DE2040431A1 - Messanordnung fuer die Konzentration von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Meßanordnung für die Konzentration von Flüssigkeiten Zur Ermittlung der Konzentration von Flüssigkeiten ist es bekannt, ein Aräometer zu verwenden, das heißt einen Meßkörper, der teilweise in die Flüssigkeit eintaucht. Der Grad seines Eintauchens, der an einer Skala auf dem Meßkörper ablesbar ist, ist bei vorgegebenem Gewicht desselben ein Maß für die jeweilige Konzentration der Flüssigkeit.
• In vielen Fällen, beispielsweise bei galvanischen Bädern, läßt sich diese einfache Einrichtung nicht ohne weiteres einsetzen, wenn man erst auf eine gute Meßgenauigkeit legt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß durch Kristallisationserscheizrrngen an dem nur teilweise in die Flüssigkeit eintauchenden Meßkörper das Gewicht desselben in unkontrollierbarer leise verändert wird, wodurch zu der ohnehin durch die Skalenablesung bedingten Ungenauigkeit der Messung noch weitere, nicht reproduzierbare Ungenauigkeiten hinzukommen.
• Die Erfindung betrifft eine Neßanordnung für die Konzentration von Flüssigkeiten, insbesondere von galvanischen Bädern, die ebenfalls einen in der Flüssigkeit befindlichen Meßkorper vorgebenen Gewichtes verwendet. Die erfindungsgemäße Meßanordnung soll insbesondere den beschriebenen Nachteil der bekannten Aräometer vermeiden, das heißt universell einsetzbar sein, und zwar auch dann, wenn die Gefahr einer Auskristallisierung von in der Flüssigkeit gelösten Salzen besteht.
• Die diese Aufgabe lösende Meßanordnung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper als Tauchkörper unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindlich durch eine zumindest bei Änderungen des auf den Tauchkörper wirkenden Auftriebs Signale an eine Auswerteeinheit abgebene Waageeinrichtung gehalten ist.
• Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist also darin zusehen, daß der Meßkörper als Tauchkörper unterhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist. Dadurch ist die Gefahr der Kristallistation von in der Flüssigkeit gelösten Salzen oder dergleichen an dem Eleßkörper und damit eine 'unkontrollierbare, zeitlich inkonstante Veränderung des Gewichtes desselben ausgeschlossen.
• Die Waageeinrichtung kann den jeweiligen Auftrieb, den der Tauchkörper durch die Flüssigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen Konzentration derselben erfährt, direkt oder indirekt messen.
• Unter einer direkten Erfassung des Auftriebes soll eine Anordnung verstanden werden, deren Tauchkörper ein geringeres spezifisches Gewicht als die Flüssigkeit hat und deren Waageeinrichtung so ausgelegt ist, daß sie den Tauchkörper nach unten drückt. In diesem Falle werden über die Waage einrichtung also direkt die Auftriebskräfte beziehungsweise deren Änderungen erfaßt.
• }kun kann die Anordnung aber auch so ausbilden, daß die Waageeinrichtung diese Auftriebskräfte indirekt erfaßt, indem man den Tauchkörper aus einem Material größeren spezifischen Gewicht als die Flüssigkeit herstellt und die Xlaageeinrichtung beispielsweise kranartig ausbildet, so daß der Tauchkörper, der sich aber nach wie vor vollkommen in der Flüssigkeit befinden soll, an ihr aufgehängt ist.
• Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden die Auftriebskräfte also als Verringerungen des auf die ;,aageeinrichtung wirkenden Gevichts des Taucikörpers erfaßt. Diese zuletzt beschriebene Ausführungsforin der crfindn6sgemäßen Anordnung bietet den Vorteil, daß die Waageeinrichtung vollkommen außerhalb der Flüssigkeit angcordnet sein kann.
• Die bevorzugte Ausfthrungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Waageeinrichtung elektrische Bauelemente mit von mechanischen Beanspruchungen abhängigen elektrischen Eigenschaften in einem ersten Signalstromkreis enthält.
• Hierbei kann es sich um piezoelektrische flauelemente oder auch iii eile handeln, die in Abhängigkeit von ihrer mechanischen Beanspruchung unterschiedliche elektromagnetische Eigenschaften zeigen. Häufig wird es vorteilhaft sein, als elektrische Mauelerente Dehnungsmeßstreifen zu verwenden.
• Man kann die elektrischen Bauelemente in einer ersten Bruckenschaltung anordnen, die einen Bestandteil des ersten Signalstromkreises bildet. Gleicht man die BrEckenschaltung auf einen Sollwert der Konzentration ab, so erhält man Ausgangssignale des ersten Signalsromkreises nur dann, wenn eine Differenz zwischen Ist-Wert und Soll-Wert der Konzentration der Flüssigkeit auftritt.
• Eine derartige Auslegung der erfindungsgemäßen Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Anordnung zur Gewinnung einer Reelgrdße beispielsweise für ein galvanisches Bad dienen soll.
• Durch die bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen ist also sichergestellt, daß die Anordnung auch zur Ermittlung der Eonzentration solcher Flüssigkeiten eingesetzt werden kann, die zu einer das Gewicht des Meßkörpers unkontrollierbar beeinflussenden Auskristallisation neigen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß auch ein weiterer, die Meßgenauigkeit nachteilig beeinflussender Faktor, nämlich der Einfluß der Jeweiligen Flüssigkeitstemperatur, durch einen einfach aufgebauten Zusatz beseitigt werden kann. Zu diesem Zweck weist die bevorzugte Austth'rungsfozm der Erfindung einen weiteren Signalstromkreis auf, dessen Ausgang dem ersten Signalstromkreis aufgeschaltet ist und der in der Flüssigkeit angeordnete temperaturabhängige elektrische Bauelemente enthält. Diese Aufschaltung kann nach Art einer bekannten Mischung erfolgen, so daß am Ausgang der erfindungsgemaßen Anordnung Signale abgenommen werden können, die auch bei nicht konstanter Temperatur der FlüssIgkeit eine genaue Aussage über die jeweilige Konzentration derselben liefern Die temperaturabhängigen elektrischen Bauelemente können Widerstande mit negativen Koeffizienten ihres Temperaturganges (NTC-\Jiderstände) sein. Zweckmäßigelveise liegen die temperaturabhängigen elektrischen Bauelemente in einer weiteren Brückenschaltung, die einen Bestandteil des weiteren Signalstromkreises bildet und auf einen Sollwert der Temperatur abgeglichen sein kann, so daß der weitere Si -gnalstromkreis nur bei Temperaturänderungen Korrektursi -anale an den ersten Signalstromkreis abgibt. Verständlicherweise ist es auch möglich, den weiteren Signalstromkreis mit einem Instrument zur Temperaturanzeige auæzurüsten, wie die erfindungsgemäße Anordnung auch ausgangsseitig mit einem Anzeigeinstrument für die gemessene Konzentration ausgerüstet sein kann.
• Erzänzend sei darauf hingewiesen, daß die Anordnung Ausgänge zum Anschluß von £chreibern oder Regelgliedem aufweisen kann.
• In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Meßanordnung wiedergegeben, und zwar zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht der Anordnung, während Fig. 2 eine mögliche Schaltung angibt.
• Betrachtet man zunächst Fig. 1, so befindet sich in dem Badbehälter 1 die galvanische Flüssigkeit 2, deren Konzentration an bestimmten Metallsalzen gemessen werden soll. Einen wesentlichen Bestandteil der IIeßanordnung bildet der Tauchkörper 3, der infolge Wahl eines Materials mit größerem spezifischen Gewicht, als es die Badflüssigkeit 2 besitzt, und infolge geeigneter Bemessung des Aufhängedrahtes 4 vollständig von der Badflüssigkeit 2 aufgenommen ist. hierdurch ist ein Auskrlstallisieren von Salzen der Badflüssigkeit 2 auf zeitweise außerhalb der Flüssigkeit befindlichen Teilcneines eingetauchten Meßkörpers vermieden.
• Der Stahldraht 4 ist an dem in Fig. 1 linken Ende des etwas federnden, im Bereich seines in der Figur rechten Endes eingespannten 33lechstreifens 5 befestigt. Zum Einspannen des rechten Endes des Blechstreifens 5 dient in diesem Ausführungsbeispiel die stativartige Einrichtung 6. Die aus den Teilen 5 und 6 bestehelLde Anordnung ist durch Dehnungsmeßstreifen 7 und 8 zu einer kranartigen elektrischen ilaageeinrichtung ergänzt. Wie später noch anhand Fig. 2 erläutert wird, bilden die iehnungs meßstreifen 7 und 8 Bestandteile einer Brückenschaltung, deren Verbindung mit einem zugeordneten Meßinstrument 9 zur Anzeige der jeweils gemessenen Konzentration mit 10 bezeichnet ist.
• In dem Meß- und Anzeigegerät 11 ist ferner ein zweites Meßinstrument 12 angeordnet, das zur Anzeige der jeweiligen Badtemperatur dient. Es wird über Leitungen 13 gespeist von einem weiteren Signalstronkreis, der, wie ebenfalls noch anhand Fig. 2 erläutert wird, ebenfalls eine Brückenschaltung aufweist, in der NTO-Widerstände 14 liegen, die ihrerseits in die Badflüssigkeit 2 hineinragen oder zumindest mit ihx in gutem Wärmekontakt stehen, so daß ihre Widerstandswerte und damit die Ausgangs signale des weiteren Signalstromkreises von der jeweiligen Badtemperatur abhängen.
• Wesentlich ist aber, daß der weitere Signalstromkreis ausgangsseitig so auf den ersten Signalstromkreis aufgeschaltet ist, daß bei Temperaturabweichungen von einer Soll-Temperatur eine automatische Korrektur der von der Waageeinrichtung abgegebenen Eonzentrationsmeßwerte erfolgt. Dies ist im einzelnen aus dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ersichtlich.
• In Fig. 2 ist der erste Signalstromkreis oben, der weitere Signalstromkreis unten dargestellt. Mit 20 ist allgemein eine nach Art eineriettone-Brücke aufgebaute Brückenschaltung bezeichnet, die in verschiedenen Brückenzweigen die Dehnungsmeßstreifen 7 und 8 enthält. Bei Abgleich auf eine Soll-Konzentration in der Badflüssigkeit 2 treibt die Spannungsquelle 21 nur dann über den Vorverstäker 22 einen Strom, wenn der Ist-Wert der Konzentration von dem eingestellten Soll-Wert abweicht. Über die in ihrer Wirkung noch zu beschreibende ilischstufe 23 und eine durch den Kondensator 24 charakterisierte Frequenzdämpfung gelangen die Signale einerseits zu dem Meßinstrument 25, das die Konzentration angibt, und andererseits zu dem Ausgang 26, an dem beispielsweise ein Schreiber angeschlossen ist. In dem Falle,in dem die Brücke 20 so abgestimmt ist, daß Ausgangssignale am Ausgang 26 nur bei Abweichungen der Konzentration von ihren Soll-l.Jert auftreten, kann der Ausgang 26 auch mit dem Eingang einer Regelvorrichtung beschaltet werden. 27 ist ein Anpassungswiderstand für das anzuschließende Gerät.
• Der Nullabgleich kann, wie in Fig. 2 dargestellt, auch im Bereich der Mischstufe 23 erfolgen. Zu diesem Zweck ist das Potentiometer 28 an die weitere Spannungsquelle 29 angeschlossen, so daß am Potentiometer 28 eine der von dem Vorverstärker 22 beim Vorliegen des Soll-Wertes der Badkonzentration abge gebenen Signalspannung entsprechende Gegenspannung abgegriffen werden kann.
• Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die weitere Wheatstone-Brücke 30 vorgesehen, die mit dem NTC-Widerstand 14 bestückt ist. Ihre Spannungsquelle 31 treibt über den zur Verstärkung und zur Anpassung dienenden Verstärker 32 nur dann einen Strom, wenn die Temperatur des Flüssigkeitsbades 2 Abweichungen von ihrem Soll-Wert zeigt.
• Das zweite Instrument 33 zeigt diese Abweichungen an. Die Leitung 34 schaltet diese temperaturabhängigen Signale auf den Eingang der Mischstufe 23, so daß am Ausgang 26 der Anordnung Signale stehen, die unabhängig von der jeweiligen Badtemperatur die Konzentration des Bades angeben.
• Statt eines Stahldrahtes 4 kann auch ein Faden verwendet werden, der keine Seitenkräfte auf das Teil 5 überträgt.

Claims (12)

Patentansprüche

1.I EleSanordnung für die Konzentration von Flüssigkeiten, insbesondere von galvanischen Bädern, mit einem in der Flüssigkeit befindlichen Gießkörper vorgegebenen Gewichtes, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkörper als Tauchkörper unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindlich durch eine zumindest bei änderungen des auf den Tauchkörper wirkenden Auftriebs Si Signale an eine Auswerteeinheit abgebende Waageeinrichtung gehalten ist.

2. PieBanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkörper ein größeres spezifisches Gewicht als die-Flüssigkeit besitzt und an einer kranartigen Waageeinrichtung aufgehängt ist.

3. Neßanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kranartige Waageeinrichtung außerhalb der Flüssigkeit angeordnet ist.

-4. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Waageeinrichtung elektrische Bauelemente mit von mechanischen Beanspruchungen abhängigen elektrischen Eigenschaften in einem ersten Signalstromkreis enthält.

5. Meßanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Bauelemente Delmungsmeßstreifen sind.

6. Meßanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Bauelemente in einer ersten Brückenschaltung liegen, die einen Bestandteil des ersten Signalstromkreises bildet.

7. Meßanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung auf einen Soll-Wert der Konzentration abgeglichen ist.

8. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen weiteren Signalstromkreis aufweist, dessen Ausgang auf den ersten Signalstromkreis aufgeschaltet ist und der in der Flüssigkeit angeordnete temperaturabhängige elektrische Bauelemente enthält.

9. Meßanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängigen elektrischen Bauelemente NUC-Widerstände sind.

10. Meßanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturabhängigen elektrischen Bauelemente in einer weiteren Brückenschaltung liegen, die einen Bestandteil des weiteren Signalstromkreises bildet.

11. Meßanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Brückenschaltung auf einen Soll-Wert der Temperatur abgeglichen ist.

12. Meßanordnung nach einem der Ansprüche 1 biB 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Ausgänge zum Anschluß von Schreibern und/oder Regelgliedern aufweist.

L e e r s e i t e