NO850004L - Overvaaking av et fludiums fysiske egenskaper - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en innretning for måling av egenskaper til.'et fluid materiale inne i et kammer som inneholder en drivanordning montert på en rørerakse som strekker seg inn i kammeret. Særlig vedrører den en fremgangsmåte og en innretning for overvåking av egenskaper og strøm-ningskarakteristikker til et slikt materiale,mens det agiteres inne i et reaksjonskar som inneholder en drivanordning montert på en røreraksel som strekker seg inn i reaksjonskaret, med eventuelle styring av de prosesser som skjer inne i karet.

Forskjellige typer av kjente innretninger utnytter vibrasjons-metoder for måling av egenskaper, så som et materiales viskositet. Disse kjente innretninger arbeider etter det hovedprin-sipp at materialet bringes til kontakt med et organ som ved hjelp av eksiteringsmidler bringes til og eventuelt holdes i vibrasjon, idet materialets: innflytelse på vibrasjonens karakteristika detekteres og materialets egenskap utledes ved en analyse av denne påvirkningen på vibrasjonens karakteristika. Eksiteringsmidlene for tilveiebringelse og eventuell opprett-holdelse av vibrasjon innbefatter ikke det materialet som skal prøves, idet materialet bare påvirker de karakteristiske verdier for vibrasjonen, som er tilveiebragt ved hjelp av andre midler, og vanligvis vil eksiteringsmidlene være anordnet adskilt fra materialet. I mange tilfeller oppbevares materialet i et avtettet kammer og eksiteringsmidlene er festet til vibrasjonsorganet på utsiden av kammeret. Vanligvis vil de vibrasjoner som organet gis av eksiteringsmidlene velges slik at de holder seg innenfor et begrenset antall veldefinerte frekvenser. Et eksempel på en slik innretning finnes i GB-A 1295617. Vibrasjoner.induseres i et røreelement av en elektromagnet som virker på en arm som er forbundet med røre-elementet ved hjelp av en fjær, og de induserte vibrasjoner detekteres av en ytterligere elektromagnet som er forbundet med en ytterligere arm som danner en forlengelse av den første arm, på den andre siden av fjæren. Elektromagnetene og armene er anodnet i et avtettet hus, idet fjæren går til røreelementet gjennom en avtettbar forbindelse. Innretningen er beregnet til å arbeide ved vibrasjonssystemets spesifikke naturlige resonansfrekvenser.

En kjent innretning som beskrevet ovenfor egner seg ikke for måling av egenskaper til et prosessmateriale, verken når materialet agiteres i et rørekar eller når materialet pumpes gjennom et pumpehus. Det er to hovedårsaker til dette. For det første vil det vibrerende element ikke bare eksiteres av ytre midler, men også av materialstrømmen i karet eller i pumpen, og dette vil overskygge de vibrasjoner som tilveiebringes av de eksterne midler, slik at det^blir vanskelig å detektere materialets innflytelse på disse eksternt genererte vibrasjoners karakteristika, slik at det blir vanskelig å utlede egenskapene til materialet. For det andre vil det kreves tetningsmidler rundt innretningen, fordi den går igjennom veggen i karet eller pumpen, og dette er en alvorlig ulempe i de fleste tilfeller når det dreier seg om materialer som er enten farlige eller som må holdes sterile. Kjente innretninger for bruk i rørekar, innbefatter ikke-vibrasjonfølere så som termometre, pH-sonder og oppløst-oksygensonder, og slike følere benyttes som overvåkningsmidler og eventuelt for styring av prosessen på en mere effektiv måte, for derved å forbedre prosessutbyttet eller kvaliteten til det ferdige produkt. Selv om disse innretninger kan være godt egnede innenfor visse pro-sessanvendelser, vil de kunne være ufølsomme overfor visse endringer i materialegenskaper som har en hovedinnflytelse på utbytte og produktkvalitet. Slike ikke-vibrasjonfølere er også beheftet med den ulempe at de krever tetningsmidler der hvor de går inn i et helt lukket kar. Mange mengdeprosesser i rørekar; eksempelvis harpiksfremstilling, polymerisering og bioteknologiske reaksjoner, vil være underkastet betydelige viskositetsendringer gjennom mengden, og viskometri vil derfor være en potensielt anvendbar metode for overvåking og eventuelt for styring av prosessen. De idag vanlige teknikker for dette formål innbefatter imidlertid enten prøvetaging av materialet og bruk av instrumenter så som roterende begre eller U-rør, eller pumping av materialet til en avtettet rotasjonsbeger-anordning. Den førstnevnte teknikk er tidskrevende med gjen-tatte målinger og krever en lekkasjesikker prøvetagningsmeka-nisme, mens den sistnevnte metode er beheftet med den ulempe at rørledninger kan tilstoppes og at man kan få smitteoverfør-ing fra den ene mengde til den andre.

