DE8813064U1 - Vorrichtung zur Überwachung der Dichte einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Dichte einer Flüssigkeit mit veränderlichem Niveau, mit einem in die Flüssigkeit eintauchenden Aräometer.

Es ist mittels eines Aräometers einfach, zeitlich punktuell die Dichte einer Flüssigkeit, wie einer chemischen Flüssigkeit, eines Mostes oder dergleichen zu bestimmen. Bei kontinuierlichen Prozessen werden automatische Refraktometer oder dergleichen eingesetzt. Diese sind aber teuer und aufwendig und setzen im übrigen eine hinreichend transparente Flüssigkeit voraus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte der Flüssigkeit mit veränderlichem Niveau zu schaffen, insbesondere bei trüber bzw. dunkler Flüssigkeit.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelost, welche gekennzeichnet ist durch einen Schwimmer, mit dem eine Sensoranordnung verbunden ist.

Die Erfindung kann beispielsweise bei der Bestimmung der Dichte einer Tinte für einenTintenstrahldrucker eingesetzt werden. Hier ist die Dichtebestimmung wichtig, da durch Verdunsten der Tragerflüssigkeit die Dichte sich erhöhen kann, was im Tintenstrahldrucker zu einem Verstopfen der Düsen führen kann. Weiterhin sind in einem derartigen Fall das Flüssigkeitsniveau in einem Flüssigkeitsbehälter nicht konstant, sondern kann vielmehr schwanken, beispielsweise zwischen einem unteren und oberen Niveau, welche festgestellt werden, so daß bei Unterscheiden des unteren Niveaus Flüssigkeit nachgefordert wird und das Nachführen bei Erreichen des oberen vorgegebenen Niveaus unterbrochen wird. Weiterhin ist bei Erhöhung der Dichte der Flüssigkeit die Zugabe einer Verdünnungsflüssigkeit erforderlich. Die hiermit gegebene Problematik überwindet die Erfindung dadurch, daß neben dem in die Flüssigkeit eintauchenden Aräometer, dessen Eintauchtiefe die Dichte anzeigt, ein mit einer Sensoranordnung versehener Schwimmer vorgesehen ist, mittels dessen Sen&oranordnung die Eintauchtiefe des Aräometers gemessen wird. Die Veränderung der Eintauchtiefe des Schwimmers kann, insbesondere bei einem Schwimmer mit breiter Auflagefläche auf der Flüssigkeit vernachlässigt werden. Selbst wenn bei angestrebter hoher Genauigkeit eine Vernachlässigung nicht wünschenswert ist, so bedingt diese lediglich einen von der tatsächlichen Dichte der Flüssigkeit unabhängigen Korrekturfaktor, der durch das Verhältnis der Querschnittsfläche des Aräometersetengele zur Querschnittsfläche des Schwimmerkörpexs jeweils im Bereich der Flüeeigkeiteoberflache sowie dem dem umgekehrten Massenvtrhältnie bestimmt 1st.

Insbesondere bei einer optischen Sensoranordnung, wie mit Leuchtdioden und Diodenarrays, Insbesondere CCD's oder deiigitiehen ist es sinnvoll, die seitliche Verschiebung des Aräometers re-

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lativ «&mgr; dem mit der seneoranordnung versehenen Schwimmer festzulegen* Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß mit dem Schwimmer ein Zentriergitter zum Zentrieren des Aräometers verbunden ist. Durch eine solche gitterartige Zentriereinrichtung wird insbesondere ein Flüeeigkeitsaustausch zwischen neu im Randbereich eines die Flüssigkeit aufnehmenden Behälters zufließender Flüssigkeit, insbesondere auch Verdünnungsflüssigkeit und der Flüssigkeit im Bereich des Aräometers geschaffen, so daß diese tatsächlich einen für die Flüssigkeit im Behälter repräsentativen Wert «niet.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß mit dem Schwimmer ein Zentrierrohr zum Zentrieren des Aräometers verbunden ist, ■; wobei dann insbesondere vorgesehen sein soll, daß das Zentrierrohr Durchbrüche aufweist. Der Schwimmer ist vorzugsweise als das Zentrierrohr bzw. das Zentriergitter ringförmig umgebender Schwimmkörper ausgebildet. Er kann beispielsweise aus Polystyrol oder dergleichen bestehen. Wichtig ist, daß er dicht ist und keine Flüssigkeit in ihn eindringen kann. Aus diesem Grunde wird er vorzugsweise mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Beschichtung, wie einem Lack, versehen. In äußerst bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß Schwimmer und/oder Führungsrohr b*»x -gitter mit einer Antihaftbeschichtung (PTFE) versehen sind. Hierdurch wird verhindert, daß Teilchen der !

Flüssigkeit, wie Tintenteilchen, sich am Zentrierrohr bzw. dem ^ entsprechenden Gitter sowie am Schwimmerkörper anlagern.

Neben einer optischen Sensoreinrichtung können grundsätzlich auch andere Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, wie Vorzugs- \ weise Ultraschallsensoren. Darüberhinaus kann die Messung auch ■_ mittels eines TauchöpulröeBgerates vorgenommen werden. Während | grundsätzlich die aufgenommenen Daten mittels einer Leitung S zu einer Auswerteeinheit übertragen werden können, sieht eine f bevorzugte Ausgestaltung vor, daß die Sensoranordnung einen Sender aufweist. In diesem Falle kann die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung aus Aräometer und Schwimmer mit Sensoranordnung auch frei in einem größeren Tank schwimmen. Mittels

der erfindungsgemäßen Vorrichtung können verschiedene dichte Bereiche gemessen werden, indem jeweils lediglieh das Aräometer ausgetauscht wird. Auch kann die Genauigkeit durch Einsatz «ines entsprechenden Aräometers gewählt werden.

Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei einer Flüssigkeit in einem unter Druck stehenden Tank eingesetzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Figur 1 Eine erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Figur 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Figur 1 zeigt einen offenen Behälter 1, der eine Flüssigkeit 2 enthält, die ein veränderliches Oberflächenniveau 3 aufweisen soll, indem beispielsweise diskontinuierlich Flüssigkeit entnommen und, beispielsweise durch Unter- und Oberschreiten von Grenzniveaus, Flüssigkeit zugeführt wird. Derartige Verhältnisse sind beispielsweise beim Tank für die Tinte eines Tintenstrahldruckers gegeben. Aufgrund von Verdunstung kann sich die Dichte der Tinte im Tank ändern. Dies muß überwacht werden, da eine Dichteveränderung zum Verstopfen der Düsen des Tintenstrahldruckers führen kann. Gegebenenfalls, wenn die Dichte zu groß wird, sind Verdünnungsmittel de» Tank 1 zuzuführen.

Zur Überwachung ist in dem Tank 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 4 vorgesehen. Diese weist ein übliches Aräometer 6 mit Schwimmerteil 7, in dessen unteren Bereich sich der Beiast 8 befindet und einen auf dem Schwimmerteil 7 angebrachten Stengel 9 auf. Die Oberkante des Stengels 9 wird detektiert.

Hierzu ist auf das obere Ende dee Stengels 0 ein Hütehen 10 aufgesetzt, das im Hinblick auf eine größere Zentriertoleranz verbreitet sein kann.

Das Aräometer 6 ist durch einen Schwimmer 11 in Form eines ringförmigen Schwimmkörpers umgeben. Mit dem Schwimmer 11 ist ein mit Durchbrüchen 12 versehenes Zentrierrohr 13 fest verbunden, das in seinem oberen Bereich (bei 14), oberhalb der Oberfläche 3 der Flüssigkeit 2 eine Sensoranordnung mit einem Sender 16 und einem Empfänger 17 aufweist, wobei hierzu beispielsweise Leuchtdioden und ein Fotodiodenarrays, ein CCD-Arrays oder dergleichen dienen kann. Als Sensoranordnung können auch Ultraschallsensoren eingesetzt werden. Weiterhin ist auch die Verwendung von Tauchspulgeräten möglich. Der Empfänger 14 ist mit einer Auswerteelektronik 18, beispielsweise mittels einer dünnen Leitung 19 verbunden.

Die Veränderung der Eintauchtiefe der Schwimmer mit Rohr 12 ist im wesentlichen durch die Auflagefläche der Schwimmer 11 gegeben, nahezu vernachlässigbar bzw. er gibt einen konstanten Korrekturfaktor durch seine Fläche im Verhältnis zur Eintauchfläche des Aräometers im Stengelbereich unabhängig von der Dichte der Flüssigkeit, wobei dieser Korrekturfaktor ohne weiteres berücksichtigt werden kann.

Es ist noch zu bemerken, daß das Aräometer durch Zentrierarme '21 zentral innerhalb innerhalb des Zentrierrohres 13 gehalten wird.

Bei der Ausgestaltung der Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeiehen versehen. Hier ist kein Zentrierrohr vorgesehen, sondern das Aräometer 4 wird durch ein Zentriergitter oder einen Zentrierkorb 22 zentriert, der aus einzelnen Rippen 23,24,26 gebildet ist, wobei die ringförmige Rippe 24 gerade einen Durchmesser aufweist, der wenig größer über dem Durehmesser des Schwimmkörpers 7 des Aräometers 4 liegt, so daß dieses sich reibungsfrei im Zentrierkorb 22 bewegen kann.

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waist im dargestellten Aueführungsbeispie; äer Figur 2 die Empfängeriiiiordnung 17 auf dem Schimmer 11 einen Sender 31 auf. Im dargestellten Ausführungsbeiapiel ist dies ein Infrarot sender; es könnte auch &thgr; infraschall sender oder •in herkömmlicher Sender elektromagnetischer Wellen - ggfls. unter Beachtung zulassungsrechtlicher Vorschriften - sein. Mittels des Senders 31 können die Auswertedaten zu der mit einem geeigneten Empfänger 32 (wie z.B. Photodiode) versehenen Auswer-

in gleicher Weise durch einen stationär angeordneten, auf eine auf dem Schwimmer 11 befindliche Solarzellenanordnung gerichteter IR-Strahler 34 erfolgen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Aräometeranordnung wird eine zuverlässige überwachung der Dichte einer Flüssigkeit mit veränderlichem Flüssigkeitsniveau bei geringen Kosten möglich.

Claims (9)

1. Hilfsantraq 1

   Vorrichtung zur überwachung der Dichte einer Flüssigkeit mit veränderlichem Niveau, mit einem in die Flüssigkeit eintauchenden ArKometer, gekennzeichnet durch einen Schwimmer (11), mit dem eine Sensoranordnung (14,16,17) verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schwimmer (11) ein Zentriergitter (21) zum Zentrieren des Aräometers (6) verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schwimmer (11) ein Zentrierrohr (4) zum Zentrleren des Aräometers (6) verbunden 1st.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (11) ein das Zentrierrohr (4) ringförmig umgebender Schwimmkörper ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem dsr Ansprüche 3 und 4, gekennzeichnet durch vom Rohr (4) nach innen ragende Zentrierarme (21).

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6. 6. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrierrohr (4) Durchbruche aufweist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (14) einen Ausgang zu einer Auswerteelektronik (18) aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (14) einen Sender aufweist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schwimmer (11) und/oder Führungsrohr bzw. -gitter (4,22) mit einer Antihaftbesch.tchtung (PTFE) versehen sind.

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