DE3619418A1 - Method and device for measuring the density of a liquid - Google Patents

Abstract

The measuring device (10) consists of a measuring vessel (11) which is sealed in a pressure tight fashion by a cover (21) in which subatmospheric pressure prevails, and in which there are provided two cylinders (15, 25) which are situated concentrically with one another, are open at one end and form communicating containers. In this arrangement, the inner cylinder (15), which is open at the top, guides the lift vessel (32) of an areometer (hydrometer) (31) past which the entire liquid phase of the medium (17) is guided. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dichte einer Flüssigkeit, die Bestandteil eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches ist.The invention relates to a method and a Device for measuring the density of a liquid, the Is part of a gas-liquid mixture.

In vielen technischen Prozessen werden Gemische aus einer gasförmigen und einer flüssigen Phase durch Leitungssysteme gepumpt. Häufig ist dabei die Dichte der flüssigen Phase ein für den Prozeß wichtiger Parameter. Zur Messung der Dichte der flüssigen Phase muß die gasförmige Phase vor der Messung abgetrennt werden. Ein Beispiel für einen derartigen Prozeß bilden die heute in der Industrie weit verbreiteten, konti­ nuierlich arbeitenden Tintendrucker (oft auch als INK-JET- Geräte bezeichnet), die zur berührungslosen Kennzeichnung von Oberflächen dienen. Ein großer Teil der für den Kennzeichnungsvorgang verwendeten Farbe muß dabei in das System zurückgeführt werden. Die Farbe bzw. Tinte wird dabei durch ein Röhrchen und eine Schlauchleitung mit Hilfe einer Pumpe abgesaugt. Dabei wird naturgemäß ein relativ großer Betrag an Umgebungsluft mit angesaugt, so daß in der Schlauchleitung eine Zweiphasenströmung aus Farbe und Luft entsteht. Die Dichte der Farbe ist eine prozeßwichtige Größe und muß ohne den mitgeförderten Luftanteil gemessen werden.In many technical processes, mixtures of one gaseous and a liquid phase through pipe systems pumped. The density of the liquid phase is often one parameters important for the process. For measuring density The liquid phase must be the gaseous phase before the measurement be separated. An example of such a process form the conti, which are widely used in industry today continuously working ink printer (often also as INK-JET- Devices) used for non-contact marking of surfaces. Much of that for The marking process used must be in the System. The color or ink is thereby through a tube and a hose line with the help of a Pump sucked off. This naturally becomes a relatively large one Amount of ambient air sucked in, so that in the Hose line a two-phase flow of color and air arises. The density of the color is an important parameter in the process and must be measured without the amount of air conveyed.

Bekannt ist es, für diesen Zweck die Farbendichte durch regelmäßige manuelle Messung zu bestimmen, und zwar durch Entnahme einer Probe aus dem Vorratsbehälter der Farbe und Messung ihrer Dichte mittels Aräometer. Der eigentliche Kennzeichnungsprozeß muß allerdings für diese Messung unterbrochen werden.
It is known for this purpose to determine the color density by regular manual measurement, namely by taking a sample from the color storage container and measuring its density using a hydrometer. The actual labeling process must be interrupted for this measurement.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, bei denen ohne Prozeßunterbrechung die Dichte der flüssigen Phase bestimmt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das strömende Gemisch zur Abtrennung der gasförmigen Phase über einen Gasabscheider geführt und die abgetrennte Flüssigkeit einer Zwangsströmung derart unterworfen wird, daß sie eine Vorrichtung zur Messung der Flüssigkeitsdichte passiert, und ferner eine Vorrichtung mit einem druckdicht geschlossenen Gefäß mit Zuführungsleitungen und Abführungsleitungen, die so angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Gefäß einen Gasabscheider bilden und die abgetrennte flüssige Phase eine Vorrichtung zur Messung der Flüssigkeitsdichte umspült.The invention is therefore based on the object To create measuring methods and a corresponding device, where the density of the liquid is not interrupted Phase can be determined. To solve this problem proposed according to the invention that the flowing mixture to separate the gaseous phase via a Gas separator guided and the separated liquid one Forced flow is subjected such that it is a Device for measuring liquid density happens, and also a device with a pressure-tight closed Vessel with supply lines and discharge lines that are arranged so that they unite with the vessel Form gas separator and the separated liquid phase one Flushing device for measuring the liquid density.

