DE1648305A1

DE1648305A1 - Evaporimeter

Info

Publication number: DE1648305A1
Application number: DE19671648305
Authority: DE
Inventors: Hermann Roth; Heinz Walz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-12-29
Filing date: 1967-12-29
Publication date: 1971-07-22
Also published as: NL6814386A; YU31388B

Description

E v a p o r i m e t e r Die Erfindung betrifft ein Evaporimeter nach Patent . ...
(Patentanmeldung S 112 317 IXb/42i; PLA 67/1547) zur Messung der differentiellen Verdunstungsrate, bei dem Flüssigkeit in wenigstens ein senkrecht stehendes Rohr eingefüllt ist und wenigstens ein Teil der Flüssigkeit Dielektrikum einer Kapazität ist und die Höhe des Flüssigkeitsspiegels aus einer Kapazitätsmessung bestimmbar ist. Mit dem Evaporimeter nach dem Hauptpatent kann aus der Kapazitätsmessung die Verdunstungsrate äußerst exakt bestimmt werden. Der nötige Aufwand ist relativ gering und für die Kapazitätsmessung kann jede der bekannten Meßeinrichtungen benutzt werden.
Zur Bestimmung der differentiellen Verdunstungsrate, d. h. der Verdunstungsmer. ge pro Zeiteinheit wird bei dem Evaporimeter nach dem Hauptpatent Flüssigkeit mittels einer Tropfpipette tropfenweise eingebracht und die Höhe des Flüssigkeitsspiegels und damit der Meßwert konstant gehalten. Die Anzahl der Flüssigkeitstropfen wird mit einer Fotozelle registriert. Die Anzahl der Tropfen ist ein direktes Maß für die differentielle Verdunstungsrate. Nachteilig ist, daß Tropfmechanismen, insbesondere bei Messungen im Freiland, störanfällig sind. Es kann zu einer Verstopfung der Tropfpipette und zu ungleicher Tropfengröße kommen, womit der Meßwert verfälscht wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Evaporimeter, das eine exakte Bestimmung der differentiellen Verdunstungsrate ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Verbesserung dadurch erreicht, daß Mittel zur Veränderung des mit Flüssigkeit angefüllten Volumens und zur Messung der Voltimänderung vorgesehen sind.
Mit einer Verklelnerung des mit Flüssigkeit angefüllten Volumens ist der Flüssigkeltsspiegel einstellbar und die Verdunstung des Wassers kann kompensiert werden. Erfolgt die Verkleinerung so, daß die Höhe des q Flüssigkeitsspiegels konstant bleibt, so erhält man aus der Volumänderung ein direktes Maß für die differentielle Verdunstungsrate.
Vorzugsweise ist ein Kolben in den Flüssigkeitsraumeinschiebbar.
Der Kolben kann mittels einer feingängigen Schraubspindel verschiebbar und die Größe der Verachiebung des Kolbens aus der Umdrehungszahl bestimmbar sein.
Es kann an der Wandung des Flüssigkeitsraumes eine Membran vorgesehen sein, die pneumatisch beaufschlagbar ist. Die Durchbiegung der Membran kann aus einer Kapazitätsmessung bestimmbar sein.
Es können in den Flüssigkeitsraum Kugeln gleichen Durchmessers einbringbar sein und die Anzahl der Kugeln kann mit einer Fotozelle bestimmbar sein.
Vorteilhaft ist es, eine Regelvorrichtung zur Steuerung der Volumveränderung vorzusehen, deren Istwert der Kapazitätsmeßwert zur Bestimmung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels ist.
Weitere wesentliche Vorteile der Erfindung werden beispielsweise anhand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert. In den Figuren sind drei Ausführungsbeispiele dargestellt, Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Evaporimeter. Auf das senkrecht stehende Rohr 1 ist am unteren Ende eine Platte 2'aus saugfähigem Material aufgeschraubt. Das Rohr ist mit Flüssigkeit 26 gefüllt, In die Röhre 1 ist eine Stabelektrode 4 eingebracht, die in die Flüssigkeit eintaucht. Die Röhre 1 ist von einer Metallhülse 5 umgeben, die die zweite Elektrode eines Zylinderkondensators bildet. Die Metallhülae kann auch durch einen metallischen ueberzug der Wandung der Röhre 1 ersetzt sein, Es ist auch möglich, die Zylinderelektrode 5 an der Innenwandung der Röhre 1 als Metall hülse oder metallischer ueberzug anzuordnen. Wenigstens eine der Elektroden muß dann mit einer Isolierschicht überzogen sein, um eine direkte Stromleitung in der Flüssigkeit zu vermeiden. Um Verluste möglichst auszuschalten, sollte diese Isolierschicht sehr dünn ausgeführt sein, Die Flüssigkeit 3, die Wasser sein kann, ist zwischen die Elektroden 4 und 5 des Zylinderkondensators als Dielektrikum eingebracht. Der Xapasitätawert des Zylinderkondensators wird sich daher mit der Höhe des Flüssigkeitsspiegels P ändern und seine Abnahme ist ein direktes Maß für die Verdunstungerate.
