DE9320983U1

DE9320983U1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Dichtebestimmung von fluiden Medien

Info

Publication number: DE9320983U1
Application number: DE9320983U
Authority: DE
Original assignee: READYMIX BETON AG
Current assignee: READYMIX BETON AG
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2003-11-19

Description

Dr.ThomasU.Becker BeCkef &^ &Mgr;&udigr;&Igr;&Igr;&bgr;&Ggr;.. . Dr. Karl-Ernst Müller

Diplomingenieur ^ *&Ggr;·&idigr; ·**·&iacgr;*** Dipjcmnngjriei!·

European Patent Attorney Patentanwälte * . J . J !***, .^Eü*P. f,an ^Sat%nt Attorney

Anmelderin:

Readymix Beton AG 30. Mai 1995

Daniel-Goldbach-Str. - 25

40880 Ratingen REA 12876-G kiil2

Vorrichtung zur kontinuierlichen Dichtebestimmung von fluiden Medien

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Dichtebestimmung von fluiden Medien.

Der Begriff "fluide Medien" umfaßt erfindungsgemäß Flüssigkeiten, Flüssigkeits-/Feststoff-Gemische sowie Gase und Gas-/Feststoff- bzw. Flüssigkeits-ZGas-Gemische.

AIs Dichte {Massendichte) wird die Masse je Volumeneinheit, also die in 1 cm^ (beziehungsweise 1 1) enthaltene Masse in g (beziehungsweise kg) definiert. Die Dichte hat die Dimension Masse/Volumen. Die Dichte wird als dimensionslose Zahl ausgedrückt. Zum Vergleich dient Wasser von 4° C, dessen Dichte gleich 1 gesetzt wird.

EisenhUttenstraße 2 · D-40882 RSBiJgen -JTeIStOn &phgr;)2&phgr;2.)"&iacgr;&&iacgr;8 4842961 ■ Telefax (0)2102/83069 ,, ». ··.· ·· ·· ·· **

Zum Beispiel" bei der Herstellung von Betonen wird sogenann-" ' tes Recyclingwasser verwendet. Es handelt sich um Wasser, welches zum Beispiel beim Reinigen, von Aufbereitungsgeräten anfällt und entsprechend Feststoffanteile (Mörtel-/Betonanteile) enthält. Es ist offensichtlich, daß der Feststoffanteil eines derartigen Recyclingwassers zum Teil stark variieren kann.

Wird das Recyclingwasser als Anmachwasser bei der Aufbereitung eines Frischmörtels oder Frischbetons verwendet, so kann dies entsprechend - ohne vorherige Bestimmung des Feststoffanteils - zu erheblichen Unregelmäßigkeiten und damit zu starken Schwankungen des effektiv verfügbaren Anmachwassers führen.

Es ist bekannt, die Dichte von Flüssigkeiten mit Hilfe von Pyknometern mit der Auftriebsmethode mit Hilfe der hydrostatischen oder Mohrschen Waage oder auch direkt mit Aräometern zu ermitteln. Zahlreiche weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Dichtebestimmung von fluiden Medien sind bekannt. Alle arbeiten jedoch diskontinuierlich.

Zum Beispiel bei der Herstellung von Transportbeton ist eine diskontinuierliche Dichtebestimmung des Recycling-Anmachwassers unbrauchbar. Die Schwankungen des Feststoffgehaltes im Recyclingwasser können so groß sein, daß die Dichte einer gezogenen Probe um ein Vielfaches von der Dichte einer anderen Probe abweicht. Würde man demzufolge die Dichte der ersten Probe als Grundlage für die Bestimmung der Anmachwassermenge verwerten, würde dies zwangsläufig zu einer falsch berechneten Anmachwassermenge führen, sofern weiteres Anmachwasser eine unterschiedliche Dichte aufweist.

Eine-analoge/Problemstellung "ergibt "sich zum Beispiel auch bei der Herstellung von Werkfrischmörtel. Dabei wird einem Gemisch.aus. Sand und Zement ein Mörtelschaum zugegeben. Ein wichtiger Parameter für die Qualität des Mörtels ist die Schaumdichte. Die Schaumdichte kann - wie die Dichte des Recyclingwassers - variieren. ' ' ......

Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Dichtebestimmung von fluiden Medien anzugeben. Die kontinuierliche Dichtebestimmung ermöglicht es, über einen entsprechenden, nachgeschalteten Rechner, kontinuierlich - in Abhängigkeit von den jeweiligen Feststoffanteilen im Recycling-Anmachwasser - die tatsächlich zuzugebende Anmachwassermenge zu bestimmen beziehungsweise zu korrigieren.

