JPS61260153A - 二種の液体の混合比を監視するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二つの異なる液体、特に互いに異なる誘電率
を持つ液体の混合比を監視するための装置に関する。

実地あって多様な液体の混合物が使用されるか、或いは
不所望に第二の液体と混合するような第一の液体が存在
する。両者の場合所望の混合比を維持するために、或い
は不所望な混合にあって不都合な結果をもたらす混合比
を観察するために誘電率の決定が行われる。

主要な適用分野にあっては例えば油の監視が行われる。

この場合、モータ、しかも工作機械。

ロールスタンド等から還流された油は集められ、再び使
用し得るように浄化される。しかしこの際常に、油がそ
の循環系にあって他の異質物質以外に水をも吸収し、こ
の水が潤滑性を阻害する。従って必要とする潤滑性を保
証するために油の水吸収を規制する必要がある。

試料の採取と分析は困矯であるばかりでなく、費用を要
することは明らかである。また検出された含水量は試料
の採取位置によって左右され、従って含水量が上昇した
際潤滑性の低減に関しての表出が与えられはするが、一
般に水が油に到達する道程に関しては何等表示されない
。更に、散発的に採取された試料に基ずく監視は含水量
の不許容な上昇とこの上昇の発見との間に著しい遅延を
招く。なぜなら第一に試料が間隔をおいて採取され、次
いでその都度の検査に更に時間を要するからである。

本発明はこう言ったことを考慮して、実際に使用される
液体、もしくは採取される液体く関してその濃度の検査
を、および僅か九費用でかつ可能な限シ連続的な検出を
許容する上記様式の装置を造ることである。

・この課題は特許請求の範囲第１項に記載の特徴によっ
て解決される。

この本発明の特徴により、検査されるべき液体の採取を
行うか、或いは検査すべき液体が流過し、互いに相対し
ている二つの電極が設けられることＫよシ、容量が簡単
な手段によりかつ連続的に監視することが可能な凝縮器
として形成されている容器が設けられている。この場合
測定されるべき容量は一方では容器もしくは電極および
それらの間隔の、実際に一定であシかつ次の検出には干
渉しない寸法によって決定される。月にこの容量は電極
間で生じる誘電の誘電率とこれに伴う容器内に装填され
るか或いは容器を流過する液体の誘電率に依存する。優
れた態様は混合された水の油の濃度の検出の際に得られ
る。なぜなら例えば他の多くの炭化水素のような一般的
な潤滑油の誘電率は２．２の領域内にあり、一方油に対
して異質な物質は部分的に著しく異なる誘電率を有して
いるからである。

しばしば問題となる水はその８０という高い誘電率によ
り僅かな痕跡量だけ明白に認めることが可能であシ、従
って容易に検証可能である。

容量測定装置との組合わせでの液体が流過する容器の使
用は間隙のない連続した制御を可能にし、この制御によ
り許容された混合の超過が光学的なおよび／又は音響的
な信号の発生により直ちに明白にかつ感覚的に認知可能
となる。

本発明の有利なかつ合目的な他の構成は特許請求の範囲
第２項から第１６項に記載した。

以下に添付した図面に図示した実施例につき本発明の詳
細な説明する。

管導管１の両側を破断して示した縦断面図において、両
側で７ランジ２を備えているブッシング３がねじ４によ
りねじ固定されている。この場合絶縁作用を行うパツキ
ン板と下面を把持している絶縁ブツシュのねじ４によυ
ブッシング３は管導管１から電気絶縁されている。ブッ
シング３のフランジ２は貫通孔を備えている調心板２５
を備えており、との調心板の中央の孔内には絶縁ブツシ
ュ６が挿入されている。この絶縁ブツシュをボルト７が
貫通してお９、このボルトは円筒形の物体８の両端部に
同心的に設けられている。プツシ“ン、グ３は更にその
ジャケット部にスクリューネック９を備えており、この
スクリューネック内でキャップナツト１ｏによυパツキ
ン１１並びに接続ボルト１３が貫通している絶縁ブツシ
ュ１２が固定されている。

