DE1598242C - Einrichtung zum Messen der Anzahl und/oder Große von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mes- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in

sen der Anzahl und/oder Größe von in einer Flüssig- der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen

keit suspendierten Teilchen mit einer die Suspension näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

in zwei Bereiche teilenden, elektrisch isolierenden F i g. 1 eine Teilansicht in -Draufsicht einer Trenn-

Trennwand, welche einen Durchbruch aufweist, der 5 wand eines elektronischen Teilchenuntersuchungsge-

von einer mit einer kleinen .öffnung (Meßöffung) im rates, welche die bekannte Ausbildung der Blende

Bereich des Durchbruches versehenen, an der Trenn- zeigt, wobei der Maßstab wie in F i g. 2 und 4 stark

wand fiüssigkeitsdicht befestigten Blende aus elek- vergrößert ist,

trisch isolierendem Material abgedeckt ist,,mit zwei Fig. 2 eine Schnittansicht nach Fig.l nach der an einen elektrischen Meßkreis angeschlossenen Elek- io Linie 2-2 in der angegebenen Richtung,
troden und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Teilchen-Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen der Untersuchungsgerätes,
Suspension. F ig. 4 eine Reihe von Schnittansichten entsprechend

Eine derartige Einrichtung ist aus der deutschen F i g. 2, jedoch mit einer gummielastischen Membran Patentschrift 964 810 bekannt. Bei einer solchen Ein- 15 als Blende,, welche bei (a) die Membran im normalen richtung besteht die Gefahr, daß die Meßöffnung Gebrauch und unverstopften Zustand zeigt; bei (b) durch Ablagerungen in ihrer Größe verändert oder die Membran nach der Verstopfung durch Ablagegar verstopft wird. Insbesondere tritt diese Gefahr rungen od. dgl.; bei (c) die Membran im gespannten dann auf, wenn Suspensionen untersucht werden, die Zustand, entweder unter dem Druck der Probensehrunterschiedlich großeTeilchen enthalten oder aber 20 pumpe oder einer Hilfspumpe; und bei (d) das Zu-Faserabfälle, Schmutz und andere Fremdkörper. Ver- rückkehren der Membran in ihren normalen Zustand änderungen der Größe der Meßöffnung beeinflussen nach der Ausstoßung der Ablagerungen. /■ aber die Meßimpulse und damit die Meßergebnisse. Das in F i g. 3 gezeigte Teilchenuntersuchungsge- V.

Es wurden bereits mechanische Verfahren zur Be- rät besitzt eine Lochröhre 10, dessen Meßblende bei seitigung von festgestellten Ablagerungen an der Meß- 25 12 in ein Gefäß 14 mit einer Flüssigkeit 16 eingeöffnung vorgeschlagen. So sollte von Zeit zu Zeit die taucht gezeigt ist. Das Gefäß 14 hat einen Überlauf-Meßöffnung von Hand gereinigt werden, was bei der auslaß 18, um sicherzustellen, daß der Rückdruck auf sehr, kleinen Meßöffnung aber äußerst schwierig ist. die Blende 12 im wesentlichen gleichmäßig ist. Die Ferner wurden elektronische Verfahren entwickelt, Lochröhre 10 ist mit einer Leitung 20 verbunden, die auf der elektrischen Veränderung des im Falle 30 durch welche eine Probensuspension von Teilchen in der Verstopfung erzeugten Signals beruhen. Solche die Lochröhre 10 mittels einer Leitung 22 und einer Signalveränderungsanzeigesysteme werden dazu ver- · Pumpe 24 eingeleitet werden kann. Platinelektroden wendet, einen Verstopfungsalarm auszulösen, das 26 und 28 sind in eine Suspension 30 in der Loch-Zählen abzuschalten, eine mechanische Reinigungs- röhre 10 und in die Flüssigkeit 16 im Gefäß 14 einvorrichtung zu betätigen usw. · 35 getaucht. Die Elektroden 26 und 28 ermöglichen das

