DE4042591C2

DE4042591C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Änderung im Zustand einer unbewegten Flüssigkeit

Info

Publication number: DE4042591C2
Application number: DE4042591A
Authority: DE
Inventors: Kazuichi Aoki; Yukihiro Saiki; Katsutoshi Tanno; Yasuhiko Shiinoki; Tomoshige Hori; Kensuke Itoh; Tetsuo Nakamura; Osato Miyawaki
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2010-09-12

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Zustandsände rung, insbesondere einer Änderung in der Viskosität ei ner Flüssigkeit, welche die sogenannte Hitzdrahtmethode anwendet, wobei solches Verfahren und Vorrichtung z. B. anwendbar ist für die Bestimmung eines Gelatinierungs zeitraumes während einer Gelatinierung von Lebensmittel, Messung einer Viskositätsänderung von Klebstoff, Brei oder dergleichen, Bestimmung der Mikroorganismusdichte von einer Viskositätsänderung infolge einer Prolifera tion des Mikroorganismus während eines Kultivierungspro zesses und für die Bestimmung einer Mikroorganismuspro duktkonzentration oder dergleichen in Relation zu einer Viskositätsänderung derselben.

Hinsichtlich solcher Verfahren und Vorrichtung zum Be stimmen einer Änderung im Zustand einer Flüssigkeit sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden.

Es ist bereits eine Methode zum Messen einer Flüssigkeitsviskosi tät auf der Basis der Messung der Geschwindigkeit, mit der eine Stahlkugel in eine Flüssigkeit fällt, bekannt.

Diese dynamische Methode kann jedoch nicht für eine für strukturelle Zerstörung anfällige Flüssigkeit angewendet werden, weil die Stahlkugel gewöhnlich eine starke Kraft auf ein zu messendes Objekt aufbringt. Außerdem erfor dert eine solche Methode eine Probenahme und macht daher eine kontinuierliche Messung unmöglich. Hinzu kommt, daß die Messung in einer erschütterungsfreien Umgebung vorge nommen wird, um sicherzustellen, daß die Messung niemals durch eine durch verschiedene externe Faktoren verursach te Erschütterung beeinflußt wird.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in der japani schen Anmeldung JP 62 185 146 A ein Verfahren zum Bestimmen einer Zustandsänderung wie z. B. der Viskosität einer Flüssigkeit durch Messen einer Änderung in der Wärmeübertragung von einem in die Flüs sigkeit eingetauchten Heizelement offen bart.

Ein solches Verfahren zur Messung ist für ein statisches System am wirksamsten und für einen Zustand der Laminarströmung wirksamer. Im prakti schen Gebrauch muß jedoch eine turbulente Strömung gemes sen werden, in der die Notwendigkeit besteht, in einer stabilen Meßumgebung zu bleiben.

Für die Messung einer Flüssigkeit in einem fließenden System sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, wie z. B. das Verfahren, eine Menge der Flüs sigkeit als Probe zu entnehmen und sodann diese Probe der Flüssigkeit in einem statischen System zu messen; das Verfahren, eine Menge der Flüssigkeit in eine Umgehungsleitung einzuführen, innerhalb der die ef fektive Messung vorgenommen wird, und das Verfahren, eine Sammelmessung auf der Basis von Meßwerten von einem oder mehreren, innerhalb eines Fließsystems vorgesehenen Sensoren vorzunehmen. Die auf die Probenahme bauende Me thode ist jedoch empfänglich für die Erzeugung von Mikro organismen und Schwankungen der Messung je nach der spe ziellen Position des Systems, in der die besagte Probe nahme stattfindet. Die Methode, die sich der Umgehungs leitung bedient, führt unvermeidbar zu einer Kompliziert heit der Vorrichtung, und es ist häufig schwierig, die Umgehungsleitung auszuwaschen. Und das sich eines oder mehrerer Sensoren bedienende Verfahren erfordert eben falls eine Vorrichtung, die entsprechend kompliziert und zuweilen kostspielig ist, je nach Zahl der effektiv be nutzten Sensoren, und erfordert eine komplexe Analyse der jeweiligen, von diesen Sensoren gelieferten Ausgabe werte.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in der japanischen Anmeldung JP 63 212 840 ein Verfah ren zum Bestimmen einer Zustandsänderung einer Flüssig keit offenbart, von der eine Menge einen Hitzdrahtsensor umgibt, der in einem Zustand statischer Strömung gehal ten wird, um einen Flüssigkeitszustand angesichts der Tatsache zu messen, daß andernfalls eine turbulente Strö mung um den Sensor herum erzeugt würde, so daß der Wärme übertragungskoeffizient der Flüssigkeit durch eine Ände rung der Strömungsgeschwindigkeit verändert würde.