このようにして容器１４が造られ、この容器を管導管１
内を流過する液体が同様に流過する。

この場合液体は調心板２５に形成された切通しを通って
容器１４内に流入しかつこの容器１４から流出し、容器
内では円筒形の物体８の外側ジャケットとブッシング３
の内側ジャケット間に形成される管状の空間を流過する
。絶縁ブツシュ６と１２を介して絶縁されている円筒形
の物体８の保持部は接続ボルト１３を介して接続可能な
内側の電ｆｆ１２６１として使用され、一方ブツシング
３は両電極から形成されている円筒形の凝縮器の外側の
電極２６ａとして働く。ブッシング３が絶縁された内蔵
構造の場合、このブッシングは自由相手方電極として接
続される。

しかし、ブッシング３を導電作用を行うように管導管１
内に挿入し、かつ接続された電極として使用することも
可能である。

第２図は測定装置の配役を明瞭に図示している。容器１
４０手入れおよび場合によっては交換或いは修理を可能
にするため、容器１４は制限弁１５と１６によって開閉
可能な管導管１の引通し管系内に挿入されている。測定
過程の間管導管１の直接的な結合は制限弁１７で中断さ
れる。容器１４の電極２６１と電極２６ａは容量測定装
置１８と結合されており、この容量測定装置は電極２６
１と電ｆＭ２６　ａ間に形成される容量に相当する。特
に比例した電圧Ｕを表示装置１９に与える。最も簡単な
構造の場合はこの実施例では簡単な表示作用を行う計器
或いは超過或いは低下の際に所定の域値に相応して応動
する例えば継電器の接触子で充分である。記録作用を行
う測定機器９例えばドツト記録器プロッタ等を設けた場
合見易くなシ、かつ時間的な経過を表示することが可能
となる。時間的に相前後する容量値を記録し、従って容
量の時間的な依存性を確認可能にする記憶装置との組合
わせモニタを使用した場合迅速な検分が可能となる。

予め与えられた液体を使用した場合は、検出された容量
は一定の第一の液体中の一定の第二の液体の濃度の関数
である。従って表示装置は容量値による表示は行わず、
むしろ直接濃度に相応する値９例えば比例による混合比
によって表示を行う。炭化水素中の水の確認に関して特
に有利な比率が得られる。なぜなら、炭化水素は比較的
低い誘電率を有し、水は約五５倍も高い誘電率を有して
いるからである。これにより水の比較的低い混合に関し
て線状の曲線が与えられる。この場合、不正に行われた
混合の際の源初容量は相当する調節或いは確かに調節さ
れた補償により均衡される。

しかし実地にあっては、炭化水素９例えば油の誘電率は
おろそかに出来ない温度推移を有していることが判った
。これと関連した有利な構成として第３図による装置に
あっては、監視・すべき液体が流過する容器１４の電極
２６ａと電極２６ｉは異質の修正電圧が給電される容量
測定・装置１８と結合されている。

管導管１の自由断面を容器１４の流動有効断面に適合さ
せるため、容器１４０両側において移行円錐部２０が設
けられている。容器１４内に或いは−この実施例ＫＴｈ
けるように一移行円錐部２０内に温度表示装置２２の温
度感知器２２が設けられており、この温度表示装置は検
出された温度に相当する電圧を関数発生器２３に与え、
これＫよシ基本液体の誘電率の温度推移の所定の関数に
相当する修正電圧が発生され、この修正電圧は容量測定
装置１８内の液体の誘電率の温度推移を修正する。従っ
て出発電圧はもはや電極２６ａと電極２６１間で突際に
与えられる容量に相当せず、むしろ定まった温度に関係
する容量に相当し、従ってこの出発電圧は混合比を温度
に依存して与えることを可能にする。

