DE1118503B - Anordnung zum Messen der Anzahl und Groesse von in einer Fluessigkeit suspendierten Teilchen und zum Studium deren Verteilung und deren anderen Eigenschaften - Google Patents

Description

Es gibt schon Meßanordnungen zum Studium der Anzahl, Größe, Verteilung und anderer Eigenschaften von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, bei denen eine Flüssigkeit mit den zu studierenden, darin suspendierten Teilchen durch eine Öffnung fließt, die von mikroskopisch kleinen Ausmaßen sein kann. Die Öffnung ist dauernd einem elektrischen Feld ausgesetzt, oder es wird ständig durch die Flüssigkeit und durch die Öffnung ein Strom geleitet. Die Flüssigkeit und die Eigenschaften der Teilchen sind derart, daß sich der elektrische Zustand in der Öffnung jedesmal ändert, wenn ein Teilchen durch dieselbe hindurchgeht. Die Änderung der über die Öffnung liegenden Spannung oder des durch dieselbe hindurchgehenden Stromes kann leicht festgestellt werden.

Die Flüssigkeit ist zu beiden Seiten der Öffnung unterschiedlichem Druck ausgesetzt, indem man z. B. ein Flüssigkeitsgefälle herstellt oder Druck- bzw. Saugwirkung mit den üblichen Mitteln auf der einen oder anderen Seite anwendet. Hierdurch fließt die Flüssigkeit mit den darin suspendierten Teilchen durch die Öffnung. Die Flüssigkeit ist für gewöhnlich elektrolytisch, und die verwendeten Gefäße sind aus isolierendem Material. Die Teilchen haben normalerweise eine andere Leitfähigkeit als der Elektrolyt, und wenn ein Teilchen durch die Öffnung tritt, verdrängt es daher ein seinem eigenen Volumen entsprechendes elektrolytisches Volumen und setzt seinen eigenen wirksamen Widerstand an Stelle desjenigen der verdrängten Flüssigkeit.

Die Widerstandsänderung wird durch einen entsprechenden elektronischen Kreis in einen Impuls umgewandelt. Die Impulsdauer richtet sich nach der Zeit, die das Teilchen benötigt, um durch die Öffnung zu gelangen; die Impulshäufigkeit ist mit abhängig von der Geschwindigkeit des Durchtritts der Teilchen und die Impulsamplitude von der Größe der Teilchen.

Natürlich können auch andere elektrische Methoden bei diesem System angewendet werden, wie z. B. eine über die Öffnung gelegte Hochfrequenzspannung und Messung der Änderung der Ausgangsleistung durch die durch den Durchgang eines Teilchens verursachte Änderung der dielektrischen Eigenschaften.

Eine derartige bekannte Einrichtung besitzt eine Manometer- und Saugheberanordnung, bei welcher eine Quecksilbersäule in einer Leitung vorgesehen ist, die mit dem inneren von zwei ineinander angeordneten Gefäßen verbunden ist. Dieses innere Gefäß ist vollständig mit der zu untersuchenden Flüssigkeit oder dem Elektrolyten gefüllt, und es ist mit einer Anordnung zum Messen der Anzahl

und Größe von in einer Flüssigkeit

suspendierten Teilchen und zum Studium

deren Verteilung und deren anderen

Eigenschaften

Anmelder: Wallace H. Coulter, Chicago, 111. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Lehmann

und Dipl.-Ing. E. Eder, Patentanwälte,

München 23, Ohmstr. 16

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 9. Januar 1959 (Nr. 785 931)

Wallace H. Coulter, Chicago, IU. (V. St. Α.),

ist als Erfinder genannt worden

Der Miterfinder hat beantragt, nicht genannt

zu werden

feinen Öffnung versehen, die in ein zweites Gefäß eingetaucht ist, welches eine ähnliche Flüssigkeit oder einen Elektrolyten mit darin suspendierten Teilchen enthält. Das innere Gefäß ist an eine Vakuumquelle angeschlossen. Wenn das Vakuum im inneren Gefäß wirksam ist, wird die Quecksilbersäule in einer Seite des Manometerrohres auf einen bestimmten Wert steigen, wobei das Quecksilber ein Kontaktpaar in einem Meßzweig der Manometersäule nicht mehr überbrückt. Die Öffnung in dem inneren Gefäß ist gewöhnlich klein im Vergleich zum Durchmesser der Quecksilbersäule, so daß der Zufluß von Flüssigkeit aus dem zweiten Gefäß während dieser Anfangsperiode nicht wesentlich ist.

