DE29821494U1 - Vorrichtung zur Messung des Trockensubstanzgehalts in zuckerhaltigen Lösungen - Google Patents

Description

Meine Akte: F 22/33 bt

Vorrichtung zur Messung des
Trockensubstanzgehalts in zuckerhaltigen Lösungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Trockensubstanzgehalts in zuckerhaltigen Lösungen mit mindestens einer in die Lösung eintauchbaren Sonde, mit mindestens zwei Elektroden, mit mindestens einem Resonanzschwingkreis, in welchen die Sonde als ein Bauteil schaltungsmäßig integriert ist und dadurch die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstante in der Lösung entlang eines zwischen den Elektroden verlaufenden Meßpfades beeinflußt, mit mindestens einem Oszillator zur Versorgung des Resonanzschwingkreises mit einem Hochfrequenzsignal, mit mindestens einem Temperaturmeßelement zur Messung einer Temperatur der Lösung und mit mindestens einer Auswerteeinrichtung zur Ermittlung der Resonanzfrequenz und zur Berechnung des Trockensubstanzgehaltes mit Hilfe der ermittelten Resonanzfrequenz und der gemessenen Temperatur der Lösung.

Eine Vorrichtung zur Durchführung einer Messung des Trockensubstanzgehalts mit einer in einem Abstimmkreis angeordneten Sonde, welche in die Lösung bzw. in eine Füllmasse hineingetaucht wird, ist aus der EP 0 162 580 Bl bekannt. Die Sonde und der Abstimmkreis bilden hier einen Teil einer Spannungsteilerschaltung oder einer Brückenschaltung. Über einen Signalgenerator (Oszillator) wird ein Hochfrequenzsignal zur Spannungsteilerschaltung oder zur Brückenschaltung zugeführt und das Ausgangssignal dieser

Schaltung wird in einer Steuervorrichtung verarbeitet, welche die Abstimmschaltung selbst oder den Oszillator derart beeinflußt, daß der Abstimmkreis in Resonanz gehalten wird. Auf diese Weise wird die Resonanzfrequenz ermittelt und so der Widerstand und die Kapazität der Füllmasse in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz ermittelt und daraus dann der Kristallgehalt und der Trockensubstanzgehalt der Flüssigkeit berechnet.

Der Begriff Lösung ist im Sinne dieser Schrift nicht auf flüssige Lösungen beschränkt, sondern bezieht sich auch auf verdickte, verkochte Lösungen, d. h. dickere Massen (Magma).

In der Regel werden derartige Vorrichtungen in verfahrenstechnischen Anlagen, z. B. in Zuckerfabriken, eingesetzt, und hier vorzugsweise in Vakuumkochern, in denen die Zuckerflüssigkeit gekocht wird. Die Sonde muß daher in einem weiten Temperaturbereich zwischen 50 und 130⁰C arbeiten. Ungünstigerweise sind die Dielektrizitätskonstante und die Leitfähigkeit der Zuckerlösung stark temperaturabhängig, wodurch auch die gemessene Resonanzfrequenz bzw. der daraus ermittelte Trockensubstanzgehalt temperaturabhängig ist. Um diesen Temperatureffekt zu kompensieren wird in der Praxis regelmäßig die Temperatur der Lösung gemessen und der Temperaturwert bei der Berechnung des Trockensubstanzgehalts berücksichtigt.

Ohne eine derartige Temperaturkompensation würden bei absoluten Trockensubstanzgehaltswerten zwischen 3 0 und 100% Abweichungen von bis zu 1,5% vom Absolutwert auftreten. D. h. die relative Ungenauigkeit würde bis zu 5% betragen.

Die Messung erfolgt in der Regel entweder über separate Meßsonden, die ebenfalls an eine Auswerteeinrichtung der Meßsonde angeschlossen sind, oder über eine nachträgliche Korrektur des ermittelten Trockensubstanzwerts.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine kostengünstigere und kompaktere, einfache Alternative zu den bekannten Vorrichtungen bildet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Temperaturmeßelement nahe dem Meßpfadbereich direkt an oder in der Sonde angeordnet ist.

