DE4135071A1 - Mass-flow measuring appts. utilising impingement plate, for powder or granules - comprises pressure vessel, gas supply connection, pneumatic bearing and gauge for determn. of differential inner and outer vessel pressure, for low viscosities - Google Patents

Mass-flow measuring appts. utilising impingement plate, for powder or granules - comprises pressure vessel, gas supply connection, pneumatic bearing and gauge for determn. of differential inner and outer vessel pressure, for low viscosities

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DE4135071A1 DE19914135071 DE4135071A DE4135071A1 DE 4135071 A1 DE4135071 A1 DE 4135071A1 DE 19914135071 DE19914135071 DE 19914135071 DE 4135071 A DE4135071 A DE 4135071A DE 4135071 A1 DE4135071 A1 DE 4135071A1
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Abstract

Appts. comprises (a) a pressure vessel, (b) a gas supply connection (7) into the pressure vessel, (c) an air-bearing (2,3) between the impingement of late (1) and the pressure vessel, and (d) a pressure gauge (16) for determn. of the differential pressure between the inside and outside of the pressure vessel. Catalyst flow into a recirculating fluid bed reactor at 650 deg.C, is pref. monitored for max. flow of 4 te/h, using an 80 mm dia. tube (17) feeding downwards onto a 100 mm dia., 90 deg. apex, conical impingement shield (1). A 20 mm ball seal (2) is attached to the shield, and sits in a 20 mm dia., 90 deg. coned seat (3) with a central 10 mm bore. The ball/shield assembly (2,1) is raised slightly from its seat (3) by a constant flow rate airstream controlled from an orifice (14), at 2 m3/h. The resultant reaction of the solids falling on the shield assembly (1) is balanced by the air pressure inside the pressure chamber (6). The gauge (16) measures the difference (deltap) between pressure (Pi) inside the chamber (6) and the external pressure (Po), to provide a measurement w.r.t. the mass flow of the impinging solids. USE/ADVANTAGE - Used in low viscosity media, e.g. gases, at up to 1000 deg.C.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von Massenströmen unter Verwendung einer Prallplatte. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Be­ stimmung von Pulver- oder Granulatströmen in niedrig­ viskosen Medien, beispielsweise in Gasen.The invention relates to a device for determination of mass flows using a baffle. It relates in particular to a device for loading low or low powder or granulate flows viscous media, for example in gases.

Feststoffstrommesser mit Prallplatte werden bekannter­ maßen auf dem Gebiet der Bestimmung von Schüttgutdurch­ sätzen verwendet. Bei den bekannten Vorrichtungen trifft der Schüttgutstrom auf ein flaches Prallblech, das gegen eine Federkombination ausgelenkt wird. Diese Auslenkung wird induktiv bestimmt und liefert das Maß für den Durchsatz. Weitere bekannte Vorrichtungen zur Feststoff­ massenstrombestimmung basieren auf kapazitiven Messun­ gen. Da die bei diesen Meßvorrichtungen eingesetzten Werkstoffe temperaturempfindlich sind, lassen sich die bekannten Vorrichtungen nur bei Massenstromtemperaturen bis 180°C einsetzen. Oberhalb dieser Temperatur versagen die bekannten Vorrichtungen. Solid-state flow meters with baffle plates are becoming more popular measure in the field of bulk solids determination sentences used. In the known devices the flow of bulk material onto a flat baffle plate, which is against a spring combination is deflected. This deflection is determined inductively and provides the measure for the Throughput. Other known solid devices mass flow determination is based on capacitive measurement gen. Since the used in these measuring devices Materials are temperature sensitive, the known devices only at mass flow temperatures use up to 180 ° C. Fail above this temperature the known devices.  

Es bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zu ent­ wickeln, die Massenstrommessungen auch bei höheren Temperaturen zuläßt. Insbesondere bestand die Aufgabe darin, eine Vorrichtung zur Messung eines Stromes von pulver- oder granulatförmigen Feststoffen im Gemisch mit heißen Gasen zu entwickeln.The task was therefore to design a device wrap the mass flow measurements even at higher ones Allows temperatures. In particular, the task existed therein a device for measuring a current of powdery or granular solids mixed with to develop hot gases.

