DE4427892C2 - Überwachung des Verunreinigungsgrades von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die sys­ temische Überwachung der Verunreinigung von Flüs­ sigkeiten und insbesondere auf eine Vorrichtung zur ständigen In-Line-Überwachung des Verunreinigungs­ grades von Flüssigkeiten in hydraulischen Systemen und Schmiersystemen.

Bei der Auslegung und dem Betrieb von hydraulischen Systemen und Schmiersystemen war schon bisher be­ kannt, daß die Überwachung des Verunreinigungskon­ zentrationsgrades in der zirkulierenden Flüssigkeit eine wichtige Rolle bei der Betriebssicherheit des Systems spielt. Verunreinigungen in Form von Fest­ stoffteilchen wie Sand, Schmutz und Metallteilchen können in das System schon bei der Herstellung ge­ langen oder auch bei entsprechender Beschädigung des Systems oder auf Abrieb und Verschleiß von Sys­ tembauteilen zurückgehen. Luftblasen und Wasser­ tröpfchen können aus allen möglichen Gründen von der Flüssigkeit mitgerissen werden und zu Schäden und Korrosion an Systembauteilen führen. Durch ent­ sprechende Auswahl und Anordnung von Verunreini­ gungsüberwachungseinrichtungen (Verunreinigungsbe­ kämpfungseinrichtungen) können die eigentlichen Gründe von bis zu 80% der Systemausfälle eliminiert werden. Außerdem kann durch entsprechende Festle­ gung von Reinheitszielwerten, zusammen mit entspre­ chender Auswahl und Anordnung geeigneter Filter o­ der anderer Verunreinigungsüberwachungseinrichtun­ gen der Aufwand für die Filter und Einrichtungen durch die Einsparungen über verbesserte Leistungen, längere Standzeit der Bauteile, längere Ölhaltbar­ keit, längere verfügbare Betriebszeit und weniger Reparaturen rasch amortisiert werden.

Bei der systemischen Verunreinigungsüberwachung soll die Reinheit der Flüssigkeit jenes Niveau nicht unterschreiten, bei dem die Verunreinigung zum Ausfall irgendeines Bauteils des Systems wäh­ rend der gewünschten Standzeit jenes Systems bei­ tragen kann. Als erster Schritt zur Erreichung die­ ses Ziels wird im Stadium der Systemauslegung ein Zielwert für die Reinheit ermittelt und festgelegt, der die besonderen Erfordernisse und Bauteile des Systems berücksichtigt. Diese Verunreinigungsziel­ werte ergeben Sich aus der Bauteilauslegung und der Betriebscharakteristik des Systems. Beispielsweise wäre der Reinheitszielwert insbesondere größer (niedrigere Zahl) und der zulässige Verunreini­ gungskonzentrationswert daher insbesondere kleiner bei mit hohem Flüssigkeitsdruck arbeitenden Syste­ men als bei mit niedrigem Druck arbeitenden Syste­ men. Als nächster Schritt werden Filter und andere Verunreinigungsüberwachungseinrichtungen so ausge­ wählt und angeordnet, daß der Reinheitszielwert kostengünstig gehalten werden kann. Im dritten Schritt gilt es dann, zu bestätigen, daß der ge­ wünschte Reinheitszielwert auch eingehalten wird. Eine ausführliche Besprechung der systemischen Verunreinigungsüberwachung ist dem "Vickers Guide to Systemic Contamination Control" (Vickers-Leitfaden zur systemischen Kontaminations-Überwachung), Vi­ ckers Incorporated, Dezember 1992 zu entnehmen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf den dritten Schritt, den Flüssigkeitsüberwachungs­ schritt, bei der systemischen Vorgangsweise zur Verunreinigungsbekämpfung in Flüssigkeiten.

