DE7801965U1 - Device for continuous determination of the specific gravity of liquid media - Google Patents
Device for continuous determination of the specific gravity of liquid mediaInfo
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Description
Anmelder: Paul Schlöffel, Prof.-Dillingerweg 19, 6702 Bad DtirkheimRegistrant: Paul Schlöffel, Prof.-Dillingerweg 19, 6702 Bad Dürkheim
Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des spezifischen Gewichtes von flüssigen Medien.Device for the continuous determination of the specific gravity of liquid media.
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 5I6.O/.The invention relates to a device for continuously determining the specific gravity of liquid media with a measuring tube through which the medium flows, which is connected via a support device with a vertical and a horizontal support part to a lever mechanism with an adjustable compensation weight and which, with respect to the direction of gravity, has an upper inlet and a lower outlet and whose free outlet end is provided with a throttle, according to patent ... (patent application P 26 53 5I6.O/.
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 gemäß/der 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 (Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage (1961), Band 2/1, Seiten 742 - 746), nicht anwendbar, vielmehr muß die Dichte kontinuierlich bestimmt werden.The device can be used purely as a measuring device for the continuous determination of the specific weight or density of liquids, solutions, suspensions and pastes. However, it is preferably used for density control, as is necessary, for example, when thickening chemical gypsum hemihydrate in accordance with DE-OS 26 33 477.0. When used in this way, lengthy comparative measurements, as are necessary for laboratory methods for determining the density of liquids (Ulimanns Encyklopädie der technische Chemie, 3rd edition (1961), volume 2/1, pages 742 - 746), are not applicable; instead, the density must be determined continuously.
Gegenstand der Hauptanmeldung P 26 53 516.0 ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des spezifischenThe subject of the main application P 26 53 516.0 is a device for the continuous determination of the specific
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 findung auszugestaltende Ausführungsbeispiel der Hauptanmeldung verfügt über einen Waagebalken als Hebelwerk mit verstellbarem Kompensationsgewicht. Das am Waagebalken angelenkte Meßrohr ist wendelförmig mit vertikaler Wendelacv:se ausgebildet. Sein unteres Austrittsende verläuft parallel zum Waagebalken. Mit dieser Ausführungsform wird trotz groSer 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.Weight of liquid media that are used in industrial applications and can be connected to a system line for this purpose, e.g. as a measured value sensor in a control device with a control valve as an actuator in the system line. The preferred embodiment of the main application to be designed according to the present invention has a balance beam as a lever mechanism with adjustable compensation weight. The measuring tube hinged to the balance beam is spiral-shaped with a vertical spiral axis . Its lower outlet end runs parallel to the balance beam. With this embodiment, a compact design of the device is achieved despite the long measuring tube length and thus the detection of a large volume. In the subject matter of the main application, the measuring tube is held on a support part that runs coaxially to the spiral axis, i.e. vertically, which in turn is connected in an articulated manner to one end of the balance beam and is held in a vertical position by a lever acting on another swivel joint. The inlet funnel of the measuring tube is held by a horizontal support part. The orientation of the measuring tube in the direction of gravity and its connection to a branch line of a system are thus ensured in a simple manner. Another advantage is that the material selected for the measuring tube is independent of the design of the supporting part and the swivel joints. However, the measuring tube is often intended to form part of any system component, which rules out its permanent connection to the device, which can only be dismantled with some effort, namely by unlocking the rotary axes of the swivel joints, removing these axes and unhooking the measuring tube - or vice versa when assembling.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabt» zugrunde, die Einsatzbzw. Anschlußmöglichkeiten der Vorrichtung der vorbesehr!ebenenThe invention is therefore based on the task of determining the application and connection possibilities of the device of the pre-determined
Art in industriellen Anlagen zu verbessern.Art in industrial plants.
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.The solution to this problem consists in that, according to the invention, the measuring tube and a device optionally connected to it are detachably engaged with the horizontal support part of the support device and that the vertical support part has an immersion body, the immersion depth of which in a vessel filled with a liquid serves to precisely determine the specific gravity.
