DE4028807A1

DE4028807A1 - Methode und einrichtung zum messen einer aenderung im zustand einer objektfluessigkeit

Info

Publication number: DE4028807A1
Application number: DE4028807A
Authority: DE
Inventors: Kazuichi Aoki; Yukihiro Saiki; Katsutoshi Tanno; Yasuhiko Shiinoki; Tomoshige Hori; Kensuke Itoh; Tetsuo Nakamura; Osato Miyawaki
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1989-09-12
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1991-03-21
Anticipated expiration: 2010-09-12
Also published as: DE4028807C2; US5056928A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Methode und Einrichtung zum Messen einer Zustandsänderung, insbesondere einer Änderung in der Viskosität einer Objektflüssigkeit, welche die sogenannte Hitzdrahtmethode anwendet, wobei solche Methode und Einrichtung zum Beispiel anwendbar ist für die Bestimmung eines Gelatinierungszeitraumes während einer Gela tinierung von Lebensmittel, Messung einer Viskositätsänderung von Klebstoff, Brei oder dergleichen, Bestimmung der Mikro organismusdichte von einer Viskositätsänderung infolge einer Proliferation des Mikroorganismus während eines Kultivierungs prozesses und für die Bestimmung einer Mikroorganismusprodukt konzentration oder dergleichen in Relation zu einer Viskosi tätsänderung derselben.

Hinsichtlich solcher Methode und Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit sind bereits ver schiedene Vorschläge gemacht worden.

Die zur öffentlichen Einsichtnahme ausgelegte japanische Ge brauchsmustermodell-Anmeldung Nr. 1987-1 26 751 offenbart eine Methode zum Messen einer Flüssigkeitsviskosität auf der Basis einer Geschwindigkeit, mit der eine Stahlkugel in eine Objekt flüssigkeit fällt.

Diese dynamische Methode kann jedoch nicht für die für struk turelle Zerstörung anfällige Flüssigkeit angewendet werden, weil die Stahlkugel gewöhnlich eine starke Kraft auf ein zu messendes Objekt aufbringt. Außerdem erfordert eine solche Methode eine Probenahme und macht daher eine kontinuierliche Messung unmöglich. Hinzu kommt, daß die Messung in einer er schütterungsfreien Umgebung vorgenommen werden, um sicherzu stellen, daß die Messung niemals durch eine durch verschiedene externe Faktoren verursachte Erschütterung beeinflußt wird.

Mitglieder, die einen Teil der Erfinder der vorliegenden Erfindung bilden, haben vorher in der zur öffentlichen Einsichtnahme ausgelegten japanischen Gebrauchsmustermodell- Anmeldung Nr. 1987-1 85 146 eine Methode zum Messen einer Zu standsänderung wie z.B. die Viskosität einer Objektflüssig keit durch Messen einer Änderung in der Wärmeübertragung von einem in der Objektflüssigkeit eingetauchten Heizelement zu letzterer offenbart.

Eine solche Methode zur Messung ist für ein statisches System am wirksamsten nützlich und für einen Zustand der Laminarströmung weiter wirksamer nützlich. Im praktischen Gebrauch muß jedoch eine turbulente Strömung gemessen werden, in der die Notwendigkeit besteht, in einer stabilen Meßum gebung zu bleiben.

Für die Messung einer Objektflüssigkeit in dem fließenden System sind bereits verschiedene Methoden vorgeschlagen worden, wie z.B. die Methode, die übernommen wurde, um eine Menge der Objektflüssigkeit als Probe zu entnehmen und so dann diese Probenahmemenge der Objektflüssigkeit in einem statischen System zu messen; die Methode, die übernommen wurde, um eine Menge der Objektflüssigkeit in eine Umgehungsleitung einzuführen, innerhalb der die effektive Messung vorgenommen wird, und die Methode, die übernommen wurde, um eine Sammel messung auf der Basis von Ausgaben von einem oder mehreren, innerhalb eines Fließsystems vorgesehenen Sensoren vorzu nehmen. Die auf die Probenahme bauende Methode ist jedoch empfänglich für die Erzeugung von Mikroorganismen und Schwankungen der Messung je nach der speziellen Position des Systems, in der die besagte Probenahme stattfindet. Die Me thode, die sich der Umgehungsleitung bedient, führt unvermeid bar zu einer Kompliziertheit der Einrichtung, und es ist häufig schwierig, die Umgehungsleitung auszuwaschen. Und die sich eines oder mehrerer Sensoren bedienende Methode erfor dert ebenfalls eine Einrichtung, die entsprechend kompliziert und zuweilen kostspielig ist, je nach Zahl der effektiv be nutzten Sensoren, und erfordert eine komplexe Analyse der jeweiligen, von diesen Sensoren gelieferten Ausgabewerte.

Mitglieder, die einen Teil der Erfinder der vorliegenden Erfindung bilden, haben in der zur öffentlichen Einsicht nahme ausgelegten japanischen Gebrauchsmustermodell- Anmeldung Nr. 1988-2 12 840 eine Methode zum Messen einer Zustandsänderung einer Objektflüssigkeit offenbart, von der eine Menge einen Heizsensor umgibt, der in einem Zustand statischer Strömung gehalten wird, um einen Flüssigkeits zustand angesichts der Tatsache zu messen, daß andernfalls eine turbulente Strömung um den Sensor herum erzeugt würde, so daß der Wärmeübertragungskoeffizient der Flüssigkeit durch eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit verändert würde.

Mit einer solchen Methode des Standes der Technik ist der Sensor jedoch für eine untolerierbar starke Kraft anfällig, die während der Einleitung der Flüssigkeit in einen röhren förmigen Körper durch einen Kolben aufgebracht wird. Außer dem ist eine solche, zum Stande der Technik gehörende Tech nik für Flüssigkeiten einer solchen Art ungeeignet, daß die Menge der extern vom röhrenförmigen Körper vorhandenen Flüssigkeit dazu tendiert, einen Zustand aufzuweisen, der sich mit dem Verstreichen der Zeit ständig verändert, weil die Messung nur innerhalb des röhrenförmigen Körpers vor genommen werden kann.

Kurze Inhaltsangabe der Erfindung

Demzufolge besteht ein Zweck der Erfindung darin, eine akku rate Messung einer Änderung im Zustand einer Objektflüssig keit selbst dann zustande zu bringen, wenn eine turbulente Strömung oder andere Bedingungen der Objektflüssigkeit die Messung sonst schwierig machen würden, indem man einen röhren förmigen Körper in die Objektflüssigkeit gibt und einen Zustand der Laminarströmung oder einen statischen Zustand innerhalb des röhrenförmigen Körpers herstellt.

Der vorbeschriebene Zweck wird gemäß der Erfindung durch eine Methode zur Messung einer Zustandsänderung einer Ob jektflüssigkeit erreicht, welche die folgenden Arbeitsschritte umfaßt:
Anbringung einer Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit, die einen röhren förmigen Körper aufweist, der mindestens einen Heizsensor enthält, welcher die sogenannte Hitzdrahtmethode in der Objektflüssigkeit anwendet;
Einleitung einer Menge der Flüssigkeit in den besagten röhrenförmigen Körper;
Messung einer Temperatur des besagten Heizsensors durch den besagten Heizsensor selbst, während die Menge der Flüssigkeit in einem Zustand der Laminarströmung oder einem statischen Zustand gehalten wird;
Messung einer Temperatur der Flüssigkeit oder der Menge der Flüssigkeit innerhalb des besagten röhrenförmigen Körpers;
Ablassen der besagten Menge der Flüssigkeit aus dem röhren förmigen Körper, nachdem die besagten Temperaturmessungen abgeschlossen worden sind, und
Bestimmung einer Änderung im Zustand der Objektflüssig keit auf der Basis der Temperaturen der Flüssigkeit und des Heizsensors.

