EP3997438A1 - Halterungs-vorrichtung für ein radiometrisches mess-system - Google Patents

Halterungs-vorrichtung für ein radiometrisches mess-system

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Publication number
EP3997438A1
EP3997438A1 EP20734673.5A EP20734673A EP3997438A1 EP 3997438 A1 EP3997438 A1 EP 3997438A1 EP 20734673 A EP20734673 A EP 20734673A EP 3997438 A1 EP3997438 A1 EP 3997438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
immersion tube
radiation sources
radiation
holding device
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20734673.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf MATTHAES
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP3997438A1 publication Critical patent/EP3997438A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/24—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing the transmission of wave or particle radiation through the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/633—Specific applications or type of materials thickness, density, surface weight (unit area)

Definitions

  • the invention relates to a mounting device for at least two radioactive radiation sources of a measuring system, the measuring system being used for radiometric measurement of the density of a medium in a container.
  • field devices are often used that are used to record or influence process variables.
  • Appropriate sensors are used in the respective field devices to record the process variables. This allows the individual process variables, such as the level, the flow, the pressure, the temperature, the pH value, the redox potential, the density or the conductivity to be recorded.
  • a wide variety of such field device types are manufactured and sold by the Endress + Hauser company.
  • the radiometry measuring principle uses radioactive radiation (preferably gamma radiation from a cesium or cobalt source), which is emitted by a radioactive radiation source and passed through the container with the medium to be measured. After passing through the container, the transmitted radioactive radiation (preferably gamma radiation from a cesium or cobalt source), which is emitted by a radioactive radiation source and passed through the container with the medium to be measured. After passing through the container, the transmitted
  • radioactive radiation preferably gamma radiation from a cesium or cobalt source
  • Radiation intensity detected by a radiation detector The transmitted portion of the emitted radiation intensity is determined by evaluating the corresponding detector signal. The density of the medium is deduced from this.
  • the radiation intensity of the transmitted radioactive radiation cannot be detected directly after passing through the container.
  • the radioactive radiation must first be converted into electromagnetic radiation in the optical spectral range using a suitable material, before the radiation can be detected by a photomultiplier within the radiation detector. Materials that have this property are called scintillating materials. Polystyrene, among other things, has this scintillating property.
  • Radiometric density measurement is generally part of the prior art and is described, for example, in the publication WO 2016/124459 A1. Particularly in the case of liquid media with embedded solid phases, such as oil sludge, the radiometric measuring principle is not only used for point density measurement, but vertical density profiles of the medium are also created along the vertical course in the container. This allows for example
  • radiation detector arranged opposite, but a multitude of radiation sources and corresponding radiation detectors which are arranged vertically at different heights on the container.
  • the radioactive radiation sources and the associated5 detectors are not arranged on the opposite container wall. Rather, the radiation sources are embedded in a dip tube inside the container so that their distance from the corresponding radiation detectors arranged on the container wall is kept as small as possible. This increases the sensitivity of the density measurement.
  • the radiation sources are first accommodated in a holding device which, in turn, can be attached to the upper end region of the immersion tube.
  • the mounting device is designed in such a way that the radiation sources can be drained into the immersion tube after the mounting device has been attached in order to
  • the holding device remains attached to the immersion tube, depending on the design, in order to be able to exchange or reposition the radiation sources if necessary.
  • Dip pipes which are used for density measurement in the hydro-cracking process step, have a comparatively small nominal diameter of DN 50 as standard, with the wall thickness being more than 0.4 mm due to the potentially high process pressures in the container. This results in a very small dip tube inside diameter of approx. 38 mm. Especially in dip tubes with low
  • the attachment or the positioning of the radiation sources lying one below the other is therefore difficult to achieve because the radiation sources in the immersion tube cannot be guided past one another in parallel.
  • the invention is therefore based on the object of providing a mounting device for a measuring system for radiometric density measurement, by means of which the radiation sources can also be positioned in dip tubes with a small inner diameter.
  • the holding device for at least two radioactive radiation sources of a measuring system which is used for radiometric measurement of the density of a medium located in a container.
  • the holding device comprises at least:
  • the end area of a vertically aligned immersion tube of the measuring system can be attached,
  • o can be positioned in a row one below the other in the at least one passage, and o at a respectively defined vertical position within the immersion tube.
  • the advantage of the holding device according to the invention is that two or more radiation sources can be accommodated in a row one below the other for each passage.
  • the number of radiation sources in the immersion tube is not directly determined by its inside diameter or by the outside diameter
  • the holding device 5 not only with one, but with several feedthroughs, in each of which at least two radiation sources can be arranged.
  • the holding device can comprise six feedthroughs which, analogous to the structure of a revolver magazine, are arranged in a ring next to one another in relation to the axis of the feedthroughs.
  • the mounting device protrudes as little as possible beyond the upper end area of the immersion tube in the assembled state, it can preferably be designed so that the base body is dimensioned with an outer diameter at least in the area in which the radiation sources are received one below the other,
  • this area of the holding device can be accommodated in the upper end area within the immersion tube.
  • the fixation of the holding device is to be designed in such a way that the said area is arranged in the fixed state of the holding device in the interior of the upper end area of the immersion tube 0.
  • Nominal size of DN 50 is intended, it is necessary in the case of internal accommodation, the outer diameter of the base body in the area of the radiation sources
  • the dip tube can include a flange connection at the upper end area. It is therefore expedient in such applications to design the fixation of the holding device according to the invention accordingly as a flange for this flange connection. 0 So that the radiation sources are lowered into the
  • Radiation sources are each encapsulated in a receptacle, the outer cross-sectional shape of which corresponds approximately to the inner cross-sectional shape of the implementation.
