DE4427892A1 - Überwachung des Verunreinigungspegels von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die systemische Bekämpfung der Verunreinigung von Flüssig­ keiten und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur ständigen In-Line-Überwachung des Verun­ reinigungspegels von Flüssigkeiten in hydraulischen Systemen und Schmiersystemen.

Hintergrund und Aufgaben der Erfindung

Bei der Auslegung und dem Betrieb von hydrau­ lischen Systemen und Schmiersystemen war schon bisher bekannt, daß die Bekämpfung des Verunreinigungs­ konzentrationspegels in der zirkulierenden Flüssigkeit eine wichtige Rolle bei der Betriebssicherheit des Systems spielt. Verunreinigungen in Form von Feststoff­ teilchen wie Sand, Schmutz und Metallteilchen können in das System schon bei der Herstellung gelangen, oder auch bei entsprechender Beschädigung des Systems, oder auf Abrieb und Verschleiß von Systembauteilen zurückgehen. Luftblasen und Wassertröpfchen können aus allen möglichen Gründen von der Flüssigkeit mitgerissen werden und zu Schäden und Korrosion an Systembauteilen führen. Durch entsprechende Auswahl und Anordnung von Verunreinigungs­ bekämpfungseinrichtungen können die eigentlichen Gründe von bis zu 80% der Systemausfälle eliminiert werden. Außerdem kann durch entsprechende Festlegung von Rein­ heitszielwerten, zusammen mit entsprechender Auswahl und Anordnung geeigneter Filter oder anderer Verunreinigungs­ bekämpfungseinrichtungen der Aufwand für die Filter und Einrichtungen durch die Einsparungen über verbesserte Leistungen, längere Standzeit der Bauteile, längere Ölhaltbarkeit, längere verfügbare Betriebszeit und weniger Reparaturen rasch amortisiert werden.

Bei der systemischen Verunreinigungsbekämpfung soll die Reinheit der Flüssigkeit jenes Niveau nicht unterschreiten, bei dem die Verunreinigung zum Ausfall irgendeines Bauteils des Systems während der gewünschten Standzeit jenes Systems beitragen kann. Als erster Schritt zur Erreichung dieses Ziels wird im Stadium der Systemauslegung ein Zielwert für die Reinheit ermittelt und festgelegt, der die besonderen Erfordernisse und Bau­ teile des Systems berücksichtigt. Diese Verunreinigungs­ zielwerte ergeben sich aus der Bauteilauslegung und der Betriebscharakteristik des Systems. Beispielsweise wäre der Reinheitszielwert insbesondere größer (niedrigere Zahl) und der zulässige Verunreinigungskonzentrationswert daher insbesondere kleiner bei mit hohem Flüssigkeits­ druck arbeitenden Systemen als bei mit niedrigem Druck arbeitenden Systemen. Als nächster Schritt werden Filter und andere Verunreinigungsbekämpfungseinrichtungen so ausgewählt und angeordnet, daß der Reinheitszielwert kostengünstig gehalten werden kann. Im dritten Schritt gibt es dann, zu bestätigen daß der gewünschte Reinheits­ zielwert auch eingehalten wird. Eine ausführliche Be­ sprechung der systemischen Verunreinigungsbekämpfung ist dem "Vickers Guide to Systemic Contamination Control" (Vickers-Leitfaden zur systemischen Verunreinigungs­ bekämpfung), Vickers Incorporated, Dezember 1992 zu entnehmen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ins­ besondere auf den dritten Schritt, den Flüssigkeits­ überwachungsschritt, bei der systemischen Vorgangsweise zur Verunreinigungsbekämpfung in Flüssigkeiten.