Auf diese Weise erhält man ein Meßverfahren und ein entsprechendes Meßgerät, mit dem es möglich ist, die Dichte eines eine flüssige und eine gasförmige Phase enthaltenden Mediums in einem kontinuierlichen Durchflußprozeß zu ermitteln, wobei es für die Messung keine Rolle spielt, ob das zu messende Medium Gaseinschlüsse enthält.In this way you get a measurement method and a appropriate measuring device with which it is possible to determine the density one containing a liquid and a gaseous phase Medium in a continuous flow process determine, it does not matter for the measurement whether the medium to be measured contains gas inclusions.

Unangenehme Fertigungsvorbereitungen, wie z. B. verlängerte Rastzeiten durch manuelles Messen, Verschmutzungen durch Öffnen des Medienkreislaufes, und Fertigungsschwierigkeiten durch eine Dichteänderung des zu verarbeitenden Mediums werden verhindert. Das Bedienungspersonal einer solchen Vorrichtung wird in die Lage versetzt, schon recht frühzeitig eine Drift der Dichte auf einem entsprechenden Anzeigeinstrument zu erkennen. Die verwendbaren Materialien ermöglichen es, auch bei hoch aggressiven Medien eine Dichtemessung durchzuführen.Unpleasant manufacturing preparations, such as B. extended Rest times through manual measurement, contamination through Opening the media cycle, and manufacturing difficulties by changing the density of the medium to be processed are prevented. The operating personnel of such Device is enabled, quite right an early drift of density on a corresponding one To recognize the display instrument. The materials that can be used make it possible, even with highly aggressive media To carry out density measurement.

In Ausgestaltung der Erfindung wird man eine Konstruktion bevorzugen, bei der in dem druckdicht verschlossenen Gefäß zwei konzentrisch zueinander liegende, einseitig offene Zylinder vorgesehen sind, von denen der äußere Zylinder mit dem Deckel und der innere Zylinder mit dem Boden des Gefäßes fest verbunden sind, wobei der äußere Zylinder in seinem oberen Bereich und der innere Zylinder in seiner vollen Höhe mit Überströmbohrungen versehen sind. Ein solches Meßgerät weist praktisch keine Verschleißteile auf und ist somit bezüglich seiner Standzeit unbegrenzt einsatzfähig.In one embodiment of the invention, one becomes a construction prefer in the case of the pressure-tightly sealed vessel  two concentric, one-sided open Cylinders are provided, of which the outer cylinder with the lid and the inner cylinder with the bottom of the vessel are firmly connected, with the outer cylinder in its upper area and the inner cylinder at its full height are provided with overflow bores. Such a measuring device has practically no wearing parts and is therefore can be used indefinitely with regard to its service life.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung erhält man, wenn man das druckdicht verschließbare Gefäß selbst zur Führung eines Auftriebsgefäßes für ein Aräometer ausbildet und an seinem Gefäßboden einen Anschlußstutzen vorsieht, über den die von der gasförmigen Phase abgetrennte flüssige Phase dem Meßsystem zugeführt wird. Auf diese Weise kommt man zu einer besonders wenig Raum in Anspruch nehmenden Ausführungsform der Erfindung.Another embodiment of the invention is obtained when the pressure-tight sealable container itself for guidance of a buoyancy vessel for a hydrometer his vessel bottom provides a connecting piece through which the liquid phase separated from the gaseous phase Measuring system is fed. In this way you get one particularly little space-consuming embodiment the invention.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Darin zeigt:The invention is illustrated in the drawing and exemplary embodiments described in more detail below individual explained. It shows:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein Meßgerät gemäß der Erfindung und Fig. 1 is a vertical section through a measuring device according to the invention and

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungs­ variante. Fig. 2 shows a vertical section through an execution variant.

Das Meßgerät 10 gemäß Fig. 1 besteht aus einem topfförmigen Meßgefäß 11 mit einem Flansch 12 an seiner Oberseite, auf dem ein Verschlußdeckel 21 gas- und flüssigkeitsdicht aufsetzbar ist. Am Verschlußdeckel sind Anschlußstutzen 22 und 23 für die Zulaufleitung 5 und die Abführungsleitung 6 für das zu untersuchende Medium vorgesehen. Fest verbunden mit dem Verschlußdeckel ist ein Meßzylinder 25 mit Überström­ bohrungen 26 für die gasförmige Phase des Mediums und eine zylindrische Meßhülse 28, die nach oben gerichtet ist, während der Meßzylinder 25 in das Meßgefäß 11 hineinragt und zu diesem Gefäß koaxial angeordnet ist. Am Gefäßboden 13 des Außengefäßes ist ein zum Meßzylinder 25 koaxialer Führungszylinder 15 vorgesehen, der Überströmbohrungen 16 für das Medium aufweist und in den Meßzylinder 25 hinein­ ragt.The measuring instrument 10 according to Fig. 1 consists of a cup-shaped measuring vessel 11 with a flange 12 at its upper side on which a gas cap 21 and liquid-tightly placed is. On the sealing cover, connecting pieces 22 and 23 are provided for the inlet line 5 and the outlet line 6 for the medium to be examined. Firmly connected to the closure cover is a measuring cylinder 25 with overflow holes 26 for the gaseous phase of the medium and a cylindrical measuring sleeve 28 which is directed upwards, while the measuring cylinder 25 protrudes into the measuring vessel 11 and is arranged coaxially with this vessel. Provided on the bottom 13 of the outer vessel is a guide cylinder 15 coaxial with the measuring cylinder 25 , which has overflow bores 16 for the medium and projects into the measuring cylinder 25 .