  • a round cross-sectional shape is generally preferable.
  • the positioning device of the holding device by means of which the
  • Radiation sources can be let down or taken up can be implemented, for example, in that the respective radiation source or its receptacle is each attached to a rope.
  • the rope is fixed at the upper end of the immersion tube in such a way that the radiation source is either in the feed-through of the holding device or in the intended vertical position in the immersion tube.
  • the positioning unit on the upper opening of the respective passage in the case of a rope can, for example, comprise a corresponding clamp. So that the radiation source does not tilt when it is picked up again from the immersion tube into the lead-through of the holding device, any reception of the radiation source in the area of the rope attachment can be designed, for example, with a shape that tapers conically to the rope. Since the holding device according to the invention remains attached to the immersion tube during the measuring operation of the density measuring system, it is advantageous if at least the base body is made of a weather-resistant material such as steel, in particular stainless steel.
  • a measuring system for radiometric measurement of the density or the density profile over the vertical course of the container of a medium located in a container which is based on the mounting device according to the invention, comprises in addition to
  • the mounting device also includes the following components:
  • Container interior is attachable
  • o can be positioned at a respectively defined vertical position within the immersion tube
  • o are each arranged at the vertical height of the corresponding radiation source on the wall of the container, and
  • an evaluation unit which is designed to determine the density and / or the vertical density profile over the vertical range of the detector positions of the medium on the basis of the radiation intensities detected by the radiation detectors.
  • this measuring system can be used not only to determine the density 0 or a density profile, but also properties such as the fill level or the limit level, depending on the design, which are derived from the measured density or the radiation intensity can be.
  • the at least two radiation sources within the meaning of the invention can be at the respectively defined vertical position within the
  • Immersion tube of this measuring system can be positioned:
  • the at least two radiation sources being arranged in rows one below the other in the at least one passage, Lowering the lower radiation source to the respectively defined vertical position within the immersion tube by means of the positioning device, and
  • the intended position of the lower radiation source is also located in the immersion tube below the immersion tube position of the upper radiation source. This means that the upper one in the implementation
  • the radiation source in the immersion tube must not be guided past the lower radiation source. This principle of positioning can of course also be applied.
  • FIG. 1 a typical arrangement of a radiometric measuring system on a container
  • FIG. 2 a holding device according to the invention for the measuring system
  • FIG. 3 a top view of the holding device.
  • FIG. 1 shows a container 3 in which, for example, a reaction takes place as a process step as part of the oil refinery process. Accordingly, a crude oil or an intermediate product can be located in the container 5 3 as the filling medium 4, which is not
  • a radiometric measuring system is installed on the container 3, by means of which a density profile of the medium 4 can be determined along the vertical course in the container 3.
  • the measuring system includes the shown
  • the radiation sources 2 are generally on
  • a radiation detector 6 is arranged corresponding to each radiation source 2 at approximately the same installation height on the wall of the container 3. Through this the individual radiation detectors 6 measure the radiation intensity of the radioactive radiation that is transmitted through the medium 4 by the associated radiation source 2. The radiation intensity of the transimited radiation depends on the density or on the respective phase of the medium 4.
  • Radiation source 2 prevails.
  • the density profile can be created over the vertical measuring area in the container 3.
  • the evaluation unit of the measuring system can also use the measured densities to determine the individual phases of the medium 45 at the respective installation heights if the value ranges in the
  • the radiation sources 2 are first in practice in a mounting device 1
  • the holding device 1 housed before the holding device 1 is attached to the upper end region 51 of the already installed immersion tube 5.
  • the holding device is transported to the immersion tube 5 if necessary in a special radiation protection container (not shown in FIG. 1). 5
  • the radiation sources 2 are lowered from the mounting device 1 into the immersion tube 5 in order to be able to be positioned in the immersion tube 5 at the intended height.
  • the holding device 1 remains attached to the immersion tube 5 in order to exchange or reposition the radiation sources 2 if necessary.
  • Radiation sources 2 are only possible with difficulty without a special mounting device 1, provided that the immersion tube 5 has a small inner diameter that is not greater than approximately four times the outer radius of the radiation sources 2 or their receptacle 15 (see FIGS. 2 and 3 ) is. In this case, the radiation sources 2 cannot be discharged parallel to one another. In general, the positioning becomes more difficult the more radiation sources 2 are to be arranged in the immersion tube. In Fig. 2 and Fig. 3 therefore a mounting device 1 according to the invention is shown, with up to twelve
  • 0 radiation sources 2 can be positioned in the immersion tube 5, even if that Immersion tube 5 has a small inner diameter of, for example, less than 38 mm.
  • the mounting device 1 is based on a base body 12, which is made of stainless steel, for example, and which in the embodiment in FIG. 2 or FIG. 3 comprises six passages 13 extending through the base body 12.
  • the feedthroughs 13 have a straight axis so that according to the invention there are two in each of the feedthroughs 13
  • Radiation sources 2 can be arranged in a row one below the other.
  • the six passages, as illustrated in FIG. 3, are arranged in a circle next to one another, analogous to a revolver magazine. In the context of the invention, however, the arrangement of the bushings 13 with respect to one another is generally not strictly prescribed.
