DE2328429A1 - Einrichtung zur messung des gasanteils in verschaeumten oelen oder aehnlichen substanzen - Google Patents
Einrichtung zur messung des gasanteils in verschaeumten oelen oder aehnlichen substanzenInfo
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Description
GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 17. Mai 1973
KERNFORSCHUNG MBH - PLA 73/27 Ga/sz
Einrichtung zur Messung des Gasanteils in verschäumten Ölen oder ähnlichen Substanzen ~ ; __
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung des Gasanteils
in verschäumten Ölen oder ähnlichen Substanzen.
Die Kenntnis der Ölverschäumung ist wichtig zur Kontrolle des
Schmierzustandes bewegten und stetig zu schmierenden Teilen, wie z.B. Lager. Die konventionelle Dichtemessung des Luftanteiles
im Öl, der ein Maß für solche Schaden ist, erfolgt z.B. mittels
Auftriebsmessungen über eine Probenahme und eine Messung der Volumenänderung des Ölvolumens durch Entschäumung. Bei ihr jedoch
tritt zusätzlich dazu, daß sie eine diskontinuierliche Messung bildet, der Nachteil einer Verfälschung der Ergebnisse schon
alleine durch die Probenahme, einer Temperaturabhängigkeit und der eines beträchtlichen Zeitaufwandes pro Meßvorgang auf, der
bedingt-ist durch die Entschäumungsseit des Öles bzw. der äqualenten
Substanz.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht hingegen darin, eine Meßmethode bzw. eine Einrichtung zu bieten, mit welcher kontinuierlich die
Verschäumung von Ölen oder gleichartigen Substanzen gemessen werden
kann, wobai weder auf eine Temperatur- noch eine Medienabhängigkeit
geachtet zu werden braucht und bei der eine direkte Anzeige der Verschäumung als Verschäumungsgrad, als Schichtdicke oder eine
äquivalente Größe ermöglicht ist.
Die Lösung dieser Aufgaben, besteht erfindungsgemäß darin, daß
eine Meßkammer vorgesehen ist, die zwei Durchstrahlfenster aufweist, zwischen denen die Öle oder Substanzen mit Gasanteil zur
Durchstrahlung einführbar sind, daß in eine Vergleichskammer die gleichen Öle oder Substanzen ohne Gasanteil einfüllbar sind,
daß die Vergleichskammer zwei weitere Durchstrahlfenster besitzt,
wobei mindestens eines der beiden Durchstrahlfenster in den Abstand bezüglich der Strahlungsrichtung verändernder Weise in einem
Gehäuse angeordnet ist, das auf gleicher Temperatur wie das Gehäuse der Meßkammer gehalten ist, daß vor den einen Durchstrahlfenstern
von Meß- und Vergleichskammer jeweils eine Quantenstrahlungsquelle
angeordnet ist, daß zwischen diese Durchstrahlfenster und die Quellen Blenden einschiebbar sind, und daß hinter den anderen
Durchstrahlfenstern der Meß- und Vergleichskammer ein Strahlungsdetektor
aufgestellt ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Meß- und die Vergleichskammer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet
sein, wobei die Durchstrahlfenster derart an der Meß- und Vergleichskammer angebracht sind, daß die durch sie hindurchtretende
Strahlung auf dem gemeinsamen Strahlungsdetektor auftrifft.
Eine Weiterführung der Erfindung sieht insbesondere vor, daß zwischen
den Quantenstrahlungsquellen eine Gamma-Strahlung aussendende Quelle steht, die das Material der Quantenstrahlungsquellen
zur Aussendung einer Röntgenfluoreszenzstrahlung anregt. Insbeson-
241 dere kann die Gammastrahlenquelle aus Am bestehen, während die
RöntgenfluoreszenzStrahlenquellen aus Zr ausgebildet sind.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können
die Blenden aus einer Platte mit zwei Öffnungen bestehen, von
denen jeweils eine über eines der Durchstrahlungsfenster der Meßoder Vergleichskammer schiebbar ist. Außerdem kann mindestens
eines der Durchstrahlungsfenster der Vergleichskammer dicht in Durchstrahlrichtung gegenüber dem Innenraum der Vergleichskammer
beweglich sein, wobei an dem oder den Durchstrahlungsfenstern der Vergleichskammer eine Verstelleinrichtung mit einer Markierung
anbringbar ist, an der direkt die Dicke der Schicht der Öle oder Substanzen zwischen den beiden Durchstrahlungsfenstern der Vergleichskammer
ablesbar sein kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin,- daß durch
die Verwendung von Quantenstrahlung höherer Energie (Röntgenstrahlung, Röntgenf luoreszenzstrahlung oder Gammastrahlung) auch dikkere
Schichten bzw. größere Volumina verschäumten Öles oder ähnlicher
Substanzen durchstrahlt werden können. Die Messung der Verschäumung
kann in bezug auf den Schwächungskoeffizienten der Strahlung,
der außer der Abhängigkeit von der Dicke der durchstrahlten Schicht ansonsten noch eine von der Temperatur, dem Meßmedium und
der Energie aufweist, außerdem durch die Verwendung der gleichen
Strahlung - nach Wellenlänge und Intensität - der gleichen Substanzen
in Meß- und Vergleichskammer und der Anordnung beider Kammern in Gehäusen gleicher Temperatur oder ein und demselben Gehäuse von den drei letzteren genannten Variablen unabhängig gemacht
werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
mittels der Figur näher erläutert.
