DE827871C

DE827871C - Method and device for measuring the mass flow of a solid substance carried along in a liquid in a uniformly distributed form

Info

Publication number: DE827871C
Application number: DEH737A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Schrader
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1949-12-03
Filing date: 1949-12-03
Publication date: 1952-01-14

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Mengenstromes einer in gleichmäßig verteilter Form in einer Flüssigkeit mitgeführten festen Substanz Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Nfengenstrom einer festen Substanz zu messen, die von einem Flüssigkeitsstrom in gleichmäßig verteilter Form, z. B. als Aufschlämmung oder als Flotationstrübe mitgeführt wird.Method and device for measuring the mass flow one in uniformly distributed form in a liquid entrained solid substance The present The invention is based on the object of supplying the Nfengenstrom to a solid substance measure, which by a liquid flow in a uniformly distributed form, z. B. as Slurry or is carried as a flotation pulp.

Derartige Rleßaufgaien treten insbesondere bei Aufbereitungsanlagen auf, bei denen Chemikalienzusatze auf den Alengenstrom der in einer Flüssigkeit mitgeführten festen Substanz abgestimmt werden müssen. Die Ziege der mitgeführten festen Substanz kann sich hierbei stark ändern, während jedoch regelmäßig das spezifische Gewicht der festen Substanz und der Flüssigkeit (meist Wasser) bekannt ist. Nach der Erfindung soll die Messung auf folgende Weise vorgenommen werden: Die Gemischmenge (Flüssigkeit + feste Substanz) wird durch ein offenes Gerinne mit schießender Strömung, insbesondere in einem Venturikanal gemessen. In üblicher Weise ergibt sich dann aus der Stauhöhe, d. h. dem Pegelstand vor der schießenden Strömung der Mengen strom des Gemisches. Außerdem wird an der gleichen Stelle der Bodendruck gemessen und aus Stauhöhe und Bodendruck der Gehalt an fester Substanz je Raumeinheit bestimmt.Such Rleßaufgaien occur in particular in processing plants where chemical additives act on the algae flow in a liquid entrained solid substance must be coordinated. The goat of the carried solid substance can change here strongly, while however regularly the specific one The weight of the solid substance and the liquid (mostly water) is known. To According to the invention, the measurement is to be made in the following way: The amount of mixture (Liquid + solid substance) is passed through an open channel with a shooting current, measured in particular in a venturi. This then results in the usual way from the water level, d. H. the level in front of the rapid flow of the mass flow of the mixture. In addition, the ground pressure is measured at the same point and The solid substance content per unit of space is determined from the water level and ground pressure.

Das Produkt beider Werte ergibt den Mengenstrom an fester Substanz.The product of both values gives the mass flow of solid substance.

Im nachfolgenden sind im einzelnen die Verhältnisse für Wasser als Trägerflüssigkeit dargestellt. The following are the ratios for water as Carrier liquid shown.

Für andere Flüssigkeiten ergibt sich ein entsprechender Rechengang. Für eine schießende Strömung in einem offenen Gerinne, insbesondere 111 einem Venturikanal, die sich bekanntlich leicht durch geeignete Bemessung des Einschnürungsverhältnisses herstellen läßt, gilt folgende Beziehung, wenn Q der Mengenstrom in cm3/sec.. b die Breite der Einschnürung in Zentimeter und h die Stauhöhe (Flüssigkeitshöhe vor der Einschnürung) in Zentimeter ist: Q = k#b##g#h3/2 (cm3/sec.), (1) Dabei ist g die Erdbeschleunigung 98I cm/sec.2 und k die Durchflußziffer, eine Zahl nahe bei 1, die in gewissen Grenzen als konstant betrachtet werden kann. Der volumetrische Mengenstrom ist also praktisch nur abhängig vom Pegelstand, insbesondere unabhängig von der Dichte der Flüssigkeit.For other liquids, a corresponding calculation is made. For a shooting Flow in an open channel, in particular 111 a Venturi channel, which, as is well known, can easily be achieved by suitable dimensioning of the Constriction ratio can be produced, the following relationship applies if Q is the Volume flow in cm3 / sec .. b the width of the constriction in centimeters and h the storage height (Liquid height in front of the constriction) in centimeters is: Q = k # b ## g # h3 / 2 (cm3 / sec.), (1) Here, g is the acceleration due to gravity 98I cm / sec. 2 and k is the flow rate, one Number close to 1, which can be regarded as constant within certain limits. Of the volumetric flow is therefore practically only dependent on the water level, in particular regardless of the density of the liquid.