Viskometri ved temperaturer som avviker fra omgivelsestempera-turen, hva enten materialet er prøvetatt fra et rørekar eller ikke, er vanskelig eller uhensiktsmessig å gjennomføre ved bruk av eksisterende midler, fordi hele innretningen som har kontakt med materialet må holdes på den ønskede temperatur.

Mens det i noen tilfeller vil kunne være mulig å utlede endringer i viskositeten fra korresponderende endringer i den energimengde som absorberes av materialet (ved en konstant ro-tasjonshastighet), vil dette bare være mulig ved lave og middels verdier av Reynolds tall, hvor de viskøse krefter er betydelige. Den kjente teknikk innbefatter således midler for måling av den absorberte energi, enten ved opptegning av driv-motorens strømforbruk eller ved opptegning av akseldreiemoment-et eller ved hjelp av andre midler, med utledning av viskositetsendringer ved lave og middels verdier av Reynolds tall.

I GB-A 764850 beskrives for eksempel målinger foretatt med

et drivelement som kan roteres med konstant hastighet. Imidlertid tas disse måléverdier ikke fra drivelementet under dets konstante rotasjon: de tas enten fra et separat måleorgan eller fra drivelementet når dette ikke lenger drives med konstant hastighet.

Ved høye Reynolds tall, hvor treghetskreftene vil være pre-dominante over de viskøse krefter, vil man bare kunne detektere små eller ingen endringer i kraftforbruket ved konstant hastighet når viskositeten varierer. Da mange rørekar arbeider ved høye Reynolds tall (for å oppnå den turbulens som kreves for å fremme blandingen), foreligger det et klart behov for midler og innretninger for overvåking av viskositetsendringer i dette området.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å forbedre kjente metoder for måling av et materiales egenskaper utfra induserte vibrasjoner ved å benytte det utprøvede materialet som middel for tilveiebringelse av vibrasjonene, idet de karakteristiske verdier for vibrasjonene benyttes for utleding av materialegenskapene.

Med oppfinnelsen er det mulig å forbedre kjente metoder for måling av materialegenskaper ved avføling av vibrasjoner over et bredt frekvensspekter istedenfor få og veldefinerte frekvenser .

Oppfinnelsen kan anvendes for innretninger og metoder for måling av egenskaper, eksempelvis viskositet, i et prosessmateriale mens materialet agiteres i et rørekar, eller mens det strømmer gjennom en pumpe. Anvendt i forbindelse med røre-kar vil forbindelsen både gi en forbedring av den kjente teknikk (måling av absorbert energi) for mellomverdier avReynolds tall, og en metode som kan anvendes for høye Reynolds tall, hvor kjent teknikk ikke er anvendbar. Oppfinnelsen kan benyttes for måling av viskositet eller andre materialegenskaper under temperaturer eller trykk som avviker fra omgivelsenes verdier, eller under andre tilstander som avviker fra de omgiv-ende .