In einem Gehäuse 1, welches aus einem Metall bestehen kann, das
Quantenstrahlung zur Umgebung hin abschirmt, ist in die obere Stirnseite 2 ein Einsatz 3 eingeschoben und arretiert. Dieser
Einsatz 3 weist zwei Kammern auf, wovon die Kammer 4 die Meßkammer ist und die Kammer 5 die Vergleichskammer. Beide Kammern sind mittels Durchstrahlfenstern 6, 7 und 8, 9 verschlossen. Am unteren
Ende des Gehäuses 1, insbesondere in dessen Boden 10, ist ein
NaJ(Tl)-Scintillationskristall 11 eingefügt. Er kann" an einen
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Photomultiplier und eine entsprechende Elektronik angeschlossen sein, die aber nicht näher dargestellt ist.
An der Stirnseite 2 des Gehäuses 1 ist ein Flansch 12 angeordnet, auf dam eine Platte 13 verschiebbar ist. Diese Schieberplatte 13
weist zwei Öffnungen 14 und 15 auf, wovon jeweils eine über eines der Durchstrahlfenster 6 oder 7 der beiden Kammern 4 oder 5 einstellbar
ist. Über der Schieberplatte 13 ist ein weiteres Gehäuse 16 angeordnet, in welchem eine Gammastrahlen aussendende Strahlen-
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quelle 17, z.B. Am , auf dem Boden 18 in etwa der Mitte aufgestellt
ist. Diese Gammastrahlenquelle 17 sendet Gammastrahlen 19 aus, welche auf zwei Targets 20 und 21 treffen können. Diese Targets
sind in Halterungen 22 und 23 angeordnet, die an der Gehäuse-•wandung drehbar befestigt sein können. Die Targets 20 und 21 selbst
bestehen aus Zr-Material.-Dieses Zr wird von den Gammastrahlen des
Am-241 (24 u 6O keV-Energie) zur Röntgenfluoreszenzstrahlung der
Energie von ca. 16 keV angeregt. Die Röntgenfluoreszenzstrahlung ist durch die Pfeile 24 und 25 gekennzeichnet, welche so ausgerichtet
sind, daß sie durch die beiden Öffnungen 26 und 27 des Bodens 18 des Gehäuses 1.6 hindurchtreten können.
Die Öffnungen 26 und 27, sowie jeweils eine der Öffnungen 15 oder
14 der Schieberplatte 13 und die Durchstrahlungsfenster 6 bis 9 der beiden Kammern 4 und 5 sind derart ausgerichtet, daß die Strahlen
24 und 25 hinter der Meß- und Vergleichskammer 4 und 5 auf den gemeinsamen Strahlendetektor 11 auftreffen können. Dies ist
gekennzeichnet durch die beiden Hauptstrahlen 28 und 2 9.
Die Meß- und Vergleichskammer 4 und 5 können als Durchflußkammern
ausgebildet sein, wobei das Öl mit Gas- bzw. Luftanteil durch die Öffnung 30 in die Meßkammer 4 eindringen kann und durch eine nicht
sichtbare, jedoch im Bereich des Durchstrahlfensters 6 liegende, wieder ausströmen kann und das Öl ohne Luftanteil in die Vergleichskammer 5 durch eine nicht näher dargestellte Öffnung eintreten und
durch die Öffnung 31 wieder austreten kann. Die Röntgenstrahlung 24 und 25 tritt durch die Durchstrahlfenster 6 und 7 in die Meß-
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und Vergleichskammer 4 und 5 ein und wird dort durch die Öle geschwächt.
