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Die
Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für ein Trübungsmessgerät mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Kalibrierverfahren
für Trübungsmessgeräte mit einer
solchen Kalibriervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 6.
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Feststoffteilchen
verursachen Trübungen
in ansonsten klaren Flüssigkeiten,
indem Lichtstrahlen beim Durchgang durch die Flüssigkeiten von den Feststoffteilchen
gestreut werden. Die Messung der Streuung der Lichtstrahlen beim
Durchgang durch die Flüssigkeiten
erlaubt die Bestimmung von Trübungswerten
als Aussage über
die Konzentration von Feststoffteilchen in den Flüssigkeiten
als wichtige Messgröße zur Sicherstellung
von Produktreinheit und in der Prozesssteuerung bei z. B. Filtration
oder Kristallisation, in der Lebensmittel-, chemischen oder pharmazeutischen
Industrie.
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Bekannt
ist ein Trübungsmesssystem
mit einem Armaturenkörper,
bei dem Durchlicht und 90° Streulicht
mit einer Lichtquelle gemessen werden. Ein Trübungsmessgerät dieses
Systems kann „in Line" in Leitungen mit
Flüssigkeit
eingesetzt werden. Am Armaturenkörper
kann an einem Fenster ein Gehäuse
mit einer Lichtquelle, am Fenster im 90° Winkel ein Gehäuse mit
einem Sensor für
Streulicht und am Fenster gegenüber
ein Gehäuse
mit einem Sensor für
Absorptionsmessung der Flüssigkeit
im Armaturkörper
angeordnet werden. Trübungsmessgeräte dieses
Systems werden im Werk mit dem sogenannten Primärstandard Formazin kalibriert.
Für eine Überprüfung der
Kalibrierung steht eine Kalibriereinheit mit Feststoff-Referenz
zur Verfügung.
Nachteilig bei der Kalibriereinheit mit Feststoff-Referenz ist es, dass
damit nur die Erfassung des Durchlichts überprüfbar ist und die Erfassung
des 90° Streulichts
nicht kalibriert werden kann und damit geringe Trübungen nicht überprüft werden
können.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kalibriervorrichtung für ein Trübungsmessgerät für insbesondere
geringe Trübungen
zu schaffen für
verbesserte Messung und ein Kalibrierverfahren für Trübungsmessgeräte mit einer
solchen Kalibriervorrichtung.
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Die
Lösung
erfolgt mit einer Kalibriervorrichtung für ein Trübungsmessgerät mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Kalibrierverfahren für Trübungsmessgeräte mit einer
solchen Kalibriervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 6.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Kalibriervorrichtung mit einem lichtleitenden Körper festgelegter Trübung in
einer lichtundurchlässigen
Hülse ausgestattet
zur Kalibrierung eines Trübungsmessgeräts an einem
Armaturkörper,
der normalerweise von dem zu vermessenden Medium durchströmt ist.
Die Kalibrierung muss bei leerem Armaturkörper vorgenommen werden. Der
lichtleitende Körper
ist aus einem Kunststoff hergestellt, dessen Trübung im wesentlichen invariabel
ist. Der Armaturkörper
ist mit Fenstern für
eine Lichtquelle und mindestens einem der Lichtquelle axial gegenüberliegenden
Sensor des Trübungsmessgeräts ausgebildet.
Die Hülse
ist zur austauschbaren Montage durch die Fenster der Lichtquelle
und/oder des Sensors in den Armaturkörper so ausgebildet, dass der
lichtleitende Körper
in der Hülse
vom Trübungsmessgerät vermessbar
ist. Erfindungsgemäß weist
die Hülse
am Umfang mindestens eine Öffnung
für 90° Streulicht auf.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung vom
Trübungsmessgerät wechselweise
mit Durchlicht und 90° Licht
auf die Öffnung
am Umfang der Hülse
beaufschlagt und ein koaxial zur Quelle des Durchlichts angeordneter,
entsprechend getakteter Empfänger
des Trübungsmessgeräts berücksichtigt
wechselweise Durchlicht und 90° Licht
für geringe Trübungen.