Med oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en innretning som angitt i krav 1, henholdsvis en fremgangsmåte som angitt i krav 7, for måling av egenskapene til et materiale inne i en kammerinnretning. Dessuten kan det tilveiebringes en innretning ifølge oppfinnelsen for styring av en prosess, derved at det tilveiebringes styremidler for påvirkning av prosessen i samsvar med den prosesstilstand-informasjon som detekteres av

av transduserne.

Når det er mer hensiktsmessig kan transduserne være anordnet på utsiden av kammeret. Dette reduserer problemer i forbindelse med avtettingen.

En fremgangsmåte for styring av en prosess innbefatter en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen som nevnt ovenfor, hvor prosess-driften varieres i samsvar med informasjon som fremkommer ved analyse av de signaler som representerer rørerakselens vibrasjon.

Drivanordningen inne i kammeret tilveiebringer en strømning

i det behandlede materiale, og dette fremmer en hvilken som helst ønsket kjemisk og/eller fysisk reaksjon. Imidlertid vil en slik tilveiebragt strømning også medføre betydelige mekaniske belastninger på rørerakselen, herunder torsjonsbelastninger i tilknytning til den absorberte energi og vibrasjons-bøyebelast-ninger.

En analyse av akselvibreringene, så som bøyevibrasjon eller torsjonsvibrasjon, vil gi informasjon hvorfra det kan uttas de-taljer vedrørende fluidumstrømningen, slik at man kan få informasjon om fluidumtilstanden. Dette gjør det mulig å benytte rørerakselen som en form for anemoneter hvor strømningskarak-teristika utledes fra vibrasjonsmålinger.

Når følerne er plassert på utsiden av kammeret, vil en bruk av akselen som et anemoneter utelukke samtlige tetningsproblemer som ville kunne oppstå dersom annet følerutstyr ble benyttet inne i kammeret, med unntak av de tetningsproblemer som allerede foreligger i forbindelse med rørerakselen. Bruk av akselen som et anemoneter betyr også at de karakteristiske strømnings-verdier måles på et veldefinert sted inne i kammeret, vanlig-

vis langs kammeraksen. Strømningsmålinger andre steder i kammeret kan være atypiske for hovedmassen av karakteristiske verdier, og kan variere mer fra et anlegg til et annet.

Et bredt område av trandusere kan benyttes for måling av akselvibrasjonen. I en foretrukken utførelsesform av innretningen 'ifølge oppfinnelsen er imidlertid strekklapper limt på akselen, og de signaler som tilveiebringes av disse transdusere overføres fra akselen ved hjelp av telemetri-utstyr.

Utverdiene fra innretningen som analyserer akselvibrasjonen kan benyttes for tilveiebringelse av direkte innverdier til eksisterende styresystemer. Fordi det er akselbelastningene som måles, kan man samtidig overvåke drivverkets mekaniske til-stand og forutsi begynnende brudd.

En overvåking av rørerakselens bøyevibrasjon utnytter det fak-tum at akselvibrasjonen tilveiebringes av og styres av strøm-ningskarakteristiske verdier inne i kammeret som også representerer hovedfaktorer med hensyn til styring av prosessutbytte, - virkningsgrad og produktkvalitet. Når metoden utnytter måle^instrumenter som knyttes til akselen utenfor kammeret, kreves det ingen ekstra tetninger i tillegg til de som allerede fore-finnes i forbindelse med akselen.

Analysen av akselvibrasjonen skjer fortrinnsvis som en fastslå-ing av spektralverdiene i tillegg til totalnivået. Spektralverdiene til akselvibrasjonen fastlegges fortrinnsvis som pre-sis jonsspektra hvor positive frekvenser representerer moturs-presisjon og negative frekvenser representerer medurs-presisjon.