  • the embodiment of the mounting device 1 according to the invention shown in FIGS. 2 and 3 comprises a flange as a fixation 11 on the immersion tube 5 for attachment to the flange connection in the upper end region 51, so that the axes of the bushings 13 are aligned approximately parallel to the immersion tube 5 are.
  • FIG. 2 a possible variant for realizing the positioning device is also illustrated:
  • the receptacle 15 of each radiation source 2 is here attached to a steel cable 14.
  • the ropes 14 are to be fixed at the upper end area of the immersion tube 5 in such a way that the two radiation sources 2 per bushing 13 are positioned before being lowered into the
  • FIG. 3 also shows that, in relation to the axis of the bushings 2, a recess 16 can be made at the edge thereof, in which the cable 14 for the corresponding lower radiation source 2 is guided.
  • the positioning unit on the upper opening of the respective passage 13 can for example comprise a correspondingly designed clamp (not shown in FIGS. 2 and 3).
  • the respective clamp In order to position the radiation sources 2 after the mounting device 1 has been attached to the immersion tube 5 at the desired vertical position within the immersion tube 5, the respective clamp can be loosened and the length of the respective rope 14 can be adjusted according to the desired vertical position.
  • the radiation sources 2 are encapsulated by receptacles 15, the outer cross-section of which is designed to be circular, analogous to the inner cross-section of the feedthroughs 13. This ensures that the radiation sources 2 are adequately guided when they are released from the holding device 1 and when they are picked up again, without tilting. In order not to tilt, especially when resuming, the recordings 15 have in The area of the rope attachment also has a shape that tapers conically towards the rope 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halterungs-Vorrichtung (1) für zumindest zwei radioaktive Strahlungsquellen (2) eines Mess-Systems, wobei das Mess-System zur radiometrischen Messung der Dichte eines Mediums (4) in einem Behälter (3) dient. Dabei zeichnet sich die Halterungs-Vorrichtung (1) durch eine Durchführung (13) aus, die ausgelegt ist, um zwei oder mehr Strahlungsquellen (2) untereinander in Reihe aufzunehmen. Vorteilhaft hieran ist, dass die Anzahl an Strahlungsquellen (2) im Tauchrohr (5) dadurch nicht unmittelbar durch dessen Innendurchmesser bzw. durch den Außendurchmesser der Strahlungsquellen (2) limitiert wird. Daher bietet sich die erfindungsgemäße Halterungs- Vorrichtung (1) insbesondere bei Tauchrohren (5) mit geringem Innendurchmesser an, wie beispielsweise bei einer Nennweite von DN 50 und entsprechender Wandstärke. Durch die potentiell höhere Anzahl an Strahlungsquellen (2) kann das Mess-System wiederum einen größeren vertikalen Messbereich im Behälter (3) abdecken, bzw. es lässt sich die vertikale Auflösung der Dichtemessung erhöhen.

Description

Halterungs-Vorrichtung für ein radiometrisches Mess-System
Die Erfindung betrifft eine Halterungs-Vorrichtung für zumindest zwei radioaktive Strahlungsquellen eines Mess-Systems, wobei das Mess-System zur radiometrischen Messung der Dichte eines Mediums in einem Behälter dient.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte verwendet, die zur Erfassung oder zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung der Prozessvariablen wird in den jeweiligen Feldgeräten entsprechende Sensorik eingesetzt. Hierdurch lassen sich die einzelnen Prozessvariablen, wie der Füllstand, der Durchfluss, der Druck, die Temperatur, der pH-Wert, das Redoxpotential, die Dichte oder die Leitfähigkeit erfassen. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen werden von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Im Fall von Dichtemessung werden oftmals Feldgeräte eingesetzt, deren Messprinzip auf Radiometrie basiert. Dieses Messprinzip hat sich insbesondere für Medien mit hoher Dichte bewährt, die nicht ausschließlich flüssig oder gasförmig vorliegen, sondern auch Feststoff-Phasen beinhalten, wie zum Beispiel Öl-Schlämme oder hochviskose Medien im Allgemeinen.
Generell wird beim Messprinzip der Radiometrie radioaktive Strahlung (vorzugsweise Gamma-Strahlung einer Cäsium- oder Kobalt-Quelle) genutzt, die von einer radioaktiven Strahlungsquelle ausgesendet und durch den Behälter mit dem zu messenden Medium geleitet wird. Nach Durchgang durch den Behälter wird die transmittierte
Strahlenintensität von einem Strahlungs- Detektor erfasst. Durch die Auswertung des entsprechenden Detektorsignals wird der transmittierte Anteil der ausgesandten Strahlenintensität bestimmt. Hiervon wird auf die Dichte des Mediums geschlossen.
Die Strahlenintensität der transmittierten radioaktiven Strahlung kann nach Durchgang durch den Behälter nicht direkt detektiert werden. Hierzu muss die radioaktive Strahlung durch ein geeignetes Material zuerst in elektromagnetische Strahlung im optischen Spektralbereich umgewandelt werden, bevor die Strahlung von einem Photomultiplier innerhalb des Strahlungs-Detektors detektiert werden kann. Materialien, die diese Eigenschaft aufweisen, werden als szintillierende Materialien bezeichnet. Unter anderem Polystyrol weist diese szintillierende Eigenschaft auf. Erst die im optischen
Spektralbereich liegende Strahlung kann vom Photomultiplier (dessen erforderliche Betriebsspannung mehrere hundert Volt bis über einem Kilovolt beträgt) detektiert werden. Das Messprinzip der radiometrischen Dichtemessung gehört allgemein zu Stand der Technik und ist beispielsweise in der Veröffentlichungsschrift WO 2016/124459 A1 beschrieben. Insbesondere bei flüssigen Medien mit eingelagerten Feststoff-Phasen, wie zum Beispiel bei Öl-Schlämmen, wird das Messprinzip der Radiometrie nicht nur zur punktuellen Dichtemessung eingesetzt, sondern es werden auch vertikale Dichte-Profile des Mediums entlang des vertikalen Verlaufs im Behälter erstellt. Hierdurch können beispielsweise
5 einzelnen Phasen des Mediums in Bezug zur Höhe des Behälters identifiziert werden.
