DE4215363A1 - Verfahren zur Bestimmung der Niveauhöhe einer horizontalen Grenzschicht in Mehrphasengemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Niveauhöhe einer horizontalen Grenzschicht in Mehrphasen­ gemischen. Sie betrifft außerdem ein Verfahren zur Niveau­ regulierung eines Mehrphasengemisches. Ferner wird eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren vorgeschlagen.

In Apparaten und Becken besteht häufig die Notwendigkeit, innerhalb eines Mehrphasengemisches eine Grenzschicht zwi­ schen zwei Mehrphasenmedien zu erfassen. Es handelt sich dabei beispielsweise um jene Grenze (auch Trennschicht oder Grenzschicht), an der eine mit Gasbläschen durchsetzte Trübe auf eine mit vielen Flüssigkeits- und Feststoffpartikeln durchsetzte Schaumschicht trifft.

Ein Beispiel sind Flotationszellen. Bei der Flotation be­ steht sowohl das untere (begaste Trübe) als auch das obere (feststoffbeladener Schaum) Mehrphasenmedium des Mehrpha­ sengemisches aus Wasser einschl. diverser Wasserinhalts­ stoffe, Gas und Feststoff, bzw. weiterer nicht mischbarer Flüssigkeiten, allerdings in unterschiedlichen Konzentra­ tionen. In der Trübe überwiegt der Volumenanteil des Wassers, im Schaum der des Gases jeweils gegenüber der Konzentration der beiden anderen Phasen. Der Feststoffanteil variiert in Abhängigkeit vom zu flotierenden Stoffsystem. Auf Grund von Turbulenzen und Strömungen im Apparat ist die lokale Zusammensetzung darüber hinaus unterschiedlich.

Optisch ist diese Grenzschicht zwischen Trübe und Schaum im allgemeinen nicht zu erkennen, da beide Phasen oder Stoffgemische undurchsichtig sind. Gleichwohl ist es von Bedeutung, die exakte Lage dieser Grenzschicht zu kennen, da sich daraus beispielsweise Rückschlüsse auf die Schaumhöhe und den gerade laufenden Prozeß ziehen lassen. Oft ist das Ziel, die Grenzschicht auf einem bestimmten Niveau zu hal­ ten, um eine gewünschte Produktqualität zu erreichen und zu stabilisieren.

Die komplexe Zusammensetzung des Stoffsystems erschwert die Erfassung des Trübeniveaus. Bekannte Füllstandsmeß­ verfahren und Meßgeräte versagen hier. Sie beruhen übli­ cherweise auf Meßprinzipien, bei denen die zu Grunde lie­ gende physikalische Größe sich innerhalb des Mehrphasen­ gemisches ändert, so beispielsweise Dichte, Leitfähigkeit, Kapazität, Druck, Temperatur oder Feststoffkonzentration und so zu unzuverlässigen Messungen führen.

Auch die Anwendung von Ultraschall nach dem Echolotprinzip (also Laufzeitmessung) liefert keine befriedigenden Er­ gebnisse. Die bekannten nach diesem Prinzip arbeitenden Geräte schallen entweder von oben aus der Luft auf die Grenzfläche oder von unten aus der Trübe gegen die Grenz­ fläche. In beiden Fällen sind sie nicht in der Lage, die Medien einwandfrei zu durchdringen. Es kommt zu Reflexi­ onen an Blasen und Feststoffen. Außerdem tritt Absorption und Beugung auf. Es führt zu einem diffusen Schallwellen­ verlauf, demzufolge die gemessene Laufzeit gegenüber der wahren Laufzeit verändert wird. Die Abweichung der Laufzeit ist nicht zuverlässig korrigier- oder errechenbar.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein anderes Meßverfahren und eine hierzu geeignete Vorrichtung vorzu­ schlagen, mit der eine zuverlässigere Bestimmung der Grenz­ schicht möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung bei einem gattungs­ gemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß

• a) ein definierter vertikaler Flächenbereich des Mehrphasen­ gemisches von einem Sender mit Ultraschall unter einem vorgegebenen Einfallswinkel beschallt wird,
• b) der reflektierte Ultraschallanteil in einem Empfänger aufgefangen und in einer Auswerteeinrichtung quantitativ ausgewertet wird,
• c) aus dem reflektierten Ultraschallanteil auf die Niveauhöhe der Grenzschicht innerhalb des vertikalen Flächenbereichs geschlossen wird.