Zur Lösung der vorstehend formulierten Aufgabe schlägt die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform eine Vorrichtung mit folgenden Merkmalen vor:

- einem rohrförmigen Körper, der

- unter horizontaler Ausrichtung über mindestens ein Zwischenglied an einem Traggerüst vertikal verschiebbar befestigt und

- an seinen beiden freien Endabschnitten über elastische Balge an korrespondierende Zu- und Ableitungen für das fluide Medium anschließbar ist, wobei

- das Zwischenglied so gestaltet ist, daß eine Vertikalverschiebung des rohrförmigen Körpers am Zwischenglied registrierbar und anzeigbar ist.

Über den—rohrförmigen Körper der Vorrichtung ^wird eine kontinuierlich vom fluiden Medium durchströmte Meßstrecke zur Verfügung gestellt.. Dabei wird - wie nachstehend noch näher beschrieben wird - kontinuierlich die Dichte des im rohrförmigen Körper befindlichen fluiden Mediums gemessen, angezeigt und registriert, die dann über einen nachgeschalteten Rechner unter Hinzuziehung von entsprechenden Eichwerten ausgewertet werden kann, um zum Beispiel im Fall von Recycling-Anmachwasser für Mörtel und Betone die tatsächlich benötigte Anmachwassermenge exakt zu bestimmen.

Dazu wird der rohrförmige Körper einerseits an eine Wägevorrichtung, andererseits an eine Zu- und Ableitung angeschlossen. Die Zu- und Ableitung sorgt für den kontinuierlichen Durchfluß der Meßstrecke. Die Wägevorrichtung dient zur Registrierung und Auswertung der vertikalen Verschiebung des rohrförmigen Körpers je nach Dichte des im rohrförmigen Körper befindlichen Mediums.

In dem vorstehend genannten Anwendungsfall wird die Vorrichtung vorzugsweise so geeicht, daß der Referenzwert der Dichte 1, also dem reinen Wasser, entspricht. Befindet sich nun im weiteren Verlauf ein mit Feststoffanteilen aufkonzentriertes Recyclingwasser in der Meßstrecke, wäre die Dichte entsprechend größer als 1. Dies würde zu einer vertikalen Absenkung des rohrförmigen Körpers führen,- wobei die Strecke der vertikalen Absenkung über das beziehungsweise die Zwischenglieder erfaßt, registriert und ausgewertet wird.

""Dabeibist "anzustreben, daß die Verbindungsbereiche des rohrförmigen Körpers an die Zu- und Ableitung keine Meßwertverfälschung ergeben. Durch Kalibrierung der Vorrichtung können entsprechende (geringfügige) Meßwertverfälschungen vorab korrigiert werden.

Auf jeden Fall darf die Verbindung zwischen rohrförmigem Körper und Zu- beziehungsweise Ableitung nicht starr sein.

Optimierte Ergebnisse lassen sich dann erzielen, wenn mindestens zwei Zwischenglieder vorgesehen werden, die dann vorzugsweise jeweils am freien Endbereich des rohrförmigen Körpers angeordnet sind.

Die Registrierung der Weglängenänderung in den Zwischengliedern läßt sich besonders leicht mit bekannten Dehnungsmeßstreifen erreichen. Derartige Meßglieder sind im Handel - wenngleich für andere Anwendungszwecke - bekannt und erhältlich und werden deshalb nachstehend nicht weiter beschrieben .

Das Traggestell kann sowohl unterhalb wie oberhalb des rohrförmigen Körpers angeordnet werden.

Ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, den rohrförmigen Körper über das/die Zwischenglied(er) hängend am Traggestell zu befestigen, wird entsprechend die Dehnung im Bereich der Zwischenglieder erfaßt. Im umgekehrten Fall würde die Stauchung registriert. Im Ergebnis lassen sich mit beiden Methoden gleiche repräsentative Dichtemessungen durchführen.

Nach .einer--weiteren Aus-führungsform ist vorgesehen, daß die dem rohrförmigen Körper zugewandten Endabschnitte des Zwi-.schengliedes / der Zwischenglieder den rohrförmigen Korper ringartig umgeben. Dabei ist es von Vorteil,' einen schwingungsdämmenden Werkstoff für die entsprechenden Endabschnitte der Zwischenglieder zu verwenden oder ""S"chwingungsdämmende Elemente zwischen den Endabschnitten der Zwischenglieder und dem rohrförmigen Körper anzuordnen, um Meßwertverfälschungen zu minimieren.

