DE2541867A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der dichte einer suspension - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum messen der dichte einer suspensionInfo
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Description
IG 771
NISnilTARA ENVIRONMENTAL SANITATION :SS3AIICH CORPORATION
LH ECTS D
Tokio (Japan)
Tokio (Japan)
Verfahren und Vorrichtung stun Hessen der Diclite einer
Suspension
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zuin Hessen der Dichte einer Suspension, die
mikroskopisch kleine, suspendierte Feststoffteilchen enthält.
Ztim Hessen der Dichte einer Suspension sind
verschiedene Verfahren bekannt, in denen beispielsweise mit Licht, ait einer Strahlung oder nit Ultraschallwellen
gearbeitet Tvird. Diese üblichen Verfahren haben jedoch den großen Nachteil, daß keins von ihnen zum Messen
der Dichte einer Suspension geeignet ist, die Luftoder Gasblasen enthält.
Bei dem mit Hilfe einer Strahlung durchgeführten
Meßverfahren wird beim Vorhandensein von Luftblasen ein Meßwert erhalten, der niedriger ist als die tatsächliche
Dichte. Bei der Anwendung des mit Hilfe von Licht oder von Ultraschallwellen durchgeführten Verfahrens wird in
diesem Fall dagegen ein Meßwert erhalten, der höher ist als die tatsächliche Dichte. In beiden Fällen kann ein
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Meßfehler nicht vermieden werden· Dieser hann in oxtrenen
Füllen so croß- sein, daß die I.'ossnn^ vollkoninien iiiisuverlässis
ist.
Dio Atifsabe dor IJx-finduii^ bestellt in der Schaffung
eines Verfahrens iuid einer Voi-richtun^ sun !-.'.easer, der Dichte
einer Suspension, wobei l:eine Fehler auftreten und eine genaue
und schnelle liossun^ dadurch ernöslicTit wird, daß die
sonst zu einen Heß-fehler führenden Luft- und Gasblasen beseitigt
werden«
Das orfindtinssseniäßo Verfahren nur.: Hessen der
Dichte einer Suspension zeichnet sich dadurch aus, daß·
die Sxisponsion mir Beseitisuns von in ihr vorhandenen
Luft- tind Gasblason einen übei"- oder· Unterdruck: unterworfen
und die Dichte der blasenfreien Suspension Genessen
wird.
Das erfindtin£S£er.üße Vor fahren zun Hessen der
Dichte einer Suspension unifaßt eine Aufnalinoeinrichtung
zvLT Aufnahme der zu messenden Suspension, eine Drucl:veränderuncseinrichtims
^ur.i Vor ändern des P lüssi^—Q its druckes
der in der Aufnahme ο inrichtixn^ befindlichen Suspension und
eine Meßeinrichtung zum Lies son dor Dichte der Suspension,
die mittels der Druclzveränderuii^soinriclitunc,· einem Überoder
Unterdruck ausgesetzt worden X3t.
Die 3rfinduns schafft somit zum Hessen der Dichte
einer Suspension ein Verfahren und eine Vorrichtung, in den bzw. der die zu messende Suspension zunächst in einen geschlossenen
Behälter mittels eines Verdichters oder einer Vcuztiumpumpe einen Über- bzw· Unterdruck unterworfen vrird,
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so daß Luft- oder Gasblasen beseitigt werden, die sonst zu llcßfehlcrn führen würden, worauf die Dichte der blusenfreien
Suspension nit hoher Genauigkeit genossen wird.
In den Zeichnungen seigt
Fig. 1 schenatisch ein Atisführungsbeispiel der
erfindunssgenäßeii Vcxrrichtung smn Hessen der Dichte einer
Stispension und
Fig. 2 in einen Eurvenbild Haßwertο für die
Dicht e ο ine s F atils chlanns .
Fig. 3-5 se igen schciuatisch ein anderes
Axisführ^mgsbeispiel dex" ließ vox-rich tuns und
Fx£· 6 ist ein Kurvenbild zur Dars-telltmg
des seitlichen Ablaxifs des ex"finduiiss^emäßen Verfahx"
ens.
