DE2428466A1

DE2428466A1 - METHOD AND DEVICE FOR REGULATING THE FLUID PRESSURE DURING PARTICLE EXAMINATION

Info

Publication number: DE2428466A1
Application number: DE19742428466
Authority: DE
Inventors: Harvey John Dunstan; Henry Howard Gulliford
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1973-06-14
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2233622B1; FR2233622A1; GB1471527A

Description

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Dip!.-Ing. E. Eder
Dipl.-Ing- K. Schieschke
8 München 40, Elisabethstraße 34Dip! - Ing. E. Eder
Dipl.-Ing- K. Schieschke
8 Munich 40, Elisabethstrasse 34

Coulter Electronics Limited, Harpenden, Herts./EnglandCoulter Electronics Limited, Harpenden, Herts./England

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Fluiddruckes bei der TeilchenuntersuchungMethod and device for regulating the fluid pressure in the examination of particles

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Untersuchung von Fluids ■, die Teilchen oder Partikel enthalten. Die Erfindung eignet sich beispielsweise zur kontinuierlichen Stichprobenentnahme von Teilchen in einem großen, kontinuierlich strömenden Fluidsystem, das DruckschwankungenThe invention relates to methods and apparatus for examining fluid ■ which contain particles or particles. The invention is suitable, for example, for the continuous sampling of particles in a large, continuously flowing fluid system, the pressure fluctuations

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unterliegt, um in der Vorrichtung einen annähernd konstanten Druck aufrechterhalten zu können.is subject to in order to be able to maintain an approximately constant pressure in the device.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung wird der Fluiddruck in der Probenkammer einer Vorrichtung zur Untersuchung und Überwachung der in einem System fließenden Teilchensuspension geregelt, wobei eine Fluidprobe aus dem System in die Probenkammer geleitet wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen der Fluidprobe aus der Probenkammer und einer Säule einer mit der Fluidprobe nicht misc Jibaren Flüssigkeit von größerer Dichte als diejenige der Fluidprobe eine Grenzschicht gebildet wird, daß an dieser Grenzschicht ein vorgegebener Druck erzeugt wird und daß die Fluidprobe durch die Flüssigkeit hindurchtritt, wenn der Druck in der Probenkammer auf die Fluidprobe den vorgegebenen Druck an der Grenzfläche überschreitet.In the method according to the invention, the fluid pressure in the sample chamber is used in a device for examination and monitoring the particle suspension flowing in a system is regulated, whereby a fluid sample from the system into the sample chamber is directed. The method is characterized in that between the fluid sample from the sample chamber and a Column of a liquid not miscible with the fluid sample of greater density than that of the fluid sample, a boundary layer is formed that a predetermined one at this boundary layer Pressure is generated and that the fluid sample passes through the liquid when the pressure in the sample chamber on the fluid sample exceeds the predetermined pressure at the interface.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durchli eine erste und eine .zweite Druckkammer mit einer gemeinsamen Übergangsstelle, wobei die erste Druckkammer mit einer Probenkammer in Verbindung steht und die zweite Druckkammer zur Aufnahme einer Flüssigkeit und zur Erzeugung einer derartigen Druckhöhe (pressure head) an der Übergangsstelle vorgesehen ist, daß der Druck infolge der Suspension in der Probenkammer die Flüssigkeit in der zweiten Druckkammer stützen und die Druckhöhe aufrechterhalten kann und daß, wenn der Suspensionsdruck die Druckhöhe überschreitet,Suspension aus der Probenkammer durch die Flüssigkeit strömen kann.The device for performing this method is marked through a first and a second pressure chamber with a common transition point, wherein the first pressure chamber is in communication with a sample chamber and the second pressure chamber for receiving a liquid and for generating such a pressure head at the transition point it is provided that the pressure due to the suspension in the sample chamber, the liquid in the second pressure chamber can support and maintain the head and that if the suspension pressure exceeds the pressure level, suspension from the sample chamber can flow through the liquid.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise zur Untersuchung von in einem fließfähigen Medium suspendierten Teilchen, weshalb die Erfindung in diesem Zusammenhang näher erläutert wird. Eine für diesen Zweck bevorzugte Ausführungsform wird anschließend detailliert beschrieben. Es handelt sich um einThe invention is particularly suitable for the investigation of particles suspended in a flowable medium, for which reason the invention is explained in more detail in this context. An embodiment preferred for this purpose is described below described in detail. It's about a

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Teilchenanalysiergerät, das als "Coulter-Zähler" bekannt ist und das nach dem Coulter-Prinzip gemäß der britischen Patentschrift 772 418 und gemäß der· Weiterentwicklung nach der britischen Patentschrift 968 4I9 arbeitet und auf die Teilchengröße anspricht, indem es einen diskreten, einer Amplitude zugeordneten Impuls erzeugt. Dieses Coulter-Prinzip soll im folgenden nicht mehr im einzelnen, sondern nur noch ganz allgemein erläutert werden. In einer danach arbeitenden Vorrichtungen passieren Teilchen in einem elektrisch leitenden Fluid eine mikroskopische Tastöffnung in der Wand eines Meßröhrchens. Die elektrischen Eigenschaften einer Flüssigkeitsbahn mit der Tastöffnung werden untersucht.Particle analyzer known as a "Coulter Counter" and that according to the Coulter principle according to the British patent 772 418 and according to the · further development after the British Patent 968 4I9 works and responds to the particle size, by generating a discrete pulse associated with an amplitude. This Coulter principle is not intended in the following will be explained more in detail, but only in general. In a device working according to this happen Particles in an electrically conductive fluid create a microscopic tactile opening in the wall of a measuring tube. the electrical properties of a fluid path with the Tactile openings are examined.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Vorrichtung wird während einer bestimmten Zeitspanne zur Aufrechterhaltung einer konstanten Fluidströmungsgeschwindigkeit durch die Tastöffnung ein konstanter Fluiddruckunterschied benötigt. Auf den beiden Seiten der Tastöffnung befindet sich je eine Elektrode, die mit einer Brfassungseinrichtung verbunden sind, die auf eine Änderung der elektrischen Eigenschaften des im effektiven Volumen der Tastöffnung enthaltenen Fluids anspricht. Die Änderung der elektrischen Eigenschaften kann in einer Änderung des Widerstandes oder der Impedanz bestehen. Es hat sich gezeigt, daß diese Änderungen dem Volumen und damit der Größe der'durchtretenden Teilchen sehr gut proportional sind.In a practical embodiment of the device for a period of time to maintain a constant rate of fluid flow through the sensing aperture requires a constant fluid pressure differential. On both sides of the opening there is an electrode that are connected to a detection device, which on a Responds to change in the electrical properties of the fluid contained in the effective volume of the tactile opening. the Change in electrical properties can consist of a change in resistance or impedance. It has shown, that these changes are very well proportional to the volume and thus the size of the particles passing through.