Durch die direkte Anordnung an oder in der Sonde ist der Aufbau erheblich kompakter. Es wird nur eine Durchführung von außen in den Vakuumkocher benötigt. Da jede zusätzliche Durchführung eine weitere Leckagemöglickeit bedeutet, liegt hierin schon ein erster wesentlicher Vorteil.

Zum zweiten hat dieser Aufbau den Vorteil, daß die Temperaturmessung direkt in dem Bereich der Lösung bzw. der Kochmasse, welcher den Meßweg bildet, erfolgt. Die gesamte Messung ist daher unabhängiger von eventuellen räumlichen Temperaturschwankungen in der Lösung bzw. Kochmasse. Die Kompensation wird dadurch erheblich besser und die Messung genauer.

Die Unteransprüche enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei einem besonders kompakten Ausführungsbeispiel ist der Resonanzschwingkreis mit dem Oszillator und der Auswerteeinrichtung in einem mit der Sonde verbundenen Gehäuse angeordnet. Die Sonde und die komplette Ansteuer- bzw. Auswerteeinrichtung bildet dann eine Einheit die, bis auf eine Spannungsversorgung, keine weitere Verkabelung benötigt und schnell ausgetauscht und an den verschiedensten Stellen eingesetzt werden kann.

Vorzugsweise ist die Sonde stabförmig mit einem ersten resonanzschwingkreisseitigen Elektrodenabschnitt und mit einem zweiten, freiendseitigen Elektrodenabschnitt ausgebildet, welche in Stablängsrichtung mittels eines Isolierabschnitts gegeneinander isoliert koaxial hintereinander miteinander verbunden sind, wobei der Isolierabschnitt und der erste Elektrodenabschnitt als Hohlkörper ausgebildet sind und die elektrische Zuleitung zu dem zweiten Elektrodenabschnitt durch den ersten Elektrodenabschnitt und den Isolierabschnitt hindurchgeführt ist. Die Sonde ist somit außen als glatter Stab ausgebildet, an dem zumindest in dem in den Kocher bzw. in die Lösung oder Kochmasse hereinragenden Bereich keinerlei Verkabelungen od. dgl. angeordnet sind. Dies führt zu einer erheblich geringeren "Verunreinigung" der Sonde, d. h. zu geringeren Ablagerungen, z. B. der Zuckerkristalle, an der Sonde. Die Sonde ist außerdem auch leichter wieder zu reinigen.

Weiterhin kann auf diese Weise das Temperaturmeßelement innerhalb eines Hohlraums in dem ersten Elektrodenabschnitt, in dem zweiten Elektrodenabschnitt oder in dem Isolierabschnitt der stabförmigen Sonde angeordnet sein, so daß das Temperaturmeßelement sehr nah an den Meßpfad herangeführt werden kann, wobei die Sonde weiterhin als glatter Stab ausgebildet ist und die Zuleitungen bzw. Ableitungen zum Temperaturmeßelement auch durch den Hohlraum der Sonde hindurchgeführt werden können.

An dem Gehäuse befindet sich vorzugsweise direkt eine Anzeigevorrichtung, z. B. ein Display, zur direkten unmittelbaren Anzeige des ermittelten Trockensubstanzgehalts.

Zusätzlich kann die Auswerteeinrichtung einen Signalausgang aufweisen, an welchem ein zum ermittelten Trockensubstanzgehalt proportionales Signal anliegt, so daß dieses noch zu einer übergeordneten Steuervorrichtung, z. B.

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in einer Zentrale zur Steuerung der gesamten verfahrenstechnischen Anlage, weitergeleitet werden kann.

Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Auswerteeinrichtung, der Resonanzschwingkreis und/oder der Oszillator einen Datenbusanschluß zur Verbindung mit einer übergeordneten Steuer- und Auswertevorrichtung, z. B. einen PC, aufweisen, so daß eine Auswertung und Ansteuerung, z. B. auch mehrere Sonden hintereinander, über den Datenbus mit dem Rechner möglich ist.