Aus den USA.-Patentschriften 2 985 830 und Fließen eines stabilen elektrischen Stroms zwischen 3122 431 ist es bekannt, die Meßöffung dadurch zu den beiden Flüssigkeiten durch die Meßöffnung in erstellen, daß die Trennwand aus Glas mit einem der Blende 12 hindurch und ermöglichen ferner die größeren Loch versehen wird, das von einem starren Anzeige der Veränderung im spezifischen Widerstand Blättchen aus Glas oder Saphir abgedeckt ist. Dieses 40 des innerhalb der Meßöffnung befindlichen Teils der Blättchen ist mit einer gebohrten Meßöffnung ver- Suspension. Zu einem Block 32 führen Leitungen, sehen. Solche Meßöffnungen sind in ihrer Größe welche symbolisch den elektronischen Teil des Teilexakt herstellbar und bleiben bei Verwendung eines chenuntersuchungsgerätes in Fig. 3, einschließlich Saphirblättchens auch über längere Zeit in ihrer der Detektoren, der Impulshöheanalysatoren, der ί Größe konstant, selbst wenn man Suspensionen mit 45 Zähler, der Stromquelle für die Meßöffnung und wei-Abriebteilchen untersucht. terer Schaltungsanordnurigen darstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ein- Wie ersichtlich, sind Verbindungen vom Block 32 gangs beschriebene Einrichtung zum Messen der An- zu zwei weiteren Blöcken 34 und 36 vorgesehen, die zahl und/oder Größe von in einer Flüssigkeit suspen- als Verstopfungsalarm 34 und Hilfspumpe 36 bedierten Teilchen dahingehend zu verbessern, daß die 50 zeichnet werden. Die Hilfspumpe 36 ist mit der Lei-Verstopfung der Meßöffnung auf einfachste Weise tung 20 für einen nachstehend beschriebenen Zweck beseitigt werden kann. verbunden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Die Darstellung in F i g. 3 ist nicht als Fließschema

Blende als eine gummielastische Membran ausgebil- oder elektrisches Schaltbild gedacht, sondern als

det ist. . 55 stark vereinfachte Darstellung der Umgebung, in wel-

Die Verwendung einer gummielastischen Membran eher die Erfindung Anwendung findet, und als Skizze bietet den Vorteil, daß die Meßöffnung selbsttätig ge- zur Erleichterung bei der Erläuterung der Erfindung, reinigt werden kann, und zwar dadurch, daß infolge Beispielsweise ist das gezeigte Gerät als kontinuierdes Anstiegs der Druckdifferenz, der auftritt, wenn lieh arbeitende Vorrichtung dargestellt, obwohl sie sich an oder in der Meßöffnung Ablagerungen an- 60 auch eine chargenweise arbeitende Vorrichtung ähnlegen, die Membran aus ihrer ursprünglichen Lage lieh der im deutschen Patent 1118 503 beschriebenen ausgebeult wird, wodurch sich die Meßöffnung ver- sein kann.

größert. Die Ablagerungen können dann durch die Die Strömung der Suspension durch die Meßöff-

Meßöffnung hindurchtreten; die Membran kehrt an- nung der Blende 12 hindurch kann auch in der Rich-

schließend selbsttätig wieder in ihre ursprüngliche 65 tung entgegengesetzt der gezeigten sein. Die Pumpe

Lage zurück. 24 kann eine Vakuumquelle sein. Es können auch

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in andere Kombinationen von Ventilsystemen, Meß-

den Unteransprüchen gekennzeichnet. geraten, Manometern usw. vorgesehen werden.