Aus dem gleichen Grunde sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, die Balge so zu gestalten, daß die Zu- und Ableitung im Abstand zu den korrespondierenden freien Enden des rohrförmigen Körpers positionierbar sind. Dabei kann der entsprechende Abstand sehr klein gewählt werden.

Grundsätzlich ist jede Querschnittsform für den rohrförmigen Körper denkbar. Im einfachsten Fall wird ein rohrförmiger Körper mit Kreisquerschnitt verwendet. Ist der Körper durchsichtig, läßt sich überprüfen, ob es zum Beispiel im rohrförmigen Körper zu Sedimentationserscheinungen gekommen ist, die die Meßwerte verfälschen würden. In einem solchen Fall kann dann der rohrförmige Körper durchspült werden, um ihn wieder frei von Verunreinigungen zu machen. Ein rohrförmiger Körper aus Glas hat den Vorteil, daß er eine sehr glatte Innenfläche aufweisen kann, so daß Ablagerungen von Feststoffteilchen minimiert werden.

Um möglichst repräsentative Werte zu erhalten, sollte der rohrförmige Körper eine Länge aufweisen, die mindestens fünfmal so groß ist wie sein Durchmesser. Eine Länge von

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-mindestens dem zehnfachen Durchmesser, vorzugsweise dem zwanzigfachen Durchmesser, wird in alternativen Ausführungsformen vorgeschlagen.

Grundsätzlich ist die Vorrichtung für Dichtemessungen an beliebigen fluiden Medien geeignet.- Besonders vorteilhafte Verwendungen dienen der Dichtebestimmung von Mörtelschaum sowie der Dichtebestimmung von Recyclingwasser, welches Feststoffteilchen enthält und zur Herstellung von Mörteln und Betonen verwendet wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Darstellung -

Figur 1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 2: eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 1 entlang der Linie 2-2.

Zu erkennen ist in Figur 1 ein Traggestell 10, an dem beabstandet zueinander zwei Meßglieder (Zwischenglieder) 12A, B angeordnet sind. Die Zwischenglieder 12A, B sind mit einem Ende an einer oberen Traverse 1OA des Traggestells 10 befestigt und weisen an ihrem gegenüberliegenden freien Ende eine Platte 14 auf, die außenseitig zwei Durchbrechungen 16 besitzt, durch die Spannschrauben 18 ragen, die unterein-

ander mit -einem-Hartgummiring 20 verbunden sind, der einen rohrförmigen Körper 22 aus - Glas umgibt. Zwischen der Platte 14 und dem rohrförmigen Körper 22 ist ferner ein Dämpfungsglied 24; ebenfalls aus Hartgummi, zwischengeschaltet.

Von der Platte'14 erstreckt sich eine Kette 26 nach oben in den Basiskörper des Zwischengliedes 12A, B, wo die Kette elastisch aufgehängt ist und wo sich gleichzeitig ein an sich bekannter Dehnungsmeßstreifen befindet, dessen Aufgabe und Funktion nachstehend noch näher erläutert wird.

Die freien Endabschnitte 22A, B sind über Balge 28 mit einer Zuleitung 30 beziehungsweise Ableitung 32, hier für Recyclingwasser mit schwankenden Feststoffanteilen zur Herstellung von Mörteln und Betonen, verbunden. Wie Figur 1 erkennen läßt, verlaufen die Zu- und Ableitung 30, 32 in geringem Abstand zu den freien Enden des rohrförmigen Körpers 22.

Das Meßverfahren arbeitet wie folgt:

Über die Zuleitung 3 0 wird Recyclingwasser mit schwankenden Feststoffgehalten in den rohrförmigen Körper 22 geführt. Das Recyclingwasser durchströmt kontinuierlich den rohrförmigen Körper 22 und tritt über den Balg 28 beziehungsweise die Ableitung 3 2 anschließend wieder aus dem rohrförmigen- Körper 22 heraus.