Das eigentliche Meßsystem besteht aus einem Aräometer 31, dessen Auftriebsgefäß 32 im Führungszylinder 15 und dessen Skalenrohr 33 in der Meßhülse 28 praktisch reibungsfrei geführt werden, und aus einem auf die Meßhülse aufgesetzten Aufnahmekopf 35, der über eine Übertragungsleitung 36 mit einem Aufnehmer 37 verbunden ist, der seinerseits am Verschlußdeckel 21 befestigt ist.The actual measuring system consists of a hydrometer 31 , the buoyancy vessel 32 in the guide cylinder 15 and the graduated tube 33 in the measuring sleeve 28 are guided practically without friction, and a receiving head 35 placed on the measuring sleeve, which is connected via a transmission line 36 to a sensor 37 , which in turn is attached to the cover 21 .

Funktion:
Im Betriebszustand wird dem Meßgerät 10 über die Zulauf­ leitung 5 unter Ausnutzung eines Unterdruckes im Meßgefäß das Medium zugeführt. Der Unterdruck im Meßgefäß 11 wird über die Abführungsleitung 6 aufrechterhalten. Sobald das Medium aus dem Zulaufstutzen 22 austritt, findet eine Phasentrennung statt, weil der Raum 14 zwischen der Mediumoberfläche 18 und dem Verschlußdeckel 21 bei geeigneter Anordnung des Anschlußstutzens 23 einen Gas­ abscheider bildet. Das der Flüssigkeit beigemengte Gas kann über die Gasüberströmbohrungen 26 direkt in den Abführungsstutzen 23 gelangen (Pfeil 41), während das flüssige Medium 17 den Weg durch den Tintenbehälter nimmt (Pfeil 42).Function:
In the operating state, the measuring device 10 is supplied with the medium via the inlet line 5 using a negative pressure in the measuring vessel. The negative pressure in the measuring vessel 11 is maintained via the discharge line 6 . As soon as the medium emerges from the inlet connection 22 , a phase separation takes place because the space 14 between the medium surface 18 and the sealing cover 21 forms a gas separator with a suitable arrangement of the connection connection 23 . The gas admixed to the liquid can pass through the gas overflow bores 26 directly into the discharge nozzle 23 (arrow 41 ), while the liquid medium 17 takes the path through the ink container (arrow 42 ).

Unter Ausnutzung des Prinzips der kommunizierenden Gefäße, bedingt durch ständigen Medienzulauf, wird dabei für eine kontinuierliche Strömung des Mediums vorbei am Aräometer 31 gesorgt. Nachdem das Außengefäß über die Zulaufleitung 5 gefüllt ist, sorgt der Anschlußstutzen 23 für eine konstante Füllstandshöhe. Der durch die Eintauchtiefe des Aräometers bestimmte Dichtemeßwert wird mittels des Aufnahmekopfes 4 und einem geeigneten Meßsystem (nicht dargestellt) berührungsfrei erfaßt. Für diesen Zweck eignen sich insbesondere optische Geber, Ultraschallgeber und/oder ähnliche Einrichtungen, die den Abstand zur Stirnfläche des Aräometers erfassen können und ein analoges elektrisches Ausgangssignal proportional zur gemessenen Dichte liefern.Utilizing the principle of the communicating vessels, due to the constant media supply, a continuous flow of the medium past the hydrometer 31 is ensured. After the outer vessel is filled via the feed line 5 , the connecting piece 23 ensures a constant fill level. The density measurement value determined by the immersion depth of the hydrometer is recorded without contact by means of the recording head 4 and a suitable measuring system (not shown). Optical transmitters, ultrasonic transmitters and / or similar devices are particularly suitable for this purpose, which can detect the distance to the end face of the hydrometer and deliver an analog electrical output signal proportional to the measured density.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung übernimmt das druckdicht verschlossene Gefäß 11 a zugleich die Führung für das Auftriebsgefäß 32 des Aräo­ meters 31, dessen Skalenrohr 33 wie im ersten Beispiel in der Meßhülse 28 praktisch reibungsfrei geführt wird. Die anderen Teile des Meßsystems entsprechen denen im Aus­ führungsbeispiel 1.In the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the pressure-tightly closed vessel 11 a also takes over the leadership for the buoyancy vessel 32 of the hydrometer 31 , the scale tube 33 of which is guided in the measuring sleeve 28 practically without friction, as in the first example. The other parts of the measuring system correspond to those in exemplary embodiment 1 .