Mit einem solchen Verfahren des Standes der Technik wird der Sensor jedoch einer untolerierbar starken Kraft ausgesetzt, die während der Einleitung der Flüssigkeit in ei nen röhrenförmigen Körper durch einen Kolben aufgebracht wird. Außerdem ist eine solche, zum Stande der Technik gehörende Technik für Flüssigkeiten ungeeignet, bei der sich die Menge der außerhalb des röhrenförmi gen Körpers vorhandenen Flüssigkeit mit dem Verstreichen der Zeit ständig verändert, weil die Messung nur innerhalb des röhrenförmigen Körpers vorgenommen werden kann.

Aus Rev. Sci. Instrum., Vol. Nr. 10, 1978, S. 1462-1463 ist ein Verfahren und eine zugehörigen Einrichtung bekannt, in der eine Probeflüssigkeit in ein Gefäß ge füllt wird, in der sich ein Thermometer und ein Hitz draht befinden. Der Hitzdraht wird erwärmt und die Tempe ratur am Thermometer wird abgelesen.

Bei dem bekannten Verfahren wird in einer Probeflüssig keit, die sich in einem statischen Zustand befindet, der Übergangszustand der Probeflüssigkeit von Wärmeleitung zu einem Wärmetransport durch Umströmen des Hitzedrahts zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit K benutzt.

Dieser Übergangszustand dauert je nach Abmessung des Hitzdrahtes nur wenige Sekunden. Dieser kurze Übergangs zustand wird zu einer Messung von K benutzt, wobei T_w- T_oo (T_w = Hitzdrahttemp., T_oo = Flüssigkeitstemp.) gegen die Zeit aufgetragen werden und K aus der (linearen) Steigung der Kurve errechnet wird.

Dieses Verfahren ist nachteilig nur für Laborversuche und nicht zur Betriebsüberwachung vorgesehen.

Aus der DE 34 90 255 C2 der Anmelderin ist ein Verfah ren zum Messen der Gerinnung von Milch in einem Milchge rinnungsverfahren bekannt, wobei ein Metalldraht in der Milch angeordnet wird und während der Metalldraht absatz weise oder fortlaufend mit elektrischem Strom versorgt wird, die Temperatur des Metalldrahtes über ein gegebe nes Zeitintervall gemessen wird, um den Zustand der Ge rinnung der Milch zu bestimmen.

Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, daß als Metalldraht ein Platindraht und als elektrischer Strom ein konstan ter elektrischer Gleichstrom verwandt werden.

Der Zustand der Gerinnung von Rohmilch kann dadurch be stimmt werden, daß Änderungen in den hydrodynamischen Ei genschaften der Milch festgestellt werden, die in Verbin dung mit der Gerinnung der Milch auftreten, während ein elektrischer Strom einem Metalldraht zugeführt wird, der in der Milch angeordnet ist, indem primär Änderungen in der kinematischen Viskosität als Änderungen in der Wärme übertragung vom durch die Zuführung des elektrischen Stromes erwärmten Metalldraht zur umgebenden Milch aufge nommen werden.

Nachteilig ist das bekannte Verfahren nur für partiewei se Herstellungen in Bottichen und nicht für kontinuier liche Herstellungen bei strömenden Medien geeignet.

Demzufolge besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine genaue Bestimmung einer Änderung im Zustand einer Flüs sigkeit selbst dann zustande zu bringen, wenn eine turbu lente Strömung oder andere Bedingungen der Flüssigkeit die Bestimmung sonst schwierig machen würden, indem man einen röhrenförmigen Körper in die Flüssigkeit gibt und einen statischen Zustand innerhalb des röhrenförmigen Körpers herstellt.

