FI70478B - Endetektoranordning foer olja i vatten - Google Patents

Description

γβι M1v KUULUTUSJULKAISU 704 7 8 11 UTLÄGG NIN GSSKRI FT /UH/0 c (45) P'- te.,iti oyCVnc-lty 4- L.-. J. p, 1 1 .·, y _ X ^ *^3 MO- (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 G 01 N 21/17 SUO M I —Fl N LAN D (21) Patenttihakemus — Patentansökning 773259 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag ^j ] q ~j ~j (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag ^ q ^ (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig on n) ->o ... 3U . Oh . 7o

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 27.03.86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 2g

Englanti-England(GB) **520*4/76 Toteennäytetty-Styrkt (71) ITT Industries Inc., 320 Park Avenue, New York, New York, USA(US) (72) Gillies David Pitt, Harlow, Essex, Harry John Smith, Sawbridgeworth, Hertfordshire, Engl ant i-Eng 1 and(GB) (74) Oy Koister Ab (5*0 Vedessä olevan öljyn i1 maisinjärjestely -En detektoranordning för olja i vatten Tämä keksintö koskee vedessä olevan öljyn ilmaisinjärjestelyä, jossa öljykonsentraatio määritetään öljypisaroihin osuvan valonsäteen siroamiskulmasta, johon järjestelyyn kuuluu kenno, jonka läpi vesi voi virrata ja jossa on sisääntuloikkuna ja ensimmäinen ja toinen ulostuloikkuna siroamatonta ja vast, sironnutta valoa varten, suuritehoinen valonlähde, joka on sovitettu suuntaamaan valo kennoon sisääntuloikkunan kautta, ensimmäiseen ulostuloikkunaan liitetty ensimmäinen valoilmaisin kennon läpi suoraan kulkeneen valon vastaanottamiseksi, toiseen ulostuloikkunaan liitetty toinen valo-ilmaisin suoraan kulkeneeseen valoon nähden kulmassa sironneen valon vastaanottamiseksi, ja vahvistukseltaan säädettävä vahvistin, joka on kytketty toiseen valoilmaisimeen.

Monissa tilanteissa, esim. purettaessa vesipainolastia säiliö-aluksesta, on mitattava öljysaasteen taso virtaavassa vedessä, öljy, 2 70478 joka yleensä on hienosti hajaantuneiden, pienten pisaroiden muodossa, mitataan usein suuntaamalla valo hajavalonlähteestä veden läpi ja mittaamalla sironnut valo kulmassa tulokeilaan. Joskin tämä menetelmä on yksinkertainen ja kohtalaisen tehokas, sillä on se huono puoli, että ilmaisujärjestelmälle laskeutuva lika vähentää tulovaloa ja voi aiheuttaa vääriä lukemia. Lisäksi on tavanomaisilla valonlähteillä vaikeaa saada aikaan tarpeeksi voimakasta valokeilaa, jotta ilmaisin voisi reagoida alhaisiin öljytasoihin. Tällainen ilmaisin antaa myös vääriä tuloksia, kun juoksevassa virtauksessa on suspen-doituja jähmiä, esim. ruostehiukkasia.

Keksinnön tavoitteena on vähentää näitä haittoja tai poistaa ne.

Asetettu tavoite saavutetaan keksinnön mukaisella järjestelyllä, jolle on tunnusomaista, että valonlähde käsittää puolijohde-laserin, joka muodostuu aiheesta, jonka kielletty energiavyö on suurempi kuin 0,5 eV ja aallonpituus 8500-9200 A, että vahvistimen vahvistusta säädetään jännitesäätösisääntulolla ja että säätöjännite johdetaan ensimmäisen valoilmaisimen ulostulosta, jolloin aikaansaadaan ikkunoihin kerääntyneen öljyn aiheuttaman kennon valonsiirron vähenemisen automaattinen ja jatkuva kompensointi.