Hierdurch wird ein gänzlich neues Meßverfahren vorgeschlagen, bei dessen Anwendung es möglich ist, die Grenzschicht zwischen zwei Stoffsystemen mit hoher Genauigkeit konti­ nuierlich zu detektieren.

Das neu entwickelte Verfahren beruht auf der Messung der Dämpfung (Amplitude) ausgesandter Ultraschallwellen. Die interessierenden Meßeffekte entstehen im wandnahen Bereich vor der Schallaustrittsfläche einer Niveaumeßsonde. Die Dämpfung ist proportional dem Verhältnis der Grenzflächen der beiden Stoffsysteme vor der Schalldurchtrittsfläche der Niveaumeßsonde.

Ein Sender beschallt in einem vorgegebenen Winkel eine vorgegebene, an das Mehrphasengemisch angrenzende Fläche, wobei das Niveau der Grenzschicht in einer unbekannten gerade durch die Messung festzustellenden Niveauhöhe inner­ halb dieses Flächenbereiches liegt.

Der ausgestrahlte Ultraschall trifft auf den definierten vertikalen Flächenbereich und wird dort je nach Zusammen­ setzung des Mehrphasengemisches in dieses hinein austreten (Brechung, Absorption) oder aber in dem grenznahen Bereich des Mehrphasengemisches an dieser Grenzfläche wieder in die Sonde zurückreflektiert und dort zum Empfänger gelangen.

Die Meßeffekte sind nachvollziehbar abhängig davon, ob beispielsweise eine Trübe oder ein Schaum vom Ultraschall erreicht wird. Liegt nun die Niveauhöhe der Grenzschicht relativ weit oben in dem vertikalen definierten Flächen­ bereich, so wird der größte Teil der Ultraschallwellen auf Flüssigkeit (im Beispiel) treffen, umgekehrt bei niedrig liegender Niveauhöhe überwiegend auf Schaum.

Der Anteil des ausgesandten Ultraschalls, der jetzt als reflektierter Ultraschall noch im Empfänger erscheint, läßt dadurch einen direkten Rückschluß auf die Lage der Niveauhöhe vor dem vertikalen Flächenbereich der Sonde zu.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Einfallswinkel unterhalb von 60°, vorzugsweise oberhalb von 48°, insbe­ sondere zwischen 52 und 55°, liegt. Diese Winkelgröße hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Bei größeren Einfallswinkeln nimmt die Genauigkeit der Messung aufgrund störender Reflexionen ab. Bei Winkeln unterhalb 50° nimmt die Länge des Meßbereiches ab. Bei anderen Dispersions­ medien als Wasser kann der optimale Winkelbereich etwas variieren.

Außerdem ist es besonders bevorzugt, wenn Ultraschall mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 4 MHz, insbesondere aus dem Frequenzbereich zwischen 1 und 2 MHz, eingesetzt wird.

Dieser Frequenzbereich ist von dem zu messenden Mehrpha­ sengemisch abhängig. Der angegebene Frequenzbereich hat sich aber als besonders flexibel erwiesen und stellt zu­ verlässige Messungen zur Verfügung. Bei höheren Frequen­ zen wird das Ultraschallsignal beim Übergang von Luft in Schaum zunehmend gedämpft. Außerdem wird der Unterschied in der Signalamplitude zwischen Schaum und Trübe immer geringer. Zusätzlich treten immer stärker werdende Schwan­ kungen der Amplitude des empfangenden Echos auf.

Bei dem oben angegebenen Frequenzbereich erfolgt eine zu­ verlässige Messung; zwischen Luft und Schaum wird dann nur eine geringe Echoamplitudenänderung unter 1 dB regi­ striert. Dies ist für den Anfahrvorgang einer Anlage, bei der sich ein Schaum erst aufbaut, außerordentlich wichtig.