Der vorbeschriebene Zweck wird gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung zum Messen einer Zustandsänderung einer Objektflüssigkeit realisiert, die aus Folgendem besteht:
Einem röhrenförmigen Körper, in dem mindestens ein Heiz sensor enthalten ist, welcher die sogenannte Hitzdraht methode anwendet, und
einer Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung, die benutzt wird, um eine Laminarströmung innerhalb des besagten röhrenförmi gen Körpers zu erzeugen.

Als besagte Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung wird möglichst eine Laufradflügelgruppe, eine Schraubenflügelgruppe, eine Luftschraubengruppe oder dergleichen benutzt.

Mit der Meßeinrichtung einer solchen Anordnung wird durch die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung eine stabilisierte Laminarströmung erzeugt, so daß die besagte Laminarströmung um die Sensoren herum aufrechterhalten werden kann, die während der Messung innerhalb des röhrenförmigen Körpers angebracht sind, und zwar selbst dann, wenn eine turbulente Strömung innerhalb des Flüssigkeitsbehälters besteht.

Die Meßeinrichtung ist möglichst mit einer Antriebsein richtung eingebaut, welche mit der Flüssigkeits-Flügelrad einrichtung verbunden ist, um die Bewegung der Einrichtung zu jeglichem Standort zu erleichtern, an dem die Messung einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit vorge nommen werden soll.

Die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung besteht möglichst aus einer Schraubenflügelgruppe oder einer Luftschrauben gruppe, die angepaßt ist, um die Flüssigkeit axial vom röhrenförmigen Körper vorwärtszutreiben, damit die Flüssig keit in Form einer Laminarströmung gleichmäßig in den röhrenförmigen Körper eingeleitet werden kann. In diesem Fall können innerhalb des röhrenförmigen Körpers geeignete Ausrichtflügel vorgesehen werden, die dazu dienen, die Flüssigkeit axial vom röhrenförmigen Körper auszurichten und dadurch die Erzeugung der Laminarströmung zuverlässiger zu gestalten.

Die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung kann ebenfalls eine Flachflügelgruppe umfassen, die angepaßt ist, um eine Rotationsströmung innerhalb des röhrenförmigen Körpers um die Achse desselben herum zu erzeugen und damit sicherzu stellen, daß eine stabilisierte Messung durchgeführt wird.

Innerhalb des (Anmerkung des Übersetzers: Hier fehlt etwas im englischen Text. Ich nehme an, daß es die Bezeichnung "tubular body" = "röhrenförmiger Körper" ist) sind der Temperatursensor, der ausschließlich zum Abfühlen einer Temperatur der Flüssigkeit benutzt wird, und der Heiz sensor angeordnet, der benutzt wird, um eine Temperatur der durch ihn selbst erzeugten Hitze abzufühlen, während dieser Heizsensor zur Wärmeerzeugung eingeschaltet ist, so daß eine Zustandsänderung wie z.B. eine Änderung in der Viskosität der Flüssigkeit auf der Grundlage eines Temperaturunterschieds zwischen der Flüssigkeit und dem Heizsensor ermittelt werden kann.

In diesem Fall können die jeweiligen Sensoren ausgerichtet werden, um parallel oder perpendikulär zu einer Richtung zu liegen, in der die Flüssigkeit strömt.

Der vorbeschriebene Zweck wird gemäß der Erfindung auch durch eine Einrichtung zum Messen einer Zustandsänderung einer Objektflüssigkeit realisiert, die aus Folgendem be steht:
Einem röhrenförmigen Körper, in dem mindestens ein Heiz sensor enthalten ist, welcher die sogenannte Hitzdrahtmethode anwendet, und
einer Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung, die benutzt wird, um eine Laminarströmung innerhalb des besagten röhrenförmi gen Körpers zu erzeugen,
wobei der besagte röhrenförmige Körper mit einem Einlaß und einem Auslaß für die Flüssigkeit versehen ist.

Mit der Meßeinrichtung von solcher Konstruktion wird eine Änderung im Zustand der Objektflüssigkeit erkannt, während eine Menge der Flüssigkeit durch die Flüssigkeits-Flügelrad einrichtung in den röhrenförmigen Körper hineingetrieben wird, so daß eine Strömung von konstanter Geschwindigkeit für eine zuverlässige Messung aufrechterhalten wird, und zwar selbst dann, wenn es eine turbulente Strömung inner halb des Flüssigkeitsbehälters gibt.

Durch Bereitstellung des Flüssigkeits-Temperatursensors, der ausschließlich benutzt wird, um eine Temperatur der Flüssigkeit abzufühlen, und des Heizsensors, der benutzt wird, um eine Temperatur der durch ihn selbst erzeugten Hitze abzufühlen, während dieser Heizsensor eingeschaltet ist, um Hitze zu erzeugen, kann eine Zustandsänderung wie z.B. eine Änderung in der Viskosität der Flüssigkeit an hand des Temperaturunterschieds zwischen der Flüssigkeit und dem Heizsensor ermittelt werden. In diesem Fall ver laufen die jeweiligen Sensoren möglichst entlang einer Richtung, in der die Flüssigkeit strömt.

Durch Benutzung der Schraubenflügel- oder der einachsigen Exzenterpumpe wird es ermöglicht, die Objektflüssigkeit frei von jeglicher Agitationswirkung, die mechanische Schocks auf Zellen oder Mikroorganismen aufbringen und diese zer stören könnte, in den röhrenförmigen Körper einzuleiten.

Der vorbeschriebene Zweck wird gemäß der Erfindung auch durch eine Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit realisiert, die aus Folgendem be steht:
Einem röhrenförmigen Körper, in dem mindestens ein Heiz sensor enthalten ist, welcher die sogenannte Hitzedraht methode anwendet;
einen Durchlaß für das Hindurchströmen der Objektflüssig keit in den röhrenförmigen Körper hinein- oder aus ihm heraus, und
einer Einrichtung, die benutzt wird, um den besagten Durch laß zu öffnen und zu schließen.

Mit der Meßeinrichtung von solcher Konstruktion wir der Durchlaß geöffnet, wodurch die Flüssigkeit durch diesen hindurch in den röhrenförmigen Körper strömen kann; sodann wird der Durchlaß geschlossen, um die Flüssigkeit für die effektive Erkennung einer Zustandsänderung der Flüssigkeit durch die Sensoren statisch zu machen. Demzufolge wird gewährleistet, daß die Messung für die Menge der Objekt flüssigkeit durchgeführt, die auf diese Weise innerhalb des röhrenförmigen Körpers statisch ist, und zwar selbst dann, wenn eine instabile Strömung der Flüssigkeit inner halb des Flüssigkeitsbehälters besteht.

Wenn der röhrenförmige Körper aus einem äußeren Röhren element und einem inneren Röhrenelement besteht und diese Röhrenelemente jeweils mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen sind, so daß die Vielfachdurchlässe für das Hin durchströmen der Flüssigkeit in den oder aus dem röhren förmigen Körper durch Mitwirken der besagten Schlitze begrenzt sind, können diese Durchlässe auf einfache Weise geöffnet oder geschlossen werden. In diesem Fall sind ver schiedene Anordnungen möglich, z.B. eine Anordnung derge stalt, daß die Durchlässe durch axiales Bewegen irgend eines der äußeren Röhrenelemente und der inneren Röhren elemente relativ zum anderen geöffnet oder geschlossen werden, oder eine Anordnung dergestalt, daß die Durchlässe durch Drehen irgendeines der äußeren Röhrenelemente und der inneren Röhrenelemente relativ zum anderen geöffnet oder geschlossen werden. Alternativ können die Durchlässe so vorgesehen werden, daß sie dadurch geöffnet oder ge schlossen werden, daß die Wand des röhrenförmigen Körpers teilweise oder insgesamt bewegt wird, oder daß der röhren förmige Körper entlang einer geteilten Leitung, die axial von dem röhrenförmigen Körper verläuft, drehbar geöffnet oder geschlossen wird. Desweiteren ist eine andere Anord nung möglich, in der der röhrenförmige Körper einen qua dratischen röhrenförmigen Körper umfaßt, der Seitenwände aufweist, die zum Drehen angepaßt sind, um die Durchlässe für die Flüssigkeit vorzusehen.

