DE762398C

DE762398C - Device for measuring or regulating mean specific weights or dwell times of flowing agents in closed rooms

Info

Publication number: DE762398C
Application number: DEI74430D
Authority: DE
Inventors: Friedrich V A Dipl-Ing D Engel
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1943-03-02
Filing date: 1943-03-02
Publication date: 1953-11-30

Description

Vorrichtung zur Messung oder Regelung von mittleren spezifischen Gewichten oder Verweilzeiten strömender Mittel in geschlossenen Räumen Zur Durchführung physikalischer oder chemischer Aufbereitungsverfahren, katalytischer Verfahren od. dgl. ist es wichtig, laufend ein mittleres spezifisches Gewicht oder die Verweilzeit eines strömenden Mittels in geschlossenen Räumen zu messen, zu steuern oder zu regeln.Device for measuring or regulating mean specific weights or residence times of flowing media in closed spaces to carry out physical Or chemical treatment processes, catalytic processes or the like. It is important, a mean specific gravity or the dwell time of a flowing running To measure, control or regulate in closed rooms.

Es ist schon bekannt, zur Messung oder Regelung durch Druckunterschiedsmeßgeräte die gewünschten Größen zu ermitteln, wobei, da es sich um im Aufbau verwickelte mathematische Beziehungen handelt, schrittweise einzelne der Glieder der mathematischen Gleichung je durch eine Wheatstonebrücke mit Steuergalvanometer ausgewertet werden. Zur Ermittlung des spezifischen Gewichtes oder der Verweilzeit sind wenigstens vier solcher Wheatstonebrücken nötig, um die Beziehung für das mittlere spezi fische Gewicht oder die Verweilzeit vollständig und einwandfrei auszuwerten.It is already known for measurement or control by means of pressure difference measuring devices Determine the sizes you want, taking as it was involved in building Mathematical relations is concerned, step by step, individual of the members of the mathematical Equation can each be evaluated by a Wheatstone bridge with a control galvanometer. There are at least four to determine the specific gravity or the residence time such Wheatstone bridges needed to fish the relationship for the mean speci Evaluate the weight or the dwell time completely and correctly.