Vorzugsweise weist die Auswerteeinrichtung Stellmittel zur Einstellung des Offsets, d. h. des Nullpunktes, des Meßbereichs, der Steigung des Trockensubstanzgehaltswerts in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz der Temperaturkompensation und der Ansprechgeschwindigkeit bzw. der Dämpfung auf. Über diese Stellmittel kann eine Eichung der Sonde erfolgen, da die Resonanzfrequenz außer von der Temperatur und dem Trockensubstanzgehalt auch noch von der Reinheit der Lösung abhängt. In der Regel ist eine solche Eichung auf die jeweilige im Prozeß gefahrene Lösung erforder1ich.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung einen Schalter auf, mit welchem die Sonde schaltungsmäßig in den Resonanzschwingkreis integriert werden kann. Hierbei kann es sich um einen mechanischen, elektrischen oder elektronischen Schalter handeln, der z. B. von der Auswerteeinrichtung automatisch angesteuert wird.

Die Auswerteeinrichtung ist dann vorzugsweise derart ausgebildet, daß zunächst die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises mit der integrierten Sonde ermittelt wird. Anschließend wird dann die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises mit ausgekoppelter Sonde ermittelt. Die Differenz zwischen diesen beiden Resonanzfrequenzen wird dann als Meßsignal zur Ermittlung des Trockensubstanzgehalts

herangezogen. Selbstverständlich ist es auch möglich, erst die Resonanzfrequenz mit ausgekoppelter Sonde und dann mit eingekoppelter Sonde zu ermitteln. Diese Differenzmessung hat den Vorteil, daß der Einfluß der Temperatur auf den Resonanzschwingkreis bzw. die Komponenten des Resonanzschwingkreises automatisch kompensiert wird. Mit der weiteren Temperaturkompensation mit Hilfe der gemessenen Temperatur braucht dann nur noch der Einfluß der Temperatur auf die Dielektrizitätskonstante und die elektrische Leitfähigkeit der Lösung selbst kompensiert werden.

Zum Anschluß der Sonde an einen Vakuumbehälter weist die Sonde entweder einen fest mit der Sonde verbundenen Flansch auf, mit dem die Sonde über einen Stutzen mit dem Behälter verbunden wird. Alternativ kann der Vakuumbehälter auch eine Einsteckbuchse aufweisen, wobei die Einsteckbuchse und die Sonde derart ausgebildet sind, daß die Sonde dicht abschließend durch die Einsteckbuchse in den Vakuumbehälter einsteckbar ist. In der Regel sollte die Sonde möglichst weit unten in einem Behälter eingebaut werden, damit nicht der Füllstand im Behälter in die Messung eingeht.

Bei einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung der Sonde auf, mit der z. B. regelmäßig sich auf der Sonde ablagernder Zucker, welcher als Verunreinigung auf die Messung Einfluß hat, abgespült wird.

Eine derartige Spülvorrichtung kann z. B. eine oder mehrere Sprühlanzen aufweisen, welche parallel zur Sonde verlaufen und welche mindestens eine Düse aufweisen, mit welcher eine Reinigungsflüssigkeit auf die Sonde im Bereich des Meßpfades aufsprühbar ist, wodurch der Zucker heruntergespült wird. Bei der Reinigungsflüssigkeit kann es sich um einfaches Wasser handeln. Bei einem ungefähr waagerechten Einbau der Sonde im unteren Bereich eines Behälters reicht es in der Regel aus, wenn oberhalb der Sonde, parallel zur Sonde, eine Sprühlanze

in den Behälter hineinragt. Dabei sollten Sonde und Sprühlanze derart angeordnet sein, daß der Sondenstab im Bereich des Meßpfades, d. h. oberhalb der zwischen den Elektroden befindlichen Isolierabschnitts abgesprüht wird, da sich hier in der Regel eine Art Zuckerhügel bildet.

Die Sprühlanze kann vorteilhaft z. B. über den Flansch direkt mit der Sonde verbunden sein, so daß die Reinigungsvorrichtung mit der Sonde als eine Einheit ausgebildet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles eines ResonanzSchwingkreises mit der einschaltbaren Sonde und dem Oszillator,

Fig. 3 ein typisches Diagramm, welches die Abhängigkeit des Trockensubstanzgehalts von der Resonanzfrequenz zeigt,

Fig. 4 eine seitliche Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 4,

Fig. 6 eine seitliche Draufsicht mit Teilschnitt durch den vorderen Sondenstab, gemäß der Vorrichtung aus Fig. 4 und 5, mit parallel dazu verlaufender Reinigungsvorrichtung,