Die Überwachung des Reinheitsgrades von Flüssig­ keiten erfolgt typischerweise, indem eine flüssige Probe dem System während des Betriebes entnommen und an ein Labor geschickt wird, welches sie auf den Reinheitsgrad hin analysiert und diesen als Reinheitsdaten in einem geltenden Datenformat angibt, z. B. ISO-Norm 4406. Wird dem Reinheitszielwert entsprochen, so fährt man mit der normalen Filterwartung und periodischen Prüfung der Flüssigkeit fort. Wird der Reinheitszielwert nicht eingehalten, so ist unter Umständen an Änderungen bei der Wartungspraxis und gegebenenfalls an den Einsatz weiterer Filter oder eine andere Anordnung der bestehenden Filter zu denken. Diese herkömmliche Verfahrensweise zur Über­ wachung des Verunreinigungspegels erfordert mehrere Stunden oder Tage, bis die Laborprüfergebnisse vorliegen, und läßt daher bezüglich der Verschaffung einer genauen Istzeitangabe des Verunreinigungspegels zwecks recht­ zeitiger Einleitung von Abhilfemaßnahmen, bevor das Problem schwerwiegender wird, einiges zu wünschen übrig.

Allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Systems und eines Ver­ fahrens zur aktiven Einhaltung der Flüssigkeitsreinheit in hydraulischen Systemen, Schmiersystemen und anderen Flüssigkeitssystemen, bei dem mindestens ein Fühler in die Strombahn der Flüssigkeit eingebracht wird um die Reinheit der Flüssigkeit zu überwachen und eine ständige Istzeitangabe des Reinheitsgrades der Flüssigkeit zu verschaffen. Eine weitere, spezifischere Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Ver­ fahrens und einer Vorrichtung zur Überwachung des Flüss­ igkeitsverunreinigungspegels, bei denen keine Verbrauchs­ teile verwendet werden, erhöhte Flexibilität bezüglich der Anordnung im System vorliegt, die Strömung nicht wesentlich gedrosselt wird, Ansprechen aufalle drei der wichtigsten Verunreinigungstypen (Feststoffteilchen, Wassertröpfchen und Luftblasen) sowie ständige und bedienungsfreie Istzeitüberwachung gegeben ist, die leicht vor Ort zur Erfassung unterschiedlicher Reinheits­ zielwerte programmiert werden können, über eine Empfind­ lichkeit von plus oder minus einem ISO-Kode verfügen beziehungsweise den Benutzer auf Änderungen der Verun­ reinigungskonzentration hinweisen, bevor die Pumpe des Systems und andere Strömungsbauteile Schaden erleiden. Eine weitere und spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkeits­ verunreinigungspegel -Überwachungsvorrichtung der be­ schriebenen Art, die wirtschaftlich herzustellen ist und leicht entweder in neue oder schon bestehende technische oder bewegliche Flüssigkeitssysteme eingebaut werden kann.

Kurzfassung der Erfindung

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung des Flüssigkeitsverschmutzungspegels enthält eine an einer Seite einer Flüssigkeitsprobenbahn angeordnete Lichtquelle, um Lichtenergie in in der Probenbahn fließende Flüssigkeit zu lenken, einen auf derselben Seite der Probenbahn angeordneten Lichtfühler, und einen auf der gegenüberliegenden Seite der Probenbahn angeord­ neten Reflektor, um durch die Probenflüssigkeit durch­ gelassenes, von der Quelle stammendes Licht zu empfangen und derartiges Licht durch die Flüssigkeit zurück zu dem Lichtfühler zu reflektieren. Der Lichtfühler liefert ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der Intensität des auf diesen einfallenden, aus der Lichtquelle stammenden Lichts, nachdem dieses zweimal durch die Flüssigkeit gegangen ist, und die Konzentration oder der Pegel der Verunreinigungen in der Flüssigkeit wird als Funktion eines solchen elektrischen Signals angezeigt. So wird die Konzentration von der Durchlassung von Lichtenergie durch die Flüssigkeit löschenden (streuenden, absorbierenden oder sonstwie blockierenden) Verunreinigungen als Umkehr­ funktion der Lichtintensität am Lichtfühler angezeigt und kann mit einem vorgegebenen Zielschwellwert verglichen werden, um einen unerwünscht hohen Verunreinigungspegel, nämlich einen solchen, der sich dem nominalen Ver­ schmutzungspegel nähert oder ihn überschreitet, anzuzeigen.