Die Überwachung des Reinheitsgrades von Flüssigkei­ ten erfolgt typischerweise dadurch, dass eine flüs­ sige Probe dem System während des Betriebes entnom­ men und an ein Labor geschickt wird, welches sie auf den Reinheitsgrad hin analysiert und diesen als Reinheitsdaten in einem geltenden Datenformat an­ gibt, zum Beispiel ISO-Norm 4406. Wird dem Rein­ heitszielwert 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 herkömmli­ che Verfahrensweise zur Überwachung des Verunreini­ gungsgrades erfordert mehrere Stunden oder Tage, bis die Laborprüfergebnisse vorliegen und lässt da­ her bezüglich dem zeitnahen Erhalt einer genauen Angabe des Verunreinigungsgrades zwecks rechtzeiti­ ger Einleitung von Abhilfemaßnahmen, bevor das Problem schwerwiegender wird, einiges zu wünschen übrig.

Aus der DE 26 04 302 A1 geht eine Detektorzellenan­ ordnung hervor, die eine Lichtquelle zum Abstrahlen von Lichtenergie aufweist, wobei die Lichtenergie mit Hilfe einer ersten Fokussiereinrichtung gebün­ delt und in einen Fluiddurchlass gelenkt wird. Die­ se Maßnahme soll ein Vignettieren eines großen Teils der Lichtstrahlung im Eintrittsbereich der Zellenbohrung vermeiden.

Aus dem Buch "Lichtelektrische Empfänger", Akademi­ sche Verlagsgesellschaft Geest & Portig K.-G., Leipzig 1972, auf Seite 192 geht ein Flammenphoto­ meter hervor, das zur quantitativen Bestimmung ei­ nes bestimmten Anteils einer Substanz in einer Flüssigkeit dient. Das Flammenphotometer umfasst eine von einer Flamme gebildete Lichtquelle, die in einem Zwischenraum zwischen einem Spiegel und einer Linse angeordnet ist. Auf der der Flamme abgewand­ ten Seite der Linse sind - in Lichtstrahlungsrich­ tung gesehen - ein Interferenzfilter, eine Irisblen­ de, eine weitere Fokussiereinrichtung sowie ein Photoelement angeordnet. Zur Anteilsbestimmung wird die Substanz zerstäubt und der Flamme zugeführt, wodurch das Licht der Flamme gefärbt wird. Das von der Flamme abgestrahlte Licht wird durch den Inter­ ferenzfilter und die Fokussiereinrichtung auf das Photoelement gelenkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Überwachung des Verunreinigungsgrades von Flüssig­ keiten zu schaffen, bei der ein einfacher und kompakter Aufbau gewährleistet werden kann und die vorzugs­ weise eine hohe Empfindlichkeit aufweist.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die zur Überwachung des Flüssigkeitsverunreinigungsgra­ des dienende Vorrichtung umfasst eine an einer Sei­ te einer Flüssigkeitsprobenbahn angeordnete Licht­ quelle, um Lichtenergie in eine in der Probenbahn fließende Flüssigkeit zu lenken, einen auf dersel­ ben Seite der Probenbahn angeordneten Lichtfühler, und einen auf der gegenüberliegenden Seite der Pro­ benbahn angeordneten Reflektor, um durch die Pro­ benflüssigkeit durchgelassenes, von der Lichtquelle stammendes Licht zu empfangen und derartiges Licht durch die Flüssigkeit zurück zu dem Lichtfühler zu reflektieren. Der Lichtfühler liefert ein elektri­ sches Signal in Abhängigkeit der Intensität des auf diesen einfallenden, aus der Lichtquelle stammenden Lichts, nachdem dieses zweimal durch die Flüssig­ keit gegangen ist, und die Konzentration oder der Pegel/Grad der Verunreinigungen in der Flüssigkeit wird als Funktion eines solchen elektrischen Sig­ nals angezeigt. So wird die Konzentration von der Durchlassung von Lichtenergie durch die Flüssigkeit löschenden (streuenden, absorbierenden oder sonst wie blockierenden) Verunreinigungen als Umkehrfunk­ tion der Lichtintensität am Lichtfühler angezeigt und kann mit einem vorgegebenen Zielschwellwert verglichen werden, um einen unerwünscht hohen Ver­ unreinigungspegel, nämlich einen solchen, der sich dem nominalen Verschmutzungspegel nähert oder ihn überschreitet, anzuzeigen.

