DE4412889A1 - Anordnung zur Überwachung einer Fest-Flüssig-Trenneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung einer Fest-Flüssig-Trenneinrichtung insbesondere zur Abtrennung einer Flüssigkeit aus einer Suspension gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten im großtechnischen Maßstab sind Filtrations- und Sedimenta­ tionsverfahren gebräuchlich. Dabei erfolgt ein Flüssig­ keitsdurchsatz durch ein poröses Haufwerk, dem Filterku­ chen, der aus den einzelnen Feststoff-Partikeln gebildet wird und zunächst noch voll mit Flüssigkeit gefüllt ist. Während für manche Anwendungsfälle die Gewinnung einer feststofffreien, flüssigen Phase, beispielsweise in Filter­ prozessen oder in Kläreindickern, ausreicht, schließt sich bei den überwiegenden Aufbereitungsverfahren an die Kuchen­ bildung eine weitergehende Entfeuchtung des Filterkuchens an. Diese Entfeuchtung des Filterkuchens, die vereinfacht auch als Entwässerung bezeichnet wird, kann durch Abdrai­ nieren in filtrierenden Zentrifugen, in Schwingsieben oder in Schwingringen durch Druck- oder Vakuumfiltration auf Band-, Scheiben-, Trommelfiltern oder Nutschen durchgeführt werden.

Eine effiziente Fest-Flüssig-Trennung erfordert eine opti­ male Auslastung der Trennapparate. Was wiederum eine Mes­ sung der Verfahrensparameter sowie eine Regelung des Verfah­ rensablaufs voraussetzt. Apparate, die bei optimaler Aus­ lastung betrieben werden, arbeiten häufig an den Belastungsgrenzen, bei deren Überschreitung sich die Trennwirkung rapide verschlechtert oder der Trennvorgang außer Kontrolle gerät. Eine Messung der Verfahrensparameter zur Regelung des Verfahrensablaufs im Apparat ist daher Voraussetzung zum Betrieb des Trennapparats bei optimaler Auslastung.

Bekannt sind Trennverfahren, bei denen die Kuchenhöhe gemes­ sen wird und schleifende Feuchtemesser zur Regelung des Vo­ lumenstroms des Aufgabegutes, der Länge der Sedimentations­ zone sowie der Drehzahl einer Antriebstrommel dienen (Auf­ bereitungs-Technik Nr. 4/1979 Seite 194).

Die Nachteile derartiger Meßfühler, die beispielsweise bei Bandfiltern angewandt werden können, sind eine häufige Ver­ schmutzung, eine Kornzerstörung und ein schneller Verschleiß infolge der Relativbewegung zwischen Meßfühler und Filter­ kuchen. Eine Regelung des Trennverfahrens ist folglich störanfällig und gewährleistet nur in begrenztem Umfang einen optimalen Verfahrensablauf.

Für Trennverfahren mit einem durch Zentrifugalbeschleuni­ gung gebildeten Filterkuchen sind schleifende Meßfühler we­ gen der Rotationsgeschwindigkeit wenig geeignet.

Ein Verfahren zur Überwachung einer Fest-Flüssig-Trennung eines Stoffgemisches ist aus der DE 35 15 915 A1 bekannt. Hier wird das Schleudergut mit diffusem Licht bestrahlt und der Helligkeitsgrad des reflektierten Lichts gemessen. Bei großer bzw. kleiner Helligkeit wird das Schleuderprogramm weitergeschaltet bzw. unterbrochen. Bei derartigen Verfah­ ren ist ein Nachteil, daß bei verminderter, gemessener Hel­ ligkeit durch Staub, Wasserdampf oder andere Faktoren Feh­ ler in der Auswertung entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur berührungslosen Überwachung von Fest-Flüssig- Trenneinrichtungen, insbesondere für filtrierende Zentrifu­ gen, wie kontinuierliche Schubzentrifugen oder diskontinu­ ierliche Schälzentrifugen oder für kontinuierliche oder diskontinuierliche Vakuum- und Druckfilter zu schaffen, die auch bei vorhandenen Schwebeteilchen in der Luft über dem Filterkuchen zuverlässig arbeitet und neben Flüssigkeit und Feststoff auch Schaum erkennen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen sind in den Unteransprüchen und in der Figurenbe­ schreibung enthalten.