Diese Aufgabe wird durch die neue Vorrichtung gelöst. Die neue Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie a) einen Druckbehälter, b) eine Gasstromzuführung in den Druckbehälter, c) ein pneumatisches Lager zwischen Prallplatte und Druckbehälter und d) einen Druckmesser zur Bestimmung des Differenzdruckes innerhalb/außerhalb des Druckbehälters aufweist.This task is solved by the new device. The new device is characterized in that it a) a pressure vessel, b) a gas flow supply in the Pressure vessel, c) a pneumatic bearing between Baffle plate and pressure vessel and d) a pressure gauge to determine the differential pressure inside / outside of the pressure vessel.

Bevorzugte Ausführungsformen der neuen Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Preferred embodiments of the new device are can be found in the subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Kräfte, die auf die Prallplatte wirken, mit Hilfe der pneuma­ tischen Lagerung in eine Druckänderung innerhalb des Druckzylinders umgewandelt. Diese Druckänderung inner­ halb des Druckbehälters wird durch eine Differenzmessung gegen den Druck außerhalb des Druckbehälters bestimmt. Die gemessenen Druckwerte innerhalb des Druckbehälters werden mittels einer Eichung in Werte für den Massen­ strom umgesetzt. Eine Eichung kann beispielsweise durch die Wägung der Feststoffmenge erfolgen, die das Gerät innerhalb eines festen Zeitintervalls passiert.In the device according to the invention, the forces that act on the baffle plate with the help of the pneuma table storage in a pressure change within the Printing cylinder converted. This pressure change inside half of the pressure vessel is measured by a difference determined against the pressure outside the pressure vessel. The measured pressure values inside the pressure vessel are by means of a calibration in values for the masses electricity implemented. A calibration can, for example, by the weighing of the amount of solids done by the device happens within a fixed time interval.

Die neue Vorrichtung läßt die kontinuierliche Bestimmung eines Massenstromes bis zu Temperaturen zu, die durch die Erweichungspunkte der verwendeten Werkstoffe defi­ niert werden. Werden zur Ausführung der neuen Vorrich­ tung herkömmliche Stahle verwendet, so lassen sich Massenstrombestimmungen bis 1000°C durchführen.The new device leaves the continuous determination of a mass flow up to temperatures caused by  the softening points of the materials used defi be kidneyed. Are going to run the new device tion used conventional steel, so can Perform mass flow determinations up to 1000 ° C.

Das Prallblech läßt sich je nach Einsatzgebiet unter­ schiedlich formen. Wird die Kombination aus Druckbehäl­ ter und Prallblech innerhalb des Transportrohres, durch das der Massenstrom fließt, angebracht, so wird das Prallblech mit Vorteil kegelförmig ausgeführt. Diese Ausführungsform des Prallbleches ist zum einen strö­ mungsgünstig und schirmt andererseits den dahinterlie­ genden Druckbehälter zumindest teilweise ab.The baffle can be depending on the application shape differently. Will the combination of pressure vessels ter and baffle inside the transport pipe, through that the mass flow is flowing, so it becomes Baffle plate is advantageously conical. These Embodiment of the baffle is streamlined convenient and shields the other pressure vessel at least partially.

Insbesondere bei seitlicher Anschüttung bzw. Anströmung des Prallbleches, wie sie auftreten kann, wenn dem Prallblech ein Siphon oder Überlauf vorgeschaltet ist, kann ebenfalls eine flache Form des Prallbleches von Vorteil sein.Especially with side fill or inflow of the baffle, as it can occur if the Baffle plate is preceded by a siphon or overflow, can also have a flat shape of the baffle from Be an advantage.

