DE9307216U1

DE9307216U1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Konzentrationsgehaltes einer Sole

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Publication number: DE9307216U1
Application number: DE9307216U
Authority: DE
Original assignee: Kunststoffverarbeitung Reich 86932 Puergen De GmbH
Current assignee: Kunststoffverarbeitung Reich 86932 Puergen De GmbH
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2003-05-13

Description

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8911 Pürgen

"Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Konzentrationsgehaltes einer Sole"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Konzentrationsgehaltes einer Solemischung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Solemischungen werden häufig bei der Feuchtsalzstreuung der Straßenverkehrsdienste im Winterbetrieb einge-20

setzt. Sie dienen der Prophylaxe gegen Glatteisbildung oder aber dem Auftauen bereits bestehenden Glatteises.

Die bei der Feuchtsalzstreuung eingesetzten Streufahrzeuge

werden an Lösestationen oder an Auftankstationen mit der 25

auszubringenden Feuchtsalzlösung befüllt. An diesen Befüllstationen liegt die zum Einsatz gelangende Lösung, beispielsweise in Form einer Kalziumlösung, als gesättigte Lösung vor. Bei oder vor dem Befüllen der Streufahrzeuge ist die Konzentration der auszubringenden Lösung an die jeweils herrschenden Wetter- und Temperaturbedingungen anzupassen. Mit anderen Worten heißt dies, daß die gesättigte Sole je nach Bedarf mit Wasser verdünnt werden muß.

Die auf diese Weise hergestellte Solemischung muß einen zum Einsatz geeigneten Konzentrationsgehalt an Salzen aufweisen. Hierbei ist es wünschenswert, ständig eine Konzentrationsmessung der sich aus der Mischung ergebenden Lösung

vorzunehmen, um bei sich ändernden Konzentrationen eine Anpassung der zugeführten Solemenge bzw. der Wassermenge vornehmen zu können.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Mengenmessung bekannt, bei der, ausgehend von dem Konzentrationsgehalt der Sole, eine Mengenmessung sowohl an der Sole als auch am zuzuführenden Mischwasser durchführbar ist. Diese Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß ein ständig gleich bleibender Konzentrationswert der Sole erforderlich ist, um eine hinreichend genaue Konzentration der erhaltenen SoIe-mischung zu erzielen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist ebenfalls eine Vorrichtung bekannt, bei der, ausgehend von der Konzentration der Sole im Lagertank, eine Mengenmessung sowohl der Sole als auch des zuzumischenden Wassers durchführbar ist. Anschließend wird zusätzlich eine Konzentrationsmessung der gemischten Lösung über die elektrische Leitfähigkeit der ²^ Solemischung vorgenommen. Bei einem evtl. Abweichen der gewünschten Konzentration der Solemischung wird dann die jeweils zugeführte Menge an Wasser oder Sole nachgeregelt. Es handelt sich hierbei um eine computergesteuerte Vorrichtung, die den Nachteil aufweist, insbesondere im Winter, d.h. also bei niedrigen Außentemperaturen, störungsanfällig zu arbeiten. Zudem ist diese bekannte Vorrichtung relativ teuer.

Weiterhin ist aus DE-GM 92 05 131 eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Konzentration der Solemischung mittels einer Dichtemeßeinrichtung (Aräometer) bestimmt wird. Bei einer derartigen Dichtemeßeinrichtung wird eine Meßspindel verwendet, die, geführt von einem Vertikalrohr, innerhalb der Solemischung schwimmt und bei Dichteänderungen der Solemischung ihre Relativposition bezüglich des Flüssigkeitsspiegels ändert.

Ausgehend von einer derartigen Meßeinrichtung, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auf eine möglichst einfache Weise eine genaue Erfassung des jeweiligen Konzentrationswertes der Solemischung möglich ist und die sich zur automatischen Regelung der Konzentration eignet.

Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Erfindung weist die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäß geschaffenen Vorrichtung ist innerhalb des Meßbehälters eine die Relativposition der Meßspin-

*5 del bezüglich des Meßbehälters erfassende Ultraschall- oder Infrarotsende- und -empfangseinrichtung vorgesehen. Mittels der von dieser Sende- und Empfangseinrichtung ausgesandten Schall- bzw. Lichtwellen läßt sich die Position der Meß-spindel innerhalb des Meßbehälters und damit die Konzentration der Solemischung sehr genau feststellen, wobei lediglich sichergestellt werden muß, daß der die Meßspindel umgebende Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Meßbehälters konstant bleibt. Weiterhin läßt sich ein von der Sende- und Empfangseinrichtung abgegebenes elektrisches Signal auf einfache Weise zur automatischen Regelung der Konzentration verwenden.

