DE960140C - Verfahren zur Steuerung von Ventilen in Leitungen in Abhaengigkeit vom Wechsel mehrerer hintereinander stroemender Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Es ist bekannt, in Rohrleitungen Schaugläser einzusetzen, um die durch die Rohrleitungen fließenden Flüssigkeiten beobachten zu können. Eine derartige Beobachtung der Flüssigkeit ist vor allem dann notwendig, wenn in der Rohrleitung Ventile angeordnet sind, die in Abhängigkeit von der durch die Rohrleitung fließenden Flüssigkeit gesteuert — z. B. abgeschaltet oder umgeschaltet — werden sollen. Diese Aufgabe ist vor allem dann gegeben, wenn durch die Röhrleitung hintereinander Flüssigkeiten fließen, die sich miteinander nicht mischen, wobei dann die beiden Flüssigkeiten durch ein Absperrventil oder durch ein Umschaltventil voneinander getrennt werden sollen. So wird beispielsweise bei dem Entleeren von Tankschiffen das öl durch eine Rohrleitung aus dem Tank gepumpt. Ein in der Ölleitung angeordnetes Ventil ist in dem Augenblick abzusperren, in dem beispielsweise beim Senken des Pumprohres dieses in den Bereich des stets unter dem Öl auf dem Grund des Tanks befindlichen! Wassers eintaucht. Das Wasser wird dann in gleicher Weise wie das Öl durch die Pumpe angesaugt, es soll aber nicht in den zu füllenden Behälter gelangen. Ein anderes Beispiel bietet der Betrieb einer Anlage zum Nitrieren von Toluol. Nach Beendigung der Nitrierung wird die Flüssigkeit mit Preßluft aus der Anlage durch ein Rohr herausgedrückt, wobei der Flüssigkeitsstrom abgesperrt bzw. in eine andere Bahn gelenkt werden soll, sobald die oberhalb des Nitrierproduktes befindliche Nitriersäure in das Abflußrohr gelangen kann.

Die Verwendung von Schaugläsern hat den Nachteil, daß sie insbesondere bei undurchsichtigen oder stark schmutzenden Flüssigkeiten die Beobachtung erschweren, Die Reinigung der Schaugläser ist umständlich und nur bei einer Betriebsunterbrechung möglich. Die Schaugläser können

weiterhin bei höheren Drücken nicht angewendet werden. Alle Flüssigkeiten, deren optische Unterschiede gering sind, lassen sich bei der Beobachtung durch ein Schauglas nicht voneinander unterscheiden, insbesondere nicht wasserhelle, klare Flüssigkeiten.

Es ist weiterhin ein Salzgehaltmeßgerät bekannt, das zur Überprüfung von Flüssigkeiten auf Verunreinigungen oder ihren Salzgehalt dient, .wobei als Grundlage die mit dem Salzgehalt sich ändernde Leitfähigkeit der Flüssigkeit dient. Diese Leitfähigkeit wird mittels zweier Elektroden, die in die Flüssigkeit eintauchen, gemessen. Die Messung wird mit Wechselstrom durchgeführt, um Polarisationserscheinungen an den Elektroden auszuschließen. An dieses Gerät können Anzeige- oder Schreibgeräte, aber auch Regelgeräte zur Steuerung von Dosiereinrichtungen oder optische oder akustische Signalgeräte angeschlossen werden. Das bekannte Gerät kann nur zur Bestimmung der Verunreinigungen bzw. des Salzgehalts und zur Regelung desselben von Flüssigkeiten dienen, da mit dem bekannten Gerät nur ein im wesentlichen stets gleichbleibender Stoff untersucht werden kann. Das vorbekannte Gerät hat zudem noch den Nachteil der Verwendung von Elektroden. Es besteht die Gefahr, daß diese verschmutzen, wodurch eine einwandfreie Leitfähigkeitsmessung verhindert werden kann.

Es ist auch bekannt, den Wasserstand von Dampfkesseln durch vom Wasserstand geschlossene, in verschiedener Höhe angebrachte Kontakte optisch oder akustisch anzuzeigen.

Die Erfindung erstrebt, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Ventilen in Leitungen in Abhängigkeit vom Wechsel hintereinander strömender Flüssigkeiten. Die Erfindung besteht darin, daß die elektrischen Eigenschaften, wie Leitfähigkeit, die Dielektrizitätskonstante od. dgl., in an sich bekannter Weise ohne Verwendung von in die Flüssigkeiten eintauchenden Elektroden bestimmt werden. Dabei können die Ventile selbsttätig durch die elektrischen Impulse der Meßanordnung gesteuert werden. Dafür können Relais und Schaltschütze verwendet werden. Die Unterschiede in den elektrischen Eigenschaften der aufeinanderfolgenden Flüssigkeiten können auch in Meßinstrumenten sichtbar gemacht werden und dem Bedienungspersonal anzeigen, wann die Ventile von Hand zu steuern sind. Im allgemeinen weichen die elektrischen Eigenschaften zweier sich nicht mischender Flüssigkeiten genügend voneinander ab. Unterschiede bestehen vor allem in der Leitfähigkeit. Organische Flüssigkeiten unterscheiden sich meistens in der Dielektrizitätskonstante.

