CH615995A5 - Electrooptic device for detecting the presence of liquid. - Google Patents
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Abstract
Description
**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **. ** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENTANSPRÜCHE 1. Elektro-optisches Gerät für den Nachweis des Vorhandenseins von Flüssigkeit, bestehend aus wenigstens einem monochromatischen Ultrarotsender, welcher im Bereich eines die Ultrarotstrahlung bei Abwesenheit von Flüssigkeit total reflektierenden, aus synthetischem, hochmolekularem Stoff bestehenden Sondenhohlkörpers angeordnet ist, sowie aus wenigstens einem Ultrarotempfänger und einer Schaltungsanordnung zur Signalverarbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass der aus synthetischem, hochmolekularem Stoff bestehende Sondenhohlkörper (1) durch eine lösbare, flüssigkeitsdichte Verbindung (2), bestehend aus einem weiteren synthetischen, hochmolekularen Stoff gleicher Stoffgruppe, mit einem wenigstens einen Hohlraum (3a) aufweisenden Träger (3) verbunden ist. PATENT CLAIMS 1. Electro-optical device for the detection of the presence of liquid, consisting of at least one monochromatic ultra-red transmitter, which is arranged in the region of a probe hollow body totally reflecting the infrared radiation in the absence of liquid, consisting of synthetic, high-molecular substance, and of at least one ultra-infrared receiver and A circuit arrangement for signal processing, characterized in that the hollow probe body (1), which is made of synthetic, high molecular weight substance, has a detachable, liquid-tight connection (2), consisting of another synthetic, high molecular weight substance of the same group of substances, with at least one cavity (3a) Carrier (3) is connected.
2. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) an seiner Aussenseite wenigstens eine Schicht eines synthetischen, hochmolekularen Stoffs der selben Stoffgruppe wie der Sondenhohlkörper (1) aufweist. 2. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that the carrier (3) has on its outside at least one layer of a synthetic, high-molecular substance of the same group of substances as the hollow probe body (1).
3. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (2) eine Muffe mit Innengewinde (2a) ist, welche auf einem trägerseitigen Aussengewinde (la) aufgeschraubt ist, wobei wenigstens ein Gewinde (la, 2a) einen kegelförmig verlaufenden Aussenbzw. Kerndurchmesser aufweist. 3. Electro-optical device according to claim 1 or 2, characterized in that the connection (2) is a sleeve with an internal thread (2a) which is screwed onto an external thread (la) on the support, at least one thread (la, 2a) a conical exterior or Has core diameter.
4. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) ein rohrförmiger Körper ist, welcher in seinem Hohlraum (3a) ein Signalkabel (20) aufnimmt. 4. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that the carrier (3) is a tubular body which receives a signal cable (20) in its cavity (3a).
5. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) ein Flachkörper mit einem Hohlraum (3a') zur Durchführung eines Signalkabels (20) ist. 5. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that the carrier (3) is a flat body with a cavity (3a ') for carrying out a signal cable (20).
6. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrarotsender (10) und der Ultrarotempfänger (11) nebeneinander angeordnet sind. 6. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that the ultra-red transmitter (10) and the ultra-infrared receiver (11) are arranged side by side.
7. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrarotsender (10) näher bei einer total reflektierenden Grenzfläche (lb) angeordnet ist als der Ultrarotempfänger (11). 7. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that the ultra-red transmitter (10) is arranged closer to a totally reflecting interface (lb) than the ultra-infrared receiver (11).
8. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ultrarotsender (10) abstrahlseitig ein Umlenkkegel (16) vorgelagert ist. 8. Electro-optical device according to claim 7, characterized in that a deflection cone (16) is arranged in front of the ultra-red transmitter (10) on the radiation side.
9. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ultrarotsender (10) abstrahlseitig eine optische Linse (13) vorgelagert ist. 9. Electro-optical device according to claim 6 or 7, characterized in that the ultra-red transmitter (10) on the radiation side is an optical lens (13) upstream.
10. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (13) eine Fresnel Linse (13') ist. 10. Electro-optical device according to claim 9, characterized in that the optical lens (13) is a Fresnel lens (13 ').
11. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine total reflektierende Grenzfläche (ob') in eine Verjüngung (10) übergeht. 11. Electro-optical device according to claim 1 or 7, characterized in that a totally reflecting interface (ob ') merges into a taper (10).
12. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens dem Ultrarotempfänger (11) ein Ultrarotfilter (14) vorgesehen ist. 12. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that at least the infrared receiver (11) is provided an infrared filter (14).
13. Elektro-optisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultrarotsender (10) eine maximale Strahlungsstärke Jma:z von weniger als 200 mW/sterad aufweist, dass das Hauptmaximum der räumlichen Strahlungsverteilung wenigstens annähernd axial-symmetrisch und in Richtung der optischen Achse des Ultrarotsenders (10) ausgerichtet ist und dass die räumliche Verteilung der Strahlungsstärke in der Ebene halber Leistung eine Halb-Winkelöffnung von weniger als 40 aufweist. 13. Electro-optical device according to one of the preceding claims, characterized in that the ultra-red transmitter (10) has a maximum radiation intensity Jma: z of less than 200 mW / sterad, that the main maximum of the spatial radiation distribution is at least approximately axially symmetrical and in the direction The optical axis of the ultra-red transmitter (10) is aligned and that the spatial distribution of the radiation intensity in the half-power plane has a half-angle opening of less than 40.
14. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonden-Hohlkörper (1) aus einem halogenhaltigen Polymerisat besteht. 14. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that the probe hollow body (1) consists of a halogen-containing polymer.
15. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenhohlkörper (1) aus einem der nachfolgend aufgeführten Stoffe besteht: Polyfluor äthylenpropylen, Perfluoralkoxy, Polychlortrifluoräthylen, Polyäthylen-Chlortrifluoräthylen, Polyäthylentetrafluoräthylen, Polyvinyl- und Polyvinylidenfluorid, oder Polytetrafluoräthylen. 15. Electro-optical device according to claim 14, characterized in that the hollow probe body (1) consists of one of the substances listed below: polyfluoroethylene propylene, perfluoroalkoxy, polychlorotrifluoroethylene, polyethylene-chlorotrifluoroethylene, polyethylene tetrafluoroethylene, polyvinyl and polyvinylidene fluoride, or polytetrafluoroethylene, or polytetrafluoroethylene, or polytetrafluoroethylene, or polytetrafluoroethylene, or polytetrafluoroethylene or polytetrafluoroethylene.
16. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer total reflektierenden Grenzfläche (ob') des Sondenhohlkörpers (1) wenigstens ein Heizelement (18) angeordnet ist. 16. Electro-optical device according to claim 1 or 11, characterized in that at least one heating element (18) is arranged in the region of a totally reflecting interface (ob ') of the hollow probe body (1).
17. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizelemente (18') eine temperaturstabilisierende Schaltung bilden. 17. Electro-optical device according to claim 16, characterized in that a plurality of heating elements (18 ') form a temperature-stabilizing circuit.
18. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um den Ultrarotsender (10) wenigstens im abstrahlseitigen Bereich ein Absorberrohr (15) angeordnet ist. 18. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that an absorber tube (15) is arranged around the ultra-red transmitter (10) at least in the radiation-side region.
19. Elektro-optisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sondenhohlkörper (1', 1") zu einer Maximum-Minimum-Schaltung zusammengefasst sind. 19. Electro-optical device according to claim 1, characterized in that at least two hollow probe bodies (1 ', 1 ") are combined to form a maximum-minimum circuit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrooptisches Gerät für den Nachweis des Vorhandenseins von Flüssigkeit, bestehend aus wenigstens einem monochromatischen Ultrarotsender, welcher im Bereich eines die Ultrarotstrahlung bei Abwesenheit von Flüssigkeit total reflektierenden, aus synthetischem, hochmolekularem Stoff bestehenden Sondenhohlkörpers angeordnet ist sowie aus wenistens einem Ultrarotempfänger und einer Schaltungsanordnung zur Signalverarbeitung. The present invention relates to an electro-optical device for the detection of the presence of liquid, consisting of at least one monochromatic ultra-red transmitter, which is arranged in the region of a hollow probe body which is totally reflective of the infrared radiation in the absence of liquid and which consists of synthetic, high-molecular substance, and at least one Infrared receiver and a circuit arrangement for signal processing.
Derartige Geräte werden in der Praxis als Flüssigkeitsfühler bezeichnet; aus CH-PS 512 060 ist eine kompakte bauliche Einheit bekannt, welche eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist und gegen mechanische Beanspruchungen weitgehend unempfindlich ist und keiner nachträglichen Justierung bedarf. In practice, such devices are referred to as liquid sensors; from CH-PS 512 060 a compact structural unit is known, which has a high sensitivity and is largely insensitive to mechanical stress and does not require subsequent adjustment.
Der beim Bekannten verwendete lichtleitende Körper zum Nachweis des Vorhandenseins von Flüssigkeit muss von hoher optischer Transparenz sein und ist daher in praxi aus Acrylglas gefertigt. The light-guiding body used in the known for the detection of the presence of liquid must be of high optical transparency and is therefore made in practice from acrylic glass.
Aufgrund der beschränkten Resistenz von Acrylglas sowie von ähnlichen lichtleitenden Produkten gegenüber als aggressiv bezeichneten Flüssigkeiten ist der Einsatz derartiger Flüssigkeitsfühler beschränkt bzw. dessen Standzeit limitiert. Due to the limited resistance of acrylic glass and similar light-conducting products to liquids called aggressive, the use of such liquid sensors is limited or its service life is limited.