Die am häufigsten verwendete bekannte Art der Meßblende ist in F i g. 1 und 2 gezeigt und als Stand der Technik dargestellt. Durch'diese Gegenüberstellung soll die bekannte Meßblende, welche als Glasbzw, als Saphirplättchen ausgebildet ist, nicht abgewertet werden, sondern der bemerkenswerte technische Fortschritt dargelegt werden, der durch die erfindungsgemäße selbstreinigende Meßblende erzielt wird und wodurch zumindest teilweise ein Problem gelöst wird, für dessen Lösung bisher viel Mühe aufgewandt worden ist.

Die in F i g. 1, 2 und 4 durch die Bezugsziffer 40 bezeichnete Lochröhrenwand ist .normalerWeise aus Glas, Kunststoff oder einem ähnlichen Isoliermaterial hergestellt. Die Meßblende 12 bekannter Art besteht aus einem Glas- oder Saphirplättchen 42 mit einer Mittelöffnung 44, die einen Kanal durch die Wand 40 bildet. Die Öffnung 44 ist der einzige physikalische und elektrische Kanal zwischen den .durch die Wand 40 getrennten Flüssigkeiten. Das Plättchen 42 wird an eine Fläche der Wand 40 angeklebt oder angeschmolzen oder in anderer Weise befestigt. Die Wand 40 wird normalerweise so bearbeitet, daß ein Durchbruch 46 in dieser gebildet wird, der größer als die Öffnung 44 und kleiner als der Außendurchmesser des Plättchens 42 ist. ■

Nach Fig. 4 besteht die Meßblende 12 aus einer Membran 50 aus gummielastischem Folienmaterial, die an eine Fläche der Wand 40 mittels eines Halterings 52 befestigt ist. Die Membran 50 kann eine kleine Scheibe oder ein Teil einer größeren Umhüllung oder Folie sein, die in ihrer Lage über einer in der Wand 40 vorgesehenen Öffnung 54 gehalten wird. Der Ring 52 ist zwar aus Kunststoff oder Glas dargestellt, kann jedoch auch aus Metall sein und gegebenenfalls die Innenelektrode 26 bilden. Er kann in seiner Lage durch Klebstoff, durch ein (nicht gezeigtes Klemmorgan oder in irgendeiner anderen Weise gehalten werden. Vorzugsweise befindet sich die Membran 50 unter Spannung, so daß sie nicht schwingt oder sich unter dem während eines Zählvorgangs ausgeübten gewöhnlichen Druck nicht wesentlich verformt. Um dies zu erreichen, wird sie vor dem Einbau am Ring 52 vorbefestigt. Wenn die Strömung der Suspension von links nach rechts ist, wie in F i g. 4 dargestellt und wie in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben, führt der Einbau der Meßblende 12 zu ernsten mechanischen Manipulationsproblemen. Die Darstellungen sollen jedoch nur zur Erläuterung dienen und sind nicht beschränkend auszulegen. Das Gerät kann eine völlig verschiedene Gestalt haben, und es können völlig verschiedene Glasteile verwendet werden, derart, daß das Anbringen des Elements 12 an die Innenseite einer Röhre nicht erforderlich ist.

In der Mitte der Membran 50 wird durch geeignete Mittel eine feine Öffnung 56 gebildet, die als Kanal für die Teilchen dient, von denen einige bei 58 gezeigt sind. Diese Teilchen treten frei durch die Öffnung 56 hindurch, wie in F i g. 4 a gezeigt, da sie viel kleiner als die Öffnung sind und sie zum größten Teil nicht zusammenfließen oder Klumpen bilden. Wie ersichtlich, baucht sich die Membran 50 infolge des durch die Pumpe 24 erzeugten Flüssigkeitsdrucks, der die Suspension in Bewegung setzt, etwas nach rechts aus. Der Durchmesser der Öffnung 56 in der Membran ist mit etwa der gleichen Größe wie der Lochdurchmesser dargestellt. Es sind im Handel sehr feine, biegsame und elastische Folien erhältlich. Diese können durch Strecken über den Befestigungsring 52 dünner gemacht werden.