Bei einem Strömungssystem, zu dem eine Pumpe, ein Flüssigkeitsvorratsbehälter und Rohrleitungen zum Umlauf einer Flüssigkeit in einer geschlossenen Bahn aus dem Vorratsbehälter durch die Pumpe und verschiedene System­ bauteile zurück in den Vorratsbehälter gehören, liegt die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung vorzugsweise als Gehäuse vor, das die Lichtquelle, den Lichtfühler und eine geeignete Steuerelektronik enthält, sowie eine langgestreckte Hohlsonde, die sich von dem Gehäuse in das dem Pumpeneinlaß vorgeschaltete Vorratsgefäß erstreckt. Innerhalb der Hohlsonde ist ein Paar optische Fenster von fern dem Gehäuse angeordnet, und durch Öffnungen in der Sondenseitenwand wird das Gebiet zwischen den Fenstern mit Flüssigkeit beaufschlagt. Der Reflektor ist in der Sonde auf der den Fenstern gegenüberliegenden Seite angeordnet und kann als reflektierende Beschichtung auf der Außenfläche des Fensters fern der Lichtquelle und dem Lichtfühler vorliegen oder als gesonderter, im Bereich eines solchen fernen Fensters angeordneter Reflexreflek­ tor. Die Fenster können plankonvexe Linsen enthalten, um die Lichtenergie während der Durchlassung in beiden Richtungen durch die Probenflüssigkeit auf einen Punkt innerhalb der Probenflüssigkeitsbahn zu fokussieren. Lichtenergie kann durch die Sonde von und zu Lichtquelle und Lichtfühler mittels entsprechender Lichtwellenleiter übermittelt werden oder kann entlang einem gemeinsamen optischen Weg übermittelt und durch einen Strahlteiler bei der Lichtquelle und dem Lichtfühler getrennt werden. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung liegt der Strahlteiler als Polarisationsstrahlteiler und Vier­ telwellenplättchen vor, um die Polarisation der Licht­ energie zu drehen und so die aus der Lichtquelle stamm­ ende Energie von der auf den Photodetektor einfallenden zu trennen, oder als holographischer optischer Geber mit einem Hologramm und Gitter zur Trennung der Durchlicht- und der Rücklichtenergien.

Die Lichtquelle enthält vorzugsweise eine Laser­ diode, die Lichtenergie im nahen Infrarotbereich aus­ sendet, wodurch vorteilhafterweise die Optik im wesent­ lichen immun gegen Umgebungslicht sowie auch im wesent­ lichen immun gegen Veränderungen der Flüssigkeitsfarbe infolge der Alterung der Flüssigkeit wird. In der bevor­ zugten Ausführungsform wird Licht bei all den von der Laserdiode ausgesendeten Wellenlängen gesammelt und am Lichtfühler effektiv integriert, so daß der Lichtfühler gleichzeitig auf alle Arten von Verunreinigungen an­ spricht, ohne unter den Verunreinigungen zu unter­ scheiden. Die Rücklichtenergie kann aber auch noch vor dem Einfall auf den Lichtfühler in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgespaltet werden, um verschiedene Arten von Verunreinigungen zu erfassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bewähren sich besonders im Zusammenhang mit hydraulischen Flüssig­ keits- und Schmierflüssigkeitssystemen, können aber auch im Zusammenhang mit Wasser/Glykol- und Phosphatester­ flüssigkeitsumlaufsystemen verwendet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfin­ dung und ihr eigenen weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen ist aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den zur Beschreibung gehören­ den Zeichnungen zu gewinnen, wobei,

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Kraftanlage ist, zu der ein Verunreini­ gungswächter gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung gehört;

Fig. 2 eine Teilschnittansicht des Verunreini­ gungswächters in der Anlage nach Fig. 1 ist;

Fig. 3 einen Signalflußplan des in Fig. 2 veran­ schaulichten Verunreinigungswächters darstellt;

Fig. 4-7 schematische Darstellungen jeweiliger abgewandelter Ausführungsformen des in Fig. 2 veranschaulichten Wächters sind; und

Fig. 7 ein Signalflußplan einer Abwandlung des in Fig. 3 veranschaulichten Verunreinigungswächters ist.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die Offenbarung des "Vickers Guide to Systemic Contamination Control" [Vickers-Leitfaden zur systemi­ schen Verunreinigungsbekämpfung], Vickers, Incorporated, Dezember 1992 wird als Referenz zum allgemeinen Stand der Technik in diese Schrift aufgenommen.