Die vorbeschriebene Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Zustandsänderung einer unbewegten Flüssigkeit gelöst, welches die folgen den Arbeitsschritte umfaßt:
Einleiten der zu untersuchenden Flüssigkeit in einem röh renförmigen Körper, der einen Hitzdrahtsensor, eine Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssig keit in den und aus dem röhrenförmigen Körper, und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßein richtung enthält,
Schließen der Durchlaßeinrichtung,
Messen der Temperatur der Flüssigkeit durch den ausge schalteten Hitzdrahtsensor,
Einschalten des Hitzdrahtsensors,
Messen der Temperatur des Hitzdrahtsensors durch diesen,
Bestimmen einer Änderung im Zustand der Flüssigkeit auf der Basis der Temperaturen der Flüssigkeit und des Hitz drahtsensors.

Die vorbeschriebene Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens reali siert mit einem röhrenförmigen Körper, der einen Hitz drahtsensor, eine Durchlaßeinrichtung für die Flüssig keit und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßeinrichtung enthält.

Alternativ wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten erfüllt:
Einleiten der zu untersuchenden Flüssigkeit in einen röh renförmigen Körper, der einen Hitzdrahtsensor, einen Tem peratursensor zur Messung der Temperatur der Flüssig keit, eine Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den und aus dem röhrenförmigen Kör per, und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßeinrichtung enthält,
Schließen der Durchlaßeinrichtung,
Messen der Temperatur des Hitzdrahtsensors durch diesen,
Messen der Temperatur der Flüssigkeit,
Bestimmen einer Änderung im Zustand der Flüssigkeit auf der Basis der Temperaturen der Flüssigkeit und des Hitz drahtsensors.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des alternativen Ver fahrens ist gekennzeichnet durch einen röhrenförmigen Körper, der einen Hitzdrahtsensor, einen Temperatursen sor, eine Durchlaßeinrichtung für die Flüssigkeit und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaß einrichtung aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Durchlaß geöffnet, wodurch die Flüssigkeit durch diesen hindurch in den röhrenförmigen Körper strömen kann; sodann wird der Durchlaß geschlossen, um die Flüssigkeit für die Er kennung einer Zustandsänderung der Flüssigkeit durch den Sensor statisch zu machen. Demzufolge wird gewährlei stet, daß die Messung für die Menge der Flüssigkeit durchgeführt, die auf diese Weise innerhalb des röhren förmigen Körpers statisch ist, und zwar selbst dann, wenn eine instabile Strömung der Flüssigkeit innerhalb des Flüssigkeitsbehälters besteht.

Wenn nach einer Ausgestaltung der röhrenförmige Körper aus einem äußeren Röhrenelement und einem inneren Röhren element besteht und diese Röhrenelemente jeweils mit ei ner Vielzahl von Schlitzen versehen sind, so daß die Durchlässe für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper durch die Schlit ze gebildet sind, können diese Durchlässe auf einfache Weise geöffnet oder geschlossen werden. In diesem Fall sind verschiedene Anordnungen möglich, z. B. eine Anord nung dergestalt, daß die Durchlässe durch axiales Bewe gen irgendeines der äußeren Röhrenelemente und der inne ren Röhrenelemente relativ zum anderen geöffnet oder ge schlossen werden, oder eine Anordnung dergestalt, daß die Durchlässe durch Drehen irgendeines der äußeren Röh renelemente und der inneren Röhrenelemente relativ zum anderen geöffnet oder geschlossen werden. Alternativ können die Durchlässe so vorgesehen werden, daß sie da durch geöffnet oder geschlossen werden, daß die Wand des röhrenförmigen Körpers teilweise oder insgesamt bewegt wird, oder daß der röhrenförmige Körper entlang einer Teilungslinie, die axial von dem röhrenförmigen Körper verläuft, drehbar geöffnet oder geschlossen wird. Deswei teren ist eine andere Anordnung möglich, in der der röh renförmige Körper quadratisch ist und Seitenwände auf weist, die drehbar sind, um die Durchlässe für die Flüs sigkeit zu bilden.

