DE3342827A1 - Verfahren und vorrichtung zur standmessung von fluessigkeiten oder bewegten schuettungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Standmessung von Flüssig-
• keiten oder bewegten Schüttungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Standmessung von Flüssigkeiten oder bewegten Schüttungen in Behältern.
• In der Verfahrenstechnik treten bewegte Schüttungen als mechanisch bewegte Schüttungen in Mischern und Reaktoren auf, in denen durch die verschiedenartigsten Rührwerkzeuge ein Partikelbett bewegt wird, und als strömungsmechanisch bewegte Schüttungen bei pneumatischen Förderungen und Wirbelschichten, bei denen eine Bewegung der Partikel durch Fluidisation mit einem Gas erzielt wird. Ziel der Mischbewegung kann sein: Förderung, Trocknung oder Reaktion der Partikel selbst oder durch Beteiligung der Partikel. In nahezu allen Fällen muß dabei die Menge der im Jeweiligen Mischer oder Reaktor enthaltenen Partikel kontrolliert werden. Dies geschieht vor allem bei Mischern und Wirbelschichten durch eine Standmessung.
• Hierzu sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die vor allem bei fluidisierten feinen Partikeln (<250A) keine zuverlässige Messung gestatten.
• So leidet das am häufigsten angewandte Verfahren der Differenzdruckmessung, bei dem der Druckunterschied zwischen dem von der Schüttung bzw. Flüssigkeit gefüllten Raum und dem davon freien Raum gemessen wird, unter dem Nachteil häufiger Verstopfung der dar notwendigen Druckabnahmebohrungen in der Behälterwand. Hierbei bringen vorgesetzte Siebe oder Kapillaren vor allem bei desublirnierenden oder kondensierenden Gasen keine nennenswerte Verbesserung.
• CEin weiteres Meßprinzip, welches auf der Beeinelussang von mechanisch bewegten Teilen durch die bewegten Partikel beruht, wie Stimmgabel oder Flügelradsonden, versagt, wenn der Dichteunterschied zwischen bewegtem Partikelbett und dem Gasraum klein wird, wie dies bei stark expandierten Partikelbetten feiner Partikel der Fall ist. Aus demselben Grunde versagt hier auch die in den letzten Jahren entwickelte radioaktive Standmessung. Diese hat zudem weiter-e Nachteile: hoher Platzbedarf an den Apparaturen und aufwendige Sicherheitsvorkehrungen bei Manipulationen mit der radioaktiven Substanz.
• Vorliegender Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Standmessung von Flüssigke£ten oder bewegten Schüttungen zu entwickeln, die bezüglich der Betriebsparameter und Teilchengrö3en der auf Stand zu beobachtenden Stoffe gegenüber den bisher bekannten Verfahren eine universellere Anwendbarkeit bieten.
• Die erfindungsgemERe Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren und in einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche.
• Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend beschrieben.
• Es zeigen in einer Schnittansicht Figur 1 eine in die Wand eines Behälters, der die zu beobachtende Flüssigkeit oder Schüttung aufnimmt, eingesetzte Meßeinrichtung zur Standmessung; figur 2 eine für eine quasi-kontinuierliche Standmessung geeignete Anordnung mehrerer Meßeinrichtungen in einem Sondenrohr.
• In das Innere eines Behälters 1, der die Flüssigkeit oder bewegte Schüttung eines Feststoffs aufnimmt, wird an der bzw. den auf Stand zu beobachtenden Stellen über ein wärmeleitendes Element 2 ein Wärmestrom geführt. Dieser Wärmestrom, der durch Heizung oder Kühlung des Elementes erzeugt werden kann, erfährt eine zur Standmessung auswertbare Anderung infolge der unterschiedlichen Wärmeübergangs koeffizienten von ungefülltem und mit Flüssigkeit oder Feststoff gefülltem Behälterraum. Sie wird durch Messung der Temperatur des Elementes im Bereich des Kontaktes mit dem Behälterinhalt erfaßt.