Anstatt der vorerwähnten Anordnung, in der innerhalb des röhrenförmigen Körpers der Temperatursensor vorgesehen ist, der ausschließlich benutzt wird, um eine Temperatur der Flüssigkeit abzufühlen, und der Heizsensor, der angepaßt ist, um einen Wert der durch ihn seIbst erzeugten Hitze zu erkennen, während dieser Heizsensor eingeschaltet ist, damit eine Zustandsänderung wie z.B. eine Änderung in der Viskosität der ObjektfIüssigkeit anhand eines Temperatur unterschieds zwischen der Flüssigkeit und dem Heizsensor abgefühlt werden kann, ist eine Alternativanordnung eben falls möglich, in der nur der Heizsensor innerhalb des röhrenförmigen Körpers vorgesehen ist, damit eine Flüssig keitstemperatur durch diesen Heizsensor abgefühlt werden kann, während er nicht eingeschaltet ist, und sodann der selbe Heizsensor eingeschaltet wird, um Hitze zu erzeugen, und eine Temperatur dieser Hitze durch den Heizsensor selbst abgefühIt wird. Eine noch andere Anordnung ist ebenfalls möglich, wobei hier der Heizsensor angepaßt ist, um eine Temperatur von durch ihn selbst erzeugter Hitze abzufühlen, während er eingeschaltet ist, um Hitze zu erzeugen, und innerhalb des röhrenförmigen Körpers angeordnet wird, während der nur zum AbfühIen einer Flüssigkeitstemperatur benutzte Temperatursensor innerhalb oder außerhalb des röhrenförmigen Körpers angebracht wird.

Nunmehr wird ein Grundsatz der Erfindung erörtert.

Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Methode zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit, indem man die Objektflüssigkeit in Wärmekontakt mit einem Heizelement bringt und die besagte Änderung aus einem Un terschied zwischen einer Temperatur der Objektflüssigkeit und einer Temperatur des Heizelements ermittelt. Wie durch Mitglieder beschrieben, die einen Teil der Erfinder der vorliegenden Anmeldung in der zur öffentlichen Einsicht nahme ausgelegten japanischen Gebrauchsmustermodell- Anmeldung Nr. 1987-1 85 146 bilden, verändert sich eine Scheinviskosität einer Flüssigkeit, während sich ein Zu stand dieser Flüssigkeit ändert. Die Erfindung bedient sich einer Methode, welche die Arbeitsschritte der Messung einer Änderung in der Scheinviskosität einer Objektflüs sigkeit und dadurch der Ermittlung einer Änderung im Zustand der Flüssigkeit umfaßt, insbesondere in Anbetracht eines Phänomens daß, während der Wärmeübertragung von dem Heizsensor, die eine vorherbestimmte Wärmemenge zur Flüs sigkeit erzeugt, sich eine Größe der Wärmeübertragung ändert und sich eine Temperatur des Heizsensors entsprechend ändert, während sich die Scheinviskosität der Flüssigkeit verändert.

Umgekehrt läßt sich anhand der Messung solcher Temperatur änderungen die entsprechende Änderung im Zustand der Flüs sigkeit ermitteln. Die Temperaturänderung ist jedoch zu gering für eine Messung mit einer Sollgenauigkeit. Um einen solchen Wert von Änderungen zu vergrößern, wird es bevorzugt, einen Wärmeübertragungskoeffizienten α zu be nutzen, der einen effektiven Fortschritt der Wärmeüber tragung anzeigt.

Der Wärmeübertragungskoeffizient α wird durch eine folgende Gleichung ausgedrückt:

= Q/S (R_s - R_∞)

wobei
Q = im Heizelement generierter Wärmewert
S = Oberfläche des Heizelements
R_s = Oberflächentemperatur des Heizelements
R_∞ = Temperatur der Umgebungsflüssigkeit

Wenn eine Änderung in der Flüssigkeitstemperatur gering genug ist, um den im Heizelement generierten Wärmewert als konstant anzusehen, wird ein Temperaturunterschied zwischen dem Heizelement und der Flüssigkeit gemessen, während die Zeit abläuft, und eine Änderung in einem solchen Temperatur unterschied kann gemessen werden, um eine Änderung im Zu stand der Flüssigkeit zu ermitteln.

Wenn eine Änderung in der Flüssigkeit relativ groß ist und sich ein elektrischer Widerstandswert R ändert, während sich die Flüssigkeitstemperatur entsprechend einer Gleichung

Q = R_i² ändert

wobei
R = elektrischer Widerstandswert des Sensors,
i = an den Sensor angelegte elektrische Stromdichte,

kann der Wärmewert, der sich sonst infolge der besagten Ände rung im elektrischen Widerstandswert ändern würde, konstant gehalten werden, indem man den elektrischen Stromdichtewert i kontrolliert.

Es versteht sich, daß die Oberflächentemperatur ( O_s ) des Sensors sich leicht aus der Temperatur ( O_w ) des Heizsensors errechnen läßt, indem man die Erfindung benutzt, die durch Mitglieder offenbart wurde, die einen Teil der Erfinder der vorliegenden Anmeldung in der U.S. Patentschrift Nr. 48 32 504 bilden.

Es ist auch möglich, eine Konzentration der Flüssigkeit in Wechselbeziehung mit verschiedenen Faktoren wie z.B. der be sagten Temperatur des Heizsensors und Änderungen im Wärme übertragungskoeffizienten sowie der Viskosität der Flüssig keit zu bestimmen.