Nach einem Grundgedanken der Erfindung wird die Oberfläche eines Feststoffkuchens oder Filterkuchens durch ein gerich­ tetes Strahlenbündel kontinuierlich abgetastet, um den Zeitpunkt oder den Ort zu erfassen, an dem während der kon­ tinuierlichen oder diskontinuierlichen Zuführung einer Sus­ pension oder auch einer Waschflüssigkeit und Filtration die Oberfläche der Suspensionsschicht, die auch als freie Flüssigkeit bezeichnet wird, gerade in den Filterkuchen eindringt.

Erfindungsgemäß wird auf die Oberfläche eines sich während der Fest-Flüssig-Trennung bildenden Filterkuchens ein ge­ richtetes Strahlenbündel elektromagnetischer Wellen ge­ richtet und ein an der Oberfläche des Filterkuchens oder an der Flüssigkeit spiegelnd reflektiertes Strahlenbündel elektromagnetischer Wellen gemessen. Über das Signal und die Signalform der Reflexionsmessung wird somit ein Flüssigkeitsspiegel auf dem Filterkuchen, eine Schaum­ schicht, oder eine flüssigkeitsfreie Filterkuchenoberfläche angezeigt und der Zeitpunkt oder der Ort des Eintritts des Flüssigkeitsspiegels in den Filterkuchen erfaßt.

Bei normalem Betrieb eines Filterapparates oder einer Zen­ trifuge sind auf der Flüssigkeitsoberfläche durch Vibration oder Erschütterung immer Wellen vorhanden. Zur deutlicheren Ausprägung der Signale kann auch eine Einrichtung zur Er­ zeugung von Wellen vorgesehen sein. Diese Wellen haben zur Folge, daß das reflektierte, gerichtete Strahlenbündel den Empfänger nur dann trifft, wenn das gerichtete Strah­ lenbündel an einem ganz bestimmten Punkt der Welle reflek­ tiert wird. Diese Impulse im zeitlichen Signallauf sind charakteristisch für das Vorhandensein einer Flüssigkeit. Ist auf der Flüssigkeit ein Schaum vorhanden, so sieht man ebenfalls im Signalverlauf Peaks, die allerdings verbrei­ tert und unregelmäßiger sind. Zur Auswertung wird also nur noch die Form eines Signals benötigt. Der Vergleich mit der Helligkeit eines zweiten Signals entfällt. Schwebeteilchen und andere Partikel in der Luft schwächen das Signal zwar ab, führen aber nicht zu Fehlmessungen, da die gepulste Si­ gnalform unverändert bleibt.

Indem die Filterkuchenoberfläche kontinuierlich kontrol­ liert wird und die Meßwerte einer Anzeige- und/oder einer Auswerteeinheit zugeführt werden, besteht die Möglichkeit einer Regelung eines Trennverfahrens.

Bei Schubzentrifugen ermöglicht die Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Überwachungsverfahrens ein rechtzeitiges Er­ kennen des Flutens. Schubzentrifugen können infolgedessen ergebnisabhängig am Flutpunkt mit einem Minimum an Sicher­ heitsspielraum betrieben werden. In vorteilhafter Weise ist eine derartige Verfahrensoptimierung mit einem erhöhten Durchsatz, einer verbesserten Trennleistung und einem störungsarmen Filterkuchenabwurf verbunden.

Bei den diskontinuierlichen Schälzentrifugen wird über das Erkennen des Flüssigkeitseintritts-Zeitpunktes eine ergeb­ nisabhängige Steuerung der Zyklenzeiten ermöglicht. Dies ist auch bei der Steuerung von diskontinuierlichen Vakuum- und Druckfiltern möglich. Die Überwachung des Ortes des Flüssigkeitseintauchpunktes bei kontinuierlichem Vakuum- oder Druckfiltern kann zur Steuerung von Betriebsparametern wie Druck, Vakuum, Drehzahl, Suspensions- oder Waschflüssig­ keitszulauf herangezogen werden.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Aussendung des gerich­ teten Strahlenbündels kann in einer besonders einfachen Ausführungsform aus einer Glühlampe bestehen, deren Licht­ strahlen durch ein System von Blenden und Linsen zu einem gerichteten Strahlenbündel komprimiert werden und auf die Filterkuchenoberfläche gerichtet sind. Zur Messung des re­ flektierten Strahlenbündels ist ein lichtempfindliches Bau­ element in dem Strahlengang des reflektierten Strahlenbün­ dels angeordnet. Bei Suspensionen aus stark absorbierenden Feststoffkomponenten, wie beispielsweise Kohlepartikel, und hochreflektierenden Flüssigkeiten, z. B. Wasser, können Meßsignale erhalten werden, die den Eintritt des Wasser­ spiegels in den Filterkuchen deutlich ausweisen. Da die Lichtstrahlen an den Oberflächenwellen der im kleineren Maßstab glatten Wasseroberfläche sehr gut reflektiert wer­ den und abhängig von der Wellenbewegung die Fotozelle tref­ fen, von der Kohlefilterkuchenoberfläche jedoch konstant schwach reflektiert werden, zeigt die Meßsignalaufzeichnung den Eintritt durch einen deutlichen Wechsel der Signalform an.