Dabei wird sich zunutze gemacht, dass ein konkreter Dichte- Wertebereich einer korrespondierenden, bekannten Phase wie einem Öl-Sand zuordbar ist. Zur Dichteprofil- Erstellung wird daher nicht nur eine Strahlungsquelle und ein horizontal
gegenüberliegend angeordneter Strahlungs-Detektor eingesetzt, sondern eine Vielzahl an0 Strahlungsquellen und korrespondierenden Strahlungs-Detektoren, die vertikal auf jeweils unterschiedlichen Höhen am Behälter angeordnet sind.
In einigen Behältern von Öl-Raffinerie-Anlagen, wie beispielsweise so genannten„Hydro- Cracking-Reaktoren“, sind die radioaktiven Strahlungsquellen und die zugeordneten5 Detektoren nicht an der jeweils gegenüberliegenden Behälterwand angeordnet. Vielmehr sind die Strahlungsquellen innerhalb des Behälters in einem Tauchrohr eingelassen, damit deren Abstand zu den entsprechenden, an der Behälterwand angeordneten Strahlungs-Detektoren möglichst gering gehalten wird. Dies erhöht die Sensitivität der Dichtemessung.
0
Zur Anbringung bzw. Positionierung der Strahlungsquellen im Tauchrohr werden die Strahlungsquellen in der Praxis zunächst in einer Halterungs-Vorrichtung untergebracht, die wiederum am oberen Endbereich des Tauchrohres befestigbar ist. Dabei ist die Halterungs-Vorrichtung so ausgelegt, dass die Strahlungsquellen nach Befestigung der5 Halterungs-Vorrichtung in das Tauchrohr abgelassen werden können, um auf der
vorgesehenen Höhe im Tauchrohr positioniert werden zu können. Während des anschließenden Mess-Betriebs des radiometrischen Mess-Systems bleibt die Halterungs- Vorrichtung je nach Auslegung am Tauchrohr befestigt, um die Strahlungsquellen im Bedarfsfall austauschen oder repositionieren zu können.
0
Tauchrohre, die im Rahmen des Hydro-Cracking-Prozessschrittes zur Dichte-Messung verwendet werden, weisen standardmäßig eine vergleichsweise geringe Nennweite von DN 50 auf, wobei die Wandstärke aufgrund potentiell hoher Prozessdrücke im Behälter mit mehr als 0,4 mm bemaßt ist. Hierdurch resultiert ein sehr geringer Tauchrohr-5 Innendurchmesser von ca. 38 mm. Gerade in Tauchrohren mit geringem
Innendurchmesser ist die Anbringung bzw. die untereinander liegende Positionierung der Strahlungsquellen daher schwer realisierbar, da die Strahlungsquellen im Tauchrohr nicht parallel aneinander vorbeigeführt werden können. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halterungs-Vorrichtung für ein Mess-System zur radiometrischen Dichte-Messung bereitzustellen, mittels der die Strahlungsquellen auch in Tauchrohren mit geringem Innendurchmesser positioniert werden können.
5
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Halterungs-Vorrichtung für zumindest zwei radioaktive Strahlungsquellen eines Mess-Systems, das zur radiometrischen Messung der Dichte eines in einem Behälter befindlichen Mediums dient. Erfindungsgemäß umfasst die Halterungs-Vorrichtung hierzu zumindest:
0 eine Fixierung, mittels der die Halterungs-Vorrichtung an einem oberen
Endbereich eines vertikal ausgerichteten Tauchrohres des Mess-Systems befestigbar ist,
einen Grundkörper mit
o zumindest einer durch den Grundkörper durchgehenden Durchführung,5 deren Achse in etwa parallel zur Achse des Tauchrohres verläuft, wobei die Durchführung derart ausgelegt ist, um in Bezug zur Achse die zumindest zwei, insbesondere drei Strahlungsquellen untereinander in Reihe aufzunehmen,
und
0 einer Positionierungs-Einrichtung, mittels der die zumindest zwei
Strahlungsquellen sowohl
o reihig untereinander in der zumindest einen Durchführung, als auch o an einerjeweils definierten vertikalen Position innerhalb des Tauchrohres positionierbar sind.
5
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Halterungs-Vorrichtung ist, dass pro Durchführung zwei oder mehr Strahlungsquellen reihig untereinanderliegend aufgenommen werden können. Hierdurch ist die Anzahl an Strahlungsquellen im Tauchrohr nicht unmittelbar durch dessen Innendurchmesser bzw. durch den Außendurchmesser der
0 Strahlungsquellen (bzw. die Aufnahme, in der die Strahlungsquellen gekapselt sind) limitiert. Durch die potentiell höhere Anzahl an Strahlungsquellen lässt sich wiederum ein größerer vertikaler Messbereich im Behälter abdecken, bzw. es lässt sich die vertikale Auflösung der Dichtemessung erhöhen. Um die Anzahl an Strahlungsquellen weiter zu erhöhen, ist es im Rahmen der Erfindung außerdem möglich, die Halterungs-Vorrichtung5 nicht nur mit einer, sondern mit mehreren Durchführungen zu konzipieren, in denen jeweils mindestens zwei Strahlungsquellen anordbar sind. So kann die Halterungs- Vorrichtung beispielsweise sechs Durchführungen umfassen, die analog zum Aufbau eines Revolvermagazins in Bezug zur Achse der Durchführungen ringförmig nebeneinander angeordnet sind.
