HU213829B - Method and device for measuring quantity of a foamy liquid, in particular air-milk mixture - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás habzó főlyadék tömegénekmérésére, amely sőrán egy edényben a habzó főlyadék egy gáztartalőmtólfüggő paraméterét mérjük. A találmány szerinti eljárásnál a paraméterta gáztartalőmtól mőnőtőn módőn függő paraméterek közül választjűk ki,tővábbá egy vőnatkőztatási mérési szakaszőn a kiválasztőtt paraméteregy első vőnatkőztatási értékét megmérjük, vala int egy másikvőnatkőztatási szakaszőn a kiválasztőtt paraméter egy másődikvőnatkőztatási értékét megmérjük, és attól függően, hőgy a másődikérték nagyőbb vagy kisebb, mint az első érték minden magasságszinthezképezünk egy viszőnyszámőt az ezen a magasságszinten mért elsővőnatkőztatási érték és az ezen a magassági szinten mért mérési értékarányának megfelelően, úgy, hőgy a viszőnyszám a ázmentes főlyadéknál1 legyen, míg levegőben lényegében zérűs legyen. A főlyadék tömegétegy megfelelő képlettel számítjűk ki. A találmány tárgya még egyhasőnló eljárás, amely sőrán az edénybe főlyadékőt vezetünk, és afőlyadékőt az edényből főlyamatősan elvezetjük egy kalibrált nyílásőnkeresztül, egyben mérjük a kalibrált nyílás fölöttifőlyadékmennyiséget, valamint meghatárőzzűk az egyes magasságszintekenelhelyezkedő főlyadékmennyiség paraméterét. Ennél az eljárásnálmegállapítjűk az adőtt magassági szinten a kalibr lt nyílás felettűralkődó hidrősztatikai nyőmást, és a kalibrált nyílás felett adőttmagassági szinten megállapítőtt nyőmásból adódó, a kalibrált nyílásőnkeresztül időegységenként kiömlő tömeget vag a kalibrált nyílás felettelhelyezkedő főlyadéktömeget meghatárőzzűk. A főlyadék tömege ez előzőeljáráshőz hasőnlóan, egy másik alkalmas képlettel számítható ki. Egytővábbi eljárásnál megállapítűn egy, az adőtt magassági szinten akalibrált nyílás felett űralkődó hidrősztatikai nyőmást tartalmazótényezőt, és kalibrált nyílásként egy lényegében függőleges réstalkalmazűnk, valamint a résen az időegység alatt kiömlőfőlyadéktömeget egy tővábbi alkalmas képletből számítjűk ki. Atalálmány tárgya még az eljárást végrehajtó berendezés, amely edénnyelvagy tartállyal (1) és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik,amely mérőberendezéssel az edény több különböző magassági s intjén azedényben a főlyadék egy paramétere mérhető. Emellett amérőberendezésre csatlakőzó, a tömeget a főlyadék mért paraméterei ésaz edény ismert paraméterei alapján meghatárőzó számító eszk ze,előnyösen mikrőprőcesszőra (11) van, amely a tömegnek vagy azidőegység alatt átömlő tömegnek a meghatárőzásáhőz a főlyadék mértparamétereinek és az edény ismert paramétereinek kiértékelésére prgramőzőtt. A berendezés különlegessége, hőgy a mérendő habzófőlyadékból egy gázmentes részt tartalmazó első vőnatkőztatási mérésiszakasza van, tővábbá a számító eszköz, előnyösen mikrőprőcesszőr (1 )minden magasságszinthez a vőnatkőztatási mérési szakaszőn mért els

Description

A találmány tárgya még egy hasonló eljárás, amely során az edénybe folyadékot vezetünk, és a folyadékot az edényből folyamatosan elvezetjük egy kalibrált nyíláson keresztül, egyben mérjük a kalibrált nyílás fölötti folyadékmennyiséget, valamint meghatározzuk az egyes magasságszinteken elhelyezkedő folyadékmennyiség paraméterét. Ennél az eljárásnál megállapítjuk az adott magassági szinten a kalibrált nyílás felett uralkodó hidrosztatikai nyomást, és a kalibrált nyílás felett adott magassági szinten megállapított nyomásból adódó, a kalibrált nyíláson keresztül időegységenként kiömlő tömeget vagy a kalibrált nyílás felett elhelyezkedő folyadéktömeget meghatározzuk. A folyadék tömege ez előző eljáráshoz hasonlóan, egy másik alkalmas képlettel számítható ki. Egy további eljárásnál megállapítunk egy, az adott magassági szinten a kalibrált nyílás felett uralkodó hidrosztatikai nyomást tartalmazó tényezőt, és kalibrált nyílásként egy lényegében függőleges rést alkalmazunk, valamint a résen az időegység alatt kiömlő folyadéktömeget egy további alkalmas képletből számítjuk ki.

A találmány tárgya még az eljárást végrehajtó berendezés, amely edénnyel vagy tartállyal (1) és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik, amely mérőberendezéssel az edény több különböző magassági szintjén az edényben a folyadék egy paramétere mérhető. Emellett a mérőberendezésre csatlakozó, a tömeget a folyadék mért paraméterei és az edény ismert paraméterei alapján meghatározó számító eszköze, előnyösen mikroprocesszora (11) van, amely a tömegnek vagy az időegység alatt átömlő tömegnek a meghatározásához a folyadék mért paramétereinek és az edény ismert paramétereinek kiértékelésére programozott. A berendezés különlegessége, hogy a mérendő habzó folyadékból egy gázmentes részt tartalmazó első vonatkoztatási mérési szakasza van, továbbá a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11) minden magasságszinthez a vonatkoztatási mérési szakaszon mért első vonatkoztatási érték és az ezen a magasságszinten mért mérési érték arányának megfelelően vagy ennek az arányszám reciprokának megfelelően egy viszonyszámot képezően programozott, a találmány szerinti eljárás szerint. Egyben a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11) a viszony számok értékének, a gázmentes folyadék sűrűségének, a magasságszinteknek és az edény előre meghatározott geometriai paramétereinek kiértékelésére programozott. A találmány tárgya még olyan hasonló berendezés, amelynek ezen felül a folyadékot folyamatosan az edénybe továbbító része van, valamint amelynél az edény el van látva egy függőleges réssel, és a folyadékot a résen keresztül folyamatosan elvezető része van. Ez a berendezés az időegység alatt átömlő tömeg meghatározásához a találmány szerinti harmadik eljárásban használt alkalmas képlet kiszámítására programozott.

A találmány tárgya eljárás gázzal kevert, habzó folyadék tömegének mérésére, amely során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értékét több különböző magasságszinten megmérjük. A találmány tárgya még az eljárást végrehajtó berendezés. Ez a berendezés edénnyel és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik, amely mérőberendezéssel az edény több különböző magassági szintjén az edényben a folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értéke mérhető. A találmány tárgya még olyan további eljárás is, amely szintén gázzal kevert, habzó folyadékok, különösen levegővel kevert tej tömegének mérésére szolgál. Ezen eljárás során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezetőképessége által meghatározott mérési értékét több különböző magasságszinten megmérjük, ugyanakkor az edénybe folyadékot vezetünk, és a folyadékot az edényből folyamatosan elvezetjük egy kalibrált nyíláson keresztül. Egyben mérjük a kalibrált nyílás fölötti folyadékmennyiséget, valamint meghatározzuk az egyes magasságszinteken elhelyezkedő folyadékmennyiség paraméterét. A találmány szerinti eljárások és berendezés mindenek előtt tejre vonatkozó mérések elvégzésére szolgálnak.

A fejés során az istállóban, valamint a tejfeldolgozó üzemekben a tejre vonatkozó mérések közül igen fontos

3q a tömeg megállapítása. Ehhez a tej súlyának mérése megfelelő módszer lenne, ha számos zavaró tényező nem befolyásolná a mérés pontosságát. Súlyméréssel tehát a tömeg csak közelítőleg, esetleg pontatlanul állapítható meg. A szokásos napi munkafolyamatok során a tej súlyának mérlegelése technikai szempontból igen nehéz feladat, különösen akkor, ha ezt egyszerű, mozgékony eszközökkel kell végrehajtani.

A nehézségeket az okozza, hogy a tejet bevezető és elvezető csőkígyó, a pulzáló áramlásban levő tej kinetikus

4Q energiája, a gondatlan kezelés miatt bekövetkező rázások, a mérési bázis nem vízszintes elrendezése, a tisztítási problémák miatt a nyomás kiegyenlítődése nem következik be és ez a mérési eredményekben is tükröződik. Nem csodálható ennek megfelelően, hogy a tej mennyiségének megha45 tározására szolgáló mérlegszerű elrendezésekkel a tudományos kutató intézeteken kívül alig, a mezőgazdasági üzemekben pedig szinte soha nem lehet találkozni.

A tej mennyiségének meghatározására mindezidáig ismertté vált és a gyakorlati, mindennapi alkalmazást

5Q megcélzó megoldások a térfogatmérés eszközeit próbálják kihasználni. Ismertté váltak olyan készülékek, amelyek közvetlenül a fejés helyénél elrendezett mérőtartályokat tartalmaznak, illetve olyan készülékeket dolgoztak ki, amelyeknél az áramló tej egy részét a főáramból leválasztják és a mérést ezen a tejmennyiségen hajtják végre. Az áramlási intenzitás mérésén alapuló berendezések is ismertté váltak, amelyeknél a mérés adagonként vagy folyamatos áramoltatás mellett történik.

Az idézett megoldások egyik példáját a DEgQ Al 30,05,489 számú NSZK közzétételi irat mutatja be.

HU 213 829 Β

Ennél a tejet nagy méretű tartályba vezetik. A tartályban olyan mérőszondát rendeznek el, amely egymástól azonos távolságokon elhelyezve egymás fölött több mérőelektróddal van kialakítva és ezek a mérőelektródok szilárdan beépített ellenelektróddal működnek együtt. Ennél a megoldásnál a tejnek azt a tulajdonságát használják ki, hogy a szigetelőnek tekinthető levegőhöz képest elektromos vezetőképessége viszonylag nagy, és így az egyes elektródokra ciklikusan adott feszültséggel keltett elektromos tér gerjesztésével megállapítható, hogy a tej magassági szintjének megfelelően éppen melyik elektród áramköre záródik. Ennek megfelelően ciklikusan az elektródákhoz tartozó áramköröket feszültség alá helyezik, ezzel választ kapnak arra a kérdésre, hogy van-e tej az adott szinten vagy nincs, azaz a tej jelenlétét mutató elektródok ismert magassági elrendezése alapján a tartályban levő tej térfogata meghatározható.

Az US-A 3,530,711 lsz. US szabadalmi leírásból egy teljesen más folyadékra vonatkozó mérés elvégzésére alkalmas megoldás ismerhető meg. A kőolajkutató fúrások területén javasolnak eljárást három különböző fluidum, mégpedig víz, kőolaj és gáz alakú összetevő részarányának megállapítására. A méréshez olyan csövet használnak, amelybe a mérendő folyadékból vett mintát helyezik el, amikor is a három összetevő eltérő sűrűsége miatt egymástól elváló, két határréteggel kapcsolódó anyagrétegek jönnek létre. Itt is a magasság mentén elektródokat rendeznek el, amelyek egy közös ellenelektróddal működnek együtt. Az elektródokat ciklikusan váltakozó feszültségű áramkörbe csatlakoztatják és az elektród és az ellenelektród között a kapacitást megmérik. A víz, a kőolaj és a gáz alakú összetevők dielektromos állandói jelentősen eltérő értékeket mutatnak és így a határrétegek mentén a mért értékek ugrásszerű változást mutatnak. így tehát a kapacitás mérésével a határrétegek helyzete és egyúttal a határrétegek által a mérőcsőben meghatározott térfogatok meghatározhatók.

Az US-A 3,370,466 lsz. US szabadalmi leírásból olyan eljárás ismerhető meg, amellyel két egymás fölött rétegezett, elektromosan vezetőképes folyadék (folyékony fém) tömegének meghatározása válik lehetővé, ha a két réteget alkotó folyadékokat különböző elektromos vezetőképesség jellemzi. Mérőedényben egyenletes magassági kiosztás mellett több pár elektródot helyeznek el, amelyeket ciklikusan egyenáramú tápforrásra csatlakoztatnak. Az elektródpárokat úgy alakítják ki, hogy színtűkön az elektromos vezetőképesség mérése válik lehetővé. A két folyadék határfelületén a vezetőképesség mért értékében ugrás figyelhető meg, így a hozzájuk tartozó mennyiségek megállapíthatók. Hasonló felépítésű berendezést mutat a DE-A 1 30,05,489 sz.NSZK közzétételi irat.

Az US-A 4,450,711 lsz. US szabadalmi leírás hengerben elhelyezkedő folyadék szintmagasságának mérésére mutat be mérőrendszert. Ebben mérőhenger egymással szemközti oldalain azonos távolságra egymástól több fényforrás van elhelyezve. Ennek megfelelően a mérőhenger anyaga átlátszó. Az egymás fölött elhelyezkedő fényforrások vörös-zöld fényt bocsátanak ki és velük szemben érzékelők vannak elrendezve. A berendezés elsősorban víz mennyiségének mérésére szolgál. Ha a fényforrás a víz szintje alatt van, a kibocsátott fény vörös összetevőjének abszorpciója igen intenzív és így csak a zöld fényt érzékelő elemek szolgáltatnak kimenő jelet. Ha a víz szintje felett helyezkednek el a fényt kibocsátó elemek, mind a vörös, mind a zöld fény velük szemben érzékelhető. Ennek megfelelően a vörös színű fény érzékelése vagy érzékelésének hiánya a folyadék szintjének megállapítására alkalmas tényező. Hasonló elvet hasznosítanak a DE-A1 30,22,848 számú NSZK közzétételi irat szerinti megoldásnál.

ADE-A1 16,07,007 és 16,32,938 számú NSZK közzétételi iratokból tej mennyiségének meghatározására alkalmas berendezések váltak ismertté, amelynél a kifejt tejet alulról felfelé merőlegesen konkáv ernyőnek ütköztetik, és így mintegy 360°-os szöget bezáró folyadékernyőt hoznak létre tejből. A folyadékemyő egy meghatározott szögtartományából a tejet összegyűjtik és mérőhengerbe vezetik. A mérőhengerben felgyülemlő tej szintjét ezt követően leolvassák és az így megállapított mennyiséget úgy tekintik, hogy az a teljes tejmennyiségnek ugyanakkora része, mint amekkora hányada a 360°nak az összegyűjtési szögtartomány.

A GB-A 1,316,573, a DE-A2 28,10,376, valamint az EP-A1 0,057,267 számú szabadalmi dokumentumokból ismeretesek olyan, tej mennyiségének meghatározására szolgáló készülékek, amelyek a tejet adagonként mérik. A kifejt tejet ezeknél a készülékeknél mérőedénybe vezetik és úszóval vagy megfelelő szinten elhelyezett érzékelővel egy előre meghatározott szint elérését érzékelik. A tej mennyiségének a szintet elérő növekedésekor elektromos jelet generálnak. Ekkor a tej bevezetését megszakítják, kiömlő szelepet nyitnak meg a mérőtartályon és így a teljes tejmennyiséget, vagy a tejnek egy alacsonyabb szintjét kijelölő érzékelőig tartó mennyiségét eltávolítják. Ezt követően a kiömlő szelepet lezárják és egyúttal az időközben felgyülemlett kifejt vagy felhalmozott tej számára utat engedélyeznek. Mivel a mérőedényben levő tej mennyisége, illetve a felső és az alsó érzékelési szintek közötti térfogat ismert, így az egyes adagok összeszámlálásával és annak feltételezésével, hogy a tej sűrűsége állandó értékű, a tej összmennyisége meghatározható.

ADE-A1 32,10,465 számú NSZK közzétételi iratból tej áramlási intenzitásának mérésére szolgáló készülék vált ismeretessé, amelynél a kifejt tejet gyűjtőedénybe vezetik, amelynek alsó szintjén, fenéklapján jól meghatározott keresztmetszetű kiömlőnyílás van kiképezve. Az edényben felgyülemlett tej mennyisége kapacitív úton érzékelhető, vagyis a kiömlő nyílás keresztmetszetét ismerve az eltávozó tej mennyisége meghatározható.