N.lißt man außer der Stauhöhe an der gleichen Stelle den statischen Bodendruck des Gemisches, z. 13. auf pneumatischem Wege durch Einleiten von Preßluft am Boden der Rinne, so erhält man im NTerhältnis des Bodendruckes P (g/cm2) zur gegemessenen Stauhöhe h (cm) das mittlere spezifische Gewicht (g/cm3) des Gemisches, da P=h-y ist. Enthält I cm3 des Gemisches f (g) Festsubstanz des bekannten mittleren spezifischen Gewichtes s (g/cm3), so nimmt die Festsubstanz den Raum f/s (cm3) ein, das Wasser einen Raum t-J/'s (cm3).In addition to the water level, one leaves the static one in the same place Bottom pressure of the mixture, e.g. 13. pneumatically by introducing compressed air at the bottom of the channel, the NT ratio of the ground pressure P (g / cm2) to measured storage height h (cm) the mean specific weight (g / cm3) of the mixture, since P = h-y. Contains 1 cm3 of the mixture f (g) solids of the known mean specific gravity s (g / cm3), the solid substance takes up the space f / s (cm3), the water a space t-J / 's (cm3).

Das mittlere spezifische Gewicht des Gemisches ist dann γ = f + 1 -f/s (g/cm3). Das spezifische Gewicht des Wassers=1 g/cm3 gesetzt. Daraus folgt: s f-#(γ-1)(g'cm3). s-1 Setzt man hierin: γ=P/h, so wird s P-h s 1 h der Gehalt an Festsubstanz in I cm3 Gemisch. Der Älengenstrom an Festsubstanz ist dann nach Gleichung (I) Aus der Messung von Bodendruck P und Stauhöhe h kann man also den Mengenstrom an Festsubstanz erhalten. Die Messung ist absolut eindeutig und nicht wie andere Meßverfahren, die z. n. die Lichtdurchlässigkeit der Flüssigkeit oder andere Größen verwenden, von der Korngröße der Substanz oder anderen Größen abhängig. Sie hat vor anderen Methoden den Vorzug, daß keine empirische Eichung der Meßanlage notwendig ist und zeichnet sich außerdem durch eine große Betriebssicherheit aus.The mean specific weight of the mixture is then γ = f + 1 -f / s (g / cm3). The specific weight of the water = 1 g / cm3 set. From this it follows: s f - # (γ-1) (g'cm3). s-1 If one puts here: γ = P / h, then s Ph s 1 h becomes the content of solid substance in 1 cm3 mixture. The Älengenstrom of solids is then according to equation (I) The mass flow of solid matter can therefore be obtained from the measurement of ground pressure P and water level h. The measurement is absolutely unambiguous and does not depend on the grain size of the substance or other parameters like other measuring methods that use the light permeability of the liquid or other parameters. It has the advantage over other methods that no empirical calibration of the measuring system is necessary and is also characterized by a high level of operational reliability.