Danach wird das äußere Vakuum von dem System getrennt. Jetzt beginnt die Quecksilbersäule zu sinken ■ und wirkt dabei als Saugheber auf die Flüssigkeit in dem inneren Gefäß, wodurch die Suspension von dem zweiten Gefäß durch die Öffnung gezogen wird. Eine Elektrode in jedem der Gefäße ist an eine elektrische

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Anzeigevorrichtung angeschlossen. Jedesmal, wenn ein Teilchen durch die Öffnung geht, wird ein Impuls hervorgerufen. Der Zählkreis der Anzeigevorrichtung wird durch Schalter od. dgl. gesteuert, die zusammen mit dem Meßsektor der Manometersäule arbeiten. Die Quecksilbersäule besitzt eine Erdelektrode, die immer in Kontakt damit ist, und wenn die Säule in den Meßsektor eintritt, schließt das Quecksilber zuerst einen Startstromkreis, welcher den Zählkreis der Anzeigevorrichtung wirksam werden läßt, so daß der Durchgang von Teilchen Impulse hervorruft. Diese Impulse werden gezählt und können auch in einem Kathodenstrahloszilloskop beobachtet werden. Nachdem die Quecksilbersäule ein bestimmtes Volumen des Meßsektors durchquert und somit das gleiche Volumen der Suspension in das innere Gefäß gezogen hat, kommt die Quecksilbersäule mit einem zweiten Kontakt in Berührung, welcher einen Stopstromkreis schließt, um den Zählkreis außer Betrieb zu setzen.

Der ganze Apparat wird demnach in Betrieb gesetzt, indem lediglich ein Vakuum auf das innere Gefäß wirkt, welches dann freigegeben wird, d. h. durch Schaffung eines Druckunterschieds in den Gefäßen und dem Ausgleich dieses Druckunterschieds. Die Öffnung weist einen Teil eines Tastelements auf, an welchem die Flüssigkeit vorbeigeführt wird. Eine Änderung des Widerstandes über dem Tastelement gibt eine Anzeige für den Durchgang eines Teilchens, des Volumens oder der Größe desselben.

Die Erfindung bezweckt in erster Linie das Meß- und Tastsystem solcher Anordnungen zum Messen der Anzahl und Größe von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen und zum Studium deren Verteilung und deren anderen Eigenschaften zu verbessern, damit die Geschwindigkeit des Abtastens erhöht wird und das Quecksilbermanometer und dessen Handhabung wegfallen kann.

Die erfindungsgemäße Meßanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem von dem einen Gefäß abgehenden Rohrteil ein im Verhältnis der vom einen Gefäß zum anderen fließenden Flüssigkeit sich verschiebender Kolben vorhanden ist, der über Schaltmittel in einer ersten Stellung die Anzeigevorrichtung ein- und in einer anderen vorbestimmten Stellung ausschaltet.

Die Erfindung sieht ferner neue Mittel zur Vereinfachung der Glasteile der Einrichtung, neue Mittel zum Ein- und Ausschalten des Anzeigeeingangskreises und neue Mittel zur Beschleunigung der Messung der Flüssigkeit und Abtastung der Teilchen vor, wobei auch eine größere Genauigkeit erzielt wird als bei der Verwendung von Manometer- und Saugheberanordnungen mit Quecksilber.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Mitteln zum Messen der Flüssigkeit, ohne einen Kontakt zwischen dem Elektrolyten und der Meßvorrichtung herzustellen.

Die erfindungsgemäße Anordnung dient gleichfalls zum Messen von kleinen Flüssigkeitsmengen zum Studium von Teilchen oder Flüssigkeiten in Systemen, wie optischen und photoelektrischen Tastsystemen, obwohl der Hauptzweck der Erfindung darin besteht, genaue Mengen von Flüssigkeit mit darin suspendierten Teilchen zu messen und in der Abtastung der Flüssigkeit zur Feststellung dieser Teilchen.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der gesamten Einrichtung,

Fig. 2 einen Teilschnitt der Einrichtung nach Fig. 1 mit einer geänderten erfindungsgemäßen Meßvorrichtung,

Fig. 3 dieselbe Ansicht wie in Fig. 2 mit einer anderen Meßvorrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3, Fig. 5 einen Teilmittelschnitt einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem Blockschema eines Systems, welches auch allgemein für die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 verwendet werden kann.

