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Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung physikalisch-chemischer
Messungen an strömenden oder bewegten Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Durchführung physikalisch-chemischer Messungen an strömenden
oder bewegten Flüssigkeiten. Bei den meisten physikalisch-chemischen Messungen,
die an Flüssigkeiten durchgeführt werden, z. B. der Dichte, Leitfähigkeit, des p-Wpertes
usw., ist eine Temperaturkonstanz der zu messenden Lösung erforderlich. Dies wird
im absatzweisen Betrieb dadurch erreicht, daß eine Probe der Flüssigkeit entnommen,
in ein geeignetes Meßgefäß eingefüllt und mit diesem in ein Flüssigkeitsbad konstanter
Temperatur eingebracht wird. Für derartige Thermostaten sind zahlreiche Vorschläge
hinsichtlich Temperaturregelung, Heizung usw. gemacht worden.
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Für kontinuierliche Messungen sind auch verschiedene Durchflußthermostaten
beschrieben worden, bei denen die zu messende Flüssigkeit durch Rohrleitungen, Behälter
o. dgl., die ihrerseits in einem temperaturgeregelten Bad untergebracht sind, so
durchgeleitet wird, daß sie die konstante Badtemperatur annimmt. Die Messung kann
unmittelbar in dem Behälter stattfinden, der sich in dem Thermostaten befindet,
oder auch in einem nachgeschalteten Gefäß vorgenommen werden.
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Die Verwendung von Durchflußthermostaten bietet dann mancherlei Schwierigkeiten,
wenn große Mengen strömender Flüssigkeiten, wie Flußläufe, Abwasserkanäle, Kesselspeisewasser,
laufend bzw. registrierend gemessen werden sollen. In einem solchen Falle ging man
bisher derart vor, daß aus dem gesamten Flüssigkeitsstrom ein kleiner Teil laufend
entnommen und durch den Durchflußthermostaten geleitet wurde. Dies läßt sich im
allgemeinen nicht ohne Fördereinrichtungen, wie Pumpen o. dgl., erreichen. Dabei
kommen aber nur Einrichtungen mit kleiner
Leistung in Frage, da
sonst die zu erwärmende bzw. abzukühlende Flüssiglieitsmenge zu groß würde und damit
der Thermostat ein außerordentlich großes Wärmereservoir bilden müßte. Fördereinrichtungen
für sehr kleine Leistungen sind aber bekanntlich nicht sehr zuverlässig. Falls sie
versagen, wird die laufende Messung illusorisch. Wenn die Flüssigkeiten außerdem
noch Schwehestoffe enthalten, bietet die Verwendung eines Durchflußthermostaten
noch wesentlich größere Schwierigkeiten, da in diesen Fällen dile Rohrleitungen
und Behälter sich leicht zusetzen und damit der Durchfluß nicht mehr gewährleistet
ist, mindestens aber der Wärmeübergang von der Thermostatenflüssigkeit zur Meßflüssigkeit
behindertwird. Die kontinuierliche Filtration der Meßflüssigkeit ist, vor allem
wenn es sich um große Mengen sehr fein dispergierter Schwebestoffe handelt, nicht
nur schwierig, sondern führt auch häufig zu Verstopfungen der Filter und damit zur
Unterbrechung des Stromflusses.
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Diese Schwierigkeiten werden durch das Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung vermieden, bei welchem in bekannter Weise die Meßvorrichtung unmittelbar
in dem zu überwachenden Hauptstrom angeordnet wird.
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Das Wesen der Erfindung ist demgegenüber darin zu erblicken, daß durch
ein ebenfalls in dem Hauptstrom angeordnetes temperaturgesteuertes Heizsystem der
die Mleßvorrichtung durchfließende Flüssiglceitsstrom auf eine konstante Temperatur
gebracht wird.