• Gemäß Figur 1 ist hierzu in der als Trennwand dienenden Wand 3 des Behälters ein stabförmiges Element 2 aus einem Werkstoff mit hohem Wärmeleitkoeffizienten, beispielsweise aus Kupfer, angeordnet. Außerhalb des Behälters ist dem Element Je nach gewünschter Richtung des Wärme stromes eine Wärme- oder eine Kühlquelle 4 zugeordnet, die beispielsweise aus einer elektrischen Heizung oder einem ein Heiz-oder Kühlmedium durch das Element leitenden Wärmetauscher bestehen kann.
• Behälterseitig ist das Element 2 mit einem Temperaturmeß--fühler 5, beispielsweise einem Thermoelement oder einem temperaturabhängigen Widerstand ausgestattet, der de r mit einer Anzeigeeinrichtung 6 verbunden ist. Sobald nun der in das Behälterinnere ragende Teil 7 des Elements 2 mit der ~~auf Stand zu beobachtenden Flüssigkeit oder bewegten Schdttung in Kontakt kommt, stelgt an der Kontaktstelle der Wärmeübergangskoeffizient um den Faktor 10 bis 100 an, so daß sich die Temperaturanzeige ändert.
• Diese Temperaturänderung dient zur Signalisierung des erreichten Standes und kann als Meßwert beliebig weiterverarbeitet werden. Die Höhe der Temperaturänderung kann durch die entsprechende Dimensionierung des Elementes 2 oder durch die Höhe des Wärmestromes, d.h. die Temperaturdifferenz zwischen Behälterinhalt und dem der Wärme- bzw.
• Kühlquelle 4 benachbarten Teil 8 des Elements eingestellt werden. Die Richtung des Wärmestromes sowie die Höhe der Temperaturdifferenz werden dabei so gewählt, daß auch bei kondensierenden, desublimierenden oder polymerisierenden Gasen keine Beeinträchtigungen des Meßeffektes auftreten.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist für den der Wärme- bzw. Rühlquelle 4 benachbarten Teil 8 des wärmeleitenden Elements 2 ebenfalls ein Temperaturmeßfühler 9 mit daran angeschlossener Anzeigeeinrichtung 10 vorgesehen. Dadurch kann die behälterseitige Temperatur mit derjenigen der Wärme- bzw.
• Kühlquellenseite verglichen werden. Dies hat den Vorteil, daß die Heiz- bzw. Kühlleistung der Wärme- oder Kühlquelle kontolliert und exakt geregelt werden kann. Dies ist u.U.
• erforderlich, um die behälterseitigen Temperaturänderungen eindeutig dem Behälterstand und nicht einer schwankenden Heiz- bzw. Kühlleistung zuschreiben zu können.
• Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform der Meßvorrichtung besteht darin, daß zur quasi-kontinuierlichen Standmessung über die Behälterhöhe mehrere wärme'leitende Elemente 2 aufgereiht sind, die wiederum in der Behälterwand 3 oder aber - wie in Figur 2 gezeigt - in einem in den zu überwachenden Behälter 1 eintaucba-en Sondenrohr 11 angeordnet sind. Dabei stehen sie einerseits mittels guter Oberflächenbearbeitung in innigem Kontakt mit der Rohrwand 12 und andererseits in Kontakt mit einem Heiz- oder Kühlmittelkreislauf 13, der über eine Pumpe 14 von einem Vorratsbehälter 15 gespeist wird. Die gewünschte Temperierung des Vorratsbehälters wird mittels eines an eine Heiz-' oder Kühlquelle angeschlossenen Wärmetauschers 16 vorgenommen. Rohrwandseitig sind die Elemente mit Temperaturfühlern 17 versehen, die mit einzelnen Anzeigeeinrichtungen 18 verbunden sind. Der wärme- bzw. kühlquellenseitige Temperaturmeßfühler 19 mit Anzeigeeinrichtung 20 befindet sich im Vorratsbehälter 15. Selbstverständlich kann anstelle des Heiz- oder Kühlmittelkreislaufs für Jedes Element auch eine elektrische Heizung bzw.
• Kühlung, beispielsweise eine thermoelektrische Kühlung, vorgesehen werden.
• Zum besseren Verständnis des vorstehend erläuterten Verfahrens und der Vorrichtung sind nachfolgend zwei Beispiele an einem Wirbelbett aus Sand und Luft dargestellt: Beispiel 1 Standmessung gemäß Figur 1 über ein elektrisch beheiztes Element aus Kupfer mit 8 mm Durchmesser und eingebauten Mantel-Thermoelementen mit 1,5 mm Durchmesser.
• Wirbelbett-Temperatur: 200C Temperatur der Elementheizung: 70°C Temperatur des Elementteiles im freien Raum: 34OC Temperatur des Elementteiles nach Eintauchen in die Wirbelschicht: 260C Geschwindigkeit des Temperaturabfalles 1 nach dem Eintauchen: 3 K min l Beispiel 2 Standmessuhg mittels eines Sondenrohres gemäß Figiur 2 Die Beheizung erfolgt durch Wärmeträgeröl über einen Thermostaten.
• Wirbelbett-Temperatur: 1000C Temperatur des Wärmeträgeröls: 11500 Temperatur des Elementes im freien Raum: 1120C Temperatur des Elementes im Wirbelbett: 10700 Zeichn. Leerseite

Claims (7)

1. Patentansprüche Verfahren zur Standmessung von Flüssigkeiten oder bewegten Schüttungen in Behältern, dadurch gekennzeichnet, daß an der bzw. den auf Flüssigkeits- bzw. Schüttungsstand zu beobachtenden Stellen in das Behälters innere bzw. vom Behälterinneren über ein wärmeleitendes Element ein Wärmestrom gerührt wird, dessen Änderung beim Inkontaktkommen der Flüssigkeit bzw. Schüttung mit dem Element durch Messung der Temperatur des Elementes im Kontaktbereich zur Signalisierung des Standes erfaßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des wärmeleitenden Elementes im Kontakt bereich auf dessen Temperatur im Bereich der Wärmestrom erzeugenden Quelle bezogen wrd.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch mindestens ein an der bzw. den auf Flüssigkeits- bzw. Schüttungsstand zu beobachtenden Stellen einerseits mit dem Behälterinneren und andererseits mit einer Wärme- bzw. Kühlquelle (4) in thermischem Kontakt stehendes Element (2) aus wärmeleitendem Material, das behälterseitig mit einem mit einer Anzeigeeinrichtung (6) in Verbindung stehenden TemperaturmeRfühler (5) ausgestattet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (2) in der Behälterwand (3) angeordnet ist, diesem außerhalb des Behälters (1) die Wärme-bzw. Kühlquelle (4) zugeordnet ist und dessen in das Behälterinnere ragender Teil t7) mit dem mit der Anzeigeeinrichtung (6) in Verbindung stehenden Temperaturmeßfühler (5) ausgestattet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den der Wärme- bzw. Kühlquelle (4) benachbarten Teil (8) des wärmeleitenden Elements (2) ebenfalls ein TemperaturmeßfGhler (9) mit Anzeigeeinrichtung (10) vorgesehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine quasi-kontinuierliche Standmessung entlang der Behälterhöhe mehrere wärmeleitende Elemente (2) mit Wärme- bzw. Kühlquelle und TemperaturmeReinrichtungen (17, 18) vorgesehen sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Behälterhöhe aufgereihten Elemente (2) in einem in den zu überwachenden Behälter (1) eintauchbaren Sondenrohr (11) angeordnet sind, dabei mit der Rohrwand (12) in innigem Kontakt stehen urd an der dieser Kontaktstelle- entgegengesetzten Seite mit der Wärme- bzw. Kühlquelle (13) versehen sina, wobei zumindest rohrwandseitig für Jedes Element eine TemperaturmeEeinrichtung (17, 18) vorhanden sind.