Es wird eine Vorrichtung benötigt, die eine zuverlässige Teilchenuntersuchung in einem großen Fluidströmungssystem gestattet. Eine solche Vorrichtung wird besonders von der Erdölindustrie benötigt, als On-Line-Uberwachungssystem für die Größe von Teilchen in gefilterten Meereswasser, das zur Erdölförderung in die Erde gepumpt wird. Bei diesem wie auch bei anderen großen Systemen erfordert die richtige Überwachung des Fluids eine kontinuierliche FluidprObenentnahme ausWhat is needed is an apparatus that can provide reliable particle inspection in a large fluid flow system allowed. Such a device is particularly needed by the petroleum industry as an on-line monitoring system for the Size of particles in filtered sea water that is pumped into the earth for oil extraction. With this as well as with In other large systems, proper monitoring of the fluid requires continuous fluid sampling

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einer Hauptleitung. Der Druck in der Leitung kann schwanken und außerdem kann das Fluid in der Leitung variierende Mengen an Bruchstücken und dergl. enthalten.a main line. The pressure in the line can fluctuate and also the fluid in the line can vary in amounts Contained on fragments and the like.

Ein "Coulter-Teilchenanalysator" benötigt an der Tastöffnung des Meßröhrchens des Erfassungsgerätes oder Detektors einen konstanten Druckunterschied. Wenn in der Hauptleitung Druckschwankungen auftreten, ändert sich auch der Druckunterschied an der Tastöffnung. Diese Druckschwankungen führen zu Ungenauigkeiten des durch die Tastöffnung tretenden Fluidvolumens und damit zu Meßfehlern. Man benötigt deshalb einen Regler, der den Druckunterschied an der Tastöffnung des Meßröhrchens auch bei Änderungen von Druck oder Geschwindigkeit des Fluids, aus dem die Probe entnommen wird, annähernd konstant hält.A "Coulter Particle Analyzer" is needed at the tactile opening of the measuring tube of the recording device or detector a constant pressure difference. If there are pressure fluctuations in the main line occur, the pressure difference at the sensing opening also changes. These pressure fluctuations lead to inaccuracies of the fluid volume passing through the sensing opening and thus to measurement errors. You therefore need a controller the pressure difference at the sensing opening of the measuring tube even with changes in pressure or speed of the fluid, from which the sample is taken, keeps approximately constant.

Gemäß der Erfindung lassen sich Teilchen auch in großen, kontinuierlich strömenden Flüssigkeitssystemen zuverlässig untersuchen. Eine Probe des Fluids wird kontinuierlich auf eine Probenkammer gegeben, die einen "Coulter-Detektor" enthält. Ein Regler hält den Druck in der Probenkammer unabhängig von Druckschwankungen des großen Systemes konstant. Der konstante Druck incfer Probenkammer gewährleistet die gewünschte und konstante Fließgeschwindigkeit des Fluids durch den Detektor.According to the invention, particles can also be large, continuous reliably examine flowing fluid systems. A sample of the fluid is continuously applied to a sample chamber which contains a "Coulter detector". A regulator keeps the pressure in the sample chamber constant regardless of pressure fluctuations in the large system. The constant Pressure incfer sample chamber ensures the desired and constant Flow rate of the fluid through the detector.

Der Regler umfaßt zwei Kammern mit unterschiedlicher Querschnittsfläche und einer dazwischenliegenden, gemeinsamen Übergangsoder Verbindungsstelle. Die größere der beiden Kammern enthält ein Fluid, dessen Dichte größer ist als diejenige des durch Stichproben zu untersuchenden Fluids. Die kleinere Druckkammer ist an die Probenkammer angeschlossen und kann sich mit dem Probenfluid bzw. der Fluidprobe füllen. Dadurch wird der Druck in der Probenkammer auf die Übergangsstelle der beiden Kammern übertragen. Der Druck in der Probenkammer drücktThe regulator comprises two chambers with different cross-sectional areas and a common transition or connection point between them. The larger of the two chambers contains a fluid whose density is greater than that of the fluid to be examined by random samples. The smaller pressure chamber is connected to the sample chamber and can fill with the sample fluid or the fluid sample. This will make the Transfer the pressure in the sample chamber to the transition point between the two chambers. The pressure in the sample chamber is high

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das Fluid mit der größeren Dichte in die größere Reglerkammer. Wenn der Druck in der Probenkammer größer ist als der Druck, der zur Aufrechterhaltung des Fluids größerer Dichte in der größeren Druckkammer benötigt wird, tritt das Fluid in der kleineren Kammer durch das Fluid mit der größeren Dichte in der größeren Kammer hindurch und hält das Gleichgewicht zwischen den beiden Fluids an der Übergangsstelle der beiden Kammern aufrecht. Dadurch bleibt der Druck in der Probenkammer praktisch konstant.the fluid with the greater density into the larger control chamber. If the pressure in the sample chamber is greater than the pressure required to maintain the fluid of greater density in the larger pressure chamber is required, the fluid in the smaller chamber enters through the fluid with the greater density the larger chamber and maintains the equilibrium between the two fluids at the junction of the two Chambers upright. As a result, the pressure in the sample chamber remains practically constant.