Anstatt der alternativen Vorrichtung, in der innerhalb des röhrenförmigen Körpers ein Temperatursensor vorge sehen ist, der ausschließlich benutzt wird, um eine Tem peratur der Flüssigkeit abzufühlen, und ein Hitzdrahtsen sor, der einen Wert der durch ihn selbst erzeugten Wärme mißt, während dieser Hitzdrahtsensor eingeschaltet ist, damit eine Zustandsänderung, wie z. B. eine Änderung in der Viskosität der Flüssigkeit anhand eines Temperatur unterschiedes zwischen der Flüssigkeit und dem Hitzdraht sensor abgefühlt werden kann, ist eine bevorzugte Vor richtung vorgesehen, in der nur der Hitzdrahtsensor in nerhalb des röhrenförmigen Körpers angebracht ist, damit eine Flüssigkeitstemperatur durch diesen Hitzdrahtsensor abgefühlt werden kann, während er nicht eingeschaltet ist, und sodann derselbe Hitzdrahtsensor eingeschaltet wird, um Wärme zu erzeugen, und die Temperatur dieser Wärme durch den Heizsensor selbst abgefühlt wird. Eine noch andere Anordnung ist ebenfalls möglich, wobei hier der Hitzdrahtsensor eine Temperatur von durch ihn selbst erzeugter Wärme abfühlt, während er eingeschaltet ist, während der nur zum Abfühlen einer Flüssigkeitstempera tur benutzte Temperatursensor innerhalb oder außerhalb des röhrenförmigen Körpers angebracht wird.

Die vorliegende Erfindung basiert auf einem Verfahren zum Bestimmen einer Änderung im Zustand einer Flüssig keit, indem man die Flüssigkeit in Wärmekontakt mit ei nem Heizelement bringt und die besagte Änderung aus ei nem Unterschied zwischen einer Temperatur der Flüssig keit und einer Temperatur des Heizelementes ermittelt. Wie durch die Erfinder der japanischen Anmel dung JP 62 185146 beschrieben, verändert sich die Viskosität einer Flüssigkeit, während sich ein Zu stand dieser Flüssigkeit ändert. Die Erfindung bedient sich des physikalischen Phänomens, daß während der Wärmeübertragung einer vorherbestimmten Wärmemenge von einem Hitzdrahtsensor auf die Flüssigkeit sich die Größe der Wärmeüber tragung und die Temperatur des Hitzdrahtsen sors entsprechen ändert, wenn sich die Viskosi tät der Flüssigkeit ändert.

So läßt sich anhand der Messung solcher Tempera turänderungen die entsprechende Änderung im Zustand der Flüssigkeit ermitteln. Die Temperaturänderung ist jedoch zu gering für eine Messung mit großer Genauigkeit. Um einen solchen Wert von Änderungen zu vergrößern, wird es bevorzugt, einen Wärmeübertragungskoeffizienten α zu be nutzen, der einen effektiven Fortschritt der Wärmeüber tragung anzeigt.

Der Wärmeübertragungskoeffizient α wird durch die fol gende Gleichung ausgedrückt

α = Q/S (Θ_s - Θ_∞)

wobei Q = im Heizelement generierter Wärmewert
S = Oberfläche des Heizelementes
Θ_s = Oberflächentemperatur des Heizelementes
Θ_∞ = Temperatur der Umgebungsflüssigkeit.

Wenn eine Änderung in der Flüssigkeitstemperatur gering genug ist, um den im Heizelement generierten Wärmewert als konstant anzusehen, wird ein Temperaturunterschied zwischen dem Heizelement und der Flüssigkeit gemessen, während die Zeit abläuft, und eine Änderung in einem sol chen Temperaturunterschied kann gemessen werden, um eine Änderung im Zustand der Flüssigkeit zu ermitteln.

Wenn eine Änderung in der Flüssigkeit relativ groß ist und sich ein elektrischer Widerstandswert R ändert, wäh rend sich die Flüssigkeitstemperatur entsprechend einer Gleichung

Q = R²_i ändert,

wobei R = elektrischer Widerstandswert des Sensors
i = an den Sensor angelegte elektrische Strom dichte ist,
kann der Wärmewert, der sich sonst infolge der besagten Änderung im elektrischen Widerstandswert ändern würde, konstant gehalten werden, indem man den elektrischen Stromdichtewert i kontrolliert.

Es versteht sich, daß die Oberflächentemperatur (O_s) des Sensors sich leicht aus der Temperatur (O_w) des Hitzdrahtsensors errechnen läßt, wie es in der US-PS 4 832 504 beschrieben ist.

Es ist auch möglich, eine Konzentration der Flüssigkeit in Wechselbeziehung mit verschiedenen Faktoren, wie z. B. der besagten Temperatur des Hitzdrahtsensors und Änderun gen im Wärmeübertragungskoeffizienten sowie der Viskosi tät der Flüssigkeit zu bestimmen.