Fig. 7 eine detaillierte Ansicht des Sondenstabs eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, mit einem Paßstück zum Einsetzen in eine Steckbuchse eines Vakuumbehälters und mit parallel verlaufender Sprüheinrichtung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Vakuumbehälters mit einer angebauten Vorrichtung gemäß Fig. 4.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur Messung des Trockensubstanzgehaltes in zuckerhaltigen Dünn- und Dicksäften, d. h. in zuckerhaltigen Lösungen bzw. Massen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist die Vorrichtung zur Messung des Trockensubstanzgehalts eine in die Lösung (1) bzw. Masse eintauchbare Sonde (10) (s. Fig. 8) mit mindestens zwei Elektroden (11, 12) auf.

Diese Sonde (10) ist mit ihren Elektroden (11, 12) in einen Resonanzschwingkreis (2 0) als Bauteil schaltungsmäßig integrierbar.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für einen derartigen Resonanzschwingkreis (2 0) mit zwei Kondensatoren (C2, C3) und einer Spule (Ll). Dieser Resonanzschwingkreis (2 0) ist über einen weiteren Kondensator (C4) mit einem Oszillator (21) verbunden, welcher ein Hochfrequenzsignal liefert. Über einen weiteren Kondensator (Cl) und einen Schalter (22) ist die Sonde (10) in den Resonanzschwingkreis (20) einkoppelbar.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese spezielle Form eines Resonanzschwingkreises beschränkt, sondern der Schwingkreis kann auch in einer beliebigen anderen geeigneten Form aufgebaut sein.

Der Resonanzschwingkreis (20) bzw. der Oszillator (21) ist derart aufgebaut, daß am Resonanzschwingkreis immer die Resonanzfrequenz anliegt und direkt abgegriffen werden kann.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine Auswertevorrichtung (30) in Form eines Mikrocontrollers auf, welche u. a. den Schalter (22) ansteuert. Bei einer Messung wird zum einen die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises mit eingeschaltetem Schalter (22), d. h. mit eingekoppelter Sonde (10), und zum anderen mit ausgeschaltetem Schalter (22), d. h. ohne die Sonde (10), ermittelt. In einem Mischglied (31) wird die Frequenz in ein vom Mikrocontroller lesbares Signal verwandelt. Im Mikrocontroller wird dann als Meßsignal die Differenz der beiden Frequenzen gebildet. Diese Meßart hat den Vorteil, daß Temperatureinflüsse

auf die Komponenten des Schwingkreises (20) automatisch, kompensiert werden und die Messung sehr temperaturstabil ist.

Die Sonde (10) bildet mit ihren Elektroden (11, 12) quasi einen weiteren Kondensator, wobei die entlang des Meßpfades zwischen den Elektroden (11, 12) befindliche zuckerhaltige Lösung (1) als Dielektrikum wirkt. Die Dielektrizitätskonstante und die elektrische Leitfähigkeit, die vom Trockensubstanzgehalt (Wts) der Lösung abhängen, verändern somit die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises bei eingekoppelter Sonde. Somit ist die am Ausgang des Mischers (31) anliegende Differenzfrequenz abhängig von dem Trockensubstanzgehalt (WtS) der Lösung.

Fig. 3 zeigt ein typisches Diagramm der Abhängigkeit des Trockensubstanzgehalts (Wts) von der gemessenen Resonanzfrequenz. Die Abhängigkeit ist über weitere Bereiche linear, ändert sich jedoch, wenn die flüssige Lösung (1) zu einer verdickten Masse, d. h. zu einem Magma, wird. Diese funktionelle Abhängigkeit zwischen dem Trockensubstanzgehalt (Wts) und der gemessenen Frequenz wird der Auswerteeinrichtung (30), d. h. dem Mikrocontroller, vorgegeben, so daß diese aus der gemessenen Frequenz den Trockensubstanzgehalt berechnen kann und an ein Anzeigedisplay (33) und über einen Verstärker (34) an einen Ausgang (35) als dort abgreifbares Signal weitergeben kann.