Für die praktische Durchführung einer Messung ist es erwünscht, daß nicht bei jeder Ablesung aus den gemessenen Einzelwerten der Mengenstrom berechnet werden muß. Deshalb werden zweckmäßig die beiden Meßwerte einer Einrichtung zugeführt, die auf elektrischem oder mechanischem Weg die Rechenoperation durchführt und so eine unmittelbare Anzeige ermöglicht. Hierbei geht man zweckmäßig von der Uberlegung aus, daß der Faktor s/@@ für ein Gut bestimmter Zusammensetzung s-1 konstant und berechenbar ist. Setzt man nun " (P-h) h 1/2, so kann man h, P und z als Koordinaten eines rechtwinkligen Koordinatsystems auffassen. Die Punkte (h, P, z) ergeben eine Raumfläche. Stellt man diese Raumfläche dar, so kanu man durch ihre Verschiebung nach den beiden Koordinaten h und P denWert z durch einen Fühlhebel leicht geweinnen. Eine besonders einfache Lösung ergibt sich dann, wenn man die hP-Ebene auf einen geraden Kreiszylinder aufwickelt, also lt auf dem Kreis, P als höhe über der Grundfläche und z als radiale Erhebung über der Zylinderfläche aufträgt. In der Abbildung ist eine Einrichtung als Ausführungsbeispiel dargestellt, die auf mechanischem Wege mittels eines derartigen Rotationskörpers den Meßwert (; unmittelbar anzeigt. Der Hub des Pegelschwimmers 1 wird durch Seilzug über die Rollen 2 in eine Drehbewegung der horizontalen Kreisscheibe 3 verwandelt. Diese trägt einen Zylinder, auf dessen Außenwand das Gebirge z = (P-h) h1/2 aufgetragen ist. In order to make a measurement practical, it is desirable that the volume flow is not calculated from the individual values measured for each reading must become. Therefore, it is advisable to feed the two measured values to a device which performs the arithmetic operation electrically or mechanically and so on enables immediate display. In this case one expediently starts from the consideration from the fact that the factor s / @@ is constant and s-1 for a product with a certain composition is predictable. If you now set "(P-h) h 1/2, you can use h, P and z as coordinates understand a right-angled coordinate system. The points (h, P, z) result in a Room area. If you represent this area of space, you can move through it after the two coordinates h and P easily obtain the value z by means of a feeler lever. A particularly simple solution arises when you reduce the HP level to one straight circular cylinder winds up, so it is on the circle, P as the height above the base and z is applied as a radial elevation over the cylinder surface. In the picture is a device shown as an embodiment, the mechanical way by means of such a body of revolution, the measured value (; indicates immediately. The The lift of the level float 1 is turned into a rotary movement by pulling the cable over the rollers 2 the horizontal circular disk 3 transformed. This carries a cylinder on its Outer wall the mountain range z = (P-h) h1 / 2 is plotted.

Der Maßstab von z ist dabei beliebig, dagegen/' und h müssen in unter sich gleicher Übersetzung dargestellt werden (z. B. 1/5 der gemessenen Größen), damit (P-h) h 1/2 dimensionsrichtig bleibt. The scale of z is arbitrary, whereas / 'and h must be in below are represented with the same translation (e.g. 1/5 of the measured values), so that (P-h) h 1/2 remains dimensionally correct.

Der Bodendruck P, die Längskoordinate der Zylinderfläche, wird durch folgende Vorrichtung gegeben: Am Boden des Kanals wird mit zur Strdmung paralleler Offnung das Rohr 5 angesetzt, dem über das Schauglas (Perlgefäß 6) Druckluft zugeführt wird. Der Druck dieses Luftpolsters, das ein Eindringen der Trübe in die Rohrleitung verhindert, wird auf ein Tauchglocken- oder Schwimmermanometer 7 mit druckproportionalem Hub übertragen. Der Schwimmer trägt eine senkrechte Stange 8, die in der Ätitte ein waagerechtes Lager in senkrechter Richtung bewegt, in dem ein Fühlstift 9 sich waagerecht verschieben kann, der senkrecht auf die Achse des Kreiszylinders weist. The ground pressure P, the longitudinal coordinate of the cylinder surface, is given by The following device is given: At the bottom of the canal, it is parallel to the current The opening is attached to the tube 5, to which compressed air is fed through the sight glass (beaded vessel 6) will. The pressure of this air cushion, which is a penetration of the cloud into the pipeline prevented, is on a diving bell or float manometer 7 with pressure proportional Transfer hub. The float carries a vertical rod 8 in the Ätitte a horizontal bearing moves in the vertical direction, in which a feeler pin 9 is can move horizontally, pointing perpendicular to the axis of the circular cylinder.

Das linke Ende tastet die Höhe des Zvlindergebirges ab, am rechten liegt ein Fühlhebel 10 an. der sich um ein waagerechtes Lager am Ende der Stange 8 drehen kann. Das untere Ende des Fühlhebels ist kurvenförmig derart gebogen, daß der Drehwinkel proportional der waagerechten Verschiebung z des Fühlstiftes 9, also der Größe (P-h) h 1/2 ist. Der Hebel 10 kann zur unmittelbaren Anzeige des Mengenstromes an Festsubstanz auf einer gleichmäßig geteilten Skala dienen. Wie in der Abbildung gezeigt, kann er aber auch den Abgriff eines elektrischen Ferngebers betätigen.The left end scans the height of the Zvlinder Mountains, the right end there is a feeler lever 10. which is a horizontal bearing at the end of the rod 8 can rotate. The lower end of the feeler lever is curved so that the angle of rotation proportional to the horizontal displacement z of the feeler pin 9, ie of size (P-h) h 1/2. The lever 10 can be used to directly display the volume flow serve on solids on an evenly divided scale. As in the picture shown, he can also operate the tap of an electrical remote transmitter.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann der Mengen- strom an Festsubstanz mit den üblichen elektrischen Meßinstrumenten angezeigt, planimetrierbar registriert, gezählt und bei Bedarf aus mehreren Meßstellen summiert werden.With the help of this device, the quantity current displayed on solid matter with the usual electrical measuring instruments, planimetrable registered, counted and, if necessary, totaled from several measuring points.