Fig. 1 seigt einen geschlossenen Behälter 1
zux" Aufnahme dex" zu niessenden Suspension, ein Bintrittsventil
2 nun Einleiten der Suspension in den Behälter 1, ein Zulaufx-ohr 3» ein Austrittsventil 4, ein Ablauf rohr 5
ein in die Atmosphäre öffnendes Druckentlastungsventil 6,
ein weiteres Drucl; entlastungsventil 7» ein Üb er druckventil
8, eine Druckleitung 9» einen Luftverdichter 10, ein
Unt ex-druckventil 11, eine Unt ex-druck leitung 12, eine Vakuumpurape
13, einen Ulti'aschall-Dichter.iesser 14, Kabel 15
für ließwert signale, Anzeige ins trunente 16 xind einen Druck
messer 17«
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Nachstehend wird der Meßvorgang beschrieben,
der nit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung dur ch g e führ t wir d.
Bei offenen Eintrittsventil 2 tritt die Suspension aus den Zulaufrohr in den geschlossenen Behälter 1 ein. Dabei
ist das Austrittsventil 4 in den Ablaufrohr 5 geschlossen
α Danach wird das Überdruckventil 8 geöffnet, so daß von dem Luftverdichter 10 Druckluft in den Behälter 1 abgegeben
und daher der Flüssigkeitsdruck der Suspension in dem Behälter 1 erhöht wird. Dadurch werden die in der Suspension enthaltenen
Luft- und Gasblasen beseitigt, die sich in der Suspension auflösen.
Mit Hilfe des Dichtemessers 14 wird dann die Dichte der Suspension gemessen. Die erhaltenen Meßwerte
sind sehr genau, weil die Suspension während des 1-ießvorganges
blasenfrei ist.
Aus dem in Fig. 2 dargestellten Kurvenbild geht hervor, wie lange es dauert, bis der Dichtemeßwert der tatsächlichen
Dichte entspricht, wenn die Dichte eines in einer Kläranlage anfallenden und normalerweise gashaltigen Faulschlammes
mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unter verschiedenen Drücken geraessen wurde.
Der von dem Dichtemesser angezeigte Meßwert {%)
ist auf der Ordinate und die nach dem Unterdrucksetzen" abgelaufene
Zeit (in Sekunden) auf der Abszisse aufgetragen. Der höchste von dem Dichteraesser angezeigte Meßwert betrug
10 %, Die tatsächliche Dichte der Schlaramprobe betrug 3 Gew./S. Da die Schlammprobe normalerweise Gas- und
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Luftblasen enth£llt, -würde die Nadel des Ultraschall-Dichtemessers
den Boreich der Skala verlassen haben, wenn die Messung ohne die erfindungsgenäße Behandlung
durchgeführt worden wäre.
Aus den Meliergebnissen geht hervor, daß ziäcchen
dem Drucl: und dem Zeitraun, der vorstreicht, bis die Nadel
annähernd die tatsächliche Dichte anseilt, eine Beziehung
besteht.
In einem technisch anwendbaren Dichtemesser soll
der Zeitraun zwischen der Druckbehandlung und der Beseitigung
der Luft- und Gasblasen in der Suspension möglichst
Irura sein. Man kann diesen Zoitraun verkürzen, indera r.ian
die Suspension einen höheren Druck aussetzt. Axis Sicherheitsgründen
darf der Drucl: jedoch eine Obergrenze nicht überschreiten. Ein gefahrloses und zweckmäßiges Arbeiten
wird ermöglicht, wenn nan unterhalb der Obergrense von
10 at bleibt, die in den Sicherheitsvorschriften festgelegt
ist, die von dem japanischen Arbeitsministei-iun
erlassen worden sind.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zum Verändern des Flüssigkeitsdruckes ein Luftverdichter
verwendet, mit den die Suspension unter Drtick gesetzt wird.
Man kann jedoch auch verschiedene andere Mittel verwenden, sofern der erforderliehe Druck ersielt wird.