Die Vorrichtung weist den Vorteil auf, dass keine Verbrauchsteile verwendet werden und sie eine er­ höhte Flexibilität bezüglich der Anordnung im Sys­ tem ermöglicht. Darüber hinaus wird die Strömung nicht wesentlich gedrosselt. Ferner spricht sie auf alle drei der wichtigsten Verunreinigungstypen (Feststoffteilchen, Wassertröpfchen und Luftblasen) an. Die Vorrichtung ermöglicht eine ständige und bedienungsfreie Ist-Zeitüberwachung, die leicht vor Ort zur Erfassung unterschiedlicher Einheitsziel­ werte programmiert werden kann, über eine Emp­ findlichkeit von plus oder minus Iso-Code verfügen, beziehungsweise den Benutzer auf Änderungen der Verunreinigungskonzentration hinweisen, bevor die Pumpe des Systems und andere Strömungsbauteile Schaden erleiden. Vorteilhaft ist ferner, dass die Vorrichtung zur Überwachung des Verunreinigungs­ grads von Flüssigkeiten wirtschaftlich herstellbar ist und leicht entweder in neue oder schon beste­ hende technische oder bewegliche Flüssigkeitssyste­ me eingebaut werden kann.

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 Systembauteile zurück in den Vorrats­ behälter gehören, liegt die erfindungsgemäße Über­ wachungsvorrichtung vorzugsweise als Gehäuse vor das die Lichtquelle, den Lichtfühler und eine ge­ eignete Steuerelektronik enthält sowie eine langge­ streckte Hohlsonde, die sich von dem Gehäuse in das dem Pumpeneinlass vorgeschaltete Vorratsgefäß er­ streckt. Innerhalb der Hohlsonde ist ein Paar optische Fenster 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 enthal­ ten, um die Lichtenergie während der Durchlassung in beiden Richtungen durch die Probenflüssigkeit auf einen Punkt innerhalb der Probenflüssigkeits­ bahn zu fokussieren. Lichtenergie kann durch die Sonde von und zur Lichtquelle und Lichtfühler mit­ tels entsprechender Lichtwellenleiter übermittelt werden oder kann entlang einem gemeinsamen opti­ schen Weg übermittelt und durch einen Strahlteiler bei der Lichtquelle und dem Lichtfühler getrennt werden. In verschiedenen Ausführungsformen der Er­ findung liegt der Strahlteiler als Polarisations­ strahlteiler und Viertelwellenplättchen vor, um die Polarisation der Lichtenergie zu drehen und so die aus der Lichtquelle stammende 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 Laserdio­ de, die Lichtenergie im nahen Infrarotbereich aus­ sendet, wodurch Vorteilhafterweise die Optik im we­ sentlichen immun gegen Umgebungslicht sowie auch im wesentlichen immun gegen Veränderungen der Flüssigkeitsfarbe infolge der Alterung der Flüssigkeit wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird Licht bei all den von der Laserdiode ausgesendeten Wel­ lenlängen gesammelt und am Lichtfühler effektiv in­ tegriert, so daß der Lichtfühler gleichzeitig auf alle Arten von Verunreinigungen anspricht, ohne un­ ter den Verunreinigungen zu unterscheiden. Die Rücklichtenergie kann aber auch noch vor dem Ein­ fall auf den Lichtfühler in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgespaltet werden, um verschiedene Arten von Verunreinigungen zu erfassen. Die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung bewährt sich besonders im Zusammenhang mit hydraulischen Flüssigkeits- und Schmierflüssigkeitssystemen, kann aber auch im Zu­ sammenhang mit Wasser/Glykol- und Phosphatester­ flüssigkeitsumlaufsystemen verwendet werden.

Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Merkmale und Vorteile ist aus der nach­ folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den zur Beschreibung gehörenden Zeichnungen zu gewinnen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hyd­ raulischen Kraftanlage, zu der ein Verun­ reinigungswächter gemäß einer derzeit be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung gehört;

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

Fig. 3 einen Signalflussplan des in Fig. 2 ver­ anschaulichten Verunreinigungswächters;

Fig. 4 bis 7 schematische Darstellungen jeweiliger ab­ gewandelter Ausführungsformen des in Fig. 2 veranschaulichten Wächters; und

Fig. 7 ein Signalflussplan einer Abwandlung des in Fig. 3 veranschaulichten Verunreini­ gungswächters.

Die Offenbarung des "Vickers Guide to Systemic Con­ tamination Control" [Vickers-Leitfaden zur systemi­ schen Kontaminations-Überwachung], Vickers, Incor­ porated, Dezember 1992 wird als Referenz zum allge­ meinen Stand der Technik in diese Schrift aufgenom­ men.

Fig. 1 veranschaulicht eine hydraulische Kraftan­ lage 10, enthaltend einen Flüssigkeitsvorratsbehäl­ ter 12 mit durch Ablenkbleche 14 voneinander ge­ trennten Abschnitten. Eine Pumpe 16 saugt Flüssig­ keit aus dem mittleren Abschnitt des Vorratsbehäl­ ters 12 und führt diese Flüssigkeit unter Druck durch ein Überdruckventil 18 den verschiedenen Bau­ teilen der hydraulischen Anlage 20 zu. Flüssigkeit wird aus der Anlage 20 zu einem Endabschnitt des Vorratsbehälters 12 durch ein Filter 22 zurückge­ leitet. 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 Vor­ ratsbehälter 12 angebracht, daß er sich in die Flüssigkeit innerhalb des Vorratsbehälters 12 im Bereich des Einlasses der Pumpe 16 erstreckt und mit einer entsprechenden Elektronik 26 zur Anzeige von Verunreinigungsgrad beziehungsweise Steuerungs­ bauteilen für den Fall, daß der Verunreinigungsgrad zu hoch wird, verbunden ist.

Nach Fig. 2, die den Verunreinigungswächter 24 nä­ her veranschaulicht, umfaßt dieser ein geschlosse­ nes Gehäuse 28 mit einer an einer Seitenwand des Gehäuses 28 befestigten und davon abstehenden lang­ gestreckten Hohlsonde 30. Die Sonde 30 weist im Be­ reich des Gehäuses 28 ein Außengewinde 32 zur Hal­ terung der Wächterbaueinheit in einem Stutzen mit Innengewinde (nicht dargestellt) auf der Oberseite des Vorratsbehälters 12 (Fig. 1) auf. Ein Paar op­ tisch transparente Fenster 34 und 36 sind innerhalb der Sonde 30 fern dem Gehäuse 28 montiert und von­ einander beabstandet, um Flüssigkeit dazwischen durch einander diametral gegenüberliegende Öffnun­ gen 38 in der Seitenwand der Sonde 30 einzulassen. Innerhalb des Gehäuses 28 ist eine Laserdiode 40 montiert, die mit einem Lichtwellenleiter 42 fluch­ tet, der Licht aus der Diode 40 in Längsrichtung durch das Innere der Sonde 30 zu dem Fenster 34 ü­ bermittelt. Ein zweiter Lichtwellenleiter 44 er­ streckt sich durch das Innere der Sonde 30 zur Lichtübermittlung von dem Fenster 34 zu einem Lichtfühler 46 innerhalb des Gehäuses 28. Im Be­ reich des Fensters 36 ist ein Reflexreflektor 48 an dem von dem Gehäuse 28 abgewandten Ende der Sonde 30 angeordnet, der eine mit den Enden der Lichtwellenleiter 42, 44 bei dem Fenster 34 eine fluchtende re­ flektierende Oberfläche 50 aufweist. Ein Paar Lei­ terplatten 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 Be­ stimmung des Flüssigkeitsverunreinigungsgrades und um einer zur Verbindung mit Anzeige/Steuerelek­ tronik 26 (Fig. 1) außen am Gehäuse 28 vorgesehe­ nen Klemmenleiste 56 entsprechende Ausgangssignale zu liefern.