Vorteilhafterweise ist die Sende- und Empfangseinrichtung am kopfseitigen Ende des Meßbehälters vorgesehen und auf ein an der Meßspindel befestigtes Reflexionselement ausgerichtet.

Eine einfache und zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, wenn das Reflexionselement am kopfseitigen Ende der Meßspindel vorgesehen ist.

Vorteilhafterweise besteht das Reflexionselement aus einer geglätteten Schaumstoff scheibe. Eine derartige Schaumstoff-scheibe weist nur ein geringes Gewicht auf, so daß das Gewicht und die Masse der Meßspindel nur unwesentlich erhöht werden. Anstatt einer Schaumstoffscheibe können jedoch auch andere beliebige, entsprechende Reflexionseigenschaften aufweisende Elemente eingesetzt werden.

Während Schaumstof f scheiben bei einer Ultraschall-Sende--¹^ und Empfangsvorrichtung verwendet werden, ist es beim Einsatz einer Infrarotsende- und -empfangsvorrichtung zweckmäßig, wenn das Reflexionselement an seiner der Sende- und Empfangseinrichtung zugewandten Fläche verspiegelt ist.

¹^ Eine einfache Konzentrationsregelung läßt sich dadurch bewerkstelligen, daß die Sende- und Empfangseinrichtung mit einem Regler zur automatischen Regelung der Fördermenge einer Mischwasserzufuhrpumpe verbunden ist. Wird von der Dichtemessung ein zu geringer Solekonzentrationswert gemessen, so wird die Fördermenge des Mischwassers im Verhältnis zur Fördermenge der Sole mittels des Reglers reduziert. Bei einer zu hohen Solekonzentration wird dagegen die Fördermenge der Mischwasserzufuhrpumpe mittels des Reglers erhöht.

Die Genauigkeit der Konzentrationsmessung mittels der erfindungsgemäßen Ultraschall- oder Infrarotsende- und -empfangseinrichtung hängt maßgebend davon ab, daß die Meßspindel innerhalb der sie umgebenden Flüssigkeit eine möglichst ruhige Lage einnimmt und nicht durch Spülströme bewegt wird. Dies wird zweckmäßigerweise dadurch erreicht, daß die Meßspindel innerhalb eines mit seitlichen Durchtrittsöffnungen versehenen, oben offenen Innenrohrs vertikal verschiebbar geführt ist.

Der erforderliche konstante Flüssigkeitsspiegel innerhalb des die Meßspindel umgebenden Innenrohrs kann zweckmäßiger-

weise dadurch erreicht werden, daß das Innenrohr von einem koaxial angeordneten Überlaufrohr mit Abstand umgeben ist. Dieses ist mit einer Bypaßleitung für die Solemischung derart verbunden, daß die Solemischung zwischen dera Überlaufrohr und dem Innenrohr in den Meßbehälter eintritt.

Vorzugsweise weist das Überlaufrohr eine geringfügig geringere Länge als das Innenrohr auf. Hierdurch wird gewährleistet, daß der Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Überlauf-rohrs, der durch die obere Kante des Überlaufrohrs bestimmt wird, stets unterhalb des oberen Endes des Innenrohrs liegt, so daß Flüssigkeit nicht von oben in das Innenrohr eindringen und durch vertikale Spülströme eine Bewegung der Meßspindel verursachen kann.

Außerhalb des Überlaufrohrs wird der Flüssigkeitsspiegel durch die Höhenlage des Abflusses bestimmt, der unterhalb des oberen Endes des Überlaufrohrs vorgesehen sein muß und vorzugsweise etwa in halber Höhe des Innenrohrs angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 die Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch

im Blockschaltbild und

Fig. 2 die Meßeinrichtung schematisch in Seitenansicht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die dargestellte Vorrichtung eine Solezufuhrleitung 1, eine Soleförderpumpe 2, eine Mischwasserzufuhrleitung 3 sowie eine Mischwasserzufuhr·- pumpe 3' auf. Die Solezufuhrleitung 1, die hinter der Soleförderpumpe 2, d.h. auf der Druckseite, mit 1' bezeichnet ist, mündet hinter der Mischwasserzufuhrpumpe 3' an der Abzweigung 7 in die Mischwasserzufuhrleitung 3. In Förderrichtung hinter der Abzweigung 7 schließt sich eine Misch-

strecke 4 an, die in eine Auslaßleitung 5 für die fertig gemischte Solemischung übergeht. Zwischen der Mischstrecke 4 und der Auslaßleitung 5 ist eine Meßeinrichtung 6 mit

einem Meßbehälter 26 angeordnet, die im einzelnen aus Fig. 5

2 ersichtlich ist.

Die Soleförderpumpe 2 saugt die gesättigte Sole aus einem nicht dargestellten Lagertank über die Solezufuhrleitung 1 an und pumpt die gesättigte Sole über die Leitung 1' in Richtung der Mischstrecke 4.

Die Wasserzufuhrleitung 3 kann beheizt ausgebildet sein und steht mit einem nicht dargestellten Wasserschlauch in Verbindung. Das an der Abzweigung 7 aus der Mischwasserzufuhrleitung 3 austretende Mischwasser mischt sich in der Mischstrecke 4 mit der aus der Leitung 1' kommenden gesättigten Sole.

Die auf diese Weise hergestellte Solemischung tritt an der Auslaßleitung 5, beispielsweise zum Befüllen eines Tankfahrzeuges, aus. Zwischen der Mischstrecke 4 und der Auslaßleitung 5 ist eine weitere Abzweigung 8 vorgesehen. An dieser wird ein in eine Bypaßleitung 8' eintretender Teilvolumenstrom der Solemischung zur Dichtemessung abgezweigt» Dieser Teilvolumenstrom tritt über ein Stellventil 9 und ein Sperrventil 10 in den Meßbehälter 26 ein.

Das Stellventil 9 dient der Steuerung des Sole-Teilvolumenstroms derart, daß im Meßbehälter 26 ein zur Messung geeigneter Flüssigkeitsspiegel der Solemischung einstellbar ist. Das Sperrventil 10 hindert in seiner einen Einstellung den Teilvolumenstrom am Eintritt in den Meßbehälter 26 und läßt diesen in seiner anderen Stellung zu, so daß entweder eine kontinuierliche Messung oder eine intermittierende Messung der Dichte der Solemischung durchführbar ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Meßbehälter 26 ein Außenrohr 11 auf, an dessen unterem Ende ein Innenrohr 12, koaxial zum Außenrohr 11, vorgesehen ist. Das Innenrohr 12 besitzt eine Länge, die etwa der Hälfte der Länge des Außenrohres 11 entspricht, und weist eine Vielzahl von radialen Durchtrittsöffnungen 13 für die Solemischung auf.

Das Innenrohr 12 ist von einem koaxialen und mit radialem Abstand angeordneten Überlaufrohr 14 umgeben, welches sich nach oben bis knapp unterhalb des oberen Endes des Innenrohrs 12 erstreckt. An seiner Unterseite ist das Überlaufrohr 14 mit der Bypaßleitung 8' verbunden, über die die Solemischung in den Zwischenraum 15 zwischen dem Überlaufrohr 14 und dem Innenrohr 12 eingeführt wird.

Die Solemischung steigt im Zwischenraum 15 bis zur oberen Kante des Überlaufrohrs 14 hoch und strömt von dort zur Seite und nach unten. Die obere Kante des Überlaufrohrs 14 bestimmt auf diese Weise einen konstanten Flüssigkeitsspie-

gel 16, der das Innenrohr 12 umgibt.

Die Solemischung tritt durch die Durchtrittsöffnungen 13 des Innenrohrs 12 in radialer Richtung in das Innenrohr 12 ein, so daß sich dort ebenfalls ein Flüssigkeitsspiegel

ausbildet, der dem Flüssigkeitsspiegel 16 des Überlaufrohrs 14 entspricht. Innerhalb des Innenrohrs 12 ist eine stabförmige Meßspindel 17 in vertikaler Richtung beweglich geführt, die nach oben über das oben offene Innenrohr 12 hinausragt. Die Meßspindel 17 schwimmt in der in das Innenrohr 12 eingetretenen Solemischung und verändert in Abhängigkeit der Dichte der Solemischung ihre vertikale Lage. Sie befindet sich aufgrund des Auftriebs somit in einer bestimmten Höhenstellung, die für die Dichte und damit für die Konzentration der jeweiligen Solemischung charakteristisch ist.