Die Druckveränderungseinrichtung braucht nicht von dem Behälter 1 getrennt vorgesehen zu sein. Beispielsweise
kann der Behälter 1 einen Zylinder bilden, in dem ein Kolben angeordnet ist, der so betätigt werden kann, daß er
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das Zyliiidervo Innen verkleinert und dadurch den Drticl:
auf den erforderlichen "iert erhöht. Man I:ann atich eine
Einrichtung nit einen Behälter verwenden, der an einen
Bnde geschlossen und an anderen 13ncle nit einer Ver dränge
rpurcpe verbunden ict. Anstelle eines Ultraschall-Dichteinessers
I:ann nan auc-li einen nit Licht oder nit Strahlung
arbeitenden oder einen sonstigen Dichtenesser verwenden ·
Bei manchen Arten von Suspensionen ist es zweckmäßig, den Druck allmählich zu erhöhen. Bei anderen
Suspensionen erhält nan die besten Ergebnisse, wenn man den Druck schnell auf den Greniswert erhöht.
Durch Versuche wurde bestätigt, daß nach der
Beseitigung der Blasen in einer Suspension durch einen Überdruck diese Suspension so lange blasenfrei bleibt,
daß die Dichtemessung durchgeführt werden lcann (etwa
5 min.), selbst wenn der Druck weggenommen, wird, sofern
die Suspension nicht erwärnt und Leinen Unterdruck ausgesetzt wird. Daher braticht der Dichtenesser
nicht in den geschlossenen Behälter angeordnet zu sein, sondern kann er sich auch in einem drricl: ent lasteten
Behälter befinden, in den die Suspension nach ihrer Druckbehandlung überführt wird.
Wenn man in der Ausführungsforη gemäß Fig. 1
mit Hilfe der Vakuumpumpe 13 den Flüssigkeitsdrixck der
Suspension in dem Behälter 1 herabsetzt, nehmen die in der Suspension befindlichen Blasen im Volumen zu und
schwimmen sie ztir Oberfläche der Suspension a^ιf, wo
sie dann verschvrinden. Man kann daher ebenso wie nach
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einer UbGx*cI"-icI:boliaiiclvja^; el or* Gup^onsion ruc7: in ilieser
Fall cine geriatie Dichtemessung ausführen. Durch eine l;or>biniorto
Ubei-- tjic1 Uiiterdrucli'Hehandlvs.ng kann man die Blasen besonders gut beseitigen. In der Praxis unterwirft ivan
die Suspension je nach ('on Srfcrdernispe?* wahlweise einen
über- bsii. einem
Fig. 5» 3 uiic1 4 π ο i^-cn für die technische
Anwendung ^oci^nete Vorrichtungen. Dabei sind Teile,
clic e'en i;i Fig. 1 gezeigten, ähneln oder nit ihnen identic
er: cind, 5:it dense»Inen BoFn-r::iifern. versohor., In diesen
Vorx\ichtiai^on dient sxtr Aufnahve der zu !ressenden· Sus
pension eine '.lobrstrocTce 1 sv/isclien der.i Zular.froh-x- 3 f-nd
der.: Ab lau ii* ohr 5' Hit Io ist ein Vorratsbehälter für die
Suspension v.nd mit 1? eine Vordi-aiigerpniiipe besei chnot.
lsi der i:i Pie;. 3 dargestellten lieiianordnvn^ irii'
cTas 73intritts"ver-til 2 geöffnet und das Altstrittsventil 4
geschlossen, so da£ die Suspension aus den Vorratsbehälter
IG in die Iüohrstrec':e i tritt. Danach wird das Ventil
2 geschlossen. Dann iilvd die Suspension i.'it Hilfe des
Verdichters 10 den erforderlichen Überdruck ausgesetzt,
J3ei Verwendung eines Luftverclichters Liiiiii der auf die
Suspension ausgeübte uvwcl: beispielsweise »r.it Hilfe
einen Di-"ac?:scha3.ters oder einer automatischen Druckentlastung einrichtung l:onstantijehalten werden.