Der Zustand der Flüssigkeit ist - neben der Änderung in der Viskosität - ebenfalls abhängig von Änderungen in der Zusammen setzung, der physikalischen Eigenschaft oder der anderen Fak toren der Flüssigkeit. Dementsprechend ist es ebenfalls mög lich, eine Änderung im Zustand verschiedener Objektflüssig keiten zu bestimmen, indem man Indexwerte, die man - neben dem Wärmeübertragungskoeffizienten - von dem Wärmeausbrei tungsvermögen, der Wärmeleitfähigkeit, kubischen Ausdehnung (Anmerkung des Übersetzers: Im Englischen steht "volumatic expansion"; muß wohl heißen "volumetric expansion" = kubische Ausdehnung) oder dergleichen erhalten hat, in Beziehung setzt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die obigen und andere Zwecke der Erfindung ersieht man durch Bezugnahme auf die Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen; in diesen Zeichnungen ist:
Abb. 1 eine Seitenansicht, welche teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Einrichtung darstellt, die in Übereinstimmung mit der Erfindung konstruiert wurde. und eine Laufradflügelgruppe als Flüssigkeits-Flügelradein richtung verwendet.
Abb. 2 eine Schnittansicht auf Achse H-H in Abbil dung 1.
Abb. 3 eine Vorderansicht der durch Abb. 1 dar gestellten praktischen Ausführungsform, wobei die internen Einzelheiten weggelassen sind.
Abb. 4 eine Seitenansicht der durch Abb. 1 dar gestellten praktischen Ausführungsform in auseinanderge zogener Anordnung.
Abb. 5 eine Seitenansicht, die einen Griff in der durch Abb. 1 dargestellten praktischen Ausführungsform zeigt.
Abb. 6 eine perspektivische Ansicht, welche eine wei tere praktische Ausführungsform der Flüssigkeit-Flügelrad einrichtung darstellt.
Abb. 7 eine perspektivische Ansicht einer Schrauben flügelgruppe als noch eine andere praktische Ausführungs form der Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung.
Abb. 8 eine Schnittansicht, die eine Luftschraubengruppe als eine weitere praktische Ausführungsform der Flüssigkeits- Flügelradeinrichtung darstellt.
Abb. 9 und 10 sind eine teilweise im Schnitt ge zeigte Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht, welche eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung darstellen, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde, wobei ein Schraubenflügelrad als Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung verwendet wird.
Abb. 11 eine Seitenansicht, welche teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung zeigt, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde und eine einachsige Exzenterpumpe als Flüssigkeits-Flügelradeinrich tung verwendet.
Abb. 12A bis 12C sind perspektivische Ansichten, die Methoden darstellen, nach denen die Meßeinrichtungen der Erfindung, die das Schraubenflügelrad oder die einachsige Exzenterpumpe als Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung ver wenden, jeweils an einen zugeordneten Flüssigkeitsbehälter montiert werden können.
Abb. 13 und 14 sind Seitenansichten, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meßeinrich tung darstellen, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde und ein äußeres Röhrenelement und ein inneres Röhrenelement umfaßt, die beide mit Schlitzen,in der geöffneten bzw. ge schlossenen Stellung, versehen sind.
Abb. 15 eine Seitenansicht, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung dar stellt, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde und äußere und innere Röhrenelemente aufweist, die beide mit Axialschlitzen versehen sind.
Abb. 16 eine Seitenansicht, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung zeigt, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde, und in der der röhrenförmige Körper einen quadratischen röhrenförmigen Körper umfaßt, dessen vertikal gegenüberliegende Seitenwände angepaßt sind, um gedreht zu werden, um dadurch die Durch lässe für die Flüssigkeit zu öffnen oder zu schließen.
Abb. 17 eine Schnittansicht auf Achse XVII-XVII in Abb. 16.
Abb. 18 eine teilweise weggebrochene Schnittansicht, welche eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung darstellt, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde und in der ein vorderer Halbabschnitt des röhrenförmigen Körpers axial verschiebbar ist.
Abb. 19 eine Vorderansicht, die teilweise im Schnitt eine praktische Ausführungsform der Meßeinrichtung dar stellt, die gemäß der Erfindung konstruiert wurde und in der die zylindrische Wand des röhrenförmigen Körpers ent lang einer geteilten Leitunggeteilt ist, die axial vom röhrenförmigen Körper verläuft und sich seitlich drehbar um eine Leitung herum öffnen läßt, die diametral gegenüber der besagten geteilten Leitung verläuft.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung nutzt eine Methode zum Messen einer Anderung im Zustand einer Objektflüssigkeit auf der Basis eines Temperaturunterschieds zwischen dem Heizelement und der Flüssigkeit. Anfangs wird eine praktische Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die einen röhrenförmigen Körper umfaßt, in dem eine Flügelradgruppe vorgesehen ist, die angepaßt ist, um eine Laminarströmung in der Flüssigkeit zu erzeugen, und ein Sensor, der dazu dient, den effektiven Zustand der Flüssigkeit zu ermitteln.

Es wird Bezug genommen auf die Abb. 1 bis 4, die eine erste praktische Ausführungsform der Erfindung dar stellen, in der die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung eines spezifischen Typs verwendet wird. Ein Sensor 12, der als Heizelement dient, und ein Sensor 13, der zum Abfühlen einer Temperatur der Flüssigkeit dient, werden innerhalb eines röhrenförmigen Körpers 11 angebracht und durch eine Halterung 14 mit Bezug auf den besagten röhrenförmigen Körper 11 befestigt. Ein Zuleitungsdraht 15 ist elektrisch an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) angeschlossen.

Die Sensoren 12, 13 haben jeweils Frontabschnitte, die als Dektoren 12f, 13f dienen, welche innerhalb eines Führungs abschnitts 11f des röhrenförmigen Körpers 11 angeordnet sind.

Der Führungsabschnitt 11f des röhrenförmigen Körpers 11 hat eine Öffnung 16 in einer Oberfläche am vorderen Ende dessel ben, durch die eine Objektflüssigkeit in den röhrenförmigen Körper 11 eingeleitet wird, um durch die darin befindlichen Sensoren 12, 13 gemessen zu werden. Die Objektflüssigkeit die auf diese Weise in den röhrenförmigen Körper 11 einge leitet wurde, wird durch einen Austrittskanal 17 abgelassen.

Ein Greifer 18 ist auf einem unteren Ende des röhrenförmigen Körpers 11 montiert. ln dieser praktischen Ausführungsform ist der Greifer 18, der aus einem Greifer selbst 18a und einem Griff 18b besteht, so angeordnet, daß der besagte Griff 18b relativ zum Greifer selbst 18a an einem Diagonal gelenk 19 anlenkbar gedreht werden kann, um eine winkelige Konfiguration bereitzustellen. Der Greifer 18 wird durch einen Stopper 20 in dieser Winkelkonfiguration gehalten.

Der eigentliche Greifer 18a enthält einen Elektromotor (nicht gezeigt), während der Griff 18b eine Batterie (nicht dargestellt) enthält, so daß nach Betätigung eines Schalters 21 der Elektromotor eingeschaltet wird, um eine Rotations welle 22 innerhalb des röhrenförmigen Körpers 11 anzutreiben. Die Rotationswelle 22 ist durch ein Spannfutter 23 an eine Antriebswelle des Elektromotors gekuppelt.

Die Rotationswelle 22 ist auf ihrem Führungsabschnitt mit vier einzelnen Flachflügeln 24 derart versehen, daß sie von dem Führungsabschnitt 11f des röhrenförmigen Körpers 11 umgeben wird. Es ist zu beachten, daß diese Einzelflügel 24 - wie in Abb. 2 zu sehen - radial innerhalb der Sen soren 12, 13 und daher von Kontakt damit frei angeordnet sind.

Auf diese Weise bewirkt die Betätigung des Schalters 21, daß die Laufradflügelgruppe 24 gedreht wird und eine Rotations strömung innerhalb des röhrenförmigen Körpers 11 erzeugt und die Flüssigkeit perpendikulär gegen die jeweiligen Sensoren 12, 13 getrieben wird. Die Laufradflügelgruppe 24 kann in verschiedenen Konfigurationen ausgeführt sein, und die Richtung der innerhalb des röhrenförmigen Körpers 11 erzeugten Strömung ist abhängig von der speziellen Kon figuration dieser Laufradflügelgruppe.

Abb. 6 zeigt eine zweite praktische Ausführungsform der Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung gemäß der Erfindung bestehend aus drei individuellen Flachflügeln, die jeweils eine etwas geringere Radiallänge aufweisen als der Innen durchmesser des röhrenförmigen Körpers 11 und mit einem Schlitz 25 geformt sind, um zu verhindern, daß der Flügel durch die Sensoren 12, 13 berührt wird.

Abb. 7 zeigt eine dritte praktische Ausführungsform der Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung gemäß der Erfindung bestehend aus einer einem einzigen Schraubenflügel 24, der durch einen Stützhebel 26 an der Rotationswelle 22 befestigt ist. Dieser Schraubenflügel 24 grenzt einen mittigen freien Raum 27 ab, in dem die Sensoren 12, 13 so vorgesehen sind, daß der Schraubenflügel 24 rotiert werden kann, ohne durch diese Sensoren 12, 13 berührt zu werden. Alternativ können die Sensoren 12, 13 außer halb des Schraubenflügels 24 angeordnet werden.

Die Rotation dieses Schraubenflügels 24 erzeugt eine Strömung der Flüssigkeit, welche durch die in der Ober fläche im vorderen Ende des röhrenförmigen Körpers 11 gebildete Öffnung 16 in diese hinein und dann axial innerhalb des besagten röhrenförmigen Körpers 11 entlang den Sensoren 12, 13 geht.