Außer von dem vorliegenden Trockensubstanzgehalt (Wts) ist jedoch die Resonanzfrequenz auch noch abhängig von der Temperatur in der Lösung (1), da die Temperatur der Lösung auch deren Dielektrizitätskonstante und deren elektrische Leitfähigkeit verändert. Zudem ist die Resonanzfrequenz auch noch von der Reinheit der jeweiligen zuckerhaltigen Lösung abhängig.

Zur Kompensation der Temperatur befindet sich in der Sonde (10) direkt ein Temperaturmeßelement (14), dessen Ausgangssignal über einen Verstärker (32) verstärkt und zur Berücksichtigung bei der

Berechnung des Trockensubsganzgehalts (Wts) der Auswerteeinrichtung (3 0) zugeführt wird. Zur Kompensation des Reinheitsgehalts muß die gesamte Vorrichtung über entsprechende Stellelemente (36, 37, 38, 39) geeicht werden.

Die Sonde (10) ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, als glatte stabförmige Sonde aufgebaut, an deren äußeren Ende sich ein Gehäuse (40) befindet, in welchem der Resonanzschwingkreis (20) mit dem Oszillator (21) und die Auswerteeinrichtung (30) angeordnet sind, so daß sich hier eine kompakte Einheit der gesamten Vorrichtung ergibt.

Die Sonde (10) selbst weist einen ersten resonanzschwingkreisseitigen Elektrodenabschnitt (11) und einen zweiten, freiendseitigen Elektrodenabschnitt (12) auf, welche in Stablängsrichtung mittels eines Isolierabschnitts (13) gegeneinander isoliert, koaxial hintereinander, miteinander verbunden sind. D. h. der erste resonanzschwingkreisseitige Elektrodenabschnitt (11), an welchem sich das Gehäuse (40) befindet, ist als Rohr ausgebildet, in welches endseitig zunächst ein rohrförmiger Isolierabschnitt (13) eingesteckt ist, in den wiederum endseitig ein die freiendseitige zweite Elektrode (12) bildender Stab eingesteckt ist. Die Verbindungen zwischen der ersten Elektrode (11) und dem Isolierabschnitt (13) sowie dem freiendseitigen Elektrodenabschnitt (12) sind jeweils abgedichtet. Die Zuleitung (15) zu dem zweiten Elektrodenabschnitt (12) ist durch den rohrförmigen ersten Elektrodenabschnitt (11) in das den Resonanzschwingkreis (20) aufweisende Gehäuse geführt. Unmittelbar neben dem Isolierabschnitt (13) ist in dem rohrförmigen ersten Elektrodenabschnitt (11) das Temperaturmeßelement (14) eingebaut, dessen Zuleitung ebenfalls durch den rohrförmigen ersten Elektrodenabschnitt (11) in das Gehäuse (40) mit der Auswerteeinrichtung (30) geführt wird.

Das Gehäuse (40) selbst ist ebenfalls relativ kompakt aufgebaut und über ein Anschlußstück (41) mit dem rohrförmigen ersten

Elektrodenabschnitt (11) verbunden. Im sondenseitigen Teil des Gehäuses (40) ist auf einer Platine (42) der Resonanzschwingkreis (20) mit dem Oszillator (21) aufgebaut. Darüber befindet sich auf einer weiteren Platine (43) die Auswerteeinrichtung (30) mit den Stellgliedern (36, 37, 38, 39), den Verstärkern (32, 34), dem Mischer (31) und dem Ausgang (35). Außerdem befindet sich auf dieser Platine (43) auch das Display (33), welches so angeordnet ist, daß es durch eine Öffnung aus dem Gehäuse (40) herausragt und sichtbar ist. Das Gehäuse (40) weist außerdem einen Stecker (45) auf, über welchen die Spannungsversorgung zur gesamten Vorrichtung zugeführt wird und über welchen die Ausgänge (35) abgreifbar sind. Hierbei kann es sich z. B. um einen handelsübliche Vier-Kontakt-Stecker od. dgl. handeln.

Die beiden Elektrodenabschnitte (11, 12) und der Isolierabschnitt (13) sind derart ausgebildet, daß der Stab außen möglichst glatt ist und zwischen den Abschnitten keinerlei Kanten entstehen.