Fig. 1 veranschaulicht eine hydraulische Kraftan­ lage 10, enthaltend einen Flüssigkeitsvorratsbehälter 12 mit durch Ablenkbleche 14 voneinander getrennten Ab­ schnitten. Eine Pumpe 16 saugt Flüssigkeit aus dem mittleren Abschnitt des Vorratsbehälters 12 und führt diese Flüssigkeit unter Druck durch ein Überdruckventil 18 den verschiedenen Bauteilen der hydraulischen Anlage 20 zu. Flüssigkeit wird aus der Anlage 20 zu einem Endabschnitt des Vorratsbehälters 12 durch ein Filter 22 zurückgeleitet. Das Überdruckventil 18 leitet Flüssigkeit zu dem anderen Endabschnitt des Vorratsbehälters 12 zurück. Soweit bisher beschrieben, ist der Aufbau der Anlage 10 herkömmlicher Art. Ein erfindungsgemäßer Verunreinigungswächter 24 ist so auf dem Vorratsbehälter 12 angebracht, daß er sich in die Flüssigkeit innerhalb des Vorratsbehälters im Bereich des Einlasses der Pumpe 16 erstreckt und mit einer entsprechenden Elektronik 26 zur Anzeige von Verunreinigungspegel beziehungsweise Steuerungsbauteilen für den Fall, daß der Verunrein­ igungspegel zu hoch wird, verbunden ist.

Nach Fig. 2, die den Verunreinigungswächter 24 näher veranschaulicht, umfaßt dieser ein geschlossenes Gehäuse 28 mit einer an einer Seitenwand des Gehäuses befestigten und davon abstehenden langgestreckten Hohl­ sonde 30. Die Sonde 30 weist im Bereich des Gehäuses 28 ein Außengewinde 32 zur Halterung der Wächterbaueinheit in einem Stutzen mit Innengewinde (nicht dargestellt) auf der Oberseite des Vorratsbehälters 12 (Fig. 1) auf. Ein Paar optisch transparente Fenster 34, 36 sind innerhalb der Sonde 30 fern dem Gehäuse 28 gehaltert und vonein­ ander beabstandet, um Flüssigkeit dazwischen durch ein­ ander diametral gegenüberliegende Öffnungen 38 in der Seitenwand der Sonde 30 einzulassen. Innerhalb des Gehäuses 28 ist eine Laserdiode 40 gehaltert, die mit einem Lichtwellenleiter 42 fluchtet, der Licht aus der Diode 40 in Längsrichtung durch das Innere der Sonde 30 zu dem Fenster 34 übermittelt. Ein zweiter Lichtwellen­ leiter 44 erstreckt sich durch das Innere der Sonde 30 zur Lichtübermittlung von dem Fenster 34 zu einem Licht­ fühler 46 innerhalb des Gehäuses 28. Im Bereich des Fensters 36 ist ein Reflexreflektor 48 an dem von dem Gehäuse abgewandten Ende der Sonde 30 angeordnet, der eine mit den Enden der Lichtwellenleiter 42, 44 bei dem Fenster 34 fluchtende reflektierende Oberfläche 50 aufweist. Ein Paar Leiterplatten 52, 54 sind innerhalb des Gehäuses 28 befestigt und mit der Diode 40 und dem Lichtfühler 46 elektrisch verbunden. Die Leiterplatten 52, 54 enthalten eine auf Lichtenergie am Lichtfühler 46 ansprechende Schaltungsanordnung (Fig. 3) zur Bestimmung des Flüssigkeitsverunreinigungspegels und um einer zur Verbindung mit Anzeige/Steuerelektronik 26 (Fig. 1) außen am Gehäuse 28 vorgesehenen Klemmen­ leiste 56 entsprechende Ausgangssignale zu liefern.