In Fig. 4b hat ein Ablagerungsklumpen 60 die Öffnung 56 verstopft, so daß die Teilchen 58 nicht mehr hindurchtreten können. Wenn sie jedoch trotzdem hindurchtreten, erzeugen die durch den Hindurchtritt von Teilchen verursachten Signale eine viel größere Amplitude, als sie es normalerweise tun

ίο würden, da die Öffnung 56 verengt ist und ihre Empfindlichkeit damit zunimmt. Die Flüssigkeitsströmung nimmt ab, und wenn die Pumpe 24 wieder im Betrieb bleibt, erhöht sich der Druck in dem geschlossenen Flüssigkeitssystem innerhalb der Lochröhre 10 und der Leitung 20 und verursacht, daß sich die Membran, wie in Fig. 4b gezeigt, ausbeult. Dies führt zu einer Verringerung der Dicke der Membran und zu einer Zunahme der Größe der Öffnung 56. Der Druck nimmt zu, und aus Fig. 4c ist ersichtlich, daß sich die Membran noch weiter ausgedehnt und ganz beträchtlich ausgebaucht hat. Die Öffnung 56 ist nun beträchtlich größer.

In Fig. 4d ist der Klumpen60 aus der Öffnung 56 ausgestoßen dargestellt, so daß durch das Nachlassen des Drucks die Membran in ihren in Fig. 4a gezeigten Zustand zurückkehrt, in welchem die Öffnung 56 genau den gleichen Zustand wie vor der Verstopfung hat.

Die Membran 50 kann nicht in allen Fällen in genau der gleichen Weise wie beschrieiben ansprechen. Sie kann sich ohne Ausstoßung des Ablagerungsklumpens 60 nach außen ausbauchen. Die Verstopfung kann 'durch Faserabfälle verursacht werden, so daß die Strömung nicht vollständig zum Stillstand kommt.

Unter solchen Umständen kann die elektronische Anordnung so ausgebildet sein, daß sie diese Verstopfung oder teilweise Verstopfung feststellt und ein Druckstoß auf das System durch die H'ilfspumpe 36 ausgeübt wird, um das Ausstoßen des Klumpens oder der Fasern zu bewirken. Der Druckstoß kann negativ sein, beispielsweise durch eine plötzliche Ausübung eines Vakuums auf die Leitung 20, was zur Folge hat, daß die Membran 50 nach innen gesaugt, gespannt und von ihrem Verstopfungsmaterial befreit wird.

Das Material, aus dem die Membran 50 hergestellt ist, ist elastisch. Eine Folie aus synthetischem oder natürlichem Gummi eignet sich sehr gut für diese Zwecke. Es wurden verschiedene harzartige Folien aus Zellulosehydrat verwendet, jedoch haben sich

■■"■■ diese aus verschiedenen Gründen nicht ebenso vorteilhaft erwiesen. In erster Linie lassen sie sich nicht so stark dehnen, wie es erforderlich ist, um den Austritt des Verstopfungsmaterials zu gewährleisten, und in zweiter Linie haben sie, wenn sie dehnbar sind, die Neigung zu einer bleibsnden Verformung und kehren nicht wieder vollständig in 'den ursprünglichen Zustand zurück.

Dies bedeutet, daß die Öffnung 56 vergrößert ist, die Empfindlichkeit herabgesetzt und die Kalibrierung verändert ist. Solche Folien sind verwendbar, müssen jedoch vorsichtig behandelt werden, besonders wenn hohe Drücke ausgeübt werden, um einen Bruch zu verhindern. Die Drücke müssen daher auf einen solchen Wert beschränkt werden, der keinen Bruch verursacht. Die Ablagerungen 60 können nicht sofort auftreten, sondern können das Ergebnis von

Ansammlungen sein, so daß die Feststellung der Verstopfung so bald als möglich erfolgen soll. Der Verstopfungsalarm 34 dient für eine solche Anzeige.