Bei voll ausgebildetem Schaum kann eine Dynamik (Änderung der Echoamplitude zwischen Luft und Wasser bzw. Schaum und Trübe) von ca. 16 dB erreicht werden. In diesem Be­ reich werden klar konturierte Echos erzielt, deren Ampli­ tude in einem nutzbaren Meßbereich von derzeit ca. 30 mm mit steigendem Trübespiegel abfällt, bzw. mit fallendem Trübespiegel ansteigt. Diese Dynamik, d. h. die jeweilige Echoamplitude, wird mit Hilfe eines Ultraschallanalysators (Pulser/Receiver) erzeugt und ausgewertet.

Nach der Transformation in eine normierte Spannung (z. B. 0 bis 10 V) oder einen normierten Strom (z. B. 0 (4) bis 20 mA) kann die Echoamplitude in einer am Ultraschallanaly­ sator vorgewählten Blende als Führungsgröße (Istwert) in einem entsprechenden Regelalgorithmus dienen.

Dadurch wird ein Verfahren möglich, das sich dadurch aus­ zeichnet, daß mittels eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 die Niveauhöhe der Grenzschicht innerhalb des Mehrphasengemisches bestimmt wird, daß dieser Istwert mit einem Sollwert der Niveauhöhe verglichen wird und in Abhängigkeit der Abweichung der Zu- und/oder Ablauf der verschiedenen dem Mehrphasengemisch zu- bzw. abgeführten Materialien gesteuert wird.

Dadurch wird es möglich, daß beispielsweise ein Stellwert berechnet wird, mit dem ein Stellventil oder eine Pumpe gesteuert werden kann. Mit dessen Hilfe kann so ein vor­ gegebener Sollwert, d. h. ein gewünschtes Trübeniveau, je nach Güte der Regelung und des Stoffsystems auf ca. 1 bis 2 mm oder auch genauer eingehalten werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit der eben­ falls entwickelten Vorrichtung im Gegensatz zu einer Zwei­ punktregelung eine kontinuierliche analoge oder zeitdis­ krete digitale Regelung aufgebaut werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Sonde einen Sender für Ultraschall und einen Empfänger für Ultraschall aufweist, daß der Sender unter einem bestimmten Einfallswinkel auf einen definierten verti­ kalen Flächenbereich an der Außenseite der Sonde gerichtet ist, und daß der Empfänger so auf den definierten verti­ kalen Flächenbereich ausgerichtet ist, daß er den reflek­ tierten Ultraschallanteil auffängt, und daß eine Auswerte­ einrichtung vorgesehen ist, die eine quantitative Auswer­ tung des reflektierten Ultraschallanteils erlaubt.

Es gibt zwei unterschiedliche Ausführungsformen für die Sonde, die u. a. auch für unterschiedliche Anwendungszwecke eingesetzt werden können. Ist es beispielsweise möglich oder wünschenswert, die Messung unmittelbar im Mehrphasen­ gemisch durchzuführen, so kann eine Sonde eingesetzt werden, die wasserdicht und gegenüber dem Umgebungsmedium tempe­ ratur- und chemikalienbeständig ist. Diese Sonde wird dann eingetaucht. Zur Reduzierung von Anbackungen besteht die Schallaustrittsseite vorzugsweise aus Plexiglas. Dieser schalltechnisch besonders günstige Kunststoff unterstützt die Anlagerung hydrophober Teilchen oder Luftblasen nur wenig bzw. verhindert sie weitmöglichst.

Im zweiten Fall kann die Vorrichtung eine Sonde besitzen, die außen senkrecht an eine Wandung des Behälters ange­ koppelt wird. Hier wird keine bzw. nur eine dünne Ankop­ pelplatte benötigt. Zur Vermeidung von Gas- und/oder Luft­ einschlüssen zwischen Sonde und Wandung sollte ein Koppel­ mittel den Zwischenraum ausfüllen.

Bei beiden Ausführungsformen ist es bevorzugt, wenn die Sonde in ihrer Höhe vertikal bewegt und verstellt werden kann, um unterschiedliche Niveaus genau einregeln zu können.

