DEP0000584BA - Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von fein verteilten festen Stoffen. - Google Patents

Description

Beschreibung-

zur Patentanmeldung der

Imperial Chemical Industries Limited, London SW 1,

betreffend:

Fafara"¹ -id· Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von fein verteilten festen Stoffen in Kesseln.

Priorität England Ho. 24129/46 vom 14.August 1946.

Die Erfindung betrifft ein- V-rfepen-ua-d- eine Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit von fein verteilten festen Stoffen in Kesseln.

G-emäss der Erfindung wird die Fliessgeschwindigkeit eines Stromes von fein verteilten festen Stoffen, der in einem im wesentlichen stromlinienförmigen Strom durch einen Kessel fliesst, durch eine Apparatur gemessen, die Mittel zur Änderung der Temperatur eines Teiles des Stromes des fein verteilten festen Stoffes enthält und Mittel zur Bestimmung des Augenblicks, wenn dieser Teil einen oder mehrere ausgewählte Punkte nach den Temperatur änderung smitt ein passiert, wobei an diesem ausgewählten Punkt oder Punkten temperaturempfindliche Elemente vorgesehen sind.

Wenn der Augenblick bekannt ist, bei dem die Temperatur des Teiles des fein verteilten festen Stoffes geändert wird, ferner der Abstand zwischen dem Punkt, wo Erwärmung oder Abkühlung stattfindet, und einem temperaturempfindlichen Element, oder der zwischen

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zwei temperaturempfindliciierL Elementen und der Augenblick, wenn der erhitzte Teil des fein verteilten festen Stoffes an diesen temperaturempfindlichen Elementen ankommt, so lässt sich hieraus die Strömungsgeschwindigkeit des fein verteilten festen Stoffes bestimmen.

Wenn in der vorliegenden Beschreibung von einem Kessel die Rede ist, so wird darunter ein Raum verstanden, in dem der fein verteilte feste Stoff einer physikalischen oder chemischen Behandlung unterworfen wird oder in dem physikalische oder chemische Vorgänge in Gegenwart eines fein verteilten festen Stoffes erfolgen. Unter der Bezeichnung Kessel werden also auch Leitungen oder Rohre verstanden, durch die der fein verteilte feste Stoff in andere Räume, wie beispielsweise Reaktionskammern oder Vorratsbehälter, strömt.

Wenn weiterhin in der vorliegenden Beschreibung von einem stromlinienförmigen Strom mit Bezug auf den auf die Fortbewegung des fein verteilten festen Stoffes die Rede ist, so wird darunter verstanden, dass der fein verteilte Stoff im wesentlichen ohne Wirbelbildung durch einen Kessel strömt.

Die Änderung der Temperatur des Teiles des fein verteilten festen Stoffes kann in einer Erhöhung oder Verringerung der Temperatur, je nach dam vorliegenden Fall, bestehen, wobei auch andere Faktoren in Betracht zu ziehen sind, beispielsweise die Art des fein verteilten Stoffes und die physikalischen und/oder chemischen Bedingungen, unter denen die Strömung erfolgt. Im allgemeinen ist es zweckmässig, eine derartige Anordnung zu treffen, dass die Temperatur des fein verteilten festen Stoffes erhöht wird ο

Die Temperatur des Teiles des fein verteilten festen Stoffes kann durch verschiedenartigste Mittel geändert werden, in der Weise, dass ein Teil des fein verteilten festen Stoffes, der sich über den ganzen Querschnitt des Kessels erstreckt, in dem die Strömung erfolgt, im wesentlichen gleichmässig erwärmt oder gekühlt wird. Dies wird im folgenden als symmetrische Erwärmung oder Küh-

lung bezeichnet werden. Bei gewissen Materialien und unter gewissen Arbeitsbedingungen ist es jedoch z?/eckmässig, die Tempe-AVyidfai* afc a