Sämtliche bisher bekannten Flüssigkeitsfühler erfordern zudem eine relativ hohe Sendeenergie der lichtemittierenden Diode, um ein reproduzierbares Ansprechverhalten zu gewährleisten. Es ist bekannt, dass aus diesem Grunde der Einsatz derartiger Geräte insbesondere für die Verwendung in Zusammenhang mit hochexplosiven Medien aus Sicherheitsgründen in einzelnen Ländern verboten ist. All previously known liquid sensors also require a relatively high transmission energy of the light-emitting diode in order to ensure a reproducible response behavior. It is known that for this reason the use of such devices, in particular for use in connection with highly explosive media, is prohibited in individual countries for security reasons.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine kompakte bauliche Einheit eines elektro-optischen Gerätes zum Nachweis von auch chemisch aggressiven Flüssigkeiten zu schaffen, welches zudem leicht zu reinigen und relativ unempfindlich gegenüber Verschmutzungen bzw. Verkrustungen durch Kristallisation von Flüssigkeiten usw. ist. The object of the invention is therefore to create a compact structural unit of an electro-optical device for the detection of chemically aggressive liquids, which is also easy to clean and relatively insensitive to contamination or incrustations caused by crystallization of liquids etc.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung soll zudem erlauben, aufgrund der geringen notwendigen Sendeenergie auch in hochexplosiven Flüssigkeiten eingesetzt zu werden. Another embodiment of the invention is also intended to allow it to be used in highly explosive liquids due to the low transmission energy required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der aus synthetischem, hochmolekularem Stoff bestehende Sondenhohlkörper durch eine lösbare, flüssigkeitsdichte Verbindung, bestehend aus einem weiteren synthetischen, According to the invention, this object is achieved in that the hollow probe body, which is made of synthetic, high-molecular substance, by means of a detachable, liquid-tight connection consisting of a further synthetic
hochmolekularen Stoff gleicher Stoffgruppe mit einem wenigstens einen Hohlraum aufweisenden Träger verbunden ist. high-molecular substance of the same group of substances is connected to a carrier having at least one cavity.
Unter dem im Patentanspruch verwendeten Begriff synthetische, hochmolekulare Stoffe gleicher Stoffgruppe werden entweder identische Stoffe oder aber Stoffe mit gleichen oder zumindest ähnlichen physikalischen Eigenschaften verstanden. The term synthetic, high-molecular substances of the same group of substances used in the claim means either identical substances or substances with the same or at least similar physical properties.
Durch Verwendung von ausgewählten Ultrarotsendern in Verbindung mit dem neuen Sondenhohlkörper kann die zum Betrieb des Gerätes notwendige Sendeenergie auf weniger als 30 mW reduziert werden. By using selected ultra-red transmitters in conjunction with the new hollow probe body, the transmission energy required to operate the device can be reduced to less than 30 mW.
Anhand von Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine bevorzugte Anordnung in einem Gerät für den Nachweis des Vorhandenseins von Flüssigkeit; Fig. la Einzelheiten der Stromzuführung und Montage des Ultrarotsenders und -empfänges; Fig. 2 eine Variante, mit hintereinander angeordneten Ultrarotsender und -empfänger; Fig. 3 eine Anordnung mit einem Flachkörper als Träger für einen Sondenhohlkörper mit einer als Tropfenfänger dienenden Verjüngung; Fig. 3a die Spitze des Sondenhohlkörpers Fig. 3 in Schnittdarstellung; Fig. 4 eine beheizte Spitze eines Sondenhohlkörpers in Schnittdarstellung; Fig. 4a eine schematische Darstellung einer beheizten Spitze mit vier Heizelementen; Fig. 5 eine Maxinaum-Minimum-Schaltung bestehend aus zwei zusammengefassten Sondenhohlkörpern. Exemplary embodiments of the invention are explained below with the aid of drawings. Show it: Figure 1 shows a preferred arrangement in an apparatus for the detection of the presence of liquid. Fig. La details of the power supply and assembly of the ultra-red transmitter and receiver; 2 shows a variant, with ultrasound transmitters and receivers arranged one behind the other; 3 shows an arrangement with a flat body as a carrier for a hollow probe body with a taper serving as a drip catcher; 3a shows the tip of the hollow probe body FIG. 3 in a sectional view; 4 shows a heated tip of a hollow probe body in a sectional view; 4a is a schematic representation of a heated tip with four heating elements; Fig. 5 is a maximum-minimum circuit consisting of two combined probe hollow bodies.
In sämtlichen Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. In all drawings, the same parts are provided with the same reference numbers.
In Fig. 1 ist ein Sondenhohlkörper mit 1 bezeichnet. Auf diesem Sondenhohlkörper 1 ist eine Verbindung 2 aufgeschraubt. Ein rohrförmiger Träger 3 ragt in den Sondenhohlkörper 1 hinein und hält diesen auf dem zu uberwachen- den Flüssigkeitsniveau fest. In Fig. 1, a hollow probe body is designated by 1. A connection 2 is screwed onto this hollow probe body 1. A tubular support 3 protrudes into the hollow probe body 1 and holds it at the liquid level to be monitored.
Im Innern des Sondenhohlkörpers 1 befindet sich ein Ultrarotsender 10 und ein Ultrarotempfänger 11, welcher nebeneinander angeordnet im Bereich einer total reflelçtieren- den Grenzfläche 1b in einer Zentrierhülse 12 zentriert sind. Inside the probe hollow body 1 there is an ultra-red transmitter 10 and an ultra-infrared receiver 11, which are arranged next to one another and centered in a centering sleeve 12 in the region of a totally reflecting interface 1b.