Es ist nun durch Vereinfachungen im mathematischen Aufbau der Beziehung für das mittlere spezifische Gewicht bzw. der Verweilzeit möglich, durch eine einfache elektrische Schaltung die gewünschten Größen zu ermitteln. Die vorgenommene Vereinfachung der mathematischen Beziehung für das mittlere spezifische Gewicht bzw. die Verweilzeit läßt sich aus Abb. 1 erklären. Die Meß- oder Regelstrecke besteht im wesentlichen aus den beiden Räumen 7 und 8, die untereinander verbunden sind und denen das strömende Mittel zugeführt bzm. entnommen wird. Der Raum S ist der eigentliche Raum, in dem das mittlere spezifische Gewicht oder die Verweilzeit bestimmt werden soll, während der Raum 7 zu einer Vorbehandlung des strömenden Mittels dient. Im Raum 7 kann deshalb eine Temperaturänderung, eine Druckänderung oder eine Teilumsetzung stattfinden, während der eigentliche Vorgang, sei es eine Katalyse, ein Spaltvorgang od. dgl., in dem Raum 8 stattfindet. Voraussetzung ist, daß an der Meßstelle I das strömende Mittel dem Raum 7 mit einem nahezu gleichbleibenden spezifischen Gewicht zugeführt wird, während an den 3Ießstellen 2 und 3 beliebige spezifische Gewichte herrschen können. Da die Durchflußmenge G=c#γh, (1) worin G der Gewichtsdurchfluß, c eine Konstante, die die geometrischen Abmessungen des Drosselorgans berücksichtigt, γ = Raumgewicht des strömenden Mittels, h = Druckunterschied über die Drosselstellen (Venturirohr, Düse oder Blende) sind, ergibt sich Sind die Abmessungen der Rohrleitungen und der Drosselorgane an den Meßstellen 1, 2 und 3 ungleich, so sind in den Gleichungen (2) und auch in den folgenden Konstanten einzusetzen, die die Verschiedenheit der Abmessungen berücksichtigen. Das mittlere spezifische Gewicht γm im Raum 8 ergibt sich dann zu oder umgeformt Die Verweilzeit im Raum 8 ist durch folgende Beziehung gegeben: mV/G. (5) Unter Berücksichtigung der Gleichungen (1) und (4) ergibt sich die Verweilzeit dann zu Faßt man die ersten beiden Glieder auf der rechten Seite als Konstante k zusammen, so ist mit V k= #γ1 (7) 2 c die Verweilzeit t gegeben: Durch diese Umformungen stimmen sowohl das mittlere spezifische Gewicht als auch die Verweilzeit im Aufbau der mathematischen Beziehungen im wesentlichen überein. Das Wesen der Erfindung ist darin zu erblicken, daß der Bruch h2 # h h.2k3 durch zwei parallel geschaltete NViderstände aus gewertet wird, die proportional den Druckunterschieden an den Meßstellen 2 und 3 verändert werden, und diese beiden Parallelwiderstände außerdem in einer Schaltung liegen, in der der ursprüngliche Zustand, d. h. der Ausgangszustand an der meßstelle 1, durch ein weiteres elektrisches Schaltelement berücksichtigt wird.By simplifying the mathematical structure of the relationship for the mean specific weight or the dwell time, it is now possible to determine the desired values using a simple electrical circuit. The simplification made of the mathematical relationship for the mean specific weight or the dwell time can be explained from Fig. 1. The measuring or control path consists essentially of the two rooms 7 and 8, which are connected to one another and to which the flowing medium is supplied or respectively. is removed. The space S is the actual space in which the mean specific gravity or the dwell time is to be determined, while the space 7 is used to pretreat the flowing medium. A temperature change, a pressure change or a partial conversion can therefore take place in space 7, while the actual process, be it a catalysis, a cleavage process or the like, takes place in space 8. The prerequisite is that at the measuring point I the flowing medium is fed to the space 7 with an almost constant specific weight, while at the 3Ießstellen 2 and 3 any specific weights can prevail. Since the flow rate G = c # γh, (1) where G is the weight flow rate, c is a constant that takes into account the geometric dimensions of the throttle element, γ = volume weight of the flowing medium, h = pressure difference across the throttle points (venturi tube, nozzle or orifice) , surrendered If the dimensions of the pipelines and the throttling devices at measuring points 1, 2 and 3 are not the same, then in equations (2) and also in the following constants that take into account the difference in dimensions are to be used. The mean specific weight γm in space 8 is then given by or reshaped The residence time in space 8 is given by the following relationship: mV / G. (5) Taking into account equations (1) and (4), the residence time then results in If one summarizes the first two terms on the right-hand side as a constant k, then with V k = # γ1 (7) 2 c the dwell time t is given: As a result of these transformations, both the mean specific weight and the dwell time in the structure of the mathematical relationships are essentially the same. The essence of the invention can be seen in the fact that the fraction h2 # h h.2k3 is evaluated by two parallel-connected N-resistors, which are changed proportionally to the pressure differences at measuring points 2 and 3, and these two parallel resistances are also in a circuit, in which the original state, ie the initial state at measuring point 1, is taken into account by a further electrical switching element.

