CS253524B1 - Device for liquid's part measuring in dispersion system liquid-gas - Google Patents

Abstract

Zařízení pro měření podílu kapaliny v disperzní soustavě kapalina-plyn v kontinuálně pracujících zařízeních, mixerech pro zpěňování kapalných roztoků a disperzí. Je opatřeno přívodem vzduchu a obsahuje ve výstupním potrubí zpěněné kapaliny pár prvních elektrod. Ve vstupním potrubí nezpšněná kapaliny je umístěn pár druhých elektrod. Pár prvních elektrod a pár druhých elektrod jsou připojeny paralelně ke zdroji napětí pro vznik elektrického děliče napětí. Pár prvních elektrod a pér druhých elektrod jsou paralelně připojeny k vyhodnocovacímu zařízení. Elektrickým výstupem vyhodnocovacího zařízení je podíl elektrických impedancí nacházejících se mezi párem prvních elektrod a párem druhých elektrod.Device for measuring the proportion of liquid in dispersion liquid-gas system in continuous working equipment, mixers for foaming of liquid solutions and dispersions. It is supplied with air and contains in the outlet pipe of the foamed liquid a pair of first electrodes. In the inlet pipe the unadulterated liquid is placed by a couple of others electrodes. A pair of first electrodes and a few others electrodes are connected in parallel to a voltage source to generate an electric divider Tension. A pair of first electrodes and feathers of others electrodes are connected in parallel to the evaluation equipment. Electric output the evaluation device is a share electrical impedances located between a pair of first electrodes and a pair of others electrodes.

Description

Vynález se týká zařízení pro měření podílu kapaliny v dispersní soustavě kapalina - plyn, zejména v mixérech.The invention relates to a device for measuring the proportion of liquid in a liquid-gas dispersion system, in particular in mixers.

Aplikací zpěněných kapalných roztoků a dispersí|zejména pak latexových, tedy polymerních, pojiv a barviv obsahujících další pomocné pěnotvorné přípravky v textilních technologiích) lze docílit značných energetických úspor při zasoušení těchto nánosů, které ve srovnání s klasickými nezpěněnými nánosy obsahují méně než polovinu vody, eventuálně jiného rozpouštědla. Rovnoměrnost rozložení zpěněného nánosu je dobrá, avšak energie potřebná k odpaření nánosu je v poměru zmíněného nižšího podílu rozpouštědla úměrně nižší. Proto jsou aplikace nánosu zpěněných roztoků a dispersí, dále označovaných jen kapalin,v textilních technologiích dnes již běžné. Klasické mixéry na výrobu zpěněných kapalin však nejsou vybaveny výstupním čidlem stupně napěnění kapaliny, to je zvýšení jejího objemu, které by pomocí zpětné vazby udržovalo stupeň napěnění na výstupu mixeru konstantní.By application of foamed liquid solutions and dispersions (especially latex, ie polymeric, binders and dyes containing other auxiliary foaming agents in textile technologies), considerable energy savings can be achieved when drying these deposits, which contain less than half of water compared to conventional non-foamed deposits. of another solvent. The uniform distribution of the foamed deposit is good, but the energy required to evaporate the deposit is proportionally lower in the ratio of the lower solvent. Therefore, the application of foaming solutions and dispersions, hereinafter referred to as liquids, is now common in textile technology. However, conventional mixers for the production of frothed liquids are not equipped with an output sensor of the degree of frothing of the liquid, i.e. an increase in its volume, which by means of feedback keeps the frothing degree at the mixer outlet constant.

Stupeň napěnění se u známých mixerů většinou stabilizuje tak, že se pomocí známých zařízení stabilizují průtoky plynu, tedy vzduchu a kapaliny mixerem. Tento způsob nezahrnuje vliv kolísání účinnosti mixeru, například otáček rotoru, takže jistý podíl kapaliny na výstupu mixeru nemusí být napěněn nebo se může značně měnit struktura pěny, to je velikost a rozmístění bublinIn the known mixers, the frothing degree is generally stabilized by stabilizing the gas, air and liquid flow through the mixer using known devices. This method does not include the effect of variations in mixer efficiency, such as rotor speed, so that a certain proportion of liquid at the mixer outlet need not be foamed or the foam structure, i.e. bubble size and spacing, can vary considerably.

Tento nedostatek je u známých kontinuálně pracujících mixérů částečně, tedy spíše laboratorně, řešen pomocí jednoho páru elektrod, umístěných do výstupního potrubí mixeru. Elektrické impedance mezi těmito elektrodami, to je elektrickým odporemIn the known continuous mixers, this drawback is solved in part, i.e. rather in the laboratory, by means of one pair of electrodes placed in the outlet line of the mixer. The electrical impedance between these electrodes is electrical resistance

253 524 nebo paralelní kombinace chemického a kapacitního odporu při měření pomocí střídavého proudu je pak při tomto způsobu řešení v podstatě přímo úměrná stupni napěnění kapaliny. Nevýhodou tohoto postupu je ověřené skutečnost, že elektrická impedance mezi elektrodami je v tomto případě závislá nejen na stupni napěnění kapaliny, ale i na výchozí impedanci samotné nezpěněné kapaliny, takže údaj přístroje je pro různé kapaliny různý a zařízení je nutno individuálně cejchovat. Tato skutečnost by nebyla tolik na závadu jako závislost výchozí impedance kapaliny na stupni její disociace, který je náhodnou veličinou a je dán zejména podílem stopových prvků a minerálů v kapalině. Měření je pak velmi nepřesné.253 524 or a parallel combination of chemical and capacitance when measured by alternating current is then directly proportional to the degree of foaming of the liquid. The disadvantage of this procedure is the proven fact that the electrical impedance between the electrodes in this case depends not only on the degree of foaming of the liquid, but also on the initial impedance of the non-foamed liquid itself, so the instrument reading varies for different liquids and the equipment has to be individually calibrated. This fact would not be as bad as the dependence of the initial impedance of the liquid on the degree of its dissociation, which is a random variable and is given mainly by the proportion of trace elements and minerals in the liquid. The measurement is then very inaccurate.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro měření podílu kapaliny v disperzní soustavě kapalina-plyn v kontinuálně pracujících zařízeních, mixerech pro zpěňování kapalných roztoků a disperzí, opatřené přívodem vzduchu a obsahující ve výstupním potrubí zpěněné kapaliny pár prvních elektrod, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že ve vstupním potrubí nezpěněné kapaliny je umístěn pár druhých elektrod a pár prvních elektrod a pár druhých elektrod jsou připojeny paralelně ke zdroji napětí pro vznik elektrického děliče napětí a pár prvních elektrod a pár druhých elektrod jsou paralelně připojeny k vyhodnocovacímu zařízení, přičemž elektrickým výstupem vyhodnocovacího zařízení je podíl elektrických impedancí nacházejících se mezi párem prvních elektrod a párem druhých elektrod.These drawbacks are overcome by a device for measuring the proportion of liquid in a liquid-gas dispersion system in continuously operating devices, mixers for foaming liquid solutions and dispersions, provided with an air supply and comprising in the outlet conduit of the foamed liquid a pair of first electrodes according to the invention. It consists in that a pair of second electrodes are placed in the inlet pipe of the non-foamed liquid and a pair of first electrodes and a pair of second electrodes are connected in parallel to a voltage source to form a voltage divider and a pair of first electrodes and a pair of second electrodes are connected in parallel to the evaluation device wherein the electrical output of the evaluation device is the fraction of electrical impedances located between the pair of first electrodes and the pair of second electrodes.

při vhodném zapojení zmíněných elektrod/pak mezi dvěma body tohoto zapojení obdrží napětí, které je úměrné stupni napěnění kapaliny a přitom nezávislé na elektrické vodivosti nezpěněné kapaliny.if the electrodes are appropriately connected / then between the two points of the connection, they receive a voltage which is proportional to the degree of foaming of the liquid and independent of the electrical conductivity of the non-foamed liquid.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiloženého výkresu, který schematicky znázorňuje zařízení pro měření podílu kapaliny v disperzní soustavě kapalina-plyn.The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment thereof according to the attached drawing, which schematically illustrates a device for measuring the proportion of liquid in a liquid-gas dispersion system.

Do rotačního, kontinuálně pracujícího mixeru 1 je připojenIt is connected to a rotary, continuously operating mixer 1

253 524 přívod 2 plynu, tedy vzduchu, a dále vstupní potrubí 2 pro přívod nezpšněné kapaliny, obsahující pár prvních elektrod 4 s vyšší impedancí R. S mixérem^je dále spojeno výstupní potrubí 2 pro odvod zpěněné kapaliny obsahující pár druhých elektrod 6 s menší impedancí r. Mezi vzájemné spoje prvních elektrod 4 a druhých elektrod 6 a jeden pól stabilizovaného zdroje 7 střídavého napětí o velikosti 6 je připojeno vyhodnocovací zařízení 8, zejména střídavý milivoltmetr pro měření stupně napěnění.253 524 a gas inlet 2, an air inlet 2, and an inlet conduit 2 for supplying the non-accelerated liquid comprising a pair of first electrodes 4 with a higher impedance R. An evaluation device 8, in particular an alternating millivoltmeter for measuring the degree of foaming, is connected between the interconnections of the first electrodes 4 and the second electrodes 6 and one pole of the stabilized AC power supply 7 of magnitude 6.

Po uvedení mixeru a zařízení podle vynálezu do chodu se na milivoltmetru 8 objeví napětí U, jehož velikost je dána vztahem:After starting the mixer and the device according to the invention, a voltage U appears on the millivoltmeter 8, the magnitude of which is given by:

kde R je impedance prvních elektrod 4 a r je impedance druhých elektrod 6. Je-li impedance R mnohem větší než r, čehož lze snad no dosáhnout vhodnou geometrií elektrod, například tak, že elektrodový pár pro měření impedance nezpěněné kapaliny bude tvořen malými, značně od sebe vzdálenými kontakty, zatímco druhý pár bude konstruován opačně, pak při vzrůstu impedance r v důsledku vyššího napěnění bude napětí U vzrůstat, nebot jmenovatel ve vztahu pro U se v podstatě nezmění. Při náhodné změně složení kapaliny se pak ve stejném poměru, jak bylo prokázáno zkouškami, změní obě impedance r i R, takže napětí U se nezmění.where R is the impedance of the first electrodes 4 and r is the impedance of the second electrodes 6. If the impedance R is much greater than r, which can easily be achieved by suitable electrode geometry, for example, the electrode pair for impedance measurement the other pair will be constructed the opposite way, then when im impedance r increases as a result of higher foaming, the voltage U will increase, since the denominator in relation to U will not substantially change. If the liquid composition is accidentally changed, both impedances r and R are changed in the same ratio as shown by the tests, so that the voltage U does not change.

U jiných příkladných provedena' zařízení dle vynálezu mohou být oba elektrodové páry ve stejném provedení, avšak k vyhodnocení podílu impedancí r/R je použito vhodného známého elektrického zařízení, například mikropočítače. Může být rovněž použito operačního zesilovače se zápornou zpětnou vazbou, přičemž součástí obvodů připojených k operačnímu zesilovači bude alespoň jeden zmíněný elektrodový pár.In other exemplary embodiments of the invention, both electrode pairs may be in the same embodiment, but a suitable known electrical device, such as a microcomputer, is used to evaluate the ratio of r / R impedances. Negative feedback opamps may also be used, and the circuits connected to the opamp will include at least one of said electrode pair.

Pro zamezení vzniku elektrolýzy a tím separace elektrod je výhodné napájet zařízení střídavým proudem. Měřeni malých střídavých napětí je rovněž v technické praxi snazší. Elektrody musí být vyrobeny z korozivzdorného materiálu.In order to avoid the formation of electrolysis and thus the electrode separation, it is advantageous to supply the device with alternating current. Measurement of small alternating voltages is also easier in engineering practice. The electrodes must be made of corrosion-resistant material.

- 4 253 524- 4,253,524

Napětí U podle výše uvedeného vztahu bude pak, jak již bylo uvedeno, úměrné stupni napěnění kapaliny, to je relativnímu zvýšení objemu výchozí kapaliny v důsledku napěnění. Převrácenou hodnotou stupně napěnění je pak podíl, to je poměrné zastou pění kapaliny v disperzní soustavě kapalina-plyn. Jde tedy o reciproké pojmy, přičemž v technické praxi se více používá stupně napěnění, v laboratorní chemii zase pojem zbývající.The voltage U according to the above relationship will then be proportional to the degree of foaming of the liquid, i.e. the relative increase in the volume of the starting liquid due to foaming. The inverse of the degree of foaming is the fraction, i.e. the proportional representation of the liquid in the liquid-gas dispersion system. These are therefore reciprocal terms, with the degree of frothing being used more in technical practice, and the term remaining in laboratory chemistry.

Funkce zařízení podle vynálezu byla prověřena zkouškami s pozitivními výsledky. Napětí U bylo během zkoušek v podstatě nezávislé jak na obsahu minerálů v kapalině, tedy vodě, tak na obsahu tenzidů a dalších pomocných přípravků. Se stupněm napěnění pak napětí U téměř lineárně vzrůstalo.The function of the device according to the invention has been verified by tests with positive results. The voltage U during the tests was essentially independent of both the mineral content of the liquid, i.e. the water, and the content of surfactants and other auxiliary agents. With the degree of foaming, the voltage U increased almost linearly.

Zařízení podle vynálezu umožňj^produktivnit a zkvalitnit výrobu pěny, důsledkem čehož dosažení ještě vyššího stupně napěnění než doposud a ekonomický efekt aplikace pěnových nánosů ještě vzroste, nemluvě o zvýšené rovnoměrnosti nánosů.The device according to the invention makes it possible to produce and improve the production of foam, as a result of which an even higher degree of foaming is achieved than before and the economic effect of the application of foam deposits is increased, not to mention increased uniformity of the deposits.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION Zařízení pro měření podílu kapaliny v disperzní soustavě kapalina-plyn v kontinuálně pracujících zařízeních, mixerech pro zpěňování kapalných roztoků a disperzí, opatřené přívodem vzduchu a obsahující ve výstupním potrubí zpěněné kapaliny pár prvních elektrod, vyznačující se tím, že ve vstupním potrubí /3/ nezpěněné kapaliny je umístěn pár druhých elektrod /4/ a pár prvních elektrod /6/ a pár druhých elektrod /4/ jsou připojeny paralelně ke zdroji napětí /7/ pro vznik elektrického děliče napětí a pár prvních elektrod /6/ a pár druhých elektrod /4/ jsouypařalelně připojeny k vyhodnocovacímu zařízeni /8/,Apparatus for measuring the proportion of liquid in a liquid-gas dispersion system in continuously operating devices, mixers for foaming liquid solutions and dispersions, provided with an air supply and comprising in the outlet conduit of the foamed liquid a pair of first electrodes, characterized in that a pair of second electrodes (4) and a pair of first electrodes (6) and a pair of second electrodes (4) are connected in parallel to a voltage source (7) to form an electrical voltage divider and a pair of first electrodes (6) and a pair of second electrodes (4) / are connected in parallel to the evaluation device / 8 /,