第４図は容量測定装置の可能な構造を示している。この
容量測定装置のブロック図には方形波ジェネレータ２４
が図示されている。この方形波ジェネレータは積算器゛
２５を制御し、この積算器のスロープレート（５ｌｏｐ
ｅ　ｒａｔｅ　）　　は接続された電極２６の容量によ
って定まる。生ずる傾斜して指向する立上シおよび降下
電圧のスロープは要素２７内で接続部２８を介して供給
される基準電圧に重複され、従って所定の電圧域値が超
過された際に導電性となる比較器は立上がシミ圧の上方
に存在している対称的−鋸歯状電圧の区間間で常に導電
性となる。

積分器２５内での急しゅんな立上がシと降下の際、電極
２６の容量の作用下に達せられる僅かなしゅん度におけ
るよシも誘電性となる時間がよシ長くなる。従って比較
器２９によって与えられるパルスの長さは混合液体の誘
電率とこれに伴って濃度に相当する容器１４の電極２６
の容量にとって一次的に尺度となる。この場合も、誘電
率の温度推移は、端子３ｏを介して温度記録器とこの温
度記録器の後方に設けられた関数発生器２３の出力電圧
が与えられることにより補償される。要素３１を介して
この電圧の差が間欠的な電圧を均衡しかつ直流信号に変
換するフィルタ３２に到達する。このフィルタの出力電
圧はここに図示しなかった表示装置１９に直流電圧とし
て与えられる。

しかし、容量測定装置はこのようなアナログ様式で働く
回路に限定されない。即ち、例えば電極２６間に形成さ
れる容量をジェネレータの周波数を決定する構造部分９
例えば振動回路に並列して接続することが可能であシ、
従ってその周波数は容器１４の容量で決定される。その
際評価は周波数の枠内で、例えば後接続されている振動
回路のスロープを介して行われる。絶対的な周波数変化
を維持しつつ固定ジェネレータの周波数と混合すること
により低い周波数への変換を行う場合評価が容品となる
。第４図に図示した装置は、積分器２５の代わＪ）Ｋ、
容量が専ら或いは大部分の割合で容器１４の電極２６の
容量によって形成される簡単なＲＣ−要素を使用して簡
略化することが可能である。これにより、積分器によっ
て作用される電圧の直線状のかつ対称的なスロープの代
わ）に、スロープがｅ−関数に相応して経過し、かつそ
のしゅん度が充電道程もしくは放電道程の時定数に相当
する鋸歯状の周波数が生じる。

デジタル様式による容量測定の一例を第５図にもとすい
て説明する。このブロック図は周波数ジェネレータ３５
を示している。この周波数ジェネレータの周波数を決定
する要素は電極２６の容量を含んでいる。これに伴い容
量に依存した周波数が発生され、この周波数の周期は係
数器３４でカウントされる。この係数器は、その都度確
認された値から出発し、所定の時間間隔を経て行われる
計数の結果を周期的に出力記憶装置（Ａｕｓｇａｂｅｓ
ｐｅｉｃｈｅｒ　）内に伝えられ、この出力記憶装置は
その都度後接続された制御ユニットもしくは記憶ユニッ
ト或いは表示装置を制御する。

この装置を制御するために固定周波数で働く第二の基準
ジェネレータ３６が設けられている。

この基準ジェネレータは制御論理回路３７のためのタイ
マーとして働き、この制御論理回路は計数器３４を信号
Ｂを介して所定の値に調節し、信号Ｆを介して計数を解
消し、信号りで評価間隔の終期に得られる値を出力記憶
装置に伝達し、この出力記憶装置から更にこの値は容量
もしくは誘電率もしくは濃度として表される値として与
えられる。この場合も後接続される温度表示器を備えて
いてかつ温度補償を行う温度感知器が設けられる。この
温度補償は、周波数ジェネレータ３３に干渉しかつ電圧
に依存した接続された容量によυ、この周波数ジェネレ
ータを付加的に干渉する他の手段と同様に行われる。

