SE506546C2 - Bubbeldetektor - Google Patents

Description

506 546 2 Uppfinningen har till ändamål att reducera eller undanröja åt- minstone någon av dessa olägenheter.

Enligt uppfinningen uppnås ändamålet med en bubbeldetektektor enligt det bilagda patentkravet 1.

Utföringsformer av detektorn anges i de bilagda underkraven.

Uppfinningen är baserad på grundkonceptet att de båda trans- parenta väggpartierna av rörledningen som genomlyses av ljus- strålen, skall vara väsentligen plana och parallella och att ljusstrålen riktas genom rörledningen med en sned vinkel, exem- pelvis 45 grader,mot det närmaste genomlysta väggpartiets plan så att ljusstrålen bryts till olika banor i beroende av huru- vida strålen i ledningen passerar genom den första fluiden, eller genom bubblor av en andra fluid med annat brytningsindex.

Detektoranordningen är därvid anordnad att träffas av den från ledningen avgående ljusstrålen oberoende av brytningsindex för den fluid eller fluidblandning som föreligger mellan de två våggpartierna i ledningen. Detektoranordningen är anordnad att avge en utsignal som beror av ljusstrålens träffläge på detek- toranordningen, så att förekomsten av bubblor av den andra fluiden i den första fluiden kan identifieras genom motsvarande variationer i utsignalen från detektoranordningen.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen består detektor- anordningen av en differensfotodiod vilken avger en signal som beror av ljusstrålens träffläge på diodens yta. En sådan detek- toranordning kan enkelt kalibreras; den aktuella första flui- den, exempelvis en vätska, ledes genom ledningen varvid man tillser att denna första fluid är fri från bubblor eller dylikt.

Samtidigt noterar man signalen, som alltså definierar bubbel- fritt tillstånd för den första fluiden. En bestämd avvikelse à ses 546 från denna utsignal indikerar att brytningsindex för mediet i rörledningen har ändrats, att detektoranordningen felfungerar, eller att ljuskällans inriktning relativt rörledningen och/ eller detektorn har förändrats. Genom att utsignalens föränd- ring beror av förskjutningsavståndet för ljusstrålens träffläge från kalibreringsläget, får man hela tiden en utsignal från detektoranordningen, så länge som ljuskällan är operativ och detektoranordningen inte har havererat.

I en förenklad variant av uppfinningen kan detektoranordningen i stället för en differensfotoelektrod innefatta åtskilda enkla fotodetektorer av vilka den ena är placerad för att träffas av ljusstrålen då denna passerar genom bubbelfri första fluid, och den andra detektorn är placerad för att enbart träffas av ljus- strålen då denna passerar genom en i ledningen befintlig fluid av annat brytningsindex.

I det fall att rörledningen är cirkulärcylindrisk kan man ändå etablera förhållandet att de av ljusstrålen genomlysta väggpar- tierna av rörledningen är väsentligen plana och parallella, om man tillser att strålen är smal och skär rörledningens axel i sina olika av brytningsindex beroende banor. Detta innebär att ljusstrålens bana bör ligga i ett plan som innehåller rörled- ningens axel.

Det âr dock uppenbart att de genomlysta väggpartierna bör vara planparallella väggpartier, så att ljusstrålens träffläge mot partierna inte är kritiskt.

Tack vare det uppfinningsenliga konceptet erhålles positiv in- formation från detektoranordningen i form av utsignal såväl då ledningen transporterar bubbelfri vätska, som då bubblor upp- träder i våtskeflödet, eller enbart gas föreligger i ledningen. 506 546 4 Vidare får man information om felfunktion hos ljuskällan eller felfixfiïion hos detektoranordningen afl1dà utsignalen bortfaller.

Genom uppfinningen kan sålunda detektoranordningen utnyttjas för att styra flödet genom ledningen och/eller för att utlösa ett alarm om bubblor uppträder, eller om detektorutsignalen helt bortfaller.

Uppfinningen eller former därav definieras i de bilagda patent- kraven.

Ett utföringsexempel på anordningar enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig 1 visar ett axialsnitt genom en schematiskt avbildad utföringsform av uppfinningen.

Fig 2 visar en sektion tagen utmed linje II-II i fig 1.

Fig 3 och 4 visar alternativa utföringsformer för detektor- anordningen i den uppfinningsenliga detektorn.