Wesentlich vorteilhafter ist jedoch eine Anordnung mit ei­ ner Laserlichtquelle, beispielsweise einem Halbleiterlaser, dessen einfallender Strahl im spitzen Winkel zur Flächen­ senkrechten, dem Einfallslot im Einfallspunkt, auf die Sus­ pensions- oder Filterkuchenoberfläche gerichtet ist, dessen reflektierte Strahlen mit Hilfe einer Spiegelanordnung auf ein lichtempfindliches Bauelement umgelenkt werden. Eine Laser-Reflexions-Messung ist aufgrund der äußerst geringen Divergenz der Laserstrahlen gegenüber Abstandsänderungen zwischen Meßaufnehmer und bestrahlter Oberfläche weitgehend unabhängig. Das gleiche gilt für Änderungen der Filterku­ chenstärke, die während des Filtrierprozesses unumgänglich sind.

Ein Spiegel ist nahe dem Laser in einem Winkel von ca. 45 Grad zum Laserstrahl montiert und mit einer Bohrung verse­ hen, die dem Laserstrahlquerschnitt entspricht oder etwas größer ist. Der Spiegel ist justierbar und wird fixiert, wenn der Laserstrahl mit einem Einfallswinkel von wenigen Grad, also geringfügig vom Einfallslot abweichend, auf die Filterkuchenoberfläche gerichtet ist. Der reflektierte La­ serstrahl trifft nahe der Bohrung auf die Spiegelober­ fläche, wird in paralleler Richtung in einem Linsensystem, beispielsweise einer Sammellinse, gebündelt und trifft auf einen Fotodetektor, beispielsweise eine Silizium-Fotodio­ de, die im Brennpunkt der Sammellinse verstellbar angeord­ net ist. Zweckmäßigerweise ist vor dem Fotodetektor ein Graufilter zur Einstellung des Meßbereiches angeordnet. Zur Vermeidung von Meßfehlern ist es sinnvoll, die Fotodiode gegen ein aus der Umgebung einfallendes Licht abzuschirmen und beispielsweise mit einer schwarzen Abdeckung zu verse­ hen.

Die Anordnung von Linsen oder Linsensystemen im Strahlen­ gang der reflektierten Strahlen ist sinnvoll, um eine auf­ spreizende oder auch bündelnde Reflexion des Laserstrahls an einer glatten aber infolge der Rotationsbewegung parabo­ loid geformten Suspensionsoberfläche auszugleichen.

Zur Anzeige des Zeitpunktes, an dem die Suspensionsober­ fläche in den Filterkuchen eintritt, kann ein Schreiber eingesetzt werden, bei dem die Meßspannung über der Zeit aufgetragen wird. Um die Trägheit eines derartigen Schrei­ bers zu umgehen und eine höhere Empfindlichkeit bei der An­ zeige zu erreichen, sollte ein Oszillograph verwendet wer­ den, bei dem die reflektierten Laserstrahlen als Peaks an­ gezeigt werden.

Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäße Anordnung als kleiner, kompakter Meßaufnehmer ausgebildet und zum Einbau in Trennapparate, insbesondere in eine Schubzentrifuge, ge­ eignet. Die Anordnung ist mit einem wasserdichten Gehäuse, mit einer Schutzvorrichtung vor Suspensionsspritzern und mit einer Spülvorrichtung versehen, um Verschmutzungen der Empfängeroptik zu vermeiden. Als Spritzschutz kann auch ein Filter, welches außerdem Tages- und Infrarotlicht abfil­ tert, verwendet werden.