Der Zustand der Flüssigkeit ist - neben der Änderung in der Viskosität - ebenfalls abhängig von Änderungen in der Zusammensetzung, der physikalischen Eigenschaft oder der anderen Faktoren der Flüssigkeit. Dementsprechend ist es ebenfalls möglich, eine Änderung im Zustand ver schiedener Flüssigkeiten zu bestimmen, indem man Index werte, die man - neben dem Wärmeübertragungskoeffizien ten - von dem Wärmeausbreitungsvermögen, der Wärmeleit fähigkeit, räumlichen Ausdehnung oder dergleichen erhal ten hat, in Beziehung setzt.

Nunmehr werden Ausgestaltungen der erfinderischen Vor richtung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 und 2 sind Seitenansichten, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meß einrichtung darstellen, die ein äußeres Röhren element und ein inneres Röhrenelement umfaßt, die beide mit Schlitzen in der geöffneten bzw. geschlossenen Stellung versehen sind,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meß einrichtung darstellt, die äußere und innere Röhrenelemente aufweist, die beide mit Axial schlitzen versehen sind,

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meß einrichtung zeigt, in der der röhrenförmige Kör per quadratisch ist und vertikal gegenüberlie gende drehbare Seitenwände aufweist, die die Durchlässe für die Flüssigkeit bilden.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVII-XVII in Abb. 4,

Fig. 6 ist eine Schnittan sicht, welche eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung darstellt und in der ein vor derer Halbabschnitt des röhrenförmigen Körpers axial verschiebbar ist,

Fig. 7 ist eine Vorderansicht, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung darstellt und in der die zylin drische Wand des röhrenförmigen Körpers entlang einer Teilungslinie geteilt ist, die axial vom röhrenförmigen Körper verläuft und sich seit lich drehbar um eine Linie öffnen läßt, die dia metral gegenüber der Teilungslinie verläuft.

Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine praktische Aus führungsform der Erfindung. Die Meßeinrichtung 10 ist als an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16, der mit der Flüssigkeit F gefüllt ist, montiert gezeigt. Ein röh renförmiger Körper 101 grenzt darin einen Raum ab, in dem die Flüssigkeit F bleibt. Der röhrenförmige Körper 101 besteht aus einem äußeren Röhrenelement 120 und ei nem inneren Röhrenelement 121, das innerhalb des äußeren Röhrenelementes 120 axial verschiebbar ist. Dieses äuße re Röhrenelement 120 und innere Röhrenelement 121 sind dort herumgehend mit einer Vielzahl von Umfangsschlitzen 122 bzw. 123 ausgebildet, die beide dazu dienen, die Durchlässe für die Flüssigkeit F zu bilden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Schlitze 122, so lange eine vordere Endwand 121a des inneren Röhrenelemen tes 121 mit einer vorderen Endwand 120a des äußeren Röh renelementes 120 in Berührung steht, mit den Schlitzen 123 ausgerichtet, und die Durchlässe werden auf die Maxi malfläche für das Hindurchströmen der Flüssigkeit F in den oder aus dem röhrenförmigen Körper geöffnet. Ein un teres Ende 120b des äußeren Röhrenelementes 120 ist um eine Sensorhalterung 103 befestigt, die wiederum durch Bolzen 104 an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16 be festigt ist. Eine Welle 105 erstreckt sich durch die Sen sorhalterung 103, und ihr vorderes Ende ist an einem un teren Ende 121b des inneren Röhrenelementes 121 befe stigt. Hinter der Meßeinrichtung 10 ist ein Antriebs mechanismus 106 vorgesehen, der einen Elektromotor 107 enthält, welcher ein Sperrad 109 im Eingriff mit um die Welle 105 herum ausgebildeten Vorsprüngen 108 dreht. Die Schlitze 122, 123 werden aus der gemeinsamen Ausrichtung gebracht, wenn die Welle 105 durch die Rotation des Sperrades 109 rückwärts bewegt wird, bis die Durchlässe 102 vollständig geschlossen sind, wie in Fig. 2 ge zeigt. Die Bezugsziffer 110 bezeichnet eine Packung. Ein Paar Sensoren 150, 151 erstrecken sich axial innerhalb des Innenraumes des röhrenförmigen Körpers 101. Der Sen sor 150 ist der Hitzdrahtsensor, der Wärme erzeugt und eine Änderung in der Temperatur dieses Sensors selbst abfühlt, und der Sensor 151 ist der Flüssigkeits-Tempera tursensor, der eine Temperatur der diesen Sensor umgeben den Flüssigkeit abfühlt. Die Bezugsziffer 111 bezeichnet einen Zuleitungsdraht, der dazu dient, die Sensoren 150, 151 einzuschalten und ebenfalls einen Wert der an diese Sensoren angelegten Spannung zu messen. Der Zuleitungs draht 111 ist elektrisch an die Steuereinheit oder der gleichen (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Bezugs zahl 112 bezeichnet Packungen.