Dabei ist ein Verfahren bevorzugt, bei dem der definierte vertikale Flächenbereich mit Sender und Empfänger vertikal verfahren wird, wenn die reflektierten Ultraschallanteile auf eine Niveauhöhe der Grenzschicht außerhalb des verti­ kalen Flächenbereichs schließen lassen, und das vertikale Schieben beendet wird, wenn die relativen reflektierten Ultraschallanteile wieder eine Niveauhöhe der Grenzschicht innerhalb des vertikalen Flächenbereichs angeben.

In einer weiteren Variante werden mehrere vertikal über­ einander bzw. schräg vertikal übereinander angeordnete Sonden eingesetzt. Die Auswerteeinrichtung stellt dann fest, welche der definierten vertikalen Flächenbereiche jeweils vollständig in einen der Mehrphasengemische einge­ taucht sind und welcher Flächenbereich je Grenzschicht mißt. Zugleich kann die genaue Lage der Grenzschicht inner­ halb dieses definierten vertikalen Flächenbereichs noch zusätzlich angegeben werden. Mit einer solchen Vorrichtung kann auch häufig stark schwankenden Niveauhöhen und evtl. auch drei übereinander geschichteten jeweils unterschied­ lichen Mehrphasenmedien eines Mehrphasengemisches in der Niveauhöhe ihrer jeweiligen Grenzschichten gefolgt werden.

Die bei der Erfindung eingesetzten Sender und Empfänger sind in einem völlig anderen Zusammenhang bekannt, bei­ spielsweise aus Josef Krautkrämer, Herbert Krautkrämer, Werkstoffprüfung mit Ultraschall, 5. Auflage 1986, Seiten 210 bis 217. Sie dienen zur Feststellung von Lunkern in Stahl oder Metall über das Impulsechoverfahren, also einem ganz anderen Meßprinzip. Eine Verwendung derartiger sog. Winkelprüfköpfe jetzt bei der Grenzschichtmessung kommt völlig unerwartet, zumal bereits Echolotverfahren auf Ultraschallbasis bekannt und eben als unzureichend erkannt worden waren.

Im folgenden werden anhand von Zeichnungen zwei Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.

In beiden Ausführungsbeispielen werden einander entspre­ chende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Zu untersuchen ist ein Mehrphasengemisch mit zwei Mehrpha­ senmedien, die aneinander grenzen und übereinander liegen. Es handelt sich dabei zum einen um eine Trübe 21, also mit Feststoffteilchen angereicherte Flüssigkeit, die auch dispergierte Gase und weitere Flüssigkeiten enthalten kann.

Über dieser Trübe 21 liegt zum anderen ein Schaum 22, eine gasförmige Phase mit Flüssigkeits- und Feststoffpartikeln durchsetzt. Der Schaum 22 kann nach oben in Luft übergehen, die Trübe 21 sich nach unten in ihrer Zusammensetzung eben­ falls ändern. Die beiden Mehrphasenmedien 21, 22 werden durch eine im wesentlichen horizontal verlaufende Grenz­ schicht 20 voneinander getrennt. Die Niveauhöhe dieser Grenzschicht 20 soll durch das Verfahren bestimmt werden.

Beide Mehrphasenmedien befinden sich in einem Behälter 8, der sowohl ein kleines Gefäß im Laborbereich oder aber auch ein Becken von großen Ausmaßen sein kann, etwa ein bei der Flotation eingesetzter Behälter.

Im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 wird jetzt eine Sonde 1 in den Behälter 8 eingesetzt. Die Sonde 1 hängt an einem Führungsrohr 10, durch den auch elektrische Zuleitungen, Kabel, Signalauswerteleitungen und dgl. laufen können. Das Führungsrohr 10 ragt oben aus dem Behälter 8 heraus und läuft in ein Linearlager 9 und darüber hinaus. Das Führungsrohr 10 kann vertikal bewegt werden und so die Eintauchtiefe der Sonde 1 innerhalb des Behälters 8 steuern.

In der Sonde 1 befinden sich ein Sender 3 und ein Empfänger 2. Es handelt sich jeweils um Ultraschallschwinger. Die beiden senkrecht übereinander angeordneten Ultraschall­ schwinger sind derart auf einem Plexiglaskörper angebracht, daß sie unter einem günstigen Winkel von 52° zur Horizon­ talen in den Plexiglaskörper einschallen können bzw. aus diesem Ultraschallwellen aufnehmen können. Der Plexiglas­ körper bildet eine Vorlaufstrecke 5. Die Zuordnung der beiden Ultraschallschwinger als Sender 3 und Empfänger 2 ist beliebig bzw. kann fallbezogen gewählt werden.

