DE3210591A1

DE3210591A1 - Anordnung fuer eine kontinuierliche blasengehaltsmessung in hydraulikfluessigkeiten

Info

Publication number: DE3210591A1
Application number: DE19823210591
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Stang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1983-10-06

Description

Anordnung für eine kontinuierliche Blasengehalts-
messung in Hydraulikflüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anordnung für die Messung des Blasengehalts in Hydraulikflüssigkeiten mittels Ultraschall.
Akustische Verfahren zur Detektion von mehrphasigen Fluidzuständen sind in Theorie und Anwendung hinreichend bekannt. So wird nach dem Streuverfahren die Reflexion eines Ultraschallimpulses an den Gaseinschlüssen im Meßbereich ausgewertet. Gemäß einer anderen Methode lassen sich durch Snderungen der Gesamtdämpfung eines Ultraschallsignals beim Durchlaufen der Meßstrecke Blasenanteile erkennen.
Bei der Blasen-Messung nach dem Prinzip des Streuverfahrens werden an die Elektronik hohe Ansprüche gestellt. Die Unterscheidung zwischen Streuechos und elektrischen Störungen stellt ein großes Problem dar.
Mit Hilfe der Gesamtdämpfungsmessung lassen sich Blasenanteile zwar sehr gut erkennen, jedoch nur grob quantifizieren, da bei einer vorgegebenen Meßstrecke ein proportionaler Zusammenhang zwischen Blasengehalt und Amplitude des Ultraschallempfängers nur in einem sehr begrenzten Meßbereich vorliegt.
Wünschenswert ist jedoch bei der Messung von Gas gehalten in Hydraulikflüssigkeiten ein weiter kalibrierbarer Meßbereich.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nach dem Prinzip der Ultraschalldämpfungsmessung einen den Erfordernissen angepaßten Meßbereich einzustellen und zu kalibirieren.
Dies erfolgt erfindungsgemäß durch die Anordnung eines Ultraschallwandlers, der sowohl als Sender wie auch als Empfänger arbeitet, an der Außenwand einer Leitung oder eines Behälters, wobei die gebündelte Schallkeule möglichst quer zur Strömung der Hydraulikflüssigkeit und somit senkrecht zur Wand eingerichtet wird.
Dem Ultraschallwandler gegenüberliegend befinden sich im Strömungsmedium mehrere gestaffelte Reflektoren, welche die Ultraschallimpulse möglichst verlustlos zurückwerfen sollen. Nach dem zweimaligen Durchlauf der Meßstrecke wird das Ultraschallsignal verständlicherweise in Abhängigkeit vom Gasblasenanteil gedämpft. Diese Dämpfung steht im Zusammenhang mit der Länge der Meßstrecke. Die entfernten Reflektoren reagieren empfindlicher als die näherliegenden.
Der Abstand und die Anzahl der Reflektoren bestimmen somit den Meßbereich und die Empfindlichkeit.
Um die Messung, z.B. auf den Gasvolumenanteil bei einer vorgegebenen Blasenverteilung zu kalibrieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Reflektoren verschiebbar anzuordnen. Mit Hilfe einer Vergleichsmessung lassen sich somit die Reflektoren auf die gewünschte Empfindlichkeitsstufe stellen. Für eine möglichst kontinuierliche Anzeige sollte sich der Abstand der Reflektoren nach dem Proportionalbereich der einzelnen Echos richten.
Positive Erfahrungen wurden bisher mit Ultraschallfrequenzen von 1 bis 4 MHz erzielt. Im allgemeinen wird mit einer Ultraschallfrequenz gearbeitet, die auf die Größe der zu erfassenden Blasen abgestimmt ist, während die Impulsfrequenz auch die Länge der Meßstrecke berücksichtigt Eine Anzeige ist sowohl digital als auch analog möglich. Die elektronische Verarbeitung der Empfangssignale bis zur Anzeige ist auf vielfältige Arten möglich und bedarf keiner eingehender Beschreibung, da sie als Stand der Technik angesehen wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ausführlicher erläutert. Es zeigen sich in schematischer Darstellung Fig. 1 ein Axialschnitt durch eine Rohrleitung mit erfindungsgemäßer Anordnung, Fig. 2 ein Meßbild des Ultraschallmeßgeräts und zwar die Echostärke in Abhängigkeit von der Laufzeit bzw. dem Reflektorabstand bei blasenfreier Strömung der Hydraulikflüssigkeit, Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 bei mittlerem Blasengehalt.
Bei der dargestellten Meßanordnung handelt es sich um eine innendurchströmte Hydraulikleitung, in welcher der Blasengehalt kontinuierlich mittels Ultraschall gemessen wird. Hierbei durchschallt ein als Sender und Empfänger arbeitender Ultraschallwandler 1 mit einem Impuls im MHz-Bereich die Rohrwand 2 Dieses Signal durchdringt anschließend das Strömungsmedium und wird der Reihe nach an den Reflektoren 3, 4 und 5 zurückgeworfen. In der oszillographischen Darstellung Fig. 2 und Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Echostärken mit zunehmender Signallaufstrecke abnehmen und die Echos der Rohrwand sowie der Reflektoren sich aus unzähligen Wiederholungsechos der Vorder- und Rückseite des durchschallten Materials zusammensetzen. Die Echofolge 7 ist der Rohrwand zuzuordnen, während die Echofolge n 8, 9 und 10 mit den Reflektoren 3, 4 und 5 korrespondieren.
In Fig. 3 sei das Meßbild einer blasenhaltigen Hydraulikflüssigei dargestellt Während der Reflektor 3 eine noch ungedämpfte chofolge:8 zeigt, ist die Echofolge 9 bereits geschwächt und der Reflektor 5 vollkommen unwirksam.
Zur Einstellung des Meßbereichs und der gewünschten Empfindlichkein rist über ein Handrad 6 der Abstand der Reflektoren zum Ultraschallwandler frei wählbar.
Es versteht sich von selbst, daß die Reflektorabstände untereinander, falls erforderlich, ebenso einstellbar sind.
In 11 sei eine Anzeigevorrichtung angedeutet, welche die empfangenen Echos in ihrer Laufzeit und Amplitude so auswertet und anzeigt, daß die beabsichtigte Messung des Blasengehaltes möglich ist. Dies ist in digitaler wie analoger Ausführung denkbar.

Claims

Anordnung für eine kontinuierliche Blasengehaltsmessung in Hydraulikflüssigkeiten An~prüche.

Anordnung für eine kontinuierliche Messung des Blasengehalts in Hydraulikflüssigkeiten an einem Überwachungsort in einer Rohrleitung oder einem Behälter, gekennzeichnet durch einen Ultraschallwandler (1) und mehrere Reflektoren (3, 4, 5) sowie ein Ultraschallgerät mit Anzeigevorrichtung (11), welches für eine Blasenmessung ausgelegt ist, wobei der Ultraschallwandler (1) und die Reflektoren (3, 4, 5) am Meßort angeordnet sind und die Meßstrecke begrenzen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anzahl der Ref]ektoren (3, 4, 5) nach der erforderlichen Meßgenauigkeit-richtet.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Reflektoren (3, 4, 5) zum Ultraschallwandler (1) auf die gewünschte Empfindlichkeit abgestimmt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung durch variierbare Reflektorabstände (6) kalibriert werden kann.