Zur Durchführung des Verfahrens können Elektroden in der Rohrleitung angeordnet sein, an denen die Flüssigkeit vorbeifließt. Eine Ausführungsform besteht darin, daß die Fühler z. B.. außerhalb eines nichtleitenden Rohrstückes angeordnet sind. Die eine Elektrode kann dabei auch innerhalb des Rohres angeordnet und durch einen isolierenden Überzug von der vorbeifließenden Flüssigkeit getrennt sein. Die Bestimmung der elektrischen Eigenschaft ohne Verwendung von in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden hat mehrere Vorteile. Die Elektroden werden dem Angriff irgendwelcher Mittel nicht ausgesetzt und sind insbesondere vor Verschmutzungen geschützt. Das erfmdungsgemäße Verfahren ist vor allem vorteilhaft, wenn Flüssigkeiten vorliegen, die die normalerweise verwendeten Elektrodenmaterialien angreifen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei leicht entzündlichen Flüssigkeiten geeignet.

Zur Ausschaltung einer Entzündungs- bzw. Explosionsgefahr kann eine Anordnung dienen, bei der die Fühler erst nach erfolgter Umsteuerung Spannung führen. Hierzu kann z. B. eine Röhrenschaltung verwendet werden, die nur schwingt, wenn die nicht entzündbare bzw. brennbare Flüssigkeit sich zwischen den Fühlern befindet. Erst dann wird an den beispielsweise verwendeten Fühlerkondensator eine Spannung gelegt. Das Entstehen von Öffnungsfunken od. dgl. wird dadurch ausgeschlossen.

In der Zeichnung sind einige Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar zeigen

Abb. ι und 2 unterschiedliche Anordnungen von Fühlern,

Abb. 3 bis 5 unterschiedliche Schaltanordnungen. Abb. ι zeigt die Ausbildung eines kapazitiven Fühlers. Die Flüssigkeit fließt im Innern des Rohres 5, in dem ein weiteres Rohr 6 angeordnet ist, wobei beide Rohre aus nichtleitendem Material bestehen. Auf der Außenseite des äußeren Rohres 5 und auf der Innenseite des inneren Rohres 6 sind Metallbelege 7 und 8 angeordnet, von denen Leitungen 9 und 10 zu der Meßanordnung führen. In dieser kann beispielsweise die Kapazität zwischen den beiden Belegen 7 und 8 gemessen werden. Diese Form des Fühlers kann sowohl zur Unterscheidung zweier Flüssigkeiten verwendet werden, deren eine ein Leiter und deren andere ein Nichtleiter ist, als auch zur Unterscheidung von Flüssigkeiten, die beide Nichtleiter sind, die sich jedoch hinsichtlich ihrer Dielektrizitätskonstante unterscheideni.

Der Fühler nach Abb. 2 besteht aus einem isolierenden Rohr 11, durch das die Flüssigkeit strömt. Auf dem Rohr sind nebeneinander die Belege 12 und 13 angeordnet, die nur dann eine merkliche Kapazität gegeneinander besitzen, wenn durch das Rohr eine leitende Flüssigkeit fließt.

Die Anordnung nach Abb. 3 bedient sich eines Fühlers der in Abb. 2 dargestellten Art. Von den beiden Belegen 12 und 13 ist der eine unmittelbar über die geerdete Leitung 18, der andere über die iao Glimmlampe 19 mit der Wechselstromspannungsquelle 20 verbunden, die beispielsweise eine Spannung von 100 Volt liefert. Wenn durch das Rohr 11 eine leitende Flüssigkeit strömt, wird der Stromkreis der Glimmlampe 19 geschlossen, sie leuchtet auf. Die Größe der Belege 12 und 13 ist je nach

der Frequenz der Wechselspannungsquelle zu bemessen. Die Fläche der Belege muß dabei so groß sein, daß durch die zwischen 12 und 13 bestehende Kapazität, solange durch die Leitung 11 eine leitende Flüssigkeit strömt, ein ausreichend starker Strom fließt. Sobald sich in dem Rohr 11 eine nichtleitende Flüssigkeif oder nicht Luft befindet, darf die Glimmlampe 19 nicht aufleuchten. Zur Sicherstellung eines derartigen Zustandes der Schaltanordnung kann ein parallel zur Glimmlampe 19 geschalteter Hochohmwiderstand 21 dienen.