Das Meßgefäß 11 a weist in seinem oberen Bereich Anschluß­ stutzen 22 a und 23 a für die Zu- und Ablaufleitungen 5 und 6 auf. Dabei ist der Anschlußstutzen 23 a mit einem T-Stück 27 verbunden, an dem einerseits die Zuführungsleitung 6 und andererseits eine Leitung 29 angeschlossen ist, die zum Gefäßboden 13 führt und dort mit einem Eintrittsstutzen 24 verbunden ist.The measuring vessel 11 a has in its upper region connecting piece 22 a and 23 a for the inlet and outlet lines 5 and 6 . The connecting piece 23 a is connected to a T-piece 27 , to which on the one hand the supply line 6 and on the other hand a line 29 is connected, which leads to the vessel bottom 13 and is connected there to an inlet connection 24 .

Der Funktionsablauf entspricht dem beim Ausführungs­ beispiel 1.The functional sequence corresponds to that in execution example 1 .

Claims (4)

1. Verfahren zum Messen der Dichte einer Flüssigkeit, die Bestandteil eines Gas-Flüssigkeits-Gemisches ist, dadurch gekennzeichnet, daß das strömende Gemisch zur Abtrennung der gasförmigen Phase über einen Gasabscheider geführt und die abgetrennte Flüssigkeit (17) einer Zwangsströmung derart unterworfen wird, daß sie eine Vorrichtung (31) zur Messung der Flüssigkeitsdichte passiert.1. A method for measuring the density of a liquid which is part of a gas-liquid mixture, characterized in that the flowing mixture for separating the gaseous phase over a gas separator and the separated liquid ( 17 ) is subjected to a forced flow such that it passes through a device ( 31 ) for measuring the liquid density. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein druckdicht geschlossenes Gefäß (11, 1 a) mit Zuführungs­ leitungen (5) und Abführungsleitungen (6), die so angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Gefäß einen Gasabscheider bilden und die abgetrennte flüssige Phase (17) eine Vor­ richtung (31) zur Messung der Flüssigkeitsdichte umspült.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a pressure-tight vessel ( 11 , 1 a ) with supply lines ( 5 ) and discharge lines ( 6 ) which are arranged so that they form a gas separator together with the vessel and the separated liquid phase ( 17 ) is washed around a device ( 31 ) for measuring the liquid density. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem druckdicht verschlossenen Gefäß (11) zwei konzentrisch zueinander liegende, einseitig offene Zylinder (15, 25) vorgesehen sind, von denen der äußere Zylinder (25) mit dem Deckel (21) und der innere Zylinder (15) mit dem Boden (13) des Gefäßes (11) fest verbunden sind, wobei der äußere Zylinder in seinem oberen Bereich, und der innere Zylinder in seiner vollen Höhe mit Überstrombohrungen (16, 26) versehen sind.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that two concentrically lying, one-sided open cylinders ( 15 , 25 ) are provided in the pressure-tightly closed vessel ( 11 ), of which the outer cylinder ( 25 ) with the lid ( 21 ) and the inner cylinder ( 15 ) is firmly connected to the bottom ( 13 ) of the vessel ( 11 ), the outer cylinder in its upper region and the inner cylinder in its full height being provided with overflow bores ( 16 , 26 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das druckdicht verschließbare Gefäß (11 a) zur Führung des Auftriebsgefäßes (32) eines Aräometers (31) ausgebildet ist und an seinem Gefäßboden (13) mit einem Anschlußstutzen (24) versehen ist, über den die von der gasförmigen Phase abgetrennte flüssige Phase (17) dem Meßsystem (31) zugeführt wird.4. The device according to claim 2, characterized in that the pressure-tight sealable vessel ( 11 a ) for guiding the buoyancy vessel ( 32 ) of a hydrometer ( 31 ) is formed and is provided on its vessel bottom ( 13 ) with a connecting piece ( 24 ), via the liquid phase ( 17 ) separated from the gaseous phase is fed to the measuring system ( 31 ).