jedoch bevorzugt eingesetzt zur Dichteregelung,
wie sie zum Beispiel beim Eindicken von Chemiegips-Halbhydrat gemäßder DE-OS 26
33 477.0 notwendig ist. Bei einem derartigen Einsatz sind langwierige Vergleichsmessungen,
wie sie bei labormäßigen Methoden zur Dichtebestimmung von Flüssigkeiten notwendig
sind (Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage (1961), Band 2/I,
Seiten 742 - 746), nicht anwendbar, vielmehr muß die Dichte kontinuierlich bestimmt
werden.
-
Gegenstand der Hauptanmeldung P 26 53 516.0 ist eine Vorrichtung zur
kontinuierlichen Bestimmung des spezifischen
Gewichtes von flüssigen
Medien, die im industriellen Einsatz arbeiten und zu diesem Zweck an eine Anlagenleitung
angeschlossen werden kann, z.B. als Meßwertaufnehmer einer Regeleinrichtung mit
einem Stellventil als Stellglied in der Anlagenleitung. Das bevorzugte und nach
vorliegender Erfindung auszugestaltende Ausführungsbeispiel der Hauptanmeldung verfügt
über einen Waagebalken als Hebelwerk mit verstellbarem Kompensationsgewicht. Das
am Waagebalken angelenkte Meßrohr ist wendelförmig mit vertikaler Wendelachse ausgebildet.
Sein unteres Austrittsende verläuft parallel zum Waagebalken. Mit dieser Ausführungsform
wird trotz großer Meßrohrlänge und damit Erfassung eines großen Volumens eine kompakte
Bauweise der Vorrichtung erreicht. Beim Gegenstand der Hauptanmeldung ist das Meßrohr
an einem koaxial zur Wendelachse verlaufenden, also vertikalen Tragteil gehalten,
der seinerseits gelenkig mit dem einen Waagebalkenende verbunden und über einen
an einem weiteren Drehgelenk angreifenden Hebel in vertikaler Stellung gehalten
ist. Der Einlauftrichter des Meßrohres wird von einem horizontalen Tragteil gehalten.
-
Die Orientierung des Meßrohres in Schwerkraftrichtung und sein Anschluß
an eine Zweigleitung einer Anlage sind somit in einfacher Weise gewährleistet. Weiterhin
ist vorteilhaft die Materialwahl für das Meßrohr unabhängig von der Ausbildung des
Tragteils und der Drehgelenke. Häufig soll jedoch das Meßrohr einen Teil einer beliebigen
Anlagenkomponente bilden, was seine nur mit einigem Aufwand demontierbare feste
Verbindung mit der Vorrichtung, nämlich unter Entsperrung der Drehachsen der Drehgelenke,
Entfernen dieser Achsen und Aushängen des Meßrohres, - bei Montage umgekehrt, -
ausschließt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Einsatz-bzw. Anschlußmöglichkeiten
der Vorrichtung der vorbeschriebenen
Art in industriellen Anlagen
zu verbessern.
-
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß das Meßrohr
und eine wahlweise mit ihm verbundene Einrichtung lösbar mit dem horizontalen Tragteil
der Trageinrichtung in Eingriff stehen und daß der vertikale Tragteil einen Tauchkörper
aufweist, dessen Eintauchtiefe in ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Gefäß zur
Feinbestimmung des spezifischen Gewichtes dient.
-
Vorteilhaft ermöglichen diese Maßnahmen, daß die Einrichtung mit dem
Meßrohr, z.B. eine Zyklone, einfach auf den horizontalen Tragteil gestellt oder
in dieses eingehängt werden kann.
-
Vorzugsweise ist der horizontale Tragteil als Platte oder als Waagschale
zur Aufnahme der Einrichtung mit Meßrohr ausgebildet.
-
Das verstellbare Kompensationsgewicht dient nur noch zum Ausgleich
des relativ großen Gewichtes der Einrichtung für Normalbedingungen. Mit der Feinmessung
über die Eintauchtiefe des Tauchkörpers bleibt vorteilhaft eine zwangsläufig ungenaue
Umsetzung der- bei großem ausbalanciertem Grundgewicht der Einrichtung und dagegen
kleinem Zusatzgewicht des Mediums im Meßrohr- kleinen Zungenausschläge in eine weiterverarbeitbare
Meßgröße erspart. Nach dem Verdrängungsprinzip kann vielmehr rückwirkungs- und störungsfrei
gearbeitet werden.
-
Versieht man den Tauchkörper selbst mit der Meßskala für die Eintauchtiefe,
so bleibt die Messung vorteilhaft auch genau, falls etwas Flüssigkeit aus dem Gefäß
verdampfen sollte.
-
Zweckmäßig ist eine Einrichtung zur automatischen Messung der Eintauchtiefe
vorgesehen. Die Tauchkörperskala und der obere Flüssigkeitsspiegel können z.B. opto-elektronisch
erfaßt werden.
Die entsprechende Meßeinrichtung kann - wie beim
Gegenstand der Hauptanmeldung die Zunge am Waagebalken - mittelbar, z.B.
-
über eine Regeleinrichtung, an ein Stellventil in einer Leitung für
das flüssige Medium, dessen spezifisches Gewicht bestimmt wird, angeschlossen sein.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Bestimmung des spezifischen Gewichtes von flüssigen Medien mit vertikalem, wendelförmigen
Meßrohr gemäß Hauptanmeldung und Figur 2 die erfindungsgemäße Ausgestaltung dieser
Vorrichtung -mit Feinmessung mittels eines Tauchkörpers.
