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Verfahren zur Messung der Durchflußmenge von in einem Strömungsmittel
in Suspension befindlichen pulverförmigen Stoffen Bei zahlreichen Verfahren, insbesondere
im Eisenhüttenwesen, werden in einem Strömungsmittel, vorzugsweise in einem Gas,
pulverförmige Stoffe suspendiert. Bei den meisten dieser Verfahren ist es erwünscht
bzw. erforderlich, die je Zeiteinheit durch einen bestimmten Leitungsquerschnitt
fließende Menge der suspendierten pulverförmigen Stoffe und gegebenenfalls auch
des Trägerströmungsmittels zu kennen.
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Es sind Vorrichtungen zur Herstellung einer Suspension pulverförmiger
Stoffe in einem Gasstrom bekannt, die es ermöglichen, mit einer von den Benutzungsbedingungen
abhängenden Genauigkeit eine bestimmte Durchflußmenge dieser Stoffe einzustellen,
beispielsweise Vorrichtungen mit einem volumetrischen Zellenverteiler.
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Andere Vorrichtungen dieser Art lassen eine Messung der Durchflußmenge
der pulverförmigen Stoffe auf Grund ihrer besonderen Ausbildung nicht zu.
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Es wurden schon zahlreiche Versuche unternommen, um die Durchflußmenge
von in einem Strömungsmittel mitgeführten pulverförmigen Stoffen dadurch zu messen,
daß in einem Strömungssystem hinter der Stelle, an der die pulverförmigen Stoffe
dem Trägergas zugegeben werden, an sich bekannte Vorrichtungen, wie z. B. Membranen,
Venturi-Rohre und Düsen angeordnet werden. Diese Vorrichtungen weisen jedoch den
Nachteil auf, daß sie nur dann richtige Werte angeben, wenn der Druck des Gases
in der Zone, in der die Messung vorgenommen wird, konstant bleibt. In den meisten
Fällen muß dieser Druck jedoch verändert werden, wobei eine Berichtigung der Anzeige
des Durchflußmengenmessers in Abhängigkeit von dem Druck bei Strömungsmitteln, die
keine pulverförmigen Stoffe enthalten, verhältnismäßig leicht durchgeführt werden
kann, während eine solche Berichtigung jedoch praktisch unmöglich ist wenn in einem
Trägergas pulverförmige Stoffe suspendiert sind, da die theoretischen Gesetze der
Strömungslehre auf ein solches Gemisch nicht anwendbar sind.
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Außerdem besteht die Gefahr, daß bei dem Einbau solcher Vorrichtungen,
die den Verlauf der Strömung stören, die Messung fälschende Staubablagerungen auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den bekannten Verfahren
zur Messung der Durchflußmenge von in einem Strömungsmittel in Suspension befindlichen
pulverförmigen Stoffen, bei dem die Durchflußmenge des Trägergases unter Verwendung
bekannter Mittel auf einem vorbestimmten Wert erhalten wird, die erwähnten Nachteile
zu vermeiden.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß an einem bestimmten
Punkt einer die Suspension führenden Leitung ein konstanter Druck aufrechterhalten
wird und die Durchflußmenge der pulverförmigen Stoffe durch Messung des Druckes
an einem beliebigen Punkt der Leitung unter Zugendelegung einer bestehenden Beziehung
zwischen dieser Durchflußmenge und diesem Druck bestimmt wird.
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Versuche der Anmelderin haben gezeigt, daß eine solche eindeutige
Beziehung zwischen der Durchflußmenge der pulverförmigen Stoffe und dem Druck besteht,
sofern die Geschwindigkeit des Trägergases so groß ist, daß in der die Suspension
führenden Leitung keine Ablagerungen auftreten.
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Eine bevorzugte Durchführungsform des Verfahrens besteht darin, daß
die Stelle, an der der Druck in dem die Suspension führenden Strömungssystem konstant
bleibt, am Ende des Strömungssystemes liegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird des weiteren vorteilhafterweise
so durchgeführt, daß der am Ende des Strömungssystemes herrschende konstante Druck
gleich dem Atmosphärendruck ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird an der Stelle konstanten Druckes die Strömungsgeschwindigkeit des
Trägerströmungsmittels so eingestellt, daß sie
gleich der Schallgeschwindigkeit
ist, und der Druck an einer Stelle gemessen wird, die in Strömungsrichtung gesehen
vor der Stelle konstanten Druckes liegt.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere
darin, daß zur Durchführung des Verfahrens kein Differentialmanometer verwendet
wird, das bei einem von einer Suspension durchströmten Leitungssystem stets Schwierigkeiten
bereitet.