Az US-A 4,452,176 lsz. US szabadalmi leírás olyan mérőműszert ismertet tej áramlási intenzitásának meghatározására, amely az előzőleg ismertetetthez hasonló. A kifejt tej itt is gyűjtőedénybe kerül, amelyből azonban függőleges helyzetű mérőrésen át távozik. Az áramlási intenzitás meghatározásához itt is szükség van a tej szintjének megállapítására, amit kapacitás mérése alapján végeznek el. A két készülék közös hiányosságát abban lehet látni, hogy a tej és a levegő keveréke a kapacitív

HU 213 829 Β mérés számára nem egyértelmű közeg, vagyis a szint magasságának meghatározása adott esetben bizonytalan lehet, míg további bizonytalansági tényezőt jelent az, hogy a rés szélességének vagy a kiömlőnyílás keresztmetszetének pontos ismerete önmagában nem elegendő a tej elfolyó mennyiségének megállapítására, tekintettel a tej széles határok között változó sűrűségére.

A tej mennyiségnek mérésében komoly problémát okozó, de mindeddig nem megfelelő módon figyelembe vett tényező az, hogy a tej erősen habosodó folyékony közeg, vagyis a mért térfogat jelentős részét hab, illetve levegő alkothatja. Ezért a ténylegesen folyadékkal kitöltött térfogat nem állapítható meg, tehát a térfogat alapján nem lehet egyértelműen a tej tömegére következtemi. Ezzel a tej sok folyadéktól, például a víztől alapvetően különbözik.

Ezen túlmenően a tejben kötött állapotban gáz halmazállapotú összetevők is vannak, különösen a szén-dioxid és nitrogén, amelyek részaránya 3...9 tf% között mozog. Az említett gázokhoz járul még a levegő is, amely a fejés folyamatában jut a tejhez. A fejőgépben ugyanis a tej szállítása érdekében levegőt használnak, aminek következménye a levegőből és tejből álló keverék létrejötte, amelyben a tej részaránya kb. 30 tf% lehet. A levegőnek a tejtől való elválasztása érdekében gáztalanító csőszakaszokat vagy gáztalanító edényt iktatnak be a szállítási útvonalba, ahol elegendően nagy felületet és kis turbulenciát biztosítanak. Amíg a nagy, mintegy 3 mm átmérőjű gázbuborékok viszonylag gyorsan, nagyjából 300 m/s végsebességgel hagyják el a folyadékot, a kisebb, általában 0,3 mm körüli átmérőjű gázbuborékoknak ehhez sokkal hosszabb, akár tízszeres időre van szükségük. Ezért a tej térfogatának megállapításakor mindenek előtt a kis nagyságú buborékok okoznak zavart, amelyek a tejben 10...15 tf% részarányt képviselnek.

A kis méretű buborékokat a mechanikai elven működő elválasztó berendezések, mint a keringető edények, vagy a hasonló hatást kifejtő intézkedések, mint például mérőedény alulról történő feltöltése nem megfelelően tudják eltávolítani, és ez különösen vonatkozik azokra a tehénistállókban mindennaposán használt berendezésekre, amelyeket a fejési folyamat során alkalmaznak a tej mennyiségének meghatározására. Ez mindenekelőtt a rövid kezelési idők következménye.

Ugyancsak nehézséget okoz, hogy még azonosnak látszó feltételek mellett is a levegő részaránya, a létrejövő buborékok nagysága változó. Számos tényező okozza, hogy a habképződés a tejben általában nem azonos módon folyik. A tényezők között kell említeni az áramlási intenzitást, az alkalmazott csővezetékek állapotát, a fejőgép típusát, a tőgyre helyezett illesztőeszközöket, a csővezetékek átmérőj ét, a tehenek takarmányozását és az ebből adódó tej összetétel - változásokat, a higiénés körülményeket, az egyes tehenek közötti - fajtától, illetve a laktációs ciklustól függő - biológiai különbségeket.

Az említett adottságoknál fogva gyakorlatilag lehetetlen egy adott tartályt figyelembe véve olyan magasságot meghatározni, amelyről feltételezhető, hogy a tiszta, gyakorlatilag buborékmentes tej szintjét jelölné, míg felette a tej részaránya a levegőéhez képest elhanyagolható lenne. Ez annyit jelent, hogy általános kalibrálás vagy hitelesítés útján nem lehet olyan szintet kijelölni, amelynél a habképződés határát meg lehetne vonni. Ez különösen vonatkozik a kisebb tartályokra, amelyekre a kis méretű mozgatható mérőeszközöknél van szükség. A kisebb edényeknél ugyanis a felhalmozódott folyadékban a levegő részaránya akár 30 tf%-ot, adott esetben ennél nagyobbat is elérhet. Még a nagyobb méretű mérőberendezéseknél is, ahol egy fejesből általában mintegy 10 kg tejet gyűjtenek össze, a habosodott rész a hab magasságától és összetételétől függően akár 0,5 kg tejet is tartalmazhat, ami az említett 10 kg-os mennyiségnek 5%-a. Az ilyen nagyobb edényeknél általában a tej és a hab határrétegét próbálják meg leolvasni, vagyis figyelmen kívül marad a habban felhalmozódott tejmennyiség, hiszen ennek konzisztenciája határozatlan.

A DE-A1 27,20,006 számú NSZK közzétételi iratból hab szintjének követésére, illetve mérésére alkalmas készülék ismerhető meg. Ennél több elektródrudat használnak, amelyek egymással párhuzamosan függőlegesen vannak elrendezve, de alsó végeik nem azonos magasságban vannak. A hab növekedése során anyaga az egyik elektróddal érintkezésbe kerül, aminek következményeként áramkör záródik. A zárt áramkörök száma így a hab teljes magasságának mutatója lehet. Az egyes elektródokhoz tartozó áramkörök zárt vagy nyitott voltát megállapítva lehetőség nyílik a szint mérésére.

Az előzőekben a habosodó folyadékok példájaként mindenekelőtt a tejet említettük. Az ennél előforduló problémák azonban közösek a legtöbb habosodó folyadékkal, különösen a sörrel és gyümölcslevekkel, de ugyanúgy számolni kell velük az ipar számos területén, például a galvanizálás során, ahol az alkalmazott folyadékok ugyancsak erősen habosodó jellegűek.

A találmány feladata olyan eljárás és berendezés kialakítása, amellyel habosodó folyadék habprofiljának közvetett figyelembevételével a folyadékból és levegőből álló keverék sűrűségének magasság szerinti változása alapján a térfogatáramlás a gyakorlati céloknak megfelelő pontossággal mérhető.

A kitűzött feladat megoldásaként habosodé folyadék gáztartalomtól függő paraméterének, mégpedig előnyösen elektromos vezetőképességének, fényelnyelésének, illetve fényáteresztésének vagy hővezetésének mérése alapján a folyadék, különösen levegővel kevert tej térfogatáramának mérésére szolgáló eljárást és berendezést dolgoztunk ki.

Olyan eljárást választottunk, amely során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezetőképessége által meghatározott mérési értékét több különböző magasságszinten megmérjük.

A találmány szerint javasolt eljárásnál az előre meghatározott paramétert a gáztartalomtól monoton módon függő paraméterek közül választjuk ki, továbbá egy lényegében gázmentes folyadékot tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy első vonatkoztatási értékét megmérjük, valamint egy lényegében

HU 213 829 Β kizárólag gázt tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy második vonatkoztatási értékét megmérjük, és attól függően, hogy a második érték nagyobb vagy kisebb, mint az első érték minden magasságszinthez képezünk egy viszonyszámot az ezen a ma- 5 gasságszinten mért első vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten mért mérési érték arányának megfelelően, vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően, úgy, hogy a viszonyszám a gázmentes folyadéknál 1 legyen, míg levegőben lényegében zérus 10 legyen, majd az egyes viszony számokat megszorozzuk a gázmentes folyadék sűrűségével és az egyes magasságszinteknek megfelelő térfogatelemekkel, és a teljes folyadéktömeg meghatározásához képezzük az így előállt szorzatok összegét az összes folyadékszintre, a követke- 15 ző képlet szerint:

G = £c_raxV_mxp (I) m

ahol 20

G [g] a teljes folyadéktömeg, c'_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám,

V_m[cm³] egy adott magassági színt és az alatta levő magassági szint között az edénybe foglalt térfogatrész, és 25 g

cm³ = a gázmentes folyadék sűrűsége.

Egy második választott eljárás során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezetőképessége által meghatározott mérési 35 értékét (I_m) több különböző magasságszinten megmérjük, az edénybe folyadékot vezetünk, és a folyadékot az edényből folyamatosan elvezetjük egy kalibrált nyíláson keresztül, egyben mérjük a kalibrált nyílás fölötti folyadékmennyiséget, valamint meghatározzuk az egyes ma- 4Q gasságszinteken elhelyezkedő folyadékmennyiség paraméterét.

A találmány ezen második eljárása során az előre meghatározott paramétert a gáztartalomtól monoton módon függő paraméterek közül választjuk ki, továbbá egy 45 lényegében gázmentes folyadékot tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy első vonatkoztatási értékét megmérjük, valamint egy lényegében kizárólag gázt tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy második vonatkoztatási érté- 53 két megmérjük, és attól függően, hogy a második érték nagyobb vagy kisebb, mint az első érték, minden magasságszinthez képezünk egy viszonyszámot az ezen a magasságszinten mért első vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten mért mérési érték arányának megfe- 55 lelően vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően, úgy, hogy a viszonyszám a gázmentes folyadéknál 1 legyen, míg levegőben lényegében zérus legyen, továbbá képezzük a (c'_m χ p x d_m) szorzatot a két magassági szint közötti távolság (d_m), az ezen magassági gQ szinthez meghatározott viszonyszám (c'_m) és a tej sűrűségének (p) értékéből, továbbá megállapítjuk az adott magassági szinten a kalibrált nyílás felett uralkodó hidrosztatikai nyomást, és a kalibrált nyílás felett adott magassági szinten megállapított nyomásból adódó, a kalibrált nyíláson keresztül időegységenként kiömlő tömeget vagy a kalibrált nyílás felett elhelyezkedő folyadéktömeget meghatározzuk.

Egy további választott eljárásnál egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezetöképessége által meghatározott mérési értékét több különböző magasságszinten megmérjük, az edénybe folyadékot vezetünk, és a folyadékot az edényből folyamatosan elvezetjük egy kalibrált nyíláson keresztül, egyben mérjük a kalibrált nyíláson az időegység alatt elvezetett folyadékmennyiséget, továbbá meghatározzuk az egyes magasságszinteken elhelyezkedő folyadékmennyiség paraméterét. A találmány értelmében ezt az eljárást úgy fejlesztettük tovább, hogy az előre meghatározott paramétert a gáztartalomtól monoton módon függő paraméterek közül választjuk ki, továbbá egy lényegében gázmentes folyadékot tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy első vonatkoztatási értékét megmérjük, valamint egy lényegében kizárólag gázt tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy második vonatkoztatási értékét megmérjük, és attól függően, hogy a második érték nagyobb vagy kisebb, mint az első érték, minden magasságszinthez képezünk egy viszonyszámot az ezen a magasságszinten mért első vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten mért mérési érték arányának megfelelően, vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően, úgy, hogy a viszonyszám a gázmentes folyadéknál 1 legyen, míg levegőben lényegében zérus legyen, továbbá megállapítunk egy, az adott magassági szinten a kalibrált nyílás felett uralkodó hidrosztatikai nyomást tartalmazó tényezőt, és kalibrált nyílásként egy lényegében függőleges rést alkalmazunk, valamint a résen az időegység alatt kiömlő folyadéktömeget a következő képletből számítjuk ki:

ahol eíT g

sec a teljes, a résen kilépő tömegáram

K=d*Sxp y]2gd, ahol d [cm] = magassági szintek közötti távolság, cm sec

981 cm sec

S [cm] = résszélesség

HU 213 829 Β g

cm’ = a folyadék sűrűsége n = a magassági szintek teljes száma c'_m = az m magassági szinten adott, 1 és 0 közötti viszonyszám a = a mérési elrendezésre jellemző, a résszélességtől, a rés peremének kialakításától, stb. függő, hitelesítéssel meghatározott állandó.

A találmány szerinti eljárások alapja az, hogy a folyadék tömegének meghatározására a habosodó közeg esetén olyan térfogatmérési módszert választunk, amikor is lehetővé válik a habosodó folyadék minden magassági szintjében a folyadékból és levegőből álló keverék összetételére jellemző érték mérése, „habprofilnak” nevezhető mérési adathalmaz megállapítása. Biztosítható, hogy a mért paraméter megfelelő választásával olyan viszonyszámokat kapjunk, amelyek éppen az összetételre utaló, közvetlenül felhasználható súlytényezőket jelentik, vagyis a folyadék sűrűségével szorozva ezek, mint a c_m viszonyszámok az adott magassági szinthez tartozó sűrűséget határozzák meg. Előfordulhat azonban, hogy a mérés előtt statisztikai elveket követve hitelesítést kell végezni, és így c_m korrigált viszonyszámokat képezünk, amivel a mérési elrendezés specifikus jellemzőit figyelembe vesszük.

Ennek megfelelően a találmány értelmében olyan eljárást hoztunk létre, amelynél a teljes mérési térfogatot rétegekre osztjuk, az egyes rétegekben viszonyszámokat határozunk meg, ebből a rétegben levő levegőt és a mérendő folyadékot tartalmazó keverék sűrűségét megállapítjuk, majd a képlet felhasználásával az áramló tej mennyiségét meghatározzuk. így a találmány értelmében közvetett tömegmérést végzünk, a habban levő tej mennyiségét ezzel érzékeljük, vagyis a tej mennyiségének meghatározásában a hab nem jelent hibatényezőt. A viszonyszámok meghatározásához a találmány szerinti eljárásnál szükséges feltétel, hogy a folyadék gáztartalma és a mért paraméter közötti összefüggést leíró függvény monoton függvény legyen. Ellenkező esetben egy adott mérési ponton mért paraméterhez nem lenne lehetséges egyértelmű módon hozzárendelni a hab gáztartalmát, másképpen fogalmazva a folyadék sűrűségét, és így a számítást sem lehetne elvégezni. A monoton függvény viszont lehetővé teszi, hogy ezt a monoton függvényt egy olyan függvénnyé transzormáljuk, aminek a vizsgált értelmezési tartomány elején az értéke zérus, a végén pedig 1 (vagy fordítva, definíciótól függően). A találmányi gondolat egyik lényeges része az a felismerés, hogy ezt a transzformációt konkrétan habzó tejnél alkalmazva, ezzel a transzformációval éppen azok a tényezők tűnnek el a mért paraméter értékének és a gáztartalomnak az összefüggéséből, amelyek egyébként befolyásolják a mért paramétereket. Ilyen tényező lehet pl. a tej zsírtartalma, hőmérséklete, a laktációs periódus hosszától, a takarmányozás típusától, stb. függő tej-összetétel változások és más hasonló tényezők.

Ahhoz, hogy a mérést minden magassági szinthez tartozó azonos V_o térfogat kiválasztásával leegyszerűsíthessük, célszerű tetszőleges keresztmetszetű hengeres edény kiválasztása, amelyben a magassági szinteket így egymástól azonos távolságon alakítjuk ki. Nyilvánvalóan az azonos V_o térfogatok tetszőleges tartálykeresztmetszetek mellett is biztosíthatók, ha az elektródokat változó távolságokon helyezzük el egymástól, ahol a magasság mentén a változó távolságokat a kívánt térfogatnak megfelelően a keresztmetszet alakjából adódóan határozzuk meg.