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ratur d«4jreiles eesherir fein verteilten festen Stoffes zu ändern, der sich nicht über den ganzen Querschnitt des Kessels erstreckt. Diese Arbeitsweise wird im folgenden als eine unsymmetrische Erwärmung oder Kühlung bezeichnet. Wenn eine Erhöhung der Temperatur erwünscht ist, kann eine Heizvorrichtung in geeigneter Weise an oder in der Wandung des den fein verteilten festen Stoff enthaltenden Kessels angebracht sein, wobei diese Heizvorrichtung auf elektrischem Wege oder durch andere Mittel nach Wunsch erwärmt werden kann. Die Heizvorrichtung kann die Form einer elektrischen Wickelung besitzen, die an einem ausgewählten Teil des Kessels angebracht und von diesem isoliert ist. Sie kann aber auch durch eine in geeigneter Weise angeordnete Schlange gebildet werden, durch die überhitzter Wasserdampf oder eine Wärme übertragende Flüssigkeit von geeigneter Temperatur geleitet wird. Es ist einleuchtend, dass, wenn die ganze Menge des fliessenden fein verteilten festen Stoffes bereits erwärmt ist, es sweckmässig sein kann, einen Teil dieser Masse nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung su kühlen. Eine derartige Kühlung kann dadurch erfolgen, dass ein Kühlmedium durch die erwähnte Schlange geleitet wird oder dass eine geeignete Flüssigkeit darin verdampft wird» Diese Arten der Heizung oder Kühlung sind Beispiele für die oben definierte symmetrische Erwärmung oder Kühlung des fein verteilten festen Stoffes; durch geeignete Ausbildung dieser Heiz- und Kühlungsmethoden ist es möglich, je nach Wunsch eine symmetrische oder unsymmetrische Erwärmung oder Kühlung herbeizuführen. Henri die elektrische Leitfähigkeit des fein verteilten festen Stoffes es zulässt, ist es unter Umständen besonders zweckmässig, den Teil des fein verteilten festen Stoffes dadurch zu erwärmen, dass durch ihn an geeigneten Punkten elektrischer Stromgeleitet wird, um hierdurch eine sogenannte Widerstandserhitzung herbeizuführen. Ein Beispiel für einen derartigen Stoff ist Koks in fein verteilter Form. Um eine solche Widerstandserhitzung herbeizuführen, kann der elektrische Strom einer Anzahl gleichmassig verteilter Elektroden zugeführt werden, welche durch die Wandungen des Kessels hindurchragen und die in der gleichen Ebene liegen, wodurch ein Teil des fein verteilten festen Stoffes symmetrisch erwärmt wird. Ss kann jedoch auch ein Teil des

fein verteilten festen Stoffes durch geeignete Anordnung von zwei oder mehr Elektroden unsymmetrisch erwärmt werden.

Andere Arten der Erwärmung des Teiles des fein verteilten festen Stoffes, die je nach der Eatür desselben und den obwaltenden Arbeitsbedingungen angewandt werden können, sind Erwärmung durch Wirbelstrom, dieelektrische Ilochfrequensbeheizung oder Heizung durch eine örtliche chemische Einwirkung.

Je nach den obwaltenden Bedingungen, bei denen es erwünscht ist, die Strömungsgeschwindigkeit des fein verteilten festen Stoffes su messen, können die temperaturempfindlichen Elemente aus Thermometern bestehen, deren Wirkung in der Änderung des Volumens einer Flüssigkeit besteht, aus Thermoelementen, Y/iderstandsthermometern, optischen Pyrometern oder Bimetallstreifen in Verbindmag mit geeigneten Anzeigevorrichtungen, wie beispielsweise Millivoltmetern oder aufzeichnenden Potentiometern. Die Wahl des temperatureinpfindlichen Elementes und der Anzeigevorrichtung kann von vielen Paktoren abhängen, von denen nur genannt sein mag: die Art des fein verteilten festen Stoffes, dessen Temperatur, die Temperaturdifferenz, welche zugelassen oder die durch Erwärmung oder Kühlung des Teiles des fein verteilten festen Stoffes erreicht werden kann und seine Strömungsgeschwindigkeit. So ist beispielsweise bei fein verteiltem Koks die Anwendung von Thermoelementen nicht ganz zv/eckmässig infolge der Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen des erhitzten Teiles des fein verteilten festen Stoffes in der Sähe der Lötstelle des Thermoelementes und dem Ansprechen darauf, wie es beispielsweise durch ein Millivoltmesser angezeigt wird.

Ss ist zu erwähnen, dass der Betrag der Temperaturänderung un-. bedeutend ist, solange die temperaturempfindlichen Elemente .tl^räuf ansprechen. Es ist nämlich nicht wesentlich, den Betrag der Temperaturänderung an sich au messen.

Die Seit, welche zwischen dem Vorbeigehen des Teiles des fein verteilten festen Stoffes, der eine Temperaturänderung erfahren hat, zwischen dem Erwärmungspunkt und den temperaturempfindlichen Elementen oder zwischen einem beliebigen Paar von temperaturempfindlichen Elementen, verstreicht, kann durch eine Stoppuhr gemessen werden, wenn die Zeitpunkte festgehalten werden, bei denen die Erwärmung stattfindet und der erwärmte Teil des fein verteilten festen Stoffes an dem temperaturempfindlichen Element vorbeigeht, denn dieser Vorbeigang macht sich