Analysen av akselvibrasjonen foretas fordelaktig automatisk ved hjelp av instrumentering som kan gi innverdier til eksisterende automatiske styresystemer. En innretning ifølge oppfinnelsen kan således bestå av et mikroprosessorbasert instrument som er utformet for akseptering av vibrasjonssignalene som innverdi og presentering av spektralverdiene og de totale vibra-sjonsnivåer som utverdi.

I en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen oppnås fluidets kinematiske viskositet ved en korrelering av denne kinematiske viskositet med de karakteristiske verdier for akselvibrasjonen. I dette tilfellet vil det være nødvendig å kalibrere innretningen ved opptegnelse av kinematisk viskositet sammen med akselvibrasjonsbelastninger i en prøve-mengdesyklus. Så snart kalibreringen er ferdig, kan den kinematiske viskositet utledes av akselvibrasjonsmålingene. De karakteristiske verdier for akselvibrasjonen som benyttes for korrelering med den kinematiske viskositet kan variere fra et anvendelsesområde til et annet, avhengig av type og arrangement av det benyttede blande-utstyr, og avhengig av den spesielle prosess.

Som et eksempel på bruk og tolkning av disse presisjonsspektra kan nevnes at de relative intensiteter for bulkomkretsstrøm-ning og -turbulens har en vesentlig innflytelse på reaksjons-hastigheter og -utbytte, fordi turbulens fremmer den intime blanding mellom reaktantene, mens bulkomkretsstrømningen ikke bidrar i så henseende. Dersom akselen roterer om sin egen akse med N omdreininger pr. sekund mot urviseren, når man ser ned-over, vil en topp som representerer bulkomkretsstrømningen fremkomme ved -N hertz i spekteret, mens turbulens-eksitetaksel-resonnans vil oppstå ved -(f+N) hertz og ved f-N hertz, hvor f er den første aksel-sideresonnansfrekvens. Ved således å sammenligne signalenergien i forbindelse med toppen som representerer bulkomkretsstrømningen med en av toppene som representerer turbulensen, kan man foreta et anslag med hensyn til prosesskarets effektivitet som frembringer av turbulens.

En ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen muliggjør en in situ-måling av såvel tetthet som viskositet i prosessvæske eller andre materialer som behandles. I dette tilfelle vil det være nødvendig å måle både aksel-dreiemomentet og bøyevi-brasjonen. Metoden baserer seg på at såvel bøye- som torsjonsbelastninger er'proposjonale"med tettheten ved høye Reynolds - tall, mens bøyebelastninger også vil være avhengig av viskositeten. Ved å måle både dreiemoment og bøyevibrasjon, vil det således være mulig å utlede tetthet og viskositet separat.

Eksempler på karakteristiske strømningsverdier som har en sterk innflytelse på prosessforholdene og som kan styres ved hjelp av fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen innbefatter:

a) Virvlings- og turbulensintensiteter.

Med mindre karet er skikkelig skjermdempet vil det roterende drivorgan ha en tendens til å tilveiebringe en i hoved-saken omløpende strømning som vil gi dårlig blanding. Skjerm-er eller andre deflektorer i reaksjonskaret vil bryte opp denne virvel og vil gi turbulens og således fremme en mer intim blanding. Den effektivitet hvormed dette skjer vil derfor ha en markert innvirkning på prosessutbyttet. Innretningen ifølge oppfinnelsen kan benyttes for måling av denne effekt ved hjelp av en spektralanalyse av bøyevibra-sjonen, fordi de to strømningstyper resulterer i ulike spek-traltopper.

b) Endringer i fluidumegenskapene.

Noen mengdeenhetsprosesser vil være forbundet med betydelige

endringer i egenskapene til en væske, så som tetthet og viskositet. Disse endringer kan detekteres som endringer i enten de totale bøyevibrasjonsbelastninger eller deres spek-tralverdier. Fordi slike endringer ofte forekommer på kri-tiske syklustrinn kan en innretningen som analyserer bøye-vibrasjoner benyttes som et middel for styring av vesentlige systemparametre så som akselhastighet eller gasstrømnings-hastighet.

c) Gassdispergering.