Mit der Meßvorrichtung, auf die sich die Erfindung bezieht, wird unmittelbar ein vorbestimmtes Volumen einer Flüssigkeit oder Suspension gemessen, wobei die Flüssigkeit im wesentlichen mit gleichbleibender Geschwindigkeit an einem Tastorgan einer Anzeigevorrichtung vorbeifließt. Dies ist jedoch keine notwendige Einschränkung der Erfindung. Es kann sich während des Meßprozesses ein Abfallteilchen in der Öffnung des Tastorgans festsetzen und dadurch die wirksame Fließgeschwindigkeit ändern; wird die Messung jedoch fortgesetzt, wird die Meßvorrichtung schließlich das richtige Flüssigkeitsvolumen in Fluß bringen, und daher wird sich das zahlenmäßige Ergebnis nicht wesentlich ändern. Eine solche Möglichkeit würde aber offensichtlich die Größe der Öffnung beeinflussen und daher die Empfindlichkeit, wodurch die Ermittlung der Größenverteilung der Teilchen unrichtig würde. Für die Größenverteilungsermittlung ist kein genaues Volumen erforderlich, und die Meßvorrichtung ist für diesen Prozeß nicht wesentlich, obgleich ein Mittel zur Erzeugung des Druckunterschieds zwischen den Gefäßen erforderlich ist.

Die Einrichtung ist an eine außerhalb liegende Vakuumquelle angeschlossen, die dazu dient, einen Flüssigkeitsdruckunterschied zwischen den Gefäßen herzustellen. Ist die äußere Vakuumquelle nicht mehr angeschlossen, beginnt der Flüssigkeitsdruckunterschied sich selbst auszugleichen, und die Flüssigkeit fließt durch die Öffnung von einem Gefäß in das andere. Der Druckunterschied wurde bisher dabei dadurch erzielt, daß eine Quecksilbersäule in einem Manometer aus dem Gleichgewicht gebracht wurde. Die Erfindung ist durch die Verwendung wesentlich anderer Mittel zur Erzielung des Durchgangs einer Flüssigkeit von einem Gefäß durch eine Öffnung in ein anderes Gefäß gekennzeichnet. Durch die Anwendung eines Vakuums auf eines von zwei über die Öffnung miteinander verbundener Gefäße, die nicht unbedingt ineinander angeordnet sein müssen, steigt ein Kolben in einem rohrförmigen Teil an. Dieser Kolben steht mit der Flüssigkeit in dem einen Gefäß entweder direkt oder über eine elastische Membran in Druckverbindung. Der Kolben ist bestrebt, sich in der Richtung zu bewegen, in der er Flüssigkeit von diesem einen Gefäß abzieht, da sich der rohrförmige Teil, in dem sich der Kolben auf und ab bewegt, in Flüssigkeitsverbindung mit dem Gefäß befindet. Diese Kolbenbewegung zieht die Flüssigkeit von dem einen Gefäß durch die Öffnung in das andere Gefäß.

Anstatt auf das eine Gefäß ein Vakuum auszuüben, kann man auf das andere Gefäß einen Druck wirken lassen. Ebenso kann ein Flüssigkeitsdruckunterschied zwischen den Gefäßen durch Betätigung

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des Kolbens selbst hergestellt werden, wobei das mit Teil 48 und das Rohr 38 sind vollständig mit einem

dem Kolben verbundene Gefäß mit einem Austritt flüssigen Medium 56 gefüllt, das gewöhnlich dasselbe

für die Flüssigkeit versehen ist, der nur während der ist wie das flüssige Medium 36. Jedoch können, da

Kolbenbewegung in der einen Richtung offen ist. die Suspension in ein und derselben Richtung durch

Um den Durchgang von Teilchen durch die die 5 die Öffnung 42 fließt, bei Verwendung der Einrichbeiden Gefäße miteinander verbindende Öffnung zu tung nacheinander genaue Bestimmungen von verregistrieren, sind Elektroden in die entsprechenden schiedenartigen Flüssigkeiten gemacht werden. In die Gefäße getaucht und an die Anzeigevorrichtung an- Flüssigkeit sind Platinelektroden 58 und 60 getaucht geschlossen. Die Anzeigevorrichtung wird durch von und mit entsprechenden Platindrähten an die Leiter der Kolbenbewegung gesteuerte Mittel ein- und aus- io 30 und 32 angeschlossen. Der Draht 62 ist durch die geschaltet oder durch die Bewegung der Stange oder Wand des Gefäßteiles 48 geführt,
anderer Teile der Meß vorrichtung, mittels welcher Der Arm 64 des Teiles 48 ist über einen Absperrder Kolben zurückgezogen wird. Der Kolben wird aus hahn 66 mit einer entsprechenden Vakuumquelle verdem rohrförmigen Teil durch Gewichte, Federn oder bunden, um den erforderlichen Druckunterschied zu durch Antriebsmittel, wie elektrische Synchron- 15 erzeugen. Der Arm 68 ist mit einem Absperrhahn 70 motoren, herausbewegt. versehen, damit sich die Vorrichtung leicht ausspülen

Der Kolben oder der damit verbundene Teil der oder rasch mit einer Probe füllen läßt.