Die Zentrierhülse 12 besitzt einen Mittelsteg 12', welcher Anschlüsse 22, 22' des Ultrarotsenders 10 sowie des Ultrarotempfängers 11 trägt. An die Anschlüsse 22, 22' sind Signalleitungen 21, 21' eines Signalkabels 20 angelötet. Dieses Signalkabel 20 führt durch einen Hohlraum 3a' des Trägers 3 zu einer nicht dargestellten Schaltungsanordnung zur Signalverarbeitung mit an sich bekannten Einrichtungen zur Signalüberwachung und optischen und akustischen Signalanzeige. The centering sleeve 12 has a central web 12 ', which carries connections 22, 22' of the ultra-red transmitter 10 and of the ultra-infrared receiver 11. Signal lines 21, 21 'of a signal cable 20 are soldered to the connections 22, 22'. This signal cable 20 leads through a cavity 3a 'of the carrier 3 to a circuit arrangement, not shown, for signal processing with devices known per se for signal monitoring and optical and acoustic signal display.
Die einfache, im Bedarfsfalle z. B. bei Reparaturen rasch durchführbare Montage des Gerätes geschieht folgendermassen: In die Zentrierhülse 12 aus Kunststoff wird der Ultrarotsender und -empfänger 10, 11 mit leichtem Druck einge presst - Schiebesitz - und die Anschlüsse 22, 22' verlötet, welche Anschlüsse, wie aus Fig. 1, la ersichtlich, auf je einer Seite des Mittelsteges 12' angeordnet sind. Anschliessend wird auf das freie Ende des Signalkabels 20 der rohrförmigen Träger 3, die Verbindung 2, eine Vorspannschraube 25, eine Gummieinlage 24 und Zentrierrohr 23 aufgeschoben. The simple, if necessary, for. B. For repairs, the device can be quickly installed as follows: In the centering sleeve 12 made of plastic, the ultra-red transmitter and receiver 10, 11 is pressed in with slight pressure - sliding fit - and the connections 22, 22 'are soldered, which connections, as can be seen from FIG. 1, la, on each side of the central web 12 'are arranged. The tubular carrier 3, the connection 2, a pretensioning screw 25, a rubber insert 24 and centering tube 23 are then pushed onto the free end of the signal cable 20.
Die abisolierten Enden der Signalleitungen 21, 21' werden jetzt an oberen Laschen der Anschlüsse 22, 22' korrespondierend angelötet und das Ganze in den Sondenhohlkörper 1 eingeschoben. Im Innern des Sondenhohlkörpers 1 befindet sich ein Innengewinde 26, in welches die Vorspannschraube 25 mit Hilfe eines geeigneten Schlüssels eingeschraubt wird, bis eine formschlüssige Fixierung sämtlicher Bauteile erreicht ist. The stripped ends of the signal lines 21, 21 'are now correspondingly soldered to the upper tabs of the connections 22, 22' and the whole is pushed into the hollow probe body 1. In the interior of the hollow probe body 1 there is an internal thread 26 into which the prestressing screw 25 is screwed in using a suitable key until all components have been positively fixed.
Der Träger 3 kann nun mit seinem Aussengewinde 2o' ebenfalls in das Innengewinde 26 eingeschraubt werden. Die Verbindung 2 wird mit ihrem Innengewinde 2a auf dem konischen Aussengewinde la des Sondenhohlkörpers 1 aufgeschraubt, wodurch sich ein flüssigkeitsdichter Verschluss des Geräts ergibt und dieses grundsätzlich betriebsbereit ist. The carrier 3 can now also be screwed into the internal thread 26 with its external thread 2o '. The connection 2 is screwed with its internal thread 2a onto the conical external thread la of the hollow probe body 1, which results in a liquid-tight closure of the device and it is basically ready for operation.
Die Funktionsweise des Geräts ist grundsätzlich bekannt; der eine LED-Diode (1A 48 von ASEA) aufweisende U!tra- rotsender 10 strahlt eine monochromatische Ultrarotstrahlung von 940 nm mit einer spektralen Bandbreite von 60 nm aus, welche an der total reflektierenden Grenzfläche 1b zu einem Teil total reflektiert und auf die gegenüberliegende Grenzfläche umgelenkt wird. Da an dieser Grenzfläche wiederum eine gewisse Totalreflexion erfolgt, empfängt ein eine Silizium-PIN-Diode (S 138 P von Telefunken) aufweisender Ultrarotempfänger 11 ein Ultrarotsignal. The functionality of the device is generally known; the U! red transmitter 10, which has an LED diode (1A 48 from ASEA), emits monochromatic ultra-infrared radiation of 940 nm with a spectral bandwidth of 60 nm, which partly reflects totally at the totally reflecting interface 1b and onto the opposite one Interface is deflected. Since a certain total reflection takes place again at this interface, an ultra-red receiver 11 having a silicon PIN diode (S 138 P from Telefunken) receives an ultra-red signal.
