DE938448C

DE938448C - Vorrichtung zur fortlaufenden Messung des spezifischen Gewichts stroemender Medien

Info

Publication number: DE938448C
Application number: DEB13506A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Enderlein; Karl Dipl-Ing Fees; Alfred Gropp; Helmut Dr Hinz
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1956-02-02

Description

Vorrichtung zur fortlaufenden Messung des spezifischen Gewichts strömender Medien Es ist bekannt, das spezifische Gewicht strömender Medien dadurch fortlaufend zu messen, daß man das Medium im Haupt- oder Nebenstrom durch einen Meßbehälter oder durch einfache Rohrschlangen fließen läßt, die auf einer Waage rehen, wob.ei das Medium durch elastische Röhrchen zu-und abfließt.
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das Leergewicht des Meßbchälters oder der Rohrschlangen die Waage belastet und damit ihne Empfindlichkeit für geringe Gewichtsänderungen herabsetzt. Auch der Ausgleich des Leergewichtes durch ein Gegengewicht, z.B. über einen Hebel, erhöht die Empfindlichkeit nicht wesentlich, da der Gewichtsausgleich über mindestens eine reibungsbehaftete Lagerstelle erfolgt.
Es wurde gefunden, daß geringe Änderungen im spezifischen Gewicht strömender Medien am genauesten im praktischen Ruhezustand des Meßbehälters, d. h. bei höchstens geringer Verschiebung desselben, lediglich durch Messung des unterschiedlichen Druckes auf eine feste Unterlage erfaßt werden können. Erfindungsgemäß wird die Messung in an sich bekannter Weise mit einem an elastischen Verbindungsröhrchen befestigten Meßgefäß durchgeführt, dessen Leergewicht ganz oder fast ganz reibungslos ausgeglichen ist, wobei das Neue darin liegt, daß die Änderung des spezifischen Gewichts des zu messenden Mediums bei höchstens geringer Bewegung des Meßgefäßes elektrisch durch die Kapazitätsänderungen einer Kohlensäule oder eines Kondensators festgestellt wird.
Wird hierbei das Leergewicht des Meßbehälters durch drallfreie Federn oder noch besser durch Tauchschwimmer aufgenommen, so wird die Druckmeßvorrichtcng nur mit den geringen Gewichtsänderungen, die das veränderliche spezifische Gewicht des strömenden Mediums verursacht, belastet, so daß das Gerät hochempfindlich ist. Mit dieser Einrichtung können selbst geringe spezifische Gewichtsänderungen von Gasen und Dämpfen gemessen werden, da sie keinerlei mit Reibung behaftete Lager enthält.
Grundsätzlich ist die Vorrichtung geeignet zur Messung des spezifischen Gewichts aller strömenden Medien, wie z. B. Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten und deren Mischungen, Emulsionen und Gemische staubförmiger fester Körper mit Flüssigkeiten und Gasen oder Dämpfen. Die Anordnung gestattet diese Messung bis zu den größten technisch angewandten Drucken, auch bei hohen Temperaturen, auszuführen.
Als Druckmeßvorrichtung wird entweder eine Säule aus einer großen Anzahl dünner Kohleplättchen, die ihren Widerstand mit der Druckbelastung stark ändern, oder ein elektrischer Kondensator mit veränderlichem Abstand verwendet. Beide Meßmethoden benötigen zur Erreichung großer Meßwerte für geringe Gewichtsänderungen nur äußerst kleine Meßwege. So drückt sich z. B. die Kohlensäule bei einer Mehrbelastung von O,I g um weniger als I Mikron zusammen und hat dabei leine Widerstandsänderung von 0,3 Ohm. Der ganze Meßbereich, der blei Waagen einen Meßweg von einigen Zentimetern Ausschlag benötigt, wird hier mit wenigen 1/100mm erfaßt. Dabei enthält ,die vorgeschlagene Vorrichtung keinerlei Lagerstellen, arbetet also reibungsfrei und deshalb mit größter Genauigkeit. Auch tritt bei diesen geringen Berastungen der Kohlensäule keine Hysteresisschleife in der Widerstandslinie auf.
An Hand der Abb. I bis 5 sei die Vorrichtung beispielsweise erläutert. Abb. X stellt den Einbau der Vorrichtung im Nebenstrom dar. Aus dem Hauptrohr a wird ,an der Stelle b ein Teilstrom entnommen und über das elastische Röhrchen d1 dem Meßbehälter c zugeleitet, um dann über das elastische Rö,hrchenld2 hinter einer Blende oder in eine Düse bei e, also an einer Stelle geringeren Druckes, wieder in das Hauptrohr zurückzukehren.
Das Leergewicht des Meßbehälters c und der Röhrchen d1 und d2 wird durch die doppelte gegseneinenader bewickelte, drallfreie Spiralfeder f, eine Blattfeder oder die Tauchschwimmer g (vgl. Abb. 2 bis 4) möglichst vollständig ausgeglichen. Bei der Messung mit der Kohlensäule k wird lein sehr kleiner Teil des Leergewichts als Vorspannung benutzt. Die Feineinstellung des Gewichtsausgleiches erfolgt mit der Stellschraube i oder bei den Tanchschwimmern, gemäß Abb. 2 bis 4, durch Anbringen oder Fortnehmen kleiner Gewichte l über dem Schwimmer. Der Druckstab m ist gemäß Abb. 5 starr mit dem Meßgefäß c und der Kondensatorplatte 111 verbunden, kann aber bei Verwendung der Kohlensäule nach Abb. I, 2 und 4 sowohl am Meßgefäß als auch auf der Deckplatte der Kohlensäule in Kwgel-, Schneiden- oder Spitzenform in Pfannen beweglich ruhen oder bei der Zugbelastung nach Abb. 3 als Kette ausgebildet sein.