Meßvorrichtung ist so kalibriert, daß die Länge des Ein wichtiger Teil der Vorrichtung ist die mit dem

Kolbenhubs in einem bestimmten Verhältnis zum Arm 72 verbundene Meßvorrichtung 14. Der Arm 72

Flüssigkeitsvolumen steht, das durch die Öffnung in 20 besitzt vorteilhaft einen Durchmesser von der Größen-

das innere Gefäß gezogen wird. Daher kann das Ordnung eines Kapillarröhrchens; er hängt jedoch von

zwischen Ein- und Ausschalten der Anzeigevorrich- den an die Einrichtung gestellten Ansprüchen, der

rung verdrängte Volumen bei Wiederholungen exakt Größe der Öffnung und der Geschwindigkeit, mit der

an Hand des Kolbenhubes festgestellt werden. die Flüssigkeit abgetastet und gemessen werden

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand mehrerer 25 soll, ab.

in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen Der Arm 72 geht in einen rohrförmigen Teil 74

beschrieben. über, in welchem ein Kolben 76 im wesentlichen

Die Einrichtung nach Fig. 1 besteht im allgemeinen flüssigkeitsdicht angeordnet ist. Der Kolben 76 besitzt

aus drei Teilen, nämlich der Anzeigevorrichtung 10, eine Scheibe aus verhältnismäßig schmiegsamem

der Tastvorrichtung 12 und der Meßvorrichtung 14. 30 Material, wie Gummi oder, wo die zu untersuchende

Die Anzeigevorrichtung 10 ist in einem Gehäuse Flüssigkeit dies gestattet, aus synthetischem Gummi 16 untergebracht und mit einem elektronischen Strom- oder Kunstharz; Tetrafluoräthylen ist z. B. sehr gekreis zur Gleichrichtung, Messung, Zählung und für eignet. Der Kolben 76 ist mittels entsprechender andere zu erfüllende Funktionen versehen. Sie kann Scheiben auf einer Kolbenstange 80 befestigt, die z. B. ein Kathodenstrahlrohr 8 besitzen, das die Im- 35 durch eine Führung 82 geführt wird und deren Ende pulse wiedergibt, mittels denen der Durchgang von als Zahnstange 84 ausgebildet ist, mit der ein Zahn-Teilchen festgestellt, dieselben gemessen und vonein- rad 86 kämmt. Mit dem Zahnrad ist eine Seilscheibe ander unterschieden werden können. Um die letztere 88 verbunden, an welcher ein Seil 90 befestigt ist. Funktion durchzuführen, kann ein spannungsverän- An dem Seil 90 hängt ein Gewicht 92, durch welches derliches Netzwerk mit einem von außen zu betäti- 40 die Seilscheibe 88 und damit das Zahnrad 86 gegen genden, am Gehäuse 16 angebrachten Regler 20 vor- Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Die Kolbenstange 80 gesehen sein. Der oder die Zählkreise können mit me- und der Kolben 76 werden somit in der Zeichnung chanischen und/oder elektronischen Schauvorrich- nach links unten gezogen.

tungen, wie bei 22 gezeigt, zusammenarbeiten. Schal- Der rohrförmige Teil 74 ist in einem solchen

ter24 stellen die Verbindung zu nicht dargestellten 45 Winkel angeordnet, daß keine Gefahr besteht, daß

Stromquellen her. Die verschiedenen Teile der Ein- sich Luftbläschen darin festsetzen, da die Bläschen in

richtung sind an die Anzeigevorrichtung durch Kabel dem mehrarmigen Teil 48 nach oben steigen, wo sie

od. dgl. angeschlossen, wie z. B. die Meßvorrichtung evakuiert werden oder durch irgendeinen nach Be-

14 durch die vier Leitungsdrähte 26 und 28 und die darf zu öffnenden Auslaß entweichen können. Wenn

Tastvorrichtung 12 mittels der beiden Leitungsdrähte 50 Vakuum angewendet wird, wird der Kolben 76 im