Im Betrieb fließt Flüssigkeit ständig durch die Sondenöffnungen 38 zwischen den Fenstern 34, 36. Licht­ energie wird von der Diode 40 durch den Lichtwellen­ leiter 42 zum Fenster 34 übermittelt, wo die Lichtenergie als gebündelter Strahl austritt, der durch das Fenster 34, durch die Flüssigkeit zwischen den Fenstern 34, 36 und durch das Fenster 36 auf den Reflektor 40 geführt wird. Diese Lichtenergie wird von der Oberfläche 50 des Reflektors 48 zurück durch das Fenster 36, durch die Flüssigkeit zwischen den Fenstern 34, 36 und durch das Fenster 34 zum Lichtwellenleiter 44 reflektiert. Diese reflektierte Lichtenergie wird durch den Lichtwellen­ leiter 44 zum Lichtfühler 46 geführt, der ein der Inten­ sität des auf den Lichtfühler einfallenden Lichtes gemäßes elektrisches Signal liefert. Daher fällt auf den Lichtfühler 46 nur direkt durch die Flüssigkeit in beide Richtungen durchgelassene Lichtenergie ein, das heißt daß jegliche durch die Flüssigkeit oder in der Flüssigkeit enthaltene Verunreinigungen gelöschte (d. h. absorbierte, gestreute oder sonstwie blockierte) Lichtenergie den Lichtfühler nicht erreicht. Durch den zweimaligen Durch­ gang durch die Prüfflüssigkeitsprobe zwischen der Diode 40 und dem Lichtfühler 46 wird die Empfindlichkeit der Vorrichtung 24 praktisch verdoppelt.

Die Intensität des auf den Lichtfühler 46 ein­ fallenden Lichtes, und infolgedessen das durch den Lichtfühler 46 erzeugte elektrische Signal, ist eine Umkehrfunktion der Konzentration der Feststoffteilchen und der Luftblasen- und Wassertröpfchenverunreinigungs­ konzentration innerhalb der Flüssigkeit zwischen den Fenstern 34, 36 und liefert daher einen direkten Hinweis auf den Konzentrationswert der Verunreinigungen. Das heißt, mit dem Anstieg der Konzentration eines oder mehrerer dieser drei Verunreinigungstypen in der Flüssig­ keit erhöht sich auch die durch derartige Ver­ unreinigungen gelöschte Lichtmenge, wodurch die zweimal durch die Probe durchgelassene und dann auf dem Licht­ fühler 46 einfallende Lichtmenge abnimmt. Da andererseits das Flüssigkeitsvolumen zwischen den Fenstern 34, 36 konstant bleibt, bleibt auch die durch die Flüssigkeit selbst absorbierte Lichtmenge im wesentlichen konstant. Dazu ist zu bemerken, daß durch die Verwendung von Licht im nahen Infrarotbereich das System nicht nur im wesent­ lichen immun gegen Umgebungsstreulicht wird, sondern auch gegen in der Flüssigkeit selbst infolge deren Alterung auftretende normale Farbveränderungen. Das elektrische Ausgangssignal des Lichtfühlers 46 wird einer Vergleich­ erschaltung 58 (Fig. 3) zugeführt, wo dieses elektrische Signal mit einem vorgegebenen Schwellwert 60 verglichen wird, der dem gewünschten Verunreinigungszielwert ent­ spricht. Überschreitet der Verunreinigungspegel einen derartigen Zielwert, so liefert der Vergleicher 58 der Ausgangsklemmenleiste 56 und in der Folge der mit dieser Klemmenleiste verbundenen Anzeige- beziehungsweise Steuerschaltung 26 (Fig. 1) ein entsprechendes Signal.

Zur Eichung des Wächters 24 leitet man zwischen die Fenster 34, 36 eine Prüfflüssigkeit mit bekanntem Verunreinigungspegel, welcher vorzugsweise dem Verun­ reinigungszielwert des betreffenden Systems gleich ist. Die Prüfflüssigkeit kann verschiedene Arten von Verun­ reinigung enthalten oder auch eine "Normalverunreinigung" in einer Konzentration, die sich experimentell als dem gewünschten Verunreinigungszielwert entsprechend erwiesen hat. Dann wird die Schwellwertschaltung 60 abgeglichen, bis der Vergleicher 58 an der Ausgabe 56 eben den Verun­ reinigungszielwert anzeigt. Danach wird während des Betriebes, jedesmal wenn der Gesamtverunreinigungsgrad diesen Zielwert erreicht, eine derartige Ausgabe erfol­ gen. Natürlich ist gegebenenfalls eine eingehendere Analyse der Flüssigkeitsverunreinigungen erforderlich, um die Größe, die Art und Quelle der Verunreinigung zu bestimmen.