A vonatkoztatási adatok megállapítására szolgáló mé1 o rést a ténylegesen mért folyadék közegében, tehát adott esetben tejben kell elvégezni, mivel így elkerülhető, hogy a folyadék konzisztenciájának és más tényezők változása folytán különbségek, hibák adódjanak. A vonatkoztatási mérést egyébként nem feltétlenül kell a mért

-| 5 folyadékot, tejet befogadó mérőtartályban elvégezni, az egyetlen feltétel, hogy a folyadékban lényegében ne legyenek buborékok, tehát azt mennyire lehet gáztalanítani. Mivel a mérőtartályon kívül kijelölt vonatkoztatási mérési szakasz a mérési folyamatot önmagát nehezíti, ezért célszerűen a vonatkoztatási méréshez a tejet befogadó tartály fenekén jelölünk ki területet. Itt a tapasztalat sokat segíthet, mikor is meghatározható, hogy lényegében milyen magassági szintig kell a folyadékot (tejet) felhalmozni ahhoz, hogy a vonatkoztatási mérési szaka25 szón elvégzett mérés eredménye pontos legyen. Általában biztosítható, hogy a tartály fenekének közelében felgyülemlett folyadék a lehető legteljesebb mértékben gázmentes legyen.

Kitűnt, hogy a tej esetében különböző paraméterekre támaszkodva eltérő módszerekkel sokféle mérés elvégezhető. Különösen alkalmasnak mutatkoztak azok a mérési eljárások, amelyeknél a légmentes, gázmentes tejre kapott mérési eredmények legalább egy nagyságrenddel térnek el a levegőben mérhető értékektől. Ezek35 bői az értékekből aztán a viszonyszámokat úgy képezzük, hogy a levegőre kapott mért értéket a vonatkoztatási mérés eredményéhez viszonyítjuk, illetve a viszonyszámot az előző inverzeként képezzük, amikor is egynél jóval kisebb értékeket kaphatunk. A levegőmentes tej és a vonatkoztatási mérés eredményének hányadosát általában mindig 1 értékre állítjuk be.

A térfogatáramlás mérését a tejnek olyan tulajdonságaira alapítjuk, amelyekre a levegő jelen levő részarányától függően erősen változó értékű paraméter jellem45 ző. Ilyen például az elektromos vezetőképesség, a hővezetés vagy az infravörös sugárzás abszorpciója. Ha például a tej elektromos vezetőképességét választjuk, a mért paraméter a tejben kijelölt mérési szakasz ellenállása, az infravörös abszorpcióra az átengedett fénymennyiség mérésével lehet következtetni, míg ha a hővezetést kívánjuk megállapítani, akkor megfelelő karakterisztikájú hőmérsékletérzékelő feszültségváltozása lehet a mérés alapja.

A találmány szerinti eljárás egy igen előnyös megva55 lósítási módjánál az egyes elektródok vagy mérési szakaszok esetleges deformációja, elszennyeződése miatt bekövetkező ingadozások úgy kompenzálhatok, hogy egy meghatározott hitelesítő folyadék, például víz felhasználásával minden mérési szinten azonos jellegű méθθ rést végzünk. Az egyes magassági szinteken kapott ered6

HU 213 829 Β menyekből, beleértve a vonatkoztatási mérési szakaszt is, átlagértéket képezünk és az egyes mérési szakaszokra az átlagértéktől való eltérés mértékét jellemző korrekciós tényezőt állapítunk meg, amivel a tényleges mérés során az ideális helyzettől való eltérés figyelembe vehető. 5

A mérés elvégzésére szolgáló elrendezés paramétere előnyösen úgy is választható, hogy a mért c_m viszonyszámok korrekciójára nincs szükség. Általában szükség van azonban az elrendezés típusától függően a mérések előtt egyszeri hitelesítés végrehajtására. Ebből adódóan 10 olyan korrekciós tényező nyerhető, amellyel a ténylegesen mért c_m viszonyszámot a folyadékból és levegőből álló keverék sűrűségének megfelelően korrigálni kell. Ez egyszerű esetben például azt jelenti, hogy a mért c_m viszonyszámokat ugyanolyan 0-nál nagyobb hatványra 15 emeljük és ezzel c'_m korrigált viszony számokat képezünk. Ha a hatványkitevőt egy hitelesítési eljárással már megállapítottuk, akkor azt minden további mérésnél fel lehet használni.

Tej esetében igen célszerű a találmány szerinti eljá- 20 rásnak az a megvalósítási módja, amelynél a fejési ciklus során nyert tej áramlási intenzitását határozzuk meg, azt azonos időközönként megmérj ük és a fej éssel ny ért telj es tejmennyiséget a megállapított áramlási intenzitások és az egymást követő mérések közötti időtartamok szorza- 25 taként állapítjuk meg. Ez esetben is a mérést könnyíti meg, ha a vonatkoztatási érték méréséhez a vonatkoztatási mérési szakaszt a tartály fenekén vagy közvetlenül a tartályfenék fölötti részen, például az első magassági szinten határozzuk meg. A változó összetételű habosodó 30 folyadékoknál különösen előnyös, ha a találmány szerinti eljárás megvalósítása során a hitelesítést úgy hajtjuk végre, hogy az összegezéssel kapott össztömeg értéke alapján a folyadékra, különösen tejre a mérésekből adódó viszonyszámok mindegyikét ugyanakkora, nullánál 35 nagyobb hatványra emeljük, amivel a hatványozással a korrigált viszonyszámokat képezzük, vagy mindegyik mérési szakaszra azonos hitelesítő folyadékkal méréseket végzünk, az így kapott mérési értékekből átlagértéket képezünk és a mérési szakaszhoz tartozó mérési értéket 40 az adott mérési értéknek az átlagértéktől való eltérése alapján számított korrekciós tényezővel súlyozzuk.

A mérés gyorsasága szempontjából előnyös a találmány szerinti eljárásnak az a megvalósítási módja, amelynél az egyes magassági szinteken a mérési eredmé- 45 nyékét legfeljebb 1 másodperces, célszerűen 0,5 másodpercnél rövidebb, előnyösen legfeljebb 0,1 másodperces időközönként határozzuk meg.

A találmány szerinti eljárásban a mért tömegáramok összegezésével vagy integrálásával lehet az áramló fo- 50 lyadék összmennyiségét meghatározni.

A fenti képlet lényegében az ún. Bemoulli-egyenlet alapján adódik, amikor is a mérési rés minden magassági szintjében függőleges elrendezést tételezünk fel és a hidrosztatikus nyomás alapján a magassági szintekre a 55 folyadékból és levegőből álló keverék áramlási intenzitását számítjuk, majd a folyékony közegnek mérési résen való átfolyását befolyásoló jellemzők alapján a sebességet figyelembe vevő, önmagában ismert korrekciót végzünk és így a hidrosztatikus nyomást a mért habprofil 60 alapján egy adott magassági szinten kiszámítjuk; miközben az adott magassági szinthez tartozó sűrűséget méréssel állapítjuk meg. Nyilvánvalóan a függőleges mérési résen való átáramoltatás a találmány szerinti alapgondolat egy nem korlátozó jellegű különleges esetét jelenti. A találmány szerinti eljárás megvalósítását nem befolyásolja, ha a habosodó folyadék áramlási intenzitását egyszerűen a tartály fenekén kialakított kiömlésen átáramló mennyiségek alapján végezzük, amikor is az egyes magassági szinteken a hidrosztatikus nyomás értéke alapján a folyadék részarányát megmérjük és így a kiömlésen uralkodó hidrosztatikus nyomás figyelembe vételével lehet a számításokat elvégezni.

Ugyancsak a kitűzött feladat megoldására dolgoztunk ki habosodó folyadék térfogatáramának mérésére szolgáló berendezést, amely különösen levegőt és tejet tartalmazó keverékeknél használható és a fentiekben vázolt eljárás megvalósítására alkalmas. A berendezés alapját egy olyan berendezés képezi, amely edénnyel és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik, amely mérőberendezéssel az edény több különböző magassági szintjén az edényben a folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értéke mérhető. Továbbá a berendezésnek olyan, a mérőberendezésre csatlakozó, a tömeget vagy az időegység alatt átömlő tömeget a folyadék és az edény mért paraméterei alapján meghatározó számító eszköze, előnyösen mikroprocesszora van, amely a tömegnek vagy az időegység alatt átömlő tömegnek a meghatározásához a folyadék mért paramétereinek és az edény ismert paramétereinek kiértékelésére programozott. Ennek a berendezésnek a találmány értelmében a mérendő habzó folyadékból egy lényegében gázmentes részt tartalmazó vonatkoztatási mérési szakasza van, és a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor minden magasságszinthez az ezen a magasságszinten mért vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten mért mérési érték arányának megfelelően, vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően egy viszonyszámot képezően programozott. Emellett a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor a viszonyszámok értékének, a gázmentes folyadék sűrűségének, a magasságszinteknek és az edény előre meghatározott geometriai paramétereinek kiértékelésére programozott.

Ennek a berendezésnek egy előnyös változatánál a teljes folyadéktömeget meghatározó mikroprocesszor a

G = Zc_mxV_mxp (ΠΙ) m

képlet kiszámítására programozott, ahol

G [g] a teljes folyadéktömeg, c'_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám,

V_m [cm³] az adott magassági szint (h₂-h_n) és az alatta levő magassági szint (h]-h_n_]) között az edénybe foglalt térfogatrész, és

= a gázmentes folyadék sűrűsége.

HU 213 829 Β

Szintén előnyös, ha a mérőelrendezés egy ciklusonként mérő mérőberendezés mérőkamráján van elhelyezve.

A berendezés egy különösen előnyös változata olyan berendezésként van kialakítva, amely edénnyel és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik. A mérőberendezéssel az edény több különböző magassági szintjén az edényben a folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értéke mérhető. Továbbá a mérőberendezésre csatlakozó, a tömeget vagy az időegység alatt átömlő tömeget a folyadék és az edény mért paraméterei alapján meghatározó számító eszköze, előnyösen mikroprocesszora van, valamint a folyadékot folyamatosan az edénybe továbbító része van. Az edény el van látva egy lényegében függőleges réssel, valamint a folyadékot a résen keresztül folyamatosan elvezető része van.

Ennek a berendezésnek a találmány értelmében továbbfejlesztett változata a mérendő habzó folyadékból egy lényegében gázmentes részt tartalmazó vonatkoztatási mérési szakasszal rendelkezik. A számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor minden magasságszinthez az ezen a magasságszinten mért vonatkoztatási érték és az ezen a magasságszinten mért mérési érték arányának megfelelően vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően egy viszonyszámot képezően programozott.

Emellett a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor az időegység alatt átömlő tömeg meghatározásához a

képlet kiszámítására programozott, ahol rheffg g

sec = a teljes, a résen kilépő tömegáram

K=d*S* py]2gd, ahol d [cm] = magassági szintek közötti távolság, .sec S [cm] cm sec ^:résszélesség = a folyadék sűrűsége n = a magassági szintek teljes száma c'_m = az m magassági szinten adott, 1 és 0 közötti viszonyszám a = a mérési elrendezésre jellemző, a résszélességtől, a rés peremének kialakításától, stb. függő, hitelesítéssel meghatározott állandó.

Egyszerűsíti a berendezés felépítését és a mérés elvégzését, ha a vonatkoztatási mérési szakasz a tartály fenékszintjén vagy a fenékszint feletti első magassági szinten van kiképezve, továbbá előnyösen a tartályt hengeres és egymástól azonos távolságra fekvő magassági szintekre felosztott edény alkotja.

Különösen a jó vezetőképességű tej esetén a polarizá5 ciós hatások elkerülése szempontjából célszerű az elektródok alkalmazása. Előnyösen a tartályban a vonatkoztatási mérési szakaszhoz és minden magassági szinthez tartozóan egy-egy elektród, és velük szemben egy-egy, vagy összesen csak egy ellenelektródként kiképzett ιοί 0 vábbi elektród van elrendezve, ahol célszerűen az elektródok és az ellenelektród a magassági szintekben és a vonatkoztatási mérési szakaszon elektromos vezetőképességet vagy elektromos ellenállást megállapító mérőegységre, valamint váltakozófeszültségű áramforrásra vannak csatlakoztatva, ahol célszerűen a váltakozó feszültségű áramforrás 200 Hz és 80 kHz közötti, előnyösen 1,5 és 2,5 kHz közötti frekvenciájú szinuszos vagy háromszöghullámú feszültség generálására alkalmasan van kialakítva.

A tejben áramlás közben jelenlevő légbuborékok nagyságát is figyelembe véve előnyös, ha a találmány szerinti berendezésben az elektródok kör alakú, 0,5... 1,2 mm, célszerűen 0,8 mm átmérőjű kör alakú elemekként vannak kiképezve, továbbá célszerűen az elekt25 ródok, valamint az ellenelektród egymástól 1 mm és 8 mm közötti, tejnél pedig különösen előnyösen 1,5 mm távolságra vannak elrendezve.

Minél kisebb az elektród és az ellenelektród távolsága, annál erősebb a mért értékek hatása a viszony számok nagyságára. Ezért célszerű, ha az elektródok és az ellenelektród(ok)ként kiképzett elektród közötti távolság legalább 2 mm, legfeljebb 150 mm, előnyösen 4 mm.

Tej esetében ugyancsak előnyös a találmány szerinti berendezésnek az a megvalósítási módja, amelynél min35 den magassági szinten egy-egy, a tartályt kitöltő folyadékon átható fénysugarat, előnyösen infravörös fénynyalábot előállító fényforrás, előnyösen LED-dióda van elrendezve és minden magassági szinthez tartozóan egyegy vagy egy közös elektrooptikai átalakító van elren40 dezve, amely a beeső fénysugár intenzitásának megfelelő kimenő elektromos jel előállítására alkalmasan van kiképezve.

Egy másik előnyös lehetőségnek megfelelően a találmány szerinti berendezésnél hasznos, ha az infravörös fényforrást, célszerűen lézerdiódát, tükörelrendezést vagy optikai fényvezető rendszert tartalmaz, amelyek a tartályban levő folyadék egyes magassági szintjeihez vannak egy-egy infravörös sugárzást kibocsátó kimenettel rendelve, míg minden magassági szinthez egy-egy különálló vagy egy közös, beeső optikai sugárzás intenzitásának megfelelő kimenő elektromos jelet előállító elektrooptikai átalakító van beépítve.

Ugyancsak előnyösen hasznosítható a találmány szerinti berendezésnek az a kiviteli alakja, amelynél a hőve55 zetés mérésére támaszkodva a tartályon az egyes magassági szinten pozitív hőmérséklettényezőjü ellenállással (PTC-hőmérsékletérzékelő) létrehozott hőmérsékletérzékelők vannak elrendezve, amelyek konstans fütőfeszültséget előállító egyenáramú feszültségforrásra és a hőmérsékletérzékelök hőmérsékletének megfelelő elekt8

HU 213 829 Β romos kimenő jelet előállító ellenállásmérő áramkörre vannak csatlakoztatva.

A fenti megvalósítási módoknál az infravörös fény, illetve a hővezetés változásait követjük a megfelelő érzékelőkkel (jeladókkal).

A találmány szerinti berendezést a továbbiakban példakénti megvalósítási módok, illetve kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzok alapján ismertetjük részletesen. A bemutatandó lehetőségeknél folyadékként egyszerűség kedvéért mindig tejet tekintünk, de nyilvánvaló, hogy a találmányt ez nem korlátozza, hiszen a mérés, a működés elvét a folyadék anyagi minősége nem befolyásolja. A rajzon az

1. ábra: tejből és levegőből álló keverék elektromos ellenállásának mérésére szolgáló elrendezés vázlatos kapcsolási rajza, a

2. ábra: a mérésekkel megállapított viszonyszámokat magyarázó diagram, a

3. ábra: folyamatos vonallal a c viszonyszám változása meghatározott időtartamban tartályba bevezetett tej mennyiségének egymás fölött fekvő elektródokkal történő meghatározásakor, míg szaggatott vonallal a c' korrigált viszonyszám, amely a mérő elrendezés hitelesítése alapján adódik, a

4. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításával tej adagonkénti mennyiségi meghatározására szolgáló javasolt berendezés vázlata, az

5. ábra: a találmány értelmében létrehozott, tej adagonkénti mennyiségi meghatározására szolgáló berendezés vázlata, a

6. ábra: a találmány szerinti eljárás megvalósításával folyadék mennyiségének folyamatos meghatározására szolgáló berendezés vázlata, a

7. ábra: mérési eredmények alapján felvett c’ korrigált viszonyszámok grafikus bemutatása az egyes mérőelektródoknál egy mérési cikluson belül egy adott időpontig, a

8. ábra: a 7. ábra szerinti grafikus ábra változása egy későbbi időpontra ugyanabban a mérési ciklusban, a

9. ábra: a találmány szerinti berendezés egy másik, optikai alapelvet hasznosító kiviteli alakjának vázlata a hozzátartozó kapcsolási elrendezéssel, a

10. ábra: a 9. ábrához hasonlóan felépített mérési elrendezés vázlatos hosszirányú keresztmetszete, egy fényforrás bemutatásával, a

11. ábra: a 10. ábrán bemutatott elrendezés vázlatos felülnézete, míg a

12. ábra: a találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakjának kapcsolási elrendezése, amelynek alkalmazása során a tejből és levegőből álló keverék hővezetésének mérése alapján állapítunk meg viszonyszámokat.