しかし多くの場合、容器を流過する液体の測定はそれほ
ど重要ではない。例えばロールスタンドの油循環の場合
水割合の不都合な上昇が重要であるばかシでなく、この
付加的な水割合が何処から由来するのかも重要である。

この場合基本事項を第６図で説明した装置が有利である
ことが判った。この際先ず図示していない容器とこの容
器の後方に接続された温度補償された容量測定装置３８
は圧延油の全初流内に設けられ、インデックスＯで表さ
れ、他方戻シ導管の各々にはインデックス１〜ｎで表さ
れる誘電率３８、〜３８ｎが設定される。これらの誘電
率はそれぞれ所属している容器の電極２６間に生じる容
量によって制御される。この場合電極２６゜は初流中に
設けられた容器に所属してお）１．他方電極２６１〜電
極２６ｎは個々の戻シ流内に設けられた容器に所属して
いる。更に容器は同様にそれぞれ容量測定装置３Ｂと結
合されていてかつその温度補償を行う温度感知器２１．
〜２１ｎを備えている。初流のために設けられた容量測
定装置３８の後方には中間値形成要素３９が設けられて
おり、この中間値形成要素は連続的に検出される誘電率
もしくは濃度表示から中間値を形成する。この中間値は
残りの容量測定装置３８１〜３８ｎの後方に設けられて
いる減算要素４０、〜４０ｎの出力に所属しておシ、従
って戻シ流のために形成された全結果からそれぞれ初流
の中間値が算出され、減算要素４１１〜４１ｎＫそれぞ
れ中間値に関するその都度の差を示す信号のみが生じる
。これによりよシ大きな装置にあっては、濃度変化が生
じた際この濃度変化が戻シ流のどの戻シ流において生じ
たかを確認することが容易になる。従って不正源もしく
は混合位置が容易につきとめることが可能となる。

第４図に特別に図示した装置の実際の適用は第７図から
伺うことができる。この図面において油循環装置の分＊
壁４２によって室に分割された油槽が図示されており、
この油槽に油戻シ流−捕集導管４４を介して戻り油流が
供給される。分離壁４２による分割によって形成される
室の第一の室内において浮遊する不純物を浮選により除
去すると同様に粗大な残さの沈澱が行われる。最後の室
においては加熱要素によυ油の温度が調節され、板分離
器により他の浄化が行われる。初流はフィルタ４６を介
して油−初流導管４７が供給するポンプ４５によって行
われる。消費部、即ち個々の潤滑位置４８重〜Ｊ　ａｎ
に通じている捕集導管には容器１４６が接続されており
、この容器には温度感知器２１．が所属しており、この
温度感知器は容器の電極との組合わせにより温度補償を
行う容量測定装置３８ｏを制御する。

潤滑位置を潤滑する油は捕集容器４９１〜４９ｎに捕集
され、戻り流導管５０！〜５０ｎ油戻シ流−捕集導管に
供給される。個々の戻シ流導管にはそれぞれ容器１４１
〜１４ｎが接続されており、これらの容器の電極は温度
補償を行う並列された容量測定装置３８１〜３８ｎを制
御する。結果は一点鎖線で示した導管を介して個々の中
央の制御兼記憶ユニット５１に与えられ、この制御兼記
憶ユニットは測定データの所属している表示装ｆｉ１９
への選択的な表示を許容する。表示をより良くするため
この表示装置は、これが所定の時間間隔内における時間
的な経過を表示し得るように構成されている。この場合
筆記装置に適当に着色した筆記具を使用し、かつ／また
側方に位置ずれさせることにより結果を表示する曲線が
並列して記載されるように構成した場合、並列して異な
る結果を表示することが可能となる。撮像管を使用した
場合も、この撮像管を互いに位置ずれさせて表示させる
ことによって多数の結果を並列して表示することが可能
であシ、かり／またカラー撮像管を使用した場合異なる
色彩によりかつ／また一異なる曲線を陰極線のリズム状
のブランキングによって達せられる一異なる曲線形によ
って識別することによっても多数の結果を並列して表示
することが可能であ夛、これ（よシ書体を、例えば実線
で、他方他の色々な破線で、点線或いは一点鎖線で示す
ことにより互いに識別させることが可能となる。

