DE3613966A1

DE3613966A1 - Strahlungsfuehler

Info

Publication number: DE3613966A1
Application number: DE19863613966
Authority: DE
Inventors: John David Staines Middlesex Bridgen
Original assignee: Hanovia Ltd
Current assignee: Hanovia Ltd
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1986-04-24
Publication date: 1986-10-30
Also published as: GB2174197A; GB2174197B; US4742231A; GB8609007D0; JPS61259140A; GB8510426D0; KR860008453A

Description

U.Z. 794.34

Hanovia Limited

145 Farnham Road

Slough, Berkshire, SLl 4XB

Großbritannien

Strahlungsfühler

Die Erfindung betrifft einen Strahlungsfühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn eine innerhalb eines Behälters erzeugte Strahlung von einem außerhalb des Behälters angeordneten Fühler aufgenommen werden soll, muß in der Behälterwand ein Fenster für die Strahlung vorgesehen werden. Das Ausgangssignal des Fühlers wird durch die Übertragungseigenschaften des Fensters beeinflußt, und wenn das Fenster verschmutzt ist, ergibt der Fühler keine richtige Anzeige der Strahlung innerhalb des Behälters. Wenn es schwierig ist, ins Innere des Behälters zu gelangen, um das Fenster zu reinigen, ist es erforderlich, daß das Fenster vom restlichen Teil des Behälters getrennt werden kann.

A Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsfühler zu schaffen, der zu Reinigungszwecken oder dergleichen vom Behälter leicht abnehmbar ist und nach Befestigung am Behälter ohne Neujustierung eine genaue Anzeige des Strahlungszustands im Behälter ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sonde mit einem Fenster zum Einsetzen in die Öffnung an einem Ende und einem Strahlungsfühler am anderen Ende, und durch eine Einrichtung zur Befestigung der Sonde am Behälter, so daß die Strahlung im Innern des Behälters durch das Fenster zum Fühler durchdringen kann.

Bei dieser Anordnung kann die Sonde vom Behälter abgenommen und das Fenster gereinigt werden, wobei jedoch die Neujustierung des Fühlers mit dem Fenster problemlos erfolgt, da der Sensor an der Sonde befestigt und bezüglich des Fensters ortsfest angeordnet bleibt, wenn die Sonde vom Behälter abgenommen wird.

Die Sonde kann eine Bündelungseinrichtung (die aus einer Irisblende bestehen kann) enthalten, um auf dem Fühler einen einfallenden Strahl der Strahlung abzubilden, dessen Fläche größer ist als eine empfindliche Fläche des Fühlers.

Der einfallende Strahl kann eine Fläche aufweisen, die mindestens das Doppelte der empfindlichen Fläche des Fühlers beträgt.

Der Behälter kann eine längliche Quelle enthalten, und der Fühler kann eine längliche Form aufweisen, wobei die entsprechenden Achsen der Quelle und des Fühlers im wesentlichen rechtwinklig zueinander liegen können.

Die Sonde kann einen zylindrischen Körper enthalten und der Behälter einen zylindrischen Sockel aufweisen, wobei

der Körper und der Sockel aufeinander abgestimmt sind.

Der Körper kann in den Sockel mit Schiebesitz eingesetzt sein.

Die Befestigungseinrichtung kann eine Muffe enthalten, welche den Sockel und den Körper überlappt, und kann am Sockel abnehmbar befestigt sein.

Das vom Behälter entfernte Ende des Sockels kann gegen eine Schulter des Körpers zum Anschlag kommen, wodurch der Körper im Sockel gehalten wird.

Das Fenster kann mit der Innenfläche des Behälters bündig sein und aus einem ebenen Quarzfenster bestehen.

Der Fühler kann derart ausgelegt sein, daß er die einfallende Strahlung in einen elektrischen Ausgang umsetzt, der an eine logische Schaltung angelegt wird.

Die logische Schaltung kann eine Einrichtung enthalten, welche eine Anzeige für die verschiedenen Strahlungszustände innerhalb des Behälters liefert.

Die Zustandsanzeige-Einrichtung kann zwei Vergleichsschaltungen enthalten, die mit dem Ausgang des Fühlers verbunden sind, jede Vergleichsschaltung kann mit einem Spannungsteiler verbunden sein, und der Spannungsteiler kann mit einer Einrichtung verbunden sein, welche den Strahlungszustand innerhalb des Behälters angibt.