Disse prosesser som innbefatter en overføring av gass inn i

en væske, er med hensyn til virkningsgraden avhengig av en effektiv dispergering av gassen i karet ved hjelp av røre-verket. Radikalt ulike strømningsforhold tilveiebringes

avhengig av hvorvidt den innførte gassmengde eller røre-verkets rotasjon er den dominante faktor. Optimale prosess-resultater oppnås når disse to faktorer har noenlunde innbyrdes balanse. Disse strømningsforhold kan identifiseres ved hjelp av en innretningen ifølge oppfinnelsen, slik at man kan gis mulighet for tilsvarende justering av gasstrøm-ningshastigheten eller akselhastigheten. d) Inadekvat blanding av væsker som fortrynnes under påvirkning av skjærkraft.

Tiksotrope væsker vil ofte være beheftet med det problem

at det i nærheten av røreverket foreligger høy skjærkraft og lav viskositet, mens det i nærheten av karets vegg foreligger lav skjærkraft og høy viskositet. Dette fører til en inadekvat blanding av væsken ved veggen, med alvorlige ettervirkninger på prosessresultatet. Dette fenomen kan man også detektere ved hjelp av en innretning ifølge oppfinnelsen, slik at an blir satt istand til å treffe tilsvarende tiltak.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere, under henvisning til tegningene.

Figur 1 viser et skjematisk riss av en overvåkingsinnretning ifølge oppfinnelsen, for.preparering av enhetsmengder av vannbaserte væsker med nøyaktige viskositetsverdier, for bruk for slike formål hvor slike væsker med nøy-aktig viskositetsverdierkreves,

figurene

2-5 viser gragiske bilder av presisjonsspektra for væsker

med viskositeter på henholdsvis 9,15,31 og 64 centistoke, figur 6 viser et grafisk bilde av forholdet mellom væskens viskositet og den midlere kvadratrot av bøyemomentene i

akselen til den innretning som er vist i figur 1,

ved to vibrasjonsfrekvenser, nemlig 0,2 og 3 hertz, idet disse frekvenser har en båndbredde på +-0,488 hertz, og

figur 7 viser en en tilpassing og utvidelse av figur 6, med

Reynolds tall plassert langs absissen.

En vannbasert væske 11 tilveiebringes ved å blande en tilsatsvæske, som selges under varemerket "Jeffox WL1400", med vann. Denne tilsatsvæsken har den egenskapen at blandet med vann

vil den dynamiske viskositet til den resulterende vannbaserte væske lett kunne varieres ved å endre konsentrasjonen av tilsatsvæsken i vannet.

Som vist i figur 1 innbefatter innretningen for tilveiebringelse av enhetsmengder av vannbasert væske 11 med nøyaktig viskositetsverdier et reaksjonskar som har en sylindrisk sidevegg 1 med en innerdiameter på 0,61 m, og en kuvet bunn 2 med en radius på 0,61 m, idet karet inneholder en væske 11 til en dybde på 0,61 m og har et tilsvarende kuvet deksel 2a.

Væsken 11 i reaksjonskaret agiteres ved hjelp av et røreverk 4 som er montert på en aksel 3, montert konsentrisk i reaksjonskaret og en slik stilling at røreverkets nedre vingekanter vil ligge i det plan som inneholder skjøten mellom reaksjonskarets sidevegg 1 og kuvede bunn 2. Dekselet 2a er avtettet rundt akselen 3. Røreverket 4 har en diameter på 0,205 m og har seks vinger som er 0,068 m brede og er montert i vinkelavstander på 60° rundt akselen 3, med vingeplanene perpendikulært på planet som inneholder skjøten mellom sideveggen 1 og den kuvede bunn 2. Akselen 3 blir under drift rotert med konstant vinkelhastighet ved hjelp av en ikke-vist motor.