Das vom Sender 3 eingeschallte Ultraschallwellenbündel läuft im Beispiel unter 52° durch die Plexiglasvorlauf­ strecke 5 und geht in eine entweder einstückig oder un­ mittelbar daran angesetzte anschließende Ankoppelplatte 4 über (ebenfalls aus Plexiglas). Die Ankoppelplatte 4 grenzt mit ihrer anderen Seite unmittelbar an die Medien im Behälter 8. Dabei ist im dargestellten Beispiel die Sonde 1 bereits so angeordnet, daß die genau auszumessende bzw. zu bestimmende Grenzschicht 20 sich in dem Bereich der Ankoppelplatte 4 bewegt so daß der obere Teil der Ankoppelplatte 4 sich im Schaum 22 und der untere Teil in der Trübe 21 befindet. Diese Außenfläche der Ankop­ pelplatte 4 bildet zugleich den definierten vertikalen Flächenbereich der Mehrphasenmedien bzw. des Mehrphasen­ gemisches.

Das vom Sender 3 eingeschallte Ultraschallwellenbündel läuft unter 52° durch die Plexiglasvorlaufstrecke 5 und die Ankoppelplatte 4 bis zu dem Flächenbereich 7. Soweit an dem Flächenbereich 7 an der Grenzfläche des Körpers, also der Ankoppelplatte 4, zum Umgebungsmedium reflektiert wird, kann es danach vom Empfänger 2 aufgenommen werden.

Die nicht reflektierten Ultraschallwellen treten in das Umgebungsmedium aus.

Die Ultraschallwellen liegen in dem Bereich zwischen 1 und 2 MHz, unter Umständen auch zwischen 0,5 und 4 MHz, je nach Stoffsystem.

Aus dem Anteil der reflektierten und vom Empfänger 2 er­ faßten Ultraschallwellen im Verhältnis zu den vom Empfänger 3 ausgesandten Ultraschallwellen kann nun eine Auswerte­ einrichtung 31 außerhalb des Behälters 8 feststellen, in welchem Größenverhältnis sich vor dem definierten verti­ kalen Flächenbereich 7, dem Meßbereich, Schaum 22 oder Trübe 21 befindet. Daraus läßt sich automatisch die Lage der Grenzschicht, also deren Niveauhöhe, ermitteln.

Die Sonde 1 ist - abgesehen von der Ankoppelplatte 4 bzw. dem Flächenbereich 7 gedacht - in ein Edelstahlgehäuse von etwa 50×50×130 mm eingebettet. Der Körper ist wasser­ dicht ausgelegt und gegenüber dem Umgebungsmedium tempera­ tur- und chemikalienbeständig. Die Sonde 1 ist an einem Edelstahlrohr als Führungsrohr 10 befestigt, das gleich­ zeitig als Kabeldurchführung dient. Außerhalb der Flotations­ zelle, also des Behälters 8, kann das Führungsrohr 10 in einem Linearlager 9 geführt von Hand oder z. B. mit Hilfe eines nicht dargestellten Schrittmotors beliebig in der Höhe verstellt werden. Dadurch kann ein bestimmtes Niveau oder ein bestimmter Füllstand als Sollwert für eine Re­ gelung vorgegeben werden.

Bei der zweiten dargestellten Ausführungsform in Fig. 2 ist der innere Aufbau der Sonde 1 im wesentlichen dem des Ausführungsbeispieles 1 gleich. Ein Sender 3 gibt Ultra­ schall in eine Plexiglasvorlaufstrecke 5 ein, dieser tritt in eine Ankoppelplatte 4. Hier jedoch grenzt die Ankoppel­ platte 4 nicht unmittelbar an das zu messende Medium, sondern an die Außenwand des Behälters 8. Um Fehlereinflüsse durch Luft- oder Gaseinschluß zu vermeiden, ist ein Koppelmit­ tel 11 zwischen der Ankoppelplatte 4 und der Außenwand des Behälters 8 vorgesehen. Die Ankoppelplatte 4 kann u. U. entfallen oder sehr dünn ausgeführt werden.