Abb. 2 zeigt eine Querschnitt durch die Vorrichtung, aus der die Anordnung der Isolierung n für das Meßgerät c und der Rahmen 0, in den die gesamte Vorrichtung eingebaut ist, erkenntlich ist. Die Isolierung wird nur bei Messung heißer Medien benötigt, um die Felder f, die Schwimmflüssigkeit und gegebenenfalls die Kohlensäule k vor Temperaturänderungen zu schützen. Strahlt nämlich der meßbehälter c Wärme auf die Feder f oder die Flüssigkeit der Schwimmvorrichtung, so ändert sich sein Druck auf die Kohlensäule und damit deren Widerstand. Außerdem ändert sich der Widerstand der Kohlensäule, wenn sie ,erwärmt wird. Diesen beiden Erscheinungen kann man begegnen, indem man zum zusätzlichen Tragen des Meßbehälters c eine Bimetallfeder einbaut, deren entlastende Wirkung so abgestimmt ist, daß sie ,die Widerstandsveränderung der Kohlensäule aufhebt. Am besten eicht man jedoch die Vorrichtung ohne die Bimetallfeder im warmen Betriebszustand.
Um Temperatureinflüsse auf die Kohlensäule auszuschalten, kann man einen temperaturabhängigen Widerstand einschalten.
Einen Längsschnitt durch d4e Anordnung mit untenliegenden Tauchschwimmern zeigt Abb. 4, deren Einzelteile oben schon erwähnt sind. Die schwimmende Lagerung kann sowohl aus seinem Schwimmer, einem Ringschwimmer als auch aus mehreren Schwimmern bestehen.
Die Änderung des Widerstandes der Kohlensäule durch den veränderlichen Druck oder der Kapazität des Kondensators durch die geringen Abstandsänderungen wird in üblicher Weise (z. B. mit einer Wheatstoneschen Brücke) gemessen und zur Registrierung, zum Alarm oder zur Regelung, z. B. der Gemischzusammensetzung, benutzt.
Die elastischen Verbindungsrohre liegen vorteilhaft in etwa gleicher Höhenlage, da ihre Federkonstante dann nur ein Viertel so groß ist, als wenn sie in der bekannten Weise übereinanderliegen, so daß die Empfindlichkeit der Vorrichtung erhoht ist.
Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch zur empfindlichen Messung des Wasserstandes in Behältern Verwendung finden. Im allgemeinen, genügen jedoch hierfür einfachere und weniger empfindliche Einrichtungen.
Um Entmischungen inhomogener strömender Medien zu vermeiden, kann man in das meßgefäß zur Erhöhung der D urchflußgeschwindigkeit Wendeln oder Schikanen einbauen. Auch kann das Meßgefäß durch ein in mehreren Lagen, z. B. spiralförmig oder zylindrisch, gewickeltes Meßrohr- -ersetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur fortlaufenden Messung des spezifischen Gewichts strömender Medien mit einem an elastischen Verbindungsröhrchen (dl, d2) befestigten Meßgefäß (c), dessen Leergewicht ganz oder fast ganz reibungslos ausjeglichen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen des spezifischen Gewichts des zu messenden Mediums bei höchstens geringer Bewiegung des Meßgefäßes elektrisch über eine Kohlensäule oder einen Kondensator zu messen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leergewicht durch minbestens eine drallfreie Feder (f) ganz oder annähernd ausgeglichen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leergewicht von mindestens einem Tauchschwimmer (g) annähernd oder ganz aufgenommen ist.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des strömenden Mediums im Meßgefäß (c) mit einer kleinen Vorspannung durch einen sehr geringen Teil ,des Leergewichts auf eine Säule (k) von Kohlenplättchen drückt, deren Widerstandsänderung gemessen wird.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Verbindungsröhrchen (d1, d2) praktisch in gleicher Höhenlage liegen.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßgefäß Wendeln oder Schikanen eingebaut sind.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das M'eßgefäß aus einem Meßrohr besteht, das in mehreren Lagen gewickelt ist.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatureinflüsse auf die Schwimmflüssigkeit durch eine Bimetallfeder ausgeschaltet sind.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen I bis 7, da-,durch gekennzeichnet, daß Temperatureinflüsse auf die Kohlenplättchensäule durch Einschaltung eines temperaturabhängigen Widerstandes ausgeschaltet sind.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 492 360.