0 Damit die Halterungs-Vorrichtung im montierten Zustand möglichst wenig über den oberen Endbereich des Tauchrohres hinaussteht, kann sie vorzugsweise so ausgelegt werden, dass der Grundkörper zumindest in dem Bereich, in dem die Strahlungsquellen reihig untereinander aufgenommen werden, mit einem Außendurchmesser bemessen ist,
5 der maximal dem Innendurchmesser des Tauchrohres entspricht. Hierdurch kann dieser Bereich der Halterungs-Vorrichtung im oberen Endbereich innerhalb des Tauchrohres untergebracht werden. Korrespondierend hierzu ist die Fixierung der Halterungs- Vorrichtung in diesem Fall so auszulegen, dass der besagte Bereich im fixierten Zustand der Halterungs-Vorrichtung im Inneren des oberen Endbereiches vom Tauchrohr0 angeordnet ist. Sofern das Mess-System zum Einsatz in Tauchrohren mit einer
Nennweite von DN 50 gedacht ist, ist es bei innenliegender Unterbringung notwendig, den Außendurchmesser des Grundkörpers im Bereich der Strahlungsquellen
entsprechend mit maximal 38 mm zu bemaßen. 5 Unter anderem zur Dichte-Messung in Hydro-Cracking-Reaktoren kann das Tauchrohr am oberen Endbereich einen Flanschanschluss umfassen. Daher ist es bei solchen Anwendungen zweckmäßig, die Fixierung der erfindungsgemäßen Halterungs- Vorrichtung entsprechend als Flansch für diesen Flanschanschluss auszulegen. 0 Damit die Strahlungsquellen beim Ablassen aus der Halterungs-Vorrichtung in das
Tauchrohr nicht verkanten, ist es im Rahmen der Erfindung von Vorteil, wen die
Strahlungsquellen jeweils in einer Aufnahme gekapselt sind, deren Außenquerschnitts- Form in etwa der Innenquerschnitts-Form der Durchführung entspricht. Dabei ist eine runde Querschnittsform allgemein vorzuziehen.
5
Die Positionierungs-Einrichtung der Halterungs-Vorrichtung, mittels der die
Strahlungsquellen abgelassen bzw. aufgenommen werden können, kann beispielsweise realisiert werden, indem die jeweilige Strahlungsquelle bzw. deren Aufnahme jeweils an einem Seil befestigt ist. Dabei wird das Seil am oberen Endbereich des Tauchrohres so0 fixiert, dass sich die Strahlungsquelle entweder in der Durchführung der Halterungs- Vorrichtung, oder an der vorgesehenen vertikalen Position im Tauchrohr befindet. Zur lösbaren Fixierung des Seils an der Halterungs-Vorrichtung kann die Positionierungs- Einheit an der oberen Öffnung der jeweiligen Durchführung im Falle eines Seils beispielsweise eine entsprechende Klemme umfassen. Damit die Strahlungsquelle auch5 bei einer Wiederaufnahme aus dem Tauchrohr in die Durchführung der Halterungs- Vorrichtung nicht verkantet, kann eine etwaige Aufnahme der Strahlungsquelle im Bereich der Seil-Befestigung beispielsweise mit einer konisch zum Seil zuspitzende Form ausgelegt werden. Da die erfindungsgemäße Halterungs-Vorrichtung während des Messbetriebs des Dichte- Mess-Systems am Tauchrohr befestigt bleibt, ist es von Vorteil, wenn zumindest der Grundkörper aus einem witterungsbeständigen Material wie einem Stahl, insbesondere einem Edelstahl, gefertigt ist.
5
Ein Mess-System zur radiometrischen Messung der Dichte oder des Dichte-Profils über den vertikalen Verlauf des Behälters eines in einem Behälter befindlichen Mediums, das auf der erfindungsgemäßen Halterungs-Vorrichtung basiert, umfasst neben der
Halterungs-Vorrichtung außerdem folgende Komponenten:
0 Ein Tauchrohr,
o das ausgehend von einer Oberseite des Behälters in etwa vertikal im
Behälter-Inneren anbringbar ist, und
o an dem die Halterungs-Vorrichtung über die Fixierung anbringbar ist, zumindest zwei Strahlungsquellen, die entweder
5 o reihig untereinander in der zumindest einen Durchführung der Halterungs- Vorrichtung, oder
o an einerjeweils definierten vertikalen Position innerhalb des Tauchrohres positionierbar sind,
eine den Strahlungsquellen korrespondierende Anzahl an Strahlungs-Detektoren,0 die
o jeweils auf der vertikalen Höhe der entsprechenden Strahlungsquelle an der Wand des Behälters angeordnet sind, und
o die ausgelegt sind, eine eingehende Strahlungs-Intensität der
entsprechenden Strahlungsquelle zu detektieren, und5 eine Auswertungs-Einheit, die ausgelegt ist, anhand der von den Strahlungs- Detektoren detektierten Strahlungs-Intensitäten die Dichte und/oder das vertikale Dichte-Profil über den vertikalen Bereich der Detektor-Positionen des Mediums zu bestimmen.