Beim mittleren spezifischen Gewicht kann beispielsweise die auf die Parallelschaltung aufgedrückte Spannung proportional dem Druckunterschied k1 verändert werden. Soll die Verweilzeit ermittelt werden, so wird erfindungsgemäß die aufgedrückte Spannung proportional der Wurzel aus dem Druckunterschied an der Meßstelle 1 verändert.In the case of the mean specific weight, for example, the Parallel connection, the voltage applied is changed proportionally to the pressure difference k1 will. If the dwell time is to be determined, then, according to the invention, the pressed-on time is used Voltage changed proportionally to the square root of the pressure difference at measuring point 1.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Widerstand 9 verändert sich proportional dem Druckunterschied h2, der ,Viderstand 10 verändert sich entsprechend dem Druckunterschied h3, die beiden Widerstände 9 und 10 sind parallel geschaltet und befinden sich mit einem Anzeigegerät 14 in Reihe. Der Eigenwiderstand dieses Gerätes 14 muß im Vergleich zu dem Parallelwiderstand 9 und 10 gering sein. Die Widerstände 9 und 10 wird man außerdem zweckmäßigerweise so ausbilden, daß bei Unterschreiten eines gewissen Differenzdruckes keine Anderung mehr erfolgt. Die dieser Schaltung aufgedrückte Spannung wird einem Spannungsteiler II durch einen verschiebbaren Abnahmepunkt 13 abgenommen, wobei der Punkt I3 von dem Druckunterschiedsmeßgerät 4 in Abb. 1 gesteuert wird, derart, daß die Spannung sich etwa proportional der Wurzel aus h1 ändert. Als Stromquelle dient eine Batterie 12. Fig. 2 shows an embodiment of the invention. The resistance 9 changes proportionally to the pressure difference h2, the resistance 10 changes according to the pressure difference h3, the two resistors 9 and 10 are connected in parallel and are in series with a display device 14. The intrinsic resistance this device 14 must be small in comparison to the parallel resistance 9 and 10. The resistors 9 and 10 will also expediently train so that at If the pressure drops below a certain differential pressure, there is no longer any change. the This circuit applied voltage is a voltage divider II by a slidable acceptance point 13 removed, the point I3 of the pressure difference meter 4 in Fig. 1 is controlled in such a way that the voltage is roughly proportional to the Root of h1 changes. A battery 12 serves as the power source.

Der Widerstand der Parallelschaltung g und 10 ist R k1h1 (9) h5t,41 Auf Grund des Ohmschen Gesetzes ist der Strom i im Meßgerät 14 durch folgende Beziehung gegeben: i=E h2 Q k2h1 (10) Macht man die Spannung E proportional k p')Y, so ist der Strom i in dem Meßgerät 14 proportional der Verweilzeit im Raum 8. Macht man die Spannung E proportional so ist der Strom im Meßgerät 14 proportional dem mittleren spezifischen Gewicht γm. Durch die Zusammenziehung der verschiedenen Glieder in Gleichung (3), die bis jetzt nur durch schrittweises Auswerten gelöst wurde, ist nun durch die Parallelschaltung diese Beziehung und auch die für die Verweilzeit, Gleichung (8), wesentlich verbessert. An und für sich wäre es möglich, eine Schaltung, die nach Gleichung (3) arbeitet, auszuführen, indem man die Widerstände g und 10 hintereinanderschaltet, wobei der Widerstand g umgekehrt proportional dem Druckunterschied h2 und der Widerstand 10 umgekehrt proportional dem Druckunterschied k3 sein müßte. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß mit wachsenden Druckunterschieden die Widerstände abnehmen. Da normalerweise aber gerade in dem Bereich der größeren Druckunterschiede gearbeitet wird, wären hier Übergangs-- -oder Kontaktwiderstände besonders störend.The resistance of the parallel circuit g and 10 is R k1h1 (9) h5t, 41 On the basis of Ohm's law, the current i in the measuring device 14 is given by the following relationship: i = E h2 Q k2h1 (10) If the voltage E is made proportional to k p ') Y, the current i in the measuring device 14 is proportional to the dwell time in the space 8. The voltage E is made proportional so the current in the measuring device 14 is proportional to the mean specific weight γm. By contracting the various terms in equation (3), which until now has only been solved by step-by-step evaluation, this relationship and also that for the dwell time, equation (8), is now significantly improved by the parallel connection. In and of itself it would be possible to implement a circuit that works according to equation (3) by connecting the resistors g and 10 in series, where the resistor g would have to be inversely proportional to the pressure difference h2 and the resistor 10 inversely proportional to the pressure difference k3 . The disadvantage of this arrangement is that the resistances decrease with increasing pressure differences. Since work is normally carried out in the area of the greater pressure differences, transition or contact resistances would be particularly disturbing here.