Tauchen die Grenzflächen 1b in eine Flüssigkeit, wird die vorgängig beschriebene optische Obergangsstrecke unterbrochen, da die Ultrarotstrahlung jetzt in die Flüssigkeit tritt; die Signalverarbeitung setzt ein. If the interfaces 1b are immersed in a liquid, the above-described optical transition path is interrupted, since the infrared radiation now enters the liquid; signal processing begins.
Das vorstehend beschriebene Gerät besteht aus sämtlichen mit der Flüssigkeit oder mit deren Dämpfen in Berührung kommenden Teilen 1, 2, 3 aus Perfluoralkoxy (PFA). The device described above consists of all parts 1, 2, 3 of perfluoroalkoxy (PFA) which come into contact with the liquid or its vapors.
Dies ergibt den enormen Vorteil eines unbrennbaren, chemisch resistenten, vor allem auch im Chemie-Apparatebau einsetzbaren Geräts. This gives the enormous advantage of an incombustible, chemically resistant device that can also be used in chemical apparatus construction.
Da die einzelnen Teile 1, 2 und 3 unterschiedlichen Umweltsbelastungen ausgesetzt sind, kann je nach Verwendnngs- zweck auch ein anderer synthetischer, hochmolekularer Stoff eingesetzt werden. Ein unter sich einheitlicher Stoff für den Sondenhohlkörper 1, die Verbindung 2 und den Träger 3 ergibt die besten Resultate bezüglich Standzeit. Durch Kombination mit Stoffen der gleichen Stoffgruppe, insbesondere mit anderen halogenhaltigen Polymerisaten gleicher oder ähnlicher physikalischer Eigenschaften sind jedoch ebenfalls befriedigende Resultate erzielt worden. Since the individual parts 1, 2 and 3 are exposed to different environmental impacts, another synthetic, high-molecular substance can be used depending on the intended use. A uniform material for the hollow probe body 1, the connection 2 and the carrier 3 gives the best results in terms of service life. However, satisfactory results have also been achieved by combining with substances from the same group of substances, in particular with other halogen-containing polymers having the same or similar physical properties.
Durch die Verwendung von hochmolekularen Stoffen entstehen in der optischen Übertragungsstrecke beträchtliche Streuungen. Dies kann einerseits durch passive optische Mittel, wie z. B. in Fig. 1, durch eine dem Ultrarotempfänger 11 vorgesetzte Fresnel-Linse 13' und durch ein Ultrarotfilter 14 etwas korrigiert werden, oder anderseits durch eine enggebündelte Strahlungscharakteristik des Ultrarotsenders 10 vermindert werden. The use of high molecular weight substances creates considerable scatter in the optical transmission path. This can be done on the one hand by passive optical means, such as. B. in FIG. 1, by a Fresnel lens 13 'placed in front of the infrared receiver 11' and somewhat corrected by an infrared filter 14, or on the other hand reduced by a narrowly focused radiation characteristic of the ultra-red transmitter 10.
In Fig. la ist der Ultrarotsender 10 und der Ultrarotempfänger 11 aus Fig. 1 in einer Ansicht von oben, montiert in der Zentrierhülse 12, dargestellt. Ein Mittelsteg 12' auf der Zentrierhülse 12 trägt die Anschlüsse 22, 22', an welchen die Signalleitungen 21, 21' sowie die korrespondierenden Anschlüsse am Ultrarotsender bzw. -empfänger 10, 11 angelötet sind. In FIG. 1 a, the ultra-red transmitter 10 and the ultra-infrared receiver 11 from FIG. 1 are shown in a view from above, mounted in the centering sleeve 12. A central web 12 'on the centering sleeve 12 carries the connections 22, 22', to which the signal lines 21, 21 'and the corresponding connections on the ultra-red transmitter or receiver 10, 11 are soldered.
In einem weiteren, nicht gesondert dargestellten Ausführungsbeispiel eines Geräts ist der Mittelsteg 12' als gedruckte Schaltung ausgebildet, wodurch die Bauhöhe des Geräts etwas reduziert werden konnte. In a further exemplary embodiment of a device, which is not shown separately, the central web 12 'is designed as a printed circuit, as a result of which the overall height of the device could be somewhat reduced.