Die Ultraschallwellen treten nun in die Außenwand des Be­ hälters 8 ein, dessen Innenwandung die Mehrphasenmedien 21, 22 benachbart sind. Es bildet sich nunmehr der definierte vertikale Flächenbereich auf der Innenwandung des Behälters 8 ab. Hier findet nun eine Reflexion wieder zurück in die Wandung oder ein Austritt in das Medium statt.

Im übrigen ist die Funktionsweise identisch. Auch hier kann die Sonde auf- und abbewegt werden.

Das Wandmaterial der Wand des Behälters 8 macht u. U. eine geringfügige Anpassung des Winkels β erforderlich, mit dem die Ultraschallwellen relativ zur Horizontalen einge­ schallt werden.

Trotz unterschiedlicher Schalleigenschaften der Materialien sind als Behälterwand sowohl unterschiedliche Stähle, Glas als auch Kunststoffe geeignet.

Für den Fall, daß es während des Betriebes oder der Betriebs­ pausen doch in geringem Maße zu Anbackungen oder Verschmut­ zungen an der Schallaustrittsseite der Sonde 1 in Fig. 1 kommt, ist eine Reinigung dieser Sonde mit einem an die Meßvorrichtung gekoppelten Vibrator (Unwuchtmotor, Magnet­ schwinger) oder auch mit mechanischen Vorrichtungen (Bürste, Wischer) vorsehbar (nicht dargestellt) . Denkbar wäre auch das Anbringen einer Antischmutzfolie auf der Schallaustritts­ fläche der Sonde 1. Die Reinigungszyklen können, falls überhaupt erforderlich, zwischen den Abtastintervallen der digitalen Regelung liegen. Sie haben somit keinen Einfluß auf das Meßsignal.

Die Erfindung wurde auch bereits praktisch an realen Stoff­ systemen erprobt, und zwar zunächst an Systemen Wasser/Luft und dann auch an realen Flotationsstoffsystemen. Sie zeigte sich geeignet insbesondere für die Kohleflotation, die Schwerspatflotation, die Kaolinflotation und die Blei- und Zinkflotation.

Als Anwendungsgebiete kommen aber auch weitere Bereiche in Betracht, bei denen die Grenzschicht oder Trennschicht zwischen zwei Stoffsystemen wie beschrieben erfaßt werden muß. Nicht nur mit Feststoffen beladene Schäume (Dreiphasen­ schaum), sondern auch Stoffsysteme mit unbeladenen Schäu­ men können natürlich gemessen werden, ebenso Flotationen von Öl- und Fett-Emulsionen, Prozeßwässern, Abwässern, Salzen, Graphit, Industriemineralen. Weitere Einsatzge­ biete sind Kläranlagen, die Biotechnologie oder das Brau­ ereiwesen, die Papierindustrie (Deinking), die Nahrungsmit­ telindustrie oder auch generell die Umwelt- und Abwasser­ technik.

Das ausgewählte Ultraschallsignal kann zum Aufbau eines kontinuierlichen analogen oder auch zeitdiskreten digitalen Reglers herangezogen werden.

Claims (17)