Eine bevorzugte Art der pneumatischen Lagerung ist eine Kombination aus Konus und Kugel, wobei die Kugel fest mit dem Prallblech verbunden ist. Durch die ständig aus dem Druckbehälter strömenden Gase wird die Kugel inner­ halb des Konuslagers leicht angehoben und liegt im Be­ trieb auf einer Art Luftkissen. Die Kombination aus Ku­ gel und Konus besitzt gegenüber anderen denkbaren Vari­ anten, z. B. Konus-Kegel-Lagerung, den Vorteil einer im wesentlichen linienförmigen Auflagefläche. Sie ist daher besonders unempfindlich gegenüber einer eventuellen Ver­ kantung, zudem ist eine gleichmäßige Strömung einer Ku­ gel leichter zu erreichen und ihre Abmessungen sind un­ empfindlicher gegenüber kleinen Fehlern in der Maßhal­ tigkeit. Die Lagerstabilität des Prallbleches kann zu­ sätzlich durch eine Ausgleichstange verbessert werden. Diese Ausgleichstange ist so angebracht, daß sie den Auswirkungen von Kräften, die senkrecht zur Stromrich­ tung auf das Prallblech wirken, entgegenwirkt. Es ist dabei vorteilhaft, seitliche Auslenkungen der Ausgleich­ stange durch ein Ausgleichsgewicht und/oder durch ein statisches Luftlager zu unterdrücken. Das statische Luftlager ist bevorzugt, da es die Bewegung der Aus­ gleichstange und somit auch des Prallbleches in Richtung des Hauptimpulses des Massenstromes reibungsfrei zuläßt und seitliche Auslenkungen mit größerer Amplitude ver­ hindert.A preferred type of pneumatic storage is one Combination of cone and ball, the ball being fixed is connected to the baffle. By constantly out the gas flowing into the pressure vessel becomes the ball inside half of the cone bearing slightly raised and lies in the loading floated on a kind of air cushion. The combination of Ku Gel and cone have compared to other conceivable variations anten, e.g. B. cone-cone storage, the advantage of an im essential linear contact surface. It is therefore particularly insensitive to a possible Ver edging, there is also a uniform flow of a Ku gel easier to reach and their dimensions are un  more sensitive to small errors in measurement action. The storage stability of the baffle plate can increase can also be improved by a compensating rod. This balance rod is attached so that it Effects of forces perpendicular to the current act on the baffle, counteracts. It is advantageous, lateral deflections of the compensation bar by a counterweight and / or by suppress static air bearings. The static Air bearing is preferred because it is the movement of the off same rod and thus also of the baffle plate in the direction of the main impulse of the mass flow allows frictionless and lateral deflections with greater amplitude ver prevents.

Die Gasstromzuführung in den Druckbehälter wird bevor­ zugt über eine an sich bekannte Schalldrossel mit dem Gasstrom versorgt. Somit läßt sich auf relativ einfache Weise ein konstanter Gasmassenstrom durch das pneuma­ tische Lager einstellen. Eine durch das Anbringen einer im wesentlichen gleichdimensionierten Referenzleitung, die durch eine Schalldrossel gleicher Größe gespeist wird, läßt sich die Bestimmung der Druckdifferenz Δp zwischen dem Druck im Innern des Druckbehälters pi und dem äußeren Druck p0 deutlich verbessern.The gas flow supply into the pressure vessel is supplied with the gas flow via a sound throttle known per se. Thus, a constant gas mass flow through the pneumatic table can be set in a relatively simple manner. By attaching a substantially equally dimensioned reference line, which is fed by a sound throttle of the same size, the determination of the pressure difference Δp between the pressure inside the pressure vessel p i and the external pressure p 0 can be significantly improved.

Anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispieles wird die erfindungsgemäße Vorrichtung im folgenden näher erläutert.Using the drawing and an embodiment the device according to the invention is closer below explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Meßvorrichtung und Fig. 1 shows a cross section through the measuring device and

Fig. 2 das Schema der Druckluftversorgung für die Meßvorrichtung sowie die Messung des Diffe­ renzdrucks. Fig. 2 shows the scheme of the compressed air supply for the measuring device and the measurement of the diffe rence pressure.

Fig. 1 zeigt die keglige Abschirmhaube 1 mit der Ven­ tilkugel 2, den Konus 3 mit der Ausgleichsstange 4 und dem Ausgleichsgewicht 5, den Druckraum 6 sowie die Druckluftzuleitung 7 mit der Druckmeßleitung 8. Fig. 1 shows the tapered shield 1 with the Ven tilkugel 2 , the cone 3 with the balance rod 4 and the balance weight 5 , the pressure chamber 6 and the compressed air supply line 7 with the pressure measuring line 8th

Fig. 2 zeigt die Druckluftzuführung 10 mit dem Druck­ luftfilter 11 und den nachgeschalteten Druckminderer 12 mit einer Druckanzeige 13. Die Druckluft wird über die Druckluftzuleitung 7 und die Referenzdruckleitung 15 zum Meßgerät geführt, wobei jeweils eine Schalldrossel 14 eingesetzt ist. Hinter den Schalldrosseln 14 befinden sich die Druckmeßleitung 8 und die Referenzdruckmeßlei­ tung 9, die zum Differenzdruckmeßgerät 16 führen. Der zu messende Massenstrom wird über die Zuführung 17 auf das Meßgerät geleitet. Fig. 2 shows the compressed air supply 10 with the compressed air filter 11 and the downstream pressure reducer 12 with a pressure indicator 13th The compressed air is fed via the compressed air supply line 7 and the reference pressure line 15 to the measuring device, a sound throttle 14 being used in each case. Behind the sound chokes 14 there are the pressure measuring line 8 and the reference pressure measuring device 9 , which lead to the differential pressure measuring device 16 . The mass flow to be measured is passed via the feed 17 to the measuring device.