Der Zylinderkondensator ist im BrUckenzweig einer Wechselstrommeßbrücke angeordnet, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
Die Wechselstrombrücke ist aus den Kondensatoren 7, 8 und 11 aufgebaut, wobei dem Zylinderkondensätor und dem Meßkondensator 11 Dämpfungswiderstände 9 und 10 parallelgeschaltet sind. Der Brückenabgleich ist mit der Meßvorrichtung 33 bestimmbar, die mit einer Verstärkungseinrichtung versehen sein kann, Die Wechselstrombrücke wird von einem Hochfrequenzgenerator 6 der Frequenz 100 kHz gespeist. Hinzuweisen ist darauf, daß anstelle der Wechselstroießbrücke für die Kapazitätsmessung jede der bekannten Meßeinrichtungen benutzt werden kann.
Es muß für die Messung der differentiellen Verdunstungsrate mit einer Volumänderung des Flüssigkeitsraumes die Höhe des Plüssigkeitsspiegels F konstant gehalten werden Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist hierzu an der Wandung des Rohres 1 eine Membran 12 vorgesehen, die über eine Druckleitung 13 von einer Druckluftquelle 14 pneumatisch beaufschlagbar ist. Ist Flüssigkeit aus dem Inneren des Rohres 1 verdunstat, so wird die Membran 12 durch die Druckluft in den Flüssigkeitsraum hineingedrückt und der Flüssigkeitsspiegel F gehoben. Die Druckluftquelle 14 wird von einem Regler 15 gesteuert, dessen Istwert der von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels F abhängige Kapazitätsme#wert ist.
Die Durchbiegung der Membran kann mit einer der bei Membranmanometern üblichen Methoder gemessen und aufgezeichnet werden.
Damit ist die Verkleinerung des Flüssigkeitsvolumens direkt erfaßbar und die erhaltenen Meßwerte sind nach entsprechender Eichung ein Maß für die differentielle Verdunstungsrate. Besonders vorteilhaft ist es, die Durchbiegung der Membran i2 aus einer Kapazitätsmessung zu bestimmen, Eine entsprechende Vorrichtung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Es bilden die Membran 12 und die Platte 16, durch die die Druckluft zugeführt wird, die 3eläge eines Meßkondensator. Uber Leitungen 17 und 18 ist dieser Me#kondensator an eine Vorrichtung zur Kapazität messung ang@schlossen, die in Fig. 1 der Einfa¢hheit halber nicht dargestellt ist. Diese Vorrichtung kann beispielsweise eine zweite Wechselstromme#brücke sein, die aus dem Hochfrequenzgenerator 6 gespeist ist. Der besondere Vorteil dieses elektrischen Meßverfahrens besteht in der einfachen Möglichkeit zur automatischen Aufzeichnung der erhaltenen Meßwerte.
Das Evaporimeter nach Fig. 2 besteht aus zwei kommunizierenden Röhren 19 und 20. Die Röhre 19 ist in der bei Fig. 1 beschriebenen Weise als Zylinderkondensator ausgebildet. Die Röhre 20 ist mit einem Stempel 21 aus saugfähigem Material verschlossen, dessen Stiel 22 in die Flüssigkeit 3 eintaucht. Der Stempel kann aus einer porösen Keramik, wie sie beispielsweise im Handel unter dem Namen wErgane erhältlich ist, hergestellt sein. Der Querschnitt den Stempels 21 ist größer als der Querschnitt des Rohres 20, um eine möglichst große Verdunstungsoberfläche zu schaffen. Dieae Ausführung läßt sich in besonders leichter Weise auffüllen0 Hierzu ist beispielsweise nur der Stempel 21 zu entfernen.