Der Spannungsteiler kann eine Widerstandskette enthalten, und die Anzeigeeinrichtung kann eine Zahl von getrennten Sichtanzeigen enthalten.

Die Zustandsanzeige-Einrichtung kann eine Anzeige der Strahlung aus dem Behälter liefern, die zwischen 100% und 55% des Höchstwerts, zwischen 55% und 5o% des Höchstwerts und unterhalb 50% des Höchstwerts liegt.

Der Fühler kann mit dem Körper und dem Fenster eine einzige Einheit bilden.

Der Behälter kann eine röhrenförmige Ultraviolettquelle enthalten, die in eine Quarzröhre innerhalb eines röhrenförmigen Leiters montiert ist, welcher die Öffnung enthält.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in eine Wasserreinigungsanlage eingebaut sein, wobei der Behälter das zu reinigende Wasser, eine Ultraviolettquelle zum Reinigen des Wassers enthält und die Vorrichtung die Intensität der Ultraviolettstrahlung erfaßt.

R. Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Strahlungsfühler gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ein typisches Beispiel der Abmessungen für die Vorrichtung von Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schaltung zum Anschließen an den Fühler von Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt eine Anwendung der Erfindung zum Messen der Ultraviolettstrahlung, die aus einer röhrenförmigen Ultraviolettquelle 11 empfangen wird, welche in eine .Quarzröhre 12 eingebaut ist, wobei die Strahlung das in einem röhrenförmigen, mit der Quelle und der Röhre

konzentrisch angeordneten Leiter 13 enthaltene Wasser durchdringt. Eine Fühlersonde 14 ist in einen Sockel 15 eingepaßt, der an der Wand des Leiters ausgebildet ist.

Die Sonde 14 umfaßt ein ebenes Quarzfenster 21 an einem Ende und einen röhrenförmigen Ultraviolettfühler 22 am anderen Ende. Die Strahlung aus dem Fenster 21 tritt durch eine Irisblende 23, deren Größe und Lage derart festgelegt ist, daß die Quelle eine Abbildung durch die Irisblende projiziert, die mindestens die doppelte Größe der empfindlichen Fläche des Fühlers aufweist. Um die durch falsches Positionieren des röhrenförmigen Fühlers 22 bedingten Fehler auf ein Minimum zu reduzieren, ist die Achse des Fühlers 22 vorzugsweise im rechten Winkel zur Achse der Quelle 11 angeordnet. Typische Abmessungen der Sonde sind in Fig. 2 dargestellt.

Die Sonde 14 enthält einen zylindrischen Körper 16 mit einer äußeren Schulter 17 und einem Flansch 18 an dem vom Fenster 21 entfernten Ende. Der Körper 16 paßt in den Sockel 15, so daß dann, wenn die Schulter 17 gegen die Öffnung des Sockels anliegt, das Fenster 21 auf die Innenseite der Wand des Leiters 13 abgestimmt ist. Die.

Sonde wird in ihrer Lage durch eine Muffe 18' aus Kunststoffmaterial festgehalten, welche mit dem Körper 16 durch ein Band 19 fest verbunden ist, und die abnehmbar auf der Außenseite des Sockels durch eine Schraubklammer 20 festgehalten ist. Der Außendurchmesser des Körpers ist im wesentlichen der gleiche wie derjenige des Sockels, so daß sie bündig aneinanderliegen.

Die Quelle 11 ist derart gewählt, daß sie Ultraviolettstrahlung in einem schmalen Band von 200 bis 320 nm aussendet, da die im Wasser enthaltenen Bakterien durch Strahlung in dieser Bandbreite abgetötet werden. Desgleichen

spricht der röhrenförmige Fühler 22 vorwiegend auf dieses schmale Band an. Die auf den Fühler 22 auftreffende Strahlung ist bedingt durch die Strahlungsintensität der Quelle 11, die Durchlässigkeit der Röhre 12, die Durchlässigkeit des Wassers zwischen der Röhre 12 und dem Fenster 21 sowie die Durchlässigkeit des Fensters 21. Der Sensor 22 zeigt an, wenn das Wasser im Leiter 13 allem Anschein nach unbrauchbar ist, sei es infolge einer ungenügenden Strahlungsintensität der Quelle 11 oder durch das Eindringen von Fremdkörpern in das im Leiter 13 enthaltene Wasser, so daß weitere Schritte unternommen werden müssen, um derartige Fremdkörper zu entfernen und das Wasser wieder brauchbar zu machen. Der Ausgang des Fühlers 22 ist bei 22' an eine in Fig. 3 gezeigte logische Schaltung angeschlossen, um eine entsprechende Anzeige zu erhalten.