中央の制御兼記憶ユニットは例えば初流濃度および適当
なのはこれと平行して個々の戻シ導管に所属している容
量測定装置の濃度の監視を許容する。これにより、初流
内の水濃度が上昇した場合、規制しがたい水侵入による
と・の水濃度の上昇を生じさせる戻シ導管に所属してい
る容量測定装置が著しく上昇した濃度値を表示するので
、原因を迅速につきとめることが可能となるのみならず
、濃度の上昇をその発生の段階で既に把握することが可
能である。なぜなら、規制しがたい水吸収によって濃度
上昇を生起させる戻シ導管に所属している容量測定装置
３８が、これが油容器４５に伝えられ、これにより油初
流導管４７を介して把握できかつ作用する以前に生起段
階で既に表示からである。この場合中央の制御兼記憶ユ
ニット５１に光学および／または音響的な告知装置を設
け、この告知装置が許容最大値が超過された際、場合に
よっては発生の際既に不意に高い値が警告信号を発生さ
せる。この中央の制御兼記憶ユニットが、これが測定値
を長時間にわたシ記憶することが可能であシ、従ってこ
の測定値が如何なる場合にあっても再生可能にかつ呼出
可能であるように接続するのが有利である。更に、見易
くするために唯一つの或いは一定の定まった曲線のみを
個別に或いは−にまとめて表示するようにし、一方概し
て例えば全測定位置を表示装置１９に並列して表示し得
るようにして、その都度表示される値を選択的に接続し
て探出し得るように構成することが有利であることが判
った。更に、例えば座標で表示されるべき時間間隔を調
節し得るように或いは変更し得るようにすることも有利
であることが判った。