Zur Eichung der Vorrichtung weist diese in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel folgende Stellmittel (36, 37, 38, 39) auf:

Es kann zunächst über ein Stellmittel (36) der Offset, d. h. der Nullpunkt eingestellt werden. Über ein weiteres Stellmittel (37) kann dann die Steigung des Trockensubstanzgehaltwerts in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz verändert werden. Ein weiteres Stellmittel (38) dient zur Einstellung der Temperaturkompensation und ein letztes Stellmittel (39) dient zur Einstellung der Dämpfung, d. h. der Ansprechgeschwindigkeit der Elektronik. Mit all diesen Stellgliedern (36, 37, 38, 39) wird die Sonde (10) bzw. Meßvorrichtung auf die jeweilige Lösung (1) und deren Reinheit abgeglichen.

Die Sonde (10) kann entweder direkt mit einem Flansch (4) verbunden sein, mit welchem die Sonde (10) an einen Stutzen (3) eines Vakuumbehälters (2), z. B. einen Vakuumkocher,

anschließbar ist (s. Fig. 4, 5 und 8). Alternativ kann die Sonde (10) , wie in Fig. 7 dargestellt, auch ein Paßstück (51) aufweisen, welches genau in eine am Vakuumbehälter (2) angeordnete Einsteckbuchse (50) paßt.

Die Abdichtung zwischen dem Sondenstab (10) und dem Paßstück (51) bzw. dem Paßstück (51) gegenüber der Einsteckbuchse (50) erfolgt dann über Dichtungen (22, 53). Die Einsteckbuchse (50) kann lösbar, z. B. mittels Schrauben (54), an der Wandung des Vakuumbehälters (2) befestigt sein und ist gegenüber diesem ebenfalls über Dichtungen (55) abgedichtet. Zum Arretieren der Sonde (10) in der Einsteckbuchse (50) weist das Paßstück (51) vorzugsweise eine Rastnut (56) auf, in welche ein an der Einsteckbuchse (50) befindlicher Rasthebel (57) eingreift.

In den Fig. 6 und 7 ist jeweils eine Sonde dargestellt, bei der parallel zur Sonde eine Sprühlanze (61) einer Reinigungs- bzw. Spülvorrichtung (60) verläuft. Diese Sprühlanze (61) ist entweder über den Flansch (4) direkt mit der Sonde zu einer kompakten Einheit verbunden oder kann selbstverständlich auch neben der Einsteckbuchse durch die Wandung des Vakuumbehälters (2) separat geführt werden (s. Fig. 7). Die Sprühlanze (61) weist an ihrem Ende im Bereich des Meßpfades, d. h. im Bereich des Isolierstücks (13), mehrere in Richtung der Sonde (10) weisende Düsen (62) auf, mit welchen eine Reinigungsflüssigkeit, z. B. Wasser, auf die Sonde (10) aufgesprüht werden kann und sich auf der Sonde (10) festsetzender Zucker wieder heruntergespült werden kann. Da die Sonde (10) in der Regel waagerecht eingebaut wird reicht es aus, wenn sich oberhalb der Sonde (10) eine derartige Sprühlanze (61) befindet, welche den sich auf der Sonde (10) aufbauenden Zuckerhügel regelmäßig abspült.

Die erfindungsgemäße Sonde (10) ist äußerst einfach und universell einsetzbar. Die Temperatur wird automatisch kompensiert, wobei der jeweilige Abgleich äußerst einfach gehalten ist, so daß die Sonde (10) ohne großen Aufwand geeicht

werden kann. Die Sonde (10) ist sehr kompakt aufgebaut. Durch die direkte Vor-Ort-Anzeige ist prinzipiell ein zusätzliches Auswertegerät nicht notwendig. Mit dem glatten Aufbau als Sondenstab ist die Sonde (10) nahezu wartungsfrei. Evtl. auf der Sonde (10) auftretende Ablagerungen können mit einer Reinigungsvorrichtung automatisch abgespült werden.