Seuraavassa kuvataan keksinnön erästä toteutusmuotoa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: kuvio 1 on lohkokaavio öljyn infrapunailmaisinjärjestelmästä, jossa käytetään sekä absorptio- että sirontamittausmenetelmää; kuvio 2 esittää kuvion 1 järjestelmän sirontakennoa hajotettuna ja perspektiivikuvantona; kuvio 3 esittää kuvion 1 lähtöpiirin kaaviokuvaa; ja kuvio 4 esittää kuvion 1 ilmaisimen reaktiota raakaöljyn eri lajeihin.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti keksinnön mukainen öljynilraaisu-järjestelmä on asennettu kennoon 10, joka on sijoitettu nestejohtoon. Pulssilähteen 11' käyttämä puolijohdeinfrapunalaseri 11. Kenno 10 voi olla GaAlAs- tai GaAl/-tyyppiä. Se on kytketty kennon 10 ikkunaan kuituoptiikkajärjestelmän 12 kautta. Se siirtää valon kennon 10 läpi laserin lähtötasonilmaisimeen tai valokennoon 13 kuituoptiikka-järjestelmän 14 kautta, joka on samalla linjalla laserin tulokeilan kanssa. Laitteessa on myös yksi tai useampi valon sironnan ilmaisin 14, 15 vastaavine kuituoptiikkajärjestelmineen 16, 17, jotka on sijoi- 70478 tettu verraten pienessä kulmassa, esim. 20°, suhteessa laserin tulo-keilaan. Valokennojen 13, 14' ja 15 lähtötehot syötetään vahvistimien 19, 20 ja 21 ja lähtöpiirien 22, 23 ja automaattisen vahvistuksen säätöpiirin (avs) 24 kautta. Lähtötehot tai piirit 22 ja 23 on kytketty differentiaalivahvistimen 18 tuloon. Avs-vahvistin 25 on kytketty vahvistimesta 18 toimigeneraattorin 26 kautta käyttövälineisiin 27. Vahvistinta 25 ohjataan valokennon 13 lähtösignaalin tason mukaisesti avs-piirin 24 kautta. Tällä tavoin keksinnön mukainen järjestelmä kompensoi automaattisesti laserin lähtötehon muutokset, joita aiheuttaa vanhentuminen tai sirontakennon 10 ikkunoilla oleva, pimentävä aine. Näin saadaan lähtötehon vahvistimesta öljytason jatkuvasti korjattu lukema välineillä 27 (konsentraatiolle kalibroitu volttimittari, prosessin ohjain tms.).

Joissakin sovellutuksissa voidaan käyttää toista valon sironnan ilmaisinta 15, joka on samassa kulmassa laserikeilaan kuin ensimmäinen ilmaisin 14', virtauksessa olevien ruostehiukkasten aiheuttaman pienen häiriövaikutuksen mitätöimiseksi. Tässä järjestelmässä laserin lähtöteho polaroidaan ja vastaava polaroiva ristisuodatin on asennettu toiselle ilmaisimelle 15. Ruostehiukkasten pyörittäessä tulovalon polarointitasoa toinen ilmaisin 15 mittaa vain jähmeiden hiukkasten sirottaman valon. Vahvistin 18 (vähennyspiiri) vertaa kahden sironnan ilmaisimen 14' ja 15 lähtötehoja korjatun öljylukeman saamiseksi.

Kuvio 2 näyttää sopivan hajaantumiskennorakenteen. Kennon runko 21 on asennettu putkikytkentäosien 23 välille tiivisteiden 24 avulla ja siinä on valon tuloliitäntä 25 laserille ja lähtöliitän-nät 26 ja 27 kahdelle sironnan ilmaisimelle. Numero 28 osoittaa ikkunaa .

Lähde 11' ja laseri 11 voivat olla täysin tavanomaisia.

Kukin lähtöpiiri 22 ja 23 voi olla kuviossa 3 esitettyä tyyppiä, jolloin ne käsittävät kolme vaihtovirtakytkettyä operaatiovahvistinta. Koska tulovalonilmaisimen D1 käänteinen esijännitediodi-virta reagoi oleellisen suoraviivaisesti sen pintaan osuvaan tulova-loon toimii ensimmäinen vaihe muuntajana, joka muuttaa virran jännitteeksi. Signaalia vahvistavat edelleen toiminnan toinen ja kolmas vahvistusvaihe, jotka lisäksi saavat aikaan noin 1 sekunnin aikavakion ennen kytkentää mittariin tai korttipiirturiin.

Kuvatut lähdöt ja piirit ja lähde 11' ovat vain esimerkkejä 4 70478 ja niiden asemesta voisi tietenkin käyttää muita samantapaisia piirejä.