Daueren vrird in der Vorrichtung gemäß Fig. 4
eine Verdrängerpunpe verwendet und der Druck vorzugsweise
durch einen Druckschalter gesteitert oder durch einen
Zeitschalter oder eine andere Einrichtung zwr Steuerung
der 3insclialtzoit dei* Puiipe.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 arbeitet mit
einen Ultraschall-Dichteiaesser und die Vorrichtung gemäß Fig. 1L mit einem Strahlungs-Dichtemesser. In beiden
Fällen ist der Dichteinesser zweckmäßig in der Aufnahmeeinrichtung
für die Suspension angeordnet, damit die Messung nicht von außen gestört wird. Nach der Durchführung
der Messung wird die Meßvorgangsfolge dadurch beendet,
daß das Austrittsventil 4 geöffnet und die gemessene Sxtspension ablaufen gelassen wird.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Meßsysteins
KUKi entnahmelosen Messen des in einen Abwass erb ehandlung sverfahren
unter Druck durch ein Rohr geleiteten Schlammes«
Die automatischen Ventile 2 und 4 sind mit dein Eintrittsbzw, dem Austrittsteil der Rohrstrecke 1 verbunden, die
zur Aufnahme des zu messenden Schlammes dient. Normalerweise sind die Ventile 2 und 4 vollständig offen, damit
der Schlamm durch die Rohrstrecke 1 treten kann.
Das Rohr 20 ist am einen Ende mit den Zulaufrohr
und am anderen Ende mit dem Ablaufrohr 5 verbunden und umgeht daher die Ventile 2 und 4. Das Rohr 20 ist mit einem
automatischen Ventil 21 versehen, das normalerweise vollständig geschlossen ist, so daß der Schlamm nur durch das
Rohr 1 fließt= Wenn das Ventil 21 vorhanden ist, kann man ein Rohr 20 verwenden, dessen Strömungswiderstand ebensogroß
oder kleiner ist als der des Rohrs 1. Dagegen ist das Ventil 21 nicht absolut notwendig, xfenn das Umgehungsrohr
im Durchmess ex- etwas kleiner ist als das Rohr 1, so daß im
normalen Betrieb nur wenig Schlamm durch das Umgehungsrohr
fließt.
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Der grüßte Toil uez Schlau:::« Tlio^t durch
(Tie stir Aufnahme den Schlanrcs dienende ^ohrstroc^e 1,
so clai?· durch LOssung den .in dieser iohrstreciro enthaltenen
ScIila~aaes der Istvrci*t der Dichte des jor/eilG durch
das System tretender. Schlages bestia-it werden ".:nim,
Anfgi-und eines von der Folgesteuereinrichtfuig
cbgegeTjenen Signals werden für einen vorlierbesti:.x.ten Zeitrattn
die atzt ο::; at i sch en Ventile 2 und li vollständig gonchlos·
sen und τ/ird Cür diesen Zoitraui:: das autonatische Ventil
vollständig so^f^^ßt· Durch ^'rfnen des DrucT"Ventils ■'· ',rird
dann die zwischen den geschlossene?. Ventilen 2 raid k eingeschlossene
Schlanniprobe de!, erforclerlichon Übercimc':: imterirorfen.
In diesem ?all schaltet iian den LuTtverdicliter
vorher ein, dai;:it der erforderliche Druciz" sofort zxvr Verrüfjun^;
steht, venn e.r benötigt vird.
In dex- Folgestei-iereinrichtun^· 22 ist ein Zeitschalter
vorgesehen, dessen Vorlaufzeit der srur Beseitigung
der Blasen erforderlichen Zeit entspricht und der nach dem Ablauf dieser Zeit an den Dichteraesser 14 ein
Signal hti'.; 3inleiten der 1-iesstuig abgibt· Der Meßwert
■wird von einer Speichereinrichtung 2J gespeichert, die
r.:it einem Servonechanismus versehen ist. Der gespeicherte
Ti ort wii*d gespeichert, bis er durch den nächstfolgenden
Meßwert ersetzt wird. '-Jährend des Meßvorganges fließt
der zulaufende Schlamm durch das Umgehungsrohr 20, so daß
das Abwasserbehandlungsverfahren nicht unterbrochen wird.
Nach der Dxirchführung der Meßvorgangsfolge werden
die automatischen Ventile 2 und 4 geöffnet und das überdruclrventil
8 und das Ventil 21 geschlossen, so daß das System in seinen Ausgangszustand zurückkehrto Der zeitliche
Ablauf dieser Vorgangsfolge ist in Fig. 6 dargestellt. Die aus diesem Diagramm hervorgehende Einstellung
des Zeitschalters kann frei gewählt werden, sofern
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die Vor·7.CVUfSoXt ei~ie einwcimlTro±o 'mi^clrTiuvruiig dos I'o.ianjes
ex-noglicht.