A találmány szerinti berendezésben (1. ábra) 1 tartályban 2 felső beömlés van, amely folyadék, különösen tej folyamatos vagy szakaszos (adagonkénti) bevezetésére szolgál. Az 1 tartály belső felületén célszerűen egymástól azonos távolságokra fekvő magassági szinteken E,. E₂, ..., E_n elektródok vannak elrendezve. Ezek egymástól elektromosan szigeteltek. Az 1 tartály alján vonatkoztatási mérési szakasz van kialakítva, amely tartalmazza egyben az Ej elektródot. A vonatkoztatási mérési szakasz nem képez szükségképpen fizikailag különválasztott egységet az 1 tartályon belül, hanem tekinthető az 1 tartály egy része is a vonatkoztatási mérési szakasznak. Az Ei, E₂, ..., E_n elektródokhoz csatlakozó jelvezeték keresztülmegy az 1 tartály falán, de más alkalmas módon is továbbítható a jel az E_b E₂, ..., E_n elektródoktól. Az elektródoknak nem feltétlenül kell egy függőleges egyenes mentén elrendezve lenniük, felszerelhetők csavarvonal mentén is, vagy más olyan rendszerben, amely közöttük oldalirányú eltolódást biztosít. Az 1 tartályban az Ej, E₂,..., E_n elektródokkal szemben E_o ellenelektród van elrendezve, amely az előzőek számára közös. Az Eo ellenelektród 6 leválasztó kondenzátoron és 5 feszültségstabilizátoron keresztül 4 oszcillátorra van vezetve, amely váltakozó feszültségű tápellátást biztosít. A tápellátást célszerűen szinuszos lefutású váltakozófeszültséggel valósítjuk meg, de adott esetben előnyös lehet más, például háromszög alakú impulzusok gerjesztése. Az Ej, E₂, ..., E_n elektródok 13 ellenállásokon át földpontra vannak vezetve. Az ellenállások és a hozzájuk tartozó elektródok közötti csatlakozási pontok analóg működésű 7 multiplexerre vannak vezetve. A 7 multiplexer 8 kimeneten át 9 aktív egyenirányítóra és ez utóbbin keresztül 10 analóg-digitális átalakítóra van csatlakoztatva, amely 11 mikroprocesszor bemenetére kapcsolódik. A 11 mikroprocesszor egy további bemenete a 4 oszcillátor kimenetére van vezetve, míg kimenete 12 kijelzőre kapcsolódik, amellyel együtt vagy amely helyett nyomtató iktatható be.

Az 1 tartály nagysága nyilvánvalóan a mérendő tej mennyiségétől függ. így az 1 tartály átmérőjét, keresztmetszeti területét a mérési feladat követelményei alapján határozzuk meg. A találmány értelmében a tej sűrűségét egymás mellett fekvő vízszintes rétegekben végzett mérésekkel határozzuk meg, ahol minden réteg térfogata az 1 tartály keresztmetszeti területétől függ, és értéke az E), E₂, ..., E_n elektródok közötti távolságokból adódik. Az egyszerűség diktálja azt a kézenfekvő megoldást, hogy az 1 tartály kör keresztmetszetű henger legyen, benne pedig a magassági szintek egymás közötti távolsága azonos legyen. Célszerűen az E_b E₂,..., E_n elektródok között egyenként 1,5 mm távolságot biztosítunk. Az elektródok célszerűen kör keresztmetszetűek, átmérőjük például 0,8 mm. Mint már említettük, a tejben keletkező buborékok különböző átmérőjűek lehetnek. A tejnek az a része, amelyben elsősorban a nagyobb méretű légbuborékok vannak jelen, viszonylag gyorsan gáztalanítható, a levegő rövid idő alatt eltávozik belőle. Ennek megfelelően a habosodott tejben viszonylag kis részarányt képvisel az a rész, amelyben a nagyobb buborékok vannak jelen. Sokkal lassúbb azonban a levegő eltávozásának, a gáztalanításnak a folyamata a tejnek abban a részében, amely kis átmérőjű légbuborékokat tartalmaz, így a levegőből és tejből álló keverékben viszonylag vastag közbenső réteg jöhet létre, amelyre a kis buborékok jellemzőek. Úgy találtuk, hogy ha az elektródok átmérője 0,8 mm-nél nagyobb, a mért értékek a nagyon kis buborékoktól erősebb mértékben függnek, mint a nagyobb átmérőjűektől. Ugyanekkor a közepes vagy

HU 213 829 Β nagy méretű buborékok gyakorlatilag alig befolyásolták a mért értékeket. Ha viszont a 0,8 mm-nél kisebb átmérőjű elektródokat használjuk, a viszonylag nagyobb átmérőjű buborékok okoznak erősebb jelképződést, míg az egészen kicsi és közepes méretű buborékok befolyása a mért értékre kicsi. Éppen ezért átlagos értékként a 0,8 mm-t választottuk az elektródok átmérőjének, mivel ennél a nagyságnál mért értékeknek a légbuborékok átmérőjétől való függése lényegében azonosnak tekinthető.

Az 1. ábrán bemutatott berendezés működési módja a következő:

A 4 oszcillátor segítségével az E_o ellenelektródra váltakozófeszültséget adunk. Célszerűen a váltakozófeszültség frekvenciája mintegy 2 kHz. A tapasztalat szerint a nagyobb, 20 ... 80 kHz tartományba eső frekvenciák esetében a rezonanciaviszonyok kedvezőbbek, gyorsabban állnak be, de a méréssel kapott jelek szintje alacsony. Ha viszont kisebb, 200 Hz körüli frekvenciát alkalmazunk, a magasabb j elszintekhez hosszabb beállási időtartam tartozik, továbbá a drift is hosszú időtartamú. Ezért célszerűnek bizonyult a 2 kHz körüli frekvencia alkalmazása és a tartós üzem biztosítása. A méréshez használt feszültség frekvenciájának alsó határát lényegében az a követelmény határozza meg, hogy az összesen n elektródot nagyjából 0,5 s alatt a kapcsolási elrendezésnek tudnia kell lekérdezni. Ezen túlmenően a váltakozófeszültség alkalmazásának lényeges indoka az, hogy segítségével a polarizációs effektusok létrejötte megelőzhető. Ez az oka annak, hogy az 5 feszültségstabilizátor mellett 6 leválasztó kondenzátort iktatunk be, amely az egyenáramú összetevők nemkívánatos terjedését zárja ki azok kiszűrésével.

A mérési szakasz az ilyen mérési elrendezésben ohmos ellenállást jelent. Minden elektródot azonos fázisban hajtunk meg. A 6 leválasztó kondenzátor miatt fáziseltolás keletkezik, de ez az oszcillátor és a közös E_o ellenelektród között minden elektród esetében azonos mértékű.

Mivel a tej elektromos vezetőképessége jóval nagyobb a levegő vezetőképességénél, ezért azoknál az elektródoknál, amelyeknél tej van jelen; sokkal nagyobb mérési jelet kapunk, mint azoknál az elektródoknál, amelyek gyakorlatilag levegővel érintkeznek. Az E], E₂, ..., E_n elektródokon a hozzájuk tartozó 13 ellenállások révén lehet a mért értéknek megfelelő jelet feszültségesés formájában levenni. Az Ei, E₂, ..., E_n elektródokon kapott mérési jeleket ezt követően a 7 multiplexer időben egymást követően lekérdezi és erősítő egyenirányítón keresztül a 10 analóg-digitális átalakítóra juttatja, amelynek digitális alakú kimenő jeleit all mikroprocesszor dolgozza fel. A 7 multiplexer az egyes elektródokat célszerűen olyan időtartam alatt kérdezi le, amely kisebb és általában sokkal kisebb, mint két egymást követő folyadéklöket követési ideje. Ha a tehén tőgybimbóiból felváltva fejjük ki a tejet, akkor ez a követési idő nagyjából 0,5 s. Ilyen esetben célszerűen 0,1 s időtartam alatt kell az elektródokat lekérdezni.

A 11 mikroprocesszor feladata a mérési eredmények feldolgozása, aminek során c_m viszonyszámokat, vagy c'_m korrigált viszony számokat határozunk meg. A c_m viszony számok képzése céljából a 11 mikroprocesszor először a vonatkoztatási mérési szakaszra kapott mért értéket tárolja. A vonatkoztatási mérési szakaszt, mint erről már szó volt, célszerűen úgy választjuk ki, hogy az a legalacsonyabb magassági szinten, tehát például az 1 tartály fenekének közvetlen közelében legyen. Ezt a választást az indokolja, hogy az 1 tartály feneke fölött közvetlenül kijelölt térfogatban a tej gyakorlatilag teljesen gázmentesnek tekinthető. Ebben az esetben a legalsó elektród, az ábrán bejelölt Ei elektród szolgáltatja a vonatkoztatási értéket. Ha mért értékként az ellenállást választjuk, akkor az m-ik magassági szinten az ahhoz tartozó elektród és az E_o ellenelektród között R_m ellenállást mérünk. Az E] elektródra kapott Rj ellenállás ennek megfelelően az Ro vonatkoztatási értéket jelenti. Mivel levegőben az ellenállás sokkal nagyobb, mint ugyanilyen feltételek között levő gázmentes tejben, ezért az elektródok mindegyikére a c_m viszonyszámot az hányadosként képezzük. Mivel a mérési szakaszokra és a vonatkoztatási mérési szakaszra a feltételek azonosak, így a c_m viszonyszám értéke 1 és 0 között változhat, ahol az 1 értéknek a lényegében gázmentes, buborékoktól mentes tej, a gyakorlatilag 0 értéknek a tiszta levegő felel meg.

A 2. ábra szerinti diagramon a c = — (VI)

R viszonyszámot mutatjuk be az R mérési érték függvényében. Ezzel kapcsolatban érdemes felhívni a figyelmet arra, hogy c az egy adott szinten megállapított viszonyszám értékét jelöli, amelyet ezt követően a gázmentes tej p sűrűségével meg kell szorozni. így kapjuk az adott m magassági szintre vonatkozóan a habosított keverék sűrűségét. Az ábrán bemutatott hiperbola görbe lefutása az előzőek értelmében függ attól is, hogy az elektród és az ellenelektród között mekkora a távolság. Ha az elektródok között nagy a távolság, illetve a mérési szakaszok hosszúak, tehát a hasznos jelszint viszonylag alacsony, nagyjából az a jelű görbét kapjuk, míg a b jelű görbe a kisebb elektródtávolságoknak, tehát a meredekebb emelkedésű hiperbolának felel meg. Jól látható, hogy a két különböző görbe különböző lehetőségeket nyújt a tej részarányának megállapítására a habban és ugyanúgy annak meghatározására is, hogy a tej milyen mértékben keveredett levegővel. A mérőberendezés felhasználásának megkezdése előtt célszerű hitelesítést végrehajtani. Ez a hitelesítés annyit jelent, hogy az elkészült berendezéssel a tej mennyiségét megállapítjuk, majd ezt a mennyiséget a mérlegeléssel meghatározott G össztömeggel összevetjük, a kiválasztott korrekciós módszerrel a c viszonyszámokból korrigált viszonyszámokat képezünk, és a tömeg számításánál a c viszonyszámok helyett a korrigált viszonyszámokat használjuk. A komgált viszony számok alapján a pontos tömegértékek megállapíthatók.

HU 213 829 Β

A hitelesítés menete például a következő lehet: a mérést végző érzékelőkkel (elektródokkal) ellátott, vagy egy azzal ekvivalens felépítésű mérőtartályt lemérünk, tömegét üres állapotban megállapítjuk. Ezt követően habos tejjel feltöltjük és minden m magassági szintre az I_m és a Io mért értékeket megállapítjuk, a c_m viszonyszámokat képezzük. A mérést követően a mérőtartályt újból lemérjük, ezzel a bevezetett tej G össztömegét megállapítjuk. A találmány szerinti eljárás értelmében ezt a lépést többször megismételjük, lehetőleg különböző módon habosodó tejet használva, vagyis különböző tehenektől származó tej mérlegelésével és mérésével. A hitelesítést általában 50 ... 100 tejminta alapján végezzük, amelyek mindegyikére a c_m viszonyszámokat meghatározzuk.

Az így kapott alapadatokat úgy dolgozzuk fel, hogy olyan korrigált viszonyszámokat (c'_m) kapjunk, amelyek a c_m viszonyszámokból önmagában ismert matematikai módszerrel származtathatók és egyidejűleg minden hitelesítési mérésre teljesüljön a

G-Xc_mV_mp (VII) m=l összefüggés, ahol c'_m = á + bc_m + dc^ és0<c_m <1.

A fenti kifejezésekben az a, b,d tényezőket és a z kitevőt az általános regresszióelmélet alapján lehet a szukcesszív approximáció módszerével meghatározni. Ilyenkor több lépésben kapjuk meg a kívánt értékeket. A közelítés jóságának kritériuma ennél a matematikai eljárásnál az, hogy a mért és a számított tejtömeg közötti négyzetes eltérések összege minimális legyen.

Ha a mérések alapján az adódik, hogy a c_m viszonyszám értéke 0 és 1 között van, általában az á = b = 0 és a d =1 összefüggések fogadhatók el, ahol ennek megfelelően csak a z kitevő értéke változik. A kitevőt ismert matematikai eljárások segítségével határozhatjuk meg, a tapasztalatok alapján értéke 0,33 és 3 között van.

Hasonló alapelveknek megfelelően lehet a későbbiekben még bemutatandó átfolyásméréssel működő berendezés hitelesítését elvégezni. Itt segítségül a mérőtartályhoz mérlegelő edényt csatlakoztatunk, amely alkalmas a tömegáram pontos értékének mérlegeléssel és differenciálással történő meghatározására. Ebben az esetben is mérlegelünk, mégpedig a mérlegelő edény súlyát (tömegét) határozzuk meg. Az átfolyásmérés alkalmazásakor bizonyos késleltetéseket is figyelembe kell venni, mégpedig az elektródokkal végzett mérés (ennek színhelye a mérőtartály) és a mérlegelő edény feltöltése közötti időtartamot.

Az 1. ábrán bemutatott mérési elrendezésnél azt találtuk, hogy általában a mérésből adódó c viszonyszám korrekciója azonos értékű z kitevővel végezhető el, ahol a kitevő értéke 1 és 2 között volt. A hatványozással kapott korrigált viszonyszámok segítségével a mérési eredmények alapján igen jó pontossággal lehetett a tej tömegét megállapítani, amit a mérlegelések is bizonyítottak. A hatványozással tehát a hitelesítés alapján korrigált viszonyszámok (c') állíthatók elő. Ez volt a helyzet például a 2. ábrán feltüntetett a görbe esetében is, amelynél az egymástól 30 mm-re fekvő elektródokkal meghatározott mérések alapján kapott c_m viszonyszámokat mintegy z = 1,6 értékű hatványkitevő figyelembevételével korrigáltuk. A b jelű görbe esetében viszont az elektródok távolsága mintegy 3 mm volt és a kapott c_m viszonyszámok korrekcióját z = 1,1 körüli kitevő alkalmazásával végeztük el. A hitelesítés ez esetben a cj_n = c_m azonosságból adódó számítások elvégzése jelentette, ahol z a hitelesítési folyamat révén megállapított kitevő.

