DE2328429C3 - Einrichtung zur Messung des Gasanteils in verschäumten Ölen o.ä. Substanzen - Google Patents

Einrichtung zur Messung des Gasanteils in verschäumten Ölen o.ä. Substanzen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung des Gasanteils in verschäumten ölen oder ähnlichen Substanzen, die in eine Meßkammer eingebracht werden. Eine derartige Einrichtung ist im Prinzip aus der GB-PS 10 28 197 bekannt.
Die Kenntnis der ölverschäumung ist wichtig zur Kontroüe des Schmierzustandes von bewegten und stetig zu schmierenden Teilen, wie z. B. Lager. Die konventionelle Dichtemessung des Luftanteils im Öl, der ein Maß für solche Schäden ist, erfolgt z. B. mittels Auftriebsmessungen über eine Probenahme und eine Messung der Volumenänderung des Ölvolumens durch Entschäumung, wie es in Chem. Techn., 17. Jahrgang, Heft 2, Februar 1965, Seiten 102 bis 106 beispielsweise beschrieben ist 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 Entschäumungszeit des Öles bzw. der äquivalenten Substanzen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht hingegen darin,
<.o eine Einrichtung zu bieten, mit welcher kontinuierlich die Verschäumung von ölen oder gleichartigen Substanzen gemessen werden kann, wobei 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 Aufgabe ist in Gen kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1 beschrieben. Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Verwendung von Quantenstrahlung höherer Energie (Röntgenstrahlung. Röntgenfluoreszenzstrahlung oder Gammastrahlung) auch dickere 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 Durchstrahifenster 6, 7 und 8, 9 verschlossen. Am unteren Ende des Gehäuses 1, ΐυ insbesondere in dessen Boden 10, ist ein NaJ(Tl)-SzintiI-Iationskristall 11 eingefügt Er kann an einen 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 dem eine Platte 13 verschiebbar ist Diese Platte 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 Ober der Platte 13 ist ein weiteres Gehäuse 16 angeordnet, in welchem eine Gammastrahlen aussendende Strahlenquelle 17, z. B. Am24', 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 Gehäusewandung drehbar befestigt sein können. Die Targets 20 und 21 selbst bestehen aus Zr-Material. Dieses Zirkon wird von den Gammastrahlen des Am241 (24 u. 60 keV- Energie) zur Röntgenfluoreszenzstrahlung der Energie von ca. 16keV 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 16 hindurchtreten können.
Die Öffnungen 26 und 27, sowie jeweils eine der Öffnungen 15 oder 14 der Platte 13 und die Durchstrahlfenster 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 29.
Die Meß- und Vergleichskammern 4 und 5 können als Durchfiußkammern 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 nicnt 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- 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 Ene'gie der zu schwächenden Strahlung ist Bei vorgegeh ·* " Medium und entsprechend ausgewählter Straniungsenergie 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 Fiüssigkeitsschichtdicke kann über ein Kompensationsverfahren mit der Vergleichskammer 5 und einer geeigneten Verschiebeeinrichtung für die Schichtdicke zwischen den Durchstrahlungsfenstern 7 und 9 der Vergleichskammer5 eingestellt werden.
Das Kompensationsverfahren sieht vor, daß jeweils eine der Kammern 4 oder 5 durch Verschieben der Platte 13 mittels Strahlung aus einer der Quellen 20 oder 2i 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 Vergleichskamrner 5 und damit das Flächengewicht verändert Welche Schicht öl ohne Luftanteil der Ölschichtdicke zwischen den Durchstrahlfenstern 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 freigegeben 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 dej Gehäuses 1 auf und ab 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 Dc'ektor zu erreichen, daß nur mit einem Strahler und einem Detektor gearbeitet werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Messung des Gasanteils in verschäumten ölen oder ähnlichen Substanzen, die in eine Meßkammer eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Gehäuse (3) angeordnete Meßkammer (4) zwei Durchstrahlfenster (6 und 8) aufweist, zwischen denen die Öle oder ähnliche Substanzen mit Gasanteil zur Durchstrahlung einführbar sind, daß in einer Vergleichskammer (5) die gleichen Öle oder Substanzen ohne Gasanteil einfüllbar sind, daß die ebenfalls in einem Gehäuse (3) angeordnete Verglcichskammer (5) zwei weitere Durchstrahlfenster (7 und 9) besitzt, von denen mindestens eines in dem auf gleicher Temperatur wie das Gehäuse (3) der Meßkammer (4) gehaltenen Gehäuse (3) so angeordnet ist, daß der Abstand der zwei weiteren Durchstrahlfenster (7 und 9) in Durchstrahlungsrichtung (29) veränderbar ist, daß vor den einen Durchstrahlfenstern (6 und 7) der Meß- und Vergleichskammer (4 und 5) jeweils eine Quantenstrahlungsquelle (20, 21) angeordnet ist, daß zwischen diese Durchstrahlfenster (6 und 7) und die Quellen (20, 21) Blenden (13, 14, 15) einschiebbar sind, und daß hinter den anderen Durchstrahlfenstern (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 Durchstrahlfenster (6 bis 9) derart an der Meß- und Vergleichskammer (4 und 5) angebracht sind, daß die durch sie hindurchtretende Strahlung (24, 25, 28, 29) auf dem gemeinsamen Strahlungsdetektor (11) auftrifft.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zv/ischen den Quantenstrahlungsquellen (20 und 21) eine Gammastrahlung aussendende Quelle (17) steht, die das Material der Quantenstrahlungsquellen (20 und 21) zur Aussendung einer Röntgenfluoreszenzstrahlung (24 und 25) anregt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (13, 14, 15) aus einer Platte (13) mit zwei Öffnungen (14 und 15) besteht, von denen jeweils eine über eines der Durchstrahlfenster (7 und 6) der Vergleichs- oder Meßkammer (5 oder 4) schiebbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (13) eine Schieberplatte ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gammastrahlenquelle (17) aus Am241 und die Quantenstrahlungsquellen (20, 21) aus Zr bestehen.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß 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 Durchstrahlfenster (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 Durchstrahlfenstern (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 Durchstrahlfenstern (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
11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Strahlungsdetektor (11) ein NaJ-Detektor ist
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