Abb. 4 zeigt eine Schaltanordnung, bei der die Steuerung durch eine Kapazitätsänderung bewirkt wird. Dabei kann, wie gezeichnet, ein kapazitiver Fühler nach Abb. 1 oder ein Fühler nach Abb. 2 verwendet werden. Die Rückkopplung der Röhre 22 erfolgt hier über die Gitteranodenkapazität (Huth-Kühn-Schaltung). Der Gitterkreis, bestehend aus dem Kondensator 25 und der Spule 26, wird durch die Kapazität des Fühlers in seiner Abstimmung verändert. Der Anodenschwingungskreis, bestehend aus den Kondensatoren 29 und 30 und der Spule 31, wird mit dem zwischen den Kondensatoren liegenden Punkt 33 an die Anode der Röhre 22 angeschlossen. Die Anodenspannung, geliefert von der Batterie 16, wird über die Drossel 32 zugeführt; Bekanntlich entstehen infolge der inneren Rückkopplung über die Gitteranodenkapazität in einer solchen Schaltung Schwingungen, sobald die Eigenfrequenzen der beiden Schwingungskreise genügend genau übereinstimmen; die Frequenz der entstehenden Schwingung ist etwas kleiner als die Eigenfrequenzen beider Kreise, deren Impedanz also induktiv sein muß. Dieser Umstand ermöglicht die Steuerung dieser Schaltung durch Änderungen der Kapazität im Gitterkreis. Vergrößert sich die Fühlerkapazität, so wird die Schwingung abreißen, wenn dadurch die Impedanz des Gitterkreises kapazitiv wird. Durch die kapazitive Anzapfung des Anodenkreises wird erreicht, daß sein Eingangswiderstand nur für einen kleinen Frequenzbereich induktiv ist; man kann so erreichen, daß Schwingungen nur für einen verhältnismäßig engen Bereich von Frequenzen (oder Gitterkapazitäten) entstehen können.

Abb. 5 zeigt eine Röhrenschaltung, die erst beim Wechsel der Flüssigkeiten von einer nichtleitenden zu einer leitenden zu schwingen beginnt. Erst nach der Herstellung der leitenden Verbindung zwischen den Elektroden können Schwingungen und damit Wechselspannungen zwischen den Kontakten auftreten. Das Entstehen eines Öffnungsfunkenis od. dgl. ist daher ausgeschlossen, so daß eine derartige Schaltung von besonderem Vorteil ist, wenn jede Entzündungs- und Explosionsgefahr ausgeschlossen sein soll. Die Schaltung besteht aus der Elektronenröhre 22, vor deren Gitter der Audionkondensator 23 liegt. Die Zuführung der Gitterspannung erfolgt durch den Hochohmwiderstand

24. Der Schwingungskreis, bestehend aus dem Kondensator 25 und der Gitterspule 26, wird durch die leitende Flüssigkeit zwischen den Kontakten 4 und ι geschlossen und über die Rückkopplungsspule 27 angefacht. Der Widerstand 28 verhindert die Schaltung am Schwingen, auch wenn die Zuleitungskabel zum Fühler verhältnismäßig lang sind und daher eine größere Kapazität besitzen. Beim Schließen des Kontaktes zwischen 4 und 1 verschwindet der Einfluß des Widerstandes 28. Der von der Batterie 16 gelieferte Anodenstrom ist stark, wenn die Röhre nicht schwingt. Das Relais 15 fällt ab, sobald infolge des Entstehens von Schwingungen der Anodenstrom absinkt, dann wird ein nicht gezeichneter .Kontakt geschlossen und so der gewünschte Schaltvorgang ausgelöst. Die Zeit bis zum Einsetzen der Schwingungen hängt von der Stärke der Rückkopplung ab. Eine lose Rückkopplung in Verbindung mit einem wenig gedämpften Gitterschwingungskreis hat eine lange Einschwingzeit zur Folge. Eine feste Rückkopplung führt zu einem schnelleren Aufbau der HF-Spannung. Eine Anordnung nach Abb. 5 kann benutzt werden, sobald der Schaltvorgang oder die Anzeige beim Eintreffen der leitenden Flüssigkeit ausgelöst werden soll. Im entgegengesetzten Fall wäre der Kontaktfühler parallel zum Schwingungskreis zu schalten, so daß die dadurch verursachte Dämpfung des Gitterkreises durch die Öffnung des Kontaktes aufgehoben wird und die Schaltung in Funktion treten kann.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Steuerung von Ventilen in Leitungen in Abhängigkeit vom Wechsel mehrerer hintereinander strömender Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach den elektrischen Eigenschaften, wie Leitfähigkeit oder Dielektrizitätskonstante,' der Flüssigkeiten erfolgt, die in an sich bekannter Weise ohne Verwendung von in die Flüssigkeit eintauchenden Elektroden bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Schaltung, bei der der Fühler erst nach erfolgter Umsteuerung Spannung führt.

3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Verwendung einer Huth-Kühn-Schaltung, deren Anodenkreis kapazitiv angezapft ist.

4. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungskabel zwischen Fühler und Schwingschaltung am Eingang der Schwingschaltung durch einen solchen Widerstand geshuntet wird, daß die Verluste der Kabelkapazität groß werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Archiv für Technisches Messen, Blatt V 1123-7, Januar 1937, Bild 6; Blatt V 3514-4, Juli 1937; Blatt V 3514-5, September 1950.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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