Fig. 3 zeigt eine praktische Ausführungsform, die eng an die vorige praktische Ausführungsform der Meßeinrich tung angelehnt ist, in der der röhrenförmige Körper 101 aus einem äußeren zylindrischen Element 130 und einem inneren zylindrischen Element 131 besteht, wobei das innere zylindrische Element 131 innerhalb des äußeren zylindrischen Elementes 131 drehbar ist, um die Durchläs se für die Flüssigkeit F zu öffnen oder zu schließen.

Das äußere zylindrische Element 130 und das innere zylin drische Element 131 sind mit einer Vielzahl axialer Schlitze 132 bzw. 133 versehen, wodurch die Durchlässe 102 für die Flüssigkeit F abgegrenzt werden. Wenn diese Schlitze 132, 133 vollständig ausgerichtet sind - wie in Fig. 3 gezeigt - sind die Durchlässe 102 maximal geöff net für das Hindurchströmen der Flüssigkeit F in den und aus dem röhrenförmigen Körper. Das untere Ende 120b des äußeren zylindrischen Elementes 130 ist um die Sensor halterung 103 befestigt, die wiederum durch die Bolzen an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16 befestigt ist. Das vordere Ende der Welle 105, die sich durch die Sen sorhalterung 103 erstreckt, ist auf einem unteren Ende 131b des inneren zylindrischen Elementes 131 montiert und wird drehbar durch den Elektromotor 107 angetrieben, der in dem Antriebsmechanismus 106 für die Einrichtung enthalten ist. Dadurch wird das innere zylindrische Ele ment 131 innerhalb des äußeren zylindrischen Elementes 130 gedreht. Die Schlitze 132, 133 werden aus der gemein samen Ausrichtungsbeziehung herausgebracht, während das innere Zylinderelement 131 relativ zum äußeren zylindri schen Element 130 gedreht wird, bis die Durchlässe 102 vollständig geschlossen sind. Die anderen Bauelemente sind ähnlich denjenigen, die mit Bezug auf Fig. 1 er wähnt wurden, d. h. diese praktische Ausführungsform um faßt ebenfalls den Heizsensor 150, den Flüssigkeits-Tem peratursensor 151, den elektrisch an die Steuereinheit oder dergleichen (nicht gezeigt) angeschlossenen Zulei tungsdraht 111 und die Packungen 110, 112.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen eine weitere prak tische Ausführungsform, die eng an die zuerst beschriebe ne praktische Ausführungsform angelehnt ist, in der ein röhrenförmiger Körper 140 quadratisch ist und gegenüber liegende Seiten 141, 141 und gegenüberliegende Seiten 142, 142 aufweist. Die Durchlässe für die Flüssigkeit F werden durch Drehen der gegenüberliegenden Seiten 141, 141 geöffnet oder geschlossen.

Der röhrenförmige Körper 140 ist an den gegenüberliegen den Seiten 142, 142 an der Sensorhalterung 103 befe stigt, die wiederum durch die Bolzen 104 an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16 befestigt ist. Die gegenüberlie genden Seiten 141, 141 sind drehbar auf entsprechenden Wellen 143 montiert, die durch Zahnräder 144, 145 mit der über den Elektromotor 107 angetriebenen Welle 105 verbunden sind. Die Durchlässe 102 werden geschlossen gehalten, solange sich die gegenüberliegenden Seiten 141, 141 in ihren Horizontalstellungen befinden, und die Flüssigkeit F kann nicht in den oder aus dem röhrenförmi gen Körper 140 fließen. Die Durchlässe 102 werden geöff net, wenn der Elektromotor 107 eingeschaltet wird, um die gegenüberliegenden Seiten aus den jeweiligen Horizon talstellungen in ihre geneigten oder Vertikalstellungen zu drehen, wodurch die Flüssigkeit F in den oder aus dem röhrenförmigen Körper 140 fließen kann (siehe Fig. 5). Die anderen Bauelemente sind ähnlich denjenigen, die mit Bezug auf Fig. 1 erwähnt wurden, d. h. diese praktische Ausführungsform umfaßt ebenfalls den Hitzdrahtsensor 150, den Flüssigkeits-Temperatursensor 151, den elek trisch an die Steuereinheit oder dergleichen (nicht ge zeigt) angeschlossenen Zuleitungsdraht und die Packungen 110, 112.