Fig 5 visar i en avbildning motsvarande fig 2, uppfinningen såsom applicerad vid en rörledning med rektangulärt tvärsnitt.

Med hänvisning till fig 1 och 2 kan man se att den uppfinnings- enliga bubbeldetektorn innefattar en ljusgenomsläpplig rörled- ning 1 vars längdaxel markeras med 2. Vätska strömmar genom ledningen 1 i axelns 2 riktning. Anordningen tjänar till att detektera en gasbubbla såsom en luftbubbla i vätskeflödet, varvid gasen och vätskan förutsätts ha olika brytningsindex.

S ses 546 En ljuskälla 3 riktar en ljusstrále 4 genom ledningen 1 med en sned vinkel a mot axeln 2. Med ”sned” avses att vinkeln a skall .. .. . .. 0 .. .. - . . vara storre an 0 och mindre an 90 , och foretradesvis ligger 1 området 30-600, exempelvis omkring 45°. Rörledningen 1 skall vara ljusgenomsläpplig i de två väggpartier 11, 12 som strålen 4 passerar.

Ljusstrålen 4 kommer att ta olika vägar genom ledningen 1 i beroende av brytningsindex för det medium som finns inuti rör- ledningen 1 i ljusstrålens bana. Sålunda visas vägen 41 som ljusstrålen 4 tar när fluiden inuti rörledningen har väsent- ligen samma brytningsindex som själva rörledningens 1 material, såsom är fallet då en vätska såsom vatten strömmar genom led- ningen 1. Vidare visas i fig 1 den väg 42 som ljusstrålen 4 tar när fluiden inuti ledningen 1 har ett brytningsindex som är betydligt lägre än det för en vätska, exempelvis då fluiden är luft.

Ledningen 1 kan ha ett tvärsnitt som motsvarar storleken för en bubbla av en storlek som anses vara farlig eller skadlig, så att en bubbla inte kan passera genom ledningen 1 vid sidan av ljusstrålen 4; 41, 42.

Av fig 1 kan man se att de båda strålarna 41, 42 är i huvudsak parallella men åtskilda då de avgår från ledningen 1. Detektor- anordningen 5 som emottar strålarna 41, 42 omfattar en detektor 53, speciellt en differensfotodiod av i sig konventionellt ut- förande, vilken avger en signal vars storlek beror av strålens träffläge längs diodens 53 yta. De olika utsignalerna som er- hålles från strålarnas 41, 42 träfflägen kan sålunda lätt sär- skiljas, och en differensfotodiod har vidare fördelen att den inte behöver lågesjusteras förcflika brytningsindex hos vätskan. 506 546 6 Man kan alltså enkelt kalibrera bubbeldetektorn genom att man noterar utsignalen för bubbelfri vätska av ett känt brytnings- index. Om man då känner till detektorns karakteristik kan man bestämma brytningsindex för en okänd (bubbelfri) fluid, genom den utsignal som erhålles för denna och som alltså är beroende av strålens träffläge.

I utföringsformen enligt fig 1 och 2 där ledningen 1 är cirku- lärcylindrisk, är det viktigt att strålen 4, 41, 42 skär led- ningens axel 2 så att de genomlysta väggpartierna 11, 12 i praktiken är plana och parallella. Om man emellertid utformar ledningens 1 så att den faktiskt har två flata jâmntjocka och planparallella väggpartier 11, 12, såsom visas i fig 5, behöver naturligtvis inte ledningens 1 genomströmningsriktning/axel 2 och ljusstrålarna 4, 41, 42 ligga i ett gemensamt plan, såsom inses vid studium av fig 5.

Fig 3 illustrerar en förenklad utföringsform av uppfinningen, där detektoranordningen 5 innefattar två åtskilda detektorer 51, 52 som är placerade för att emotta strålen 41 resp strålen 42. Som nämnts kan det vara besvärligt att injustera en sådan förenklad detektoranordning för vätskor och bubblor av olika index. För att få en skarpare definition mellan de båda detek- torerna 51, 52 kan ett prisma 60 avlänka strålarna 41, 42 till de båda detektorerna 51, 52.