Im Betrieb fließt Flüssigkeit ständig durch die Sondenöffnungen 38 zwischen den Fenstern 34 und 36. Lichtenergie wird von der Diode 40 durch den Licht­ wellenleiter 42 zum Fenster 34 übermittelt, wo die Lichtenergie als gebündelter Strahl austritt, der durch das Fenster 34, durch die Flüssigkeit zwi­ schen den Fenstern 34, 36 und durch das Fenster 36 auf den Reflektor 48 geführt wird. Diese Lichtener­ gie 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 re­ flektierte Lichtenergie wird durch den Lichtwellen­ leiter 44 zum Lichtfühler 46 geführt, der ein der Intensität 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 Ver­ unreinigungen gelöschte, das heißt absorbierte, gestreute oder sonst wie blockierte Lichtenergie den Lichtfühler 46 nicht erreicht. Durch den zweimali­ gen Durchgang durch die Prüfflüssigkeitsprobe zwi­ schen der Diode 40 und dem Lichtfühler 46 wird die. Empfindlichkeit der Vorrichtung 24 praktisch ver­ doppelt.

Die Intensität des auf den Lichtfühler 46 einfal­ lenden Lichtes und infolgedessen das durch den Lichtfühler 46 erzeugte elektrische Signal, ist ei­ ne Umkehrfunktion der Konzentration der Feststoff­ teilchen und der Luftblasen- und Wassertröpfchen­ verunreinigungskonzentration innerhalb der Flüssig­ keit 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 Flüssigkeit erhöht sich auch die durch derartige Verunreinigungen gelöschte Lichtmenge, wodurch die zweimal durch die Probe durchgelassene und dann auf den Lichtfühler 46 ein­ fallende Lichtmenge abnimmt. Da andererseits das Flüssigkeitsvolumen zwischen den Fenstern 34, 36 konstant bleibt, bleibt auch die durch die Flüssig­ keit selbst absorbierte Lichtmenge im wesentlichen konstant. Dazu ist zu bemerken, daß durch die Ver­ wendung von Licht im nahen Infrarotbereich das Sys­ tem nicht nur im wesentlichen immun gegen Umge­ bungsstreulicht wird, sondern auch gegen in der Flüssigkeit selbst infolge deren Alterung auftre­ tende normale Farbveränderungen. Das elektrische Ausgangssignal des Lichtfühlers 46 wird einer Ver­ gleicherschaltung 58 (Fig. 3) zugeführt, wo dieses elektrische Signal mit einem vorgegebenen Schwellwert 60 verglichen wird, der dem gewünschten Verun­ reinigungszielwert entspricht. Überschreitet der Verunreinigungspegel einen derartigen Zielwert, so liefert der Vergleicher 58 der Ausgangsklemmenleis­ te 56 und in der Folge die mit dieser Klemmenleiste 56 verbundene Anzeige- beziehungsweise Steuerschal­ tung 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 Ver­ unreinigungszielwert des betreffenden Systems gleich ist. Die Prüfflüssigkeit kann verschiedene Arten von Verunreinigungen enthalten oder auch eine "Normalverunreinigung" in einer Konzentration, die sich experimentell als dem gewünschten Verunreini­ gungszielwert entsprechend erwiesen hat. Dann wird die Schwellwertschaltung 60 abgeglichen, bis der Vergleicher 58 an der Ausgabe 56 eben den Verunrei­ nigungszielwert anzeigt. Danach wird während des Betriebes, jedes mal wenn der Gesamtverunreini­ gungsgrad diesen Zielwert erreicht, eine derartige Ausgabe erfolgen. Natürlich ist gegebenenfalls eine eingehendere Analyse der Flüssigkeitsverunreinigun­ gen erforderlich, um die Größe, die Art und Quelle der Verunreinigung zu bestimmen.