Es versteht sich von selbst, dass mittels dieses Mess-Systems nicht lediglich die Dichte0 oder ein Dichte-Profil ermittelt werden kann, sondern je nach Auslegung auch Eigenschaft wie dem Füllstand oder dem Grenzstand, die aus der gemessenen Dichte bzw. der Strahlungs-Intensität abgeleitet werden können.
Mittels folgender Verfahrensschritte können die zumindest zwei Strahlungsquellen im5 Sinne der Erfindung an der jeweils definierten vertikalen Position innerhalb des
Tauchrohres dieses Mess-Systems positioniert werden:
Anbringen der Halterungs-Vorrichtung am oberen Endbereich des Tauchrohres, wobei die zumindest zwei Strahlungsquellen reihig untereinander in der zumindest einen Durchführung angeordnet sind, Ablassen der unteren Strahlungsquelle an die jeweils definierte vertikale Position innerhalb des Tauchrohres mittels der Positionierungs-Einrichtung, und
Ablassen der oberen Strahlungsquelle an die jeweils definierte vertikale Position innerhalb des Tauchrohres mittels der Positionierungs-Einrichtung.
5 Bezüglich dieses Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn sich die vorgesehene Position der unteren Strahlungsquelle auch im Tauchrohr unterhalb der Tauchrohr-Position der oberen Strahlungsquelle befindet. Hierdurch muss die in der Durchführung obere
Strahlungsquelle im Tauchrohr nicht an der unteren Strahlungsquelle vorbeigeführt werden. Dieses Prinzip der Positionierung lässt sich natürlich auch auf
0 Ausgestaltungsvarianten von erfindungsgemäßen Halterungs-Vorrichtungen übertragen, in deren Durchführung(en) mehr als zwei Strahlungsquellen untergebracht ist/sind.
Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
5
Fig. 1 : eine typische Anordnung eines radiometrischen Mess-Systems an einem Behälter, Fig. 2: eine erfindungsgemäße Halterungs-Vorrichtung für das Mess-System, und 0 Fig. 3: eine Draufsicht auf die Halterungs-Vorrichtung.
In Fig. 1 ist ein Behälter 3 gezeigt, in dem beispielsweise als Prozessschritt eine Reaktion im Rahmen des Öl-Raffinerie-Prozesses abläuft. Dementsprechend kann sich im Behälter5 3 als Füll-Medium 4 ein Rohöl oder ein Zwischenprodukt befinden, das nicht
ausschließlich in flüssiger oder gasförmiger Form vorliegt, sondern auch verschiedene Feststoff-Phasen beinhalten kann, wie zum Beispiel Öl-Schlämme, oder
Verunreinigungen wie Sand. 0 Um die verschiedenen Phasen des Mediums 4 in Bezug zur Höhe des Behälters 3
lokalisieren zu können, ist am Behälter 3 ein radiometrisches Mess-System installiert, mittels dem entlang des vertikalen Verlaufs im Behälter 3 ein Dichte-Profil des Mediums 4 ermittelt werden kann. Hierzu umfasst das Mess-System im gezeigten
Ausführungsbeispiel zwölf Strahlungsquellen 2, die in einem Tauchrohr 5 im Inneren des5 Behälters 3 angeordnet sind. Dabei sind die Strahlungsquellen 2 allgemein auf
definierten, unterschiedlichen Höhen im Tauchrohr 5 angeordnet, so dass der gewünschte vertikale Messbereich der Dichteprofil-Messung abgedeckt wird.
Korrespondierend zu jeder Strahlungsquelle 2 ist auf jeweils in etwa gleicher Einbau-0 Höhe an der Wand des Behälters 3 ein Strahlungs-Detektor 6 angeordnet. Hierdurch messen die einzelnen Strahlungs-Detektoren 6 die Strahlungs-Intensität der radioaktiven Strahlung, die von der zugehörigen Strahlungsquelle 2 durch das Medium 4 transmittiert wird. Dabei hängt die Strahlungs-Intensität der transimitierten Strahlung von der Dichte bzw. von der jeweiligen Phase des Mediums 4 ab. Somit kann eine Auswertungs-Einheit
5 des Mess-Systems anhand der gemessenen Intensität der transimitierten Strahlung die jeweilige Dichte des Mediums 4 ermitteln, die auf der Höhe der entsprechenden
Strahlungsquelle 2 vorherrscht. In Verbindung mit den bekannten Einbau-Höhen der Strahlungsquellen 2/den Strahlungs-Detektoren 6 (bzw. der bekannten Abstände zueinander) kann das Dichte-Profil über den vertikalen Messbereich im Behälter 3 erstellt0 werden.
Da die Wertebereiche, in denen die Dichten der einzelnen Phasen liegen, in der Regel aus Kalibrations-Messungen bekannt sind, kann die Auswertungs-Einheit des Mess- Systems anhand der gemessenen Dichten zudem die einzelnen Phasen des Mediums 45 auf den jeweiligen Einbau-Höhen ermitteln, sofern die Werte-Bereiche in der
Auswertungs-Einheit hinterlegt sind.