Transdusere i form av strekklapper 5 er limt på akselen 3 i en avstand på 1,098 m fra røreverkets nedre vingekanter, målt langs aksen, og er koblet slik at det dannes to fullstendige Wheatstone broer langs to innbyrdes perpendikulære sidevibra-sjonsakser (heretter benevnt x- og y-akser). De to aksene an-ordnes slik at de sett ovenfra danner et høyre-system. Hver strekklapp Wheatstone bro er forbundet med kommersielt til- gjengelig telemetriutstyr (eksempelvis utstyr som selges under varmerket "Astech") som vil overføre signalene fra de to Wheatstone broene på akselen 3 og presentere dem i form av analoge spenninger.

Disse to signaler føres så gjennom signalkondisjoneringsutstyr

6 og derfra til et signalanalyseringsutstyr 7. Signaler med informasjon fra analyseringsutstyret 7 går så til prosesstyre-anordningen 8 og til den visuelle visningsanordning 9 og/eller opptegningsanordningen 10.

Væskens 11 dynamiske viskositet varieres ved å endre konsentrasjonen av tilsatsvæske i vannet, og for hver tilveiebragt kinematisk viskositet, med tilhørende variasjoner i blanding-ens dynamiske viskositet og tetthet, opptegnes det presisjonsspektra som analyseres med signalanalyseringsutstyret 7.

Signalanalyseringsutstyret 7 er fortrinnsvis i form av et mikroprosessorbasert instrument som automatisk kan foreta de nødven-dige analyser. Med et slikt arrangement føres de to signaler inn i et kompleks mønster som benyttes som innverdi i en stan-dard FFT-rutine, (hurtig-fourier transformasjon), x-aksesignalet føres inn i mønsterets realdel, mens y-aksesignalet føres inn i mønsterets imaginære del. Dette adskiller seg fra den vanlige bruken av en FFT-rutine, hvor bare ett signal brukes som innverdi i realdelen.

Behandlet med FFT-rutinen vil den første halvpart av det kom-plekse mønster inneholde amplituder for positive frekvenser, og den andre halvpart inneholder amplituder for negative frekvenser. Det resulterende spektrum dekker både positive og negative frekvenser og vil vanligvis være asymmetrisk om null hertz linjen, det vil si at signalenergien for en positiv frekvens vil ikke nødvendigvis være lik signalenergien for tilsvarende negative frekvens med samme absolutt-verdi. Dette adskiller seg fra det som forekommer ved vanlig bruk av FFT-rutinen som nevnt ovenfor, hvor det resulterende spektrum alltid vil være sym-metrisk om null hertz.

I det asymmetriske spektrum, som her betegnes som presisjons-spektrum, vil positive frekvenser representere moturs-presisjoner av akselen, mens negative frekvenser reprenseterer medurs-pre-sisjonen. Hver av de positive eller negative frekvenser kan re-lateres til en spesiell strømningstype i prosesskaret, som i sin tur vil ha en vesentlig innflytelse på prosessbetingelser og

-resultater.

Fire slike spektra er vist i figurene 2-5, og de svarer til væskeviskositeter på henholdsvis 9,15,31 og 64 centistoke. Disse spektra viser av bøyemomentet på akselen 3 under påvirkning av væsken 11 er høyt ved to frekvenser: ved ca. 0,2 hertz og ved ca. 3 hertz, idet sistnevnte verdi svarer til en akselomdrei-ningshastighet på tre omdreininger pr. sekund (disse frekvenser er de som er målt i akselens rotasjonsreferanseramme).