30 und 32. rohrförmigen Teil 74 nach oben rechts gezogen, bis

Die Tastvorrichtung 12 umfaßt ein äußeres Gefäß seine Bewegung durch die im Innern des rohrför-34 in Form eines einfachen Bechers aus Glas oder migen Teils 74 vorgesehenen Vorsprünge 94 begrenzt einem anderen Material, das sich mit dem darin ent- wird. Die Anschlagmittel können auch entfallen, wohaltenen elektrolytischen Medium 36 verträgt. In das 55 bei allerdings dann die Bedienungsperson das Anflüssige Medium 36 taucht ein Rohr 38 ein, dessen steigen des Kolbens bis zu einer bestimmten Höhe beunteres Ende 40 verschlossen ist, mit Ausnahme einer obachten muß. Diese Höhe kann an der Seitenwand mikroskopischen Öffnung 42, die seitlich etwas ober- des Teiles 74 angezeichnet bzw. die Bewegung der halb des Bodens vorgesehen ist. Das Rohr 38 ist am Kolbenstange 80, das Heben des Gewichts 92 oder oberen Ende mit einer konischen Mündung 44 ver- 60 die Umdrehungen der Seilscheibe 88 können gesehen, in die eine konische rohrförmige Verlängerung messen werden.

46 eines mehrarmigen Teils 48 eingepaßt ist. Zwischen Bei dieser Bewegung der Kolbenstange 80 schiebt

den Vorsprüngen 50 und 52 sind Spannfedern 54 sich der Vorsprung 96 an der Kolbenstange an den

od. dgl. vorgesehen, um die Teile der Tastvorrich- Ein- und Ausschaltern 98 und 100 vorbei. Nachdem

tung 12 flüssigkeitsdicht zusammenzuhalten. 65 der Absperrhahn 66 in die Sperrstellung gedreht

Das eigentliche Tastelement der Tastvorrichtung 12 worden ist, wirkt auf das flüssige Medium 56 infolge

bildet die Öffnung 42, da die Spannung, welche mo- der durch das Gewicht 92 verursachten Bewegung des

duliert wird, über der Öffnung liegt. Der mehrarmige Kolbens nach unten und links ein Sog, und infolge

des unterschiedlichen Drucks auf die Flüssigkeiten beiderseits der Öffnung 42 tritt das flüssige Medium aus dem Becher 34 durch die Öffnung 42 in den rohrförmigen Teil 38 über. Jedesmal, wenn ein Teilchen in die Öffnung 42 ein- und durch diese hindurchtritt, wird dies durch die Anzeigevorrichtung 10 angezeigt.

Die Anzeigevorrichtung 10 ist normalerweise abgeschaltet. Sie spricht auf die Anzeigeimpulse nur an, nachdem der Vorsprung 96 der Kolbenstange den Schalter 98 betätigt hat. An Stelle der Schalter 98 und 100 können auch andere übliche Mittel, wie Hebel, Kontakte u. dgl., verwendet werden. Dabei kann der Stromkreis der Kathodenstrahlröhre jederzeit einsatzbereit sein.

Der Abstand der Schalter 98 und 100 bestimmt die Dauer der Meßperiode. Der Abstand der Schalter 98 und 100 kann entsprechend dem gewünschten Meßvolumen eingestellt werden.

Zur Einhaltung des gewünschten Meßvolumens dient demnach eine verhältnismäßig einfache Konstruktion. Manometer u. dgl. sind bei dieser Konstruktion nicht notwendig. Falls sich Abfallstoffe in der Öffnung 42 absetzen, ist es, anstatt das Vakuum umzukehren, nur notwendig, die Kolbenstange SO nach oben zu bewegen, wobei dann statt einer Saugwirkung ein leichter Druck auf die Öffnung 42 wirkt. Diese Meßvorrichtung ist besonders zum Messen eines sehr kleinen Flüssigkeitsvolumens geeignet, was in Verbindung mit der später beschriebenen Fig. 6 noch weiter ausgeführt wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Meßvorrichtung 114 unterscheidet sich von der Meßvorrichtung 14 hauptsächlich dadurch, daß der Kolben 76, der ähnlich dem in der Vorrichtung 14 verwendeten ausgebildet ist, mit einem elektrischen Schleifkontakt 116 versehen ist, der leitend mit der Kolbenstange 118 verbunden ist. Die Verschiebung der Kolbenstange erfolgt durch eine Feder 120, die am Kolbenstangenende 122 und an einem festen Punkt 124 befestigt ist. Metallkontakte 126 und 128, die an der Innenseite des rohrförmigen Teils 74 vorgesehen sind, stehen mit Schaltorganen 130 und 132 in Verbindung, so daß durch Verschieben der Stange 118 der Schleifkontakt 116 zuerst in Berührung mit dem Kontakt 126 und danach in Berührung mit dem Kontakt 128 kommt. Mit der Stange 118 wirkt ein an Masse liegender Schleifkontakt 134 zusammen, so daß die Ein- und Ausschaltorgane 130 und 132 nacheinander betätigt werden.