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 rait 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.These measures advantageously enable the device with the measuring tube, e.g. a cyclone, to be simply placed on the horizontal support part or hung in it. The horizontal support part is preferably designed as a plate or as a weighing pan to hold the device with the measuring tube. The adjustable compensation weight only serves to compensate for the relatively high weight of the device under normal conditions. The fine measurement via the immersion depth of the immersion body advantageously avoids the inevitably inaccurate conversion of the small tongue deflections into a measured value that can be processed further - with a large balanced basic weight of the device and a small additional weight of the medium in the measuring tube. Instead, the displacement principle allows work to be carried out without any reaction or interference.
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.If the immersion body itself is equipped with a measuring scale for the immersion depth, the measurement remains accurate even if some liquid should evaporate from the vessel.
Zweckmäßig ist eine Einrichtung zur automatischen Messung der Eintauchtiefe vorgesehen. Die Tauchkörperskala und der obere Flüssigkeitsspiegel können z.B. opto-elektronisch erfaßt werden.A device for automatically measuring the immersion depth is provided. The immersion body scale and the upper liquid level can be measured opto-electronically, for example.
• · 4 • · t· 4 · t
Die entsprechende Meßeinrichtung kann - wie beim Gegenstand der Hauptanmeldung die Zunge am Waagebalken - mittelbar, z.B. über eine Regeleinrichtung, an ein Steliventil in einer Leitung für das flüssige Medium, dessen spezifisches Gewicht bestimmt wird, angeschlossen sein.The corresponding measuring device can be connected - as in the case of the main application, the tongue on the balance beam - indirectly, e.g. via a control device, to a control valve in a line for the liquid medium whose specific gravity is being determined.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the embodiments shown in the drawing.
Figur 1 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung des spezifischen Gewichtes von flüssigen Medien mit vertikalem, wendeIförmigem Meßrohr gemäß Hauptanmeldung undFigure 1 shows a device for continuously determining the specific gravity of liquid media with a vertical, helical measuring tube according to the main application and
Figur 2 die erfindungsgemäße Ausgestaltung dieser Vorrichtung mit Feinmessung mittels eines Tauchkörpers.Figure 2 shows the inventive design of this device with precision measurement by means of a submersible body.
Beim Gegenstand der Hauptanmeldung gemäß Figur 1 ist ein wendeiförmiges Meßrohr 1 mit vertikaler Hendelachse 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 wendeiförmigen 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 überlauf 12 versehen.In the subject matter of the main application according to Figure 1, a helical measuring tube 1 with a vertical handle axis 2 and an upper inlet 3 and a lower outlet 4 with a throttle 5 is connected in an articulated manner to a balance beam 7 via a vertical support part 6. The hinge axis for the corresponding joint 8 is guided through a bore in the support part 6. Furthermore, the support part 6 has openings 9 for the individual threads of the helical measuring tube 1 and is connected to a horizontal support part 10 which carries a filling funnel 11 for the measuring tube 1. The filling funnel 11 is provided with an overflow 12.
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 18 kann in as sich bekannter Weise auch über eine Regeleinrichtung 19 mit Kraftvergleichstransmitter und Sollwerteingang 2O zur Regelung des ZulaufvolumensA lever 13 connects a bearing block 14 and the support part 10 and is connected to both the bearing block 14 and the support part 10 via a joint 15 and 16, respectively. The balance beam 7 has a tongue 18 above its bearing 17. This tongue 18 can also be connected in a known manner via a control device 19 with a force comparison transmitter and setpoint input 20 to control the inflow volume.