Nach Fig. 1 ist die keglige Abschirmhaube 1 fest mit der Ventilkugel 2 verbunden. Sitz für die Ventilkugel 2 ist der Konus 3, so daß im Ruhezustand der Druckraum 6 nach oben hin verschlossen ist. Über die Druckluftzu­ leitung 7 wird nun ein konstanter Gasstrom in den Druck­ raum 6 geleitet, der die Ventilkugel 2 leicht anhebt, so daß das Gas nach oben entweichen kann. Um die keglige Abschirmhaube 1 in der gewünschten Lage zu halten, wird eine Ausgleichsstange 4, an deren unterem Ende ein Aus­ gleichsgewicht 5 befestigt ist, an der Ventilkugel lotrecht nach unten angebracht, wobei das untere Ende der Ausgleichsstange 4 zusätzlich zur Stabilisierung in einem nicht gezeigten statischen Luftlager geführt sein kann.According to FIG. 1, the conical shielding hood 1 is firmly connected to the valve ball 2 . The seat for the valve ball 2 is the cone 3 , so that the pressure chamber 6 is closed at the top in the idle state. About the Druckluftzu line 7 , a constant gas flow is now passed into the pressure chamber 6 , which slightly raises the valve ball 2 so that the gas can escape upwards. In order to keep the conical shielding hood 1 in the desired position, a compensating rod 4 , at the lower end of which a balance weight 5 is attached, is attached vertically downward to the valve ball, the lower end of the compensating rod 4 additionally being used for stabilization in a manner not shown static air bearings can be performed.

Nach Fig. 2 wird die für die Messung notwendige Druck­ luft über die Druckluftzuführung 10 zunächst zum Druckluftfilter 11 geführt und gereinigt. Mit dem Druck­ minderer 12 wird ein konstanter Druck, der vom Druck­ anzeiger 13 angezeigt wird, vorgegeben. Über die mengen­ begrenzenden Schalldrosseln 14 wird die Meßluft nun über die Leitung 7 zum Druckraum 6 und über die Leitung 15 zu einem Bereich außerhalb des Druckraums 6 geführt. Durch den Überdruck im Druckraum 6 wird die Ventilkugel 2 zusammen mit der Abschirmhaube 1 und dem Ausgleichs­ gewicht 5 angehoben. Trifft nun aus der Produktzuführung 17 ein Granulat- oder Pulvermassenstrom auf die keglige Abschirmhaube 1, so übt dieser Massenstrom eine zusätz­ liche Kraft auf die Abschirmhaube 1 aus, die zu einer weiteren Druckerhöhung im Druckraum 6 führt. Bei Ände­ rung der Kraft, die der Produktmassenstrom auf die keglige Abschirmhaube ausübt, ändert sich entsprechend auch der Innendruck ρi im Druckraum 6. Über die Druck­ meßleitung 8 und die Referenzdruckleitung 9 wird die Differenz Δp des statischen Drucks innerhalb (pi) und außerhalb (po) des Druckraums 6 auf das Differenzdruck­ meßgerät 16 gegeben.According to FIG. 2, the compressed air required for the measurement is first led to the compressed air filter 11 and cleaned via the compressed air supply 10 . With the pressure reducer 12 , a constant pressure, which is indicated by the pressure indicator 13 , is predetermined. Via the volume-limiting sound restrictors 14 , the measuring air is now conducted via line 7 to pressure chamber 6 and via line 15 to an area outside of pressure chamber 6 . Due to the excess pressure in the pressure chamber 6 , the valve ball 2 together with the shielding hood 1 and the balancing weight 5 is raised. If a flow of granules or powder flows from the product feed 17 onto the conical shielding hood 1 , then this mass flow exerts an additional force on the shielding hood 1 , which leads to a further pressure increase in the pressure chamber 6 . When the force exerted by the product mass flow on the conical shielding hood changes, the internal pressure ρ i in the pressure chamber 6 also changes accordingly. Via the pressure measuring line 8 and the reference pressure line 9 , the difference Δp of the static pressure inside (p i ) and outside (p o ) of the pressure chamber 6 is given to the differential pressure measuring device 16 .

