DE2721232A1

DE2721232A1 - Verfahren und vorrichtung zur siedepunktbestimmung

Info

Publication number: DE2721232A1
Application number: DE19772721232
Authority: DE
Inventors: Robert Stamm
Original assignee: EMAT AG
Current assignee: EMAT AG
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1978-11-02
Also published as: CH614779A5

Description

Verrahren und Vorrichtung zur Siedepunktsbestimmung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Siedepunktsbestimmung von Flüsslgkelten, insbesondere von Kraftfahrzeug-Bremsflüssigkeit, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Die Untersuchung des Siedepunktes erlaubt in vielen Fällen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung einer Flüssigkeit, z.B.
auf das Vorhandensein und den Mengenanteil bestimmter Verunreinigungen in einer hinsichtlich ihrer Grundbestandteile bekannten Flüssigkeit. Ein wichtiger Anwendungsfall für die Siedepunkts- und Zusammensetzungsuntersuchung ist die Prüfung von HydraulikflUssigkeiten für Drucksysteme, insbesondere von Kraftfahrzeug-Bremsrlüssigkelt. Diese Flüssigkeiten sind nämlich wegen ihrer durch Verträglichkeitsanforderungen gegenüber Dichtungsmaterialien bedingten Grundzusammensetzung im allgemeinen stark hygroskopisch. Der Siedepunkt dieser Flüssigkeiten ist aber vom Wassergehalt stark abhängig und darf im Hinblick auf eine sichere Druckübertragung gewisse Mindestwerte nicht unterschreiten. Bekanntlich rührt Dampfblasenbildung in einem Bremssystem zum praktisch völligen Ausfall der Bremswirkung. Andererseits ist eine gewisse Wasseraufnahme im Laufe der Betriebsdauer nicht zu vermeiden, z.B. infolge von kleinsten Undichtheiten im Bremssystem sowie grossflächiger Berührung mit mehr oder weniger feuchter Luft im Vorratsbehälter. Auch bei der Lagerung unter ungenügendem Luftabschluss kann die Bremsflüssigkeit bereits merkliche Wassermengen aufnehmen. Es besteht daher das Bedürfnis nach einer rasch und einfach auch im Werkstattbetrieb ausführbaren Siedepunktsuntersuchung.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines einfachen und sicheren Verfahrens zur Siedepunktsbestimmung von Flüssigkeiten sowie einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist bestimmt durch die in den AnsprUchen 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale.
Demnach beruht die Erfindung auf der Füllungsüberwachung eines Prüfraumes, in dem die Flüssigkeit bis zur Dampfbildung erwärmt und durch letztere verdrängt wird. Da die Dampfbildung innerhalb dsr Flüssigkeit ein sicheres Kennzeichen für den Siedepunkt ist und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Flüssigkeit in einem Raum z.B. mit elektrischen Methoden leicht feststellbar ist, ergibt die Kennzeichnung des bei Verdrängung der Flüssigkeit Temperaturmesswertes auf einfache Weise eine zuverlässige Siedepunktsbestimmung. Dabei empfiehlt es sich, den Temperaturmesswert während der Erwärmung der Probenmenge zur Anzeige zu bringen und diese Anzeige in Abhängigkeit von einer Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Prüfraum festzuhalten.
Eine besonders bequeme Bedienung ergibt sich ferner dadurch, dass die festgehaltene Anzeige des Temperaturmesswertes nach einer vorgegebenen, maximalen Speicherzeit wieder freigegeben wird.
Im einzelnen wird die Erfindung nun anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierin zeigt: Fig. 1 eine Teilschnitt-Seitenansicht eines Siedepunkt-Messgerätes mit in die Flüssigkeit einzutauchendem Messkopf, Fig. 2 eine vergrösserte Schnittansicht des Messkopfes gemäss Fig. l, Fig. 3 die elektrische Schaltung des Messgerätes mit einer ersten Ausführung des Füllungsdetektors, Fig. 4 das Prinzipschaltbild einer anderen Ausführung des Füllungsdetektors und Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführung des Füllungsdetektors.
Das in Fig. 1 dargestellte Messgerät umfasst einen stabrdrmigen Sondenkörper 1, der am unteren Ende in einen Messkopf 2 übergeht und mit diesem in die zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht wird. Am oberen Ende sitzt der Sondenkörper 1 in einer Grundplatte 3 mit aufgesetztem Gehäuse 4 und Handgriff 5 zur Handhabung des Gerätes. An der Oberseite des Gehäuses 4 sind die Skala einer Temperatur-Anzeigevorrichtung 6, z.B.
eines Zeiger- oder Digitalmesswerkes, und eine Lampenanordnung L zur Anzeige verschiedener Betriebszustände angebracht.