Eine weitere Ausführungsform sieht die Verwendung eines Lichtleiters, beispielsweise einer Lichtfaser vor. Eine derartige Anordnung ist bevorzugt bei Trennapparaten mit begrenzten Einbaumöglichkeiten für eine Meßanordnung anzu­ wenden, da eine Laserdiode außerhalb der Trenneinrichtung angeordnet und mit einem nach innen verlegten Lichtleiter verbunden werden kann. Bei Verwendung einer Lichtfaser ist es vorteilhaft, daß diese so gebogen werden kann, daß der austretende Laserstrahl senkrecht zur Empfangsvorrichtung auf die Filterkuchenoberfläche gerichtet sein kann.

In einer besonders bevorzugten Anordnung wird nach dem Prinzip der direkten Be- und Rückstrahlung eine Reflexions­ messung mit einem großflächigen, strahlungsempfindlichen Bauteil, beispielsweise einer großflächigen Silizium-Foto­ diode oder einem Fotodiodenarray durchgeführt. Die Totzonen des Fotodiodenarrays liegen unter dem Laserstrahldurchmes­ ser. Sinnvoll ist die Anordnung einer besonders kleinen La­ serdiode, die beispielsweise mit einer Kollimatoroptik ver­ sehen ist. Die Laserdiode kann direkt hinter dem Fotodio­ denarray angeordnet sein, welches zweckmäßigerweise mit ei­ nem mittig angeordneten Laserstrahldurchgang versehen ist.

Bei dieser kompakten Meßanordnung befindet sich ein Filter im Strahlengang. An der Unterseite des Gehäuses sind Düsen vorgesehen, um mit Hilfe eines Luft- oder auch Wasserstro­ mes Suspensionsspritzer vom Filter fernzuhalten. Diese Meßanordnung ist mit besonders geringem Aufwand herzustellen.

Aus dem Meßsignalverlauf ist auch erkennbar, wenn eine Ero­ sionsrinne gebildet ist und ein gleichmäßiges Befüllen des Trennapparates und ein gleichmäßiges Filtrieren der Suspen­ sion nicht mehr gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung wei­ ter beschrieben. In diesen zeigen in stark schematisierter Weise

Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau einer erfin­ dungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung des Zeit­ punktes oder des Ortes Flüssigkeitseintrittes in einen Filterkuchen oder zur Bestimmung des Flu­ tens bei Schubzentrifugen;

Fig. 2 einen charakteristischen Verlauf des Meßsignals der Anordnung für

• a) eine Flüssigkeitsoberfläche
• b) eine Filterkuchenoberfläche
• c) eine Flüssigkeitsoberfläche mit Schaum;

Fig. 3 einen Teil einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Anordnung mit einem über einen Lichtleiter in den Strahlengang einge­ speisten Laserstrahl;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Laser­ strahlaufweitung;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Laser-Reflexions-Messung mit direk­ ter Be- und Rückstrahlung und

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Fotodiodenarrays der Anordnung gemäß Fig. 6.

In Fig. 1 ist das Meßprinzip einer erfindungsgemäßen Anord­ nung zur Bestimmung des Zeitpunktes des Flüssigkeitsein­ trittes in einen Filterkuchen oder zur Bestimmung des Flutens bei Schubzentrifugen in stark schematisierter Weise dargestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus ei­ nen Laser 10, beispielsweise einem Halbleiterlaser , einem mit einer Bohrung 22 versehenen Spiegel 20, einem Linsensy­ stem 16 und einem lichtempfindlichen Bauelement 25, einem Fotodetektor, beispielsweise einer Silizium-Fotodiode. Der Bereich einer Fest-Flüssig-Trenneinrichtung, in dem ein Filterkuchen 5 beispielsweise infolge von Zentrifugalbe­ schleunigung gebildet wird, ist in stark vereinfachter Wei­ se als rotierender Teller 4 dargestellt.

Der Laser 10 ist nahezu senkrecht zu einer Oberfläche 7 des Filterkuchens 5 angeordnet. Der Spiegel 20 ist in einem Winkel von nahezu 45° zum einfallenden Laserstrahl 12 in einem geringen Abstand zum Laser 10 montiert. Der Spiegel 20 ist mit einer mittigen Bohrung 22 versehen, die etwas größer als der Querschnitt des Laserstrahls 12 ist. Der La­ serstrahl 12 fällt durch die Bohrung 22 des Spiegels 20 auf die Oberfläche 7, wird reflektiert und trifft, da der Ein­ fallswinkel des Laserstrahls 12 nicht exakt 90° beträgt, nahe der Bohrung 22 auf den Spiegel 20. Der Spiegel 20 muß so schmal sein, daß das an der sich bewegenden Wasser­ oberfläche 7 reflektierte Strahlenbündel 14 periodisch auf den Spiegel 20 trifft, über den Spiegel hinaus abgelenkt wird und so das für eine Flüssigkeitsoberfläche typische, pulsförmige Signal erzeugt. Das Strahlenbündel wird in paralleler Richtung auf ein Linsensystem 16, beispielsweise eine Sammellinse 16, umgelenkt.

Im Brennpunkt der Sammellinse 16 ist ein lichtempfindliches Bauelement 25, beispielsweise eine Fotozelle, angeordnet, in der eine der Lichtintensität der reflektierten Laser­ strahlen 14 proportionale Spannung erzeugt wird. Das licht­ empfindliche Bauelement 25 ist lösbar befestigt, so daß es in den Brennpunkt der Sammellinse 16 justiert werden kann. Zwischen der Sammellinse 16 und der Fotozelle ist ein Grau­ filter 17 angeordnet, das zur Einstellung des Meßbereiches dient.

Fig. 2 zeigt typische Signalformen der erfindungsgemäßen Anordnung. Die Fotozelle erzeugt eine der Intensität des reflektierten Lichtstrahles proportionale Spannung, deren zeitlicher Verlauf in der Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2a zeigt den typischen Signalverlauf für eine Messung an einer Flüssigkeitsoberfläche. Durch die Wellenbewegung der Flüssigkeitsoberfläche trifft das reflektierte Strah­ lenbündel periodisch auf die Fotozellen und erzeugt so die gepulste Signalform.

In Fig. 2b ist das typische Signal zu sehen, das entsteht, wenn das gerichtete Strahlenbündel an einer trockenen Fil­ terkuchenoberfläche reflektiert wird. Das gerichtete Strah­ lenbündel wird diffus reflektiert und ein annähernd kon­ stanter Anteil trifft die Fotozelle.

In Fig. 2c ist, ähnlich wie in Fig. 2a, der Signalverlauf bei Spiegelung an einer Flüssigkeitsoberfläche dargestellt, die in diesem Fall allerdings durch Schaum bedeckt wird.

In Fig. 3 ist eine gewöhnliche Sendeeinrichtung 30 zur Er­ zeugung elektromagnetischer Wellen 31 gezeigt. Zur Erzeu­ gung eines gerichteten Strahlenbündels 32 dient die Anord­ nung von Linsen 34 und Blenden 36. Das gerichtete Strah­ lenbündel 32 trifft auf die sich bewegende Flüssigkeits­ oberfläche 7. Zur Verstärkung der Wellenbewegung 9 dient der hier schematisch dargestellte Tropfmechanismus 39. Der zur Anordnung gehörende Empfänger ist hier nicht darge­ stellt.

Die Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung in abge­ wandelter Form. Bei dieser Variante wird ein in einem Laser 10, insbesondere einer Laserdiode, emittierter Laserstrahl 12 über einen Lichtleiter 40 eingespeist. Als Lichtleiter wird eine Glasfaser verwendet, die so abgebogen wird, daß der Laserstrahl senkrecht auf die Filterkuchenoberfläche und zum lichtempfindlichen Bauelement, einer Fotodiode 48 austreten kann. An der Lichtaustrittsseite ist der Licht­ leiter 40 in einer Bohrung 42 eines Linsensystems 46 ange­ ordnet, welches aus der divergierenden Laserstrahlung eine konvergierende Laserstrahlung erzeugt. Der reflektierende Lichtstrahl 14 wird über ein Filter 44 im Linsensystem 46 gebündelt und trifft auf die Fotodiode 48. Der Erfassungs­ winkel dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist zur deutli­ cheren Darstellung überproportional groß dargestellt. Da die Laserlichtquelle nicht am Meßort angeordnet sein muß, ist diese Anordnung besonders für Schubzentrifugen geeig­ net.

In Fig. 5 ist eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung des Zeitpunktes des Flüssigkeits­ eintrittes in einen Filterkuchen gezeigt. Ein Laserstrahl 12 eines Lasers 10 wird mit Hilfe von zwei Linsen 52, 53 (Achromaten) aufgeweitet und durch einen Spiegel 20 auf eine Oberfläche eines Filterkuchens bzw. einer Suspen­ sionsflüssigkeit umgelenkt. Die reflektierten Strahlen 14 gelangen durch ein Filter 44 und durch eine Bohrung 22 des Spiegels 20 auf eine Fotodiode 48. Der Vorteil des mit die­ ser Anordnung realisierbaren Meßprinzips - eine Laserstrah­ laufweitung und eine Messung des reflektierten Lichtes mit einer kleinen Fläche - besteht darin, daß auch bei größeren Filterkuchen-Unebenheiten, bei Filterkuchen-Rissen oder bei zerklüfteter Fläche oder auch bei Suspensionswellen trotz der damit verbundenen kurzfristigen Auslenkung der Strahlen eine bessere Strahlerfassung möglich ist, da auf die Foto­ diode von mehreren Stellen der zu bestimmenden Oberfläche reflektierte Lichtstrahlen auftreffen.

In Fig. 6 ist eine besondere bevorzugte Anordnung zur La­ ser-Reflexions-Messung in Fest-Flüssig-Trenneinrichtungen anhand eines besonders kleinen, kompakten Meßaufnehmers 50 dargestellt. In einem wasserdichten Gehäuse 51 ist eine La­ serdiode 11 hinter einem Fotodiodenarray 54 angeordnet. Zum Aufbau des Fotodiodenarrays 54 (Fig. 7) wurden vier Foto­ dioden 48 mit einer aktiven Fläche von 10 mm × 10 mm ver­ setzt angeordnet, so daß ein Laserstrahldurchgang 56 in der Mitte des Fotodiodenarrays zur direkten Bestrahlung einer Filterkuchenoberfläche gebildet ist. Die Laserdiode 11 strahlt direkt auf die Filterkuchenoberfläche und der re­ flektierte Lichtstrahl fällt ebenfalls direkt auf die Foto­ dioden 48. Lediglich ein Filter 44 befindet sich im Strah­ lengang. Dieser Filter 44 dient der Abfilterung von IR- Licht sowie als Spritzschutz für die Optik. An der unteren Seite des Meßaufnehmers 50 sind Düsen 55, beispielsweise in einem Halbkreis über den Umfang verteilt, angeordnet, aus denen Luft zum Fernhalten von Suspensionsspritzern strömt.

Ein Meßaufnehmer 50 wurde zur Bestimmung des Flutens in ei­ ne Schubzentrifuge nahe an der Abbruchkante in Richtung Einlaufzone eingebaut.

Wird der Laserstrahl auf der welligen Flüssigkeitsoberfläche reflektiert, wird in statistischer Reihenfolge nur jeweils eine Fotozelle vom reflektierten Strahl getroffen.

Claims (15)

1. Anordnung zur Überwachung einer Fest-Flüssig-Trenn­ einrichtung, insbesondere zur Abtrennung einer Flüssigkeit aus einer Suspension unter Bildung eines Filterkuchens (5), mit einer Sendeeinrichtung (6) zur Aussendung von Wellen und einem Empfänger (8) zur Messung der reflektierten Wellen oberhalb einer zu überwachenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wellen elektromagnetische Wellen (31) sind, daß die Sendeeinrichtung (6), die elektromagneti­ schen Wellen als gerichtetes Strahlenbündel (12, 32) abstrahlt,
daß der Empfänger (8) ein Bauelement (25) aufweist, welches die reflektierten, elektromagnetischen Wellen nachweist, und
daß das Bauelement, welches die reflektierten, elektromagnetischen Wellen nachweist, im Bereich des an der Oberfläche (7) reflektierten, gerichteten Strahlenbündels (14) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinrichtung (6) zur Aussendung des ge­ richteten Strahlenbündels elektromagnetischer Wellen ein Laser (10) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement, welches die reflektierten, elektromagnetischen Wellen nachweist, ein licht­ empfindliches Bauelement ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem Sender (30) zur Aussendung elektromag­ netischer Wellen (31) ein System von Linsen (34) und Blenden (36) zur Erzeugung des gerichteten Strahlen­ bündels (32) angeordnet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gerichtete Strahlenbündel (12, 32) senkrecht auf die zu überwachende Oberfläche (7, 9) gerichtet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Bauelement (25) um den Aus­ trittspunkt (56) des gerichteten Strahlenbündels aus der Meßanordnung angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal nach Reflexion des gerichteten Strahlenbündels (12) an einer Flüssigkeitsoberfläche (7) gemessen wird und daß das Signal Peakform hat.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Peakform eine Einrichtung (38) zur Erzeugung einer Wellenbewegung an der Flüssig­ keitsoberfläche (7, 9) vorgesehen ist.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laser (10), dessen einfallender Strahl (12) im spitzen Winkel zur Flächensenkrechten auf die Filter­ kuchenoberfläche (5) gerichtet ist, an einem Halter befestigt ist, daß ein Spiegel (20), der eine Bohrung (22) für den einfallenden Lichtstrahl (12) aufweist, zur Umlenkung der reflektierten Laserstrahlen (14) na­ he an der Laserlichtquelle (10) angeordnet ist, und daß im Strahlengang der umgelenkten Laserstrahlen (14) ein Linsensystem (16) vorgesehen ist, in dessen Brenn­ punkt ein lichtempfindliches Bauelement (25) angeord­ net ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (22), der in einem Winkel von etwa 45 Grad zur Flächensenkrechten montiert ist, zur Justierung des Einfallswinkels der Laserstrahlen (12) verstellbar ist und daß die Bohrung (22) dem Quer­ schnitt des einfallenden Laserstrahls (12) entspricht.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laserdiode (11), die am Außengehäuse einer Fest-Flüssig-Trenneinrichtung befestigt ist, mit einer Glasfaser (40) gekoppelt ist, daß die Glasfaser (40) mit einer Lichtaustrittsöffnung in eine Bohrung (42) eines Linsensystems (48) reicht, welches oberhalb und parallel zur Filterkuchenoberfläche als Konverter der reflektierten Strahlen (14) angeordnet ist, daß der einfallende Laserstrahl senkrecht auf die Filterku­ chenoberfläche gerichtet ist und daß eine mit einer Auswerteeinheit verbundene Fotodiode (48) hinter dem Linsensystem (46) und im Strahlengang der reflektier­ ten, gebündelten Laserstrahlen (14) angeordnet ist.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Spiegel (20) und einem Laser (10) Linsen (52, 53) zur Aufweitung des Laserstrahls (12) angeordnet sind, daß der Spiegel (20) zur Umlenkung des aufgeweiteten Laserstrahls (12) auf die Filterku­ chenoberfläche und im Strahlengang des reflektierten, aufgeweiteten Laserstrahls (12) angeordnet ist und daß im Spiegel (20) entlang der Flächensenkrechten eine begrenzende Bohrung (22) ausgebildet ist, in deren Be­ reich auf der Rückseite des Spiegels (20) eine Foto­ diode (48) angeordnet ist.

14. Anordnung einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Filterkuchenoberfläche ein großflächiges Fotodiodenarray (54) aus versetzt ange­ ordneten Fotodioden (48) angeordnet ist, daß auf der Rückseite des Fotodiodenarrays (54) und im Bereich ei­ nes mittigen, durch die versetzte Anordnung der Foto­ dioden gebildeten Durchgangs (56) ein Laser (10) mit Kolematoroptik vorgesehen ist und daß die Fotodio­ den (48) des Fotodiodenarrays (54) im Strahlengang der von der Filterkuchenoberfläche reflektierten Laser­ strahlen angeordnet sind.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter (44) vor dem lichtempfindlichen Bauele­ ment (25, 48, 54) angeordnet ist.

16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserdichtes Gehäuse (51) vorgesehen ist, welches eine Spülvorrichtung mit Luft- oder Wasser­ düsen (55) aufweist, und daß die Luft- oder Wasser­ düsen (55) auf eine zur Filterkuchenoberfläche wei­ sende, untere Seite des Filters (44) oder des licht­ empfindlichen Bauelementes (25, 48, 54) gerichtet sind.