In der Verbindungsröhre 23 der beiden kommunizierenden Röhren 19 und 20 mündet ein Rohr 24, in dem ein Kolben 25 hin- und herbewegbar ist. Der Kolben 25 wird über eine feingängige Schraubapindel 26 mittels einer Gewindebüchse 27 bewegt, die im Deckel 28 des Gehäuses 29 drehbar, beispielsweise mit einem Kugellager gelagert ist. Die Gewindebüchse 27 ißt mit einem Zahnradkranz versehen, in den ein Zahnrad 30 eingreift, das über eine Welle 31 von einem Motor 32 angetrieben wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß kompliziertere Getriebe angewendet werden können, mit denen beliebige Übersetzungsverhältnisse zu schaffen sind0 Die Umdrehungszahl der Gewindebüchse 27, aus der die Verschiebung des Kolbens 25 resultiert, ist mittels eines oder mehrerer Hebel 34 bestimmbar, die an der Welle 31 befestigt sind und von denen ein Mikroschalter 35 betätigt wird. Die von dem Kikroschalter 35 erhaltenen elektrischen Impulse sind wieder ein direktes Maß für die Verschiebung des Kolbens ?5 und damit bei konstant gehaltener Höhe des Flüssigkeitsspiegels F ein direktes Maß für die differentielle Verdunstungerate. Mit einer Regelvorrichtung, wie sie in Fig. 1 angegeben ist, kann der Motor 32 angesteuert werden.
In dem Ausführungebeispiel nach Fig. 3 sind neben den kommunizierenden Röhren 19 und 20 eine dritte kommunizierende Röhre 36 vorgeaehen, die mit einem Verschluß, beispielsweise einem Schliff, mit Stöpsel 37 versehen ist. Der Stöpsel 37 ist mit einem Fallrohr 38 versehen. Auf das Pallrohr 38 ist ein elektromagnetisch steuerbares Ventil 39 und ein Resovoir 40 aufgesetzt, in dem sich Kugeln 41 gleichen Durchmessers befinden. Mit einer Regelvorrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, deren Istwert der Kapazitätswert des Zylinderkondensators ist, kann das Ventil 39 so angesteuert werden, daß die in die Flüssigkeit 3 fallenden Kugeln 41 den Stand des Flüssigkeitsspiegels F konstant halten. Die Anzahl der in die Flüssigkeit gefallenen Kugeln 41 wird mit einer Fotozelle 42 registriert, die von einem Lämpchen 43 beleuchtet wird. Die Anzahl der Kugeln ist ein direktes Maß für die differentielle Verdunstungemenge und kann in einer Me@vorrichtung, die in Fig. 3 nicht gesondert dargestellt ist, automatisch registriert werden.
3 Figuren 10 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Evaporimeter nach Patent . ... ... (Patentanmeldung S 112 317 IXb/421; PLA 57/1547) zur Messung der differentiellen Verdunstungsrate, bei dem Flüssigkeit in wenigstens ein senkrecht stehendes Rohr eingefüllt ist und wenigstens ein Teil der Flüssigkeit Dielektrikum einer Kapazität ist und die Höhe des Flüssigkeitsspiegels aus einer Kapazitätsmessung bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (12, 25, 41) zur Veränderung des mit Flüssigkeit (3) angefüllten Volumens und zur Messung der Volumänderung vorgesehen sind.
2. Evaporimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (25) in den Flüssigkeitsraum einschiebbar ist.
3. Evaporimeter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbsn (25> mittels einer feingängigen Schraubspindel (26) verschiebbar ist.
4. Evaporimeter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verschiebung des Kolbens (25) aus einer Umdrehungszahl bestimmbar ist.
5. Evaporimeter nach Anepruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungszahl mit wenigstens einem vom Antrieb (32) der Schraubspindel (26) gedrehten Hebel (34), der einen ikroschalter (35> betätigt, bestimmbar ist.
6, Evaporimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wandung (1) des Flüssigkeitsraumes eine Membran (12) vorgesehen ist, die pneumatisch beaufschlagbar ist.
7. Evaporimeter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegung der Membran (12) aus einer Kapazitätsmessung bestimmbar ist.
8. Evaporimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Flüssigkeitsraum Kugeln (41) gleichen Durchmessers ein bringbar sind.
9. Evaporimeter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kugeln (41) mit einer Fotozelle (42) bestimmbar ist.

10, Evaporiseter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung (15) zur Steuerung der Volumveränderung vorgesehen ist, deren Istwert der Kapazitätsmeßwert zur Bestimmung der Höhe des FIüssigkeitsspiegels F ist.