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Das Heizsystem ist zweckmäßig als hohlkörper ausgebildet, der infolge
der natürlichen Strömung oder Bewegung beim Eintauchen von einem Teil der zu messenden
Flüssigkeit durchströmt wird.
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Die Vorrichtung läßt verschiedene Ausführungsmöglichkeiten zu.
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In den Zeichnungen sind zwei Ausführungs. beispiele dargestellt.
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Fig. I zeigt eine Ausführung im Schnitt, bei der das Heizsystem aus
einem doppelwandigen Hohlkörper mit zwischen den Wänden angeordneten Heizspiralen
besteht.
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In Fig. 2 ist die Heizspirale im Innern des Hohlkörpers angeordnet.
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Gemäß Fig. I wird in die strömende oder sich bewegende Flüssigkeit
der doppelwandige Hohlkörper I eingesetzt. Dieser ist unten oder seitlich mit Einströmöffnungen
2 ausgestattet.
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Oben kann der durch die Öffnungen 2 eintretende Teil der Flüssigkeit
entweder frei überströmen, oder er tritt ebenfalls wieder durch Öffnungen 3 aus
dem Hohlkörper I aus.
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Gemäß dem Beispiel nach Fig. 1 besteht das Heizsystem demnach aus
einem doppelwandigen zylindrischen Gefäß I, wobei zwischen den beiden Wänden ein
elektrischer Heizdraht 4 angebracht ist. Außerdem kann der Raum zwischen den Wandungen
noch mit Öl gefüllt werden. Die Doppelwand ist am Boden durch eingelötete Rohre
5 durchbrochen, so daß die Flüssigkeit in das Innere des Heizkörpers eintreten kann.
Durch ebensolche Rohre 6 tritt sie am oberen Ende des Heizsystems wieder aus. Im
Innern desselben ist ein Kontaktthermometer 7 angebracht, das die Heizung so steuert,
daß im Innern eine konstante Temperatur herrscht. Dort sind auch die Meß organe,
Leitfähigkeitselektroden, pll-Elektroden 8 usw. angebracht. Wenn die zu messende
Flüssigkeit Schwebestoffe in größerem Umfang enthält, so wird das Heizsystem oder
mindestens dessen Einströmöffnung mit einem Filter g umgeben bzw. abgedeckt. Z.
B. kann dieses Filter so ausgebildet sein, daß zwischen zwei Siebplatten IO eine
Sandschicht II angeordnet ist (Fig. I). Durch ein derartiges Sandfilter wird nicht
nur eine Filtration der zu messenden Flüssigkeit erreicht und damit eine Verschmutzung
der Meßorgane verhindert. sondern gleichzeitig eine Wärmeisolation herbeigeführt,
so daß der Heizkörper gegen die Masse der Meßflüssigkeit abgeschirmt ist. Das Filter
kann auch aus anderen Materialien, wie Filtertuch, Papier, Zellstoff, porösen keramischen
Massen o. dgl., hergestellt sein.
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Um eine bessere Durchströmung des beheizten Innenraumes zu erzielen.
kann man vor dem Filter 11 trichterartig ausgebildete Einströmdüsen so anordnen,
daß sie in der Strömungsrichtung der zu messenden Flüssigkeit liegen (Fig. 2).
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Falls die Strömungsgescbwindigkeit sehr gering ist. kann man durch
tangentiale Anordnung der Einströmvorrichtung eine Zirkulation der Meßflüssigkeit
im beheizten Raum erzielen.
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In Fig. 2 ist die Heizspirale 4 im Innern des doppelwandigen Hohlkörpers
1 angebracht. Es kann auch der ganze Hohlkörper 1 aus einem porösen Material bestehen:
Die Filtervorrichtung dient dann gleichzeitig als Wärmeisolator.
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Schließlich kann das ganze Heizsystem auch nur aus einer enggewundenen
Heizspirale l>estehen. wobei der Flüssig-keitszutritt von unten oder zwischen
den Windungen erfolgt.