DE2309595B2 - Vorrichtung zur Messung des Filtrierbarkeitsindexes einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Filtrierbarkeitsindexes einer Flüssigkeit, besonders eines Gasöls, mit einer Einrichtung zum Kühlen der Flüssigkeit, einer ein kalibriertes Filter enthaltenden Meßzelle, einer Einrichtung, die die Flüssigkeit unter einem Normdruck durch die Meßzelle treibt, einem in der Nähe des Filters im Flüssigkeitssirom angeordneten Temperaturfühler und einem Durchflußmesser für die durch das Filter gehende Flüssigkeit.

Der Filtrierbarkeitsindex ist eine Eigenschaft einer Flüssigkeit, die besonders bei Kohlenwasserstoffen und vor allem Heiz- oder Gasölen erhebliche praktische Bedeutung hat. Er ist definiert als die Grenztemperatur, bei der sich ein Filter einer bestimmten festgelegten Art und Porengröße verstopft, oder genauer im Verlauf einer Zeiteinheit, nämlich einer Minute, bei Einwirkung einer Druckdifferenz von 20 cm Wassersäule bezüglich des Atmosphärendrucks auf die zu filtrierende Flüssigkeit weniger als eine bestimmte Menge der Flüssigkeit durch das Filter hindurchtreten läßt, weil in der zu messenden Flüssigkeit enthaltene Verbindungen, besonders Paraffine auskristallisieren.

Aus der FR-PS 2ü 88 852 ist eine automatische Meßvorrichtung bekannt, mit der im Laboratorium der Filtrierbarkeitsindex gemessen werden kann. Diese Meßvorrichtung besteht aus einem Kühlaggregat und einer Wasserstrahlpumpe zur Erzeugung eine·; normalisier ten Unterdrucks von 20 cm Wassersäule. Die zu messende Flüssigkeit wird durch einen Saugkopf oder ein Normfiiter in eine Pipette angesaugt, und die Zeit bis zur Füllung der Pipette wird durch einen elektronischen oder anderen Zeitgeber gemessen. Wenn die Flüssigkeit nach der festgelegten Zeit, also 60 Sekunden, die Pipette gerade füllt, entspricht die gemessene Temperatur der Flüssigkeit dem gesuchten Filtrierbarkeitsindex. Vorzugsweise wird bei dieser bekannten Vorrichtung die Untersuchung bei der vom Verbraucher gewünschten Temperatur der Flüssigkeit begonnen. Nach jeder ergebnislosen Messung, wenn also die Pipette in weniger als 60 Sekunden gefüllt ist, wird die Temperatur stufenweise, besonders jeweils um Γ C, hei abgesetzt, bis der kritische, alls Filtrierbarkeitsindex definierte Punkt erreicht ist. Die Meßvorrichtung registriert diesen Wert und schaltet ab. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet diskontinuierlich, da sie jeweils eine Probe von konstantem Volumen für jede Messung benötigt Man kann also nicht kontinuierlich die Entwicklung des Filtrierbarkeitsindexes einer Flüssigkeit verfolgen.

Durch die Erfindung soll nun eine Vorrichtung zum Messen des Filtrierbarkeitsindexes einer Flüssigkeit geschaffen werden, die den Bedingungen der Norm genügt, jedoch den Filtrierbarkeitsinüex nicht nur diskontinuierlich, sondern auch kontinuierlich, nämlich durch kontinuierliche Messungen an einem kontinuierlichen Zweigstrom einer strömenden Flüssigkeit messen kann, einfach und billig gebaut ist, genau arbeitet und unmittelbar am Herstellungs oder Verwendungsort der Flüssigkeit und nicht nur im Laboratorium verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs definierten Art gelöst, die erfindungsgemäß die im Patentansprich 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur Erläuterung wird die erfinclungsgemäße Vorrichtung ebenso wie das Verfahren zur praktischen Anwendung derselben im folgenden an Hand einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips der Vorrichtung (gleichzeitig Schaltbild),

F i g. 2 ein Beispiel einer kontinuierlichen Meßkurve, die den Filtrierbarkeitsindex T(⁰C) einer Flüssigkeit mit wechselnden Eigenschaften in Abhängigkeit von der Zeit t (Minuten) wiedergibt.

F i g. 1 zeigt eine Zuleitung 1 einer Flüssigkeit, wie eines Heizöls oder Gasöls, dessen besonders wegen Veränderungen seiner Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Zeit veränderlicher Filtrierbarkeitsindex kontinuierlich oder diskontinuierlich gemessen werden soll. Die Zuleitung 1 mündet zunächst in einem Vorfilter 2, welches die in der Flüssigkeit möglicherweise enthaltenen Verunreinigungen zurückhält. Der Auslaß des Vorfilters 2 ist mit einem Absetzgefäß 3 oder entsprechenden Element verbunden, welches in der Flüssigkeit enthaltenes Wasser aus dieser abtrennt und durch eine Leitung 4 abführt, während die so gereinigte Flüssigkeit aus dem Absetzgefäß durch die Leitung 5 austritt. Diese Leitung 5 ist am oberen Ende eines Regulierkolbens 6 angeschlossen, der mit einer Überlaufleitung 7 versehen ist, wodurch im Inneren des Kolbens 6 ein gleich-

bleibendes Flüssigkeitsniveau aufrechterhalten wird. Das Ende der Überlaufleitung 7 ist mit einer Ableitung 8 verbunden, welche die vom Kolben 6 überlaufende Flüssigkeit dem zum Verwendungsort führenden Hauptstrom derselben zuführt.