-
Beim Gegenstand der Hauptanmeldung gemäß Figur 1 ist ein wendelförmiges
Meßrohr 1 mit vertikaler Wendelachse 2 und einem oberen Eintritt 3 sowie einem unteren
Austritt 4 mit Drossel 5 über einen vertikalen Tragteil 6 gelenkig mit einem Waagebalken
7 verbunden. Die Gelenkachse für das entsprechende Gelenk 8 ist durch eine Bohrung
des Tragteils 6 geführt. Weiterhin besitzt der Tragteil 6 Durchbrechungen 9 für
die einzelnen Gänge des wendelförmigen Meßrohres 1 und ist mit einem horizontalen
Tragteil 10 verbunden, der einen Einfülltrichter 11 für das Meßrohr 1 trägt. Der
Einfülltrichter 11 ist mit einem Uberlauf 12 versehen.
-
Ein Hebel 13 verbindet einen Lagerbock 14 und den Tragteil 10 und
ist sowohl mit dem Lagerbock 14 als auch mit dem Tragteil 10 über jeweils ein Gelenk
15 bzw. 16 verbunden. Der Waagebalken 7 besitzt über seinem Lager 17 eine Zunge
18.
-
Diese Zunge 1 8 kann in an sich bekannter Weise auc -über eine Regeleinrichtung
19 mit KraftvergleichstransvmittBr Qnd SollFreu"i-e-lngang -20 zur Reçelung des
zulauEvolumens
in einer Anlage benutzt werden. Am Ausgang des Reglers
19 befindet sich in diesem Fall ein Stellventil 21 in einer Leitung 22 der Anlage,
z.B. in der Zuleitung 22 einer Vorrichtung zur Eindickung von Chemiegips-Halbhydraten
gemäß der DE-OS 26 33 477.
-
Am anderen Teil des Waagebalkens befinden sich ein verstellbares Gewicht
30 und ein Skalenträger 31 mit Skala 32, die unmittelbar in Einheiten des spezifischen
Gewichtes geeicht sein kann.
-
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 1 erläutert,
soweit diese auch für die Vorrichtung nach Fig. 2 gilt. Das zu messende flüssige
Medium wird in Schwerkraftlinie von Tragteil 6 und Meßrohr 1 in den Einlauftrichter
11 eingefüllt, oder fließt direkt aus einem Abzweig 22' der Leitung 22 ein. Das
Medium durchfließt das Meßrohr 1 und tritt über die Drossel 5 am Austrittsende 4
waagerecht bzw. parallel zum Waagebalken aus, so daß bei dieser Anordnung die der
Abstoßkraft entsprechende Reaktionskraft nicht in die Messung eingeht. Da das Aufnahmevolumen
des Meßrohres 1 bekannt ist, kann durch Gewichts- bzw. Kraftvergleich unmittelbar
das spezifische Gewicht des Mediums ermittelt werden. Hierzu wird das verstellbare
Gewicht 30 verstellt, bis Gleichgewicht herrscht. Ebenso kann natürlich auch durch
Voreinstellung auf ein bestimmtes spezifisches Gewicht das Einhalten dieser Bedingung
in der Leitung 22 überwacht werden und bei Abweichung ein Steuereingriff von Hand
erfolgen, oder die Abweichung wird in einem geschlossenen Regelkreis wie angedeutet
durch Kraftvergleich ermittelt und automatisch beseitigt. Hierzu muß, wie eingangs
erläutert, häufig eine das Meßrohr umfassende Einrichtung auf rcfn die Waage gestellt~/und
es sind bei großer Grundlast relativ kleine Abweichungen zu erfassen.
Gemäß
Fig. 2 dient bei ansonsten im wesentlichen gleicher Ausbildung der Vorrichtung und
entsprechend gleichbleibender Bezeichnung ihrer Teile der horizontale Tragteil 10
als eine wendelförmige das /Meßrohr 1 (nicht dargestellt) umfassende Einrichtung
40 tragende Platte, die auch mit einer Ausnehmung 41 versehen bzw. als Waagschale
ausgebildet sein kann.
-
Der vertikale Tragteil 6 trägt an seinem unteren Ende einen Tauchkörper
42, der in ein mit einer Flüssigkeit 43, z.B.
-
Wasser, gefülltes Gefäß 44 mit einer Eintauchtiefe t eintaucht.
-
Der obere Flüssigkeitsspiegel 45 der Flüssigkeit 43 und eine Skala
46 auf dem Tauchkörper 42 dienen zur Messung der Eintauchtiefe t. Der Schnittpunkt
zwischen Flüssigkeitsspiegel 45 und Skala 46, bezogen auf die Unterseite des Tauchkörpers
42, oder auch die absolute Lage des Tauchkörpers 42 können möglichst berührungslos,
z.B. magnetisch oder kapazitiv, vorzugsweise opto-elektronisch, mittels eines Meßwertaufnehmers
47 erfaßt und in eine weiterverarbeitbare Meßgröße umgesetzt werden.
-
Der wie in Fig. 1 mögliche Einsatz der Vorrichtung in Verbindung mit
der Regeleinrichtung 19 und einem Stellventil 21 in der Mediumleitung 22 ist strichliniert
angedeutet.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 2 läßt sich bereits aus
vorstehenden Erläuterungen entnehmen. Es ergibt sich, daß das Kompensationsgewicht
30 zur Voreinstellung bzw. zum Austarieren der Grundlast dient und daher mit einer
relativ geringen zu verdrängenden Wassermenge im Gefäß 44 gearbeitet werden kann,
wobei selbstverständlich der Ringraum zwischen Tauchkörper 42 und Gefäß 44 klein
gehalten wird, damit sich große meßbare Schwankungen des oberen Flüssigkeitsspiegels
45 ergeben.