Alternativ können
gemäß der Erfindung zwei
um jeweils 90° versetzt
angeordnete Sensoren am Armaturkörper
vorgesehen sein für
Empfang von wechselweise Durchlicht und 90° Licht von einer Lichtquelle
durch die Hülse
und den lichtleitenden Körper
bestimmbarer Trübung.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der lichtleitende Körper in
der Hülse koaxial,
verschieblich angeordnet für
unterschiedliche Laufstrecken des Durch- oder 90° Streulichts durch den lichtleitenden
Körper,
so dass die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung auf
bevorzugte Trübungen
eines zu vermessenden Mediums in dem Armaturkörper einstellbar ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen der lichtleitende
Körper
und die Hülse
im wesentlichen zylindrische Querschnitte auf.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Hülse mit
dem lichtleitenden Körper
durch mindestens eines der Fenster für Lichtquelle oder Sensoren
des Trübungsmessgeräts in den
Armaturkörper
führbar.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Hülse und/oder
die Fenster am Armaturkörper
für die
Lichtquelle und/oder den Sensor des Trübungsmessgeräts mit Fixiermitteln
für die
Ausrichtung des 90° Streulichts versehen,
so dass die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung
von aussen einstellbar ohne manuellen Justieraufwand richtig positionierbar
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Verfahren zur
Verwendung der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung
mit den Schritten: Vergleichen eines Trübungsmessgeräts und Vergleichen
einer erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung
mit einem Kalibriermedium, wie z. B. Formazin, in einer Bezugsarmatur.
Nach einiger Betriebszeit des Trübungsmessgeräts werden
zur Inspektion und/oder Wartung des justierten Trübungsmessgeräts eine
Lichtquelle oder ein Sensor des Trübungsmessgeräts demontiert
und die erfindungsgemäße, auf
einen bestimmten Trübungswert
festgelegte Kalibriervorrichtung an der Stelle des Armaturkörpers für die Lichtquelle
oder den Sensor eingesetzt. Dann wird die Trübung der Kalibriervorrichtung mit
der Lichtquelle und den Sensoren des zu kontrollierenden Trübungsmessgeräts an diesem
angezeigt. Ergibt die mit dem Trübungsmessgerät ermittelte
Trübung
der vermessenen Kalibriervorrichtung einen von der Grundjustage
abweichenden Wert, ist das Trübungsmessgerät insgesamt
zu justieren oder erforderlichenfalls sind Lichtquellen und Empfänger auszuwechseln
und ist die Kalibrierung zu wiederholen. Gibt das Trübungsmessgerät die Trübung der Kalibriervorrichtung
entsprechend deren Eichwert an, wird die Kalibriervorrichtung aus
dem Armaturkörper
entfernt und das Medium im Armaturkörper mit dem kontrollierten
Trübungsmessgerät weiter
vermessen bis die Prozedur bei der nächsten Inspektion und/oder
Wartung des geeichten Trübungsmessgeräts wiederholt
wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine vermessene
Kalibriervorrichtung einem Armaturkörper mit Trübungsmessgerät zugeordnet,
die eine Trübung
im Hauptmessbereich des mit dem Trübungsmessgerät im Armaturkörper zu
vermessenden Mediums aufweist.
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Anhand
der Figuren, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigen, wird diese nun näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt eines Trübungsmesssystems
mit einer erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung
für Durchlicht,
und
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2 einen
Querschnitt eines Trübungsmesssystems
mit einer erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung
für Streulicht
und Durchlicht.
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1, 2:
Ein Trübungsmesssystem 1 für ein zu
vermessendes Medium, nämlich
einer Flüssigkeit
in einer Leitung (nicht dargestellt), weist ein Trübungsmessgerät 2 mit
einer Durchlichtquelle 3, einem gegenüberliegenden Empfänger 4 und
einem zu Durchlichtquelle 3 und gegenüberliegendem Empfänger 4 um
90° versetzten
90° Streulichtquelle 5 auf in
Fenstern eines aseptisch ausgeführten
Armaturkörpers 6,
der in einer Leitung des Trübungsmeßsystems 1 an
seinen Endquerschnitten (nicht dargestellt) jeweils im wesentlichen
zylindrisch bündig
zu den Leitungsenden montiert ist.
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Am
inneren Umfang zu den Fenstern weist der Armaturkörper 6 jeweils
plan gefräste
Flächen 7 auf.
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An
einen mit dem Empfänger 4 verschraubten
Deckel 8 ist ein Anschlusskopf 9 angeschraubt. Der
Anschlusskopf 9 ist mit Übertragungseinrichtungen 10 zur
Steuerung der Lichtquelle 3, 5 oder zur Ausgabe
der Trübungsmessergebnisse
vom Empfänger 4 versehen.