··· M I ItIt ti J* ··· MI ItIt ti J*
*····· til*····· until
in einer Anl'age 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.be used in a system. At the output of the controller 19 there is in this case a control valve 21 in a line 22 of the system, e.g. in the feed line 22 of a device for thickening chemical gypsum hemihydrates according to 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.On the other part of the balance beam there is an adjustable weight 30 and a scale carrier 31 with scale 32, which can be directly calibrated in units of specific gravity.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 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 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 die Waage gesteYiS^und es sind bei großer Grundlast relativ kleine Abweichungen zu erfassen.The operation of the device according to Fig. is explained below, insofar as this also applies to the device according to Fig. 2. The liquid medium to be measured is filled into the inlet funnel 11 in the line of gravity from the support part 6 and the measuring tube 1, or flows directly from a branch 22' of the line. The medium flows through the measuring tube 1 and exits via the throttle 5 at the outlet end 4 horizontally or parallel to the balance beam, so that with this arrangement the reaction force corresponding to the repulsive force is not included in the measurement. Since the volume of the measuring tube 1 is known, the specific weight of the medium can be determined directly by comparing the weight or force. To do this, the adjustable weight 30 is adjusted until equilibrium is achieved. Likewise, compliance with this condition can of course also be monitored in line 22 by presetting it to a certain specific weight and, in the event of a deviation, control intervention can be carried out manually, or the deviation can be determined in a closed control loop as indicated by force comparison and automatically eliminated. For this purpose, as explained at the beginning, a device comprising the measuring tube must often be placed on the scales and relatively small deviations can be recorded with a large base load.
Gemäß Fig. 2' dient bei ansonsten im wesentlichen gleicher Ausbildung der Vorrichtung und entsprechend gleichbleibender Bezeichnung ihrer Teile der horizontale Tragteil 10 als eine a^as/reöroTi? 1 (nicht dargestellt) umfassende Einrichtung 40 tragende &Ggr; latte, die auch irsLt einer Ausnehmung 41 versehen bzw. als Waagschale ausgebildet sein kann.According to Fig. 2', with the device otherwise being essentially the same in design and the correspondingly identical designation of its parts, the horizontal support part 10 serves as a slat carrying a device 40 comprising a scale 1 (not shown), which can also be provided with a recess 41 or designed as a weighing pan.
Der vertikale Tragteil 6 trägt an seinem unteren Ende einen Tauchkörper 42, der in ein mit einer Flüssigkeit 43, z.B. Hasser, 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 und Skala 46, bezogen auf die Unterseite des Tauchkörpers 42, oder auch die absolute Lage des Tauchkörpers 42 k< nen möglichst berührungslos, z.B. magnetisch oder kapazitiv, vorzugsweise opto-elektronisch, mittels eines Meßwertaufnehmers 47 erfaßt und in eine we iterver arbeitbare Meßgröße umgesetzt werden. Der wie in Fig. 1 mögliche Einsatz der Vorrichtung in Verbindung mit der Regeleinrichtung 19 und e.«.nem Stellventil 21 in der Mediumleitung 22 ist strichliniert angedeutet.The vertical support part 6 carries a submersible body 42 at its lower end, which is immersed in a vessel 44 filled with a liquid 43, e.g. Hasser, with an immersion depth t. The upper liquid level 45 of the liquid 43 and a scale 46 on the submersible body 42 serve to measure the immersion depth t. The intersection point between the liquid level and scale 46, in relation to the underside of the submersible body 42, or also the absolute position of the submersible body 42 can be recorded as contactlessly as possible, e.g. magnetically or capacitively, preferably opto-electronically, by means of a measuring sensor 47 and converted into a measured variable that can be further processed. The possible use of the device in connection with the control device 19 and a control valve 21 in the medium line 22 as shown in Fig. 1 is indicated by dashed lines.
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 ergeben.The operation of the device according to Fig. 2 can already be seen from the above explanations. It follows that the compensation weight 30 serves to preset or balance the base load and therefore it is possible to work with a relatively small amount of water to be displaced in the vessel 44, whereby the annular space between the immersion body 42 and the vessel 44 is of course kept small so that large, measurable fluctuations in the upper liquid level occur.
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