Figurene 2-5 viser også at størrelsen av bøyemomentet ved hver av disse frekvenser er avhengig av viskositeten til væsken 11. Analysen av presisjonsspektra skjer derfor i dette tilfellet

ved at man finner rotmiddelkvadrat-bøyemomentet for hver av disse frekvenser. For dette formål defineres båndbredden til hver av de to frekvenser som +-0,488 hertz sentrert om den frekvens hvor energitettheten når et maksimum. Rotmiddelkva-drat-bøyemomentet for hver frekvens finnes ved å integrere kurven over denne båndbredde og ved så å trekke ut kvadrat-roten av resultatet. De rotmiddelkvadrat-bøyemomenter som fin nes med analyseringsutstyret 7 vil være et mål for viskositeten til væsken 11, og ved bruk av innretningen må den først kali- - breres ved at det tas målinger av rotmiddelkvadrat-bøyemoment-ene for væsker med flere ulike viskositetsverdier.

Figur 6 virker som kalibreringsmiddel for innretningen og viser korrelasjonen mellom rotmiddelkvadrat-bøyemomentene ac henholds- a^, tilknyttet de nevnte frekvenser på ca.0,2 og 3 hertz, og væskens viskositet.

Figur 7 viser et plott av det dimensjonsløse energinummer P, i tillegg til kurvene for a og a^som er vist i figur 6.

hvor P er energien som leveres til prosessmaterialet, idet denne energi er lik 2ttNT hvor T er aksel-dreiemomentet,

Zer materialets tetthet,

N er akselens omdreiningshastighet målt i omdreininger

pr. sekund, og

D er røreverkets diameter.

Lånas absissen er Revnolds tall anqitt. Revnolds tall er den

hvor y er den dynamiske viskositet og

v er —£■ , det vil si deri kinematiske viskositet.

I figur 6 er aQ og a^plottet mot den kinematiske viskositet v.. , målt i centistoke, mens i figur 7 disse verdier og PO er plottet mot Reynolds tall. Fordi Re er omvendt proposjonalt med u , vil kurvene for a^og a^i figur 7 være omvendt av kurvene i figur 6.

Figur 7 viser fordelene ved måling av bøyebelastninger ( a^ og a^) fremfor måling av dreiemoment (representert av PO.

Ved høye Reynolds tall, eksempelvis høyere enn 10 4, vil PO

være i.hovedsaken være konstant, det vil si være uavhengig av Re og av V (fordi N og D er konstante), mens plottet a^for rotmiddelkvadrat-bøyemomentet varierer drastisk i dette området. Utfra definisjonen av PO får man for energien P fordi PO er

konstant i dette området med høye Reynolds tall

det vil si at energien er proposjonal med tettheten. Målinger av P, enten ved å måle tall eller motorstrømmen, kan således benyttes for utleding av T, men ikke for utleding av V i dette Reynolds tall området.

Ved mellomverdier av Re (eksempelvis 10 2 -10 4), vil PO være avhengig av Re og derfor av v r0g målinger av tall eller motor-strømmen kan derfor benyttes for utleding av v . Man ser imidlertid at plottet a^for rotmiddelkvadrat-bøyemomentet er betydelig mer følsomt for endringer av Yi dette området enn

PO.

Den beskrevne innretning gir en forbedring av denne metode ved mellomverdier av Re og gir også en metode for bruk for høye Re-verdier, hvor den kjente teknikk ikke kan anvendes.

Det antas at denne foretrukne utførelse av oppfinnelsen kan benyttes for lignende formål, så som ved blanding av oljer, trykkefarger, leire- og sementblandinger eller smøreemulsjoner for oppnåelse av en blanding som har en nøyaktig og bestemt viskositet.

Den ovenfor nevnte mulighet for utleding av fluidumtettheten

& fra målinger av energien (eller dreiemomentet) ved høye Reynolds tall kan utnyttes ved en utvidet utvidelse av utførel-seseksempelet, idet fluidumtettheten og den dynamiske viskositet måles samtidig i dette Reynolds-nivå. Ved å anordne en tredje Wheatstone bro bestående av strekklapper for overvåking av aksel-dreiemomentet, kan fluidumtettheten bestemmes såfremt man på forhånd har bestemt energitallet PO, ved høye Reynolds tall. Ved så å utlede den kinematiske viskositet fra målinger av bøyemomentet, som beskrevet ovenfor, kan man utlede den

dynamiske viskositet utfra forholdety. =v! L .