Diese Nachteile werden durch das Parallelschalten der Widerstände g und 10 vermieden, von denen sich jeder proportional den Druckunterschieden h2 bzw. h3 ändert.These disadvantages are due to the parallel connection of the resistors g and 10, each of which is proportional to the pressure difference h2 or h3 changes.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Abb. 3 dargestellt. Hierbei liegen die parallel geschalteten Widerstände g und I0, die sich proportional mit den Druckunterschieden h2 und h3 ändern, in einem Brückenzweig einer Wheatstonebrücke. Der Widerstand 15 in dem anliegenden Brückenzweig kann sich proportional dem Druckunterschied h1 oder der Wurzel aus dem Druckunterschied h1 ändern, je nachdem, ob das mittlere spezifische Gewicht oder die Verweilzeit im Raum 8 (Abb. I) ermittelt werden soll. Der Widerstand 16, der im anderen anliegenden Brückenzweig 16 liegt, soll die Konstante der Beziehung 4, d. h. , bzw. die Konstante k nach Gleichung (7) berücksichtigen. Another embodiment is shown in FIG. Here are the parallel connected resistors g and I0, which are proportional to change the pressure differences h2 and h3, in a branch of a Wheatstone bridge. The resistance 15 in the adjacent bridge branch can be proportional to the pressure difference h1 or the square root of the pressure difference h1, depending on whether the mean specific gravity or the residence time in room 8 (Fig. I) is to be determined. The resistor 16, which is located in the other adjacent bridge branch 16, should be the constant the relation 4, d. H. , or take into account the constant k according to equation (7).

Der Widerstand I7 im letzten Brückenzweig ist durch einen Steuermotor 19 über einen Schleifkontakt 18 einstellbar. Die Steuerung des Motors 19 geschieht durch das im Diagonalzweig der Brücke liegende Galvanometer 20.The resistor I7 in the last branch of the bridge is through a control motor 19 adjustable via a sliding contact 18. The motor 19 is controlled by the galvanometer 20 located in the diagonal branch of the bridge.

Es handelt sich hierbei um ein Nullgalvanometer, das so lange trüber den Motor 19 den Kontaktpunkt I8 verschiebt, bis das Brückengleichgewicht wiederhergestellt ist, d. h. bis das Steuergalvanometer in seiner Nullage sich befindet. Ist das Brückengleichgewicht hergestellt, so besteht zwischen den verschiedenen Widerständen folgende Beziehung: Widerstand = Widerstand Ig Widerstand I6 Widerstand der Parallelschaltung 9, 10 (11) Dimensioniert man die Widerstände wie folgt: Widerstand 16 = k nach Gleichung (7) Widerstand 15=#h1 Widerstand der Parallel- schaltung # h2h3/h2+H3 9 und I0 so ist ersichtlich, daß der Widerstand 17 proportional der Verweilzeit t ist. Man kann also von dem Steuermotor 19 gleichzeitig mit dem Kontakt I8 einen Zeiger über eine Skala 20 spielen lassen, wobei die Zeigerstellung die Verweilzeit unmittelbar abzulesen gestattet.This is a zero galvanometer which shifts the contact point I8 over the motor 19 until the bridge equilibrium is restored, that is to say until the control galvanometer is in its zero position. Once the bridge is in equilibrium, the following relationship exists between the various resistors: Resistance = Resistance Ig Resistance I6 Resistance of parallel connection 9, 10 (11) The resistances are dimensioned as follows: Resistance 16 = k according to equation (7) Resistance 15 = # h1 resistance the parallel circuit # h2h3 / h2 + H3 9 and I0 it can thus be seen that the resistor 17 is proportional to the dwell time t. One can therefore let the control motor 19 play a pointer over a scale 20 at the same time as the contact I8, the pointer position allowing the dwell time to be read off directly.