Claims (15)

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Messung des Trockensubstanzgehalts (Wts) in zuckerhaltigen Lösungen (1)

mit mindestens einer in die Lösung eintauchbaren Sonde (10), mit mindestens zwei Elektroden (11, 12), mit mindestens einem Resonanzschwingkreis (20), in welchen die Sonde (10) als ein Bauteil schaltungsmäßig integriert ist und dadurch die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises (20) in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstante in der Lösung (1) entlang eines zwischen den Elektroden (11, 12) verlaufenden Meßpfades beeinflußt, mit mindestens einem Oszillator (21) zur Versorgung des Resonanzschwingkreises mit einem Hochfrequenzsignal, mit mindestens einem Temperaturmeßelement (14) zur Messung einer Temperatur der Lösung (1)

und mit mindestens einer Auswerteeinrichtung (30) zur Ermittlung der Resonanzfrequenz und zur Berechnung des Trockensubstanzgehaltes mit Hilfe der ermittelten Resonanzfrequenz und der gemessenen Temperatur der Lösung (1),

dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Temperaturmeßelement (14) nahe dem Meßpfadbereich direkt an oder in der Sonde (10) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschwingkreis (20) mit dem Oszillator (21) und der Auswerteeinrichtung (30) in einem mit der Sonde (10) verbundenen Gehäuse (40) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) stabförmig mit einem ersten, resonanzschwingkreisseitigen Elektrodenabschnitt (11) und mit einem zweiten, freiendseitigen Elektrodenabschnitt (12) ausgebildet ist, welche in Stablängsrichtung mittels eines Isolierabschnitts (13) gegeneinander isoliert, koaxial

hintereinander, miteinander verbunden sind, wobei der Isolierabschnitt (13) und der erste Elektrodenabschnitt (11) als Hohlkörper ausgebildet sind und die elektrische Zuleitung (15) zu dem zweiten Elektrodenabschnitt (12) durch den ersten Elektrodenabschnitt (11) und den Isolierabschnitt (13) hindurchgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmeßelement (14) innerhalb eines Hohlraums (16) in dem ersten Elektrodenabschnitt (11), in dem zweiten Elektrodenabschnitt (12) und/oder in dem Isolierabschnitt (13) der stabförmigen Sonde (10) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gehäuse (40) eine Anzeigevorrichtung

(33) zur direkten Anzeige des ermittelten Trockensubstanzgehalts (Wts) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (30) einen Signalausgang (35) aufweist, an welchem ein zum ermittelten Trockensubstanzgehalt (Wts) proportionales Signal anliegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (30) Stellmittel (36, 37, 38, 39) zur Einstellung des Offsets (Nullpunkts) und/oder des Meßbereichs und/oder der Steigung des Trockensubstanzwerts (Wts) in Abhängigkeit von der Resonanzfrequenz und/oder der Temperaturkompensation und/oder der Ansprechgeschwindigkeit (Dämpfung) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe einen Schalter (22) aufweist, mit welchem die Sonde (10) schaltungsmäßig in den Resonenzschwingkreis

(20) integriert werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (30) derart ausgebildet ist, daß zum einen die Resonanzfrequenz des ResonanzSchwingkreises (20) mit der integrierten Sonde (10) ermittelt wird, und zum anderen die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises (20) mit ausgekoppelter Sonde (10) ermittelt wird und die Differenz zwischen diesen beiden Resonanzfrequenzen als Meßsignal zur Ermittlung des Trockensubstanzgehalts (Wts) verwendet wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung und/oder der ResonanzSchwingkreis und/oder der Oszillator einen Datenbusanschluß zur Verbindung mit einer übergeordneten Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) einen Flansch (4) zum Anschluß an einen Vakuumbehälter (2) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumbehälter (2) eine Einsteckbuchse (50) aufweist und die Einsteckbuchse (50) und die Sonde (10) derart ausgebildet ist, daß die Sonde (10) dicht abschließend durch die Einsteckbuchse (50) in den Vakuumbehälter (2) einsteckbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe eine Reinigungsvorrichtung (60) zur Reinigung der Sonde (10) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung (60) eine Sprühlanze (61) aufweist, welche parallel zur Sonde (10) verläuft und welche mindestens eine Düse

(62) aufweist, mit welcher eine Reinigungsflüssigkeit auf die Sonde (10) im Bereich des Meßpfades sprühbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Sprühlanze (61) mit der Sonde (10) verbunden ist.