A 11 mikroprocesszor alkalmassá tehető arra, hogy a hitelesítés során már megállapított eljárásnak megfelelően korrigálja a viszonyszámokat és így a megfelelő matematikai műveletek elvégzése után az m-ik magassági szinthez tartozó E_m elektródra a c'm korrigált viszonyszámot kaphassuk. Ezt a viszonyszámot ezt követően a tej p sűrűségével megszorozzuk (ez a sűrűség a tej normál állapotára vonatkozik), vagyis a c'_m p szorzat végeredményben a tejből és levegőből álló keverék sűrűségét adja. Hasonló módon minden magassági szintre a szorzatok értékét képezzük. Mivel a leírt berendezéseknél a két egymást követő magassági szint közötti V_m térfogat állandó, például hengeres tartály esetén az E_m és E_m .|, elektródok közötti távolság mindenkor azonos, így a térfogattal szorozva az említett szorzatot azt az értéket kapjuk, amely az adott szinten a tej tömegét jelenti. Az egyes szintekhez tartozó tömegek összegezésével, vagyis a

G=Zc_mV_mp (VIII) m=l összeg képzésével, ahol n a magassági szintek számát jelenti, kapjuk az 1 tartályban levő tej teljes mennyiségét, G össztömegét. Ezt a számítási műveletet a 11 mikroprocesszor (MP) automatikusan elvégzi. A kiszámított értéket a 12 kijelzőn kapjuk meg. A 3. ábra a mért értékek alapján képzett c viszonyszám változását mutatja a magassági szintektől, vagyis az egymás fölött elhelyezkedő elektródok elrendezésétől függően. Az kordinátatengelyen az egyes vonalak az egymás fölött fekvő elektródokhoz, illetve az m magassági szintekhez vannak rendelve. Az abszcisszatengelyen a c viszonyszám értéke található. Az itt ismertetett kiviteli alaknál a c viszonyszám értéke 0 és 1 között mozog. A c' korrigált viszonyszámra vonatkozó görbét úgy kapjuk, hogy a c viszonyszámokat egy azonos hatványra emeljük. Az így képzett c' korrigált viszonyszámok esetén a levegő nélküli tejhez az 1 érték tartozik, míg ha a tej nincs jelen, akkor a korrigált viszonyszám értéke 0. Az ábra azt mutatja, hogy A magassági szintig minden elektródra a c' = 1 mérési érték adódik, amiből következik, hogy eddig a magassági szintig gyakorlatilag levegőtől mentes tej van. Az A és B magassági szintek között a c’ korrigált viszonyszám értéke kezd 1-től lefelé eltérni, vagyis ezeknél a magassági szinteknél az eltérés mértékében több vagy kevesebb levegőt tartalmazó keverékkel találkozunk. A B magassági szint felett a levegő részaránya erőteljesen emelkedik és C magassági szint jelöli azt a határt, amely felett gyakorlatilag tej jelenléte nem érzékelhető, azaz mennyisége elhanyagolható.

HU 213 829 Β

A találmány szerinti mérési eljárás nem csak egy 1 tartályban mint gyűjtőedényben felhalmozott tej tömegének mérésére alkalmas, hanem a tej áramlásának meghatározásában is segít, lehetővé teszi egy adott időn keresztül mért tejáramból a tej össztömegének kiszámítását, megállapítását.

Mint már említettük, ismeretesek azok az átfolyási intenzitást mérő eszközök, amelyeknél mérőkamrába áramoltatják a tejet és a folyadékra egy első szintet első mérőelektróddal a feltöltés során, egy második szintet pedig második mérőelektróddal a kiürítés során határoznak meg. Ezeknél a berendezéseknél a következő alapproblémával kell megküzdeni: minél kisebb a térfogat, amit az első és a második mérőelektród közötti tér jelöl ki, annál pontosabb az össztömeg mérése, mivel a fej esi ciklus végén visszamaradó tejmaradvány már nem elegendő ahhoz, hogy a magasabb szinten fekvő első mérőelektródot működésbe hozzuk, vagyis a tejnek ezt a mennyiségét figyelmen kívül hagyjuk. Például, ha a két elektródhoz tartozó szintek között 200 cm³ térfogat van, akkor ez lényegében legfeljebb 200 cm³-es hiba elkövetésének lehetőségét jelenti. Ha viszont kisebb térfogatot választunk, akkor az adagonként bevezetett tej felhalmozódása miatt a vezérlő elemeket gyakrabban kell működtetni. Ha például a tej térfogatárama 6000 cm³/min és a mérőedényben a kijelölt térfogat 200 cm³, akkor 2 másodpercenként szükség van a vezérlő szervek működtetésére. Ez viszont azzal jár, hogy a mérőedényben a tej igen rövid ideig van jelen, gáztalanítása alig kezdődhet meg, vagyis a mérési eredményeket a levegő bizonytalan részaránya miatt jelentős hiba terhelheti. Ezt a hátrányt a találmány szerinti eljárás segítségével gyakorlatilag kiküszöbölhetjük.

A tej tömegének adagonkénti meghatározására szolgáló berendezés vázlata a 4. ábrán látható. A 4. ábra szerinti berendezés 21 házat, az utóbbit felülről határoló 22 bevezető kamrát, valamint 24 túlfolyó nyílást tartalmaz, ahol a 24 túlfolyó nyílás és alatta fekvő 25 mérőkamra között 23 válaszfal van. A 22 bevezető kamrába 26 bevezető cső lényegében függőleges helyzetben, a falakra merőlegesen csatlakozik és ez szállítja a fejéshez kialakított vákuumrendszerben áramló tejet. A 25 mérőkamra fenekén kiömlő nyílás van, amelyen át a tej a 25 mérőkamrából 28 szállító vezetékbe áramlik. A 21 ház felső részében 29 vezérlő házelem van elrendezve. A 22 bevezető kamra 30 membránon keresztül csatlakozik a 29 vezérlő házelem belső terével. A 30 membrán 31 nyomótuskóval kapcsolódik, amely a 22 bevezető kamra belső terébe nyúlik és azon keresztül a 25 mérőkamra alsó részét éri el. A 31 nyomótuskó alsó vége 32 első szelepemelőként van kialakítva, amely a 27 elvezető nyílásban létrehozott 33 első szelepüléssel működik együtt és így a 27 elvezető nyílás szükség szerinti nyitását illetve zárását biztosítja. A 31 nyomótuskó középső tartományában a 23 elválasztó fal szintje alatt 34 második szelepemelö van kiképezve, amely a 24 túlfolyó nyílásban kiképzett 35 második szelepüléssel működik együtt. A 32 első és 34 második szelepemelők a 31 nyomótuskón úgy vannak kiképezve, hogy a 31 nyomótuskó egy első megemelt állapotában a 34 második szelepemelő a 35 második szelepülésbe nyomódik, vagyis a 24 túlfolyó nyílást zárja, míg egyidejűleg a 32 első szelepemelő eltávolodik a 33 első szelepüléstöl, vagyis a 27 elvezető nyíláson át szabad út nyílik. A 31 nyomótuskó alsó helyzetében viszont a 27 elvezető nyílás záródik a 32 első szelepemelő elmozdulása miatt, és egyidejűleg a 34 második szelepemelő megnyitja a 24 túlfolyó nyílást. A 31 nyomótuskóban ezen túlmenően hossztengely mentén létrehozott 36 átvezető cső ven elrendezve, amelynek 37 első nyílása a 33 első szelepülés alatt van létrehozva, míg 38 második nyílása a 25 mérőkamra felső részébe nyílik, 39 harmadik nyílása a 22 bevezető kamra felső részével közlekedik. A 37 első nyílás a 32 első szelepemelő szintje alatt van.

A 29 vezérlő házelem 40 vezetéken át 41 mágnesszelepre van vezetve, amelynek egyik oldalán 42 beömlőnyílás levegő bevezetésére szolgál, míg másik oldalán 43 vezeték van, amely a 22 bevezető kamrával kapcsolódik. A 41 mágnesszelep vezérlése oly módon biztosított, hogy egy adott első helyzetében a 40 vezeték a levegő áramának továbbítására alkalmas, míg a 43 vezeték zárt, ezzel szemben második helyzetében a 42 beömlőnyílás van zárva és a kapcsolat a 40 és a 43 vezeték között áll fenn.

A 25 mérőkamra egyik fala van az Ej,..., E_n elektródok befogadására alkalmasan kiképezve. A 25 mérőkamra alján van kialakítva a vonatkoztatási mérési szakasz. Az Ej,..., E_n elektródok előtt meghatározott távolságban a 25 mérőkamrában az E_o ellenelektród van beépítve. Az Ej,..., E_n elektródok és az Eo ellenelektród 44 mérőkapcsolásra van csatlakoztatva, amely mint mérő elrendezés az 1. ábrához hasonló felépítésű. A 44 mérőkapcsolás szükség szerint 45 vezetéken keresztül a 41 mágnesszeleppel van összekapcsolva, adott esetben 46 időzítő vezérlő egységgel is kapcsolódik, amely a 47 és 48 vezetéken keresztül a 41 mágnesszelep gerjesztésére, illetve gerjesztésének megszüntetésére szolgál és így hozzájárul a 25 mérőkamrában lévő tej mennyiségének meghatározásához.

A 46 időzítő vezérlő egység jelenlététől függően, vagyis a 44 mérőkapcsolás és a 41 mágnesszelep közvetlen vagy közvetett összekapcsolásának megfelelően kétféle üzemmódban dolgozhat. Ezek közül az első a következő:

A folyamat kezdetén a 28 szállítóvezetékben, a 36 átvezető csőben, annak 37 első, 38 második és 39 harmadik nyílásában, továbbá a 25 mérőkamrában, valamint a 22 bevezető kamrában és az utóbbival kapcsolódó 26 bevezető csőben a fejéshez alkalmazott vákuum van. A 41 mágnesszelep olyan helyzetben van, hogy a 40 vezeték a környező légkörrel kapcsolódik, míg a 43 vezeték zárva van. A 29 vezérlő házelemben ilyen feltételek között légköri nyomás uralkodik, míg a 22 bevezető kamrában kis nyomású állapot alakul ki. Ezért a 31 nyomótuskó 49 húzórugó erejével szemben - ez a 29 vezérlő házelemben van elrendezve és a 30 membránra felfelé irányú húzóerőt gyakorol - alsó állapotába mozdul el, tehát lefelé tolódik. Ebben a helyzetben a 32 első szelepemelő a 33 első szelepülésbe nyomódik és lezárja a 27 elvezető nyílást, míg a 24 túlfolyó nyílás szabaddá válik. A 26 bevezető csővel a 22 bevezető kamrába

HU 213 829 Β juttatott tej közvetlenül a 24 túlfolyó nyíláson át a 25 mérökamra folyik és ott felgyülemlik. A 46 időzítő vezérlő egység előre meghatározott időpontonként, periodikusan megszakítja a 41 mágnesszelep vezérlését. Az időtartamokat úgy választjuk, hogy a maximális várható áramlási intenzitás mellett se érhesse el a 25 mérőkamrában levő tej a 38 második nyílás magasságát. Amikor az első átkapcsolást jel érkezik, a 44 mérőkapcsolás automatikusan meghatározza az eddig az időpontig a 25 mérőkamrában felhalmozódott tej mennyiségét és ezt az értéket tárolja. Egyidejűleg az átkapcsolást jel hatására a 41 mágnesszelep átkapcsol, vagyis a 40 vezeték és a környező légkör kapcsolata megszakad, a 43 vezeték kerül a 40 vezetékkel kapcsolatba. így a 22 bevezető kamra és a 29 vezérlő házelem között a nyomás kiegyenlítődik, vagyis a 30 membrán hatására a 31 nyomótuskó a 49 húzórugóval együtt felfelé tolódik. A 31 nyomótuskó ekkor felső helyzetébe kerül, amikor is a 34 második szelepemelő a 35 második szelepülésbe nyomódik, ami a 24 túlfolyó nyílás zárásával egyenértékű. Ezért a 26 bevezető csőből a tej a 22 bevezető kamrába jut és ott halmozódik fel. A 31 nyomótuskó mozgása a 27 elvezető nyílást szabaddá teszi, vagyis a 25 mérőkamrából a tej a 28 szállítóvezetéken át távozik. A 36 átvezető cső segítségével biztosítható, hogy a tej elszállítása során mind a 28 szállítóvezetékben és a 25 mérő kamrában, mind pedig a 22 bevezető kamrában azonos nyomás uralkodjék, vagyis a tej elfolyását saját súlya biztosítja. Egy megadott időtartam elteltével a 46 időzítő vezérlő egység az eredeti állapotába kerül vissza. Ezzel egyidejűleg jelet szolgáltat a 44 mérőkapcsolásnak, amely automatikusan meghatározza, hogy a 25 mérőkamrában ebben az időpontban mekkora tejmennyiség maradt vissza. A 44 mérőkapcsolás ez utóbbi értéket szintén tárolja, illetve kivonja az előzőleg megállapított értékből és a különbséget mint az elvezetett tejmennyiség mértékét megőrzi. A 46 időzítő vezérlő egységtől származó vezérlő impulzus hatására a mágnesszelep első állapotát visszaállítjuk és ezzel a 31 nyomótuskónak olyan helyzetét biztosítjuk, hogy a 22 bevezető kamrában felhalmozódott tej a 25 mérőkamrába áramolhasson és ott mennyisége megmérhető legyen. Az említett műveletek a fejési folyamat teljes időtartama alatt ismétlődnek. A 44 mérőkapcsolás a ciklusonként megállapított tejadagokat összegzi és így megkapjuk a fejési folyamatban nyert tej össztömegét.

Egy másik működési mód a 41 mágnesszelep és a 44 mérőkapcsolás közvetlen csatlakoztatásával jár együtt, vagyis a 46 időzítő vezérlő egység elhagyásával, esetleg kikapcsolásával. A működés ebben az esetben hasonló, de nem előre meghatározott időközönként következik be az átkapcsolás, hanem a 44 mérőkapcsolást alakítjuk ki oly módon, hogy azzal a 25 mérőkamrában levő tej tömegét rövid időközönként megmérjük. Amikor a mérési eredmények alapján egy előre megadott tömegértéket elértünk, a 44 mérőkapcsolás adja ki azt az átkapcsolást jelet, amelynek hatására a 41 mágnesszelep működésbe lép. Ezzel a 25 mérőkamrában levő tej leengedhető. A 44 mérőkapcsolás alkalmas arra is, hogy ezen időtartam alatt a 25 mérőkamrában folyamatosan kövesse a tej mennyiségének változását. Ha egy előre megadott alsó határérték alá süllyed a tej tömege, a 44 mérőkapcsolás újból a41 mágnesszelep vezérlésére alkalmas jelet generál. Ennek hatására a már leírt módon a 27 elvezető nyílás bezáródik, míg a 24 túlfolyó nyílás megnyílik. Látható, hogy a 44 mérőkapcsolás ebben az esetben is adagonként határozza meg a bevezetett, illetve elszállított tej tömegét, mégpedig két érték különbségeként. A mért tömegértékeket a mérés folyamatában vagy befejezésekor összegezzük és így a tej össztömegét megállapítjuk.

A találmány szerinti berendezésnek adagokat mérő változatánál az eddigi berendezésekhez képest azt az előnyt lehet biztosítani, hogy a térfogatoknak nem feltétlenül kell azonosaknak lenniük. Az átkapcsolást időpontokat nem a tejnek egy a levegő jelenléte miatt nehezen vagy nem definiálható szintjéhez kötjük, hanem időtől függően vagy pedig a mérőkamrában jelen levő tej tényleges tömegének megfelelően választjuk az átkapcsolás időpontjait. Ugyanígy az adagonként elszállított tej mennyiségén felül visszamaradó mennyiséget is pontosan figyelembe vesszük. További előny, hogy a fejési folyamat végén bevezetett és az előző adagoknál kisebb mennyiségű tej szintén nem marad ki a mérésből, tehát nem a tej egy előre megadott adagjának elérése okozza a vezérlő vagy mérő folyamatot megindító elektromos jel generálását.