Als Ein- und Ausschaltorgane 130 und 132, die über Leitungen 28 bzw. 26 mit der Anzeigevorrichtung in Verbindung stehen, können Schaltrelais od. dgl. verwendet werden.

Die Meßvorrichtung 140 nach Fig. 3 und 4 besitzt weitere vorteilhafte Konstruktionsmerkmale. Der an dem Arm 72 angeschlossene rohrförmige Teil 74 ist im wesentlichen der gleiche wie in Fig. 1, mit Anschlagmitteln 94. Anstatt einer elektrisch leitenden Kolbenstange wird hier eine Stange 142 aus isolierendem Material verwendet. Sie trägt einen oder zwei Kolben, z. B. 144 und 146. Jeder Kolben besteht aus geeignetem elastischem Material. In jedem dieser Kolben ist jedoch eine Drahtwindung 148 bzw. 150 nahe am Umfang vorgesehen. An einander gegenüberliegenden Seiten des rohrförmigen Teils 74 sind Spulen 152 und 154 bzw. 156 und 158 vorgesehen. Die Spulenpaare sind im Abstand voneinander entlang des rohrförmigen Teils 74 angeordnet, wobei der Abstand größer ist als derjenige zwischen den Kolben 144 und 146.

Die Spulenpaare sind jeweils an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen, der seinen Charakter verändert, wenn sich die Kopplung zwischen den Spulen des betreffenden Paares ändert. Die Spulen 152 und 154 können z. B. an die Anoden- und Gitterkreise eines Oszillators mit abgestimmtem Gitter-Anoden-Kreis angeschlossen sein, dessen Ausgangsleitung

ίο einen Relaiskreis speist und der nicht schwingt, wenn die Kopplung zwischen Anoden- und Gitterkreis zu gering ist. Je nach der Stellung der Drahtwindung 148 mit Bezug zu den Spulen 152 und 154 wird der Oszillator schwingen oder nicht und den Relaiskreis entsprechend steuern, um die Anzeigevorrichtung ein- oder auszuschalten. In Fig. 7 ist dies durch ein Blockschaltbild gezeigt, wobei aber eine kapazitive Kopplung verwendet wird.

Die Spulen 152 und 154 sind beide an den ersten Oszillator 160 angeschlossen, welcher einen Schaltkreis 162 speist, der die Anzeigevorrichtung 10 einschaltet. Der Oszillator 160 kann entweder schwingen oder nicht, wenn die Koppelwindung zu den Spulen 152 und 154 ausgerichtet ist.

Wird nur ein einziger Kolben 144 verwendet, würde während des Meßintervalls dieselbe Koppelwindung 148 auch in eine ausgerichtete Stellung zu den Spulen 156 und 158 kommen, die an einen zweiten Oszillator 164 angeschlossen sind, der den Ausschaltkreis 166 steuert. Hierfür ist eine beträchtliche Volumenverdrängung Voraussetzung. Durch Verwendung eines zweiten Kolbens 146 mit einer zweiten Koppelwindung 150 kann diese vergrößert werden. Ein größerer Abstand der Spulenpaare führt außerdem zu einer größeren Stabilität der Oszillatoren infolge Verringerung der gegenseitigen Spulenbeeinflussung.

Die Fig. 3 zeigt gegenüber der Meßvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 noch eine weitere Abwandlung.

An dem Arm 72 zur Verbindung mit dem mehrarmigen Teil 48 ist hier ein seitlicher Auslaßarm 170 vorgesehen, in dem ein Einwegventil oder ein Absperrhahn 172 angeordnet ist. Eine äußere Vakuumpumpe kann entfallen; bei Verwendung eines Einwegventils 172 im Arm 170 schiebt man den Kolben in den rohrförmigen Teil 74 einfach hinein; wird anstatt eines Ventils ein Absperrhahn 172 im Arm 170 verwendet, muß dieser dabei geöffnet sein und anschließend wieder geschlossen werden. Durch die Verschiebung des Kolbens wird genügend Flüssigkeit über den Arm 170 herausgedrückt. Der Kolben wird darauf nach unten in Bewegung gesetzt. Ein solcher Auslaßarm 170 kann bei allen dargestellten Ausführungsformen vorgesehen sein. Der Auslaßarm könnte auch durch ein Einwegventil am Kolben selbst ersetzt sein, durch welches Flüssigkeit strömt, wenn der Kolben nach innen verschoben wird.