これらすべての場合にあって、連続的Ｋ、間隙なくシよ
び適度な経費で含水量測定を行うことを可能にし、意想
外なおよび／または危険な高い値が生じた際警告を発し
、これにより大多数の測定が同時に万−生じる損傷の見
附は出しを可能にし、過剰な含水量によって誘起する検
査−損失時間もしくは修善−損失時間を最小限にするこ
とを可能する油循環装置のための監視装置が造られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は容器の有利な構成の縦断面図、第２図は管導管
内に接続された橋絡可能な装置の概略図、 第５図は装置の温度補償された構成の概略図、第４図は
容量測定装置の概略図、 第５図はデジタル容量測定装置のブロック図、第６図は
個々の装置列において生じる濃度増加を表示する装置の
概略図、 第７図は圧延機における油循環を監視するための装置の
実際的な構成の概略図。 図中符号は、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二種の異なる液体、特に互いに著しく異なる誘電率
   を有する液体の混合比を監視するための装置において、
   互いに相対して設けられた電極（２６ｉ、２６ａ；３、
   ８）を備えている、液体で充たされているか或いは液体
   が流過する容器（１４）およびこれらの電極と結合され
   ていてかつこれらの電極間に生じる容量を検出する容量
   測定装置（１８、３８）とを備えていることを特徴とす
   る、上記装置。 ２、電極（２６ｉ、２６ａ）が絶縁作用を行う被覆部に
   よつて覆われている、特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ３、容器（１４）が温度記録装置（２２）の感知装置（
   ２１）を備えており、この感知装置の後方に設けられて
   いる出力信号が容量測定（１８）の記述を修正する関数
   発生器（２３）に与えられるように構成されている、特
   許請求の範囲第１項或いは第２項に記載の装置。 ４、容器（１４）がブッシング（３）として形成されて
   おり、このブッシング内に同心的に円筒体（８）が絶縁
   ブッシュ（６）を介してすべての側に対して等しい間隔
   をもつて絶縁されて保持されており、かつブッシングが
   接地された電極（２６ａ）としておよび円筒体が第二の
   電極として容量測定装置（１８、３８）に結合されてい
   る、特許請求の範囲第１項或いは第２項に記載の装置。 ５、容器（１４）が管導管（１）内に設けられており、
   かつこの容器にその直径を管導管の直径に減ずる移行円
   錐部（２０）が前方で並びに後方で設けられている、特
   許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに記
   載の装置。 ６、容器（１４）が監視されるべき液体の共通の初流導
   管（４７）内に設けられている、特許請求の範囲第１項
   から第５項までのいずれか一つに記載の装置。 ７、第一の導管（４７）内に第一の容器（１４＿ｏ）が
   設けられており、この容器の容量測定装置（３８＿ｏ）
   の後方に平均値形成要素（３９）が設けられており、か
   つ第二の導管（５０＿ｎ）内に容器（１４＿ｎ）が設け
   られており、この容器の容量測定装置（３８＿ｎ）を介
   して検出された容量値が平均値形成要素（３９）の出力
   側に生じる容量値と比較可能であるように構成されてい
   る、特許請求の範囲第６項に記載の装置。 ８、容量測定装置（３８＿ｎ）の出力側の後方に減算要
   素（４０＿ｎ）が設けられており、この減算要素がこれ
   に与えられる容量値を平均値形成要素（３９）の出力側
   において生じる容量値分だけ低減するように構成されて
   いる、特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９、表示が筆記作用を行う測定要素によつて行われるよ
   うに構成されている、特許請求の範囲第１項から第８項
   までのいずれか一つに記載の装置。 １０、表示が陰極線管のディスプレーで行われ、この場
   合多重な表示の場合異なる容量測定装置（３８＿ｎ）の
   値が異なる色彩でカラーディスプレーおよび／または陰
   極線の異なる周期的な中断により破線としてディスプレ
   ー上に表示可能に構成した、特許請求の範囲第１項から
   第９項に記載の装置。 １１、測定計器もしくはディスプレーを備えている陰極
   線管に中央の切換え兼記憶ユニット（５１）が設けられ
   ており、このユニットが測定値の表示を選択的にその全
   体でおよび／または選択的に選択された測定位置および
   ／または測定時間間隔で行うように構成した、特許請求
   の範囲第１項から第１１項までのいずれか一つに記載の
   装置。 １２、容量測定装置（１８、３８）がジェネレータ（２
   ４）を備えており、このジェネレータの周波数が電極（
   ２６ａ、２６ｉ）間に生じる容量に干渉するように構成
   されている、特許請求の範囲第１項から第１１項までの
   いずれか一つに記載の装置。 １３、容量測定装置（１８、３８）が積分器に給電する
   ジェネレータ（２４）を備えており、かつ積分器（２５
   ）のそん度が電極（２６ａ、２６ｉ）間に生じる容量に
   より干渉されるように構成されている、特許請求の範囲
   第１項から第１１項までのいずれか一つに記載の装置。 １４、容量測定装置（１８、３８）が交流ブリッジを備
   えており、この交流ブリッジの測定分枝が電極（２６ａ
   、２６ｉ）間に生じる容量を有している、特許請求の範
   囲第１項から第１１項までのいずれか一つに記載の装置
   。 １５、周波数の相違が基準ジェネレータ（３６）の固定
   周波数との混合によりきわだたされるように構成されて
   いる、特許請求の範囲第１項から第１２項までのいずれ
   か一つに記載の装置。 １６、周期的に周波数を数える電子計数器（３４）が設
   けられている、特許請求の範囲第１項から第１５項まで
   のいずれか一つに記載の装置。