Az 5. ábrán a találmány szerinti eljárás megvalósítására alkalmas mérőberendezést mutatjuk be, amely tej mennyiségének adagonkénti meghatározására alkalmas. Ennek a mérőberendezésnek 51 háza van, amely 52 bevezető kamrára és 55 mérőkamrára van felosztva. Az előbbiben az utóbbiba átvezető 54 túlfolyó nyílás van kiképezve. Az 52 bevezető kamrába 53 bevezető cső beömlése csatlakozik, amely tej továbbítására alkalmas. Az 54 túlfolyó nyílás alatt 56 csappantyú van elrendezve, amely annak zárását biztosítja. Az 56 csappantyú 57 csuklóban megfogott kétkarú emelőként van kiképezve, amelynek második karja 58 ellensúlyban végződik. Az 58 ellensúly feladata 59 szelepülés által meghatározott 54 túlfolyó nyílás szükség szerinti zárása vagy nyitása.

Az 52 bevezető kamra 60 vezetéken keresztül 61 szeleppel kapcsolódik, ami például mágnesszelepként is ki lehet alakítva, de feladatainak jobb érzékeltetése céljából egyszerű szelepként van bemutatva. A 61 szelep 62 vezetéken keresztül az 55 mérökamrára van vezetve.

Az 50 berendezés 63 tejvezetékre van csatlakoztatva, ahol az utóbbi vákuumos tej szállításra alkalmasan van kiképezve. A 63 tejvezetékbe 64 cső egyik vége nyúlik be, és a 64 cső másik vége az 55 mérőkamra fenekén kiképzett 66 bemélyedés fölött végződik. A 65 másik végen visszacsapó szelep van kiképezve, mégpedig 67 szelepülésen elhelyezkedő 68 golyóval, amely saját súlya révén alkotja a szelepemelőt. Az 52 bevezető kamrába 69 vezetéken keresztül a 63 tejvezeték is be van csatlakoztatva.

Mint a 4. ábrán bemutatott berendezésnél, itt is az 55 mérőkamra hordozza az E,...., E_n elektródokat, amelyek közös Eo ellenelektróddal szemben vannak elrendezve és 74 mérőkapcsolásra vannak csatlakoztatva. A 74 mérőkapcsolás felépítésében követi az 1. ábrán bemutatott

HU 213 829 Β kapcsolási elrendezést. Ha a 61 szelep elektromágneses (elektromechanikus) kialakítású, a 74 mérőkapcsolás 70 vezeték révén kapcsolható vele, míg ha a szelep nem elektromechanikus jellegű, akkor az ábrán nem bemutatott állító berendezéssel van összekapcsolva. A 4. ábrán bemutatott berendezéshez hasonlóan, az 55 mérő kamra alján van kijelölve a vonatkoztatási mérési szakasz.

Az 5. ábrán bemutatott mérőberendezés működése a következő:

A fejési folyamat során az 52 bevezető kamrában, valamint az 55 mérőkamrában a 69 vezeték, illetve a 64 cső révén a fejőshez alkalmazott vákuum uralkodik. Az 53 bevezető csőből a tej az 52 bevezető kamrába áramlik, súlyának hatására az 56 csappantyú kinyílik, vagyis a tej az 55 mérökamrába folyik. A 74 mérőkapcsolás rövid időközönként megméri, mennyi tej gyűlt fel az 55 mérőkamrában. Ha a mért érték egy előre megadott szintet elér, a 61 szelepet nyitjuk, például megfelelő elektromos vezérlőjel hatásával. A 61 szelep a kiinduláskor a 60 és a 62 vezeték között teremt kapcsolatot, de átállításával a 60 vezetéket lezárj a és a 62 vezetéket 71 kiömlő nyílással hozza kapcsolatba, amely a légkörrel kapcsolódik. Amíg tehát az 52 bevezető kamrában továbbra is a fejőshez alkalmazott csökkentett nyomás uralkodik, az 55 mérőkamra nyomása a légköri értékre emelkedik. Ezzel az 56 csappantyú az 59 szelepülésre szorítódik és az 54 túlfolyó nyílás zárva marad. Az ettől az időponttól kezdve az 52 bevezető kamrába áramló tej ezért nem tud tovább folyni.

Az 55 mérőkamrában levő tej egyidejűleg nyomáskülönbség hatása alatt áll. Ezt a 62 vezetéken át biztosított légköri nyomás és a 64 csőben uralkodó csökkentett nyomás különbsége határozza meg. A nyomáskülönbség hatására az 55 mérőkamrában levő tej a 67 szelepülésbe illeszkedő 68 golyóból álló visszacsapó szelep nyílása alatt a 64 csövön át elvezethető. Ezen idő alatt a 74 mérőkapcsolás rövid időközönként méri az 55 mérőkamrában levő tej mennyiségét. Ahogy az 55 mérőkamra kiürült, vagy a mért tejmennyiség egy meghatározott alsó határértéket elér, a 61 szelep eredeti állapotát visszaállítjuk. Ezt célszerűen a 74 mérőkapcsolás által generált vezérlő elektromos jel biztosítja. A 61 szelepnek ebben az állapotában a 60 és 62 vezetékek egymással kapcsolatba kerülnek, az 52 bevezető kamrában és az 55 mérőkamrában a nyomások kiegyenlítődnek. Az 56 csappantyú ezért újból nyithatóvá válik, az 52 bevezető kamrából a tej az 55 mérőkamrába áramlik, vagyis a mérési folyamat újból megindulhat, mint azt már az előzőekben már ismertettük.

A 64 cső végén beépített visszacsapó szelep, tehát a 67 szelepülésbe illeszkedő 68 golyó feladata annak megakadályozása, hogy a tej az 55 mérőkamrába visszaáramolhasson.

A 6. ábra a találmány szerinti eljárást megvalósító további berendezési lehetőséget ismertet, amikor is a tej áramló mennyiségét lényegében folyamatosan követjük. Ebben az esetben a mért mennyiségekre vonatkozó görbe alapján végezzük az összegezést és ezzel adjuk meg a tej összmennyiségét, például egy fejési ciklusra. A berendezést a 6. ábra csak vázlatosan mutatja be, mindazokat a részleteket kihagytuk, amelyek a lényeg megértése szempontjából másodrangúak. A berendezés 80 közös házzal van kialakítva, amelyben 81 bevezető kamra és 84 mérőkamra van. A 81 bevezető kamrába 82 bevezető cső segítségével lehet a tejet bejuttatni. A tej beáramlásának iránya tangenciális, ennek révén az áramlás egyenetlensége jelentősen csillapítható. A 81 bevezető kamra és a 84 mérőkamra között 83 elválasztó fal van. Ez utóbbi 86 átlépő réssel van kialakítva, amely alsó részében, a 80 közös ház fenéklemeze fölött helyezkedik el. Adott esetben az oldalfalakon is van egy-egy 86 átlépő rés. A tej a 86 átlépő résen vagy esetleg szitaszöveten keresztül jut a 84 mérőkamrába, ami biztosítja az áramlási inhomogenitások további csillapítását. A 83 elválasztó fal felső vége és a 80 közös ház szomszédos lemeze között 87 nyílás van, aminek révén a 81 bevezető kamra és a 84 mérőkamra között a nyomás folyamatos kiegyenlítődése biztosított.

A 84 mérőkamrában alsó végén zárt és felső végén nyitott 88 cső van elrendezve, amelynek zárt alsó része a 84 mérőkamra 85 fenékszintje alá nyúlik. A 88 cső oldalpalástján hosszirányban 89 mérési rés van kiképezve, amely a 84 mérőkamra 85 fenékszintjéig ér el. A 88 cső belső terében vele koaxiálisán és falától adott távolságban 90 cső van elhelyezve, amelynek 91 alsó vége nyitott. A 90 cső felső vége az ábrán nem bemutatott tej vezetékkel kapcsolódik, amelyben az ismert fejési eljárásoknak megfelelően csökkentett nyomás uralkodik. A 89 mérési rés közelében különböző magassági szinteken helyezkednek el az Ej, ..., E„ elektródok. Ezekkel szemben, tőlük meghatározott távolságon E_o ellenelektród van beépítve, célszerűen a 88 cső külső felülete mentén. A 6. ábra egyébként az E_o ellenelektródot a 88 csőtől független elrendezésben mutatja. Az Ei, ..., E_n elektródok 94 mérőkapcsolásra vannak csatlakoztatva, amely elrendezésében az 1. ábrán bemutatott kapcsolást követi.

A 89 mérési rés célszerűen teljes hossza mentén állandó szélességű.

Ez a berendezés a tej áramlási intenzitásának mérését a következő módon biztosítja:

A fejési folyamatban nyert tej a 82 bevezető csőben áramolva a 81 bevezető kamrába jut, ahol felülről lefelé folyik. A 86 átlépő résen át a tej a 84 mérőkamrába áramlik, eközben a 87 nyílás által biztosított nyomáskiegyenlítés révén a 81 bevezető kamrában és a 84 mérőkamrában lényegében azonos magasságú folyadékszint alakul ki. A 89 mérési rés biztosítja, hogy a tej a 88 cső belső terébe jusson át és az a 90 cső 91 alsó végén keresztül áramolva a tejet szállító csővezetékbe, például 92 tejelvezető csőbejuttatható.

A 6. ábrán bemutatott elrendezésben a 92 tejelvezető cső a 88 cső alsó nyitott végével kapcsolódik. Elképzelhető olyan megoldás is, amikor a 88 cső alsó vége zárt és a 90 csövön keresztül a tej nem lefelé, hanem felfelé távozik.

A mérőkamrában az E],..., E_n elektródok segítségével az egyes magassági szintekre méréseket végzünk és képezzük a c_m viszonyszámokat, illetve ezek alapján a c’_m korrigált viszonyszámokat, ahol m az egyes mérési szintek sorszáma. A magassági szintek száma n és így össze14

HU 213 829 Β sen n viszonyszámot kapunk, amelyek alapján a tej összmennyisége időegységenként megállapítható, mégpedig a képlet alapján, ahol m_eff- a mérési résből kilépő teljes tömegáram, g/s,

K = dsp^gd, d - a magassági szintek közötti távolság, vagy az elektródok távolsága, g = 981 g/cm², a nehézségi gyorsulás, s - a mérési rés szélessége, cm, p - a folyadék sűrűsége, g/cm³, n - az elektródok vagy a magassági szintek száma, c’_m - 1 és 0 közötti képzett korrigált viszonyszám az m-ik magassági szintre, a - a mérési elrendezésnek a mérési rés szélességétől, szélétől vagy más tényezőtől függő állandója, amelyet hitelesítéssel lehet megállapítani, dimenziója (s/g)^-1/2.

A képlet alkalmazása azt jelenti, hogy az 1. ábra szerinti 11 mikroprocesszort (MP) úgy programozzuk, hogy a c_m viszonyszámra vonatkozó mérés elvégzése után a tej mennyiségnek időegységre eső változását kiszámítja és tárolja, majd ennek alapján a tej áramlási mennyiségét meghatározza. Ha az idő függvényében a mérések alapján adódó értékeket felrajzoljuk, akkor a fejésre jellemző tejáramlási görbét nyerjük. Ha az áramlási értékeket a hozzájuk tartozó időtartamokkal megszorozzuk és ezeket a szorzatokat összegezzük, akkor a fejéssel nyert tejmennyiség megállapítható.

Ennél az eljárásnál is, mint az 1. ábrán bemutatott berendezés működési módjánál alkalmazott eljárás során a fejési ciklus alatt nyert teljes tejmennyiség megállapítható és a szükséges illesztés a viszonyszámok súlyozásával érhető el. Ez a súlyozás a hitelesítési folyamatot igényli. Kiderült azonban, hogy az összehasonlító mérésekkel a kapott mérési eredmények akkor is jó egyezésbe hozhatók, ha a c_m viszony számok korrekciója céljából 1 és 2 közé eső kitevő figyelembevételével a viszonyszámokat azonos hatványra emeljük. Ezt a hitelesítést csak egyszer kell elvégezni, vagyis igen előnyösen a kitevő a berendezés további alkalmazása során állandó marad, tekintet nélkül a tehenek, a takarmányozási módok és más tényezők különbségeire.

A találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakjánál a tej befogadására alkalmazott tartály alapterülete 35 cm², magassága 12 cm volt. A mérő kamra fala mentén az elektródokat egymástól mintegy 1,5 mm távolságra helyeztük el. Összesen 64 elektródot alkalmaztunk (n = 64). Az elektródok és az ellenelektród távolsága 3 mm volt, míg a hosszirányú 89 mérési rést 3 mm szélességgel hoztuk létre. A tej áramlási intenzitásának leegyszerűsített mérését lehetett úgy elvégezni, hogy a mérőtartály fenekén jól meghatározott, ismert nagyságú nyílást készítettünk és a tejet hidrosztatikus nyomás alatt folyamatosan elvezettük, magassági szintjét mérve. Ezzel lehetővé vált a tej tömegének pontos meghatározása.

Az 1. ábrán bemutatott elrendezés kapcsán már említettük, hogy vonatkoztatási mérési érték meghatározása céljából lényegében gázmentes folyadékban kell mérést végezni. Ezt célszerűen úgy hajtjuk végre, hogy a mérést az 1 tartály alsó szintjén végezzük el. Ha a tej áramlása zavartalannak tekinthető, ahogy ez egy fejési ciklus elején feltételezhető, a mérőtartály fenekén gyakorlatilag az első elektród szintjéig mindig gázmentes tej van, mivel az áramló tejből a levegő viszonylag gyorsan eltávozik. Ez annyit jelent, hogy a fejési folyamat kezdeténél rövid idő elteltével olyan mérés végezhető, amelyből a gáztól és levegőtől mentes tejre vonatkozó érték nyerhető. Előfordulhat azonban, hogy a fejési folyamat kezdetén valamilyen zavar folytán, például a nem megfelelően illesztett fejőgép következtében a tej levegővel dúsul és így az első méréssel lényegében nem tudunk vonatkoztatási mért értéket megállapítani. Hogy ezt a helyzetet megelőzzük, a mikroprocesszort úgy programozzuk, hogy először megelőző mérések alapján megállapított vonatkoztatási értéket tárolunk, amelyet kezdetben a c'_m korrigált viszonyszámok megállapításához használunk. Eközben azonban az adott folyadékra is elvégezzük a vonatkoztatási mért érték megállapítását és az így kapott eredményt összehasonlítjuk a tárolt értékkel. Általában elfogadható, hogy ha a két érték között a különbség legfeljebb 15%, a ténylegesen megállapított vonatkoztatási mért érték szolgálhat a további mérések alapjául. Még akkor is, ha ez utóbbit választjuk a további számításokhoz, a vonatkoztatási mért értéket továbbra is követjük és összehasonlítjuk az előzőleg már tárolt értékkel. Ha a mérések során, például levegő behatolása miatt ez az érték jelentősen, például több mint 15%-kal változik, akkor újból automatikusan visszatérünk az előzőleg már tárolt vonatkoztatási értékhez. Ezzel a módszerrel biztosítható, hogy még akkor is megbízható mérési eredményeket kapunk, ha a levegő és a folyadék, tej keverékének összetételében nagyon kedvezőtlen változások következnek be, például a tej áramlása különösen intenzívvé válik, amikor is a levegő a tejet rendkívül intenzív módon átjárja és tekintettel a mérőkamrában való rövid tartózkodási időre, a tej gáztalanítása nem következik be. Ugyanez a helyzet a fejési ciklus végén is, amikor viszont az adott levegőmennyiség egyre kisebb tejmennyiséggel keveredik össze.