Fig. 6 veranschaulicht eine weitere praktische Ausfüh rungsform, die sich eng an die zuerst beschriebene praktische Ausführungsform anlehnt, in der der röhrenförmige Körper aus seinem vorderen Halbabschnitt 155 und einem hinteren Halbabschnitt 156 besteht, wobei der vordere Halbab schnitt 155 relativ zum hinteren Halbabschnitt 156 vor wärts verschiebbar beweglich ist, um die Durchlässe 102 zu öffnen, und rückwärts relativ zum hinteren Halbab schnitt 156, um die Durchlässe 102 zu schließen.

Schließlich zeigt Fig. 7 eine weitere praktische Aus führungsform, die ebenfalls eng an die zuerst beschrie bene angelehnt ist, in der der Durchlaß 102 für die Flüssigkeit F durch eine Teillinie abgegrenzt ist, die sich axial durch eine zylindrische Wand 157 des röhren förmigen Körpers erstreckt, entlang der der röhrenförmi ge Körper schwenkbar um ein Gelenk herum geöffnet oder geschlossen werden kann, das sich axial durch die der Teillinie diametral gegenüberliegende Wand erstreckt.

Mit den vorgenannten praktischen Ausführungsformen der Erfindung werden die Durchlässe 102 geöffnet, um die Flüssigkeit F in den röhrenförmigen Körper einzuleiten, und dann werden die Durchlässe 102 geschlossen, um die Flüssigkeit F in einen unbewegten Zustand zu bringen, bevor die Messung eingeleitet wird. Danach wird der Hitz drahtsensor 150 eingeschaltet, um Wärme zu erzeugen, und die auf diese Weise erzeugte Wärme wird gemessen, wäh rend die Temperatur der Flüssigkeit F durch den Flüs sigkeits-Temperatursensor 151 gemessen wird. Sodann wird der Zustand der Flüssigkeit anhand eines von diesen Sen soren erhaltenen Temperaturunterschiedes ermittelt.

Auf diese Weise wird ein stabiler Meßprozeß dadurch ge währleistet, daß die Flüssigkeit F innerhalb des röhren förmigen Körpers 101 in Ruhe gehalten wird.

Eine besondere Konstruktion der Durchlässe 102 ist nicht nötig, solange gewährleistet ist, daß die Flüssigkeit F in den oder aus dem röhrenförmigen Körper fließt, wenn sie geöffnet sind, und die Flüssigkeit F innerhalb des röhrenförmigen Körpers in Ruhe ist, wenn sie sich in der geschlossenen Stellung befinden.

Innerhalb des röhrenförmigen Körpers 101 kann ein ein zelner Hitzdrahtsensor, anstatt eines Paares von Senso ren 150, 151 wie in den vorherigen praktischen Ausfüh rungsformen vorgesehen werden, so daß eine Temperatur der Flüssigkeit F durch diesen Sensor vor dem Einschal ten zur Wärmeerzeugung abgefühlt wird und sodann ein Wert der von demselben Sensor erzeugten Wärme durch die sen Sensor selbst, während er eingeschaltet ist, abge fühlt wird. Alternativ könnte eine Anordnung dergestalt beschaffen sein, daß nur der Hitzdrahtsensor 150 inner halb des röhrenförmigen Körpers 101 angebracht wird, und der Flüssigkeits-Temperatursensor 151 extern vom röhrenförmigen Körper 101 angeordnet wird.

Die Konfigurationen der Schlitze 122, 123, 132, 133 sind nicht auf die in den Fig. 1 und 3 dargestellten beschränkt. Die zum Öffnen oder Schließen dieser Schlit ze benutzte Antriebseinrichtung ist nicht auf den Elek tromotor 107 beschränkt, sondern kann aus den anderen verschiedenen Antriebseinrichtungen ausgewählt werden, wie z. B. diejenigen, die einen Elektromagnet, Luftdruck, Wasserdruck oder manuellen Mechanismus benutzen. Während die bewegliche Einrichtung zum Öffnen oder Schließen des Durchlasses 102 als in den vorbeschriebenen praktischen Ausführungsformen auf dem inneren Röhrenelement vorge sehen dargestellt und beschrieben worden ist, können solche Einrichtungen auch auf dem äußeren Röhrenelement oder auf sowohl dem inneren wie auch dem äußeren Element vorgesehen werden.

