DE19648236A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stoffkennwerten von Flüssigkeiten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stoffkennwerten von FlüssigkeitenInfo
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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.
Priority Applications (5)
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