DE1773663A1

DE1773663A1 - Device for the static measurement of the mean density of a liquid

Info

Publication number: DE1773663A1
Application number: DE19681773663
Authority: DE
Inventors: Pierre Chadenson; Rene Avenier; Jean Lathuile
Original assignee: CONST ELECTRIQUES; Cegelec SA
Current assignee: CONST ELECTRIQUES; Cegelec SA
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1968-06-20
Publication date: 1972-03-02

Description

Vorrichtung zur statischen Messung der mittleren Dichte einer Flüssigkeit Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur statischen Messung der mittleren Dichte einer Flüssigkeit, die auf der Messung der Höhen der freien Oberfläche der FlÜesigkeit und der freien Oberfläche einer Bezugsflüssigkeit über einem gemeinsamen Bezugsniveau basiert.Device for the static measurement of the mean density of a liquid The invention relates to a device for the static measurement of the mean density a liquid based on the measurement of the height of the free surface of the liquid and the free surface of a reference liquid above a common reference level based.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist folgende kennzeichnende Merkmale auf: - eine erste Kammer, die an ihrer Basis mit der Basis des Be -hälters in Verbindung steht, der die Flüssigkeit enthält, deren mittlere Dichte gemessen werden soll, - Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines konstanten Bezugsniveaus in der ersten Kammer, welche einen Einlaß und einen Auslaß für gasfÖrmiges Fluid im oberen Raum der Knmmer aufweisen, - eine Säule, die eine Bezugsflüssigkeit enthält, - eine zweite Kammer, die an ihrer Basis mit der Basis der Säule verbunden ist, - Einrichtungen #,ur Aufrechterhaltung eines konstanten Bezugsniveaus in der zweiten Kammer, das in gleicher Höhe wie das der ersten Kammer liegtl wobei diese Einrichtungen einen Einlaß und einen Auslaß für die Bezugsflüssigkeit aufweisen, - Mittel zur Verbindung des oberen Raumes des Behälters und des oberen Raumes der Säule , - Einrichtungen zur Verbindung der jeweiligen oberen Räume der zwei Kammerng sowie - Einrichtungen zur Messung des freien Höhenstands einerseits im Behälter und andererseits in der Säule.The device according to the invention has the following characteristic features: - a first chamber which communicates at its base to the base of Be -hälters in compound that contains the liquid, the average density to be measured, - means for maintaining a constant reference level in the first chamber, which have an inlet and an outlet for gaseous fluid in the upper space of the chamber, - a column containing a reference liquid, - a second chamber which is connected at its base to the base of the column, - devices # To maintain a constant reference level in the second chamber, which is at the same level as that of the first chamber, these devices having an inlet and an outlet for the reference liquid, - means for connecting the upper space of the container and the upper space of the column , - Facilities for connecting the respective upper rooms of the two chambers and - facilities for measuring g of the free height on the one hand in the container and on the other hand in the column.

Da bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Aufrechterhaltung der Bezugsniveaus auf einem gleichen horizontalen Stand gewährleistet wirdl kann aus dem einfachen Verhältnis der in dem Behälter und in der Säule gemessenen Höhen der Flüssigkeiten die Dichte der in dem Behälter enthaltenen Flüssigkeit abgeleitet wärdeng da es bekannt ist, daß das Verhältnis der Dichten umgekehrt proportional zu diesem Verhältnis der Höhen ist. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in dieser zeigt: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Messung der mittleren Dichte einer Flüssigkeit bezüglich einer Bezugsflüssigkeit, und Figur 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante eines der.Elemente der Vorrichtung nach Fig. 1. Since in the device according to the invention the maintenance of the reference levels is ensured at the same horizontal level, the density of the liquid contained in the container can be derived from the simple ratio of the heights of the liquids measured in the container and in the column, since it is known that the ratio of the densities is inversely proportional to this ratio of the heights. Further details and advantages of the invention are explained using an exemplary embodiment with reference to the drawing; 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for measuring the mean density of a liquid with respect to a reference liquid, and FIG. 2 shows a schematic representation of a variant embodiment of one of the elements of the device according to FIG .

Figur 1 zeigt einen Behälter 10, der eine Flüssigkeit 11 enthältt deren Dichte gemessen werden soll.FIG. 1 shows a container 10 which contains a liquid 11 whose density is to be measured.