Anhand eines Beispiels soll das erfindungsgemäße Ver­ fahren erläutert werden. Using an example, the Ver driving are explained.  

Für die Messung eines Katalysatormassenstroms in einem zirkulierenden Fließbettreaktor bei Temperaturen von 650°C wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt. Für einen maximalen Massenstrom von ca. 4 t/h wird der Feststoffstrom über ein Rohr von 80 mm Durchmesser von oben auf die Meßvorrichtung geführt. Die keglige Ab­ schirmhaube 1 mit einem Spitzenwinkel von 90° hat dabei einen Durchmesser von 100 mm. Die an der Abschirmhaube 1 befestigte Ventilkugel 2 mit einem Durchmesser von 20 mm sitzt in einem 90°-Konus 3 mit einer inneren Boh­ rung von 10 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm. Der konstante Luftstrom, der die keglige Abschirmhaube 1 mit der Ventilkugel 2 leicht anhebt, wird über eine Schall­ drossel 14 dosiert und beträgt, ebenso wie die Referenz­ luftmenge, 2 m3/h.The method according to the invention is used for measuring a catalyst mass flow in a circulating fluidized bed reactor at temperatures of 650 ° C. For a maximum mass flow of approx. 4 t / h, the solids flow is led from above onto the measuring device via a tube of 80 mm diameter. The tapered screen hood 1 with a tip angle of 90 ° has a diameter of 100 mm. The fastened to the screening hood 1 valve ball 2 with a diameter of 20 mm is seated in a 90 ° cone 3 having an inner Boh tion mm by 10 mm and an outer diameter of the twentieth The constant air flow, which slightly raises the conical shielding hood 1 with the valve ball 2 , is metered via a sound throttle 14 and, like the reference air volume, is 2 m 3 / h.

Eine Messung mit einem bekannten Verfahren ist bei die­ sen Temperaturen nicht möglich.A measurement with a known method is in the temperatures not possible.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Bestimmung von Massenströmen unter Verwendung einer Prallplatte (1), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung a) einen Druckbe­ hälter, b) eine Gasstromzuführung (7) in den Druck­ behälter, c) ein pneumatisches Lager (2, 3) zwischen Prallplatte (1) und Druckbehälter und d) einen Druckmesser (16) zur Bestimmung des Differenzdruckes innerhalb/außerhalb des Druck­ behälters aufweist.1. Device for determining mass flows using a baffle plate ( 1 ), characterized in that the device a) a Druckbe container, b) a gas flow supply ( 7 ) in the pressure container, c) a pneumatic bearing ( 2 , 3 ) between baffle plate ( 1 ) and pressure vessel and d) has a pressure gauge ( 16 ) for determining the differential pressure inside / outside of the pressure vessel. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Prallplatte (1) kegelförmig ausgebil­ det ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the baffle plate ( 1 ) is conically ausgebil det. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das pneumatische Lager eine Ventilkugel (2) aufweist, die in einem Ventil­ konus (3) gelagert ist.3. Device according to one of claims 1 to 2, since by in that the pneumatic bearing comprises a valve ball (2), which is mounted in a valve cone (3). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (1) mit einer Ausgleichstange (4) und einem Ausgleichsge­ wicht (5) verbunden ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the baffle plate ( 1 ) with a compensation rod ( 4 ) and a compensation weight ( 5 ) is connected. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausgleichstange (4) und/oder das Ausgleichsgewicht (5) eine Zentrier­ lagerung aufweist, die eine reibungsfreie Bewegung in einer Raumachse zuläßt. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compensating rod ( 4 ) and / or the balancing weight ( 5 ) has a centering bearing, which allows a smooth movement in a spatial axis. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierlagerung ein statisches Gaslager ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the centering is a static gas warehouse. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstromzuführung (7) eine Schalldrossel (14) aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas flow supply ( 7 ) has a sound throttle ( 14 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Referenzgasstromleitung (15) aufweist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the device has a reference gas flow line ( 15 ).
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