Jedoch erfolgt die Schwächung unterschiedlich stark, da in der Meßkammer 4 Öl mit Luft enthalten ist. Die Schwächung
erfolgt nach dem normalen Schwächungsgesetz/ wobei der Schwächungskoeffizient
u eine Funktion von Temperatur, Meßmedium und Energie der zu schwächenden Strahlung ist. Bei vorgegebenem Medium
und entsprechend ausgewählter Strahlungsenergie beeinflußt die Temperatur, da diese oft nicht konstant gehalten werden kann,
das Meßergebnis und macht eine Korrektur notwendig. Jedoch kann
diese Korrektur entfallen, wenn, wie im vorliegenden Fall, die Meß- und Vergleichskammern 4 und 5 in demselben Einsatz 3 gehalten
sind, der aus Kupfer oder einem anderen gut wärmeleitenden Material besteht.
Die Schwächung der Strahlung durch die Luft im Öl in der Meßkammer
4 ist gegenüber der des Meßmediums im allgemeinen vernachlässigbar klein. So kann für die Schwächung mit einer reduzierten
Flüssigkeitsschichtdicke gearbeitet werden, d.h. diese reduzierte Flüssigkeitsschrchtdicke kann über ein Kompensationsverfahren
mit der Vergleichskammer 5 und einer geeigneten Verschiebeeinrichtung für die Schichtdicke zwischen den Durchstrahlungsfenstern
7 und 9 der Vergleichskammer 5 eingestellt werden.
Das Kompensationsverfahren sieht vor, daß jeweils eine der Kammern
4 oder 5 durch Verschieben der Schieberplatte 13 mittels Strahlung
aus einer der Quellen 20 oder 21 durchstrahlt wird. Die Kompensation erfolgt dann dadurch, daß das eine Durchstrahlfenster 9
derart gegenüber dem Durchstrahlfenster 7 der Vergleichskammer 5 verschoben wird, daß sich die Schichtdicke zwischen den beiden
Durchstrahlfenstern . 7 und 9 der Vergleichskammer 5 und damit das Flächengewicht verändert. Welche Schicht Öl ohne Luftanteil
der Ölschichtdicke zwischen den Durchstrahlungsfenstern 6 und 8
der Meßkammer 4 entspricht kann dadurch festgestellt werden, daß zuerst mittels des Detektors 11 der Intensitätswert (gemessen z.B.
als Impulsrate) der Strahlung durch die Meßkammer 4 ermittelt wird
und dann, wobei das Durchstrahlfenster 6 verschlossen und das Durchstrahlfenster 7 der Vergleichskammer 5 für'Strahlung 25 frei-
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gegeben wird, das Durchstrahlfenster 9 so lange verstellt wird, bis der Meßwert der Intensität der Strahlung 25 durch die Vergleichskammer
5 den gleichen Wert annimmt wie die Strahlung 24 durch die Meßkammer 4.
In einer besonderen Ausführung kann das Durchstrahlfenster 9 dazu als Halbzylinder ausgebildet sein, der dicht z.B. mittels eines
Simmeringes 32 (kann auch umgekehrt angeordnet sein) gegenüber dem
Innenraum· 33 der Vergleichskammer 5 abgedichtet ist. Das Durchstrahlfenster
9 ist über die Halterung 34 an einer Führungsstange 35 gehaltert, entlang der es z.B. von außerhalb des Gehäuses 1
hoch und runter bewegt werden kann. An der Halterung 34 kann gleichzeitig eine Markierung 36 angeordnet sein, die dann an
einer geeichten Meßplatte 37 die relative Stellung und damit die Schichtdicke zwischen den Durchstrahlfenstern 9 und 7 angibt.
Der Verschiebeweg, bezogen auf die Ausgangsschichtdicke χ 100 ergibt
direkt die prozentuale Verschäumung, wenn Vergleichs— und Meßkammer 5 und 4 an einem nicht näher dargestellten Ratemeter
den gleichen Ausschlag bewirken. Auch ist es möglich über ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Potentiometer den Verschiebeweg
gleich in ein analoges Spannungssignal umzuwandeln, das mit
einem Voltmeter auch an anderen Orten als am Meßplatz registriert werden kann. Der Ausgleich der beiden Signale von Meß- und Vergleichskammer
4 und 5 läßt sich sowohl von Hand als auch automatisch mit einem geeigneten-Regelkreis erreichen.