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Das
Trübungsmessgerät 2 mit
den Lichtquellen 3, 5 und/oder dem Empfänger 4 ist
zur gegebenenfalls nachträglichen
Montage/Demontage an dem Armaturkörper 6 des Trübungsmesssystems 1 vorgesehen.
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Eine
Kalibriervorrichtung 11 weist eine lichtundurchlässige Hülse 12 und
in der Hülse 12 einen zur
Hülse 12 koaxialen,
lichtleitenden Körper 13 bestimmbarer
Trübung
auf. Die Hülse 12 weist
am Umfang mindestens eine radiale Öffnung 14 für 90° Streulicht
auf. Durchlicht von der Lichtquelle 3 durchläuft die
Hülse 12 und
den lichtleitenden Körper 13 von
einer axialen Öffnung 15 zu
einer gegenüberliegenden
axialen Öffnung 16.
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Hülse 12 ist
beim Einsetzen durch Flansch 18 des Armaturkörpers 6 mit
einer axial oder radial gerichteten Bohrung 17 relativ
zum Flansch 18 des Armaturkörpers 6 so fixierbar,
dass bei Montage der Kalibriervorrichtung 11 durch eines
der Fenster des Armaturkörpers 6 die
radiale Öffnung 14 zu
Streulichtquelle 5 weist. Bei Montage der Kalibriervorrichtung 11 liegt
die Hülse 12 mit
einem Absatz 19 an einem Rand 20 des Fensters,
durch das die Hülse 12 eingeführt ist
und am gegenüberliegenden
Fenster plan an.
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Hülse 12 ist
aus einem Licht undurchlässigen Kunststoff
und der lichtleitende Körper 13 aus
einem Kunststoff hergestellt, dessen Trübung im wesentlichen invariabel
ist.
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Verfahren zur Montage,
Betrieb und Kalibrierung des Trübungsmeßsystems
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Im
Betrieb des Trübungsmessgeräts 2 emittiert
die Lichtquelle 3 Licht durch die auf Trübung zu vermessende
Flüssigkeit
in Armaturkörper 6.
Von der Flüssigkeit
reflektiertes Licht wird von Empfänger 4 als Maß für Durchlicht
und Licht von der Streulichtquelle 5 als Maß für die 90° Streuung
der zu vermessenden Flüssigkeit
erfaßt
und übertragen
zur Auswertung.
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Zum
Kalibrieren des Trübungsmessgeräts 2 zur
Inspektion und/oder Wartung wird die zu vermessende Flüssigkeit
aus dem Armaturkörper 6 entfernt und
die Durchlichtquelle 5 von Armaturkörper 6 demontiert.
Eine dem Trübungsmessgerät 2 zugeordnete
Kalibriervorrichtung 11 wird durch die Öffnung in den Armaturkörper 6 eingeführt und
mittels der axial oder radial gerichteten Bohrung 17 in
Hülse 12 mit Stiften
relativ zu Flansch 18 im Armaturkörper 6 so fixiert,
dass die radiale Öffnung 14 in
Hülse 12 zur Streulichtquelle 3 des
Armaturkörpers 6 weist.
Hülse 12 liegt
dann am gegenüberliegenden
Fenster plan an. Die Durchlichtquelle 5 wird wieder an
Armaturkörper 6 montiert.
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Empfänger 4 der
Kalibriervorrichtung 11 wird vom Trübungsmessgerät 2 bei
geleertem Armaturkörper 6 wechselweise
mit Durchlicht von der Quelle 3 durch die axialen Öffnungen 15, 16 und
mit 90° Streulicht
durch die radiale Öffnung 14 am
Umfang der Hülse 12 und
die axiale Öffnung 16 beaufschlagt. Der
koaxial zur Quelle 3 des Durchlichts angeordnete, entsprechend
getaktete Empfänger 4 des
Trübungsmessgeräts 2 berücksichtigt
wechselweise Durchlicht und 90° Licht.
Die Messergebnisse vom Trübungs messgerät 2 für Durchlicht
und 90° Streulicht
werden mit den auf der Kalibriervorrichtung 11 notierten
Eichwerten verglichen und das Trübungsmessgerät 2 gegebenenfalls
neu justiert.