Am Ausgang des Fühlers 23 stehen nur einige Nanoampere an, und daher ist ein entsprechender Verstärker in die Sonde 14 eingebaut. Das verstärkte Äusgangssignal wird dann über ein Kabel auf eine gedruckte Schaltung 24 auf einer Schalterplatte 25 (deren Begrenzung gestrichelt dargestellt ist) geleitet, welche an einer geeigneten Stelle in der Nähe der Sonde 14 angeordnet ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird das durch das Verbindungskabel übertragene verstärkte Fühlersignal durch die integrierte Schaltung IC2A weiter verstärkt und dann auf zwei Vergleichsschaltungen IC2B und IC2C geführt, von denen jede mit einer Spannungsteilerkette aus den Widerständen RIO, RIl und R12 verbunden ist. Die Vergleichsschaltung IC2C arbeitet mit der Spannungsteilerkette zusammen und gibt ein Ausgangssignal ab, wenn das vom Fühler empfangene Signal auf weniger als 55% seines Höchstwerts absinkt (wobei der Höchstwert mit einer neuen Quelle 11 erzielt wird, welche klares Wasser durch ein frisch gereinigtes Fenster 14 bestrahlt), und dieses Ausgangssignal aktiviert einen Oszillator IC2D, der eine gelbe Lampe YL zum Leuchten bringt.

Eine grüne Lampe GN wird normalerweise vom Verstärker IC2A gespeist; wenn jedoch die Vergleichsschaltung IC2B zusammen mit der Spannungsteilerkette ein Ausgangssignal abgibt, weil das vom Fühler 22 erhaltene Signal unter 50% des Höchstwerts abfällt, wird durch das erzeugte Ausgangssignal der Transistor Ql, der die grüne Lampe GN speist, blockiert, und ein Transistor Q2, der eine rote Lampe RD speist, wird durchgeschaltet.

Es ist daher ersichtlich, daß die Schaltung von Fig. 3 eine dreistufige Anzeige der Strahlung im Leiter 13 liefert. Wenn die aufgenommene Strahlung zwischen 100% und 55% des Höchstwerts liegt, leuchtet die grüne Lampe dauernd und zeigt an, daß alles in Ordnung ist. Wenn das Signal unter 55% abfällt, aber noch über 50% des Höchstwerts liegt, leuchtet die grüne Lampe weiterhin, jedoch blinkt die gelbe Lampe und zeigt an, daß der Leiter 13 und die Sonde 14 überprüft werden muß. Wenn keine Abhilfe erfolgt und das vom Fühler 22 abgegebene Signal unter 5 0% des Höchstwerts abfällt, erlischt die grüne Lampe und die rote Lampe leuchtet auf, die gelbe Lampe blinkt weiterhin und zeigt an, daß Sofortmaßnahmen erforderlich sind. Die Bedienperson hat dann den Wasserstrom durch den Leiter 13 abzustellen, die Schraubklammer 20 zu öffnen und die Sonde 14 vom Sockel 15 abzunehmen, das Fenster 21 zu überprüfen und erforderlichenfalls zu reinigen, die Röhre 12 zu kontrollieren und erforderlichenfalls zu reinigen und die Quelle 11 zu überprüfen und erforderlichenfalls zu ersetzen. Falls im Innern der Vorrichtung eine übermäßige Menge von Fremdkörpern festgestellt wird, muß auch die Wasserversorgung überprüft werden, da die Ultraviolettstrahlung lediglich die im Wasser enthaltenen Bakterien abtötet, aber keine Wirkung auf sonstige Fremdkörper ausübt. Sodann wird die Vorrichtung wieder zusammengebaut, der Wasserstrom

freigegeben und die erforderlichenfalls ausgetauschte Quelle wieder eingeschaltet.