Fig. 5 zeigt eine geänderte Meßvorrichtung 180, bei welcher eine Membran 182 als Druckübertragungsmittel verwendet wird, so daß die vorhandene Flüssigkeit 56 nicht mit der Flüssigkeit 184 in Berührung kommt, die in dem Rohrteil 186 verwendet wird, in welchem sich der Kolben 188 auf und ab bewegt. Als Flüssigkeit 184 kann ein entsprechendes Öl od. dgl. verwendet werden, welches zusätzlich abdichtend wirkt. Das flüssige Medium 56 kann ätzend, lösend oder flüchtig sein, so daß es nicht in Berührung mit dem Kolben kommen soll.

Auf das Gefäß 38 ist ein Zwischenteil 190 aufgesetzt, welcher einen seitlichen Vakuumarm 192 mit Absperrhahn 194 besitzt, der auch durch die Teile 170 und 172 in Fig. 3 ersetzt werden kann (wenn Mittel vorgesehen sind, um den Kolben 188 nach unten zu verschieben). Der Rohrteil 186 ist in das Mundstück 196 des Zwischenstücks eingesetzt, wobei die Membran 182 dazwischen eingespannt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist der Kolben 188 an einem Seil 200 befestigt, welches über eine an der Scheibe 204 sitzende Seilscheibe 202 läuft. Die Scheibe 204 ist mit einem Vorsprung 206 versehen, der mit dem Ein- und Ausschalter 98 und 100 zusammenarbeitet. Das Seil 200 ist an einer Trommel 208 befestigt, die von einem elektrischen Motor 210 über eine entsprechende Kupplung angetrieben wird.

Wenn der Kolben 188 durch den Motor 210 gehoben wird, gelangt er in die angedeutete Stellung, wodurch die Membran 182 zusammenfällt und dadurch Flüssigkeit durch die Tastöffnung (nicht dargestellt) zieht. Die Elektroden 58 und 60 in den Gefäßen 34 bzw. 38 sind an den Eingangskreis der Anzeigevorrichtung angeschlossen.

Fig. 7 zeigt eine Meßvorrichtung 220, die sich von der Vorrichtung nach Fig. 3 im Prinzip nicht wesentlieh unterscheidet. In diesem Fall sind zwei Paar Metallelektroden an dem rohrförmigen Teil 74 angeordnet. Es sind einfache, am Glasrohr haftende Folien. Das rechte Elektrodenpaar 222 und 224 ist an den Oszillator 160 angeschlossen und das linke Paar 226 und 228 an den Oszillator 164. Die Elektroden sind gebogen, und ihre Kapazität hängt von den dielektrischen Verhältnissen zwischen den Elektroden ab. Der Kolben 230 besteht aus einer Metallscheibe, oder er besitzt eine Metallfolienwindung direkt unterhalb der elastischen Außenfläche. Er könnte auch eine koaxial und parallel mit ihm angeordnete Abdichtscheibe besitzen, so daß die Metallscheibe nicht in Berührung mit der Rohrinnenwandung kommt. Der Hauptzweck der Metallscheibe des Kolbens 230 besteht darin, eine wesentliche Änderung der Elektrodenkapazität hervorzurufen, wenn der Kolben zu diesen ausgerichtet ist. Eine solche Kapazitätsänderung kann die Koppelkapazität zwischen zwei Teilen des Oszillatorkreises erhöhen oder die Frequenz des Oszillatorschwingkreises ändern, so daß eine Änderung der Oszillatorausgangsleistung erfolgt. Über Schaltkreise 162 und 166 wird dann die Anzeigevorrichtung ein- und ausgeschaltet. Es ist nur ein Kolben 230 dargestellt, aber es kann natürlich auch eine Doppelanordnung nach Fig. 3 verwendet werden, um den Arbeitshub und damit das Meßintervall zu verkürzen. Durch Verstellung der Elektroden längs des rohrförmigen Teils 74 können das Meßvolumen und das Meßintervall eingestellt werden.