Om förekomsten av en bubbla eller gas i ledningen anses utgöra en risk är det uppenbart att bortfallet av en utsignal från detektorn motsvarande signalen 41 utgör en alarmsituation, och även att en utsignal motsvarande strålens 42 träff mot detektor- anordningen utgör en alarmsituation. Detta gör att den uppfin- ningsenliga anordningen får en betydande redundans. Genom att detektoranordningen (eller alltid åtminstone den ena av detek- 7 506 546 torerna 51, 52) alltid skall avge en utsignal såsom gensvar på att ljuskâllan 3 är operabel, erhåller man omedelbart en indi- kation, när ljuskâllan 3 faller ifrån. Och om detektoranord- ningen 53 eller någon av detektorerna 51, 52 saknar utsignal, så utgör också detta en alarmindikation, och alarmindikationen erhålles omedelbart om ljuskâllan eller detektoranordningen får någon felfunktion. På ritningen visas en övervakningsenhete 20 som är anordnad att styra vätsketransporten genom ledningen 1, exempelvis genom att stänga en vintil i ledningen vid alarm- indikatorn. Enheten kan vidare innefatta en alarmanordning som utlöses vid alarmindikation.

Uppfinningen finner generell användning i samband med fluid- transport genom en rörledning, då det är viktigt att kunna av- bryta transporten eller åtminstone avge ett alarm av något slag om brytningsindex för fluiden ändras, såsom är fallet när flui- den skall vara en vätska som inte får innehålla bubblor eller ersättas av gas. Uppfinningen är därför särskilt användbar i samband med infusion av vätskor till den mänskliga kroppens blodomlopp.

Rörledningen 1 har företrädesvis en innerdiameter som högst är väsentligen lika med storleken för en bubbla som anses ha far- lig storlek så att strålen 4 alltid tar vägen 42 om en farlig bubbla passerar ledningen.

Claims (5)

506 546 8 P a t e n t k r a v

1. Bubbeldetektor innefattande en rörledning (1) som är avsedd att genomströmmas av en första fluid med ett första brytningsindex, en ljuskälla (3) som riktar en ljusstrále (4; 41, 42) genom ett transparent väggparti (12) av ledningen (1), genom rörledningens hálrum och ut genom ett andra transparent väggparti av ledningen (1), och en detektoranordning (5; 51, 52: 53) som är anordnade att emotta ljusstrålen (4, 41) då strålen har passerat genom ledningen och den första fluiden i denna, kännetecknad av att ledningens (1) båda motsatta trans- parenta väggpartier (12, 11) som genomlyses av ljusstràlen är väsentligen plana och parallella, att ljuskällan (3) är anord- nad att rikta ljusstràlen (4) med en sned vinkel (a) mot led- ningens (1) närliggande transparenta våggparti (12) så att ljussträlen bryts till olika vägar (41, 42) i beroende huruvida stràlen passerar den första fluiden eller en andra fluid med annat brytningsindex, såsom en bubbla, i ledningen, att detek- toranordningen (5; 53; 51, 52) är anordnad att träffas av den från ledningen (1) ljusstrálen (4, 42) oberoende av fluidernas brytningsindex, och att detektoranordningen (5; 53; 51, 52) är anordnad att avge en utsignal som beror av ljusstràlens (41, 42) träffläge pà detektoranordningen, så att förekomsten av bubblor i den första fluiden kan identifieras.

2. Detektor enligt krav 1, kännetecknad av att rörled- ningen är väsentligen cylindrisk, företrädesvis cirkulärcylind- risk och att ljuskällans (3) avgående ljusstrále (4, 41, 42) och ledningens (1) axel (2) ligger i ett gemensamt plan.

3. Detektor enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att detektoranordningen är anordnad att utlösa ett alarm och/att 9 ses 546 avbryta transporten av den första fluiden genom ledningen (1) om ljusstràlens träffläge pá detektoranordningen avviker från det tråffläge som motsvarar att ljusstrålen passerar genom bubbelfri första fluid i ledningen.

4. Detektor enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknad av att detektoranordningen (5; 53,; 51, 52) är kopplad till en övervakningslogik som utlöser alarm och/eller avbryter trans- porten av fluid genom ledningen (1) om utsignalen faller bort.

5. Detektor enligt något av kraven 1 - 4, kännetecknad av att detektoranordningen är en differensfotodiod (53) vilken avger en utsignal som är beroende av ljusstrálens (41, 42) träfflâge på diodens yta.