Da der Fühler 2 2 mit dem Fenster 21 in der Sonde 14 eine bauliche Einheit bildet, besteht keinerlei Problem im Hinblick auf die Neujustierung des Fühlers 22 bezüglich der Strahlung, für die er ausgelegt ist; insbesondere reduziert die Anordnung der Sensorachse im rechten Winkel zur Achse der Quelle eventuelle Fehler, die durch eine geringe Positionierungsabweichung entstehen könnten, auf ein Minimum. Der Sockel 15, der gegen die Schulter 17 zum Anschlag kommt, stellt zusammen mit der Muffe 18' eine wasserdichte Passung zwischen der Sonde 14 und dem Leiter 13 dar. Die Ausrichtung des Fensters 21 mit der Innenseite des Leiters 13 stellt sicher, daß der Wasserstrom die Ablagerung von Fremdkörpern auf dem Fenster 21 erschwert.

Claims

Patentansprüche

1. Strahlungsfuhler zur Verwendung an einem Behälter mit einer Öffnung für ein Fenster, gekennzeichnet durch eine Sonde (14) mit einem Fenster (21) zum Einsetzen in die Öffnung an einem Ende und einem Fühler (22) am anderen Ende, und durch eine Einrichtung (18, 19, 20) zur Befestigung der Sonde (14) am Behälter (13), so daß die Strahlung im Innern des Behälters (13) durch das Fenster (21) zum Fühler (22) durchdringen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bündelungseinrichtung (23) der Sonde (14) zur Erzeugung eines auf den Fühler (22), vorzugsweise einen Ultraviolett-Fühler, fallenden Strahls, der größer ist als eine empfindliche Fläche des Fühlers (22).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einfallende Strahl eine Fläche bedeckt, die mindestens das Doppelte der empfindlichen Fläche des Fühlers (22) beträgt.

Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villingen (BU 69470039) 146332

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelungseinrichtung (23) eine Irisblende ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine längliche Quelle (11) aufweist, die vorzugsweise in eine Quarzröhre montiert ist, daß der Fühler (22) länglich ist, und daß die entsprechenden Achsen der Quelle

(11) und des Fühlers (22) im wesentlichen rechtwinklig zueinander liegen.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (14) einen zylindrischen Körper (16) aufweist, und daß der Behälter (13) einen zylindrischen Sockel (15) enthält, wobei der Körper (16) und der Sockel (15) aufeinander abgestimmt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (16) mit Schiebesitz in den Sockel

(15) paßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (18, 19, 20) eine Muffe (18') enthält, die den Sockel (15) und den Körper (16) überlappt und abnehmbar am Sockel (15) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Behälter (13) entfernte Ende des Sockels (15) gegen eine Schulter (17) des Körpers

(16) zum Anschlag kommt, wodurch der Körper im Sockel (15) gehalten ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (21), vorzugsweise ein Quarzfenster, mit der Innenseite des Behälters (13) bündig ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (22) derart ausgelegt ist, daß er die einfallende Strahlung in einen elektrischen Ausgang umsetzt, der an eine logische Schaltung (24) angelegt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung (24) eine Einrichtung (IC2A, IC2B, IC2C) zur Abgabe einer Anzeige für verschiedene Strahlungszustände innerhalb des Behälters enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsanzeige-Einrichtung (IC2A, IC2B, IC2C) zwei Vergleichsschaltungen enthält, die jeweils an einen Spannungsteiler (RIO, RlI, R12) angeschlossen sind, und daß der Spannungsteiler (RIO, RlI, R12) mit einer Einrichtung (YL, GN, RD) zur Anzeige des Strahlungszustands im Leiter verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsanzeige-Einrichtung (IC2A, IC2B, IC2C) eine Anzeige der Strahlung aus dem Behälter liefert, die zwischen 100% und 55% des Höchstwerts, zwischen 55% und 50% des Höchstwerts und unter 50% des Höchstwerts liegt.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (22), der Körper (16) und das Fenster (21) eine einzige Einheit bilden.

16. Wasserreinigungsanlage, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (14) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Behälter (13) das zu reinigende Wasser und eine ültraviolettquelle (11) zur Reinigung des Wassers untergebracht ist und die Vorrichtung (14) die Intensität der Ultraviolettstrahlung aufnimmt.