Etwa in halber Höhe des Überlaufrohrs 14 bzw. des Innenrohrs 12 ist am Außenrohr 11 ein Abfluß 18 vorgesehen, durch den der Flüssigkeitsspiegel außerhalb des Überlaufrohrs 14 bestimmt wird und der mit einer in Fig. 1 dargestellten Rücklaufleitung 19 in Verbindung steht, die die Solemischung wieder zur Soleförderpumpe 2 zurückführt.

Zur Messung der Relativlage der Meßspindel 17 bezüglich des; Meßbehälters 26 und damit bezüglich des Flüssigkeitsspiegels 16 ist am oberen Ende des Meßbehälters eine Ultraschallsende- und -empfangseinrichtung 20 befestigt, die entsprechende Schallwellen auf ein an der oberen Stirnseite der Meßspindel 17 befestigtes Reflexionselement 21 abstrahlt. Das Reflexionselement 21 besteht aus einer geglät- ° teten Schaumstoffscheibe, welche in der Lage ist, die Ultraschallwellen in Richtung der Sende- und Empfangseinrichtung 20 zu reflektieren.

Mit Hilfe der vom Reflexionselement 21 reflektierten und von der Sende- und Empfangseinrichtung 20 wieder empfangenen Ultraschallwellen kann eine hochgenaue Höhenstandsmessung der Meßspindel 17 durchgeführt werden, die es ermöglicht, die Dichte und damit die Konzentration der Solemi-schung sehr genau zu bestimmen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Ultraschallsende- und -empfangseinrichtung 20 über eine elektrische Leitung 22 mit einem Anzeigegerät 2 3 verbunden, an welchem die Konzentration der Solemischung abgelesen werden kann, sowie mit einem Regler 24, der das von der Sende- und Empfangseinrichtung 20 abgegebene Signal verarbeitet und mit einem eingestellten Sollwert vergleicht.

Der Regler 24 arbeitet digital und steht über eine elektrisehe Leitung 25 mit der Mischwasserzufuhrpumpe 3' in Verbindung. In Abhängigkeit des vom Regler 24 durchgeführten Soll-Istwert-Vergleichs verändert der Regler 24 die Förder-

menge der Mischwasserpumpe 3' soweit, bis ggf. der gemessene Konzentrations-Istwert dem Sollwert entspricht.

Claims

10 3804 Ba/os Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Messung des Konzentrationsgehaltes einer Solemischung mittels einer Dichtemeßeinrichtung, die eine innerhalb eines Meßbehälters vorzugsweise in vertikaler Richtung in Abhängigkeit von der Dichte der Solemischung verschiebbare Meßspindel aufweist,

¹^ dadurch gekennzeichnet,

daß innerhalb des Meßbehälters (26) eine die Relativposition der Meßspindel (17) bezüglich des Meßbehälters (26) erfassende Ultraschall- oder Infrarotsende- und -empfangseinrichtung (20) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinrichtung (20) am kopfseitigen Ende des Meßbehälters (26) vorgesehen und auf ein an der Meßspindel (17) befestigtes Reflexionselement (21) ausgerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionselement (21) am kopfseitigen Ende der Meßspindel (17) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionselement (21) aus einer geglätteten Schaurastoffscheibe besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionselement (21) an seiner der Sende- und Empfangseinrichtung (20) zugewandten Fläche verspiegelt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinrichtung (20)

mit einem Regler (24) zur automatischen Regelung der Fördermenge einer Mischwasserzufuhrpumpe (3') verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspindel (17) innerhalb eines mit seitlichen Durchtrittsöffnungen (13) versehenen, oben offenen Innenrohrs (12) vertikal verschiebbar geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (12) von einem koaxial angeordneten Überlaufrohr (14) mit Abstand umgeben ist, das mit einer Bypaßleitung (8') für die Solemischung derart verbunden ist, daß die Solemischung zwischen dem Überlaufrohr (14) und dem Innenrohr (12) in den Meßbehälter (26) eintritt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufrohr (14) eine geringfügig geringere Länge als das Innenrohr (12) aufweist.

^O

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwandung des Meßbehälters (26) ein Abfluß (18) vorgesehen ist, der im wesentlichen in halber Höhe des Innenrohrs (12) angeordnet ist.