Das in Abb. 3 gezeigte Meßgerät kann in bekannter Weise mit einer weiteren Kontaktvorrichtung versehen werden, die eine oder mehrere der veränderlichen Größen derart regelt, daß die Verweilzeit konstant bleibt oder einem vorgeschriebenen Programm folgt. Mißt die Vorrichtung nach Abb. 3 dadurch, daß die Widerstände 15 und I6 entsprechend der Gleichung (4) bemessen werden, an Stelle der Verweilzeit das mittlere spezifische Gewicht in Raum 8, so kann dieses auf einen bestimmten Wert geregelt werden, anderseits können auch mit dem Gerät nach Abb. 3 in bekannter Weise ein Regelvorgang oder Meßwerte beeinflußt werden, die Funktionen des mittleren spezifischen Gewichtes oder der Verweilzeit sind. The measuring device shown in Fig. 3 can in a known manner with a further contact device can be provided, the one or more of the variable Controls sizes in such a way that the dwell time remains constant or a prescribed one Program follows. Measures the device according to Fig. 3 in that the resistors 15 and I6 can be measured according to equation (4) instead of the dwell time the mean specific gravity in room 8, this can be reduced to a certain Value can be regulated, on the other hand, with the device according to Fig. 3 in known Way a control process or measured values are influenced, the functions of the mean specific gravity or the residence time.

Treten in den Raum 7 zwei Mengenströme ein, so ist es möglich, den Widerstand 15 entsprechend aufzuteilen und abhängig von diesen beiden Mengenströmen zu machen. Besitzen diese Mengen verschiedene spezifische Gewichte, so können diese durch einen zusätzlichen Widerstand im Brückenarm des Widerstandes I6 mitberücksichtigt werden. Dies geschieht durch zusätzliche Druckunterschiedsmeßgeräte, die, wie beschrieben, ebenfalls elektrische Schaltelemente beeinflussen. Ähnlich können auch dem Raum 8 entnommene weitere Mengenströme mitberücksichtigt werden. In Gleichung (7) wurde das spezifische Gewicht γ1 als konstant angenommen. Es kann dies ebensogut veränderlich sein und entsprechend, etwa durch den Widerstand 16, mitberücksichtigt werden. If two mass flows occur in the space 7, it is possible to use the To divide resistor 15 accordingly and depending on these two mass flows close. If these quantities have different specific weights, they can accounted for by an additional resistor in the bridge arm of resistor I6 will. This is done by additional pressure difference measuring devices, which, as described, also affect electrical switching elements. Similar to the room 8 further volume flows withdrawn are also taken into account. In equation (7) became the specific gravity γ1 assumed to be constant. It can do this as well changeable and be taken into account accordingly, for example by the resistor 16.

Dasselbe gilt auch sinngemäß übertragen auf das spezifische Gewicht y, in Gleichung (4).The same also applies analogously to the specific weight y, in equation (4).

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring or regulating the mean specific gravity or the residence times of flowing media in closed Rooms in which the measurement of the mean specific weight is carried out through each one at the entrance (measuring point 2) and at the end (measuring point 3) of the room concerned Differential pressure measuring device takes place and the initial state (NIeßstelle I) of the flowing Means differs from the input state (measuring point 2), characterized in that that the two pressure differences (h2 and h3) at the entrance and end of the room are proportional change electrical resistances, which are connected in parallel and otherwise lie together in a circuit in which the initial state (measuring point 1) is through another electrical switching element is taken into account.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the initial state is taken into account by an electrical switching element that is proportional to the pressure difference pIeßstelle I) is changed or in any other depending on the The pressure difference is, for example, proportional to the square root of the pressure difference (Measuring point I).

3. Apparatus according to claim I, characterized in that an ammeter in series with the two resistors connected in parallel, the pressure differences at the entrance (measuring point 2) and end (measuring point 3) of the room, and that this circuit is impressed with a voltage which is proportional to the pressure difference (hl), which depends on the initial state, or which is proportional to the root this pressure difference (hl) is.

4. Apparatus according to claim I, characterized in that the parallel switched resistors to take into account the pressure differences at the inlet (measuring point 2) and end (measuring point 3) of the room in a bridge branch of a Wheatstone bridge lie that another branch of the bridge adjoining this is proportional to the pressure difference (kl), which is dependent on the initial state (measuring point 1), or proportional to Root of this pressure difference (hl) is changed and that a control galvanometer, located in the diagonal of the bridge, the resistance in the one connected in parallel to the two Resistors opposite bridge branch with the help of a control motor for so long changed until the bridge equilibrium is established.

5. Device according to the preceding claims, characterized in that that further volume flows entering or exiting the rooms through additional pressure difference measuring devices, which also influence electrical switching elements must also be taken into account.