durch eine Änderung der Temperatur kenntlich, welche durch das temperatürempfindliche Element angezeigt wird. In dem Pail, wo Thermoelemente oder optische Pyrometer in Verbindung mit einer Temperaturanzeigevorrichtung verwendet werden, kann die letztere von einer solchen Art sein, bei der die Temperaturen von zv/ei oder mehr temperaturempfindlichen Elementen auf einer sich bewegenden Papierbahn aufgezeichnet werden, und zwar in gleichmässigen Zeitabständen, die ebenfalls auf der Bahn vermerkt werden. Der Zeitabstand zwischen den Abweichungen in den Temperatuiⁿauf zeichnungen eines Paares von temperaturempfindlichen Elementen gibt also ein Hass für die Zeit an, die der Teil des fein verteilten festen Stoffes, dessen Temperatur geändert worden ist j benötigt, um die beiden temperaturempfiiidlichen Elemente su passieren. Es braucht jedoch, wenn die Temperaturanzeigevorrichtung in der oben beschriebenen V/eise mit einer sich bewegenden Papierbahn ausgestattet ist, nur ein temperaturempfindliches Element hinter der Einrichtung zur Änderung der Temperatur eines Teiles des Stromes des fein verteilten festen Stoffes vorgesehen su sein. In diesem Fall können auch Einrichtungen vorgesehen sein, durch die auf der Papierbahn der »lugenblick angezeigt wird, bei dem die Temperaturänderung stattfindet, so dass also hierdurch der Zeitverlauf zwischen dieser Temperaturänderung und dem auf der Papierbahn erzeugten Ausschlag, welcher durch das Vorbeigehen des erhitzten Teiles des fein verteilten.festen Stoffes an dem temperaturempfindlichen Element/aÄrf~^Te~r~Ta"|n.'el?Dänn vermerkt wird, In dem Fall, wo thermoelektrische temperaturempfindliche Elemente angewandt werden, kann der darin erzeugte Strom dazu verwendet werden, Eelais oder Verstärker su steuern, die ihrerseits geeignete Anzeigevorrichtungen in Tätigkeit setzen.

Beispiel.

Im folgenden wird eine beispielsweise Ausführungsform einer erfindimgsgemässen Apparatur in Verbindung mit der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 schematisch im senkrechten Längsschnitt ein Rohr darstellt, durch das fein verteilter Koks fliesst.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt auf der Linie X-Y der Fig. 1 und Fig. 3 stellt einen Teil eines Aufseichriungspapiers dar.

In einem Rohr 1 fliesst fein verteilter Koks nach unten. In diesem Rohr 1 sind Zohleelektroden 2,3,4,5 angebracht, und zwar ragen diese durch Isolatoren 6,7,8,9 durch die Wandungen des

Rohres 1 hindurch. Die Elektroden 2 und 3, welche dicht nebeneinander an einer Seite des Rohres und in der gleichen Horizontalebene angeordnet sind, sind mit einer elektrischen Stromquelle 10 verbunden, und zwar unter Zwischenschaltung eines automatischen Zeitschalters 11, durch den der Strom in regelmässigen Zeitabständen eine kurze Zeit lang eingeschaltet wird. In einem bestimmten gemessenen Abstand unterhalb der Elektroden 2 und 3 sind weitere Elektroden 4 und 5 angeordnet. Diese Elektroden 4 und 5 liegen in der Wandung des Rohres diametral gegenüber und sind mit einem Gleichstromverstärker 12 verbunden, der seinerseits mit einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Aufzeichnungsvorrichtung 13 verbunden ist. Durch diese wird ein Papierstreifen 14 mit regelmässiger hoher Geschwindigkeit an dem Schreibgerät der Aufzeichnungsvorrichtung vorbei bewegt, und zwar ist die Schreibvorrichtung derart angeordnet, dass sie sich in Abhängigkeit von dem dem Gerät zugeführten Strom bewegt.

Der Schalter 11 ist ferner, wie unten angedeutet werden wird, in geneigter Weise mit der Aufzeichnungsvorrichtung 13 verbunden. In dam Pail, wo Koks in dem Rohr 1 nach unten fliesst, wird der automatische Zeitschalter eine kurze Zeit lang, gewöhnlich einige Sekunden, geschlossen, wodurch der in unmittelbarer Nachbarschaft der Elektroden 2 und 3 befindliche Koks durch Widerstandserhitzung erwärmt wird. Gleichseitig wird durch geeignete Verbindungen und Anordnungen zwischen dem automatischen Zeitschalter 11 und der Aufseichnungsvorrichtung 13 ein Impuls auf den Schreibstift übermittelt und dieser Impuls wird auf der in Fig. 3 dargestellten Papierbahn 14 eingezeichnet, beispielsweise in Form einer kleinen Erhöhung 15. Diese Art der Erhitzung ist eine unsymmetrische Erhitzung und führt zu der Erzeugung eines erwärmten Teiles in dem fein verteilten Koks in der E'ähe der Elektroden und der angrenzenden Teile des Rohres. Dieser erwärmte Teil des Kokses wandert in dem Rohr nach unten und durchläuft dabei die abgemessene Strecke, bis er zwischen das Paar von Elektroden 4 und 5 gelangt. Hierbei bilden die Elektrode 4 und der heisse in dessen Nähe befindliche Koks eine warme Verbindung und die Elektrode 5 und der in dessen ITähe befindliche kühlere Koks eine kalte Verbindung des therinoelektrischen Systems. Hierdurch wird also ein Strom erzeugt und dieser dem Gleichstromverstärker 12 zugeleitet, wodurch die Anzeigevorrichtung 13 in Tätigkeit gesetzt wird, derart, dass der

Claims (16)

Schreibfeder desselben ein neuer Impuls gegeben wird, der sich durch eine Markierung 16 auf dem Papierblatt kennzeichnet. Die Papierbahn 14 bewegt sich gleichmässig von rechts nach links und ist auf ihrer Länge mit Zeiteinheiten und auf ihrer Höhe mit geeigneten Einheiten, vorzugsweise Temperatureinheiten, versehen. Wenn somit der Abstand zwischen den beiden Elektrodenpaaren 2,3 und 4j5 bekannt ist und weiterhin der Zeitverlauf zwischen den beiden Markierungen. 15 und 16 auf der Papierbahn ermittelt wurde, lässt sich hieraus die !Fliessgeschwindigkeit des fein verteilten Stromes bestimmen. Zur Vereinfachung der Darstellung ist auf der Zeichnung die Elektrode 3 genau unterhalb der Elektrode 4 dargestellt. In der Praxis ist es jedoch zweckmässig, die Elektroden 2 und 3 von oben gesehen derart anzuordnen, dass sie beiderseits symmetrisch zur Elektrode 4 liegen. Pat e η t a η s ν r Ii ehe .

1.)Einrichtung sum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines fein verteilten festen Stoffes, der sich ohne ",Virbelbildung durch einen Kessel bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Änderung der Temperatur eines Teiles des Stromes des fein verteilten festen Stoffes vorgesehen sind und Mittel zur Bestimmung des Augenblicks, wenn dieser erwärmte Teil an einem oder mehreren ausgewählten Punkten nach den Temperaturänderungsmitteln vorbeigeht, wobei an diesem ausgewählten Punkt oder Punkten temperaturempfindliche Elemente vorgesehen sind.

2.) Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur eines Teiles des Stromes des fein verteilten festen Stoffes erhöht wird.

3.) Apparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Teiles des Stromes des fein verteilten festen Stoffes durch elektrische Mittel geändert wird.

4.) Apparatur nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine elektrisch erhitzte Metallwicklung.

5.) Apparatur nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur eines Teiles des fein verteilten festen Stoffes durch den Durchgang elektrischer Ströme durch ihn erzielt wird.

6.) Apparatur nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Änderung der Temperatur aus einer Rohrschlange bestehen, durch die ein Mittel aur Teraperaturänderung geleitet wird.

7.) Apparatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das

Mittel zur Temperaturänderung aus einer Flüssigkeit besteht, die innerhalb der Schlange verdampft wird, um hierdurch eine Temperaturs enkung herbeizuführen.

8.)Apparatur nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Teiles des fein verteilten festen Stoffes symmetrisch oder unsymmetrisch geändert wird.

9·) Apparatur nach Anspi-uch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel, in dem der fein verteilte feste Stoff fliesst, aus einem Rohr besteht.

10.) Apparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Reihe von gleichmässig in derselben Ebene angeordneter Elektroden ein elektrischer Strom in den zu erwärmenden Teil des fein verteilten festen Stoffes eingeleitet wird.

11.) Apparatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Strom dem zu erwärmenden Teil des fein verteilten festen Stoffes durch zwei oder mehr Elektroden zugeleitet wird, um hierdurch eine unsymmetrische Erwärmung herbeizuführen.

12.) Apparatur nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturempfindliche Element ein thermoelektrisches System enthält.

0 Apparatur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturempfindliche Element ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer oder ein optisches Pyrometer enthält.

14.) Apparatur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Teil des fein verteilten festen Stoffes ein elektrischer- Leiter ist und die Temperatur des Stoffes unsymmetrisch erhöht wurde, das thermoelektrische System ein Paar Elektroden enthält, von denen die eine mit dem fein verteilten festen Stoff die heisse Verbindung des thermo elektrischen Systems darstellt.

15.) Apparatur nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch das temperaturempfindliche Element oder durch die Elemente Mittel betätigt werden, die den Augenblick des Vorbeigehens des Teiles des fein verteilten festen Stoffes, der eine Temperaturänderung erfahren hat, anzeigen.

16.) Apparatur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das temperaturempfindliche Element betätigten Mittel auch den Augenblick anzeigen, bei dem die Temperatur des Teiles des fein verteilten festen Stoffes geändert wird.

Die Patentanwälte Dip!.=Ing. L Bohr, Dr. H. Fineke

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