Eine weitere Variante eines erfindungsgemässen Geräts weist, wie in Fig. 2 dargestellt, hintereinander angeordnete Ultrarotsender und -empfänger 10, 11 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Sondenhohlkörper mit 1' bezeichnet und aus Polyäthylentetrafluoräthylen (PETFE) gefertigt. Im Bereich von total reflektierenden Grenzflächen lb' ist zentral eine Bohrung 17 vorhanden, in welche ein Ultrarotsender 10 (GaAs PN-Diode, ASEA 1A48) eingesetzt ist, welche in ihrer Mantelfläche durch ein metallisches, den Ultrarotsender 10 überragendes Absorberrohr 15 umschlossen ist. Am Ende der Bohrung 17 ist ein metallischer Umlenkkegel 16 verankert. Über der Bohrung 17 befindet sich ein Ultrarotfilter 14', eine optische Linse 13 sowie ein Zentrierrohr 23 mit zentral angeordnetem Ultrarotempfänger 11. A further variant of a device according to the invention has, as shown in FIG. 2, ultra-red transmitters and receivers 10, 11 arranged one behind the other. In this exemplary embodiment, the hollow probe body is designated 1 'and made from polyethylene tetrafluoroethylene (PETFE). In the area of totally reflecting boundary surfaces 1b 'there is a central bore 17 into which an ultra red transmitter 10 (GaAs PN diode, ASEA 1A48) is inserted, which is enclosed in its outer surface by a metallic absorber tube 15 which projects above the ultra red transmitter 10. A metallic deflection cone 16 is anchored at the end of the bore 17. An ultraviolet filter 14 ′, an optical lens 13 and a centering tube 23 with a centrally arranged ultraviolet receiver 11 are located above the bore 17.
Nach Fig. 2 befindet sich ein Teil der total reflektierenden Grenzfläche lb', symbolisiert dargestellt, in eingetauchtem Zustand in einem zu überwachenden Medium. According to FIG. 2, part of the totally reflecting interface lb ', shown symbolized, is immersed in a medium to be monitored.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, werden die vom Ultrarot- sender 10 abgestrahlten Ultrarotstrahlen, durch Pfeile dargestellt, am Umlenkkegel 16 um ca. 900 umgelenkt. Tm Falle des Vorhandenseins einer Flüssigkeit werden diese an der Grenzfläche lb', wie links dargestellt, ins dichtere Medium weggebrochen und dort absorbiert. Befindet sich dagegen die Grenzfläche Ib' in Luft, wie auf der rechten Seite des Sondenhohlkörpers 1', so werden die Strahlen S an der Grenzfläche lb' umgelenkt und durch das Ultrarotfilter 14 mit nochmaliger Umlenkung an der optischen Linse 13 dem Ultrarotempfänger 11 zugeführt. Das Absorberrohr 15 verhindert dabei, dass aufgrund der Streustrahlung nicht definierte Strahlen in den Empfangsbereich des Ultrarotempfängers 11 gelangen können. As can be seen from FIG. 2, the infrared rays emitted by the infrared transmitter 10, represented by arrows, are deflected at the deflection cone 16 by approximately 900. If a liquid is present, it is broken off at the interface lb ', as shown on the left, into the denser medium and absorbed there. If, on the other hand, the interface Ib 'is in air, as on the right-hand side of the hollow probe body 1', the rays S are deflected at the interface lb 'and fed to the infrared receiver 11 by the infrared filter 14 with a further deflection on the optical lens 13. In this case, the absorber tube 15 prevents rays which are not defined due to the scattered radiation from being able to reach the reception area of the infrared receiver 11.
Fig. 3 zeigt die Anordnung eines Geräts, welches direkt in einen Flachkörper als Träger eingebaut ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen etwas modifizierten Tankverschluss, welcher als Träger 3' bezeichnet ist und einen Dichtring 3a zur flanschseitigen Abdichtung aufweist. Im vorliegenden Beispiel ist der Träger 3' aus rostfreiem Stahl gefertigt und mit einer zentralen Bohrung zur Durchführung des zum Betrieb des Geräts notwendigen Signalkabels 20 ausgerüstet. Eine Verbindung 2', gefertigt aus Polychlortrifluor äthylen (PCTFE), ist stirnseitig in den Träger 3' eingeschraubt und in der in Fig. 1 dargestellten Weise mit einem Sondenhohlkörper 1' ebenfalls verschraubt.Der Sondenhohlkörper 1' ist aus Polyfluoräthylenpropylen (PFEP) gefertigt und weist wiederum total reflektierende Grenzflächen lb' sowie eine zusätzliche, dem guten Abfliessen von Flüssigkeiten dienende Verjüngung 1c, eine Tropfnase auf. Fig. 3 shows the arrangement of a device which is built directly into a flat body as a carrier. In the present case, it is a somewhat modified tank cap, which is referred to as carrier 3 'and has a sealing ring 3a for sealing on the flange side. In the present example, the carrier 3 'is made of stainless steel and is equipped with a central bore for carrying out the signal cable 20 necessary for operating the device. A connection 2 ', made of polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), is screwed into the face of the carrier 3' and also screwed to a hollow probe body 1 'in the manner shown in FIG. 1. The hollow probe body 1' is made of polyfluoroethylene propylene (PFEP) and again has totally reflecting interfaces 1b 'and an additional taper 1c, which serves to allow liquids to flow off easily, a drip nose.
Der im Spritzgussverfahren gefertigte Sondenhohlkörper 1' aus Fig. 3 ist in Fig. 3a im Schnitt dargestellt. Wiederum befindet sich in einer Bohrung 17 ein der Strahlumlenkung dienender Umlenkkegel 16 sowie im Zentrum einer bombierten, als optische Linse 13" wirkende Fläche ein Ultrarotsender 10 der vorgängig erwähnten Art. Das Zentrierrohr 23' mit seinen Anschlüssen 22, 22' weist einen trapezförmigen Querschnitt auf und trägt im Zentrum wiederum den Ultrarotempfänger 11. The hollow probe body 1 'from FIG. 3 produced by the injection molding process is shown in section in FIG. 3a. Again there is a deflection cone 16 serving for beam deflection in a bore 17 as well as an ultrarot transmitter 10 of the type mentioned above in the center of a cambered surface acting as an optical lens 13 ". The centering tube 23 'with its connections 22, 22' has a trapezoidal cross-section and in turn carries the infrared receiver 11 in the center.
Der Sondenhohlkörper 1' nach Fig. 3a ist vor allem für die Massenfertigung geeignet und macht den Einsatz einer aus Glas bestehenden optischen Linse 13 oder einer Fresnel Linse 13', welche bis zu einem gewissen Grad temperaturempfindlich ist, überflüssig. The probe hollow body 1 'according to FIG. 3a is particularly suitable for mass production and makes the use of an optical lens 13 made of glass or a Fresnel lens 13', which is to a certain extent temperature-sensitive, superfluous.
Zum Einsatz eines erfindungsgemässen Geräts in Flüssigkeiten mit relativ hohem Tropfpunkt ist eine Ausführungsform gemäss Fig. 4 geeignet. An embodiment according to FIG. 4 is suitable for using a device according to the invention in liquids with a relatively high dropping point.
Hier ist ein Heizelement 18, ein PTC-Widerstand mit seinen Zuleitungen 18a, 18a' in eine wärmeleitende Vergussmasse 19 eingebettet und durch einen Umlenkkegel 16 abgedeckt. Der Umlenkkegel 16 hat hier eine Doppelfunktion: einerseits lenkt er, wie vorgängig beschrieben, die ausgesandten Strahlen um, anderseits dient er der Wärmerückstrahlung der vom Heizelement 18 aufsteigenden Wärme, so dass eine annähernd gleichmässige Erwärmung der Verjüngung 1c sowie der Grenzflächen lb' erzielt wird. Here, a heating element 18, a PTC resistor with its supply lines 18a, 18a 'is embedded in a heat-conductive casting compound 19 and covered by a deflection cone 16. The deflecting cone 16 has a double function here: on the one hand it deflects the emitted rays, as described above, on the other hand it serves for heat reflection of the heat rising from the heating element 18, so that an approximately uniform heating of the taper 1c and the interfaces lb 'is achieved.
In Fig. 4a ist in einer Ansicht von oben ein Sondenhohlkörper 1 dargestellt, welcher vier in Serie geschaltete Heizelemente aufweist, welche mit 24 Volt Gleichspannung betrieben sind. Diese Heizelemente 18', wiederum PTC-Widerstände, ergeben zusammen eine temperaturstabilisierende Schaltung, welche aufgrund ihrer an sich bekannten Charakteristik auf einfache Weise für eine gleichmässige Erwärmung des Sondenhohlkörpers 1 sorgt. In Fig. 4a, a probe hollow body 1 is shown in a view from above, which has four heating elements connected in series, which are operated with 24 volts DC. These heating elements 18 ', in turn PTC resistors, together result in a temperature-stabilizing circuit which, due to its characteristic known per se, easily ensures uniform heating of the hollow probe body 1.
In. speziellen Fällen, z. B. beim Einsatz in zeitweise unterkühlten Behältern, könnte an die mit l bezeichneten Anschlüsse zudem eine elektronische Regelung oder Steuerung angeschlossen werden. In. special cases, e.g. B. when used in occasionally supercooled containers, an electronic regulation or control could also be connected to the connections labeled l.
In Fig. 5 sind zwei Sondenhohlkörper 1', 1" in einem Gerät zusammengefasst. Die paarweise zusammenarbeitenden Ultrarotsender und -empfänger sind mit 10', 11' bzw. 10, 11 bezeichnet. 5, two probe hollow bodies 1 ', 1 "are combined in one device. The ultra-red transmitters and receivers working in pairs are designated by 10', 11 'and 10, 11, respectively.
Diese als Maximum-Minimum-Schaltung wirkende Anordnung ist entsprechend ihrer geometrischen Abmessungen auf ein zu überwachendes Niveau bzw. auf einen entsprechenden Niveauunteschied auslegbar. Um jedoch ein Flüssigkeitsniveau, im vorliegenden Fall das Minimalniveau in gewissen Grenzen einstellen zu können, ist die als Tropfnase wirkende Verjüngung 1c' als von aussen einfügbarer Körper ausgebildet, welcher auf seiner dem Ultrarotsender 10 und Ultrarotempfänger 11 zugewandten Spitze einen durch Metallisieren erzielten Umlenkkegel 16' aufweist. This arrangement, which acts as a maximum-minimum circuit, can be designed according to its geometric dimensions to a level to be monitored or to a corresponding level difference. However, in order to be able to set a liquid level, in the present case the minimum level within certain limits, the taper 1c 'acting as a drip nose is designed as a body which can be inserted from the outside and which on its tip facing the ultrarot transmitter 10 and the ultraviolet receiver 11 has a deflection cone 16' achieved by metallization. having.