Die Fig. 4-7 erläutern abgewandelte, erfin­ dungsgemäße Verunreinigungswächter. In diesen Figuren geben den in den Fig. 2-3 oder in den jeweiligen Figuren selbst verwendete gleiche Bezugszahlen auch gleiche Elemente an, während Bezugszahlen mit einem angehängten Buchstaben abgewandelte Elemente angeben. In Fig. 4 enthält ein abgewandelter Verunreinigungswächter 62 einen Strahlteiler 64, um aus der Diode 40 stammende, durch eine Linse 66 gebündelte Lichtenergie durch die Sonde 30 auf das Fenster 34 zu reflektieren und Rück­ lichtenergie auf den Lichtfühler 46 zu übermitteln. Die Fenster 34, 36 sind voneinander durch eine Hülse 68 mit an den jeweiligen Fenstern angreifenden Dichtungsringen 70 beabstandet. An diametral gegenüberliegenden Seiten der Hülse 68 sind Öffnungen 38a zum Einlaß von Flüssig­ keit zwischen die Fenster 34, 36 gebildet. Der Reflex­ reflektor in dieser Ausführung liegt als reflektierende Beschichtung 48a auf der Außenfläche des Fensters 36 vor. So wird Lichtenergie aus der Diode 40 durch die Linse 66 gebündelt und von dem Strahlteiler 64 durch das hohle Innere der Sonde 30, durch das Fenster 34, durch die Flüssigkeit zwischen den Fenstern 34, 36 und durch das Fenster 36 auf die reflektierende Schicht 48a reflekt­ iert. Diese Lichtenergie wird durch das Fenster 36, die Flüssigkeit zwischen den Fenstern 34, 36, durch das Fenster 34, durch das hohle Innere der Sonde 30 und durch den Strahlteiler 64 auf den Lichtfühler 46 reflektiert.

Der Wächter 72 in Fig. 5 enthält einen Polari­ sationsstrahlteiler 64a und ein zwischen dem Strahlteiler 64a und dem hohlen Inneren der Sonde 30 angeordnetes Viertelwellenplättchen 64b. So wird die Polarisation der Lichtenergie aus der Diode 40 während jedes Durchgangs durch das Viertelwellenplättchen 64b um 90° gedreht, so daß der Polarisationsstrahlteiler 64a zur Trennung der Durchlicht- und Rücklichtenergie dient. Die Rückenergie wird durch eine fokussierende Linse 74 auf den Lichtfühler 46 geleitet. Die Fenster 34a und 34b in der Ausführungsform nach Fig. 5 liegen als plankonvexe Linsen vor, wobei auf der Außenfläche des Fensters 34b der Reflexreflektor wiederum als Beschichtung 48b ausgebildet ist. So werden die einfallende Lichtenergie und die Rücklichtenergie durch Linse/Fenster 34a, 34b auf einen Punkt innerhalb des Probenraums zwischen den Fenstern fokussiert.

Bei dem Wächter 76 der Fig. 6 sind eine Laser­ diode 40a und ein Lichtfühler 46a gemeinsam in einem holographischen optischen Geberstrahlteiler 64c angeord­ net. Ein holographisches Element 80 innerhalb des Gebers 78 weist ein Hologramm 82 und ein Gitter 84 auf, durch deren Zusammenwirken auf bekannte Weise die durch die Diode 40 ausgestrahlte Energie von der auf den Lichtfühler 46 fokussierten Rückenergie abgespaltet oder abgetrennt wird.

Wie oben bemerkt wird die gesamte Rückenergie auf den Lichtfühler 46 in den Ausführungsformen der Fig. 2-6 fokussiert, so daß der Lichtfühler auf Rückenergie bei allen der von der Diode ausgestrahlten Wellenlängen im nahen Infrarot anspricht und nicht zwischen verschied­ enen Arten von Verunreinigungen unterscheidet. Bei der in Fig. 7 veranschaulichten, abgewandelten Elektronik 86 ist eine Wellenlängenselektionsvorrichtung 88 wie etwa ein drehbares oder kippbares Filterelement im Bereich des Lichtfühlers 46 angeordnet, um eine oder mehrere be­ stimmte Wellenbereiche aus dem auf den Lichtfühler einfallenden Rücklicht zu selektieren. So ergibt sich eine selektive Empfindlichkeit des Lichtfühlers gegenüber bestimmten Arten von Verunreinigungen, die Energie bei bestimmten Wellenlängen absorbieren. Durch Synchronisation von Mehrfachvergleichern 58a mit der Arbeitsweise der Wellenlängenauswahlvorrichtung 88 wird die Rückenergie jeweils bei der gewählten Wellenlänge oder dem gewählten Wellenbereich mit einem zugeordneten Schwellwert 60a verglichen, und es werden entsprechende Signale an die Ausgangsklemmenleiste 56a geliefert, wenn bestimmte Verunreinigungen die gewünschten Schwell- oder Zielwerte überschreiten.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Überwachung von Flüssigkeits­ verunreinigungswerten mit:
einer Einrichtung, um eine Flüssigkeitsproben­ strombahn bereitzustellen,
einer an einer Seite der Bahn angeordneten Licht­ quelle, um Lichtenergie auf in der Bahn fließende Flüssigkeit zu lenken,
einer auf derselben Seite der Bahn angeordneten Lichtfühleinrichtung,
einer auf einer der Lichtquelle und der Licht­ fühleinrichtung gegenüberliegenden Seite angeordneten Reflexionseinrichtung, um durch die Flüssigkeit in der Bahn durchgelassene, um von der Lichtquelle stammende und durch die Flüssigkeit in dieser Bahn geleitete Licht­ energie zu empfangen und diese Lichtenergie zurück durch die Flüssigkeit zu der Lichtfühleinrichtung zu reflekt­ ieren,
wobei die Lichtfühleinrichtung ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Intensität des auf jene einfallenden, von der Lichtquelle stammenden Lichtes nach zweimaligem Durchgang durch die Flüssigkeit in der Bahn liefert, und
einer auf das elektrische Signal ansprechenden Einrichtung zur Anzeige von Verunreinigungspegeln in der Flüssigkeit.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine langgestreckte Hohlsonde enthält, wobei die die Bahn bereitstellende Einrichtung und die Reflexionseinrichtung im Bereich eines Endes der Sonde angeordnet sind, und die Lichtquelle und die Lichtfühleinrichtung im Bereich eines entgegengesetzten Endes der Sonde angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in der die Einrich­ tung zur Bereitstellung der Flüssigkeitsprobenstrombahn ein Paar beabstandeter Fenster innerhalb der Probe im Bereich des einen Endes der Sonde, und eine Einrichtung zum Einlaß von Flüssigkeit durch die Sonde zwischen die Fenster enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in der die Reflexionseinrichtung einen in der Sonde im Bereich des einen der Fenster auf einer der Flüssigkeitsbahn fernen Seite angeordneten Reflexreflektor enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin eine Faseroptikübermittlungseinrichtung in der Sonde zur Übermittlung von Lichtenergie von der Lichtquelle zu einem Ort im Bereich des anderen der Fenster und von einem Ort im Bereich des anderen Fensters zu der Licht­ fühleinrichtung umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, in der der Reflex­ reflektor eine reflektierende Beschichtung auf der Seite des anderen Fensters umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, in der die Fenster ein Paar plankonvexe Linsen zur Fokussierung von Licht­ energie auf einen Punkt innerhalb der Bahn während des Durchgangs der Lichtenergie durch die Flüssigkeit in der Bahn in beiden Richtungen umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin eine Strahlteilereinrichtung zur Trennung von aus jener Lichtquelle stammenden und auf die Flüssigkeit in der Bahn gelenkter Lichtenergie von aus der Flüssigkeit in der Bahn zurückgeschickter und auf die Lichtfühle­ inrichtung gelenkter Lichtenergie.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die Strahl­ teileinrichtung einen Polarisationsstrahlteiler und ein Viertelwellenplättchen enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, in der die Strahl­ teileinrichtung einen holographischen optischen Geber mit einem Hologramm und einem Gitter zur Trennung der Licht­ energien enthält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Licht­ quelle die Lichtenergie im Wellenlängenbereich des nahen Infrarot aus sendet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, in der die Licht­ fühleinrichtung eine Einrichtung zur Trennung der Wellen­ längenkomponenten der auf die Lichtfühleinrichtung einfallenden Lichtenergie enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der die Pegelan­ zeigeeinrichtung eine auf das elektrische Signal ansprechende Einrichtung zur Anzeige des Pegels von Flüssigkeitsverunreinigungen, wenn die Lichtintensität bei der Lichtfühleinrichtung unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt, enthält.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, in der die Pegel­ anzeigeeinrichtung weiterhin eine Einrichtung zur Ein­ stellung des Schwellwertes enthält.