Abb. 8 veranschaulicht eine vierte praktische Aus führungsform der Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung gemäß der Erfindung bestehend aus einer sogenannten Luftschrauben gruppe, die auf dem vorderen Ende der Rotationswelle 22 montiert ist, um die Flüssigkeit in den röhrenförmigen Körper 11 einzuleiten. Desweiteren enthält der Führungs abschnitt 11f des röhrenförmigen Körpers 11 Ausricht flügel 28, die benutzt werden, um eine Strömung der durch die Luftschraubengruppe 24 in den röhrenförmigen Körper 11 eingeleiteten Flüssigkeit auszurichten und dadurch sicher zustellen, daß die Flüssigkeit axial innerhalb des röhren förmigen Körpers 11 strömt. Die Rotation dieser Luftschrau bengruppe 24 bewirkt, daß die Flüssigkeit in den röhrenförmi gen Körper 11 eingeleitet wird und dann axial innerhalb des röhrenförmigen Körpers 11 entlang den Sensoren 12, 13 fließt.

Die Meßeinrichtung einschließlich irgendeiner der vorge nannten ersten bis vierten praktischen Ausführungsformen des Flüssigkeitsflügelrades in der Konstruktion gemäß der Erfindung kann in einer nachstehend beschriebenen Weise betrieben werden.

Mit dem Griff 18b des Greifers 18 in einer Hand wird der Führungsabschnitt 11f des röhrenförmigen Körpers 11 in eine Objektflüssigkeit eingetaucht, wodurch die letztere durch die Öffnung 16 in den röhrenförmigen Körper 11 ein geleitet werden kann, und dann wird der Schalter 21 EIN- geschaltet, um die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung 24 zu rotieren, so daß eine Rotationsströmung oder eine Axialströmung erzeugt und dadurch die Flüssigkeit perpen dikulär zu oder parallel mit den Sensoren 12, 13 bewegt wird.

Sodann wird eine Temperatur der Flüssigkeit durch den Flüssigkeits-Temperatursensor 13 gemessen, während die Flüssigkeit von dem Heizsensor 12 mit Wärme versorgt wird, und eine Änderung im Zustand der Flüssigkeit wie z.B. eine Viskosität wird anhand eines Temperaturunterschieds zwi schen dem Heizsensor und der den besagten Flüssigkeits- Temperatursensor umgebenden Flüssigkeit ermittelt Die jeweiligen Sensoren werden möglichst so angeordnet, daß sie sich entlang oder perpendikulär zu einer Richtung erstrecken, in der die Flüssigkeit strömt.

Diese mit Antriebsvorrichtung für die Laufradflügelgruppe ausgestattete, handliche Einrichtung läßt sich problemlos zu jedem gewünschten Ort bringen, wo ein Zustand der Flüs sigkeit ermittelt werden soll, und sie ermöglicht eine stabilisierte Messung durch Erzeugung einer stabilisierten Rotationsströmung oder Axialströmung innerhalb des röhren förmigen Körpers 11 unter der Einwirkung der Flüssigkeits- Flügelradeinrichtung 24.

Dementsprechend ist es möglich, die gewünschte Messung unter Aufrechterhaltung eines Zustandes der Laminarströmung der die Sensoren umgebenden Flüssigkeit selbst dann durch zuführen, wenn eine turbulente Strömung innerhalb eines Flüssigkeitsbehälters vorhanden ist.

In der speziellen praktischen Ausführungsform, welche die einzelne Schraubenflügel- oder Luftschraubenflügelgruppe als Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung benutzt, enthält der röhrenförmige Körper 11 möglichst darin Ausrichtflügel, die angepaßt sind, um eine Strömung der Flüssigkeit axial vom röhrenförmigen Körper 11 auszurichten, so daß die Laminar strömung weiterhin zuverlässig erzeugt wird.

Die Benutzung der individuelle Flachflügel umfassenden Laufradflügelgruppe ermöglicht die Erzeugung einer stabili sierten Rotationsströmung innerhalb des röhrenförmigen Kör pers 11 und ermöglicht dadurch die Realisierung einer zuver lässigen Messung. Die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung kann auch in einer von der hierin dargestellten und be schriebenen Anordnung abweichenden Anordnung implementiert werden.

Abb. 9 zeigt im Schnitt eine fünfte praktische Aus führungsform der gemäß der Erfindung konstruierten Meßein richtung, die einen Schraubenflügel als Flüssigkeits-Flügel radeinrichtung übernimmt, um eine Laminarströmung der Ob jektflüssigkeit innerhalb des röhrenförmigen Körpers zu erzeugen.

Bezugnehmend auf Abb. 9 umfaßt eine Meßeinrichtung 50 einen röhrenförmigen Körper 51 und ist an einen Flüssig keitsbehälter 56 angeschlossen. Ein Heizsensor 52 und ein Flüssigkeits-Temperatursensor 53 werden durch eine gemein same Sensorhalterung 54 innerhalb des röhrenförmigen Körpers 51 parallel zur Achse des röhrenförmigen Körpers 51 gehalten. Ein Zuleitungsdraht 55 wird durch ein hinteres Ende der Sensorhalterung 54 herausgezogen und elektrisch an eine Steuereinheit (nicht gezeigt) angeschlossen.

Die Sensorhalterung 54 wird in einen durch eine Wand 56W des Flüssigkeitsbehälters 56 geformten Anschlußkanal 57 eingesetzt und durch einen Klemmring 58 in Stellung gehal ten, so daß der röhrenförmige Körper 51 in eine Objekt flüssigkeit f eingetaucht wird, mit der der Behälter 56 gefüllt worden ist.

Der röhrenförmige Körper 51 ist in seiner vorderen Endfläche mit einem Einlaß 60 und neben seinem hinteren Ende mit einem Auslaß 61 versehen. Der röhrenförmige Körper 51 enthält darin einen Schraubenflügel 62, der sich axial vom röhrenförmigen Körper 51 erstreckt, und die Rotation desselben bewirkt, daß die Objektflüssigkeit f durch den Einlaß 60 in den röhren förmigen Körper 51 eingeleitet wird, sodann entlang den Sensoren 52, 53 strömt und durch den Austritt 61 abgelassen Eine Rotationswelle 63 des Schraubenflügels 62 ragt aus einem hinteren Ende einer mechanischen Dichtungseinrichtung 64 heraus, die hinter der Sensorhalterung 54 vorgesehen ist, und sie ist an eine Abtriebswelle 67 eines Getriebes 66 angeschlossen, das über einen Elektromotor 65 angetrieben wird.

Die gegenwärtige praktische Ausführungsform ermöglicht es den Sensoren 52, 53, jede Änderung in einem Zustand der Objektflüssigkeit f zu erkennen, während der Schrauben flügel 62 die Flüssigkeit f innerhalb des röhrenförmigen Körpers 51 parallel zu den Sensoren 52, 53 vorwärtstreibt.

Selbst wenn in der Flüssigkeit f innerhalb des Flüssig keitsbehälters 56 eine turbulente Strömung erzeugt wird, wird die Strömung mit konstanter Geschwindigkeit inner halb des röhrenförmigen Körpers 51 aufrechterhalten, und daher können Änderungen in der Konzentration, Viskosität und dergleichen der Flüssigkeit f durch einen stabilisier ten Messungsprozeß ermittelt werden.

Abb. 11 zeigt eine sechste praktische Ausführungs form, die sich eng an die fünfte praktische Ausführungs form anlehnt und in der der röhrenförmige Körper 51 an seinem vorderen Ende mit einer einachsigen Exzenterpumpe 70 ausgestattet ist. Eine zum Antreiben der einachsigen Exzenterpumpe 70 benutzte Exzenterwelle 71 ist durch eine Kupplung 73 an eine Rotationswelle 72 gekuppelt. Die Ro tationswelle 72 ragt - ebenso wie im Falle der Abb. 9 aus dem hinteren Ende der mechanischen Dichtungseinrichtung (in Abb. 11 nicht gezeigt) heraus, die hinter der Sensorhalterung 54 vorgesehen ist, und sie ist an die Ab triebswelle des über den Elektromotor angetriebenen Ge triebes angeschlossen.

Der Rest des Aufbaus ist mit dem von Abb. 9 iden tisch.