Auch ist es möglich, andere Strahlungsquellen zu verwenden. Jedoch
ist es immer möglich durch eine geschickte Anordnung von Strahler, Kammern und Detektor zu erreichen, daß nur mit einem Strahler und
einem Detektor gearbeitet werden kann.
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Claims (1)
- raROTmSOTnL Sm * Karlsruhe, den 17. Mai 1973KERNFORSCHUNG MBH ^ pIA 13/27 Ga/szPatentanspr iichefl.j Einrichtung zur Messung des Gasanteils in verschäumten Ölen oder ähnlichen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßkammer (4) vorgesehen ist, die zwei Durchstrahlfenster (6 und 8) aufweist, zwischen denen die Öle oder Substanzen mit Gasanteil zur Durchstrahlung einführbar sind, daß in einer Vergleichskammer (5) die gleichen Öle oder Substanzen ohne Gasanteil einfüllbar sind, daß die Vergleichskammer (5) zwei weitere Durchstrahlfenster (7 und 9) besitzt, wobei mindestens eines der beiden Durchstrahlfenster (9) in den Abstand bezüglich der Strahlungsrichtung (29) verändernder Weise in einem Gehäuse angeordnet ist, das auf gleicher Temperatur wie das Gehäuse (3) der Meßkammer (4) gehalten ist, daß vor den einen Durchstrahl— fenstern (6 und 7) der Meß—.und Vergiß ich skammer (4 und 5) jeweils eine Quantenstrahlungsquelle (20, 21) angeordnet ist, daß zwischen diese Durchstrahlfenster· ( 6 und 7) und die Quellen (2O, 21) Blenden (13) einschiebbar sind, und daß hinter den anderen Durchstrahlungsfenstern (8 und 9) der Meß- und Vergleichskammer (4 und 5) ein Strahlungsdetektor (11) aufgestellt ist.2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Vergleichskammer (4 und 5) in einem gemeinsamen Gehäuse (3) angeordnet sind, und daß die Durchstrahlungsfenster (6 bis 9) derart an der Meß- und Vergleichskammer (4 und 5) angebracht sind, daß die durch sie hindurchtretende Strahlung (24, 25, 28r 29) auf dem gemeinsamen Strahlungsdetektor (11) auftrifft. ■."■■■3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen, den Quantenstrahlungsquellen (20 und 21) eine Gammastrahlung aussendende Quelle (17) steht, die das Material der Quantenstrahlungsquellen (2O und 21) zur Aussendung einer Röntgenfluoreszenstrahlung (24 und 25) anregt.- 8 40988 1 /05054. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (13) aus einer Platte mit zwei Öffnungen (14 und 15) besteht, von denen jeweils eine über eines der Durchstrahlungsfenster (7 und 6) der Vergleichsoder Meßkammer (5 oder 4) schiebbar ist.5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (13) eine Schieberplatte ist.Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gammastrahlenquelle (17) aus Am
quellen (20, 21) aus Zr bestehen.241
Gammastrahlenquelle (17) aus Am und die Quantenstrahlungs-7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Raum, in dem die Strahlenquellen (17, 20, 21) angeordnet sind, mittels einer Strahlungsabschirmung (16, 18) mit zwei Austrittsöffnungen (26, 27) für die Quantenstrahlung (24, 25) umgeben ist.8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Durchstrahlungsfenster(9) der Vergleichskammer (5) dicht in Durchstrahlungsrichtung (29) gegenüber dem Innenraum (33) der Vergleichskammer (5) beweglich ist.9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an dem oder den Durchstrahlungsfenstern (9 oder 7 und 9) der Vergleichskammer (5) eine Verstelleinrichtung (34, 35) mit einer Markierung (36, 37) anbringbar ist, an der direkt die Dicke der Schicht der Öle oder Substanzen zwischen den beiden Durchstrahlungsfenstern (7 und 9) der Vergleichskammer (5) ablesbar ist.10. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Meßkammer (4) zu einer Durchflußkammer ausgebildet ist.— 9 —AO9881/050511. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Strahlungsdetektor (11) ein NaJ-Detektor ist. ' ·40 98 817 050 5JOLee rs e 11e
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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Chem. Techn., 17. Jg., H. 2, Febr. 1965, S. 102-106 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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NL7405191A (de) | 1974-12-09 |
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