Durch weitere Maßnahmen zwischen der Probenkammer und dem großen System werden Turbulenzen in der Fluidprobe reduziert und Luftblasen, die im Fluid gelöst sein können, beseitigt.Turbulence by further action between the sample chamber and the large system reduces in the fluid sample and which may be dissolved in the fluid air bubbles eliminated.

Verschiedene "Coulter-Detektoren" können mit Votierschaltungen zur Ermittlung eines blockierten Detektors und mit Einrichtungen zum Räumen einer blockierten Tastöffnung arbeiten. Eine Takt- oder Zeitsteuerungsschaltung gestattet die Zählung 'der Teilchen während vorgegebener Zeitspannen und in getrennten Intervallen.Various "Coulter detectors" can work with voting circuits to determine a blocked detector and with devices for clearing a blocked tactile opening. A clock or timing circuit allows the particles to be counted during predetermined periods of time and at separate intervals.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigt ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel eines Analysiersystems, das in der Zeichnung teilweise als Blockschaltbild und teilweise im Schnitt schematisch dargestellt ist.Further features and advantages of the invention are shown in a preferred exemplary embodiment of an analysis system which is shown in FIG the drawing is shown partially as a block diagram and partially in section schematically.

In einem ün-Line-Teilchenstichprobensystem 10 wird der Druckunterschied an der Tastöffnung eines Coulter-Meröhrchens auch bei Druckschwankungen in der Hauptleitung, aus der die Stichprobe genommen wird, annähernd konstant gehalten. Das System eignet sich zur Zählung von Teilchen der Fluidprobe · entweder kontinuierlich oder zu gewählten Intervallen, wobei über lange Zeiträume keine Wartung erforderlich ist.In an in-line particle sampling system 10, the pressure differential is at the tactile opening of a Coulter tube kept almost constant even in the event of pressure fluctuations in the main line from which the sample is taken. That System is suitable for counting particles of the fluid sample · either continuously or at selected intervals, where no maintenance is required for long periods of time.

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In einem Hauptrohr 12 strömt das durch Stichproben zu untersuchende Fluid in Richtung des Pfeiles 14. Es wird angenommen, daß das Fluid im Rohr 12 einen Druck von mindestens 0,35 kg/cm aufweist. Die Stichprobeneinrichtung umfaßt ein kleines Probenröhrchen 16, ein Absperrventil 18 und einen Strömungsbegrenzer 20 zur Entnahme einer Fluüprobe aus der Hauptfluidströmung im Hauptrohr 12. Das Probenröhrchen 16 ist an die Hauptströmung des Fluids im Rohr 12 angeschlossen. Der Durchmesser des Probenröhrchens ist proportional zum Durchmesser des Hauptrohres 12 gewählt, so daß man durch das Probenröhrchen 16 eine isokinetische Stichprobenentnahme des Fluids erhält· Das Querschnittsverhältnis von Hauptrohr und Probenröhrchen sollte gleich dem gewünschten Verhältnis von Probenrate zu Strömungsrate des Fluids im Hauptrohr sein. Dadurch kann eine repräsentative Probe des Fluids im Hauptrohr 12 entnommen werden.The sample to be examined flows in a main pipe 12 Fluid in the direction of arrow 14. It is assumed that the fluid in tube 12 has a pressure of at least 0.35 kg / cm having. The sampling device comprises a small sample tube 16, a shut-off valve 18 and a flow restrictor 20 for taking a fluid sample from the main fluid flow in the main pipe 12. The sample tube 16 is connected to the main flow of the fluid in the tube 12 is connected. The diameter of the sample tube is proportional to the diameter of the main tube 12 chosen so that one isokinetic through the sample tube 16 Sampling the fluid receives · The aspect ratio of the main tube and sample tube should be equal to the desired ratio of sample rate to flow rate of the fluid in the main tube. This allows a representative Sample of the fluid in the main pipe 12 can be taken.

Ein Absperrventil 18 ist über eine Leitung 22 an das Probenröhrchen 16 angeschlossen und erlaubt die Fluidströmung aus dem Probenröhrchen 16 zum Strömungsbegrenzer 20. Der Strömungsbegrenzer 20 ist ein schraubenförmig gewickeltes Röhrchen mit kleiner Bohrung. Im Fliid enthaltene Wirbel und Luftblasen werden beim Passieren des Strömungsbegrenzers reduziert. Der Ausgang des Strömungsbegrenzers 20 liegt über eine Leitung 23 an einer Teilchenuntersuchungseinrichtung 24. Diese Einrichtung umfaßt eine Vorrichtung einschließlich der dazugehörigen Schaltung zur Stichprobenentnahme und zur Untersuchung der in der Fluidprobe suspendierten Teilchen, die aus dem Strömungsbegrenzer zufließt. Ein elektronisches Coulter-Teilchenanalysiergerät ist ein Element der Teilchenuntersuchungseinrichtung 24. Das Teilchenuntersuchungsgerät enthält mehrere Meßröhrchen 26, 28 und 30, in denen Elektroden 32, 34 bzw. 36 angeordnet sind. Die Elektroden 32, 34 und 36 sind an eine Impulsanalysierschaltung 38 angeschlossen. Diese Schaltung 38 liefert Teilchenimpulse, die die durch die Tastöffnung der Meßrphrchen 26, 28A shut-off valve 18 is connected to the sample tube via a line 22 16 connected and allows the fluid flow from the sample tube 16 to the flow limiter 20. The flow limiter 20 is a helically wound tube with small bore. Vortices and air bubbles contained in the fluid become reduced when passing the flow limiter. The output of the flow limiter 20 is via a line 23 at one Particle examination device 24. This device comprises an apparatus including the associated circuitry for sampling and for examining the particles suspended in the fluid sample emerging from the flow limiter flows in. A Coulter electronic particle analyzer is a component of the particle analyzer 24. Das Particle analyzer includes a plurality of measuring tubes 26, 28 and 30 in which electrodes 32, 34 and 36, respectively, are arranged. The electrodes 32, 34 and 36 are connected to a pulse analysis circuit 38. This circuit 38 supplies particle pulses, the through the tactile opening of the measuring tubes 26, 28

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und 30 gehenden Teilchen repräsentieren.and 30 represent traveling particles.

Eine Halteeinrichtung 39 für die Meßröhrchen besteht aus einem Tastöffnungsblock 40 mit einer Probenkammer 42 im unteren Teil. Die drei MeßrÖhrchen 26, 28 und 30 sind für das Fluid dicht und lösbar in den Eand des Blockes 40 eingesetzt, so daß sie mit dem unteren Ende in die Fluidprobe der Probenkammer 42 tauchen und ihre Tastöffnungen 26a, 28a bzw. 30a für das Fluid frei sind. Das Fluid ist elektrisch leitend, wozu es im Bedarfsfall entsprechend behandelt werden kann. Die beschriebene Vorrichtung wurde zur Prüfung von filtriertem Meerwasser entwickelt. Zur Verwendung beispielsweise für Frischwasser wäre deshalb ein geeignetes Salz dem Fluid zuzusetzen.A holding device 39 for the measuring tube consists of one Touch orifice block 40 with a sample chamber 42 in the lower part. The three measuring tubes 26, 28 and 30 are tightly and detachably inserted into the Eand of the block 40 for the fluid, so that they Immerse with the lower end in the fluid sample of the sample chamber 42 and its sensing openings 26a, 28a and 30a for the fluid are free. The fluid is electrically conductive, for which purpose it is necessary can be treated accordingly. The device described was developed for testing filtered seawater. For use, for example, for fresh water, a suitable salt would therefore have to be added to the fluid.

An die Impulsanalysierschaltung 38 ist eine Elektrode 44 angeschlossen. Die Schaltungspricht auf die elektrischen Eigenschaften zwischen einer gemeinsamen Elektrode 44 und den einzelnen Elektroden 32, 34 und 36 an. Die MeßrÖhrchen 26, 28 bzw. 30 besitzen Ausgangsleitungen 46, 48 bzw. 50, die an eine Steuereinrichtung 52 für die MeßrÖhrchen angeschlossen sind, die die Verbindung der MeßrÖhrchen zur Umgebungsluft oder Atmosphäre bzw. zu einem Überlauf über eine Leitung 54 steuert. Da die MeßrÖhrchen auf die gleiche Weise arbeiten, wird nur die Arbeitsweise des Meßröhrchens 26 erläutert. Damit eine Fluidprobe aus der Probenkammer 42 durch die Tastöffnung des Meßröhrchens 26 fließt, muß der Druck in der Kammer 42 größer sein als derjenige im MeßrÖhrchen. Wenn die Fluidprobe durch die Tastöffnung tritt, werden in ihr suspendierte Teilchen durch die Elektroden 32 und 44 und die Impulsanalysierschaltung 38 erfaßt.An electrode 44 is connected to the pulse analysis circuit 38. The circuit responds to the electrical properties between a common electrode 44 and the individual electrodes 32, 34 and 36. The measuring tubes 26, 28 and 30 have output lines 46, 48 and 50, respectively are connected to a control device 52 for the measuring tubes, which connects the measuring tubes to the ambient air or atmosphere or to an overflow via a line 54 controls. Since the measuring tubes operate in the same way, only the operation of the measuring tube 26 will be explained. In order for a fluid sample to flow from the sample chamber 42 through the sensing opening of the measuring tube 26, the pressure in the Chamber 42 must be larger than that in the measuring tube. When the fluid sample passes through the tactile opening, it becomes suspended in it Particles are detected by electrodes 32 and 44 and pulse analysis circuit 38.

Wenn man annimmt, daß (fa¹ Druckunterschied an der Tastöffnung des Meßröhrchens 26 konstant bleibt, so kann das Volumen der durch die Tastöffnung tretenden Fluidprobe aus demIf one assumes that (fa ¹ pressure difference at the sensing opening of the measuring tube 26 remains constant, then the volume of the fluid sample passing through the sensing opening can be extracted from the

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Druckunterschied des Fluids an der Tastöffnung ermittelt werden. Das gleiche gilt für den Zeitabschnitt, in dem die Fluidprobe durch die Tastöffnung fließt. Die Impulsanalysierschaltung 38 wird während einer vorgegebenen Zeitspanne betätigt, worauf die Teilchenkonzentration der Fluidprobe berechnet werden kann.Pressure difference of the fluid can be determined at the tactile opening. The same applies to the period in which the fluid sample flows through the tactile opening. The pulse analyzer circuit 38 is actuated for a predetermined period of time after which the particle concentration of the fluid sample can be calculated.

Wie bereits erwähnt, besteht eines der Probleme bei dem On-Line-System für Stichproben darin, daß der Druck oder die Geschwindigkeit des Fluids im Hauptrohr 12 schwankt, was zu einer Druckänderung in der Probenkammer 42 führt, der wiederum die unerwünschte Veränderung des Druckunter schMes an der Tastöffnung hervorruft. Zum Ausgleich dieser Druckschwankungen in der Kammer 42 wird ein Regler 56 über eine Suspensionsausgangsöffnung 58 und eine Leitung 60 an die Probenkammer 42 angeschlossen. Der Regler 56 weist zwei hohle Teile 62 und 64 auf. Das Teil 62 begrenzt einen Hohlraum oder eine Kammer, deren Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der entsprechenden Kammer in dem hohlen Teil 64. Die beiden hohlen Teile 62 und 64 besitzen eine gemeinsame Übergangsstelle 66. Das Teil 64 ist mit Quecksilber 68 gefüllt. Die Dichte des Quecksilbers 68 ist größer als diejenige des Fluids 'im Hauptrohr 12. Die kleinere Kammer in dem hohlen Teil 62 ist mit einer Fluidprobe aus der Probenkammer 42 gefüllt.As mentioned earlier, one of the problems is with the on-line system for spot checks that the pressure or velocity of the fluid in the main pipe 12 fluctuates, resulting in a pressure change leads in the sample chamber 42, which in turn causes the undesired change in the pressure drop at the sensing opening evokes. To compensate for these pressure fluctuations in the chamber 42, a regulator 56 is provided via a suspension outlet opening 58 and a line 60 connected to the sample chamber 42. The regulator 56 has two hollow parts 62 and 64. The part 62 delimits a cavity or a chamber whose cross-section is smaller than the cross-section of the corresponding chamber in the hollow part 64. The two hollow parts 62 and 64 have a common transition point 66. The part 64 is with Mercury 68 filled. The density of the mercury 68 is greater than that of the fluid in the main pipe 12. The smaller Chamber in hollow part 62 is filled with a fluid sample from sample chamber 42.

Bei niedrigem oder atmosphärischem Druck in der Kammer des Teiles 62 steht das Quecksilber zunächst an der Basis des aus den Teilen 62 und 64 gebildeten U-Rohres, wobei abhängig vom Druck der Flüssigkeit die beiden Quecksilberspiegel annähernd die gleiche Höhe einnehmen. Wenn nun der Druck in der Kammer des Teiles 62 steigt, wirkt er auch auf die Oberfläche der Quecksilbersäule, die dadurch in die große Kamer im hohlen Teil 64 gedruckt wird.At low or atmospheric pressure in the chamber of part 62, the mercury is initially at the base of the from the parts 62 and 64 formed U-tube, depending on the pressure of the liquid, the two mercury levels approximately occupy the same height. If now the pressure in the chamber of the part 62 increases, it also acts on the surface the column of mercury, which is thereby pressed into the large camera in the hollow part 64.

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Beim Anstieg des Flüssigkeitsdrucks in der erstenjoder kleineren Kammer wird ein Punkt erreicht, bei dem die Grenzfläche zwischen Quecksilber und der Suspension an der Verbindungsstelle 66 der beiden Kammern von unterschiedlichem Querschnitt die in der Zeichnung gezeigte Stellung einnimmt.When the liquid pressure rises in the first or smaller chamber, a point is reached at which the interface between mercury and the suspension at the junction 66 of the two chambers of different cross-sections assumes the position shown in the drawing.

Eine weitere Druckerhöhung der Suspension führt nicht mehr zu einem Ansteigen der Basis der Quecksilbersäule, sondern-infolge der Konfiguration der beiden Kammern an ihrer Verbindungsstelle bewirkt der weitere Druck einen Durchbruch der Suspension durch die untere Grenzfläche des Quecksilbers und ein Ansteigen durch die Quecksilbersäule, was zu einer Druckentlastung der Suspension führt. Zur Erzielung dieses Vorganges besteht ein reichlicher Dimensionsspielraum. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung war das Teil 62 ein Röhrchen mit 8 mm Außendurchmesser und 5 mm Innendurchmesser, während die Kammer 64 einen Außendurchmesser von 16 mm und einen Innendurchmesser von 1 3 mm hatte.A further increase in pressure in the suspension no longer leads to an increase in the base of the mercury column, but rather as a result Depending on the configuration of the two chambers at their junction, the additional pressure causes the suspension to break through the lower interface of the mercury and a rise through the mercury column, resulting in a depressurization of the suspension leads. There is ample dimensional leeway to achieve this process. In a practical embodiment of the invention, the part 62 was a tube with an outer diameter of 8 mm and 5 mm inside diameter, while the chamber 64 has an outside diameter of 16 mm and an inside diameter of 1 had 3 mm.

Die V/irkungsweise des Reglers 56 basiert darauf, daß bei einem hydrostatischen Druck χ am Boden einer Quecksilbersäule y, wobei Flüssigkeit den Boden der Quecksilbersäule berührt, mindestens ein Flüssigkeitsdruck χ erforderlich ist, damit Flüssigkeit durch das Quecksilber in die Atmosphäre bzw. die Außenluft austritt. Der Druck χ ist im wesentlichen konstant und steht im Verhältnis zur Höhe des Quecksilbers im hohlen Teil 64. Wenn deshalb der Druck in der Kammer 42 größer wird als der Druck, der zur Stützung der Quecksilbersäule in der größeren Kamer des hohlen Teiles 64 benötigt wird, so tritt die Fluidprobe mit der geringeren Dichte durch das Quecksilber und entlastet dadurch den Fluiddruck.The way of operation of the controller 56 is based on the fact that with a hydrostatic pressure χ at the bottom of a mercury column y, whereby liquid touches the bottom of the mercury column, at least a liquid pressure χ is required so that Liquid through which mercury escapes into the atmosphere or outside air. The pressure χ is essentially constant and is in proportion to the level of mercury in the hollow part 64. Therefore, if the pressure in the chamber 42 increases as the pressure required to support the column of mercury in the larger chamber of the hollow portion 64 occurs the fluid sample with the lower density through the mercury and thereby relieves the fluid pressure.

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Das hohle Teil 64 besitzt eine Auslaßöffnung 70,' durch die überschüssiges Probenfluid, das durch das Quecksilber hindurchgetreten ist, auslaufen kann. An der Grenzfläche oder dem Übergang 66 zwischen der Quecksilbersäule 68 und der Fluidprobe im hohlen Teil 62 besteht ein Gleichgewichtszustand. Der Druck in der Kamer 42 bleibt praktisch konstant, unabhängig von Schwankungen des Fluiddrucks, der aus dem Hauptrohr 14 über die Stichprobeneinrichtung auf die Kammer wirkt. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt der Druck in der Kammer 42 den Druck überschreitet, der zur Aufrechterhaltung der Quecksilbersäule in der Kammer des hohlen Teiles 64 benötigt wird, so wird dieser überschüssige Druck durch das Hindurchtreten von Probenfluid durch das Quecksilber und die Auslauföffnung 70 entlastet.The hollow member 64 has an outlet opening 70 through which excess sample fluid which has passed through the mercury can leak. At the interface or transition 66 between the mercury column 68 and the fluid sample in the hollow portion 62, there is a state of equilibrium. The pressure in the camera 42 remains practically constant, regardless of fluctuations in the fluid pressure which acts on the chamber from the main pipe 14 via the sampling device. If at any time the pressure in chamber 42 exceeds the pressure needed to maintain the column of mercury in the chamber of hollow member 64, this excess pressure is relieved by the passage of sample fluid through the mercury and outlet port 70.

Durch die Auslauföffnung 70 des hohlen Teiles 64 gelangt Teilchensuspension, die durch die Quecksilbersäule in Teil getreten ist, in ein Überlaufgefäß 71. Das Überlaufgefäß 71 besitzt eine Ausgangsöffnung 72, die über dem Boden des Gefäßes 71 angeordnet ist. Die Anordnung der .Ausgangsöffnung 72 über dem Gefäßboden wirkt als Quecksilberfalle im Gefäß 71 für Quecksilber, das durch den überschüssigen Druck in der Probenkammer 42 aus dem hohlen Teil 64 herausgedrückt wurde. Das Überlaufgefäß 71 trennt die Teilchensuspension im Überlaufgefäß vom Detektor der Teilchenuntersuchungseinrichtung 24 elektrisch.Passes through the outlet opening 70 of the hollow part 64 Particle suspension, which has partially passed through the mercury column, into an overflow vessel 71. The overflow vessel 71 has an exit opening 72 which is arranged above the bottom of the vessel 71. The arrangement of the outlet opening 72 over acts as a mercury trap in the vessel 71 for the bottom of the vessel Mercury that has been forced out of the hollow part 64 by the excess pressure in the sample chamber 42. That Overflow vessel 71 separates the particle suspension in the overflow vessel from the detector of the particle examination device 24 electric.

Ein U-förmiges Rohrmanometer 73 liegt über eine Y-Abzweigung 74 an der Leitung 60. Das Manometer 73 enthält Quecksilbersäule, deren Höhe den Druck infolge der Quecksilbersäule im Regler 56 angibt. Die Quecksilbersäule im Manometer 73 ändert sich mit Druckschwankungen in der Kammer 42. Das Manometer 73 erlaubt die visuelle Kontrolle der Arbeitsweise des Systems 10,A U-shaped tube manometer 73 is located over a Y-junction 74 on the line 60. The manometer 73 contains mercury, the height of the pressure due to the mercury in the Controller 56 indicates. The mercury column in manometer 73 changes with fluctuations in pressure in chamber 42. The manometer 73 allows the visual control of the operation of the system 10,

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Das oben beschriebene System hält den Druckunterschied an der Tastöffnung des Meßröhrchens 26 dadurch konstant, indem es den Druck in der Probenkammer 42 konstant hält. Zur richtigen Arbeitsweise dieses Systemes muß der Druck im Hauptrohr 12 auf einen Mindestdruck von ca. 0,35 kg/cm gehalten werden. Wenn der Druck im Hauptrohr 12 unter diesen Mindestdruck fällt, kann eine Pumpe 76, die zwischen dem Absperrventil 18 und dem Strömungsbegrenzer 20 angeschlossen wird, den erforderlichen Mindestdruck erzeugen. Während eines praktischen Versuches mit dem oben beschriebenen System veränderte sich bei einer Druckschwankung im Hauptrohr 12 von 0,35 auf 3,5 kg/cm die Höhe der Quecksilbersäule im Manometer 73 lediglich um 1 mm, was eine Änderung des Druckunterschiedes um ca. 1 mm an der Tastöffnung einer der Meßröhrohen darstellt. Mit den bekannten Druckreglern ist eine derartige Regelung nicht möglich. Der Druck in der Probenkammer 42 wird somit bei großen Druckschwankungen im Hauptrohr 12 praktisch konstant gehalten.The system described above keeps the pressure difference at the sensing opening of the measuring tube 26 constant by it keeps the pressure in the sample chamber 42 constant. For this system to work correctly, the pressure in the main pipe 12 be kept at a minimum pressure of approx. 0.35 kg / cm. If the pressure in the main pipe 12 falls below this minimum pressure, can be a pump 76, which is between the shut-off valve 18 and the flow limiter 20 is connected to generate the required minimum pressure. During a practical experiment with the system described above, the changed with a pressure fluctuation in the main pipe 12 from 0.35 to 3.5 kg / cm Height of the mercury column in the manometer 73 by only 1 mm, which changes the pressure difference by approx. 1 mm at the Represents tactile opening of one of the measuring tubes. With the known Such regulation is not possible with pressure regulators. The pressure in the sample chamber 42 is thus in the event of large pressure fluctuations kept practically constant in the main pipe 12.

Selbst bei beträchtlichen Geschwindigkeitsschwankungen des Fluids im Hauptrohr 12 wurden keine Änderungen der Teilchenkonzentration der Fluidprobe in der Probenkammer 42 festgestellt. Somit kompensiert das System 10 auch Geschwindigkeitsschwankungen und gestattet eine exakte Teilchenzählung. Even with considerable fluctuations in the velocity of the fluid in the main pipe 12, there were no changes in the particle concentration of the fluid sample in the sample chamber 42 is determined. In this way, the system 10 also compensates for fluctuations in speed and permits exact particle counting.

Das oben beschriebene System ermöglicht außerdem auch die Entnahme von Fluidproben aus einem nach der Atmosphäre oder Außenluft offenen Behälter. Bei solchen Stichproben wird die Fluidprobe durch die Pumpe 76 in das System gesaugt. Sobald eine ausreichende Menge des Fluids entnommen ist, wird die Pumpe 76 abgeschaltet und über die Leitung 60 eine Druckluftversorgung 78 angeschlossen, die den erforderlichen konstanten Druck auf die Probenkammer 42 gibt, der zur Erzeugung des Druckunterschiedes an der Tastöffnung des Meßröhrchens.26 erforderlich ist.The system described above also enables the Taking fluid samples from a container open to the atmosphere or outside air. With such samples, the Fluid sample drawn into the system by pump 76. As soon as a sufficient amount of the fluid has been withdrawn, the Pump 76 is switched off and a compressed air supply 78 is connected via line 60, which provides the required constant There is pressure on the sample chamber 42, which is used to generate the pressure difference at the sensing opening of the measuring tube. 26 is required.

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Eine Entlüftung 80 ist an die Leitung 60 angeschlossen und gestattet den Austritt von Luft, die in den Leitungen des Systems 10 eingeschlossen sein kann. Während des Anfahrens des Systemes kann durch diese Entlüftung im System 10 enthaltene Luft entweichen.A vent 80 is connected to the line 60 and allows the escape of air that may be trapped in the lines of the system 10. During the start-up of the system, air contained in the system 10 can escape through this venting.

Die Bruchstückerfassungs- und Votierschaltung 82 kann gemäß den britischen Patentschriften 1 160 130 und 1 061 776 ausgeführtThe fragment detection and voting circuit 82 may be shown in FIG British Patents 1,160,130 and 1,061,776

Diese Schaltung 82 steuert die Steuereinrichtung 52 für die Meßröhrchen durch Erfassung einer Blockierung der Tastöffnung eines Meßröhrchens. Bei einer Blockierung gibt die Schaltung ein Signal auf die Steuerschaltung 52, die darauf einen Vorgang einleitet, durch den die Tastöffnung des blockierten Meßröhrchens wieder freigemacht wird. Wenn beispielsweise die Leitung 46 verengt oder verschlossen ist, wird ein plötzlicher Gegendruck an der Tastöffnung des Rärchens 26 erzeugt. Bei anhaltender Blockierung gibt die Schaltung 82 ein Steuersignal auf die Steuereinrichtung 52 zur Abschaltung des durch Verschluß oder Verengung blockierten Röhrchens, worauf die Leitung geschlossen, das Röhrchen mit der Außenluft verbunden und die Strömung von Fluid durch diese Tastöffnung verhindert wird. Darauf wird die Leitung eines nicht blockierten Röhrchens mit der Außenluft verbunden, so daß das Fluid durch die Tastöffnung dieses Röhrchens fließen kann.This circuit 82 controls the control device 52 for the measuring tube by detecting a blockage of the tactile opening a measuring tube. In the event of a blockage, the circuit gives a signal to the control circuit 52, which then has a Process initiates through which the sensing opening of the blocked measuring tube is cleared again. For example, if the Line 46 is narrowed or closed, a sudden counterpressure is generated at the tactile opening of the scarlet 26. at sustained blocking, the circuit 82 gives a control signal to the control device 52 to switch off the by closure or narrowing of the blocked tube, whereupon the line is closed, the tube is connected to the outside air and the Flow of fluid through this tactile opening is prevented. Thereupon the line of an unblocked tube is placed connected to the outside air so that the fluid can flow through the tactile opening of this tube.

Die Meßröhrchen 26, 28 und 30 gestatten den kontinuierlichen Betrieb des Systems 10 über einen langen Zeitraum trotz Blockierung von ein oder zwei der Meßröhrchen durch Bruchstücke oder ander-e Rest$ solange nicht alle Meßröhrchen blockiert sind.The measuring tubes 26, 28 and 30 allow the system 10 to operate continuously over a long period of time Blockage of one or two of the measuring tubes by fragments or other remnants $ as long as not all measuring tubes are blocked are.

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Die Impulsanalysierschaltung 38 gibt ein Signal auf eine Abzweigleitung 84 zur Votierschaltung 82 und zum Impulszählausgang 86. Bei Blockierung einer Tastöffnung gibt die Bruchstücker fassungs- und Votierschaltung 82 ein Sperrsignal auf eine Leitung 85 und verhindert eine Registrierung von Ausgangsimpulsen auf der Leitung 84 im Ausgang 86, so daß Fehler bei der Teilchenkonzentrationsmessung durch eine solche Blockierung vermieden werden. Wenn die Blockierung durch die Steuereinrichtung 52 für die Meßröhrchen beseitigt oder ein anderes Meßröhrchen ausgewählt ist, durch das Fluid fließen kann, wird die Sperrung aufgehoben und die Teilchenzählimpulse können wieder zum Ausgangsimpulszähler 86 gelangen.The pulse analyzer circuit 38 provides a signal on a branch line 84 to the voter circuit 82 and to the pulse count output 86. If a tactile opening is blocked, the fragments are there capture and vote circuit 82 to a lock signal a line 85 and prevents registration of output pulses on the line 84 in the output 86, so that errors in the particle concentration measurement can be avoided by such a blockage. When the blocking by the control device 52 is eliminated for the measuring tube or another measuring tube is selected through which fluid can flow the blocking is canceled and the particle counting pulses can reach the output pulse counter 86 again.

Der Ausgangsimpulszähler 86 ist so ausgeführt, daß ein vorher eingestellter Stand der Impulszählung gespeichert werden kann. Bei Überschreitung dieses vorher eingestellten Wertes gibt der Ausgang 86 ein Steuersignal auf eine Meldeeinrichtung 88, die dies beispielsweise durch ein hörbares Signal anzeigt und dadurch eine unzulässige Teilchenkonzentration in dem analysierten Fluid signalisiert.The output pulse counter 86 is designed so that a previously set status of the pulse count can be saved. If this previously set value is exceeded, there is the output 86 sends a control signal to a signaling device 88, which indicates this, for example, by an audible signal and thereby an inadmissible particle concentration in the analyzed Fluid signals.

Über eine Steuerleitung 92 ist ein Zeitgeber 90 an die Impulsanalysierschaltung 38 und den AusgangsimpulszähJa? 86 angeschlossen, so daß das Zählen von Teilchen in vorher gewählten Zeitabschnitten möglich ist.A timer 90 is connected to the pulse analysis circuit via a control line 92 38 and the output pulse counterYes? 86 connected, so that the counting of particles is possible in previously selected time periods.