Das untere Ende des Behälters 10 steht über eine Leitung 14 mit einer Kammer 15 in Verbindung, die einen Schwimmer 16 enthält, welcher in Abhängigkeit von einem Bezugsniveau 25 eine Klappe 17 steuert, welche eine Druckluftzuführung über eine Leitung 18 ermÖglicht.The lower end of the container 10 is connected via a line 14 to a chamber 15 which contains a float 16 which, depending on a reference level 25, controls a flap 17 which enables compressed air to be supplied via a line 18.

Eine mit einem Dauer-Luftauslaß 20 versehene Leitung 19 verbindet den oberen Bereich der Kammer 15 mit dem oberen Teil der Kammer 21, welche einen Schwimmer 22 aufweist, der in Abhängigkeit von einem Bezugsniveau 24 eine Klappe 23 steuert, die die Zuführung von Bezugsflüssigkeit über eine Leitung 26 ermöglicht. A line 19 provided with a permanent air outlet 20 connects the upper region of the chamber 15 with the upper part of the chamber 21, which has a float 22 which, depending on a reference level 24, controls a flap 23 which controls the supply of reference liquid via a Line 26 enables.

Die zwei Schwimmer 16 und 22 sind in der Weise geregelt, daß die zwei Bezugsniveaus 24 und 25 sich zu jedem Zeitpunkt in einer gleichen vorgegebenen horizontalen Ebene befinden. Das untere Ende der Kammer 21 ist mit einer Leitung versehen, welche einen ständigen Wasserabfluß gewährleistet, wobei dieses Wasser in einen Speisekreis 27 zurÜckkehrt, der mit der Leitung 26 und der Klappe 23 in Verbindung steht.The two floats 16 and 22 are regulated in such a way that the two reference levels 24 and 25 are in the same predetermined horizontal plane at all times. The lower end of the chamber 21 is with a pipe provided, which ensures a constant drainage of water, this water returns to a feed circuit 27 which is connected to the line 26 and the flap 23 in connection.

Das untere Ende dieser Kammer*Iist noch mit einer anderen Leitung 28 versehen, die mit dem unteren Teil einer Säule 29 in Verbindung steht, welche eine Bezugsflüssigkeit 33 enthält. Das Niveau 30 dieser FlÜssigkeit kann mittels eines Aufnehmers oder Fühlers 31 festgestellt werden.The lower end of this chamber is also provided with another line 28 which is connected to the lower part of a column 29 which contains a reference liquid 33 . The level 30 of this liquid can be determined by means of a sensor or sensor 31 .

Die oberen Teile des Behälters 10 und der Säule 29 sind durch eine Leitung 32 verbunden, um sicherzustelleng daß über den zwei Flüssigkeiten 11 und 33 der gleiche Druck herrscht.The upper parts of the container 10 and the column 29 are connected by a line 32 to ensure that the two liquids 11 and 33 are at the same pressure.

Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Nimmt die Flüssigkeit 11, deren Dichte gemessen werden sollg in dem Behälter 10 einen HÖhenstand 12 ein, so bringt der Schwimmer 16 die Klappe 17 auf einen derartigen Öffnungegrad, daß die Zufuhr von Druckluft über die Leitung 18 über der Oberfläche 25 der Flüssigkeit einen Gegendruck von solchem Wert gewährleistetg daß diese Oberfläche 25 auf einem konstanten Niveau bleibt, und zwar unter BerÜcksichtigung des ständigen Luftabflusseig bei 20. Gleichzeitig bewirkt die Speisung der Kammer 21 in der Säule 29 die Errichtung eines derartigen Niveaus 30 der Bezugsflüssigkeit 333 daß der Druck in Höhe der Oberfläche 24 den Luft-Gegendruck ausgleic14 der sich über die Leitung 19 über dieser Oberfläche 24 auf den gleichen Wert wie über der Oberfläche 25 einstellt. Der Schwimmer 22 verleiht dabei der Klappe 23 einen solchen Öff- nungsgrad, daß das Niveau 24 konstant bleibt, und zwar unter Berücksichtigung des ständigen Abfließens von Bezugsflüssigkeit durch 34.The device described operates as follows: If the liquid 11, the density of which is to be measured, is at a level 12 in the container 10 , the float 16 brings the flap 17 to such an opening degree that the supply of compressed air via the line 18 above the surface 25 of the liquid ensures a back pressure of such a value that this surface 25 remains at a constant level, taking into account the constant air drainage at 20. At the same time, the chamber 21 in the column 29 is fed the establishment such a level 30 of the reference liquid 333 that the pressure at the level of the surface 24 balances the air counterpressure which is set via the line 19 above this surface 24 to the same value as above the surface 25 . The float 22 gives the flap 23 such a degree of opening that the level 24 remains constant, taking into account the constant outflow of reference liquid through 34.

Die Regelung und die Abmessungen der Klappen 17, 23 und der Schwimmer 16, 22 sind in geeigneter Weise vorgegeben, um zu gewährleistent daß die Höhenstände 25 und 24 in der gleichen Horizontalebene liegen, die das Bezugsniveau bildet.The regulation and the dimensions of the flaps 17, 23 and the floats 16, 22 are predetermined in a suitable manner in order to ensure that the levels 25 and 24 lie in the same horizontal plane which forms the reference level.

Die Höhe des Niveaus 30 der Bezugsflüssigkeit 33 wird durch den Abnehmer, bzw. die Meßeinrichtung 31 ermittelt.The height of the level 30 of the reference liquid 33 is determined by the consumer or the measuring device 31 .

--ule Hölle des Niveaus 12 der Flüssigkeit 11, deren mittlere DichtE gemessen werden soll, ist durch den Abnehmer, bzw. die Meßeinrichtung 13 gegeben.--ule hell of the level 12 of the liquid 11, the mean density of which is to be measured, is given by the consumer or the measuring device 13 .

Diese zwei Meßwerte genÜgen, um die Höhen über dem festen Bezugsniveau 24-25 der zwei Flüssigkeiten in der Weise zu bestimmen, daU daraus die mittlere Dichte der Flüssigkeit 11 abgeleitet werden kann, da das Verbältnis der Dichten der zwei Flüssigkeiten umgekehrt proportional zum Verhältnis ihrer Höhen über dem Bezugsniveau let. Vorzugsweise wird als BezugsflÜssigkeit destilliertes Wasser verwendet, das rezirkuliert wird und dessen Temperatur auf einige Grade genau geregelt wird. sich ändert, ist der Wenn/das Niveau 12 Eleia/tegendruck der Luft über der Fläche 25 ä?&Elee41 Ise- 4-inwa-nicht mehr an den neuen Wert des Niveaus 12 angepaßt, was normalerweise eine Änderung des Niveaus 25 der Flüssigkeit in der Kammer 15 bewirkt. Der Schwimmer 16 wirkt auf die Klappe 17 ein und ändert die Luftzuführung, was zur Folge hat, daß der Gegendruck auf den Wert des Niveaus 12 in der Weise eingeregelt wird, daß das Niveau 25 in die Ebene des Bezugsniveaus zurückgeführt wird.These two measured values are sufficient to determine the heights above the fixed reference level 24-25 of the two liquids in such a way that the mean density of the liquid 11 can be derived therefrom, since the ratio of the densities of the two liquids is inversely proportional to the ratio of their heights above the reference level let. Distilled water, which is recirculated and the temperature of which is precisely regulated to a few degrees, is preferably used as the reference liquid. changes is that If / the level 12 Eleia / the pressure of the air above the surface 25 ä? & Elee41 Ise 4-INWA not the new value of the level 12 adapted, which normally causes a change in the level 25 of the liquid in the chamber 15 . The float 16 acts on the flap 17 and changes the air supply, with the result that the back pressure is regulated to the value of the level 12 in such a way that the level 25 is returned to the plane of the reference level.

Dieser sich gleichzeitig in der Kammer 21 einstellende Gegendruck bewirkt eine Änderung des Niveaus 24, und der Schwimmer 22 wird dnnn wirksam, um die WasserzufÜhrung durch die Leitung 26 zu ändern und betätigt die Klappe 23 in dem erforderlichen Maße, um das Niveau 30 von neuem in die Ebene.des Bezugsniveaus zu bringen. Bei einer Ausführungsvariante der beschriebenen Vorrichtung kann die Regelung der Bezugsniveaus in der Weise erfolgen, daß gleichzeitig auf den Auslaß und den Einlaß der Fluide mittels Dreiwegeklappen eingewirkt wird, die*durch die Schwimmer gesteuert sind. In dem beschriebenen Beispiel wird die mittlere Dichte der Flüssigkeit 11 für ihr gesamtes Volumen gemessen" d.h. für das Volumen zwischen ihrer freien Oberfläche 12 und der Ebene des Bezugsniveaus 24-25. Erforderlichenfalls kam die mittlere Dichte der Flüssigkeit 11 entsprechend horizontaler, scheibenförmiger Abschnitte gemessen werden, die zwischen der freien Oberfläche 12 der Flüssigkeit und einer beliebigen Höhe ausgehend von der Basis des Behälters liegen, in.#dem die Kammern 15 und 21.vertikal in der Weise verschoben werden, daß die Ebene des Bezugsniveaus 24-25 auf das Niveau des unteren Höhenstandes dieses horizontalenl scheibenförmigen Abschnittes gebracht wird. Gemäß einer in Fig. 2 dargestellten AusfÜhrungsvariante der Erfindung kann das Niveau 24 in der Kammer 21 mittels eines Überlaufs 35 konstant gehalten werden, der auf den Höhenstand des Bezugsniveaus geeicht bzw. festgelegt ist. Die Bezugsflüssigkeit fließt in einen Raum 36, wobei eine Umwälzpumpe 37 gewährleistet, daß das Niveau 24 auf der Höhe des Überlaufs 35, d.h. in der Bezugsebene, gehalten wird. Dem Überlauf wird eine ausreichende ÜberstrÖmlänge gegeben werden, damit das Niveau 34 auf einer im wesentlichen konstanten Höhe bleibt, und zwar trotz der Durchflußänderungen der Pumpe, wenn es sich bei dieser Pumpe nicht um eine volumetrische Pumpe handelt. Selbstverständlich kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. So könnte beispielsweise eine Niveau-Regelschleife mit einem Korrekturkreis anstelle des einfachen Schwimmernadelsystems vorgesehen werden.This counter-pressure, which is simultaneously established in the chamber 21, causes a change in the level 24, and the float 22 becomes slightly effective in order to change the water supply through the line 26 and actuates the flap 23 to the extent necessary to re-enter the level 30 to bring the level of the reference level. In a variant embodiment of the device described, the reference levels can be regulated in such a way that the outlet and inlet of the fluids are simultaneously acted on by means of three-way flaps which are controlled by the floats. In the example described, the mean density of the liquid 11 is measured for its entire volume, ie for the volume between its free surface 12 and the plane of the reference level 24-25. If necessary, the mean density of the liquid 11 can be measured corresponding to horizontal, disk-shaped sections , which lie between the free surface 12 of the liquid and any height from the base of the container in. # in which the chambers 15 and 21. are displaced vertically in such a way that the plane of the reference level 24-25 is at the level of the According to an embodiment of the invention shown in Fig. 2, the level 24 in the chamber 21 can be kept constant by means of an overflow 35 which is calibrated or fixed to the height of the reference level into a space 36, a circulation pump 37 ensuring that d The level 24 is kept at the level of the overflow 35, ie in the reference plane. Sufficient overflow length will be given to the overflow so that the level 34 will remain at a substantially constant level, in spite of the changes in the flow rate of the pump, if the pump is not a volumetric pump. Of course, the device according to the invention can be modified in various ways. For example, a level control loop with a correction circuit could be provided instead of the simple float needle system.

Claims

P atentans p r ü che device for the static measurement of the density of a FlÜssigkeitg on the measurement of the heights of the free surface of the liquid and the free surface of a reference liquid to a common reference level g e basiertl k ennzeichnet through a first chamber communicating with at its base the base of the container containing the liquid whose mean density is to be measured, means for maintaining a constant reference level in this first chamber, said means having an inlet and an outlet for gaseous fluid in the upper space of the chamber comprise a column containing a reference liquid, a second chamber which communicates at its base with the base of the column, means for maintaining a constant reference level in the second chamber, this reference level being at the same level as that of the first chamber and these facilities one inlet and one en outlet for the reference liquid have means for connecting the upper space of the container and the upper space of the column, devices for connecting the respective upper spaces of the two chambers, as well as means for measuring the height of the free level or level in the container on the one hand and in the Pillar on the other hand. 2. Device according to Anop odor 1 "characterized g e k ei ted b y ch - net that said means for maintaining the reference level in the first chamber a float and a valve 3. The device according to claim 1, characterized g e k ennzeich -NET. in that the means for ionstanthaltung the reference level in the second chamber comprise a float and a valve. .4. device according to claim 1, characterized g e k ennzeich -ne tl that said means for maintaining the reference level in the second chamber has an overflow. i