Durch entsprechende Wahl der Tiefe der Bohrung 17' lassen sich die Niveauunterschiede der zu überwachenden Flüssigkeit auf Zehntelmillimeter Genauigkeit justieren. By appropriate selection of the depth of the bore 17 ', the level differences of the liquid to be monitored can be adjusted to an accuracy of a tenth of a millimeter.
Selbstverständlich könnte die Verjüngung lc' auch als Schraube ausgeführt sein, so dass am Ort des Einbaus, z. B. Of course, the taper lc 'could also be designed as a screw, so that at the place of installation, for. B.
in einer Tankanlage eine Nachjustierung möglich wäre. readjustment would be possible in a tank system.
Je nach Charakteristika der Ultrarotsender und -empfänger variiert der durch die Grenzflächen lb, lb' eingeschlossene Winkel. In praxi haben sich Winkel zwischen 30 bis 120 bewährt; die Ausführungsbeispiele weisen je einen 90 -Win- kel auf, ebenso wie auch die Kegelwinkel der Umlenkkegel 16 bzw. 16'. Depending on the characteristics of the ultra-red transmitters and receivers, the angle enclosed by the interfaces lb, lb 'varies. In practice, angles between 30 and 120 have proven their worth; the exemplary embodiments each have a 90 angle, as does the cone angle of the deflection cone 16 or 16 '.
Aus Sicherheitsgründen wird der Ultrarotsender mit minimaler Strahlungsleistung betrieben, in den vorliegenden Ausführungsbeispielen mit 15 bis 30 mW/sterad. Besonders bei der Verwendung von halogenhaltigen Polymerisaten ist es wichtig, dass der Ultrarotsender eine möglichst axial-symmetrische Strahlungsverteilung aufweist. Als optimal konnte eine räumliche Verteilung der Strahlungsstärke in der Ebene halber Leistung bei einer Halbwinkelöffnung von weniger als 40 festgestellt werden. For safety reasons, the ultra-red transmitter is operated with minimal radiation power, in the present exemplary embodiments with 15 to 30 mW / sterad. Particularly when using halogen-containing polymers, it is important that the ultrarot transmitter has a radiation distribution that is as axially symmetrical as possible. A spatial distribution of the radiation intensity in the half-power plane with a half-angle aperture of less than 40 was found to be optimal.
Grundsätzlich könnten eine Vielzahl von synthetischen, hochmolekularen Stoffen für das erfindungsgemässe Gerät verwendet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass aus Gründen einer langen Standzeit der Geräte, d. h. einer langen Lebensdauer ohne Revision bzw. Reinigung, entweder Stoffe gleicher oder verwandter Stoffgruppen insbesondere für den Sondenhohlkörper und die Verbindung zu einem Träger notwendig sind. Der Träger selbst kann beispielsweise ein Stahlrohr sein; eine Verbesserung bezüglich Korrosion, insbesondere an den mit Gewinden versehenen Stellen, ist jedoch beispielsweise durch Überziehen eines aus Polyfluoräthylenpropylen bestehenden Schutzschlauches auf einen derartigen Stahlrohrträger erzielbar. In principle, a large number of synthetic, high-molecular substances could be used for the device according to the invention. However, it has been shown that due to a long service life of the devices, i. H. a long service life without revision or cleaning, either substances of the same or related substance groups are necessary, in particular for the hollow probe body and the connection to a carrier. The carrier itself can be a steel tube, for example; However, an improvement in terms of corrosion, in particular at the points provided with threads, can be achieved, for example, by covering a protective tube made of polyfluoroethylene propylene on such a steel tube support.
Als besonders geeignet haben sich für das erfindungsgemässe Gerät halogenhaltige Polymerisate erwiesen, z. B. Halogen-containing polymers have proven to be particularly suitable for the device according to the invention, for. B.
Polyfluoräthylenpropylen, Perfluoralkoxy, Polychlortrifluor äthylen, Polyäthylen-Chlortrifluoräthylen, Polyäthylentetrafluoräthylen, Polyvinyl- und Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluoräthylen, usw. Polyfluoroethylene propylene, perfluoroalkoxy, polychlorotrifluoroethylene, polyethylene-chlorotrifluoroethylene, polyethylene tetrafluoroethylene, polyvinyl and polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, etc.
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH580377A CH615995A5 (en) | 1977-05-10 | 1977-05-10 | Electrooptic device for detecting the presence of liquid. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH580377A CH615995A5 (en) | 1977-05-10 | 1977-05-10 | Electrooptic device for detecting the presence of liquid. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH615995A5 true CH615995A5 (en) | 1980-02-29 |
Family
ID=4299557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH580377A CH615995A5 (en) | 1977-05-10 | 1977-05-10 | Electrooptic device for detecting the presence of liquid. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH615995A5 (en) |
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1977
- 1977-05-10 CH CH580377A patent/CH615995A5/en not_active IP Right Cessation
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