Auch die durch Abb. 11 dargestellte praktische Aus führungsform gestattet es den Sensoren 52, 53, jede Ände rung zu erkennen, die in einem Zustand der Objektflüssig keit f eintritt, während die einachsige Exzenterpumpe 70 die Flüssigkeit f vorwärtstreibt, um innerhalb des röhren förmigen Körpers 51 mit konstanter Stromungsgeschwindigkeit für den stabilisierten Messungsprozeß zu fließen.

Die Abb. 12A bis 12C sind perspektivische Ansich ten, welche die möglichen Methoden veranschaulichen, mit denen die Meßeinrichtung 10 der Erfindung an einem mit einer Objektflüssigkeit gefüllten System montiert werden kann, wobei ein Zellkultivatortank 80 mit einem Einlaß 81 und einem Ablaß 82 für eine Objektflüssigkeit f, einem Gaseinlaß 83, einem Gasauslaß 84, einem Rührer 85, einem Beobachtungsfenster 86 usw. - wie in Abb. 12A gezeigt - als spezifisches Beispiel genommen wird. (Diese Bauteile sind in den Abb. 12B und 12C nicht gezeigt).

Abb. 12A zeigt die am Zellkultivatortank 80 in ho rizontaler Ausrichtung mit Bezug auf den Tank 80 montierte Meßeinrichtung 10; Abb. 12B zeigt die am Zellkulti vatortank 80 mit Einlaß-60-Öffnung am Führungsende der Meßeinrichtung 10 leicht nach unten geneigt montierter Meßeinrichtung 10, und Abb. 12C zeigt die in einem seitlich vom Zellkultivatortank 80 für die Umwälzung der Flüssigkeit vorgesehenen Bypass 87 montierte Meß einrichtung.

Die Meßeinrichtung 10 der Erfindung kann selektiv in irgendeiner der in den Abb. 12A bis 12C darge stellten Weisen an dem zugeordneten System montiert werden. Außerdem, und zwar selbst dann, wenn es eine turbulente Strömung der Flüssigkeit innerhalb des Tanks wie z.B. des Zellkultivatortanks 80 infolge von Agitation der Flüssigkeit durch den Rührer 85 gibt, erkennen die Sensoren 52, 53 zuverlässig eine Änderung in einem Zustand der Flüssigkeit f wie z.B. eine Änderung in der Konzen tration, da der Schraubenflügel 62 oder die einachsige Exzenterpumpe 70 eine stabilisierte Laminarströmung von konstanter Geschwindigkeit innerhalb des röhren förmigen Körpers 51 erzeugt.

Noch eine andere praktische Ausführungsform der Erfin dung wird besprochen, in der der röhrenförmige Körper mit Durchlässen für eine Objektflüssigkeit vorgesehen ist, und diese Durchlässe sind so angeordnet, daß sie selektiv geöffnet oder geschlossen werden.

Die Abb. 13 und 14 veranschaulichen eine solche praktische Ausführungsform als eine siebente praktische Ausführungsform der Erfindung. Die Meßeinrichtung 10 ist als an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16, der mit der Objektflüssigkeit F gefüllt ist, montiert gezeigt. Ein röhrenförmiger Körper 101 grenzt darin einen Raum ab, in dem die Flüssigkeit F bleibt. Der röhrenförmige Körper 101 besteht aus einem äußeren Röhrenelement 120 und einem inneren Röhrenelement 121, das innerhalb des äußeren Röhrenelements 120 axial verschiebar ist. Dieses äußere Röhrenelement 120 und innere Röhrenelement 121 sind dort herumgehend mit einer Vielzahl von Umfangsschlitzen 122 bzw. 123 ausgebildet, die beide dazu dienen, die Durch lässe für die Flüssigkeit F abzugrenzen.

Wie aus Abb. 13 ersichtlich, sind die besagten Schlitze 122, solange eine vordere Endwand 121a des inneren Röhren elements 121 mit einer vorderen Endwand 120a des äußeren Röhrenelements 120 in Berührung steht, mit den besagten Schlitzen 123 ausgerichtet, und die Durchlässe werden auf die Maximalfläche für das Hindurchströmen der Flüssig keit F in den oder aus dem röhrenförmigen Körper geöffnet. Ein unteres Ende 120b des äußeren Röhrenelements 120 ist um eine Sensorhalterung 103 befestigt, die wiederum durch Bolzen 104 an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16 be festigt ist. Eine Welle 105 erstreckt sich durch die Sensor halterung 103, und ihr vorderes Ende ist an einem unteren Ende 121b des inneren Röhrenelements 121 befestigt. Hinter der Meßeinrichtung 10 ist ein Antriebsmechanismus 106 vor gesehen, der einen Elektromotor 107 enthält, welcher ange paßt ist, ein Sperrad 109 im Eingriff mit um die Welle 105 herum ausgebildeten Vorsprüngen 108 zu drehen. Die besagten Schlitze 122, 123 werden progressiv aus der gemeinsamen Ausrichtung gebracht, während die Welle 105 in betriebli chem Zusammenwirken mit der Rotation des Sperrades 109 rückwärts bewegt wird, bis die Durchlässe 102 vollständig geschlossen sind, wie in Abb. 14 gezeigt. Die Bezugs ziffer 110 bezeichnet eine Packung. Ein Paar Sensoren 150, 151 erstrecken sich axial innerhalb des lnnenraumes des röhrenförmigen Körpers 101. Der Sensor 150 ist der Heiz sensor, der angepaßt ist, um Wärme zu erzeugen und eine Änderung in der Temperatur dieses Sensors selbst abzufühlen, und der Sensor 151 ist der Flüssigkeits-Temperatursensor, der angepaßt ist, eine Temperatur der diesen Sensor um gebenden Flüssigkeit abzufühlen. Die Bezugsziffer 111 be zeichnet einen Zuleitungsdraht, der dazu dient, die Sensoren 150, 151 einzuschalten und ebenfalls einen Wert der an diese Sensoren angelegten Spannung zu messen. Der Zuleitungsdraht 111 ist elektrisch an die Steuereinheit oder dergleichen (nicht dargestellt) angeschlossen. Die Bezugszahl 112 be zeichnet Packungen.

Abb. 15 zeigt eine achte praktische Ausführungsform, die eng an die siebente praktische Ausführungsform der Meß einrichtung angelehnt ist, die gemäß der Erfindung kon struiert ist, in der der röhrenförmige Körper 101 aus einem äußeren zylindrischen Element 130 und einem inneren zylin drischen Element 131 besteht, wobei das innere zylindrische Element 131 innerhalb des äußeren zylindrischen Elements 131 drehbar ist, um die Durchlässe für die Flüssigkeit F zu öffnen oder zu schließen.

Genau gesagt sind das äußere zylindrische Element 130 und das innere zylindrische Element 131 um sie herumgehend mit einer Vielzahl axialer Schlitze 132 bzw. 133 versehen, wo durch die Durchlässe 102 für die Flüssigkeit F abgegrenzt werden. Wenn diese Schlitze 132, 133 vollständig ausgerichtet sind - wie in Abb. 15 gezeigt -, sind die Durchlässe 102 maximal geöffnet für das Hindurchströmen der Flüssigkeit F in den und aus dem röhrenförmigen Körper. Das untere Ende 120b des äußeren zylindrischen Elements 130 ist um die Sensorhal terung 103 befestigt, die wiederum durch die Bolzen an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16 befestigt ist. Das vordere Ende der Welle 105, die sich durch die Sensorhalterung 103 erstreckt, ist auf einem unteren Ende 131b des inneren zylindrischen Elements 131 montiert und wird drehbar durch den Elektromotor 107 angetrieben, der in dem Antriebsmecha nismus 106 für die Einrichtung enthalten ist. Dadurch wird das innere zylindrische Element 131 innerhalb des äußeren zylindrischen Elements 130 gedreht. Die besagten Schlitze 132, 133 werden aus der besagten gemeinsamen Ausrichtungs beziehung herausgebracht, während das innere Zylinderelement 131 relativ zum äußeren zylindrischen Element 130 gedreht wird, bis die Durchlässe 102 vollständig geschlossen sind. Die anderen Bauelemente sind ähnlich denjenigen, die mit Bezug auf Abb. 13 erwähnt wurden, d.h. diese prakti sche Ausführungsform umfaßt ebenfalls den Heizsensor 150, den Flüssigkeits-Temperatursensor 151, den elektrisch an die Steuereinheit oder dergleichen (nicht gezeigt) ange schlossenen Zuleitungsdraht 111 und die Packungen 110, 112.

