DE880024C - Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der elektrischen Leitfaehigkeit einer Fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieb auf eine Vorrichtung, mit der die elektrische Leitfähigkeit einer Flüssigkeit bestimmt wird.

In der chemischen Technik wird bekanntlich -die elektrische Leitfähigkeit einer Flüssigkeit häufig zur Überwachung ader Regulierung eines chemischen oder physikalischen Vorgangs benutzt. Die elektrische Leitfähigkeit stellt nämlich ein Maß dar für die Menge Ionen, die in einer Lösung vorhanden sind.

Die elektrische Leitfähigkeit wird bestimmt, indem man den Widerstand zwischen zwei Elektroden mißt, die in eine Flüssigkeit eingetaucht sind. Der so gemessene Widerstand ist außer von den Eigenschaften der Flüssigkeit auch von vielen anderen Faktoren, wie z. B. von der Temperatur, der Beschaffenheit der Elektroden, weiter von der Form und den Abmessungen des zur Messung 'benutzten Gefäßes usw., abhängig.

In Anbetracht dessen beschränkt man sich in der Praxis meistens darauf, den Widerstand der Flüssigkeit mit demjenigen einer Normalflüssigkeit zu vergleichen. Zu diesem Zweck werden die zwei Flüssigkeiten in z,wei einander möglichst ähnliche Leitfähigkeitsgefäße eingebracht, die beide auf der gleichen Temperatur gehalten werden. Als Normal-

flüssigkeit wird eine-Flüssigkeit gewählt, die möglichst der mittleren Zusammensetzung der zu messenden Flüssigkeit entspricht.

Für eine kontinuierliche Bestimmung der Leit fähigkeit ist es unerläßlich, die Flüssigkeit automatisch durch das Leitfähigkeitsgefäß zu führen und dabei das Zustandekommen elektrischer Verbindungen zwischen den Meßelektroden und irgendwelchen. Massen mit bestimmtem elektrischen ίο Potential, insbesondere geerdeten Massen, der Leitung durch die Flüssigkeit zufolge zu verhindern. Solche Verbindungen beeinflussen -das Potential der Meßelektroden, und demzufolge wird die Messung beeinträchtigt.

Ein Hindurchführen der Flüssigkeit, wobei die Möglichkeit des Zustandekommens solcher Verbindungen ausgeschlossen ist, läßt sich nun dadurch· erzielen, daß man die Flüssigkeit tropfenweise in das Leitfähigkeitsgefäß einbringt und sie ebenfalls tropfenweise aus dem Gefäß abführt. Theoretisch genügt es, entweder das Einbringen ader das Abführen tropfenweise vorzunehmen; wenn sich nämlich eine der beiden Meßelektroden auf einem von außen stammenden Potential befindet und die andere isoliert ist, so ist noch eine Messung möglich'. Jedoch ist es besser, jede elektrische Leitung sowohl durch die zufließende wie durch die abfließende Flüssigkeit zu vermeiden, weil die Möglichkeit nicht ausgeschlossen' ist, daß eventuell in einem der Flüssigkeitsverteiler ein zusammenhängender Flüssigkeitsstrom auftritt.

Diese tropfenweise Zu- oder Abfuhr hat nun die Folge, daß die Flüssigkeitsströmung in dem Leitfähigkeitsgefäß gering ist. Bei einer nicht homogenen Flüssigkeit, d.h. einer Flüssigkeit mit dispergierten oder emulgierten Teilchen, ist dann die Möglichkeit vorhanden, daß sich die Teilchen in dem Leitfähigkeitsgefäß absetzen und infolgedessen sich die Eigenschaften dieses Gefäßes ändern und die Meßergebnisse unzuverlässig 'werden.:

Diese Möglichkeit liegt beispielsweise vor bei der kontinuierlichen Bestimmung der Zusammensetzung eines DüngestofEs, z. B. des Kalkammonsalpeter, der aus einem Gemisch von Xmmoniumnitrat und Mergel besteht. Bei dieser Bestimmung bringt man bestimmte Mengen DüngerstofE und eine bestimmte Menge Wasser auf kontinuierlichem oder halbkontinuierlichem Wege zusammen. Bei der so erhaltenen Flüssigkeit, die aus einer Ammonnitratlösung besteht, in der der Mergel dispergiert ist, wird der Gehalt an Ammoniumnitrat bestimmt, indem man die Leitfälligkeit mißt. Dabei hat es sich' gezeigt, daß sich ibei tropfenweiser Zuführung von Flüssigkeit die Mergelteilchen im Leitfähigkeitsgefäß absetzen.

Die Flüssigkeit kann, um dieser Schwierigkeit aus dem Wege zu gehen, zuvor von den nicht gelösten Verunreinigungen, z. B. mittels einer Zentrifuge oder eines Klärzyklons, befreit werden. Dies führt jedoch zu verwickelten Anordnungen.