A 7. és 8. ábra a habprofil egy pillanatnyi eloszlását mutatja tej áramlási intenzitásának mérése során két különböző időpontban. A mérések egy tehén fejése során, egy fejési ciklusban készültek. A grafikus ábrázolásban az abszcisszatengelyen a méréssel kapott c' korrigált viszonyszámokat mutatjuk be, míg az ordinátatengelyen az elektródok sorszámát tüntetjük fel. Az elektródok, mint említettük, egyenletes magassági kiosztásban egymás feletti szinteken helyezkednek el, nem feltétlenül egy függőleges vonal mentén. A 7. és 8. ábra 64 elektródot tartalmazó rendszerre vonatkozik. A multiplexer az elektródok lekérdezését mintegy 0,1 s alatt biztosítja. Ezzel az 1 tartály tartalmát 0,1 s-onként megmérjük. A

7. ábrából látszik, hogy a tizedik méröelektródig az elekt15

HU 213 829 Β ródokra lényegében 1-nél alig kisebb c' korrigált viszonyszámok állapíthatók meg. A tizedik szintig tehát az 1 tartályt tiszta, gázmentes tej tölti ki. A további mérőelektródokkal végzett mérések szerint, tehát az említett szint felett mintegy a negyvenedik szintig, 1-től eltérő korrigált viszonyszámok adódnak.

A 8. ábrával dokumentált mérés során a c' korrigált viszony szám értéke alig öt mérőelektród szintjéig tekinthető 1-nek. Ezt követően a hatvanadik mérőelektródig lehet értékelhető jelet megállapítani, ahol a korrigált viszonyszámok értéke 1 -nél kisebb.

A 7. és 8. ábra szerinti mérőgörbék egyértelműen bizonyítják, hogy a habban felhalmozódott tejmennyiség figyelmen kívül hagyása - ez az eddigi megoldásokban mindig előfordult - komoly hibaforrást jelent. Ha például a c' = 0,9 értéknél úgy döntenénk, hogy további mérésre nincs szükség, vagyis D, illetve D' (7. és 8. ábra) vonalakat húznánk és az e fölött elhelyezkedő részt figyelmen kívül hagynánk, jelentős hibával tudnánk csak a tej mennyiségét meghatározni. Ilyenkor ugyanis a habosodon részben felhalmozódó tej figyelmen kívül maradna.

A D, illetve D' vonalak alatt fekvő részhez a mérések alapján 1,53 kg/perc áramlási intenzitás tartozik. A D és D' vonalak fölötti habos frakció ezzel szemben jelentős mértékben eltérő tejmennyiségeket tartalmazhat. A 7. ábra esetében a számítások szerint a habosodon rész alig 0,37 kg/min áramlási intenzitást jelent, míg a 8. ábra szerinti eloszlásnál ennél jóval nagyobb, 0,97 kg/min mennyiséget képvisel a teljes áramban, amely így a két érték összegeként alakul ki.

A 9. ábrára hivatkozással a találmány szerinti berendezés egy másik kiviteli alakját mutatjuk be, amelynél mért értékként nem a tej elektromos ellenállását egy adott mérési szakaszon követjük, hanem meghatározott magassági szinteken a tej fényáteresztését (transzparenciáját), illetve fényelnyelését (abszorpcióképességét) mérjük meg.

A fejéssel nyert tejet ebben az esetben infravörös sugárzást átengedő falú mérőtartályba juttatjuk és ebben összegyűjtjük, a 9. ábra szerinti elrendezésben felhalmozzuk. A 100 mérőkamra egyik oldalán különböző magassági szinteken az egyik oldalon L_t, L₂, ..., L_n fényforrásokat (fényemittáló diódákat) rendezünk el. A 100 mérőkamra másik oldalán a fényforrásokkal szemben Di D₂,...,D_n fotodiódákat építünk be. A fényemittáló diódákat 107 meghajtó kapcsoláson át tápláljuk, ahol a táplálás történhet egyidejűleg, vagy 102' multiplexer segítségével meghatározott sorrendben. A D_b D₂, ..., D_n fotodiódák W], W₂,..., W_n ellenállásokon keresztül 101 testelési pontra vannak csatlakoztatva. Az így rajtuk keletkező feszültségesést 102 multiplexer segítségével érzékeljük. Célszerűen a 102 és 102' multiplexereket egymással szinkronizáljuk. A 102 multiplexer kimenete 103 erősítőn keresztül 104 analóg-digitális átalakítóra van vezetve, amelynek digitális jeleket szolgáltató kimenete 105 mikroprocesszor (MP) bemenetére van vezetve. A 105 mikroprocesszor által képzett mérési eredményt 106 kijelzőn adhatjuk meg. A 105 mikroprocesszor alkalmas az egymást követő mérések vezérlésére, amikor is 108 vezetéken keresztül a 102', míg 109 vezetéken keresztül a 107 meghajtó kapcsolás kap szükség szerinti vezérlőjeleket. A 9. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezéssel megvalósított berendezés működése a következő.

Előre meghatározott időközönként a 105 mikroprocesszor vezérlő jelet juttat a 107 meghajtó kapcsolásba, amely megfelelő kapcsolása révén feszültséget biztosít az L_b L₂, ..., L_n fényforrásoknak. Egyidejűleg a 108 vezetéken keresztül a 102' multiplexer is startjelet kap. Ez utóbbi a fényforrások megfelelő időközönként vagy egyidejűleg történő bekapcsolását biztosítja. A fényforrások által előállított fény, amely célszerűen emittáló diódával generált infravörös nyalábot jelent a folyadékon, különösen tejen keresztül 100 mérőkamrában úgy terjed, hogy a fényforrásokkal szemben a D_b D₂, ..., D_n fotodiódák a szórt fényt érzékelik. így szintenként megállapíthatók a levegőből és tejből álló keverék optikai jellemzői. Nyilvánvaló, hogy a fotodiódák által érzékelt fényáram nagyobb, ha csak levegő van az adott mérési szakaszon és kisebb, amikor a tej mennyisége növekszik. A fotodiódák a beeső fényáramnak megfelelően áramot gerjesztenek, amely a megfelelő W, W₂,..., W_n ellenállásokon feszültségesést okoz. A 102 multiplexer, amely a 102' multiplexerrel szinkron módon dolgozik, egy adott m-dik magassági szinten a W_m ellenálláson a feszültségesést ugyanakkor méri, amikor a megfelelő L_m fényforrás működésbe lép. Az így mért feszültségeséseket a 102 multiplexer továbbítja a 103 erősítőre, amelynek erősített kimenőjeleit a 104 analóg-digitális átalakító fogadja. A digitalizált jelek feldolgozására a 105 mikroprocesszor szolgál. Az 1. ábrán bemutatott mérési elrendezéssel kapcsolatban már említettük, hogy a 100 mérőkamra fenékszintjén megállapított mért érték a további mérésekhez Ui=Vo vonatkoztatási értékként szolgál. Ezt az értéket a 100 mérőkamra fenekéhez legközelebb eső Li fényforrással és D, fotodiódával állapítjuk meg. Ezt követően a mikroprocesszorral a megállapított feszültségek alapján az m = 1, ..., n magassági szintekre képezzük a c = viszonyszámokat. Ezek a Um törtszámok az előzőekben már ismertetett c viszonyszámoknak felelnek meg. Ismeretükben a tej térfogatáramának, illetve adott esetben össztömegének meghatározása az előzőeknek megfelelően történik, az 1. ábrával kapcsolatban ismertetett lépésekhez képest lényeges változás nincs.

A 10. és 11. ábra a találmány szerinti berendezésnek olyan előnyös kiviteli alakját mutatja, amelynél a 9. ábrán bemutatott fényforrások (fényemittáló diódák) helyét egyetlen fényforrás, célszerűen 110 lézer foglalja el. Ez a megoldás nem igényli az elektronikus rendszer előzőtől lényegesen eltérő felépítését, ismert módon biztosítható hogy egymást követően az egyes magassági szinteknek megfelelő fénynyalábok alakuljanak ki, amelyeket újólag a D] ..., D_m,..., D_n fotodiódák érzékelnek, és ezek a 100 mérőkamrán áthatoló fényáramot fogadják.

All. ábrán látható módon 115 mérőtartályt alkalmazunk, amelynek falára merőlegesen 116 cső van elren16

HU 213 829 Β dezve. Ez utóbbiban 117 hosszirányú függőleges mérési rés van kiképezve. A 116 cső tej bevezetésére szolgál, csatlakoztatását nem mutatjuk. A 115 mérőtartálynak kívülre kiugró feltétje van, amely fényáteresztő anyagból készült, hasonlóan a szintméréshez ismert ablakokhoz. A 115 mérőkamrában egymással szemben 118 és 119 oldalfalak vannak kiképezve, amelyek a tejen keresztül

120 mérési szakaszt határoznak meg. A 119 oldalfal mentén vannak a Di,..., D_n fotodiódák elrendezve (ez a

10. ábrán jobban látszik). A 115 mérőtartályban a 110 lézer fénye terjed. Ebből a célból a 110 lézer 112 elforgatható tükörhöz csatlakozóan a 115 mérőtartály fölött van elrendezve. A 112 elforgatható tükör 113 léptető motor tengelyével van megvezetve, aminek révén szöghelyzete lépésenként beállítható. A 112 elforgatható tükör és a 110 lézer alatt 114 tükröző felület van kialakítva, amely 144 parabolatükör (10. ábra) részét képezi. A 114 tükröző felület ennek megfelelően a 110 lézer fényének irányítására szolgál. A 110 lézer 120 mérési szakaszba

121 lézernyalábot juttat, amely a 112 elforgatható tükörre 122 beesési ponton jut. Ez a 122 beesési pont a 144 parabolatükör fókuszpontjában van elrendezve. így a 121 lézernyaláb a 112 elforgatható tükör aktuális helyzetének megfelelően különböző irányokban 123, 124, 125 eltérített lézernyalábokat biztosít, amelyek a 144 parabolatükör felületéről visszatükröződve egymással párhuzamos nyalábokat alkotnak. A 144 parabolatükör mentén így egymással párhuzamos egyenesekkel meghatározott h], ..., h_m ..., h_n magassági szintek jelölhetők ki. így a 112 elforgatható tükör mozgásának vezérlésével egymást követően a különböző magassági szintekhez tartozó fénysugár állítható elő. A 120 mérési szakaszokon az abszorpció vagy szórás következtében csökkent fényintenzitás az adott magassági szinthez tartozó D_b .... D_n fotodiódákkal észlelhető. A D_h ..., D„ fotodiódák kimenő jeleit a 9. ábrán bemutatotthoz hasonló kapcsolási elrendezéssel lehet feldolgozni és így a mérési eredményeket megállapítani. A különböző magassági szintekhez tartozó fénynyalábok előállításának más módjai szintén alkalmazhatók, így optikai szálvezetők segítségével az egyes magassági szintek átvilágítása ugyancsak megoldható.

A találmány szerinti berendezés kapcsolási elrendezésének egy másik lehetséges kiviteli alakját a 12. ábra mutatja, amikor is a tejben levő levegő részarányának meghatározására a tejből és levegőből álló keverék hővezetésének mérését hasznosítjuk.

A berendezésben 130 mérőtartály falán különböző magassági szinteken 131 hőmérsékletérzékelők annak elrendezve. Ezek célszerűen pozitív hőmérséklettényezőjü ellenállások (PTC-hőmérsékletérzékelők), amelyek 132 egyenfeszültségű áramforrásra vannak csatlakoztatva. A hőteljesítményeket 138 állítóelemmel és 139 szabályozó egységgel lehet szabályozni. A 131 hőmérsékletérzékelőknél beálló hőmérsékletet a kimenőjel képviseli, amelyet 133 multiplexerrel tapogatunk le. Az így kapott jelet 134 erősítőn át 135 analóg-digitális átalakítóra, majd 136 mikroprocesszorra juttatjuk. A 136 mikroprocesszor kimenetén 137 kijelző van, amellyel a mérési eredmények bemutathatok. A 138 állítóelem, illetve a 139 szabályozó egység szintén a 136 mikroprocesszor kimenetére van csatlakoztatva, attól vezérlőjelet kap.

A 12. ábrán bemutatott berendezés működése során az egymás fölötti szinteken elrendezett 131 hőmérsékletérzékelők a 138 állítóelemmel és a 139 szabályozó egységgel beállított konstans futóteljesítményt kapnak. Ez nem vonatkozik a 130 mérőtartály fenekével szomszédos legalsó 131 hőmérsékletérzékelőre, amelyre nem jut futőfeszültség. A fűtést egy adott pillanatban befejezzük és ezt követően a hőmérsékletérzékelő hőmérsékletét az ellenállás mérésével megállapítjuk. Ebből ismert módon a hőmérséklet pontos értéke adódik. A kapott hőmérsékletet az első 131 hőmérsékletérzékelőhöz tartozó hőmérséklettel összehasonlítjuk. Éppen az összehasonlítás alapján képezzük azokat a viszonyszámokat, amelyek a feldolgozás alapjai. Az egyes magassági szintekre kapott viszonyszámokat az előzőekben leírt módon dolgozzuk

Claims (38)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás gázzal kevert, habzó folyadék, különösen levegővel kevert tej tömegének meghatározására, amely során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értékét több különböző magasságszinten megmérjük, azzaljellemezve, hogy az előre meghatározott paramétert a gáztartalomtól monoton módon függő paraméterek közül választjuk ki, továbbá egy lényegében gázmentes folyadékot tartalmazó vonatkoztatási mérési szakaszon a kiválasztott paraméter egy első vonatkoztatási értékét megmérjük, valamint egy lényegében kizárólag gázt tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy második vonatkoztatási értékét megmérjük, és attól függően, hogy a második érték nagyobb vagy kisebb, mint az első vonatkoztatási érték, minden magasságszinthez (hj,—h_n) képezünk egy viszonyszámot (c'_m) az első vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten (h|,-h_n) mért mérési érték arányának megfelelően, vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően, úgy, hogy a viszonyszám (c'_m) a gázmentes folyadéknál 1 legyen, míg a gázban lényegében zérus legyen, majd az egyes viszony számokat (c'_m) megszorozzuk a gázmentes folyadék sűrűségével (p) és az egyes magasságszinteknek megfelelő térfogatelemekkel, és a teljes folyadéktömeg (G) meghatározásához képezzük az így előállt szorzatok összegét az összes folyadékszintre, a következő képlet szerint:

   G = Zc'mX V_mxp m

   ahol

   G [g] a teljes folyadéktömeg, c'_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám,

   V_m [cm³] az adott magassági szint (h₂-h_n) és az alatta levő magassági szint (hí,-h„_i) között az edénybe foglalt térfogatrész, és

   HU 213 829 Β g

   .cm³.