Die Abb. en 16 und 17 veranschaulichen eine neunte praktische Ausführungsform, die eng an die siebente prak tische Ausführungsform der Erfindung angelehnt ist, in der ein röhrenförmiger Körper 140 einen quadratischen röhren förmigen Körper umfaßt, der vertikal gegenüberliegende Seiten 141, 141, und lateral gegenüberliegende Seiten 142, 142, aufweist. Die Durchlässe für die Flüssigkeit F werden durch Drehen der vertikal gegenüberliegenden Seiten 141, 141 geöffnet oder geschlossen.

Genauer gesagt ist der röhrenförmige Körper 140 an den la teral gegenüberliegenden Seiten 142, 142 an der Sensorhal terung 103 befestigt, die wiederum durch die Bolzen 104 an der Wand des Flüssigkeitsbehälters 16 befestigt ist. Die vertikal gegenüberliegenden Seiten 141, 141 sind drehbar auf entsprechenden Rotationswellen 143 montiert, die durch Zahnräder 144, 145 betrieblich mit der über den Elektromotor 107 angetriebenen Rotationswelle 105 verbunden sind. Die Durchlässe 102 werden geschlossen gehalten, solange sich die vertikal gegenüberliegenden Seiten 141, 141 in ihren Horizontalstellungen befinden, und die Flüssigkeit F kann nicht in den oder aus dem röhrenförmigen Körper 140 fließen. Die Durchlässe 102 werden geöffnet, wenn der Elektromotor 107 eingeschaltet wird, um die vertikal gegenüberliegenden Seiten aus den besagten jeweiligen Horizontalstellungen in ihre geneigten oder Vertikalstellungen zu drehen, wo durch die Flüssigkeit F in den oder aus dem röhrenförmigen Körper 140 fließen kann (siehe Abb. 17). Die anderen Bauelemente sind ähnlich denjenigen, die mit Bezug auf Ab bildung 13 erwähnt wurden, d.h. diese praktische Ausführungs form umfaßt ebenfalls den Heizsensor 150, den Flüssig keits-Temperatursensor 151, den elektrisch an die Steuer einheit oder dergleichen (nicht gezeigt) angeschlossenen Zuleitungsdraht und die Packungen 110, 112.

Abb. 18 veranschaulicht eine zehnte praktische Aus führungsform, die eng an die siebente praktische Aus führungsform der gemäß der Erfindung konstruierten Meß einrichtung 10, in der der röhrenförmige Körper aus einem vorderen Halbabschnitt 155 und einem hinteren Halbabschnitt 156 besteht, wobei der besagte vordere Halbabschnitt 155 relativ zum hinteren Halbabschnitt 156 vorwärts verschiebbar beweglich ist, um die Durchlässe 102 zu öffnen, und rückwärts relativ zum hinteren Halbabschnitt 156, um die Durchlässe 102 zu schließen.

Schließlich zeigt Abb. 19 eine elfte praktische Aus führungsform, die ebenfalls eng an die siebente praktische Ausführungsform der Erfindung angelehnt ist, in der der Durchlaß 102 für die Flüssigkeit F durch eine geteilte Lei tung abgegrenzt ist, die sich axial durch eine zylindrische Wand 157 des röhrenförmigen Körpers erstreckt, entlang der der röhrenförmige Körper anlenkbar um eine Gelenkleitung herum geöffnet oder geschlossen werden kann, die sich axial durch die der besagten geteilten Leitung diametral gegen überliegende Wand erstreckt.

Mit den siebenten bis elften praktischen Ausführungsformen der Erfindung gemäß vorstehender Besprechung werden die Durchlässe 102 geöffnet, um die Objektflüssigkeit F in den röhrenförmigen Körper einzuleiten, und dann werden die Durch lässe 102 geschlossen, um die Flüssigkeit F zu immobilisie ren, bevor die Messung initiiert wird. Danach wird der Heiz sensor 150 eingeschaltet, um Wärme zu erzeugen, und die auf diese Weise erzeugte Wärme wird gemessen, während eine Tem peratur der Flüssigkeit F durch den Flüssigkeits-Temperatur sensor 151 gemessen wird. Sodann wird ein Zustand der Flüs sigkeit anhand eines von diesen Sensoren erhaltenen Tempera turunterschieds ermittelt.

Auf diese Weise wird ein stabilisierter Meßprozeß dadurch gewährleistet, daß die Flüssigkeit F innerhalb des röhren förmigen Körpers 101 immobilisiert gehalten wird.

Eine spezifische Konstruktion der Durchlässe 102 ist nicht kritisch, solange sie es ermöglichen kann, daß die Flüssig keit F in den oder aus dem röhrenförmigen Körper fließt, wenn er geöffnet ist, und er kann die Flüssigkeit F inner halb des röhrenförmigen Körpers immobilisiert halten, wenn er sich in der geschlossenen Stellung befindet.

Innerhalb des röhrenförmigen Körpers 101 kann ein einzelner Sensor, der die sogenannte Hitzdrahtmethode anwendet, anstatt eines Paars von Sensoren 150, 151 wie in den vorherigen prak tischen Ausführungsformen vorgesehen werden, so daß eine Temperatur der Flüssigkeit F durch diesen Einzelsensor vor dem Einschalten zur Wärmeerzeugung abgefühlt wird und sodann ein Wert der von demselben Sensor erzeugten Wärme durch diesen Sensor selbst, während er eingeschaltet ist, abgefühlt wird. Alternativ könnte eine Anordnung dergestalt übernommen werden, daß nur der Heizsensor 150 innerhalb des röhrenförmigen Kör pers 101 angebracht wird, und der Flüssigkeits-Temperatur sensor 151 extern vom röhrenförmigen Körper 101 angeordnet wird.

Die Konfigurationen der Schlitze 122, 123, 132, 133 sind nicht auf die in den Abb. 13 und 15 dargestellten beschränkt. Die zum Öffnen oder Schließen dieser Schlitze benutzte Antriebseinrichtung ist nicht auf den Elektromotor 107 beschränkt, sondern kann aus den anderen verschiedenen Antriebseinrichtungen ausgewählt werden wie z.B. diejenigen, die einen Elektromagnet, Luftdruck, Wasserdruck, manuellen Mechanismus oder Formspeicherlegierung benutzen. Während die bewegliche Einrichtung zum Öffnen oder Schließen des Durchlasses 102 als in den vorbeschriebenen praktischen Ausführungsformen auf dem inneren Röhrenelement vorgesehen dargestellt und beschrieben worden ist, können solche Ein richtungen auch auf dem äußeren Röhrenelement oder auf sowohl dem inneren wie auch dem äußeren Element vorgesehen werden.

Die Achse jedes Sensors kann in jeder beliebigen Beziehung mit der Achse des röhrenförmigen Körpers ausgerichtet werden.

Die Meßeinrichtung 10 gemäß irgendeiner der siebenten bis elften praktischen Ausführungsformen kann so auf dem Flüs sigkeitsbehälter 16 montiert werden, daß der Zellkultiva tortank 80 mit der Meßeinrichtung 10 horizontal relativ zum Zellkultivatortank 80 gemäß Abb. 12A ausgerichtet ist, oder mit dem vorderen Ende der Meßeinrichtung 10 relativ zum Zellkultivatortank 80 gemäß Abb. 12B leicht abwärts geneigt ist.