Kit Hilfe des vorstellend beschriebenen. ~*e[)sy~
stor.is I:nnn nan eine automatische !.Iossung innerhalb der
gesclilossenen Leitung durchf lihrc?i, oline daß dieser Probon
der Suspension eiitnonriexi we rc"1, ο-α r.-üssen. IIan I:am clas
Gyctem daher sur entnahr:elosen I'essun^: der Dichte von Luft —
und Gasblasen enthaltenden Suspeiisionon verwenden, -eras T^isher
als ο ehr sclwierig ansesehon vrurde.
Die 3rrindun^ scliafft soüiit ein Sys ten, in dem die
r,ii messende S^is^ension einer Ifaor- oder/imd ο in er TTnterdrn.cl:bebaiidliin3
tmtei^7or.Cen wird, so daß in der Sv.s;;onsion
voi-handene Ltift- und Gasblasen beseitigt werden, dio sonst
r:u einen: Ile^rehler des Dichtonessera führen warden· Da d.ie
Suspension während der Dichtenessun™ blasen:?!-'ei ist, ":ann
ι iari die tatsächliche Dichte von Suspensionen auch dann ^enati
messen, vrenn die Suspensionen zunächst Blasen enthalten.
Die Erfindung führt zu einer beträchtlichen Erweiterung des Anwendungsbereiches der Dichteuessungen
und stellt daher einen großen technischen Fortschritt dar.
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Claims (1)
- - 11 -Fat Girt an:sprüchc:1J Verfahren 2u«; "essoii der_ Dichte einer Suspension, dadurch gekennzeichnet, dall die Suspension nur Beseitigung von in ihr vorhandenen Luft- und Gasblasen einen Über- oder Untordruci: xmtenrorf cn imd die Dichte der blascnfi-eien Six s pe ns ion geniossen wird·2. Vorrichtung ztiu Hessen der Dichte einer Stispension, gekennzeichnet durch eine Aufnahme einrichtung zur Axifnahue der sni messenden Sticpension, eine Druc'iveränderungseinrichtung sun Verändern des Flüssigkeit sdi~uclceG der in der Aufnahneeinx-ichtung befindlichen Suspension und eine ließeinrichtung zui:: Hessen der Dichte dei* Suspension, die mittels der ürucjveränderungseinrichtring einen über- oder Unterdi-ucl: ausgesetzt worden ist,3. Vorrichtung nach Anspriich 2, dadurch ge-Irennzeichnet, daß die Aufnahme e xnr χ chtung einen ge-, schlossenen Behälter auf^feist, der nit einen Zulaufrohr verbunden ist, das ein Eintrittsventil besitzt, und mit einem Ablaufrohr, das ein Austrittsventil besitzt, tuid daß die Druckveränderungseinriclitung einen L-uf tver dicht er aufweist, der nit dem Innern des Behälters in Verbindung steht.li. Vorrichtung nach Anspx-uch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckveränderungseinrichtung eine Valcmunpumpe aufweist, die nit dem Innern des Behälters in Verbindung steht.6098H/09225. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- -tenn^eichnet, da"· die AiirTnolir-e einrichtung eine "Rohrstrea.-e aufrreist, die cn einen 3nde mit den 3intrittsventil des Zulaufrckrs und an anderen Uncle mit den Austrittsventil des Ablar.frohrs verbunden ist, daß das "u-1aufrohr rit einer Vorratsbehälter für die zu nessende St1 s ρ erosion verbunden ist und dar der LtuTtverdichter mit der ?.olirstrec::e verbunden und geeignet ist, die in der !Rohrstreclce zwischen den Eintritts- und den Austrittsventil eingeschlossene Suspension einen Überdruck su unt e rwerfen.6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gel;enn^eiclonet, daß zwischen dem Zulaufrohr und den Vorratsbehälter eine Verdrängerpumpe angeordnet ist.7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Ventil versehenes TJn- ^ehungsrohr an einen Ende mit den ZuIaufrohr und am anderen Ende mit dem Ablaufrohr verbunden ist und daß der Luftverdichter zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsventil nit der Rohrstrecke verbunden ist.6098U/0922
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