15. Bei einer Flüssigkeitsanlage die eine Pumpe, einen Flüssigkeitsvorratsbehälter und eine Einrichtung, um Flüssigkeit in einer geschlossenen Bahn aus dem Vorratsbehälter durch die Pumpe und zurück zum Vorrats­ behälter in Umlauf zu bringen, enthält, eine Vorrichtung zur Überwachung des Verunreinigungspegels von Flüssig­ keiten, mit
einer Lichtquelle, um Lichtenergie durch in der Bahn zirkulierende Flüssigkeit zu lenken,
einer Lichtfühleinrichtung, angeordnet zum Empfang von aus jener Quelle stammendes, durch die Flüssigkeit in der Bahn durchgelassenes und durch Ver­ unreinigungen in der Flüssigkeit nicht gelöschtes Licht, und
einer auf die Intensität des auf die Lichtfühl­ einrichtung einfallenden Lichts ansprechenden Einrichtung zur Anzeige von Verunreinigungspegeln in der Flüssigkeit.

16. Anlage nach Anspruch 15, in der die Vorrichtung weiterhin ein Paar beabstandete optische Fenster in der Bahn enthält, wobei die Lichtquelle und die Lichtfühlein­ richtung auf einer Seite der Bahn angeordnet sind, und eine auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn angeord­ nete Reflexionseinrichtung, um von der Quelle durch die Fenster und die Flüssigkeit zwischen den Fenstern aus­ gesandte Lichtenergie zu empfangen und diese Energie zurück durch die Fenster und die Flüssigkeit zwischen den Fenstern auf die Lichtfühleinrichtung zu reflektieren.

17. Anlage nach Anspruch 16, in der die Vorrichtung weiterhin ein Gehäuse umfaßt, das die Lichtquelle, die Lichtfühleinrichtung und die Pegelanzeigeeinrichtung, sowie eine sich von dem Gehäuse zum Eintauchen in den Vorratsbehälter erstreckende langgestreckte Hohlsonde enthält, wobei die Fenster und die Reflexionseinrichtung von dem Gehäuse beabstandet sind.

18. Verfahren zur Überwachung des Pegels von Verun­ reinigungen in Flüssigkeiten, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden:

• (a) es wird eine Bahn für die ununterbrochene Strömung der Flüssigkeit bereitgestellt,
• (b) Lichtenergie wird aus einer Lichtquelle zweimal durch Flüssigkeit in der Bahn so auf einen Lichtfühler gelenkt, daß die Lichtintensität an dem Lichtfühler in Abhängigkeit von dem aus jener Lichtquelle stammenden, durch Verunreinigungen nicht gelöschten Licht variiert, und
• (c) der Pegel der Verunreinigungen in der Flüssigkeit wird in Abhängigkeit dieser Intensität bei den Lichtfühlern angezeigt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, in dem Schritt (c) den Schritt der Anzeige eines zu hohen Flüssigkeits­ verunreinigungspegels, wenn die Intensität unter einem vorgewählten Schwellwert liegt, umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19 mit den zusätzlichen Schritten: (d) eine Flüssigkeit mit vorgegebenem Verun­ reinigungspegel wird in Schritt (a) durch die Bahn gelenkt, während Lichtenergie aus der Quelle durch diese Flüssigkeit auf den Lichtfühler in Schritt (b) gelenkt wird, und (e) der Schwellwert wird in Schritt (d) so kalibriert, daß der vorgegebene Verunreinigungspegel als der zu hohe Verunreinigungspegel angezeigt wird.