Die Fig. 4 bis 7 erläutern abgewandelte, erfin­ dungsgemäße Verunreinigungswächter. In diesen Figu­ ren geben die in den Fig. 2 und 3 oder in den jeweiligen Figuren selbst verwendete gleiche Be­ zugszahlen auch gleiche Elemente an, während Be­ zugszahlen mit einem angehängten Buchstaben abge­ wandelte Elemente angeben.

In Fig. 4 enthält ein abgewandelter Verunreini­ gungswächter 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 Rücklichtenergie auf den Licht­ fühler 46 zu übermitteln. Die Fenster 34, 36 sind voneinander durch eine Hülse 68 mit an den jeweili­ gen Fenstern angreifenden Dichtungsringen 70 beabstandet. An diametral gegenüberliegenden Seiten der Hülse 68 sind Öffnungen 38a zum Einlass von Flüssigkeit zwischen die Fenster 34, 36 gebildet. Der Reflexreflektor 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 4% reflektiert. 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 Polarisati­ onsstrahlteiler 64a und ein zwischen dem Strahltei­ ler 64a und dem hohlen Inneren der Sonde 30 ange­ ordnetes Viertelwellenplättchen 64b. So wird die Polarisation der Lichtenergie aus der Diode 40 wäh­ rend jedes Durchgangs durch das Viertelwellenplätt­ chen 64b um 90° gedreht, so daß der Polarisations­ strahlteiler 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 Ausfüh­ rungsform nach Fig. 5 liegen als plankonvexe Lin­ sen vor, wobei auf der Außenfläche des Fensters 34b der Reflexreflektor wiederum als Beschichtung 48b ausgebildet ist. So werden die einfallende Licht­ energie und die Rücklichtenergie durch Lin­ se/Fenster 34a, 34b auf einen Punkt innerhalb des Probenraums zwischen den Fenstern 34a, 34b fokus­ siert.

Bei dem Wächter 76 der Fig. 6 sind eine Laserdiode 40a und ein Lichtfühler 46a gemeinsam in einem ho­ lographischen optischen Geberstrahlteiler 64c ange­ ordnet. 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 Rück­ energie abgespaltet oder abgetrennt wird.

Wie oben bemerkt, wird die gesamte Rückenergie auf den Lichtfühler 46 in den Ausführungsformen der Fig. 2 bis 6 fokussiert, so daß der Lichtfühler auf Rückenergie bei allen der von der Diode 40 aus­ gestrahlten Wellenlängen im nahen Infrarot an­ spricht und nicht zwischen verschiedenen Arten von Verunreinigungen unterscheidet.

Bei der in Fig. 7 veranschaulichten, abgewandelten Elektronik 86 ist eine Wellenlängenselektionsvor­ richtung 88, wie etwa ein drehbares oder kippbares Filterelement im Bereich des Lichtfühlers 46 ange­ ordnet, um eine oder mehrere bestimmte Wellenbereiche aus dem auf den Lichtfühler einfallenden Rück­ licht zu selektieren. So ergibt sich eine selektive Empfindlichkeit des Lichtfühlers gegenüber bestimm­ ten Arten von Verunreinigungen, die Energie bei be­ stimmten Wellenlängen absorbieren. Durch Synchroni­ sation von Mehrfachvergleichern 58a mit der Ar­ beitsweise der Wellenlängenauswahlvorrichtung 88 wird die Rückenergie jeweils bei der gewählten Wel­ lenlänge oder dem gewählten Wellenbereich mit einem zugeordneten Schwellwert 60a verglichen und es wer­ den entsprechende Signale an die Ausgangsklemmen­ leiste 56a geliefert, wenn bestimmte Verunreinigun­ gen die gewünschten Schwell- oder Zielwerte über­ schreiten.