Der Sperrausgang 85 der Votierschaltung 82 liegt auch am Zeitgeber 90, so daß dieser während einer Blockierung momentan gestoppt wird, wodurch während der Zeit, in der der Impuls-, zählausgang 86 die Teilchenzählimpulse nicht registrieren kann, auch der Zeitgeber gesperrt ist. Die Konzentrationsmessungdurch den Impulsausgangszähler 86 stimmt somit genau mit der Zeitmessung durch den Zeitgeber 90 überein. Der Zeitgeber 90The blocking output 85 of the voting circuit 82 is also connected to the timer 90, so that this is stopped momentarily during a blockage, whereby during the time in which the pulse, count output 86 cannot register the particle counting pulses even if the timer is blocked. The concentration measurement by the pulse output counter 86 thus exactly matches the time measurement by the timer 90. The timer 90

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gestattet der Bedienungsperson die Wahl-eines bestimmten Zeitabschnitts, in der Teilchen gezählt werden. Beispielsweise können 4, 8 oder 16 Sekunden für einen solchen Zeitabschnitt gewählt werden, in dem Teilchen durch eine Tastöffnung treten können. Der Zeitgeber steuert außerdem die Zeit zwischen den Teilchenzählungen von beispielsweise 3, 6, 12 oder 24 Minuten. In der Zeit zwischen den Zählungen strömt Probenfluid kontinuierlich durch die Probenkammer 42. Dadurch ermöglicht der Zeitgeber 90 des Betrieb des Systems 10 über lange Zeiträume ohne Wartung durch eine Bedienungsperson.allows the operator to choose a specific period of time during which particles are counted. For example , 4, 8 or 16 seconds can be selected for such a period of time in which particles can pass through a tactile opening. The timer also controls the time between particle counts of, for example, 3, 6, 12 or 24 minutes. In the time between counts, sample fluid flows continuously through the sample chamber 42. As a result, the timer 90 allows the system 10 to operate for long periods of time without operator maintenance.

Da das durch Stichproben zu untersuchende Fluid kontinuierlich durch die Probenkammer 42 fließt, auch dann,"wenn das System die Teilchen nicht zählt, repräsentiert das durch Stichproben entnommene Fluid kontinuierlich die Fluidströmung im Hauptrohr 12.Since the fluid to be sampled flows continuously through the sample chamber 42, even when the system does not count the particles, the sampled fluid continuously represents the fluid flow in the main pipe 12th

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Claims

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Patent claims

/ 1.j Method for regulating the fluid pressure in the sample chamber a device for the investigation and monitoring of the particle suspension flowing in a system, wherein a fluid sample is passed from the system into the sample chamber, characterized in that between the fluid sample from the Sample chamber and a column of a liquid immiscible with the fluid sample of greater density than the fluid sample a boundary layer is formed that a predetermined pressure is generated at this boundary layer and that the fluid sample passes through the liquid when the pressure in the sample chamber on the fluid sample reaches the predetermined pressure Boundary surface exceeds.

2. The method according to claim 1, characterized in that the interface at the transition parts of the two chambers with different cross-section is maintained and that the liquid with the greater density in the chamber with the larger cross-section.

3. The method according to claim 2, characterized in that above the fluid in the chamber with the larger cross section Atmospheric pressure prevails.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the Tastöffnungs- or measuring section of a "Coulter measuring tube is immersed in the sample chamber that during a predetermined period of time a part of the sample fluid passes through the tactile opening and that the particle concentration this part of the fluid sample is examined.

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5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that that when the pressure head is equalized by the suspension pressure, the liquid in the Chamber with the larger cross-section is retained.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the turbulence of the system as a sample removed fluid suspension is reduced before it enters the sample chamber.

7. Device for performing the method according to the preceding claims, characterized by a first and a second pressure chamber (62 or 64) with a common transition point (66), wherein the first pressure chamber with a Sample chamber (42) is in communication and the second pressure chamber for receiving a liquid (68) and for generating such a pressure level is provided at the transition point that the pressure due to the suspension in the sample chamber can support the liquid in the second pressure chamber and maintain the pressure head and that when the suspension pressure exceeds the pressure head, suspension from the sample chamber can flow through the liquid.

8. Apparatus according to claim 7 »characterized in that the chambers (62, 64) at the transition point (66) have different cross-sections.

9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the second chamber (64) at a point above the pressure head the liquid contained therein is open to the atmosphere (70).

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10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized by means (16, .18, 20, 22) for the random sampling of suspension fluid from a large system (12), wherein the sampling device has a flow restriction (20) which is connected to a suspension inlet (23) of the sample chamber (42) is connected to reduce turbulence in the fluid flow into the sample chamber.

11. The device according to claim 10, characterized in that the flow limiter is a tube (20) with a small bore, the helically wound and from the fluid suspension is flowed through.

12. Device according to one of claims 7 to 11, characterized characterized in that at least one of the Coulter measuring tubes (26, 28, 30) with the tactile opening or measuring section (26a, 28a, 30a) in the sample chamber (42) a part of the particle suspension receives and that the liquid (68) has a greater density than the particle suspension.

13. The apparatus according to claim 12, characterized by a to the outlet of each measuring tube to the second chamber (64) as an overflow for sample fluid, the measuring tube and the fluid passes with greater density, connected (54, 70) overflow device (71) with an overflow vessel (71) with a Overflow opening (72) above the bottom of this overflow vessel.

14. Device according to one of claims 7 to 13, characterized by a concentration measuring device (86) which, through its connection (84), passes through the measuring tube Particle responds.

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15. Apparatus according to claim 14, characterized in that the concentration measuring device has a timer (90) and a particle counting and accumulating device (86) for measurement the particle concentration has during a predetermined period of time and at predetermined time intervals.

16. Device according to one of claims 7 to 15, characterized by several detectors (32, 34, 36) each with a Coulter tactile opening device (26, 28, 3ü) in the sample chamber (42) and by a voting circuit (82) which has outputs the detectors responds and switches from one detector to another if a detector, for example due to a blockage his tactile opening device fails.

17 · Device according to claim 16, characterized by a Debris detection circuitry (82) responsive to debris, debris, and the like in the tactile aperture means, and by a debris removal device (52) responsive to the debris detection circuit responds and removes fragments from the key opening device, the voting circuit (82) is operated when the debris removal device cannot keep a particular detector in operation.

18. Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that that the timer (90) is connected (85) in such a way that it is blocked during the time in which a detector is not working.

19. Apparatus according to claim 18, characterized in that the particle concentration measuring device (86) is controlled (85) so that it is also blocked when the timer (90) is blocked is.

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20. Device according to one of claims 7 to 19 »characterized in that the chambers (62, 64) in addition to the common transition point (66) have different cross-sections and that the second camera (64) has the larger cross-section.

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