Die aus dem Kolben 6 durch eine Leitung 9 abgenommene zu messende Flüssigkeit fließt durch eine Meßzelle 15. Diese besteht aus einem Metallgehäuse mit zwei Abteilungen 16 und 17, die durch eine Quertrennwand 18 getrennt, welche von einem Filter mit einer bestimmten Norm entsprechender Maschenart und -weite gebildet ist Dementsprechend ist das konstante Flüssigkeitsniveau im Kolben 6 oberhalb der Meßzelle 15 und so hoch gelegen, daß der Flüssigkeitsdruck in der Meßzelle dem Druck von 20 cm Wassersäule entspricht Die durch das Filter 18 hindurchgetretene Flüssigkeit wird anschließend durch eine Leitung 19 abgeleitet, in der ein Durchflußmeßelement angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht dieses Meßelement aus einem photoelektrisehen System 11, welches ein für den Durchfluß repräsentatives kontinuierliches Signal liefert. Die Rolle dieses Signais wird weiter unten erläutert. Der Ausgang dieser Ableitung 19 ist mit der Ableitung 8 verbunden, durch welche die Flüssigkeit in ihren normalen Verwendungskreis zurückfließt.

Zur Meßvorrichtung gehört ferner ein Temperaturfühler 20, der aus einem Thermoelement oder einer Sonde mit Widerständen besteht und die Temperatur der Flüssigkeit fortlaufend mißt Im übrigen ist der Ausgang des als Detektor dienenden Systems 11 durch eine elektrische Verbindung 21 mit einem elektromagnetischen Relais 22 verbunden, dessen Kontakt 23 im Stromkreis eines Heizelements, beispielsweise einer Heizschnur 27, die auf die Außenfläche der Meßzelle 15 gewickelt ist und die Einstellung der Temperatur der Flüssigkeit in der Meßzelle ermöglicht. Das Heizelement ist durch Verbindungsleitungen 25 und 26 mit einer Stromquelle 24 verbunden. Schließlich ist die Meßzelle 15 außen von einem Wärmetauscher umgeben, der einen Kühlmantel 28 aufweist, durch den ein Kühlmittel, besonders Wasser mit Glykolzusatz. strömt, das durch die Leitung 29 in den Kühlmantel ein- und durch die Ableitung 30 aus ihm austritt, wobei der l· ihlkreis ferner eine Pumpe 31 und ein Kühlaggregat 32 enthält, um die Temperatur des Kühlmittels verändern zu können.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ergibt sich aus dem Vorangehenden. Zunächst ist das Kühlaggregat so eingestellt, daß das im Kühlmantel 28 um die Meßzelle 15 strömende glykolhaltige Wasser eine sehr tiefe Temperatur aufweis» so daß die durch die Zelle gehende Flüssigkeit, deren Filtnerbarkeit zunächst gemessen werden soll, stark abgekühlt werden kann. Diese durch die Zelle strömende Flüssigkeit wird so bis zur kritischen Temperatur der Filtrierbarkeit abgekühlt, wo ihr Durchfluß durch das Filter 18 praktisch Null wird. Das Aufhören oder der Abfall des Flüssigkeitsdurchflusses durch das Filter wird nun durch das System 11 angezeigt, das ein Signal in Form eines Impulses an die Spule des Relais 22 liefert, welches durch den Kontakt 23 das Schließen des Stromkreises des Heizwiderstands 27 steuert. Dieser erwärmt die Meßzelle 15 rasch während einer bestimmten Zeit, um die Temperatur der Flüssigkeit in der Meßzelle von der den Filtrierbarkeitsindex angebenden Temperatur zu entfernen und dabei die zuvor die Poren des Filters 18 verstopfenden Paraffine richtig aufzulösen. Ferner liefert das Detektorsystem 11 einen Öffnungsimpuls an eine analoge Torschaltung 33, wodurch der Spannungswert welcher der Filtrierbarkeitstemperatur entspricht in einem Kondensator 34 gespeichert werden kann. Dieser Kondensator speichert den Temperaturwert zwischen zwei Messungen. Ein Leseverstärker 35 liefert dann das Signal, auf das ein Registriergerät oder Informationsverarbeitungssystem 36 anspricht.

Die Registrierung der Temperatur erfolgt so in Form einer Folge von Rechteckimpulsen entsprechend der Speicherung der Filtrierbarkeitstemperatur. Die erhaltene Kurve gibt also die gemessene Temperatur, d. h. den Index, in Abhängigkeit von der Zeit wieder. Das Profil dieser Kurve kann für eine bestimmte Flüssigkeit, deren Eigenschaften und damit Filtrierbarkeitsindex sich zeitabhängig ändern, die beispielsweise in F i g. 2 gezeigte Form haben. Wenn der Durchflußdetektor empfindlich genug ist und die Meßzelle eine geringe Wärmeträgheit aufweist, können die erhaltenen Rechteckimpulse eine sehr geringe Amplitude aufweisen, welche besonders einer Temperaturschwankung von unter einem Grad entspricht.

Die Förderung der Flüssigkeit durch die Meßzelle kann mittels jedes konstanten Druck oder Unterdruck liefernden Systems erfolgen, beispielsweise mittels einer Pumpe, einer Wasserstrahlpumpe oder eines statischen Drucks. Die Kühlung der Meßzelle kann mittels eines Wärmetauschers erfolgen, der entweder, wie im beschriebenen Beispiel, durch ein Kälteaggregat oder durch eine oder mehrere Pelletier-Batterien oder auch durch Verwendung eines Ranque-Rohrs gespeist wird, d. h. einer bekannten Vorrichtung, welche die gewünschte Abkühlung durch Erwärmen und Entspannen eines Gasstroms, der sich schraubenförmig in einem Rohr von elliptischem Querschnitt bewegt, erreicht. Der Flüssigkeitsdurchfluß kann sowohl durch ein Rotameter wie auf jede andere Art, beispielsweise einen Durchflußmesser mit Heizdraht, oder durch Messung der Druckveränderungen stromaufwärts und stromabwärts von der Meßzelle oder durch unmittelbare Messung der Dicke eines Flüssigkeitsstroms durch Messung seiner Lichtabsorption bestimmt werden. Die Feststellung und Anzeige des Stillstands (der Nullanzeige) des Durchflußmessers können durch ein beliebiges optisches System erhalten werden, das auf der Absorption oder Reflexion des von einer Lichtquelle ausgesandten Lichts beruht, oder auch durch magnetische Messung. Schließlich kann das Erwärmen der das Filter enthaltenden Meßzelle durch schnur- oder plattenförmige Heizwiderstände oder Einsetzen eines elektrischen Kreises, z. B. eines elektrischen Widerstands, in die Zelle selbst erhalten werden, während die Temperatur durch ein Thermoelement oder Widerstandsthermome ter oder auch durch Messung der Veränderung des Basis-Emitter-Widerstands eines Transistors gemessen werden kann.

Ferner kann bei einem anderen Ausführungsbeispiel die Heizung so gesteuert werden, daß das Filter kurzzeitig durchlässig (entblockiert) ist. Die Temperatur schwankt in diesem Fall um die Filtrierbarkeitstemperatur. Ein System von Ventilen, die von einem Regelpult gesteuert werden, ermöglicht dann eine rasche Erneuerung des in der Meßzelle 15 zu untersuchenden Heizöls.

Ferner kann man bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung vorsehen, die Temperatur der Flüssigkeit in der Nähe des Filters auf einen Wert einzustellen, bei dem ein bestimmter Durchsatz, der im

wesentlichen der Filtrierbarkeitstemperatur entspricht, erhalten wird. Man erhält so eine Registrierung der kontinuierlichen Messung ohne Rechteckimpulse (Zakken).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des Filtrierbarkeitsindexes einer Flüssigkeit, besonders eines Gasöls, S mit einer Einrichtung zum Kühlen der Flüssigkeit, einer ein kalibriertes Filter enthaltenden Meßzelle, einer Einrichtung, die die Flüssigkeit unter einem Normdruck durch die Meßzelle treibt, einem in der Nähe des Filters im Flüssigkeitsstrom angeordneten Temperaturfühler und einem Durchflußmesser für die durch das Filter gehende Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (28) die Meßzelle (15) umgibt und die Meßzelie (15) ein vom Durchflußmesser (11) gesteuertes Heizelement (27) aufweist

2. Vorrichtung nach Anspracn 1. dadurch ^ekennaeichnet, daß der Durchflußmesser (11) aus einem Rotameter mit Schwimmkörper besteht, der sich bei einem bestimmten Durchfluß in den Weg eines Lichtstrahls zwischen einer Lichtquelle und einem photoelektrischen Empfänger bewegt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung aus einem mit Kühlmittel gespeisten Warmeaustauscher (28) oder aus einer oder mehreren Peiletier-Batterien oder einem Ranque-Kohr besteht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (27) der Meßzelle (15) aus schnur- oder plattenförmigen Heizwiderständen oder aus dem Widerstand der Zelle selbst besteht und durch ein Relais (22), das von dem vom Durchflußmesser (11) aus^esandten Signal betätigt wird, steuerbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser (11) das Heizelement (27) durch ein auf der Absorption oder Reflexion des von einer Lichtquelle ausgesandten Lichts beruhendes optisches .System oder ein magnetisches oder elektrisches System steuert.