Bei der Ausübung des Druckstoßes wird eine von Hand betätigbare Pumpe 36 der Verdrängerbauart verwendet, um den Druck im System zu verändern. Ein Pumpenhandgriff ist bei 35 dargestellt. Die Pumpe kann betätigt werden, wenn die teilweise oder vollständige Verstopfung festgestellt wird, beispielsweise mit Hilfe eines Mikroskops oder durch andere Mittel, beispielsweise durch den Verstopfungsalarm. Diese Druckausübung kann von Hand oder mechanisch routinemäßig vor jeder Zählung geschehen, um sicher zu sein, daß die Öffnung frei ist. Ein elektrischer Druckwandler 37 kann die Pumpe 36 durch eine elektrische Verbindung mit dem Gerät 32 betätigen.

Eine zusätzliche vorteilhafte Anordnung bei einem System dieser Art besteht in der -Abschaltung des Betriebs der Datenaufnahmeeinrichtung, bis das Ge- ao rät wieder in seinen normalen Zustand zurückgestellt worden ist.

Was die Herstellung der Membranen 50 betrifft, so können diese aus geeignet perforierten Folien hergestellt werden. Bei der Herstellung von Membranen aus Zellulosehydrat, das biegsam, aber nicht sehr elastisch ist, wird ein erwärmter Stift zum Ausstanzen der Öffnung verwendet. Im Falle von Membranen aus dünnen Gummifolien können feine Injektionsnadeln als Ausstanzwerkzeuge und zur Bildung der Öffnung verwendet werden.
.. Unter der verwendeten Bezeichnung »gummielastisch« ist die Dehnbarkeit einschließlich der Elastizität zu verstehen, so daß dem Wort »gummielastisch« hier eine viel umfassendere Bedeutung als dem Wort »elastisch« zugrunde liegt. Unter .dem Wort elastisch ist die Fähigkeit des Materials zur Dehnung auf eine Größe oder Form mit größeren Abmessungen als im ungedehnten Zustand und die im wesentlichen vollständige Rückkehr in seinen ursprünglichen Zustand zu verstehen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen der Anzahl und/ oder Größe von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen mit einer die Suspension in zwei Bereiche teilenden, elektrisch isolierenden Trennwand, welche einen Durchbruch aufweist, der von einer mit einer kleinen Öffnung (Meßöffnung) im Bereich des Durchbruches versehenen, an der Trennwand flüssigkeitsdicht befestigten Blende aus elektrisch isolierendem Material abgedeckt ist, mit zwei an einen elektrischen Meßkreis angeschlossenen Elektroden und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Bereichen der Suspension, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (12) als eine gummielastische Membran (50) ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (50) aus Gummi ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe (24) zur Erzeugung der normalen Druckdifferenz und eine Hilfspumpe (36) zur Änderung der Druckdifferenz bei Ablagerungen von Rückständen (60) in der Meßöffnung (56) vorhanden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (36) eine Druckpumpe ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3,. dadurch gekennzeichnet, daß die von den Pumpen (24, 36) erzeugte Druckdifferenz so auf die Membranbeschaffenheit abgestimmt ist, daß normalerweise die Suspension, ohne die Form der Meßöffnung (56) wesentlich zu ändern, durch diese fließt und bei Ablagerungen von Rückständen (60) in der Meßöffnung die Druckdifferenz unterhalb der Membranbruchgrenze bleibt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (34) zur Feststellung von Rückständen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (36) durch die Anzeigevorrichtung (34) betätigbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (36) manuell betätigbar ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspumpe (36) durch eine bei Verstopfung der Meßöffnung (56) auftretende Druckänderung betätigbar ist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zusätzliche elektrische Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Ausschaltung der die Meßdaten liefernden Schaltungsanordnungen bei zumindest teilweiser Verstopfung der Meßöffnung (56).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen