DE2542198C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abmessen eines bestimmten Volumens einer durch e.r.e Sung strömenden Flüssigkeit mittels in die Flüssigkeit • r h harpr Trennschübe eines Fluids, das mit der SEiclSar bzw. in ihr nicht löslich ist, mit eS ersten Leitungsabschnitt, der eine Meßstrecke π ^mindestens zwei Abfühlstellen zum Feststellen des Durchgangs der Trennschübe enthält und der am einen, stromaufwärts gelegenen Ende mit der Ausgangsleitung eines T-förmigen Anschlußstückes verbunden ist, in dem Ξ erste Eingangsleitung für die abzumessend« Flüssigkeit und eine zweite Eingangsleitung fur da* Trennfluid zusammentreffen.

Bei physikalischen, chemischen oder medizinischen Messungen kann es erforderlich sein ein bestimmtes FlSfekeitsvolumen abzumessen oder Meßapparaturen nur während des Durchtritts eines bestimmten Volumens der Flüssigkeit einzuschalten: Ein Beispiel hierzu Tsi die automatische Zählung von Blutkörperchen. Es kann auch erforderlich sein, den Durchsatz der Flüssigkeit, d.h. das pro Zeiteinheit durchströmende Volumen zu erfassen: Dies ist beispielsweise in Kapillarvisl osimetern von Nutzen

Der Erfindung liegt das an sich bekannte Verfahren zugrunde, den Flüssigkeitsstrom durch eine mit der Flüssigkeit mitgeführte Luftblase zu markieren und den Durchlauf der Luftblase an zwei in einer Meßstrecke um das zu bestimmende Volumen beanstandeten Abfühlstellen festzustellen (vgl. ^beisP^ielsweis _A ^e _Kf..^G.^B-P^S 12 41349) Vom Durchlaufen der ersten Abfuhlstelle durch die Luftblase bis zum Durchlaufen der zweiten Abfuhlstelle fließt durch die Meßstrecke das abzumessende Flüssigkeilsvolumen. Gleichzeitig kann durch die Signale der Abfühlstellen eine Meßapparatur zu beliebigen Zwecken ein- oder ausgeschaltet oder sonstwie gesteuert werden. Die Trennlu t lauft in geschlossenem Kreislauf um, bedarf also keiner Nachfüllung. Vor der Einspeisestelle der Trennluft m den Flüssigkeitsstrom ist eine Drosselstelle zur Steuerung der Einspeisefrequenz der Trennluft vorgesehen.

Zur Bestimmung eines Durchsatzes, d.h. eines Flüssigkeitsvolumens pro Zeiteinheit, wird neben dem Volumen auch die Zeit gemessen und ausgewertet, welche die Luftblase zum Durchlaufen der Strecke zwischen den beiden Abfühlstellen benötigt Es kann dabei zweckmäßig sein, mehr als nur zwei Abfühlstellen in der Meßstrecke anzuordnen, um Unregelmäßigkeiten im Durchsatz zu erfassen oder dadurch verursachte Fehler eliminieren zu können.

Aus dem CH-Patent 3 96 459 ist bekannt, in eine in einer Leitung strömende Flüssigkeit Segmente eines darin unlöslichen Trennfluids einzuführen, mit dem Zweck, diese Flüssigkeit in verschiedene voneinander getrennte Abschnitte zu unterteilen, indem die Trenn-

luidsegniente den ganzen Querschnitt der Leitung lusfüüen. Dazu werden aufeinander abgestimmte Mengen der Flüssigkeit und des Trennfhiids in einem ;twa T-förmigen Anschlußstü,-k zusammengeführt, wobei durch synchron betriebene Dosierpumpen die Flüssigkeit mittels Unterdruck durch die durchgehende Leitung des Anschlußstücks gesaugt und das Trennfluid mittels Überdruck durch den Steg des Anschlußstücks getrieben wird. In einer solchen Vorrichtung wird eine Dosierpumpe benutzt, die aus zwei miteinander gekoppelten Pumpen besteht, was in der Herstellung und im Betrieb ziemlich heikel und teuer ist.

Im CH-Patent 4 52 933 wird vorgeschlagen, die Flüssigkeit mittels des von einer ersten Pumpe erzeugten Überdrucks durch die durchlaufende Leitung de'- Anschlußstücks zu treiben. Um das Trennfluid durch den Steg des Anschlußstückes zu treiben, wird eine zweite Pumpe benötigt und als Dosiervorrichtung zum Einlassen der richtigen Menge Trennfluid ausgebildet. Auch in dieser Vorrichtung sind also zwei Pumpen vorzusehen, wobei eine von diesen zudem noch eine heikle und teure Dosierpumpe ist.

In der DT-Auslegeschrift 21 43 229 wird vorgeschlagen, zum periodischen, taktmäßigen Einführen eines genau bemessenen Trennfluidsegments in einen Flüssigkeitsstrom in einem Anschlußstück obiger Art, die Flüssigkeit von einer Schlauchquetschpumpe mittels Überdruckes kontinuierlich durch die durchgehende Leitung des Anschlußstückes zu fördern, während ein Hohlraum von praktisch konstantem Volumen periodisch und wechselweise an eine unter konstantem Druck stehende Quelle des Trennfluids und an den Steg des Anschlußstücks angeschlossen wird und dieses wechselweise Anschließen synchron mit der Betätigung der Schlauchqvetschpumpe erfolgt. Dazu ist aber eine Vorrichtung mit schnellwirkenden Ventilen und deren Steuerung erforderlich. Außerdem sind auch bei dieser Vorrichtung mindestens zwei Pumpen erforderlich, und zwar einerseits die Schlauchquetschpumpe und andererseits eine Pumpe zum Schaffen eines Überdruckes in der Trennquelle bezogen auf den Druck am Auslauf des Anschlußstückes.

Aus der DT-OS 20 36 262 ist eine Vorrichtung bekannt, in welcher, wie in einer besonderen Ausführung der im vorangehenden Absatz gewürdigten Vorrichtung, auf einanderfolgende Schübe einer Flüssigkeit und eines Trennfluids mittels je einer Schlauchquetschpumpe in eine Leitung gedrückt werden. Auch hier sind also zwei Pumpen erforderlich.

Aus der DT-OS 15 98 304 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von kleinen Trennschüben eines Gases in einer abzumessenden Flüssigkeit bekannt. Ein durch Knopfdruck mechanisch in einem Zylinder zu bewegender Kolben ist mit Kanälen von kapillarem Durchmesser versehen. Zwischen dem Kolben und dem Zylinder bildet sich eine Kammer von variablem Volumen. Durch das Zusammenwirken der verschiedenen Kanäle kann, in Abhängigkeit der Bewegung des Kolbens, die Kammer mit einem gasgefüllten Raum verbunden werden, der Druck des Gases in der Kammer durch Volumenverminderung bei konstanter Gasmenge erhöht werden, und schließlich eine Verbindung der Kammer mit einem Anschlußstück hergestellt werden, worauf das expandierende Gas aus der Kammer ausströmt und im Anschlußstück eine Gasblase in der abzumessenden Flüssigkeit erzeugt. Dabei entsteht aber ein Druckstoß in der abzumessenden Flüssigkeit, so daß letztere nicht mit konstanter Geschwindigkeit fließt:

V.it Hilfe dieser Vorrichtung können also Flüssigkeitsmengen, jedoch kein Durchsatz gemessen werden. Nachteilig ist noch in dieser bekannten Vorrichtung der komplexe Aufbau aus vielen Teilen, deren komplizierte Form mit hoher Präzision zu fertigen ist, so daß sehr hohe Herstellungs- und Wartungskcsten vorzusehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu scnaffen, welche einerseits dadurch vereinfacht und verbilligt wird, daß nur eine Pumpe und keine unüblichen Präzisionsteile benötigt werden, und andererseits dadurch in der Genauigkeit und Betriebssicherheit verbessert wird, daß die Meßgeschwindigkeit oder die Meßgenauigkeit nicht durch Eingriffe des Bedienungspersonals beeinflußt wird. Insbesondere soll vom Bedienungspersonal keine genau vorbestimmte Zugabe eines Fluids und keine Einstellung eines Fluiddurchsatzes verlangt werden, wie es beispielsweise in der Lehre nach der erwähnten GB-PS 12 41 349 erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeinäß dadurch gelöst, daß der erste Leitungsabschnitt am vom Anschlußstück abgewandten, anderen Ende über ein erstes Ventil an die Unteidruckseite einer Pumpvorrichtung angeschlossen ist, daß ferner die erste Eingangsleitung ständig mit einem Behälter mit der abzumessenden Flüssigkeit über einen zweiten Leitungsabschnitt verbunden ist, der in der strömenden Flüssigkeit einen dynamischen Druckabfall verursacht, daß die zweite Eingangsleitung ständig mit einem Behälter für das Trennfluid verbunden ist und daß schließlich der Trennfluidbehälter über ein zweites Ventil der Flüssigkeitsbehälter hingegen ständig mit einem Raum verbunden sind, dem die Überdruckseite der Pumpvorrichtung zugeordnet ist.

In einer vereinfachten Ausführung sind das erste Ventil und die Pumpvorrichtung konstruktiv und funktionell als Ventilpumpe vereinigt, derart, daß beim Betrieb der Pumpe das Ventil offen und bei abgestellter Pumpe das Ventil geschlossen ist. In einer noch vereinfacnteren Ausführung ist die Pumpe im abgestellten Zustand dicht und dient dabei selber als Ventil.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist erfindungsgemäß in einem Ausgangszustand die Leitung mindestens teilweise mit der Flüssigkeit angefüllt, während die Ventile geschlossen sind; durch Öffnen des ersten Ventils wird die Leitung dem Unterdruck der Pumpvorrichtung ausgesetzt, die Flüssigkeit durch die Leitung getrieben, ein Segment des Trennfluids in die Flüssigkeit beim Anschlußstück eingeführt und dessen Durchlauf in der Meßstrecke gemessen; danach wird das erste Ventil wieder geschlossen und das zweite Ventil zur Druckausgleichung zwischen dem Fluidbehälter und dem genannten Raum zeitweise geöffnet, so daß der Ausgangszustand wieder hergestellt wird.

Bei Verwendung von Luft als Fluid ist eine Ausbildung der Vorrichtung vorteilhaft, in welcher der genannte Raum die gesamte Umluft beinhaltet. Daraus ergibt sich, daß der Flüssigkeitsbehälter, der Auslaß der Pumpvorrichtung und der Einlaß des zweiten Ventils zur Umluft hin offen sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung ist der genannte Raum mit einem in der Flüssigkeit unlöslichen Gas gefüllt und zur Außenluft hin abgegrenzt. Daraus ergibt sich, daß zwischen dem Druck an einer beliebigen Stelle in der Vorrichtung und dem Druck der Außenluft keine Verbindung besteht. In einer Variante dieser Ausbildung ist der Druck der

Außenluft gleich dem Druck an derjenigen Stelle in der Vorrichtung, wo das erste Ventil mit der Pumpvorrichtung verbunden ist. Der Druck an der Pumpvorrichtung ist dann unterdruckseitig gleich und überdruckseitig höher als der Druck der Außenluft, und der Auslaß des ersten Ventils sowie der Einlaß der Pumpvorrichtung sind zur Außenluft hin offen, wobei als Trennfluid wiederum Luft verwendet wird.

Beim Betrieb der Vorrichtung kann als Trennfluid eine zweite Flüssigkeit verwendet werden, die mit der abzumessenden Flüssigkeit unmischbar ist. Dabei ist der Trennfluidbehälter mit der als Trennfluid verwendeten Flüssigkeit nur teilweise gefüllt, der restliche Teil des Trennfluidbehälters ist gasgefüllt wie der genannte Raum, mit welchem er über das zweite Ventil verbunden ist. Durch die Ausdehnung dieses Gasvolumens wird das flüssige und daher inkompressible Trennfluid in die Leitung getrieben. Beim Druckausgleich kann, in einer Variante, neues Trennfluid in den Trennfluidbehälter durch Saugwirkung eingeführt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung wird zwischen dem ersten Ventil und der Pumpvorrichtung ein Abscheider zum Trennen der Flüssigkeit vom Trennfluid vorgesehen. Damit wird erreicht, daß die Pumpvorrichtung unmittelbar nur auf das; Trennfluid einwirkt und als Trennflu'idpumpe optimal gestaltet und betrieben werden kann. In der Variante der Vorrichtung, in welcher der Druck an der Pumpvorrichtung unterdruckseitig gleich und überdruckseitig höher als der Druck der Außenkift ist, kann der Abscheider zur Au3enluft hin offen sein, und die Pumpvorrichtung ist dann als Verdichtervorrichtung für Luft vorgesehen.

Vorteilhafterweise kann die zum Einführen des Trennfluidsegmentes in die Flüssigkeit benötigte Energie sowie die zum Treiben der Flüssigkeit durch die Leitung benötigte Energie in einem oder in je einem gasförmigen Medium gespeichert werden. Bei abgeschlossenem Abscheider kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, daS ein oberer Teil des Abscheiders gasgefüllt ist und ein wesentlich größeres Volumen aufweist als das von der Vorrichtung abzumessende und der Meßstrecke entsprechende Volumen, daß ferner die Pumpvorrichtung mit diesem gasgefüllten Teil des Abscheiders verbunden ist, und daß schließlich diese Pumpvorrichtung als Ventilpumpe ausgebildet ist, Damit wird erreicht, daß die von Unterdruck im gasgefüllten Teil des Abscheiders verursachte Saugwirkung zum Durchführen mindestens ainer Abmessung ausreicht: Folglich kann die Pumpvorrichtung während der Abmessung abgestellt werden, wodurch alle von inr verursachten Störungen und insbesondere die Erschütterungen eliminiert werden. Es genügt, wenn von Zeit 2.u Zeit (aber nicht während eines Meßvorganges) der Unterdruck im gasgefüllten Teil des Abscheiders wiederhergestellt wird. Auch bei zur Außenluft hin offenem Abscheider ist es vorteilhaft, die Pumpvorrichtung als Ventilpumpe auszubilden; in dieser Variante enthält der im Oberdruck stehende Raum eine Menge Luft, deren Expansion vom Überdruck zum Druck der Außenluft einer Volumenänderung entspricht, die wesentlich größer ist als das von der Vorrichtung abzumessende und der Meßstrecke entsprechende Volumen. Auch so wird erreicht, daß die Druckwirkung zum Durchführen mindestens eines Meßvorganges ausreicht, und daß folglich die Pumpvorrichtung während des Meßvorganges abgestellt werden kann.

Zum einwandfreien Betrieb der Vorrichtung ist ein sauberes Abreißen des Trennfluidsegments von der Eingangsleitung im Anschlußstück erforderlich. Zu diesem Zweck wird das Anschlußstück vorzugsweise so gestaltet, daß die erste, mit dem Flüssigkeitsbehälter verbundene Eingangsleitung in die zur Meßstrecke führende Ausgangsleitung im wesentlichen querschnitts- und richtungsgleich übergeht, während die zweite, mi! dem Trennfluidbehälter verbundene Emgangsleitung in die Ausgangsleitung schräg von der Strömungsrichtung abgewendet einmündet. Vorzugsweise beträgt dabei der Neigungswinkel 135°, insbesondere wenn als Trennfluid Luft verwendet wird.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Länge eines Trennfluidsegments nicht durch die öffnungsdauer eines Ventils bestimmt, sondern »5 durch die Größe des Gasvolumens im Trennfluidbehälter und durch die von der Pumpvorrichtung gelieferte Druckdifferenz ais Folge des dynamischen Druckabfalls im entsprechenden Leitungsabschnitt. Dieser dynamische Druckabfall kann auf bekannte Weise durch das Einsetzen einer Kapillare, einer Rohrschlange, eines teilweise geschlossenen Nadelventils und dergleichen in den entsprechenden LeitungsabschniU erzeugt werden. Die stets noch vorhandene Varianz der Länge eines Trennfluidsegments spielt dank Wahrnehmen derselben JS Front des Trennfluidsegments in zwei hintereinander angeordneten Sensoren keine Rolle, ex werden also keine großen Anforderungen an die Schnelligkeit und an die zeitlich genaue Wiederholbarkeit des Ventilöffnens und -schließens gestellt. Der Betrieb der Vorrichtung ist nicht davon abhängig, ob die vordere oder die hintere, nachlaufende Front eines Fluidsegments von den Sensoren wahrgenommen wird, soweit bei allen Sensoren dieselbe Front als Meßpunkt benutzt wird.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegeristandes sind in der Zeichnung dargestellt und im nachstehenden erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausbildung der Vorrichtung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung des Ausgargszustandes im Anschlußstück,

Fig.3 eine schematische Darstellung der Bildung. eines Trennfluidsegmentes im Anschlußstück, F i g. 4 eine schematische Darstellung des Abtrennens eines Trennfluidsegments im Anschlußstück,

F i g. 5 eine schematische Ansicht einer anderen Ausbildung der Vorrichtung und

F i g. 6 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung.

In der Vorrichtung gemäß Fig. 1 enthält ein in· Rahmen 1 abgebildeter Leitungsabschnitt 2 eint Meßstrecke 3, welche zwischen Meßstellen 4 und 5 liegt Am einen Ende ist der Leitungsabschnitt 2 über eil Ventil 6 mit dem Einlaß einer Pumpvorrichtung ' verbunden. Am anderen Ende ist der Leitungsabschnit 2 mit einem im Rahmen 8 abgebildeten Anschlußstück¹ verbunden, und zwar mit dessen Ausgangsleitung 10. Ir Anschlußstück 9 vereinigen sich dessen Eingangsleitur gen 11 und 12 zur Ausgangsleitung 110. Die Eingangsie tung! 1 i ist mit einer Kapillare 13 verbunden, die in ein im Flüssigkeitsbehälter 14 enthaltene Flüssigkeit I eintaucht. Der Flüssigkeitsbehälter 14 liegt in einei vom Rahmen 16 abgegrenzten Raum 17 und ist 3 diesem Raum hin offen. Die Eingangsleitung 12 ist ιτ dem Trennfluidbehälter 18 verbunden, welcher selb über ein Ventil 19 mit dem Raum 17 verbunden ist. Am der Auslaß der Pumpvorrichtung 7 mündet in den Rau 17 ein.

In einer nicht abgebildeten Variante ist die Pumpvorrichtung 7 als Pumpe mit Rückschlagventil oder als sogenannte Ventilpumpe ausgebildet, wodurch das Ventil 6 und die Pumpvorrichtung 7 in einer einzigen Vorrichtung zusammengefaßt und so kombiniert sind, daß entweder die Pumpe in Betrieb und das Ventil offen oder die Pumpe abgestellt und das Ventil geschlossen ist. Bei Betätigung des Ventils erfolgt die entsprechende Betätigung der Pumpe. Die Pumpe kann dabei selbst als Ventil dienen, wenn sie im abgestellten Zustand dicht ist.

In der beschriebenen Ausbildung der Vorrichtung ist im Raum 17 Luft enthalten, so daß der Rahmen 16 die Grenzen zur Außenluft symbolisiert. Es kann aber auch im Raum 17 ein mit der Flüssigkeit 15 reaktionsunfähiges Gas enthalten sein, z. B. Stickstoff bei vorwiegend wäßriger Flüssigkeit 15: Dann umgrenzt der Rahmen 16 schematisch den gesamten mit diesem Gas gefüllten Raum 17, welcher dadurch von der Außenluft getrennt wird. Wesentlich für das richtige Funktionieren der Vorrichtung ist, daß das Ventil 19 und der Flüssigkeitsbehälter 14 beide zum gleichen gasgefüllten Raum offen sind.

Bei einer bevorzugten Anwendung der beschriebenen Vorrichtung in Kombination mit einem hier nicht näher zu beschreibenden Bluikörperchen-Zählgerät besieht die Flüssigkeit 15 aus mit physiologischer Kochsalzlösung, d. h. vorwiegend mit Wasser verdünntem Blut. Im Raum 17 sowie als Trennfluid u. a. im Trennfluidbehälter 18 wird Luft verwendet. Die Meßstellen 4 und 5 sind fotoelektrische Abtastorgane, die auf bekannte Weise auf den Unterschied im Brechungsindex reagieren und ansprechen, wenn ein Übergang von hohem zu tiefem Brechungsindex (vordere Front einer Luftblase) oder von tiefem zu hohem Brechungsindex (hintere Front einer Luftblase) an ihnen vorbeiläuft. Die Entstehung einer solchen Luftblase wird im nachstehenden mit Bezug auf F i g. 2,3 und 4 erläutert.

In F i g. 2 ist der Ausgangszustand für den Betrieb der Vorrichtung in bezug auf das Anschlußstück 9 dargestellt. In beiden Eingangsleitungen 11 und 12 und in der Ausgangslcitung 10 herrscht der gleiche Druck. Die Eingangsleitung 11 und die mit ihr gleichachsig angeordnete Ausgangsleitung 10 sind mit ruhenc.^. Flüssigkeit 15 gefüllt; in der Einganfslcitung 12 ist Luft enthalten, die von der Flüssigkeit duich einen Meniskus 20 getrennt wird. Wie aus der Zeichnung in Fig.2 ersichtlich, bewirkt die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, daß letztere geringfügig in die Eingangsleitung 12 eindringt.

In diesem Ausgangszustand sind die Ventile 6 und 19 geschlossen, die Pumpvorrichtung 7 ist in Betrieb, aber ihre Saugwirkung wird vom Ventil 6 aufgehalten. Die gesamte vom Ventil 6 zur Kapillare 13 führende Leitung ist mit ruhender Flüssigkeit angefüllt, insbesondere das Anschlußstück 9, wie vorstehend beschrieben.

Durch öffnen des Ventils 6 wird die Flüssigkeit der Saugwirkung der Pumpvorrichtung 7 ausgesetzt, es entsteht eine Strömung von der Kapillare 13 zur Pumpvorrichtung 7, wie in Fig. 3 durch den Pfeil 30 angedeutet. In der Kapillare 13 entsteht nun ein dynamischer Druckabfall, der bewirkt, daß am Anschlußstück 9 die Ausgangsleitung 10 gegenüber der Eingangslcitung 12 im Unterdruck ist. Die im Fluidbchälter 18 befindliche Luft erfahrt eine diesem Unterdruck entsprechende Ausdehnung, wodurch ein Teil dieser Luft aus der Eingangsleitung 12 in die Alisgangsleitung 10 gerat, wie aus der Zeichnung in F i g. 3 ersichtlich. Es bildet sich eine Luftblase 31 in der Ausgangsleitung 10, wobei die Luft dem Trennfluidbehälter 18 entnommen wird. Daher sinkt der Druck im Trennfluidbehälter 18 und in der Eingangsleitung 12, bis der Druck in der Eingangsleitung 11 und der Ausgangsleitung 10 gleich ist. Da die Saugwirkung der Pumpvorrichtung 7 die Luftblase 31 mit der Flüssigkeit 15 in Richtung des Pfeils 30 weiter zieht und der Druck in der Eingangsleitung 12 dadurch unter den Druck in der Eingangsleitung 11 sinken würde, reißt die Luftblase im Anschlußstück 9 ein, wie aus der Zeichnung in F i g. 4 ersichtlich. Die Oberflächenspannung wirkt sich auf solche Weise aus, daß sich eine Luftblase 41 bei der spitzwinkligen Einmündung 42 der Eingangsleitung 12 in die Ausgangsleitung 10 abtrennt und ein Meniskus 40 die Eingangsleitung 12 abschließt, wobei dieser Meniskus nur vorübergehend die in F i g. 4 gezeichnete Lage und Form 40 aufweist und sehr schnell, d. h. innerhalb von Zehntelsekunden, die in F i g. 2 gezeichnete Lage und Form 20 einnimmt. Die Form der Einmündung 42 mit dem Winkel von 135° zwischen der Eingangsleitung 12 und der Ausgangsleitung 10 gewährleistet ein sauberes Abreißen der Luftblase ohne Bildung eines Rattenschwanzes von kleinen Bläschen. Der bevorzugte Winkel von 135° bezieht sich auf die Verwendung der Vorrichtung mit wäßriger Flüssigkeit und Luft; bei anderen Flüssigkeiten, z. B. Erdölderivate, könnten von Fall zu Fall andere Winkelwerte zu empfehlen sein.

Die abgetrennte Luftblase 41 wird durch die Saugwirkung der Pumpvorrichtung 7 mit der Flüssigkeil 15 durch die Leitung hindurch gezogen und erreicht so den Leitungsabschnitt 2, in welchem die Meßstrecke 3 mit den Meßstellen 4 und 5 liegt. An den Meßstellen 4 und 5 sind fotoelektrische Abfühlorgane angeordnet, die auf den Unterschied zwischen Luft- und Flüssigkeits-Brechungsindex reagieren und einer nicht näher zu beschreibenden elektronischen Steuervorrichtung angeschlossen sind. Bei der vorstehend erwähnten Anwendung der Vorrichtung in einem Blutkörperchen-Zählgerät setzt die Zählung der Blutkörperchen ein, wenn die hintere Front 44 der Luftblase 41 an der Meßstellc 4 vorbeiläuft, und die Zählung wird gestoppt, wenn dieselbe hintere Front 44 der Luftblase 41 an der Meßstelle 5 vorbeiläuft. Das Volumen des Leitungsabschnittes 2 in der Meßstrecke 3, d. h. zwischen den Meßstcllen 4 und 5, ist sehr genau bekannt: daher werden die in diesem bekannten Volumen befindlichen Blutkörperchen entsprechend genau pro Volumeneinheit bestimmt. Nach erfolgter Messung, zweckmäßigerweisc aber nachdem die gesamte Luftblase durch die Meßstrecke durchgelaufen ist, was sich z. B. durch Abtasten der hinteren Front 44 der Luftblase 41 an dei Meßstellc 5 feststellen !aßt, wird das Ventil 6 wiedei geschlossen, worauf die Luftblase und die Flüssigkei zum Stillstand kommen. Anschließend wird das Venti 19 geöffnet, wodurch Luft in den Trennfluidbehälter Il einströmt und der darin herrschende Unterdrucl abgebaut wird. Wenn die Flüssigkeit zum Stillstani kommt, wird auch der dynamische Unterdruck in dei von der Flüssigkeit gefüllten Teilen der Lcitunj abgebaut, so daß ein Druckausgleich mit dem Raum 1 stattfindet, worauf der Ausgangszustand durch Schlic Ilen des Ventils 19 im wesentlichen wicdcrhergcstel wird.

Wird die Vorrichtung zum Abmessen eines Voluincr einer relativ flüchtigen Flüssigkeit wie /.. B. Benzin odc Chloroform verwendet, so ist Luft oder Gas a Trennfluid nicht geeignet, weil der hohe Dumpfdrut der Flüssigkeit Schwierigkeiten verursachen könnte. I

empfiehlt sich dann, als Trennfluid eine andere, mit der abzumessenden Flüssigkeit nicht mischbare Flüssigkeit wie z. B. Wasser zu verwenden, welche durch im Trennfluidbehälter enthaltene Luft getrieben wird, wie in der Zeichnung in F i g. 5 dargestellt. In F i g. 5 sind die auch in F i g. 1 bis 4 zu findenden und im vorstehenden beschriebenen Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in diesen Figuren versehen. Im vorliegenden Beispiel ist die Flüssigkeit 15 Chloroform, das Trennfluid 50 Wasser, und beide sind voneinander durch den Meniskus 57 getrennt. Der Raum 17 in Fig. 1 wird im vorliegenden Beispiel zur Außenluft, deren Begrenzung sich erübrigt und nicht eingezeichnet ist; der Auslaß der Pumpvorrichtung 7 sowie die öffnung des Flüssigkeitsbehälters 14 führen zur Außenluft, wie in Fig.5 abgebildet. Im Fluidbehälter 18 wird das Trennfluid, d. h. das Wasser 50 von der Luft 51 durch einen Meniskus 52 getrennt. Der Einlaß des Ventils 19 könnte zur Außenluft führen, dann ginge allerdings bei jeder Messung eine kleine Menge Trennfluid aus dem Trennfluidbehälter 18 verloren. Vorteilhafter ist, v/ie in Fig. 5 dargestellt, daß der Einlaß des Ventils 19 zu einem Rohr 57 führt, das in ein in einem Behälter 58 enthaltenen Vorrat an Trennfluid bzw. Wasser 50' eintaucht. Auf diese Weise wird bei jedem Druckausgleich eine Menge Trennfluid in den Trennfluidbehälter über das Rohr 57 angesaugt, und der Trennfluidverlust wird ersetzt. Zwischen dem Ventil 6 und der Pumpvorrichtung 7 ist ein Abscheider 53 vorgesehen, in welchem ein oberer gasgefüllter Teil 54 vorhanden ist, der mit dem Einlaß 55 der Pumpvorrichtung 7 verbunden ist. Der Ausfluß von Flüssigkeit und Trennfluid sammelte sich im unteren Teil 56 des Abscheiders 53, trennt sich dort in seine unmischbaren Bestandteile und kommt nicht in die Pumpvorrichtung 7, wodurch diese als Ventilpumpe für Luft optimal gestaltet werden kann. Das Luftvolumen 54 ist wesentlich größer als das Volumen der Meßstrecke 3 im Leitungsabschnitt 2 zwischen den Meßstellen 4 und 5. Dadurch reicht die Saugwirkung für das Durchführen mehrerer Volumen-Abmessungen: Die Ventilpumpe wird während jeder Abmessung abgestellt, wodurch alle von ihr verursachten Störungen und insbesondere die Erschütterungen eliminiert werden. In einer nicht dargestellten Weiterbildung dieser Vorrichtung wird der Unterdruck im Luftvolumen 54 abgefühlt, und die als Ventilpumpe ausgebildete Pumpvorrichtung 7 wird nur dann eingeschaltet, wenn der Unierdruck auf einen vorbestimmten Wert vermindert bzw. verbraucht wurde.

Dir im vorstehenden beschriebene Vorrichtung kann beispielsweise zur Bestimmung von in Chloroform suspendierten Teilchen verwendet werden, wie dies bei gewissen physikalischen oder biologischen Analysen von Nutzen ist. Zu diesem Zweck wird diese Vorrichtung mit einer hier nicht näher zu beschreibenden Vorrichtung zum Teilchcnzählen kombiniert.

In der Ausbildung der Vorrichtung gemäß F i g. 6 sind die auch in Fig. 1 bis 5 zu findenden und im vorstehenden beschriebenen Teile mit den gleichen Bezugszeichen verschen. Im Gegensatz zu der in F i g. 5 gezeigten Ausbildung ist hier der Druck der Außenluft gleich dem Druck am unterdruckseitigen Einlaß 55 der Pumpvorrichtung 7. Der Flüssigkeitsbehälter 60 ist zur Außenluft hin abgeschlossen, der Abscheider 61 hingegen ist zur Außenluft hin offen. Im Raum 17 befindet sich Luft im Überdruck, ohne daß hier diesem Überdruck eine obere Grenze durch den atmosphärisehen Druck gesetzt würde. Der dynamische Druckabfall wird mit einer Kapillare 62 erreicht, die zweckentsprechend kalibriert ist: so kann diese Ausbildung der Vorrichtung zur Messung der Viskosität einer Flüssigkeit eingesetzt werden. Es wird die Zeit gemessen, in der

ίο ein der Meßstrecke entsprechendes Volumen der Flüssigkeit durch die Kapillare fließt. Dabei kann es vorteilhaft sein, die Zeit für das Durchlaufen sowohl der vorderen Front als der hinteren Front der Luftblase zu erfassen, um Meßfehler auszuschalten. Auf eine in der Viskosimetrie übliche Weise wird anhand der Abmessungen der Kapillare oder anhand von Eichmessungen der Wert der Viskosität ermittelt.

In einer nicht aus der Abbildung ersichtlichen Variante ist die Pumpvorrichtung 7 als Ventilpumpe ausgebildet, deren Ventil schließt, wenn die Pumpe abgestellt ist. Dabei kann die Pumpe selbst als Ventil dienen, sofern sie im abgestellten Zustand dicht ist. Der Raum 17 im Flüssigkeitsbehälter 60 ist im Verhältnis zum abzumessenden Volumen groß genug, daß die Expansion der darin enthaltenen Luft zum Treiben der Flüssigkeit und des Trennfluids für mehrere Volumen-Abmessungen genügt. So kann die Pumpvorrichtung 7 während jeder Messung abgestellt werden, was die mit ihr verbundenen Störungen eliminiert.

Bei allen beschriebenen Ausbildungen der Vorrichtung können elektronische Vorgänge wie z. B. Teilchenzählung und Zeitmessung von den Abfühlorganen an den Meßstellen 4 und 5 automatisch gesteuert werden. Dazu werden automatisch zu steuernde, beispielsweise elektromagnetische, aber auch pneumatische Ventile 6 und 19 verwendet. Es lassen sich dann Volumen- bzw. Durchsatzmessungen mit einer 1% übertreffendsn Genauigkeit durchführen, wobei dank Digitalisierung der Teilchen- oder Zeitmessung sehr große Meßbereiehe, d. h. eine sehr große Dynamik, erreichbar sind. Bei wiederholter oder serienweiser Durchführung der Messungen ist es vorteilhaft, daß die Leitungen in der Vorrichtung ständig benetzt bleiben und durch eine Spülflüssigkeit gereinigt werden können, so daß keine unerwünschten Niederschläge und Kristallbildi:nger stattfinden. Auch ist vorteilhaft, daß selche Abfühlorga· ne verwendet werden können, die kontaktlos arbeiten so daß die Flüssigkeit nicht von der Vorrichtung ζ. Β elektrolytisch beeinflußt wird. Das angewendete Meß

5" prinzip gestattet schließlich, solche Ventile zu verwen den, die keinen großen Dynamik-Anforderunger genügen würden. Auch werden keine besonderer Anforderungen an die Dimensionen der verschiedene! Leitungsabschnitte oder an die Strömungsgeschwindig

keil de,· Flüssigkeit gestellt, solange diese Werte dii Bildung eines Trennfluidscgments in der Flüssigkci gestatten. Bei einer Anwendung zur Blutkörperchen zählung werden im Anschlußstück und in der Meßstrek ke Röhren mit beispielsweise 2 mm Inncridurchmcssc verwendet, und der Durchsatz betrügt beispiclswcis 25 μΙ/scc. Es können aber je nach der Anwendung und j nach den Eigenschaften der Flüssigkeit und de Trennfluids andere Durchmesser- und Durchsatzwert gewählt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abmessen eines bestimmten Volumens einer durch eine Leitung strömenden Flüssigkeit mittels in die Flüssigkeit einführbarer Trennschübe eines Fluids, das mit der Flüssigkeit nicht mischbar bzw. in ihr nicht löslich ist, mit einem ersten Leitungsabschnitt, de^ eine Meßstrecke mit mindestens zwei Abfühlstellen zum Feststellen des >° Durchgangs der Trennschübe enthält und der am einen, stromaufwärts gelegenen Ende mit der Ausgangsleitung eines T-förmigen Anschlußstückes verbunden ist, in dem eine eiste tingangs'eitung für die abzumessende Flüssigkeit und eine zweite Eingangsleitung für das Trennfluid zusammentreffen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leitungsabschnitt (2) am vom Anschlußstück (9) abgewandten, anderen Ende über ein erstes Ventil (6) an die Unterdruckseite einer Pumpvorrichtung (7) angeschlossen ist, daß ferner die erste Eingangsleitung (11) ständig mit einem Behälter (14) mit der abzumessenden Flüssigkeit (15) über einen zweiten Leitungsabschnitt (13,62) verbunden ist, der in der strömenden Flüssigkeit (15) einen dynami- *5 sehen Druckabfall verursacht, daß die zweite Eingangsleitung (12) ständig mit einem Elehälter (18) für das Trennfluid (41, 50) verbunden ist und daß schließlich der Trennfluidbehälter über ein zweites Ventil (19), der Flüssigkeitsbehälter (14) hingegen ständig mit einem Raum (17) verbunden sind, dem die Überdruckseite der Pumpvorrichtung zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Anschlußstück (9) die erste Eingangsleitung (11) in die Ausgangsleitung (10) im wesentlichen querschnitts- und richtungsgleich übergeht, während die zweite Eingangsleitung (12) in die Ausgangsleitung (10) schräg, entgegen der Strömungsrichtung (30) der Flüssigkeit (13) um einen bestimmten Neigungswinkel abgewendet einmündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (6) und die Pumpvorrichtung (7) konstruktiv und funktionell als Ventilpumpe vereinigt sind, derart, daß beim Betrieb der Pumpe das Ventil offen und bei abgestellter Pumpe das Ventil geschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe im abgestellten Zustand dicht ist und selber als Ventil dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (17) sowie mindestens teilweise der Trennfluidbehälter (18) mit einem in der Flüssigkeit unlöslichen Gas gefüllt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Ventil (6) ein Abscheider (53) nachgeordnet ist, dessen oberer, gasgefüllter Teil (54) mit dem Einlaß (55) der Pumpvorrichtung verbunden ist (F ig. 5).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Ventil (6) ein Abscheider (53) nachgeordnet ist, dessen oberer, gasgefüllter Teil (54) zum Raum (17) hin offen ist, während der Einlaß (55) der Pumpvorrichtung Gas vom Raum (17)aufniuiuil.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Eingangsleitung (12) r Fluidbehälter (18) mit einer mit der mesYenden Flüssigkeit (15 unmischbaren zwei· ES33! (50) «getont sind, welche zur Bildung Χ Trennsegmente dient und in welcher das Gas

"t ■voSu^Änspruch 1,5 oder 8, dadurch gekennzeichnet⁸ daß der Trennfluidbehälter (JfQ über das zweite Ventil (19) mit einem zum Raum (1/) nin offenen Behälter (58) verbunden .st der e.nen Vorrat an Trennfluid (50') enthalt (F 1 g. 5).