Keksinnön mukaisen järjestelmän reaktio vaihtelee riippuen vedessä olevan Öljyn tyypistä. Kuvio 4 näyttää tämän vaikutuksen ja ilmaisimen suhteellisen reaktion eri raakaöljytyyppeihin.

Johtuen nesteen hankaavasta vaikutuksesta sen kulkiessa kennon läpi ikkunoita ei tarvitse puhdistaa, erityisesti siksi, että järjestelmä kompensoi automaattisesti pimentävän aineen läsnäolon. Joissakin sovellutuksissa voidaan ikkunat kuitenkin varustaa puhtailla vesisuihkuilla puhtauden ylläpitämiseksi. Ikkunat ovat tietenkin ainetta, joka päästää läpi infrapunavalon, esim. kvartsia tai piitä.

Joissakin sovellutuksissa voidaan ilmaisujärjestelmää suojata ylikuormitusta vastaan, jonka aiheuttavat ylisuuret öljymäärät vedessä, toisen karkeailmaisua varten tarkoitetun valokennon avulla, joka sijoitetaan yläjuoksun puolelle ja joka käyttää ohitusventtiiliä, kun öljyä on liikaa.

Vaikka keksinnön mukaisen järjestelmän kuvauksessa on puhuttu galliumalumiiniarsenidi- ja gallium-alumiini-fosfidi-lasereista, ei sitä ole tietenkään näin rajoitettu. Muitakin puolijohdelasereita voidaan käyttää, kunhan aineen kaistaleveys on suurempi kuin 0,5 eV. Muissa sovellutuksissa voidaan käyttää jähmeän olotilan laseria, joka toimii spektrin näkyvällä alueella, joskin infrapunatoimintaa pidetään parempana nestevirtauksessa olevien, suspendoitujen, jähmeiden hiukkasten vaikutuksen vähentämiseksi.

Piiri 24 ja vahvistin 25 voivat kummatkin olla täysin tavanomaisia. Sama pätee kuhunkin tässä esitettyyn erilliseen piiriin ja niiden kuhunkin erilliseen komponenttiin, mutta ei piiriyhdistelmään.

Jähmeän olotilan lasereita, esim. gallium-alumiini-arsenidi-tyyppisiä, voidaan käyttää infrapuna-alueella 8,500-9,200 A aallonpituudella. Ne ovat ihanteellisia voimakkaan yksivärisen valokeilan syöttämiseksi valon sironnan mittauksessa. Suorittamalla mittaukset infrapunaspektrissä ja verraten pienessä kulmassa suhteessa tulokei-laan saadaan lisäksi nestevirrassa olevien ruostehiukkasten vaikutus paljon pienemmäksi, joissakin tapauksissa suuruusluokan verran.

Claims (1)

1. 5 70478 Patenttivaatimus : Vedessä olevan öljyn ilmaisinjärjestely, jossa öljykonsen-traatio määritetään öljypisaroihin osuvan valonsäteen siroamiskul-masta, johon järjestelyyn kuuluu kenno (10), jonka läpi vesi voi virrata ja jossa on sisääntuloikkuna ja ensimmäinen ja toinen ulos-tuloikkuna siroamatonta ja vast, sironnutta valoa varten, suuritehoinen valonlähde (11), joka on sovitettu suuntaamaan valo kennoon sisääntuloikkunan kautta, ensimmäiseen ulostuloikkunaan liitetty ensimmäinen valoilmaisin (13) kennon läpi suoraan kulkeneen valon vastaanottamiseksi, toiseen ulostuloikkunaan liitetty toinen valo-ilmaisin (14', 15) suoraan kulkeneeseen valoon nähden kulmassa si-ronneen valon vastaanottamiseksi, ja vahvistukseltaan säädettävä vahvistin (25), joka on kytketty toiseen valoilmaisimeen (14', 15), tunnettu siitä, että valonlähde (11) käsittää puolijohde-laserin, joka muodostuu aineesta, jonka kielletty energiavyö on suurempi kuin 0,5 eV ja aallonpituus 8500-9200 A, että vahvistimen (20) vahvistusta säädetään jännitesäätösisääntulolla ja että säätöjännite johdetaan ensimmäisen valoilmaisimen (13) ulostulosta, jolloin aikaansaadaan ikkunoihin kerääntyneen öljyn aiheuttaman kennon valonsiirron vähenemisen automaattinen ja jatkuva kompensointi .