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Bei den bekannten Meßverfahren werden nämlich die Meßergebnisse in
einer nicht bestimmbaren Weise verfälscht, wenn sich der Druck in der Strömungsleitung
ändert. Aus der an einem Differentialmanometer abgelesenen Druckdifferenz läßt sich
mit Hilfe bekannter Formeln die Menge des in der Zeiteinheit durch die Leitung strömenden
mit suspendierten Teilchen beladenen Trägergases errechnen. Theoretisch läßt sich
diese Methode auch für Gemische aus festen und gasförmigen Bestandteilen anwenden.
Erhöht sich jedoch der Druck in der Leitung, so ergibt sich bei gleichbleibender
Strömungsmenge eine Verringerung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit Diese Verringerung
der mittleren Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer Verringerung der an dem Differentialmanometer
gemessenen Druckdifferenz. Hieraus ergibt sich, daß trotz gleichbleibender Strömungsmenge
die Anzeige des Differentialmonometers bei verändertem Druck eine verschiedene ist.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß die Meßgeräte vor der Stelle des Leitungssystemes angeordnet werden können,
an welcher die pulverförmigen Stoffe eingeführt werden.
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Zwei Beispiele von der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
dienenden Leitungssystemen sind in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Frischen von Roheisen mittels einer
nicht eintauchenden Lanze mittels der auf die Oberfläche des Bades ein Gemisch aus
Sauerstoff und pulverförmigem Kalk geblasen wird; Fig. 2 zeigt eine Anordnung eines
Leitungssystemes, bei dem an einer Stelle ein konstanter Druck aufrechterhalten
wird.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Menge
des durch die Leitung 1 fließenden Trägergases mittels des Ventiles 2 geregelt,
mittels des Mengenmessers 3 gemessen und mittels des Manometers 4 der Druck bestimmt.
An der Stelle 5 wird pulverförmiger Kalk aus dem Behälter 6 in die Leitung 1 eingeführt,
an deren Ende eine Lanze 7 angebracht ist, die den Kalk in das Metallbad 8 einbläst,
das sich in dem Behälter9 befindet. Das Ende 10 der Lanze, an dem Atmosphärendruck
herrscht, ist die Stelle konstanten Druckes in dem Leitungssystem.
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Der richtige Ablauf des Frischvorganges erfordert eine genaue Kenntnis
des Gesamtgewichtes des eingeblasenen Kalks, damit der Frischprozeß bei der durch
die Gießbedingungen bestimmten Temperatur beendigt ist und eine Schlacke der gewünschten
Basizität erhalten wird. Die jeweiligen Durchflußmengen an pulverförmigem Kalk müssen
so bemessen werden, wie sie der jeweiligen Phase des Fnschvorganges entsprechen.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel braucht eine,
einen konstanten Druck
aufweisende Stelle nicht erst geschaffen zu werden. Ein anderes Ausführungsbeispiel,
bei dem die Stelle konstanten Druckes im Zuge der die Suspension führenden Leitung
liegt, zeigt die Fig. 2.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel, das eine Anlage zum Einblasen von
pulverförmigen Stoffen in einen Konverter zeigt, werden die pulverförmigen Stoffe
dem Behälter 11 entnommen. Die Luft, in welcher diese Stoffe in Suspension gebracht
werden, strömt durch die Leitung 12. Der Druck der Trägerluft wird mittels des vor
der Einführungsstelle der pulverförmigen Stoffe angeordneten Manometers 13 gemessen.
Zur Schaffung der Stelle mit konstantem Druck ist eine Düse 14 vorgesehen, die so
bemessen ist, daß sie der Trägerluft an der Stelle ihres Halses unter Berücksichtigung
der Durchflußmenge in der Leitung 12 und des höchsten Druckes hinter der Düse Schallgeschwindigkeit
erteilt. An diese Düse schließt sich eine Leitung an, mittels der die suspendierten,
pulverförmigen Stoffe in die Hauptwindleitung 15 eines Konverters 16 eingeführt
werden.
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Auch bei einem Ausführungsbeispiel, wie es die Fig. 1 zeigt, kann
es zweckmäßig sein, eine zweite Stelle mit konstantem Druck zu schaffen, welche
beispielsweise dem Behälter zur Einblasung der pulverförmigen Stoffe näherliegt.
In diesem Fall muß der zwischen dem Behälter und der Stelle konstanten Druckes liegende
Abschnitt der Strömungsleitung praktisch unveränderliche Kenngrößen aufweisen.