Die Art und Weise, in der die Meßeinrichtung 10 gemäß ir gendeiner der siebenten bis elften praktischen Ausführungs formen auf dem Flüssigkeitsbehälter je nach einer speziellen Situation selektiv ermittelt werden kann und außerdem, selbst wenn es infolge von Agitation durch den Rührer eine turbu lente Strömung innerhalb des Flüssigkeitsbehälters 16 gibt, kann eine Änderung in Zustand der Flüssigkeit F wie z.B. eine Änderung in der Konzentration derselben zuverlässig durch die Sensoren 150, 151 mit Bezug auf die Menge der besagten Flüssigkeit F abgefühlt werden, die innerhalb des röhrenförmigen Körpers 101 immobilisiert gehalten wird. (Anmerkung des Übersetzers: In diesem Absatz scheint im Englischen etwas zu fehlen!).

Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte praktische Ausführungsformen derselben speziell gezeigt und beschrie ben wurde, versteht es sich für Fachleute, daß die vorge nannten und andere Änderungen an Details vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und der Wesensart der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Methode zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit, wobei die besagte Methode folgende Arbeitsschritte umfaßt:
Anbringung einer Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand der Objektflüssigkeit, die einen röhrenförmigen Körper aufweist, der mindestens einen Heizsensor enthält, welcher die sogenannte Hitzdrahtmethode in der Objekt flüssigkeit anwendet;
Einleitung einer Menge der Flüssigkeit in den besagten röhrenförmigen Körper;
Messung einer Temperatur des besagten Heizsensors durch den besagten Heizsensor selbst, während die Menge der Flüssigkeit in einem Zustand der Laminarströmung oder einem statischen Zustand gehalten wird;
Messung einer Temperatur der Flüssigkeit oder der Menge der Flüssigkeit innerhalb des besagten röhrenförmigen Körpers;
Ablassen der besagten Menge der Flüssigkeit aus dem röhrenförmigen Körper, nachdem die besagten Temperatur messungen abgeschlossen worden sind, und
Bestimmung einer Änderung im Zustand der Objektflüssig keit auf der Basis der Temperaturen der Flüssigkeit und des Heizsensors.

2. Methode zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 1, wobei zusätzlich zu dem besagten Heizsensor ein Flüssigkeits- Temperatursensor ebenfalls innerhalb des besagten röhren förmigen Körpers angeordnet wird, um eine Temperatur der Flüssigkeit abzufühlen.

3. Methode zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 1, wobei der Zustand der Laminarströmung durch eine Flüssigkeits- Flügelradeinrichtung wie z.B. eine Laufradflügelgruppe erzeugt wird.

4. Methode zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 1, wobei der statische Zustand durch Schließen von Durchlässen für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den und aus dem röhrenförmigen Körper aufrechterhalten wird.

5. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit, wobei die besagte Methode (Anmerkung des Übersetzers: Hier scheint ein Tippfehler vorzuliegen; es müßte m.E. heißen "wobei die besagte Einrichtung ...") folgendes umfaßt:
Einen röhrenförmigen Körper, in dem mindestens ein Heizsen sor enthalten ist, welcher die sogenannte Hitzdrahtmethode anwendet, und
eine Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung, die benutzt wird, um eine Laminarströmung innerhalb des besagten röhren förmigen Körpers zu erzeugen.

6. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 5, wobei die besagte Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung eine Lauf radflügelgruppe umfaßt.

7. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 6, wobei die besagte Laufradflügelgruppe Flachflügel umfaßt, die angepaßt sind, um eine Rotationsströmung um die Achse des röhrenförmigen Körpers zu erzeugen.

8. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 6, wobei der Heizsensor ausgerichtet ist, daß er perpendikulär zu einer Richtung liegt, in der die Objektflüssigkeit fließt.

9. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 6, wobei die Einrichtung mit einer Antriebsvorrichtung eingebaut ist, die mit der Laufradflügelgruppe verbunden ist, um eine Ein richtung von handlicher Ausführung bereitzustellen.

10. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 5, wobei die besagte Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung eine Schrau benflügel- oder eine Luftschraubengruppe umfaßt.

11. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 10, wobei sich der Heizsensor entlang einer Richtung erstreckt, in der die Objektflüssigkeit fließt.

12. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 10, wobei innerhalb des röhrenförmigen Körpers Ausrichtflügel vorge sehen sind, die dazu dienen, die Strömung der Objektflüs sigkeit axial vom röhrenförmigen Körper auszurichten.

13. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 5, wobei innerhalb des röhrenförmigen Körpers zusätzlich zu dem Heizsensor ein Flüssigkeits-Temperatursensor vorgesehen ist, der benutzt wird, um eine Temperatur der Flüssigkeit abzu fühlen.

14. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 5, wobei der röhrenförmige Körper mit einen Eintritt und Austritt für die Flüssigkeit versehen ist.

15. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 5, wobei innerhalb des röhrenförmigen Körpers zusätzlich zum Heiz sensor ein Flüssigkeits-Temperatursensor zum Abfühlen einer Temperatur der Flüssigkeit vorgesehen ist und beide dieser Sensoren ausgerichtet sind, um sich entlang einer Richtung, in welcher die Flüssigkeit strömt, zu erstrecken.

16. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 5, wobei die Flüssigkeits-Flügelradeinrichtung, die arbeitet, um eine Laminarströmung zu erzeugen, einen Schraubenflügel oder eine einachsige Exzenterpumpe umfaßt.

17. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit, wobei die besagte Einrichtung aus fol gendem besteht:
Einem röhrenförmigen Körper, in den mindestens ein Heiz sensor enthalten ist, welcher die sogenannte Hitzdraht methode anwendet;
Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Objekt flüssigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper, und
Einrichtung zum Öffnen oder Schließen der besagten Durch laßeinrichtung.

18. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 17, wobei der besagte röhrenförmige Körper aus einem äußeren Röhren element und einem inneren Röhrenelement besteht, die beide mit Schlitzen versehen sind, welche angepaßt sind, um gemeinsam zusammenzuwirken, um die Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper abzugrenzen.

19. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 18, wobei jedes einzelne der besagten inneren und äußeren Röhrenele mente relativ zueinander axial beweglich ist, um die Durch laßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper zu öffnen oder zu schließen.

20. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 18, wobei der röhrenförmige Körper eine zylindrische Struktur umfaßt, die aus einem äußeren zylindrischen Element und einem inne ren zylindrischen Element besteht, von denen jedes beliebige drehbar ist, um die Durchlaßeinrichtung für das Hindurch strömen der Flüssigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper zu öffnen oder zu schließen.

21. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 17, wobei die Wand des röhrenförmigen Körpers teilweise oder insgesamt beweglich ist, um die Durchlaßeinrichtung für das Hindurch strömen der Flüssigkeit in den oder aus den röhrenförmigen Körper bereitzustellen.

22. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 17, wobei die Wand des röhrenförmigen Körpers angepaßt ist, um axial geteilt zu werden und dadurch die Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüssigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper bereitzustellen.

23. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 17, wobei der röhrenförmige Körper einem quadratischen Körper umfaßt, und ein Paar gegenüberliegende Seitenwände davon sind drehbar, um die Durchlaßeinrichtung für das Hindurchströmen der Flüs sigkeit in den oder aus dem röhrenförmigen Körper bereit zustellen.

24. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 17, wobei eine Temperatur des Heizsensors durch den besagten Heiz sensor selbst gemessen wird, während dieser zur Wärmeerzeu gung eingeschaltet ist, und die Temperatur der Flüssigkeit wird durch denselben Heizsensor gemessen, während dieser abgeschaltet ist und dadurch an der Wärmeerzeugung ge hindert wird.

25. Einrichtung zum Messen einer Änderung im Zustand einer Objektflüssigkeit gemäß Darstellung im Anspruch 17, wobei innerhalb des röhrenförmigen Körpers zusätzlich zu dem Heizsensor ein Flüssigkeits-Temperatursensor vorgesehen ist, der ausschließlich benutzt wird, um eine Temperatur der Objektflüssigkeit abzufühlen.