Es wurde nun eine einfache Vorrichtung gefunden, mit der man die genannten Schwierigkeiten völlig vermeiden kann. Es wird dabei ein sich um seine Achse drehendes Organ verwendet, wie z. B. eine auf der Welle eines Motors angeordnete flache Scheibe. Die auftretenden Zentrifugalkräfte bewirken, daß 'die auf die Scheibe gebrachte Flüssigkeit weggeschleudert wird. Ist der Flüssigkeitsstrom nicht zu groß, so wird, die Flüssigkeit in Gestalt von Tropfen weggeschleudert. Es ist nunmehr möglich, einen ziemlich starken Flüssigkeitsstrom aufrechtzuerhalten, indem man diese Tropfen mittels einer das rotierende Organ umhüllenden Trommel auffängt, und es besteht dann nicht mehr die Gefahr, daß über diese Flüssigkeit elektrische Kontakte zustande kommen. Diese Vorkehrung, die den direkten Flüssigkeitsstrom unterbricht, ohne dabei die Strömungsgeschwindigkeit zu verringern, läßt sich sowohl zufuhrseitig wie abfuhrseitig anwenden. Vorzugs-weise wird man sie aber beidseitig anwenden, um den obenerwähnten Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, in der eine der vielen möglichen Ausführungsformen schematisch dargestellt ist, näher erläutert werden. Ein Elektromotor 1 mit einer senkrechten Welle ist an einer Tragkonstruktion 12 befestigt. Auf den beiden äußeren Enden 2' und 4' der Motorwelle sind Verlängerungswellen 2 und 4 aus isolierendem Material aufmontiert. Diese Wellen tragen flache Scheiben 3 und 5. Die ebenfalls an der Tragkonstruktion 12 befestigten Trommeln 6 und 7 umhüllen die erwähnten flachen Scheiben. Die Trommel 6, gegebenenfalls auch 7, ist in elektrischem Sinne isoliert aufgestellt.

Die Scheibe 3 und die Trommel 7 brauchen keine isolierte Aufstellung, weil sie mit der Zufuhr der Flüssigkeit bzw. mit deren Abfuhr in unmittelbarer leitender Verbindung stehen. Dies gilt nicht für die Scheibe 5 und die Trommel 6, für die eine isolierte Aufstellung unerläßlich ist, da sie mit den Elektroden in direkter, leitender Verbindung stehen.

Die Flüssigkeit, deren Leitfähigkeit gemessen werden soll, wird über die Leitung 8 auf die Scheibe 3 gebracht. Diese teilt die Flüssigkeit in Tropfen auf, die gegen die Wand der Trommel 6 geschleudert werden. Die sodann längs der Trommelwand¹ abfließende Flüssigkeit durchläuft anschließend der Reihe nach die Leitung 10, den Wärmeaustauscher 13 und das Leitfähigkeitsgefäß no 17 und gelangt nach Durchgang durch das Gefäß 15 und die Leitung 9 auf die zweite Scheibe 5. Die von dieser Scheibe fortgeschleuderten Flüssigkeitstropfen werden von der Trommel 7 aufgefangen und durch die Leitung Ii abgeführt.

Die Vorrichtung ist so dimensioniert, daß sich in der Flüssigkeit dispergierte Teilchen nicht im Leitfähigkeitsgefäß 17, aber auch nicht in der Leitung 10, in den Wärmeaustauscher 13 und, in der Leitung 9 absetzen.

Das zu Vergleichszwecken dienende Leitfähigkeitsgefäß 22 ist neben dem Leitfähigkeitsgefäß 17 aufgestellt. Über die Leitung 16 wird Wasser mit konstanter Temperatur durch die Mäntel der Leitfähigkeitsgefäße 22 und 17 und durch den Wärmeaustauscher 13 hindurchgeleitet. Man erzielt so

eine für sämtliche Teile möglichst gleichmäßige Temperatur.

Um Lufteinschliüsse zu vermeiden, wird die Flüssigkeit von unten, nach oben durch das Leitfähigkeitsgefäß ij hindurchgeleitet. Der Überlauf des Gefäßes 15 und die A'bfuhr der Trommel 6 sind in gleicher Höhe angebracht. Hierdurch wird vermieden, daß die Flüssigkeit durch Heberwirkung aus dem Leitfähigkeitsgefäß 17 austritt.

Das Leitfähigkeitsgefäß 17 besteht aus einem engen Teil, das eine obere und eine untere Erweiterung 18 hzw. 19 aufweist. Die Elektroden 20 bzw. 21 sind in diesen Erweiterungen angebracht. Das Verhältnis der unterschiedlichen Widerstände in den Leitfähiglceitsgefäßen 17 und 22 zueinander läßt sich messen, z. B. unter Verwendung der Brückenschaltung von Kohl rau sch, wie sie in der Figur schematisch dargestellt ist. 30 und 31 stellen induktionsfreie Widerstände dieser Brückenschaltung dar.

Die Brücke wird an den mit 38 und. 39 bezeichneten Stellen mit Wechselstrom gespeist, der von dem primärseitig an das Elektrizitätsnetz 36 angeschlossenen Transformator 35 geliefert und

as mittels des regelbaren Widerstandes 33 und weiterhin mittels des Stromreglers 34 reguliert wird. Mit Hilfe des Voltmeters 32 kann die Spannung des zugeführten Wechselstromes überwacht werden. Die eine Ablesung der Leitfähigkeit ermöglichende Meßvorrichtung 37, mit der die Leitfähigkeit auch registriert wenden kann, überbrückt die mit 40· und bezeichneten Meßstellen. Die an jenen Stellen auftretende Spannungsdifferenz kann weiterhin zu selbsttätiger Steuerung einer Regelvorrichtung dienen, mit der man in dem zu überwachenden Prozeß die Ionenkonzentration in der zu messenden Flüssigkeit zu beeinflussen vermag.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit einer Flüssigkeit, bei welcher diese Flüssigkeit durch ein mit zwei Elektroden ausgestattetes Leitfähigkeitsgefäß durchgeleitet wind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zufuhr und/oder Abfuhr des durch dieses Leitfähigkeitsgefäß passierenden Flüssigkeitsstromes unter der Ausmündung der Flüssigkeitszufuhr ein Organ angebracht ist, das sich um seine Achse zu drehen vermag und das von einem Gefäß eingeschlossen ist, durch welches die Flüssigkeit, nachdem sie bei schneller Rotation des betreffenden Organs durch die Wirkung der Fliehkraft fortgeschleudert ist, aufgefangen und anschließend abgeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen