DE10246638C1 - Vorrichtung und Verfahren zum Testen des Schaumbildungs- und -zerfallverhaltens schäumbarer Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen des Schaumbildungs- und -zerfallverhaltens schäumbarer Flüssigkeiten durch Messen ihrer Schaumvolumina, mit einem temperierbaren Messgefäß innerhalb eines Probenumwälzkreises, enthaltend eine von mindestens einem Auslass im Messgefäß abgehenden Umwälzleitung, eine Umwälzpumpe und ein in das Messgefäß des Umwälzkreises tauchendes Mischrohr, ferner mit einer Probeneinfüllvorrichtung, einer in Umwälzrichtung vor dem Mischrohr angeordneten Wasserstrahlpumpe, einer hinter dem Auslass oder der Umwälzpumpe angeschlossenen ventilgesteuerten Probenauslassleitung, einem an einen ventilgesteuerten Zulauf für Reinigungsflüssigkeit angeschlossenen Reingungssprühring für das Messgefäß und einem im Messgefäß höhenverstellbaren Schaumsensor, zeichnet sich dadurch aus, dass das Mischrohr (3) von oben in das Messgefäß (1) eintaucht, dass der Schaumsensor eine Sensorträgerplatte (5) mit einer Vielzahl flächig verteilter, separat meldender Sensornadeln (13) besitzt, dass die Wasserstrahlpumpe (10) oberhalb des Niveaus der Probe im Messgefäß (1) angeordnet ist und dass der Probenzulauf und optional eine Entschäumerzugabe in den Umwälzkreis automatisch steuerbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen des Schaumbildungs- und -zerfallverhaltens schäumbarer Flüssigkeiten durch Messen ihrer Schaumvolumina, mit einem temperierbaren Messgefäß innerhalb eines Probenumwälzkreises, enthaltend eine von mindestens einem Auslass im Messgefäß abgehende Umwälzleitung, eine Umwälzpumpe und ein dünnes, langes, in das Messgefäß des Umwälzkreises tauchendes Misch­ rohr, ferner mit einer Probeneinfüllvorrichtung, einer in Umwälzrichtung vor dem Mischrohr angeordneten Wasserstrahl­ pumpe, einer hinter dem Auslass oder der Umwälzpumpe ange­ schlossenen ventilgesteuerten Probenauslassleitung, einen an einen ventilgesteuerten Zulauf für Reinigungsflüssigkeit an­ geschlossenen Reinigungssprühring für das Messgefäß und einen im Messgefäß höhenverstellbaren Schaumsensor.

Dem Testen des Schaumvermögens von Flüssigkeiten kommt so­ wohl in der Verfahrenstechnik als auch in der Produktentwick­ lung große Bedeutung zu, um Aussagen über die Wirkung ent­ schäumender Substanzen oder über die Qualität oder Restquali­ tät einer schäumenden Flüssigkeit treffen zu können, wie Färb- und Reinigungslösungen, Flüssigkeiten im Zusammenhang mit der Behandlung oder Zubereitung von Naturprodukten, wie Kartoffeln oder Zuckerrüben, aber auch der Herstellung von Gebrauchsgütern, wie z. B. Papier, Emulsionen, Spülmittel oder Körperpflegemittel.

Aus der DE 40 36 344 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfah­ ren der gattungsgemäßen Art bekannt. Der Schaum einer Flüs­ sigkeit wird dabei durch Umwälzen einer Probe durch eine Ka­ pillare mit Hilfe einer externen Umwälzpumpe erzeugt, wobei beim Aufprallen eines dünnen Probenstrahls auf eine in einem Gefäß installierte Prallplatte die Probe intensiv verwirbelt und damit zusätzlich vermischt wird. Mit einer auf dem Schaum gelagerten Höhensensorplatte und deren Höhenlagenfeststellung wird die Schaumhöhe detektiert, wobei das Gewicht der Höhen­ sensorplatte mit einem geregelten elektrischen Antriebsmotor kompensiert wird, damit nur ein der Festigkeit des Schaums angepasstes Restgewicht der Höhensensorplatte wirksam ist. Zur kontinuierlichen Messung der Höhenlage der Höhensensor­ platte dient ein inkrementaler Winkelgeber auf der Welle des elektrischen Antriebsmotors, der die Wirkposition der das Tragseil für die Höhensensorplatte aufwickelnden Seilfüh­ rungsscheibe auf der Antriebswelle bestimmt. Ein angeschlos­ sener Rechner kann die Schaumzerfallsphase automatisch auf­ zeichnen. Neben dem hohen Messaufwand ist als entscheidender Nachteil dieser Messapparatur zu nennen, dass die Höhensen­ sorplatte einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Schaum­ oberfläche ausübt, indem mehr oder weniger Schaumbläschen zerstört werden, wodurch ein Schaum weitaus schneller zer­ fällt, als ohne mechanische Beeinträchtigung durch die Höhen­ sensorplatte. Als weiterer großer Nachteil erweist sich die Reinigung des Messgefäßes infolge der durch den Gefäßboden geführten Kapillare als extrem schwierig. Auch bei der Auto­ matisierung des Messablaufes lässt die Vorrichtung Wünsche offen.

Es ist an dieser Stelle festzuhalten, dass Schaum keineswegs eine ebene Oberfläche ausbildet, sondern insbesondere an den Rändern eines Gefäßes beträchtlich vom übrigen Schaumniveau abweichen kann und auch sonst über seine Oberfläche verteilt sich stark uneben verhält.

Aus der DE 199 49 922 C1 ist es zur exakten Messung von Schaumvolumina bekannt, eine Vielzahl flächig über einer Schaumoberfläche verteilter nadelartiger Sensoren bezüglich der Schaumoberfläche definiert abzusenken, anzuheben oder festzustellen und jede Kontaktierung oder Dekontaktierung eines Sensors mit der Schaumoberfläche für sich getrennt zu erfassen und auszuwerten. Über die Konditionierung der Pro­ benflüssigkeit, die Schaumerzeugung, das Reinigen der Messap­ paratur nach Ablassen einer schäumenden Flüssigkeitsprobe von Resten dieser Probe an den Wandungen der Testapparatur und am Messkopf und den vollständigen Arbeitsablauf einer Messung fehlen nähere Angaben. Auch stößt der Einsatz der Vorrichtung beim Testen geringschäumender Flüssigkeiten oder schnell zer­ fallender Schäume auf Grenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen des Schaumbildungs- und -zer­ fallverhalten von Flüssigkeiten der gattungsgemäßen Art hin­ sichtlich des Funktions- und Handhabungsaufwandes sowie der Messgenauigkeit deutlich zu verbessern. Insbesondere soll ein vollautomatischer Testablauf einschließlich des Befüllens eines Messgefäßes mit Messflüssigkeit, Temperierens der Mess­ flüssigkeit, Konditionierens, Schaumbildens, ggf. Entschäum­ erdosierens, Messens, Entleerens und Reinigens möglich wer­ den. Außerdem soll die Vorrichtung für das Testen sowohl ge­ ringschäumender Flüssigkeiten bzw. schnell zerfallender Schäume als auch von langsam zerfallenden Schäumen geeignet sein.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 angege­ benen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Aus­ prägungen geben die abhängigen Ansprüche an.

Die Erfindung und ihre Vorteile sollen anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Gesamtanordnung der Apparatur und

Fig. 2 eine Einrichtung zur Konditionierung und Schaumerzeu­ gung als Einzelheit und

Fig. 3 einen Schaumsensor mit Entschäumerdosierer als Ein­ zelheit.

In Fig. 1 ist einem doppelwandigen, vorzugsweise zylindri­ schen Messgefäß 1 ein geregelter Thermostat 2 zugeordnet, so dass eine im Messgefäß 1 befindliche Flüssigkeitsprobe von beispielsweise 0,3 l mittels eines Wärmetauschermediums, vor­ zugsweise Wasser, auf einen gewünschten Temperaturwert von beispielsweise 20°C automatisch temperiert wird. Ein Misch­ rohr 3, beispielsweise von 350 mm Länge und einer lichten Weite von 10 mm, taucht, von oben kommend, bis knapp oberhalb des Gefäßbodens in das Messgefäß 1. Dabei durchdringt das Mischrohr 3 eine in Fig. 1 nicht dargestellte Prallplatte 14, welche an dem Mischrohr 3 befestigt ist, sowie einen fest installierten Reinigungssprühring 4 und eine höhenverstellba­ re Sensorträgerplatte 5, deren Aufbau und Funktion noch zu beschreiben sind. Diese Anordnung des Mischrohres 3 erlaubt eine sehr einfache Entnahme des Messgefäßes 1, beispielsweise zum Zwecke einer gründlichen Reinigung oder eines Austauschs.

Am Boden des Messgefäßes 1 befindet sich ein Auslass 6. Von diesem führt eine Auslassleitung zur Saugseite einer Umwälz­ pumpe 7. An die Druckseite der Umwälzpumpe 7 ist ein elektro­ magnetisch gesteuertes Mehrwegeventil 8 angeschlossen. Ein erster Weg führt ventilgesteuert in einen Sammelbehälter 9 für Proben. Ebenso kann dieser Weg zu einer Abwasserkanalisa­ tion führen oder zurück in Badflüssigkeit.

Ein zweiter Weg führt zum Einlassstutzen des Mischrohres 3. Auf diesem Wege lässt sich eine Probe mit hohem Druck von beispielsweise 5.10⁵ Pa umwälzen. Das Umwälzen dient dem Konditionieren der Probe. In der Konditionierungsphase werden die Probenbestandteile definiert und intensiv gemischt und im Umlauf auf eine gleichmäßige und definierte Messtemperatur gebracht. Hoher Druck und damit eine schnelle Durchströmung im Probenkreislauf verbessern außerdem die Durchmischung und beeinflussen die Schaumeigenschaften sowie das Schaumverhal­ ten einer Probe.

Oberhalb des Mischrohres 3 und damit oberhalb des Probenni­ veaus ist außerdem eine ventilgesteuerte Wasserstrahlpumpe 10 in den Probenkreislauf eingebunden. Sie dient in einem weite­ ren Modus der geregelten Zufuhr von Schäumgas, im Beispiel Raumluft, die von der Wasserstrahlpumpe nach dem Venturiprin­ zip angesaugt und damit in den Probenkreislauf eingetragen wird. Die Luft wird unter definierten Bedingungen im Misch­ rohr 3 mit der Probe durchmischt, wobei wie beim Konditionie­ ren die Stömungsgeschwindigkeit der Probe, die Rohrweite und Rohrlänge wesentliche Messparameter darstellen. Durch die Anordnung oberhalb des Probenspiegels kann keine Probe bei abgeschalteter Umwälzpumpe 7 aus dem Ansaugstutzen der Was­ serstrahlpumpe 10 laufen und die Pumpe oder Umgebung verun­ reinigen.

Weitere Probe wird dem Messgefäß 1 bzw. dem Umwälzkreislauf über eine Probenleitung und das Mehrwegeventil 8 aus einem Vorratsbehälter 11 (Offline-Messung) oder direkt aus einer Prozessflüssigkeit (Online-Messung) gesteuert zugeführt. Da­ mit sind die Voraussetzungen für eine vollautomatisierte Schaummessung geschaffen.

Der fest installierte Reinigungssprühring 4 ist über ein steuerbares Magnetventil an eine Quelle für Spülflüssigkeit angeschlossen. Dies kann ein Vorratsbehälter 12 für Spülflüs­ sigkeit sein, oder sofern wie im Beispiel gewöhnliches Lei­ tungswasser als Spülflüssigkeit dient, ein Wasseranschluss. Im Reinigungssprühring 4 sind düsenartige Öffnungen in Rich­ tung der Gefäßinnenwand des Messgefäßes 1 und des Mischrohres 3 vorgesehen. Beim Reinigen sprüht durch diese Öffnungen Spülflüssigkeit und spült am Gefäßrand anhaftende Schaumreste einer vorhergehenden Messung gründlich ab. Bei eingeschalte­ ter Umwälzpumpe werden zusätzlich die Rohrleitungen und Ven­ tile gründlich gespült. Die Spülflüssigkeit wird anschließend programmgesteuert durch den Gefäßauslass 6 und das Mehrwege­ ventil 8 in den Sammelbehälter 9, in ein Bad oder in die Ka­ nalisation entleert.

Die Sensorträgerplatte 5 trägt eine Vielzahl nach unten ge­ richteter, gleichlanger Sensornadeln 13. Die Sensornadeln 13 sind im Beispiel gegeneinander elektrisch isolierte Elektro­ den. Beim programmgesteuerten Absenken bzw. Anheben der Sen­ sorträgerplatte 5 kontaktieren oder dekontaktieren die Sen­ sornadeln 13 mit der Schaumoberfläche, wobei jede einzelne Sensornadel 13 den Schaumkontakt oder Kontaktverlust an eine Auswerteeinrichtung (Mikrocomputer) meldet. Jede einzelne Sensornadel 13 schließt getrennt einen Stromkreis über den Schaum zu einer im Messgefäß 1 oder auch an der Sensorträger­ platte 5 angeordneten nicht dargestellten Gegenelektrode. Es versteht sich, dass mehrere Sensornadeln 13 jeweils auch zu einer Gruppen verschaltet sein können. Die Sensorträgerplatte 5 kann in einem weiteren Modus auch festgestellt werden, wo­ bei dann zum Beispiel eine Schaumbildungsgeschwindigkeit oder eine Schaumzerfallsgeschwindigkeit gemessen werden kann. Mit den Sensornadeln 13 lässt sich das Oberflächenprofil eines Schaums einwandfrei erfassen und daraus bedarfsweise das ex­ akte Schaumvolumen oder ein Mittelwert der Schaumhöhe einer Probe errechnen.

Die im Beispiel beschriebene Sensorträgerplatte 5 mit Sensor­ nadeln 13 setzt selbstverständlich eine galvanisch leitende Probe und damit galvanisch leitenden Schaum voraus. Sollten Schäume zu messen sein, die keine oder eine nur sehr schlech­ te elektrische Leitfähigkeit besitzen, beispielsweise Öl­ schäume, sind entsprechend andere Sensornadeln einzusetzen, beispielsweise Ultraschallsensoren oder Lichtsensoren.

In Fig. 2 ist als Einzelheit und in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Bodenbereich eines Messgefäßes 1 schema­ tisch dargestellt. Danach durchdringt das Mischrohr 3 zusätz­ lich eine bodennahe Prallplatte 14. Die Prallplatte 14 und ein einen definierten Verwirbelungsbereich schaffender Um­ lenkring 15 am Gefäßboden bewirken ein definiertes Umlenken des Proben- bzw. Gas/Proben-Strahls und damit eine noch in­ tensivere Durchmischung, die auch die Porigkeit des Schaums beeinflusst und einen relativ ebenen Probenspiegel während der Schaumerzeugung bewirkt, welcher ein kontinuierliches Messen der Schaumhöhe ermöglicht. Der Umlenkring 15 ist ge­ schlitzt, damit Probe restlos aus dem Messgefäß 1 durch den Auslass 6 läuft.

In Fig. 3 ist eine Teilansicht der Messvorrichtung von der Seite mit Einzelheiten des Schaumsensors schematisch darge­ stellt und in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ergänzt um eine Vorrichtung zu einer besonders vorteilhaften Entschäu­ merdosierung.

An einem Stativarm 16 ist oberhalb der höhenverstellbaren Sensorträgerplatte 5 ein Träger 17 für einen Mikrotaster 18 befestigt. Die Sensorträgerplatte 5 trägt die nach unten ge­ richteten Sensornadeln 13, einen nach unten gerichteten Tem­ peraturfühler 19 zur Meldung der aktuellen Probentemperatur, gegebenenfalls eine oder mehrere Gegenelektroden und einen Anschlag 20. Der Anschlag 20 schützt die Sensornadeln 13 ge­ gen Beschädigung zum Beispiel beim unachtsamen Heraufziehen des Mischrohres 3 mit Prallplatte 14 oder beim Herunterfahren der Sensorträgerplatte 5 mit dem Senk-/Hebemechanismus 21 auf die Prallplatte 14 im Messgefäß.

Außerdem trägt die Sensorträgerplatte 5 eine Zylinder-Kolben­ einheit nach Art einer Spritze. Der Zylinder 23 nimmt einen Entschäumer bzw. ein Entschäumerkonzentrat auf. Soll ein Ent­ schäumungsvorgang gesteuert werden, fährt die Sensorträger­ platte 5 programmgesteuert nach oben gegen den Mikrotaster 18. Der Kolben 22 schlägt am Schaltelement des Mikrotasters 18 an, betätigt den oder die Kontakte im Mikrotaster 18 zu Steuerzwecken und wird im weiteren, sich an einem Widerlager, zum Beispiel am Gehäuse oder Betätigungselement des Mikrotas­ ters 18 abstützend, in den Zylinder 23 gefahren, wodurch kon­ trolliert eine festlegbare Menge Entschäumer durch die Sen­ sorträgerplatte 5 hindurch in die Probe im hier nicht darge­ stellten unterhalb der Sensorträgerplatte 5 befindlichen Messgefäß 1 abgegeben wird. Nach einer weiteren Ausprägung ist die Zylinder-Kolbeneinheit unter Verwendung von Adapter­ ringen im Adapter 24 gegen andere Größen und somit andere Dosiermengen austauschbar.

Auf die beschriebene Weise wird mit einfachsten Mitteln ein vollautomatisches Entschäumerdosieren möglich. Im Konditio­ nierungsmodus, also Umwälzbetrieb mit abgeschalteter Wasser­ strahlpumpe, wird der Entschäumer mit Probe durchmischt und nach dem Verschäumen bei eingeschalteter Wasserstrahlpumpe der Entschäumungseffekt mit dem Schaumsensor gemessen. Aus dem Mengenverhältnis von Entschäumer zu Probe kann beispiels­ weise die einem zur Schaumbildung neigenden technischen Bades aktuell zuzugebende Entschäumermenge gegen Überschäumen er­ rechnet und diese Menge ohne aufwändiges Probieren online exakt zudosiert werden. Damit wird Zeit gespart und einer Überdosierung mit teurem Entschäumer vorgebeugt. Auch kann auf diese Weise ein Entschäumer im Vergleich zu einer bekann­ ten Probe qualitativ getestet werden.

Alternativ kann Entschäumer während der Verschäumung der Pro­ be eingebracht werden, um seine Wirksamkeit zu ermitteln.

Im folgenden soll ein vollautomatischer Messzyklus knapp be­ schrieben werden. Es soll davon ausgegangen werden, dass das Schäumungsvermögen einer schäumbaren Flüssigkeitsprobe fest­ zustellen ist. Angenommen wird eine Offline-Messung mit einem Laborgerät entsprechend Fig. 1. Der gesamte Stand wird elekt­ ronisch gesteuert. Dies erfordert neben den beschriebenen Pumpen 7, 10 zum Umwälzen bzw. Lufteintrag und den Magnetven­ tilen zum Stellen und Regeln von Volumenströmen in den Lei­ tungen eine nicht näher ausgeführte Steuer- und Regelelektro­ nik, Ein- und Ausgabegeräte, einen Mikrorechner, Stellmotoren u. a. dem Fachmann bekannte Komponenten.

In einem Einlassmodus wird zunächst die Sensorplatte 5 auf die richtige Höhe eingestellt und Probe aus dem Probenvor­ ratsbehälter 11, gesteuert durch das elektromagnetische Mehr­ wegeventil 8, in den Umwälzkreis eingelassen. Da der Proben­ vorratsbehälter 11 oberhalb des Messgefäßes 3 angeordnet ist, fließt die Probe durch Schwerkraft ab. Ist im Messgefäß 1 ein vorbestimmtes Probenniveau erreicht, wird dies mit Hilfe der Sensornadeln 13 erkannt und die Steuerung schaltet auf den Konditionierungsmodus um. Hierzu schaltet das Mehrwegeventil 8 auf Umwälzstellung. Sodann wird die Umwälzpumpe 7 einge­ schaltet. Die Luftzufuhr der Wasserstrahlpumpe 10 bleibt ab­ geschaltet. Die vom Benutzer festgelegte Umwälzdauer kann mehrere Minuten dauern, aber auch im Stundenbereich liegen. Während des Umwälzens wird zugleich die Probe im vom Thermos­ tat 2 erwärmten Messgefäß 1 temperiert. Nach hinreichender Konditionierung der Probe schaltet das Programm in den Ver­ schäumungsmodus. Hierzu wird die Wasserstrahlpumpe 10 ventil­ gesteuert in Betrieb genommen. Gegebenenfalls wird die Um­ wälzpumpe 7 auf einen anderen Förderparameter umgeschaltet. Auf dem Flüssigkeitsspiegel der Probe bildet sich allmählich Schaum aus, verursacht durch den Lufteintrag, das Umwälzen des Luft-Probe-Gemischs durch das Mischrohr 3 und dem Auf­ prallvorgang im Bereich der Prallplatte 14. Nach einem vorge­ gebenem Zeitablauf beginnt automatisch die Schaumvolumenmes­ sung. Mit dem programmgesteuerten Senk- und Hebemechanismus 21 der Vorrichtung werden die Sensornadeln 13 in den entstan­ denen Schaum getaucht. Das Volumen des entstandenen Schaums wird berechnet und die Sensornadeln 13 werden aus dem Schaum gezogen. Dieser Vorgang wiederholt sich programmgesteuert bis zum Erreichen einer festgelegten Schaumhöhe oder zum Ablauf einer bestimmten Zeit.

Alternativ kann die Sensorträgerplatte 5 auf eine bestimmte Höhe eingestellt werden. Bei steigendem Schaum detektieren die Sensornadeln 13 nach und nach Schaumberührung und melden diese einem Mikrorechner der elektronischen Steuerung.

Der Mikrorechner kann ein genaues Bild der gesamten Schaum­ oberfläche erstellen und ggf. einen Mittelwert für das Schaumniveau errechnen. Erreicht die Schaumkrone die Sensor­ nadeln 13 nicht oder nicht in genügender Anzahl, fährt der Sensorträgerkopf 5 programmgesteuert einen Schritt weiter nach unten und misst erneut die Schaumkontaktierung an allen Sensornadeln 13. Dieser Vorgang kann sich mehrfach wiederho­ len.

Nach Beenden des Messens der maximalen Schaumhöhe schaltet das Programm die Pumpen 7, 10 ab und das Mehrwegeventil 8 auf Auslass. Die Probe läuft durch den Auslass 6 aus dem Messge­ fäß 1 in den Sammelbehälter 9 oder aber in die Kanalisation ab. Auch das Leitungssystem entwässert sich auf diese Weise.

Anschließend schaltet das Programm den Spülmodus ein. Das Magnetventil für den Wasservorratsbehälter 12 oder Leitungs­ wasseranschluss öffnet und durch die Düsen des Reinigungs­ sprührings 4 sprüht Wasser auf den Rand des Messgefäßes 1 und das Mischrohr 3. Dadurch wird der beim Ablassen der Probe am Gefäßrand und am Mischrohr 3 noch anhaftende Schaumrest abge­ spült. Die Spülflüssigkeit fließt durch den Auslass 6 ab. In kurzen Intervallen kann das Ablaufventil 8 geschlossen und die Umwälzpumpe 7 eingeschaltet werden, um die Rohrleitungen und Ventile mit der Reinigungsflüssigkeit zu spülen. Um die Sensornadeln 13 gleichfalls von Schaumresten zu befreien, läuft programmgesteuert bei geschlossenem Mehrwegeventil 8 Spülwasser vom Wasservorratsbehälter 12 in das Messgefäß 1. Die Sensorträgerplatte 5 wird automatisch soweit abgesenkt, dass die Sensornadeln 13 vom Spülwasser umspült sind. An­ schließend wird das Spülwasser durch den Auslass 6 und das Mehrwegeventil 8 abgelassen und die Sensorträgerplatte 5 wie­ der hochgefahren. Der Messvorgang ist beendet.

Alle Messparameter, wie Umwälzdauer, Umwälzgeschwindig­ keit/Umwälzdruck, Probentemperatur, Probenmenge, Lufteintrag, Konditionierparameter, Schaumerzeugungsdauer, ggf. Entschäu­ merqualität und -quantität u. a. müssen reproduzierbar sein und für Vergleichsmessungen gespeichert werden.

Auf analoge Weise können programmgesteuert eine Anzahl weite­ rer Messvorgänge zur Schaumbildung und des Schaumzerfalls vorgenommen werden. So lassen sich beispielsweise langsam zerfallende Schäume im Schaumzerfallsverhalten ohne stetiges Umwälzen der Probe messen, es lässt sich unter Zudosieren von Entschäumer das Verhalten eines Entschäumers bezüglich einer Probe messen oder die Menge einer einem Bad zuzudosierenden Entschäumermenge errechnen. Es lassen sich sowohl Schäume statisch als auch dynamisch (Aufbau- und/oder Zerfallsge­ schwindigkeit) messen und es kann ein Online-Messbetrieb ein­ geführt werden, wobei anstelle des Vorratsbehälters für Probe die auszumessende Prozessflüssigkeit direkt einem Bad o. ä. entnommen wird. Ferner kann die Wirksamkeit von verschiedenen Entschäumern bei identischen Testparametern verglichen oder deren Wirksamkeit über einen längeren Zeitraum ermittelt wer­ den.

Allen Messungen gemeinsam ist der Vorteil, dass sie aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollautomatisierbar sind.

Bezugszeichen

1

Messgefäß

2

Thermostat

3

Mischrohr

4

Reinigungssprühring

5

Sensorträgerplatte

6

Gefäßauslass

7

Umwälzpumpe

8

Mehrwegeventil

9

Sammelbehälter

10

Wasserstrahlpumpe

11

Vorratsbehälter für Probe

12

Vorratsbehälter für Reinigungsflüssigkeit

13

Sensornadel

14

Prallplatte

15

Umlenkring

16

Stativ

17

Träger

18

Mikrotaster

19

Temperaturfühler

20

Anschlag

21

Senk-/Hebemechanismus für Trägerplatte

5

22

Kolben

23

Zylinder

24

Adapter

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Testen des Schaumbildungs- und -zerfall­ verhaltens schäumbarer Flüssigkeiten durch Messen ihrer Schaumvolumina, mit einem temperierbaren Messgefäß innerhalb eines Probenumwälzkreises, enthaltend eine von mindestens einem Auslass im Messgefäß abgehenden Umwälzleitung, eine Umwälzpumpe und ein in das Messgefäß des Umwälzkreises tau­ chendes Mischrohr, ferner mit einer Probeneinfüllvorrichtung, einer in Umwälzrichtung vor dem Mischrohr angeordneten Was­ serstrahlpumpe, einer hinter dem Auslass oder der Umwälzpumpe angeschlossene ventilgesteuerte Probenauslassleitung, einen an einen ventilgesteuerten Zulauf für Reinigungsflüssigkeit angeschlossenen Reinigungssprühring für das Messgefäß und einen im Messgefäß höhenverstellbaren Schaumsensor, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrohr (3) von oben in das Messgefäß (1) ein­ taucht, dass der Schaumsensor eine Sensorträgerplatte (5) mit einer Vielzahl flächig verteilter, separat meldender Sensor­ nadeln (13) besitzt, dass die Wasserstrahlpumpe (10) oberhalb des Niveaus der Probe im Messgefäß (1) angeordnet ist und dass der Probenzulauf und optional eine Entschäumerzugabe in den Umwälzkreis automatisch steuerbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwälzkreis im Falle einer Offline-Laborausführung aus einem Vorratsbehälter (11) Probe aufnimmt und im Falle einer Online-Prozesssteuerung aus einem Prozessbad, und eine Steuerelektronik mit entsprechender Hard- und Software einen vollautomatischen Messablauf im Offline- bzw. Onlinebetrieb erlaubt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschäumerzugabe in den Umwälzkreis aus einem von der Sensorträgerplatte (5) getragenen Vorratsbehälter (23) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter einen Zylinder (23) einer spritzen­ artigen Kolben-Zylindervorrichtung (22, 23) ausbildet, wobei Adapter (24) einen Wechsel von Kolben-Zylindervorrichtungen (22, 23) unterschiedlicher Größe erlauben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) der Kolben-Zylindervorrichtung (22, 23) beim Hochfahren der Sensorträgerplatte (5) gegen einen Wider­ lager (Mikrotaster 18) fährt und Entschäumer aus dem die Sen­ sorträgerplatte (5) durchsetzenden Zylinder (23) gesteuert in das Messgefäß (1) auspresst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrohr (3) im Messgefäß (1) bodennah eine Prall­ platte (14) etwa zentrisch durchdringt, wobei die Prallplatte (14) gemeinsam mit dem Boden des Messgefäßes (1) und einem am Boden des Messgefäßes (1) angeordneten Umlenkring (15) eine Verwirbelungszone ausbildet.

7. Verfahren zum Testen des Schaumbildungs- und -zerfall­ verhalten schäumbarer Flüssigkeiten durch Messen ihrer Schaumvolumina, insbesondere mit einer Vorrichtung nach min­ destens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein vollauto­ matischer Testablauf die Arbeitsschritte Befüllen eines Mess­ gefäßes mit Probenflüssigkeit, Temperieren der Probenflüssig­ keit, Konditionieren der Probenflüssigkeit, Aufschäumen der Probenflüssigkeit, Einleiten von Entschäumerflüssigkeit, sta­ tisches und/oder dynamisches Messen des Schaumvolumens bzw. seiner Höhe einer Flüssigkeitsprobe und Reinigen der Messap­ paratur umfasst, und wobei der Nutzer einzelne Programm­ schritte abwählen kann.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hochfahren einer Sensorträgerplatte (5) für einen Schaumsensor (Sensornadeln 13) sensorisch (Mikrotaster, Lichtschranke) die gesteuerte Ausgabe von Entschäumer veran­ lasst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Online-Prozesssteuerung aus einem aktuellen Mengenverhältnis von Probenflüssigkeit und Entschäumer im Umwälzkreis der Vorrichtung die Dosiermenge für ein Prozess­ bad automatisch bestimmt und dem Prozessbad zudosiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenflüssigkeit im Offline-Laborbetrieb einem Messgefäß (1) aus einem Vorratsbehälter (11) für Probe und im Online-Prozesssteuerbetrieb dem Messgefäß (1) direkt aus dem Prozessbad zugeführt wird, wobei eine Steuerelektronik mit entsprechender Hard- und Software einen vollautomatischen Messablauf steuert.