Die Raumfläche hat eine einfache Form. Sie l>esteht, da P nur linear in dem Ausdruck (P-h) h1/2 vorkommt, aus einem System von verschieden geneigten Geraden parallel zur P-Achse des Zylinders. Die Herstellung aus einem geeigneten Werkstoff nach Modell dürfte demnach keine Schwierigkeiten bereiten. Zum Abtasten der Fläche kann die Spitze des Fühlstiftes 9 wie ein Kugelschreiber gestaltet sein. Eine Änderung der Dichte s der Festsubstanz, und damit des Faktors 2/s-1 , kann durch Einstellung von Hallc1 im elektrischen Teil der .Nleßanlage Berücksichtigung finden. The area of the room has a simple shape. It exists because P only occurs linearly in the expression (P-h) h1 / 2, from a system of differently inclined Straight lines parallel to the P-axis of the cylinder. Manufacture from a suitable Material based on the model should therefore not cause any difficulties. For scanning the surface, the tip of the feeler pen 9 can be designed like a ballpoint pen. A change in the density s of the solid substance, and thus the factor 2 / s-1, can by setting Hallc1 in the electrical part of the measuring system Find.

Die dem VerschleiM ausgesetzten Teile (Schwimmer des Pegelstandes und Verkleidung der Einschnürung des Kanals) können aus V 2 A-Blech hergestellt werden. Alle übrigen Teile können in einem gemeinsamen Kasten untergebracht werden. Als Füllflüssigkeit im Schwimmermanometer und Perlglas wird zweckmäßig Eismaschinenöl verwandt, dann bleiht die N'feßanlage auch im Winter betriebsfertig. The parts exposed to wear (float of the water level and lining the constriction of the channel) can be made from V 2 A sheet metal will. All other parts can be accommodated in a common box. Ice machine oil is useful as the filling liquid in the float manometer and pearl glass related, then the N'feß system remains ready for operation even in winter.

PATENTANSPR0CHE : I. Verfahren zur Messung des Niengenstromes einer in gleichmäßig verteilter Form von einer Flüssigkeit mitgeführten festen Substanz, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen: Der Mengenstrom der Mischung wird in einem offenen Gerinne mit schießender Strömung, insbesondere in einem Venturikanal, in iiblichei Weise aus der Stauhöhe vor der Verengung bestimmt. Außerdem wird an der gleichen Stelle der Bodendruck gemessen und aus Stanhöhe und Bodendruck der Mischung der Gehalt an fester Substanz je Raumeinheit bestimmt. Das Produkt dieses Gehaltes mit der Gemischmenge ergibt den Mengenstrom an fester Sulstanz. PATENT CLAIMS: I. Method for measuring the Niengenstromes a evenly distributed solid substance carried by a liquid, characterized by the following measures: The mass flow of the mixture is in one open channels with a shooting current, especially in a Venturi canal, in Usually determined from the water level in front of the narrowing. In addition, the The ground pressure is measured at the same point and from the stand height and ground pressure of the mixture the solid substance content per unit of space is determined. The product of this salary with the amount of mixture gives the flow of solid sulphate.

Claims

2. The method according to claim I, characterized in that the two Measured values are fed to an electrical or mechanical computing device, which immediately shows the volume flow in solid matter.

3. Apparatus for performing the method according to claim I and 2, characterized by the following structure: The relationships between the water level (h), the soil pressure (P) and the mass flow of the solid substance (G) are determined by an area of space is shown, which arises from the fact that (h) as the arc length on the Perimeter of the base circle and (P) as the height above the base on a straight line Circular cylinders are plotted, while (z) is the perpendicular distance from the cylinder surface forms the area of the room with its end points.

The body enclosed by this surface is rotated accordingly (h), and the display value (G) is picked up by a stylus, the corresponding (P) is adjusted in height.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the display of the mass flow of the solid substance is transmitted to an electrical resistance transmitter and the size of the specific gravity of the solid substance by electrical means is incorporated into the final notification.