   = a gázmentes folyadék sűrűsége.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás tej tömegének meghatározására, ahol a tej tömegét ciklusonként határozzuk meg, oly módon, hogy a tejet folyamatosan folyatjuk egy mérőedénybe, és megszakítjuk a tej utánpótlását, amikor egy előre meghatározott mérési értéket mérünk, és ezt követően a tejet teljesen vagy egy előre meghatározott második mérési érték eléréséig hagyjuk kifolyni, mielőtt az eljárást megismételnénk, azzal jellemezve, hogy a tejnek a mérőedénybe történő folyatása közben folyamatosan meghatározzuk a tej tömegét, továbbá a tej beömlését egy előre meghatározott első tejtömeg elérésénél megszakítjuk, továbbá a tej kiömlése közben meghatározzuk a tej tömegét az edényben, továbbá a tej kiömlését egy előre meghatározott második tejtömeg elérésénél megszakítjuk, és az első és a második tejtömeg közötti különbséget képezzük a ciklusonkénti tejtömeg megállapításához, és az eljárást egy fejési ciklusban a tej áramlásának a végéig ismételjük, és a tej mennyiségét a ciklusok számának megfelelően számítjuk ki, és a fejési ciklus végén a mérőedényben összegyűlt tej tömegét meghatározzuk és hozzáadjuk a már kiszámított tej tömeghez.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy előre meghatározott első tejtömeg elérésekor a mérőedényben a tejet hagyjuk kiömleni, a végén a habban visszamaradt tejtömeget meghatározzuk és a tejtömeg meghatározásához ciklusonként képezzük a különbséget az első előre meghatározott tejtömeg és a habban visszamaradó maradéktömeg között.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egy fej ési ciklusban kifejt tejet egy mérőedénybe vezetjük, továbbá előre meghatározott időközökben a tej bevezetését megszakítjuk és a mérőedényben az addig összegyűlt tej tömegét meghatározzuk, és ezt a tej tömeget mint egyetlen adagot a mérőedényből eltávolítjuk, mielőtt ismét megkezdjük a tej bevezetését, és az egyes adagokban megmért tejtömeget a tej áramlásának végéig összegezzük.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egy fej ési ciklusban kifejt tejet egy mérőedénybe vezetjük, továbbá egy előre meghatározott tejtömeg elérésénél vagy előre meghatározott időközökben a tejet egy adagban leengedjük a mérőedényből, és az egyes adagokban megmért tej tömeget a tej áramlásának végéig összegezzük.
6. 6. Eljárás gázzal kevert, habzó folyadékok, különösen levegővel kevert tej tömegének mérésére, amely során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értékét több különböző magasságszinten megmérjük, az edénybe folyadékot vezetünk; és a folyadékot az edényből folyamatosan elvezetjük egy kalibrált nyíláson keresztül, egyben mérjük a kalibrált nyílás fölötti folyadékmennyiséget, valamint meghatározzuk az egyes magasságszinteken elhelyezkedő folyadékmennyiség paraméterét, azzal jellemezve, hogy az előre meghatározott paramétert a gáztartalomtól monoton módon függő paraméterek közül választjuk ki, továbbá egy lényegében gázmentes folyadékot tartalmazó vonatkoztatási mérési szakaszon a kiválasztott paraméter egy első

   5 vonatkoztatási értékét megmérjük, valamint egy lényegében kizárólag gázt tartalmazó vonatkoztatási szakaszon a kiválasztott paraméter egy második vonatkoztatási értékét megméijük, és attól függően, hogy a második érték nagyobb vagy kisebb, mint az első vonatkoztatási

   10 érték, minden magasságszinthez (h,-h_n) képezünk egy viszonyszámot (c'_m) az első vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten mért mérési érték arányának megfelelően, vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően úgy, hogy a viszonyszám (c'_m)

   15 a gázmentes folyadéknál 1 legyen, míg a gázban lényegében zérus legyen, továbbá képezzük a (c'_mxpxd_m) szorzatot a két magassági szint közötti távolság (d_m), az ezen magassági szinthez meghatározott viszonyszám (c’_m) és a tej sűrűségének (p) értékéből, továbbá megál20 lapítjuk az adott magassági szinten a kalibrált nyílás felett uralkodó hidrosztatikai nyomást, és a kalibrált nyílás felett adott magassági szinten megállapított nyomásból adódó, a kalibrált nyíláson keresztül időegységenként kiömlő tömeget vagy a kalibrált nyílás felett elhe25 lyezkedő folyadéktömeget meghatározzuk.
7. 7. Az 1-6 igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a magassági szinteket egymáshoz képest állandó magasságkülönbséggel választjuk.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jelle30 mezve, hogy a hidrosztatikai nyomást (P) a kalibrált nyílás felett elhelyezkedő magasságszinteken (h|-h_n) a következő képlet szerint állapítjuk meg:

   P = Ec_mxd_mxpxg ahol g

   2 2 s cm J = a folyadék hidrosztatikai nyomása c'_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám, d_m [cm] az adott magassági szint (h₂-h_n) és az alatta 45 levő magassági szint (hj—h_n j) közötti távolság, = a gázmentes folyadék sűrűsége, és cm = 981 cm sec sec

   55
9. 9. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy képezzük a (d_mxA) = V_m szorzatot, és a teljes, a kalibrált nyílás feletti folyadék tömegét (G) a következő képlet szerint állapítjuk meg:

   G = Ec_mxV_mxp

   HU 213 829 Β ahol A a kalibrált nyílás átlagos területe a vízszintes síkban, és

   G [g] a teljes folyadéktömeg, c’_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám,

   V_m [cm³] az adott magassági szint (h₂-h_n) és az alatta levő magassági szint (h j—h_n_ f) között az edénybe foglalt térfogatrész, és nyílásként egy lényegében függőleges rést alkalmazunk, valamint a résen az időegység alatt kiömlő folyadéktömeget a következő képletből számítjuk ki:

   mcír = | K Σ

   Σ Jcm Σ ci 1-a,K Σ Jc’_m Σ ci 1=1 » i-m I V m=l V i=m g

   Lem J ahol = a gázmentes folyadék sűrűsége.
10. 10. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy képezzük a (d_m ^x A_m) = V_m szorzatot, és a teljes, az edényben található folyadék tömegét a következő képlet szerint állapítjuk meg:

    rileff _g_ sec = teljes, a résen kilépő tömegáram

    K=d><S^xp ^2gd, ahol d [cm] = magassági szintek közötti távolság,

    G = Σ Cm x Vm x p m

    ahol A_m az edény átlagos területe az m magasságszinten, 20

    G [g] a teljes folyadéktömeg, c'_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám,

    V_m [c_m ³] az adott magassági szint (h₂-h_n) és az alatta levő magassági szint (hj-h_n_i) között az edénybe foglalt 25 térfogatrész, és = a gázmentes folyadék sűrűsége.

    Lem j
11. 11. Eljárás gázzal kevert, habzó folyadékok, különö- 3Q sen levegővel kevert tej tömegének mérésére, amely során egy edényben a habzó folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értékét (I_m) több különböző ma- 35 gasságszinten megmérjük, az edénybe folyadékot vezetünk, és a folyadékot az edényből folyamatosan elvezetjük egy kalibrált nyíláson keresztül, egyben méljük a kalibrált nyíláson az időegység alatt elvezetett folyadékmennyiséget, továbbá meghatározzuk az egyes magas- 4Q ságszinteken elhelyezkedő folyadékmennyiség paraméterét, azzal jellemezve, hogy az előre meghatározott paramétert a gáztartalomtól monoton módon függő paraméterek közül választjuk ki, továbbá egy lényegében gázmentes folyadékot tartalmazó vonatkoztatási szaka- 45 szón a kiválasztott paraméter egy első vonatkoztatási értékét (Io) megmérjük, valamint egy lényegében kizárólag gázt tartalmazó vonatkoztatási mérési szakaszon a kiválasztott paraméter egy második vonatkoztatási értékét (I_L) megmérjük, és attól függően, hogy a második 50 érték (I_L) nagyobb vagy kisebb, mint az első vonatkoztatási érték (Io), minden magasságszinthez (m) képezünk egy viszonyszámot (c'_m) az első vonatkoztatási érték (I_o) és az ezen a magassági szinten (m) mért mérési érték (I_m) arányának megfelelően, vagy ennek az arányszámnak a 55 reciprokának megfelelően, úgy, hogy a viszonyszám (c'_m) a gázmentes folyadéknál 1 legyen, míg levegőben lényegében zérus legyen, továbbá megállapítunk egy, az adott magassági szinten a kalibrált nyílás felett uralkodó hidrosztatikai nyomást tartalmazó tényezőt, és kalibrált βθ sec

    S [cm] -cm sec = résszélesség = a folyadék sűrűsége n = a magassági szintek teljes száma c'_m = az m magassági szinten adott, 1 és 0 közötti viszonyszám a = a mérési elrendezésre jellemző, a résszélességtől, a rés peremének kialakításától, stb. függő, hitelesítéssel meghatározott állandó.
12. 12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a viszonyszámból (c'_m) egy megfelelő megelőző hitelesítés alapján korrigált viszonyszámot képezünk.
13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az időegység alatt kiömlő tejtömeget állandó időközökben megmérjük, és a teljes kifejt tejmennyiség meghatározásához képezzük az időegységenként kiömlő tejmennyiség és az egymást követő mérések közötti idő szorzatainak összegét.
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első vonatkoztatási értéket (Io) az edény aljánál vagy közvetlenül az edény alja felett méljük meg.
15. 15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az edény alja feletti első magassági szintet (mi) egyben vonatkoztatási mérési szakasznak használjuk.
16. 16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hitelesítéshez az összes megmért viszonyszámot (c'_m) ugyanazzal a zérusnál nagyobb kitevővel hatványozzuk, és így képezzük a korrigált viszonyszámot.
17. 17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egyes mérési szakaszokon fellépő, különböző körülmények által meghatározott hibák kiküszöböléséhez az összes mérési szakaszon azonos hitelesítő folyadékkal mérést végzünk, az így nyert mérési eredményekből átlagot képezünk, és mérési értékeket az egyes mérési szakaszokon a mért értéknek az átlagértéktől való eltérése alapján kiszámított korrekciós tényezővel súlyozzuk.

    HU 213 829 Β
18. 18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérési értékeket az összes magassági szinten kevesebb mint 1 másodperc, előnyösen 0,5 másodperc, célszerűen 0,1 másodperc időtartam alatt olvassuk ki.
19. 19. Berendezés gázzal kevert, habzó folyadék, különösen tej/levegő keverék tömegének mérésére az 1. igénypont szerinti eljárással, amely berendezés edénnyel és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik, amely mérőberendezéssel az edény több különböző magassági szintjén az edényben a folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értéke mérhető, továbbá olyan, a mérőberendezésre csatlakozó számító eszköze, előnyösen mikroprocesszora van, amely számító eszköz a tömegnek vagy az időegység alatt átömlő tömegnek a meghatározásához a folyadék mért paramétereinek és az edény ismert paramétereinek kiértékelésére programozott, azzal jellemezve, hogy a mérendő habzó folyadékból egy lényegében gázmentes részt tartalmazó vonatkoztatási mérési szakasza van, a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11,105,136) minden magasságszinthez (h|-h_n) a vonatkoztatási mérési szakaszon mért első vonatkoztatási érték és az ezen a magassági szinten (h]-h_n) mért mérési érték arányának megfelelően vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően egy viszonyszámot (c'_m) képezően programozott, és a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11,105,136) a viszonyszámok (c'_m) értékének, a gázmentes folyadék sűrűségének (p), a magasságszinteknek (Ιη -h_n) és az edény előre meghatározott geometriai paramétereinek kiértékelésére programozott.
20. 20. A 19. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a teljes folyadéktömeget meghatározó számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11,105,136) a

    G = SC’m ^x Vm ^x P m

    képlet kiszámítására programozott, ahol

    G [g] a teljes folyadéktömeg, c'_m az egyes magasságszinteken számított viszonyszám,

    V_m [cm³] az adott magassági szint (h2-h_n) és az alatta levő magassági szint (hí-h_n ,) között az edénybe foglalt térfogatrész, és

    P = a gázmentes folyadék sűrűsége.
21. 21. A 19. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőelrendezés egy ciklusonként mérő mérőberendezés mérőkamráján van elhelyezve.
22. 22. Berendezés gázzal kevert, habzó folyadék, különösen tej/levegő keverék tömegének mérésére a 11. igénypont szerinti eljárással, amely berendezés edénnyel és legalább egy mérőberendezéssel rendelkezik, amely mérőberendezéssel az edény több különböző magassági szintjén az edényben a folyadék egy előre meghatározott paramétere, előnyösen elektromos vezetőképessége, optikai abszorpciója vagy hővezető-képessége által meghatározott mérési értéke mérhető, továbbá a mérőberendezésre csatlakozó, számító eszköze, előnyösen mikroprocesszora van, amely számító eszköz a tömegnek vagy az időegység alatt átömlő tömegnek a meghatározásához a folyadék mért paramétereinek és az edény ismert paramétereinek kiértékelésére programozott, valamint a folyadékot folyamatosan az edénybe továbbító része van, továbbá az edény el van látva egy lényegében függőleges réssel, valamint a folyadékot a résen keresztül folyamatosan elvezető része van, azzal jellemezve, hogy a mérendő habzó folyadékból egy lényegében gázmentes részt tartalmazó vonatkoztatási mérési szakasza van, a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11,105,136) minden magasságszinthez (h]-h_n) a vonatkoztatási mérési szakaszon mért első vonatkoztatási érték és az ezen a magasságszinten (hj-h_n) mért mérési érték arányának megfelelően vagy ennek az arányszámnak a reciprokának megfelelően egy viszonyszámot (c'_m) képezően programozott, és a számító eszköz, előnyösen mikroprocesszor (11,105,136) az időegység alatt átömlő tömeg meghatározásához a I-, A m_ell = K Σ

    Σ ci képlet kiszámítására programozott, ahol _g_ sec m_eff = a teljes, a résen kilépő tömegáram

    K=dxS*p 72gd,ahol d [cm] = magassági szintek közötti távolság, = 981 cm sec sec

    S [cm] = résszélesség = a folyadék sűrűsége cm n = a magassági szintek teljes száma c'_m = az m magassági szinten adott, 1 és 0 közötti viszonyszám a = a mérési elrendezésre jellemző, a résszélességtől, a rés peremének kialakításától, stb. függő, hitelesítéssel meghatározott állandó.
23. 23. A 19-22. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vonatkoztatási mérési szakasz az edény alján vagy közvetlenül afölött van kialakítva.
24. 24. A 19-22. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vonatkoztatási mérési szakasz az edény alján vagy közvetlenül afölött megadott magassági szinten (hj van, és az ezen a mérési szinten mért mérési érték vonatkoztatási értékként szolgál.
25. 25. A 19-24. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az edény hengeres edényként van kiképezve.
26. 26. A 19-25. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a magassági szintek

    HU 213 829 Β (hi-h_n) egymástól állandó távolságra (d) vannak elhelyezve.
27. 27. A 19-26. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az edényben minden magassági szinten (hi~h_n) egy elektróda (E]-E_n) van elhelyezve, és azokkal szemben egy közös ellenelektróda (Eo) vagy minden egyes elektródával szemben egy ellenelektróda van elhelyezve.
28. 28. A 27. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőelrendezés a mérési szakasz elektromos vezetőképességét vagy elektromos ellenállását mérőén van kialakítva.
29. 29. A 27. vagy 28. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérési szakaszon váltófeszültség van.
30. 30. A 29. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérési szakaszon szinuszhullámú vagy háromszög alakú váltófeszültség van.
31. 31. A 27-30. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a közös ellenelektróda (Eo) vagy az ellenelektródák és a feszültségforrás (4) között az egyenáramú részt leválasztó kondenzátor (6) van elhelyezve.
32. 32. A 29-31. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy a mérési elrendezés 200 Hz és 80 kHz közötti, előnyösen 2 kHz-es frekvenciával működtethetően van kialakítva.
33. 33. A 29-32. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elektródák (Ei~E_n) lényegében kör alakúak, és az átmérőjük 0,5-1,2 mm közötti, előnyösen 0,8 mm.
34. 34. A 27-33. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az elektródák (E]-E_n) közötti függőleges távolság 1-8 mm között van, előnyösen 1,5 mm.
35. 35. A 27-34. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzaljellemezve, hogy az elektródák (E]-E_n) és az ellenelektróda (E_o) közötti távolság 2-150 mm között van, előnyösen 4 mm.
36. 36. A 19-26. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy minden magassági szinten (h]-h_n) egy fényforrás (L]-L_n), előnyösen LED van elhelyezve, amely fényforrás fénysugarat, előnyösen infravörös sugarat bocsát ki, amely fénysugár az edényben (100) tartalmazott folyadékba van irányítva, továbbá egy, minden magasságszinthez (hj-h_n) közös, vagy pedig minden magasságszinthez (h]-h_n) külön adott, a felfogott fényerősségnek megfelelő elektromos mérőjelet előállító elektrooptikai átalakító van.
37. 37. A 19-26. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a mérőelrendezésnek infravörös fényforrása (110), előnyösen lézerdiódája és tükrös elrendezése (112) vagy fényvezetője van, amely utóbbi az infravörös fénysugarat (121) egymást követően a különböző magasságszintekre (hi-h„) irányítja az edényben tartalmazott folyadékon keresztül, és egy, minden magasságszinthez (h]-h_n) közös, vagy pedig minden magasságszinthez külön adott, a felfogott fényerősségnek megfelelő elektromos mérőjelet előállító elektrooptikai átalakító van.
38. 38. A 19-26. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az edényben különböző magasságszinteken (m) elhelyezett PTC-hőmérsékletérzékelők (131) vannak elhelyezve, amelyeket állandó áramforrás (132) állandó futóteljesítménnyel táplál, és a mérőelrendezés továbbá az egyes PTC-hőmérsékletérzékelők (131) hőmérsékletének megfelelő ellenállást mérési értékként meghatározó ellenállásmérő áramköröket tartalmaz.