Oppfinnelsen er beskrevet foran i forbindelse med overvåking av en væske i et reaksjonskar. Oppfinnelsen kan imidlertid også utøves i forbindelse med målinger av egenskaper for et fluidum inne i et hvilket som helst kammer, eksempelvis et pumpehus. Disse egenskaper kan måles ved temperaturer, trykk eller andre betingelser som avviker fra omgivelsenes, ved å tilveiebringe midler for kontrollering av disse tilstander inne i kammeret og dets innhold.

Claims (10)

1. Innretning for måling av egenskapene til et materiale inne i et kammer (1 og 2) forsynt med en røreraksel (3) som strekker seg inn i kammeret (1 og 2) og bærer et røreverk (4) for bevegelse inne i kammeret (1 og 2), innbefattende midler (12) for påtrykking av en konstant vinkelhastighet på akselen og følermidler (5-7) for detektering av tilstander inne i kammeret (1 og 2), karakterisert ved at følermidlene innbefatter: transdusere (5) for detektering av vibrasjon av rørerakselen (3) under den nevnte konstante vinkelhastighet, signalkondisjonseringsutstyr (6) tilknyttet transduserne (5) for tilveiebringelse av signaler som representerer vibrasjonen av rørerakselen (3), og analyseringsutstyr (7) for utleding av tilstandene inne i kammeret (1 og 2) fra de nevnte signaler.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at transduserne (5) er plassert på utsiden av kammeret (1) •

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at transduserne (5) er montert på rører-akselen (3 ) .

4. Innretning for styring av en prosess, innbefattende en overvåkingsinnretning ifølge et av de foregående krav, i kombinasjon med et kammer (1 og 2), minst én røreraksel (3) som går inn i kammeret (1 og 2) og bærer et rørerverk (4) for bevegelse inn i kammeret (1 og 2), samt styremidler (8) for varierende drift av prosessen.

5. Styreinnretning ifølge krav 4, karakterisert ved at styremidlene (8) virker i samsvar med informasjon tilveiebragt av analyseringsutstyret (7).

6. Styreinnretning ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at en visuell visningsanordning (9) og/eller en opptegningsanordning (10) er anordnet for virk-ning i samsvar med informasjon som tilveiebringes av analyseringsutstyret (7).

7. Fremgangsmåte for måling av egenskapene til et materiale inne i et kammer (1 og 2) som er forsynt med i det minste én røreraksel (3) som rager inn i reaksjonskammeret (1 og 2) og bærer et røreverk (4) for bevegelse inne i reaksjonskaret (1 og 2), hvilken fremgangsmåte innbefatter en rotasjonsbevegelse av rørerakselen med konstant vinkelhastighet og en avføling av tilstander inne i kammeret (1 og 2) ved hjelp av følermidler (5-7) for derved å tilveiebringe signaler som varierer i samsvar med tilstandene, karakterisert ved at vibrasjonen av den nevnte ene røreraksel (3) detekteres ved hjelp av transdusere (5), at utverdiene fra transduserne (5) føres til signalkondisjoneringsutstyr (6) for derved å tilveiebringe signaler som representerer vibrasjonen av rørerakselen (3), og ved at disse signaler analyseres for derved å utlede til-standsbetingelser inne i kammeret (1 og 2).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at transduserne (5) er anordnet på utsiden av kammeret (1 og 2).

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at viskosisteten til væske (11) inne i kammeret (1) fastslås ved en korrelering av karakteristiske verdier for bøyevibrasjonsbelastninger på rørerakselen (3).

10. Fremgangsmåte for styring av en prosess, innbefattende en fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-12, hvor pro-sessdriften varieres i samsvar med informasjon tilveiebragt med analyseringsutstyret (7).