Zur Installation bzw. Positionierung der Strahlungsquellen 2 im Tauchrohr 5 werden die Strahlungsquellen 2 in der Praxis zunächst in einer Halterungs-Vorrichtung 1
0 untergebracht, bevor die Halterungs-Vorrichtung 1 am oberen Endbereich 51 des bereits installierten Tauchrohres 5 befestigt wird. Der Transport der Halterungs-Vorrichtung zum Tauchrohr 5 erfolgt dabei gegebenenfalls in einem speziellen Strahlenschutzbehälter (nicht in Fig. 1 dargestellt). 5 Nach Befestigung der Halterungs-Vorrichtung 1 am oberen Endbereich 51 werden die Strahlungsquellen 2 aus der Halterungs-Vorrichtung 1 in das Tauchrohr 5 abgelassen, um auf der vorgesehenen Höhe im Tauchrohr 5 positioniert werden zu können. Während des anschließenden Mess-Betriebs des radiometrischen Mess-Systems bleibt die Halterungs- Vorrichtung 1 am Tauchrohr 5 befestigt, um die Strahlungsquellen 2 im Bedarfsfall0 auszutauschen oder zu repositionieren.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Mess-System ist eine Positionierung der sechs
Strahlungsquellen 2 ohne spezielle Halterungs-Vorrichtung 1 nur schwer möglich, sofern das Tauchrohr 5 einen geringen Innendurchmesser aufweist, der nicht größer ca. das5 vier-fache des Außenradius der Strahlungsquellen 2 bzw. deren Aufnahme 15 (vgl. Fig. 2 und Fig. 3) ist. In diesem Fall können die Strahlungs-Quellen 2 nicht parallel zueinander abgelassen werden. Allgemein wird die Positionierung umso mehr erschwert, je mehr Strahlungsquellen 2 im Tauchrohr anzuordnen sind. In Fig. 2 und Fig. 3 ist daher eine erfindungsgemäße Halterungs-Vorrichtung 1 dargestellt, mit der bis zu zwölf
0 Strahlungsquellen 2 im Tauchrohr 5 positioniert werden können, auch wenn das Tauchrohr 5 einen geringen Innendurchmesser von beispielsweise weniger als 38 mm aufweist.
Die erfindungsgemäße Halterungsvorrichtung 1 basiert auf einem Grundkörper 12, welcher beispielsweise aus Edelstahl gefertigt ist, und welcher bei der Ausführungsform in Fig. 2 bzw. Fig 3 sechs durch den Grundkörper 12 durchgehende Durchführungen 13 umfasst. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weisen die Durchführungen 13 eine geradlinige Achse auf, so dass in den Durchführungen 13 erfindungsgemäß jeweils zwei
Strahlungsquellen 2 reihig untereinander angeordnet werden können. Dabei sind die sechs Durchführungen, wie in Fig. 3 verdeutlicht wird, analog zu einem Revolvermagazin kreisförmig nebeneinander angeordnet. Im Rahmen der Erfindung ist die Anordnung der Durchführungen 13 zueinander allgemein jedoch nicht fest vorgeschrieben.
Die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halterungs- Vorrichtung 1 umfasst als Fixierung 1 1 am Tauchrohr 5 einen Flansch zur Befestigung am Flanschanschluss im oberen Endbereichs 51 , so dass die Achsen der Durchführungen 13 in etwa parallel zum Tauchrohr 5 ausgerichtet sind. In Fig. 2 ist zudem eine mögliche Variante zur Realisierung der Positionierungs-Einrichtung veranschaulicht: Die Aufnahme 15 jeder Strahlungsquelle 2 ist hierbei jeweils an einem Stahlseil 14 befestigt. Dabei sind die Seile 14 am oberen Endbereich des Tauchrohres 5 so zu fixieren, dass sich die jeweils zwei Strahlungsquellen 2 pro Durchführung 13 vor dem Ablassen in das
Tauchrohr 5 reihig untereinander in der Halterungs-Vorrichtung 1 befinden. In Fig. 3 ist diesbezüglich zudem dargestellt, dass in Bezug zur Achse der Durchführungen 2 an deren Rand jeweils eine Aussparung 16 eingebracht werden kann, in der das Seil 14 für die entsprechend untere Strahlungsquelle 2 geführt wird. Zur lösbaren Fixierung der Seile 14 an der Halterungs-Vorrichtung 1 kann die Positionierungs-Einheit an der oberen Öffnung der jeweiligen Durchführung 13 beispielsweise eine entsprechend ausgelegte Klemme umfassen (nicht dargestellt in Fig. 2 und Fig. 3).
Um die Strahlungsquellen 2 nach Anbringung der Halterungs-Vorrichtung 1 am Tauchrohr 5 an der gewünschten vertikalen Position innerhalb des Tauchrohres 5 zu positionieren, kann die jeweilige Klemme gelöst werden und die Länge des jeweiligen Seils 14 entsprechend der gewünschten vertikalen Position eingestellt werden.
Die Strahlungsquellen 2 sind bei der Ausgestaltungsvariante in Fig. 2 und Fig. 3 durch Aufnahmen 15 gekapselt, deren Außenquerschnitt analog zum Innenquerschnitt der Durchführungen 13 kreisförmig ausgelegt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Strahlungsquellen 2 beim Ablassen aus der Halterungs-Vorrichtung 1 und bei einer etwaigen Wiederaufnahme hinreichend geführt werden, ohne zu verkanten. Um insbesondere bei der Wiederaufnahme nicht zu verkanten, weisen die Aufnahmen 15 im Bereich der Seil-Befestigung außerdem eine konisch zum Seil 14 hin zuspitzende Form auf.