Die Achse jedes Sensors kann in jeder beliebigen Bezie hung mit der Achse des röhrenförmigen Körpers ausgerich tet werden.

Die Meßeinrichtung 10 gemäß den beschriebenen prakti schen Ausführungsformen kann so auf dem Flüssigkeitsbe hälter 16 montiert werden, daß ein Zellkultivatortank mit der Meßeinrichtung 10 horizontal relativ zum Zellkul tivatortank ausgerichtet ist, oder mit dem vorderen Ende der Meßeinrichtung 10 relativ zum Zellkultivatortank leicht abwärts geneigt ist.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen einer Änderung im Zustand einer unbewegten Flüssigkeit mit den folgenden Ar beitsschritten:
Einleiten der zu untersuchenden Flüssigkeit in einen röhrenförmigen Körper, der einen Hitzdrahtsensor, ei ne Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den und aus dem röhrenförmigen Kör per, und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßeinrichtung enthält,
Schließen der Durchlaßeinrichtung,
Messen der Temperatur der Flüssigkeit durch den ausgeschalteten Hitzdrahtsensor,
Einschalten des Hitzdrahtsensors,
Messen der Temperatur des Hitzdrahtsensors durch die sen,
Bestimmen einer Änderung im Zustand der Flüssigkeit auf der Basis der Temperaturen der Flüssigkeit und des Hitzdrahtsensors.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, gekennzeichnet durch einen röhrenförmigen Körper (101, 140), der einen Hitzdrahtsensor (150) enthält, eine Durchlaßeinrichtung für die Flüssig keit und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßeinrichtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Körper (101) aus einem äußeren Röhrenelement (120) und einem inneren Röhrenelement (121) besteht, die beide mit Schlitzen (122, 123) versehen sind, welche zusammenwirken, um die Durch laßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssig keit in den und aus dem röhrenförmigen Körper zu bilden.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das innere (121) und äußere Röhrenelement (120) relativ zueinander axial beweglich sind und die Durchlaßeinrichtung öffnen oder schließen.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der röhrenförmige Körper (101) eine zylin drische Struktur aufweist, die aus einem äußeren zy lindrischen Element (130) und einem inneren zylin drischen Element (131) besteht, von denen jedes dreh bar ist und die Durchlaßeinrichtung öffnet oder schließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des röhrenförmigen Körpers teilweise oder insgesamt beweglich ist und die Durchlaßein richtung bildet.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Wand des röhrenförmigen Körpers axial geteilt ist und die Durchlaßeinrichtung bildet.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß der röhrenförmige Körper (140) quadratisch ist und ein Paar gegenüberliegende, drehbare Seiten wände (141) aufweist, die die Durchlaßeinrichtung bilden.

9. Verfahren zum Bestimmen einer Änderung im Zustand einer unbewegten Flüssigkeit mit den folgenden Ar beitsschritten:
Einleiten der zu untersuchenden Flüssigkeit in einen röhrenförmigen Körper, der einen Hitzdrahtsensor, einen Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit,
eine Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den und aus dem röhrenförmigen Kör per, und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßeinrichtung enthält,
Schließen der Durchlaßeinrichtung,
Messen der Temperatur des Hitzdrahtsensors durch die sen,
Messen der Temperatur der Flüssigkeit,
Bestimmen einer Änderung im Zustand der Flüssigkeit auf der Basis der Temperaturen der Flüssigkeit und des Hitzdrahtsensors.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 9, gekennzeichnet durch einen röhrenförmigen Körper (101), der einen Hitzdrahtsensor (150), einen Temperatursensor (151), eine Durchlaßeinrichtung für die Flüssigkeit und eine Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Durchlaßeinrichtung aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Sensoren (150, 151) innerhalb des röh renförmigen Körpers (101) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der Hitzdrahtsensor (150) innerhalb und der Temperatursensor (151) außerhalb des röhrenförmigen Körpers (101) angeordnet sind.