1. Verfahren zur Bestimmung der Niveauhöhe einer horizon­ talen Grenzschicht (20) in Mehrphasengemischen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) ein definierter vertikaler Flächenbereich (7) des Mehrphasengemisches von einem Sender (3) mit Ultra­ schall unter einem vorgegebenen Einfallswinkel (β) beschallt wird,
• b) der reflektierte Ultraschallanteil in einem Empfänger (2) aufgefangen und in einer Auswerteeinrichtung (31) quantitativ ausgewertet wird,
• c) aus dem reflektierten Ultraschallanteil auf die Ni­ veauhöhe der Grenzschicht (20) innerhalb des vertikalen Flächenbereichs (7) geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel (β) unterhalb von 60°, vorzugs­ weise oberhalb von 48°, insbesondere zwischen 52 und 55°, liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschall mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 4 MHz, insbesondere aus dem Frequenzbereich zwischen 1 und 2 MHz, eingesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte vertikale Flächenbereich (7) mit Sender (3) und Empfänger (2) vertikal verfahren wird, wenn die reflektierten Ultraschallanteile auf eine Ni­ veauhöhe der Grenzschicht (20) außerhalb des vertikalen Flächenbereichs (7) schließen lassen, und das verti­ kale Schieben beendet wird, wenn die reflektierten Ultra­ schallanteile wieder eine Niveauhöhe der Grenzschicht innerhalb des vertikalen Flächenbereichs (7) angeben.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere vertikale Flächenbereiche (7) des Mehrphasengemisches von jeweils einem Sender (3) mit Ultraschall unter einem vorgegebenen Winkel (β) beschallt werden, der reflektierte Ultraschallanteil jeweils in einem zugeordneten Empfänger (2) aufgefangen und alle Meßwerte in einer Auswerteeinrichtung (31) quantitativ derart ausgewertet werden, daß aus den Meß­ werten auf die Niveauhöhe der Grenzschicht innerhalb eines bestimmten der vertikalen Flächenbereiche (7) geschlossen wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte vertikale Flächenbereich (7) die Schalldurchtrittsfläche ist und an der Wandung eines Behälters (8) mit dem Mehrphasengemisch angeordnet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte vertikale Flächenbereich (7) die Schalldurchtrittsfläche ist und in einer separat in das Mehrphasengemisch einführbaren Sonde (1) angeordnet ist.

8. Verfahren zur Niveauregulierung eines Mehrphasengemi­ sches, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 die Niveauhöhe der Grenzschicht im Mehrphasen­ gemisch bestimmt wird, daß dieser Istwert mit einem Sollwert der Niveauhöhe verglichen wird und in Abhän­ gigkeit der Abweichung der Zu- und/oder Ablauf der ver­ schiedenen dem Mehrphasengemisch zu- bzw. abgeführten Materialien gesteuert wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde (1) einen Sender (3) für Ultraschall und einen Empfänger (2) für Ultraschall aufweist, daß der Sender (3) unter einem Winkel zur Horizontalen auf einen definierten vertikalen Flächenbereich (7) an der Außenseite der Sonde (1) gerichtet ist, und daß der Empfänger (2) so auf den definierten vertikalen Flä­ chenbereich (7) ausgerichtet ist, daß er den reflektier­ ten Ultraschallanteil auffängt, und daß eine Auswerte­ einrichtung (31) vorgesehen ist, die eine quantitative Auswertung des reflektierten Ultraschallanteils erlaubt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Einfallswinkel (β) unterhalb von 60°, vorzugsweise oberhalb von 48°, insbesondere zwi­ schen 52 und 55°, liegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3) ein Ultraschallschwinger mit einer Sendefrequenz zwischen 0,5 und 4 MHz, insbesondere 1 und 2 MHz, ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) vertikal verschiebbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ankoppelplatte (4) vorgesehen ist, deren dem Mehrphasengemisch zugewandte Außenseite die Schalldurch­ trittsfläche und den definierten vertikalen Flächenbereich (7) bildet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelplatte (4) aus einem schalltechnisch günstigen und die Anlagerung hydrophober Teilchen oder Luftblasen reduzierendem Material, insbesondere aus Plexiglas, besteht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem definierten vertikalen Flächenbereich (7) und dem Sender (3) bzw. dem Empfänger (2) jeweils eine Vorlaufstrecke (5) vorgesehen ist, die zur Ein­ schallung und störungsfreien Aufnahme der Ultraschall­ wellen und die Bereitstellung des Winkels (β) dient.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) mit oder ohne Ankoppelplatte (4) über ein Koppelmittel (11) außen an der Wandung des Behäl­ ters (8) angeordnet ist und die Innenseite der Wandung des Behälters (8) die Schalldurchtrittsfläche und den definierten vertikalen Flächenbereich (7) bildet.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde mit einem Vibrator zur Verhinderung und Reinigung von Anbackungen an der Schalldurchtrittsfläche gekoppelt ist, vorzugsweise mit einer Amplitude der Vibratorschwingung zwischen 0,1 und 5 mm.