Bezugszeichenliste
1 Halterung
2 Radioaktive Strahlungsquellen
3 Behälter
4 Medium
5 Tauchrohr
6 Strahlungs-Detektor
1 1 Fixierung
12 Grundkörper
13 Durchführung
14 Seil
15 Aufnahme
16 Seilführung
51 Flanschanschluss

Claims

Patentansprüche
1 . Halterungs-Vorrichtung für zumindest zwei radioaktive Strahlungsquellen (2) eines Mess-Systems, das zur radiometrischen Messung der Dichte eines in einem Behälter (3) befindlichen Mediums (4) dient, umfassend:
eine Fixierung (1 1 ), mittels der die Halterungs-Vorrichtung (1 ) an einem oberen Endbereich (51) eines vertikal ausgerichteten Tauchrohres (5) des Mess-Systems befestigbar ist,
einen Grundkörper (12) mit
o zumindest einer Durchführung (13), deren Achse in etwa parallel zur Achse des Tauchrohres (5) verläuft, wobei die Durchführung (13) derart ausgelegt ist, um in Bezug zur Achse die zumindest zwei Strahlungsquellen (2) untereinander in Reihe aufzunehmen, und
einer Positionierungs-Einrichtung (14, 16), mittels der die zumindest zwei Strahlungsquellen (2) sowohl
o reihig untereinander in der zumindest einen Durchführung (13), als auch o an einer jeweils definierten vertikalen Position innerhalb des Tauchrohres (5)
positionierbar sind.
2. Halterungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 , umfassend sechs Durchführungen (13), die in Bezug zur Achse der Durchführungen (13) ringförmig nebeneinander angeordnet sind.
3. Halterungs-Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (12) zumindest in einem Bereich, in dem die Strahlungsquellen (2) reihig untereinander aufnehmbar sind, mit einem Außendurchmesser, der maximal dem Innendurchmesser des Tauchrohres (5) entspricht, bemessen ist.
4. Halterungs-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Außendurchmesser in dem Bereich, in dem die Strahlungsquellen (2) reihig untereinander aufnehmbar sind, maximal 38 mm beträgt.
5. Halterungs-Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fixierung (1 1 ) als Flansch für einen Flanschanschluss (51) am oberen Endbereich des Tauchrohres (5) ausgelegt ist.
6. Halterungs-Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquellen (2) in jeweils einer Aufnahme (15), deren Außenquerschnitts-Form in etwa der Innenquerschnitts-Form der Durchführung (13) entspricht, gekapselt sind.
7. Halterungs-Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionierungs-Einrichtung (14, 15)
- jeweils ein Seil (14), an dem die jeweilige Strahlungsquelle (2) bzw. die Aufnahme (15) befestigt ist, und
5 eine Klemme zur lösbaren Fixierung des Seils (14) an der Halterungs-Vorrichtung
(1)
umfasst.
8. Halterungs-Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, wobei die Aufnahme (15) im Bereich0 der Seil-Befestigung eine konisch zum Seil (14) hin zuspitzende Form aufweist.
9. Halterungs-Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der Grundkörper (12) aus einem Stahl, insbesondere einem Edelstahl, gefertigt ist.
5
10. Mess-System, das zur radiometrischen Messung der Dichte eines in einem Behälter (3) befindlichen Mediums (4) dient, umfassend:
Ein Tauchrohr (5), das ausgehend von einer Oberseite des Behälters (3) in etwa vertikal im Behälter-Inneren anbringbar ist,
0 eine Halterungs-Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mittels der Fixierung (1 1) am oberen Endbereich (51) des Tauchrohres (5) befestigbar ist,
zumindest zwei Strahlungsquellen (2), die entweder
o reihig untereinander in der zumindest einen Durchführung (13), oder5 o an einer jeweils definierten vertikalen Position innerhalb des Tauchrohres
(5)
positionierbar sind,
eine den Strahlungsquellen (2) korrespondierende Anzahl an Strahlungs- Detektoren (6), die
0 o jeweils auf vertikaler Höhe der entsprechenden Strahlungsquelle (2) an der Wand des Behälters (3) angeordnet sind, und
o die ausgelegt sind, eine eingehende Strahlungs-Intensität der
entsprechenden Strahlungsquelle (2) zu detektieren, und
eine Auswertungs-Einheit, die ausgelegt ist, anhand der von den Strahlungs-5 Detektoren (6) detektierten Strahlungs-Intensitäten die Dichte und/oder das
vertikale Dichte-Profil des Mediums (4) zu bestimmen.
1 1. Mess-System nach Anspruch 10, wobei das Tauchrohr (5) zur Befestigung der Halterungs-Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 am oberen Endbereich einen
0 Flanschanschluss (51 ) umfasst.
12. Verfahren zur Positionierung der zumindest zwei Strahlungsquellen (2) an der jeweils definierten vertikalen Position innerhalb des Tauchrohres (5) mittels der Halterungs-Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, folgende
Verfahrensschritte umfassend:
- Anbringen der Halterungs-Vorrichtung (1 ) am oberen Endbereich (51 ) des
Tauchrohres (5), wobei die zumindest zwei Strahlungsquellen (2) reihig untereinander in der zumindest einen Durchführung (13) angeordnet sind, Ablassen der unteren Strahlungsquelle (2) an die jeweils definierte vertikale Position innerhalb des Tauchrohres (5) mittels der Positionierungs-Einrichtung (14, 16), und
Ablassen der oberen Strahlungsquelle (2) an die jeweils definierte vertikale Position innerhalb des Tauchrohres (5) mittels der Positionierungs-Einrichtung (14, 16).
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