Während der Verweilzeit im rohrförmigen Körper 22 wird kontinuierlich das Gewicht des rohrförmigen Körpers 22 (einschließlich des darin befindlichen Recyclingwassers) gemessen. Die Vorrichtung ist so geeicht, daß in dem Fall,

daß reines Wasser den rohrförmigen Körper 22 durchströmt, der rohrförmige Körper 22 in exakt vertikaler"Ausrichtung— gemäß seiner Ausgangsposition verbleibt. Wird nun Recyclingwasser mit Feststoffanteilen (deren Dichte größer 1 ist) durch den" rohrförmigen Körper 22 geführt, hat dies zur Folge, daß der rohrförmige Körper 22 absinkt, wodurch es zu einer entsprechenden Dehnung im Bereich der Zwischenglieder 12A, B kommt, die über die darin befindlichen Dehnungsmeßstreifen registriert und angezeigt wird.

Von den Dehnungsmeßstreifen verlaufen (hier nicht dargestellte) Meßleitungen zu einem zentralen Rechner, der entsprechend einer Kalibrierung anhand der ermittelten Dehnungswerte diese in zugehörige Dichtewerte umsetzt und anzeigt. Entsprechend läßt sich unmittelbar der tatsächliche Wassergehalt (abzüglich der Feststoffteilchen) ermitteln und damit die zur Aufbereitung des Mörtels oder Betons notwendige Anmachwassermenge exakt bestimmen.

Die kontinuierliche Dichtemessung führt dabei zu nahezu hundertprozentxgen Werten zur Bestimmung des Anmachwassers.

Claims

Dr.ThomasU.Becker BecKef &t MÜlle^r Dr. Karl-Ernst Müller

Diplomingenieur ^i *"«*■·· ^« ,, ·«·« Diplotnjng^ni^Ji

European Patent Attorney Patentanwälte · · · · ··· Eurjipe^¹ l^tant Attorney

Anmelderin:

Readymix Beton AG , - 30. Mai 1995

Daniel-Goldbach-Str. 25 ...... _r.

40880 Ratingen -- - - - - REA 12876-G kül2

Vorrichtung zur kontinuierlichen Dichtebestimmung

von fluiden Medien

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dichtebestimmung von fluiden Medien mit folgenden Merkmalen:

1.1 einem rohrförmigen Körper (22), der

1.2.1 unter horizontaler Ausrichtung über mindestens ein Zwischenglied (12A, B) an einem Traggerüst (10) vertikal verschiebbar befestigt und

1.2.2 an seinen beiden freien Endabschnitten (22A, B) über elastische Balge (28) an korrespondierenden Zu- und Ableitungen (30, 32) für das fluide' Medium anschließbar ist, wobei

1.3 das Zwischenglied (12A, B) so gestaltet ist, daß eine Vertikalverschiebung des rohrförmigen Körpers (22) am Zwischenglied (12A, B) registrierbar und anzeigbar ist.

Eisenhüttenstraße 2 · D^OSejjtetfrigfti ; 1^*^210|&iacgr;&dgr;?&iacgr;&Ogr;8&bgr;+-_#8.4«901 ■ Telefax (0)2102/83069

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Zwischengliedern (12A,. B), die jeweils am freien .Endabschnitt. {22A, B) des rohrförmigen Körpers (22) angeordnet sind.
-3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zwischenglieder (12A, B) jeweils einen Dehnungsmeßstreifen umfassen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem

der rohrförmige Körper (22) über das/die Zwischenglied(er) (12A, B) am Traggerüst (10) hängend befestigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die dem rohrförmigen Körper (22) zugewandten Endabschnitte des/der Zwischengliedes (Zwischenglieder) (12A, B) den rohrförmigen Körper (22) ringartig umgeben.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die dem rohrförmigen Körper (22) zugewandten Endabschnitte des Zwischengliedes/der Zwischenglieder (12A,B) aus einem schwingungsdämmenden Werkstoff wie Gummi bestehen oder schwingungsdämmende Elemente (24) zwischen den Endabschnitten des Zwischengliedes/der Zwischenglieder (12A, B) und dem rohrförmigen Körper (22) angeordnet sind.
7- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Balge (28) so gestaltet sind, daß die Zu- und Ableitungen (30, 32) im Abstand zu den korrespondierenden freien Enden (22A, B) des rohrförmigen Körpers positionierbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei "dem der rohrförmige Körper (22) einen Kreisquerschnitt aufweist. ....
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der rohrförmige- Körper (22) durchsichtig ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der rohrförmige Körper (22) aus Glas besteht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der rohrförmige Körper (22) eine Länge aufweist, die mindestens fünfmal so groß ist wie sein Durchmesser.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei dem der rohrförmige Körper (22) eine Länge aufweist, die mindestens zehnmal so groß ist wie sein Durchmesser.