Fig. 6 zeigt eine vereinfachte Meßvorrichtung 240 nach der Erfindung, womit ein sehr kleines Flüssigkeitsvolumen gemessen werden kann. Der Eingang des Rohres 74 ist mittels eines Stöpsels 242 aus schmiegsamem gummiähnlichem Material od. dgl. oder ein ähnliches Mittel verschlossen. Zum Beispiel kann eine weiche, elastische Dichtungsscheibe zwischen entsprechenden Metallscheiben eingespannt sein. Anschlagmittel 244 verhindern, daß der Stöpsel 242 in den rohrförmigen Teil 74 hineinrutscht. Anstatt eines Kolbens bewegt sich eine verhältnismäßig dünne Stange 246 in dem flüssigen Medium 248 hin und her. Durch die Verschiebung der Stange wird ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen verdrängt und ermöglicht daher je nach der Bewegung die Anwendung von Druck oder Saugwirkung, was eine sehr feine und genaue Messung der Flüssigkeit ermöglicht. Die Stange 246 kann elektrisch leitend und so angeordnet sein, daß sie verschiedene Stromkreise zum Ein- und Ausschalten der Anzeigevorrichtung 10 schließt. Zum Beispiel schleift ein geerdeter Kontakt mit der Stange 246, und wenn sich die Stange nach unten bewegt, berührt sie zuerst den Kontakt 252, um einen ersten Schaltkreis zu schließen, worauf sie einen zweiten Kontakt 254 berührt, um einen zweiten Kreis zu schließen.

Die Meßvorrichtung 240 arbeitet in der in Verbindung mit den anderen Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Weise.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann auch durch Änderung des Flüssigkeitsvolumens betrieben werden, mit dem der Kolben während der Meßperiode in Verbindung steht. So kann z. B. bei den gezeigten Konstruktionen eine Saugwirkung oder ein Druck auf das eine oder andere der flüssigen Medien und 56 angewandt werden, um die Flüssigkeit durch die Öffnung 42 zu treiben. Der Kolben folgt dann der Änderung im Volumen und betätigt die Schalter der Anzeigevorrichtung zu einem gewünschten Augenblick.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zum Messen der Anzahl und Größe von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen und zum Studium deren Verteilung und deren anderen Eigenschaften mit einem Gefäß zur Aufnahme einer ersten Flüssigkeit und einem Gefäß zur Aufnahme derselben oder einer anderen Flüssigkeit, wobei beide Gefäße über eine Öffnung miteinander in Verbindung stehen und auf die Flüssigkeiten ein unterschiedlicher Druck wirkt, und mit in den Gefäßen angeordneten Elektroden, die an eine elektrische Anzeigevorrichtung angeschlossen sind, dadurch gekenn zeichnet, daß in einem von dem einen Gefäß abgehenden Rohrteil ein im Verhältnis der vom einen Gefäß zum anderen fließenden Flüssigkeit sich verschiebender Kolben vorhanden ist, der über Schaltmittel in einer ersten Stellung die Anzeigevorrichtung ein- und in einer anderen vorbestimmten Stellung ausschaltet.

2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- bzw. Ausschalten der Anzeigevorrichtung vom Kolben- bzw. von damit zusammenwirkenden Teilen — mittels in vorbestimmtem Abstand voneinander angeordneten verstellbaren Schaltern erfolgt.

3. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- bzw. Ausschalten der Anzeigevorrichtung durch induktive bzw. kapazitive Verstimmung von Schaltkreisen erfolgt.

4. Meßanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Koppelwindungen besitzt und die Koppelspulen der Schaltstromkreise der Anzeigevorrichtung um den Rohrteil für den Kolben angeordnet sind, wobei

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deren Abstand größer ist als der der Koppelwindungen am Kolben.

5. Meßanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben selbst die kapazitive Kopplung von am Rohrteil angebrachten Belägen bestimmt, die in die Schaltstromkreise eingeschaltet sind.

6. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumquelle an das mit dem Kolben versehene Gefäß anschließbar ist.

7. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenbewegung während des Meßvorgangs durch ein Gewicht, eine Feder oder einen Motor bewirkt wird.

8. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Kolben führende Rohrteil nach abwärts geneigt ist.

9. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben auf eine Flüssigkeit wirkt, die durch eine undurchlässige, schmiegsame, den Flüssigkeitsdruck übertragende Membran von der übrigen Flüssigkeit getrennt ist.

10. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am den Kolben führenden Rohrteil ein von Hand absperrbarer Auslaß oder ein Auslaßventil vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 656 508.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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