Claims (5)

1. Vorrichtung (72, 76) zur Überwachung des Ver­ unreinigungsgrades von Flüssigkeiten mit:
einer langestreckten Sonde (30),
einer an einem Ende der Sonde (30) angeord­ neten ersten Einrichtung (38, 38a), die einen Fluiddurchlaß für eine senkrecht zur Längser­ streckung der Sonde (30) durch die Sonde (30) verlaufenden Probenflüssigkeitsströmung auf­ weist,
einer an einem zweiten Ende der Sonde (30) angeordneten Lichtquelle (40, 40a), die gebün­ delte Lichtenergie entlang einem Lichtweg in­ nerhalb der Sonde auf den Fluiddurchlaß lenkt,
einer auf dem der Lichtquelle gegenüberlie­ genden Ende der Sonde (30) angeordneten Refle­ xionseinrichtung (48b, 48c),
einer innerhalb der Sonde (30) zwischen der Lichtquelle und dem Fluiddurchlaß angeordneten zweiten Einrichtung (34; 34a und 34b), die Licht durch den Fluiddurchlaß in die Reflexi­ onseinrichtung richtet und Licht von der Reflexionseinrichtung nach nochmaligem Durch­ gang durch den Fluiddurchlaß empfängt,
einer in dem Lichtweg zwischen der Licht­ quelle und der zweiten Einrichtung angeordne­ ten dritten Einrichtung (64a und 64b; 64c),
die die von der Rückstrahleinrichtung reflek­ tierte Lichtenergie aus dem Lichtweg von der auf die Rückstrahleinrichtung einfallenden Lichtenergie trennt, sowie
einer an dem zweiten Ende der Sonde angeord­ neten Lichtfühleinrichtung (46, 46a), die aus dem Lichtweg mittels der dritten Einrichtung abgetrennte Lichtenergie empfängt und eine An­ zeige des Verunreinigungsgrades der in dem Durchlaß befindlichen Flüssigkeit als Funktion der Intensität der empfangenen Lichtenergie liefert,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ein­ richtung (34, 34a, 34b) mit der Reflexions­ einrichtung (48b, 48c) so zusammenwirkt, daß die aus der Lichtquelle stammende, gebündelte Lichtenergie auf einen Punkt im Fluiddurchlaß und von da auf die Reflexionseinrichtung fo­ kussiert wird, und daß die Reflexionsein­ richtung die Lichtenergie auf denselben Punkt im Fluiddurchlaß fokussiert und von da auf die zweite Einrichtung reflektiert, die das Licht bündelt und entlang desselben Lichtwegs in der Sonde zur dritten Einrichtung zurückführt und neuerlich fokussiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Einrichtung (64c) ein Hologramm (82) und ein Gitter (84) umfaßt, die in dem Lichtweg hintereinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die dritte Einrichtung einen po­ larisierten Strahlteiler (64a) und ein Vier­ telwellenplättchen (64b) umfaßt, die in dem Lichtweg hintereinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ein­ richtung ein Paar plankonvexer Linsen (34a, 34b) umfaßt, die an entgegengesetzten Seiten des Fluiddurchlasses angeordnet sind und einen gemeinsamen Brennpunkt innerhalb des Durchlasses aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reflexionseinrichtung eine reflektierende Beschichtung (48b) auf einer der Lichtquelle abgewandten Oberfläche der plankonvexen Linse (34b) umfaßt.