DE19648236A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stoffkennwerten von Flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stoffkennwerten von Flüssigkeiten

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Masse und weiterer Stoffkennwerte von Flüssigkeiten.
In der Industrie und Wirtschaft ist der Einsatz von Flüssigkeiten in vielfältiger stofflicher Zusammensetzung und Konzentration gang und gäbe und muß dabei im allgemeinen ständig überwacht werden. Hierzu werden zu den jeweils vorliegenden Bedingungen besonders angepaßte Meß- und Überwachungseinrichtungen bereitgestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beschreiben, das für weite Bereiche des industriellen Einsatzes von Flüssigkeiten für die erforderlichen Messungen und Überwachungsmaßnahmen einsetzbar ist, um die in der industriellen Fertigung und Verarbeitung erforderliche Qualitätssicherung und -kontrolle zu gewährleisten.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch die in den Schutzansprüchen aufgeführten Merkmale.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1-2 näher erläutert, die beispielhaft einige Ausführungsformen zeigen; dabei zeigen:
Fig. 1 Blockschaltbild einer Meßvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens und verbunden ist.
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Bestimmung von Stoffkennwerten von Flüssigkeiten.
Die Anlage Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Ultraschallsonde (3), die in einem Behälter (1) für die zu überwachende Flüssigkeit eingesetzt ist, und aus einem in geeigneter Entfernung aufgestellten Überwachungsgerät (2), das eine elektronische Auswerteschaltung mit der notwendigen Stromversorgung enthält. Der Behälter kann ein Transportbehälter oder ein Tankwagen sein, bzw. ein Lagerbehälter stationärer Art als Glied einer Produktions- oder Lageranlage. Es ist auch denkbar, daß mehrere Behälter vorgesehen sind, die je mit einer Ultraschallsonde (3) ausgestattet sind und an der Auswerteschaltung angeschlossen sind.
Die im Behälter angeordnete Ultraschallsonde (3) (Fig. 2) besteht aus einem Schallführungsrohr (9), das mit einem Anschlußflansch z. B. am Verschlußdeckel des Behälters (1) befestigt ist und mit Öffnungen im Mantel sicherstellt, daß die Flüssigkeit im Schallführungsrohr (9) den gleichen Höhenstand wie im Behälter einnimmt. Die Länge des Schallführungsrohres (9) ist so bemessen, daß sein unteres Ende einen geringen Abstand vom Behälterboden (13) aufweist. Im unteren Bereich des Schallführungsrohres (9) sind zwei Ultraschallsensoren (5) (7) übereinander angeordnet, von denen der erste Sensor (5) nach oben zur Flüssigkeitsoberfläche und der zweite Sensor (7) eine Abstandsmessung nach unten zum Behälterboden (13) durchzuführen hat. Die Ultraschallsensoren (5) (7) besitzen je einen Ultraschallsender und Ultraschallempfänger und ermöglichen aus der Laufzeit des Schallimpulses bzw. des Echos eine genaue Höhen- und Abstandsmessung. Es können natürlich auch Ultraschallsensoren des Arbeitsprinzipes vorgesehen sein, daß nach Impulsabgabe der Sender automatisch auf Empfang umgeschaltet die Laufzeit zum Eintreffen des Echos feststellt.
Das Schallführungsrohr (9) ist mit mehreren Referenzmarken (11) ausgestattet und ermöglicht dadurch, die Schallgeschwindigkeit zwischen dem ersten Ultraschallsensor (5) und den Referenzmarken (11) und den Schallwellenwiderstand zu messen und aus den gemessenen Werten die Dichte der Flüssigkeit in der Auswerteschaltung des Überwachungsgerätes (2) zu berechnen. Um den Einfluß der Temperatur bei der Berechnung der Dichte zu berücksichtigen, ist im unteren Bereich des Schallführungsrohres (9) zusätzlich ein Temperatursensor (15) vorgesehen.
Für die jeweils gewählte Gestalt und Form des Behälters (1) wird die spezielle Tankkurve einmal ermittelt, die das Füllvolumen in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsstandes angibt und im Speicher des Überwachungsgerätes zur Verfügung steht. In gleicher Weise werden im Speicher auch die Standard-Stoffkennwerte der jeweils zu überwachenden Flüssigkeiten bereitgehalten, so daß aus den ermittelten Meßwerten, insbesondere der Dichte auf spezielle Kennwerte, wie Konzentration z. B. von Fett, Zucker, Wassergehalt oder dergl., Verunreinigungen oder Störungen können auf diese Weise schnell erkannt werden. Bei Kraftstoffen, Benzin oder Ölen können energetische Kennwerte, z. B. Oktanzahl, Heizwerte kontrolliert oder überwacht werden.
Die laufende Überwachung des Flüssigkeitsstandes gestattet auch eine genaue Kontrolle des Verbrauches oder des Zugangs von Flüssigkeitsmengen sowie eine schnelle Ermittlung von Leckagen oder Störungen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung von Stoffkennwerten von Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine Dichte und Volumenmessung mittels Ultraschall in Transport- oder Lagerbehältern durch Einsatz einer mit einer elektronischen Auswerteschaltung ausgestatteten Ultraschallsonde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Dichte und Volumenmessung eine Temperaturmessung vorgesehen wird, und daß durch die Auswerteschaltung unter Einbeziehung eventuell bereits bekannter stofflicher Merkmale der Flüssigkeit (z. B. Milch, Flüssigkeitsextrakte, Benzin oder dergleichen) spezielle oder energetische Kennwerte (wie Fettgehalt, Konzentration, Oktanzahl oder dergleichen) ermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallgeschwindigkeit in den Flüssigkeiten in der Ultraschallsonde (3) angeordneten Ultraschallsensor (5) und den Referenzmarken (11) und der Schallwellenwiderstand am Ultraschallsensor gemessen und die Elektronik des Überwachungsgerätes (2) aus den gemessenen Werten die Dichte der Flüssigkeit berechnet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der für den jeweiligen Behälter (1) mittels der für den zugehörigen Höhenstand der Flüssigkeiten entsprechenden Füllmenge gegebenen Tankkurve Zu- und Abgänge der Flüssigkeiten abgefragt oder eingegeben werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsonde (3) aus einem Schallführungsrohr (9) mit mindestens einem Ultraschallsensor (5) mit Ultraschallsender und Ultraschallempfänger besteht, wobei die Höhenabmessungen des Schallführungsrohres (7) an die Höhenabmessungen des Behälters (1) angepaßt ist, und daß das mit Referenzmarken (11) versehene Schallführungsrohr (6) mit der Ultraschallsonde (3) an die Auswerteschaltung des Überwachungsgerätes (2) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsonde (3) einen zweiten Ultraschallsensor (7) mit einem zweiten Ultraschallsender und zweiten Ultraschallempfänger aufweist, der den Abstand des unteren Endes des Schallführungsrohres (9) vom Behälterboden (13) bestimmt.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsonde mit einem Temperatursensor (15) versehen ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsender mit ihren Ultraschallempfängern je ein Bauelement darstellen, das nach der Impulsgabe elektronisch auf Empfang umschaltet.
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