Ein Betätigungselement 7 in Form eines um eine Achse 8 schwenkbaren Hebels ist mit einer Pumpvorrichtung 9 gekuppelt, die über eine Pumpleitung 10 an einen im Messkopf 2 untergebrachten Prüfraum 11 für die zu untersuchende Flüssigkeit angeschlossen ist. Eine Feder F hält die Pumpvorrichtung in einer Endstellung, z.B. in der Ansaug-Endstellung, so dass der Prüfraum durch einmalige Handbetätigung der Pumpvorrichtung mit einer Flüssigkeitsmenge gefüllt werden kann und diese Füllung dann bis zum Siedeeintritt oder erneuter Betätigung der Pumpvorrichtung zur Entleerung in sich hält. Im Beispielsfall ist ein nach unten offener Prüfraum vorgesehen, der die Füllung durch Adhäsion oder Kapillarwirkung in sich hält. Dies hat den Vorteil der konstruktiven Einfachheit durch Fortfall von Abschlussventilen oder dergl..
Wie aus Fig.2 im einzelnen ersichtlich ist, wird der nach unten offene Prüfraum 11 durch ein im Messkopf 2 untergebrachtes Gehäuse 12 gebildet, in das von oben eine Elektrode 13 mit Isolierung 13a eingeführt ist. Die Elektrode 13 taucht in die Flüssigkeitsfüllung des Prüfraumes ein, so dass an den Anschlüssen a eine elektrische Widerstandsmessung an der zwischen Elektrode und leitendem Gehäuse befindlichen Flüssigkeit durchgeführt und durch Unterscheidung zwischen den stark unterschiedlichen Werten des so gebildeten Prüfwiderstandes ein Kennzeichen für den Füllungszustand des Prüfraumes gewonnen werden kann. Im Gehäuse 12 ist ferner eine Temperatur-Messsonde 14 - z.B. in Form eines Thermoelementes - angeordnet und über Anschlüsse b mit der Temperatur-Anzeigevorrichtung verbunden. Eine Heizvorrichtung 15 ist über AnschlUsse c mit einer Stromquelle verbunden und erlaubt das Erhitzen der Flüssigkeitsfüllung bis zum Siedeeintritt mit Verdrängung der Füllung aus dem Prüfraum durch Dampfbildung.
In der Schaltung nach Fig.3 sind die im Messkopf 2 angeordneten Vorrichtungselemente 13, 14 und 15 mit ihren Anschlüssen a, b und c nochmals schematisch angedeutet. Ueber die Anschlüsse a ist der zwischen Elektrode 13 und Prüfraumgehäuse 12 gebildete Prüfwiderstand in Serie mit einem Vorwiderstand Rv zwischen den Klemmen q und 0 einer stabilisierten Spannungsquelle Q angeschlossen. Es ergibt sich so ein als elektrische Widerstandsprüfeinrichtung ausgebildeter Füllungsdetektor FDW, hier in Form eines Spannungsteilers mit vom Füllungszustand des Prüfraumes abhängigem Teilerverhältnis, dessen Ausgangssignal über Anschluss x einen Grenzwertschalter V4, z.B. einen Schmitt-Trigger, in Jeweils einen von zwei Schaitzuständen bringt, die der Füllung bzw. Entleerung des Prüfraumes zugeordnet sind.
An dieser Stelle sind die Ausführungsformen eines Füllungsdetektors nach Fig.4 und Fig.5 zu erläutern, die Jeweils am Schaltungspunkt x anstelle des Widerstands-Füllungsdetektors FDW anzuschliessen sind.
Bei der Ausführung nach Fig.4 wird ein kapazitiv-elektrischer Füllungsdetektor FDK im wesentlichen durch einen Kondensator mit der Flüssigkeitsfüllung des Prüfraumes 11 als Dielektrikum, d.h. mit füllungsabhängiger Kapazität, gebildet. Hierzu ist ein Prüfraumgehäuse 22 vorgesehen, das aus zwei leitenden Teilen 22a und 22b mit dazwischen angeordneter Isolierung 23 besteht. Diese füllungsabhängige Kapazität ist in Serie mit einem Vorkondensator Cv an eine Wechselstromquelle Qw angeschlossen und bildet somit einen kapazitiven Spannungsteiler mit füllungsabhängigem Teilerverhältnis. Ein entsprechendes Ausgangssignal wird über einen Gleichrichter G1 mit nachfolgendem Glättungskondensator Cg und Entladewiderstand Re am Anschluss x abgenommen. Für Flüssigkeiten mit sehr geringer Leitfähigkeit, aber ausreichender Dielektrizitätskonstanten ergibt diese Ausführung eine zuverlässigere Füllungsdetektion als ein Widerstands-Füllungsdetektor.
In Fig.5 ist ein photoelektrischer Füllungsdetektor FDP dargestellt, bei dem im Gehäuse 32 des Prüfraumes 11 optisch durchlässige, fluchtend angeordnete Fenster 33 einen Prüflicht-Strahlengang durch die Flüssigkeitsfüllung bilden. Das Prüflicht wird von einer Leuchtdiode DL erzeugt und gelangt über den Prüflicht-Strahlengang zu einem Phototransistor TP, dessen Ausgangssignal am Anschluss x abgenommen wird und den Füllungszustand des Prüfraumes anzeigt. Diese Detektorausführung eignet sich insbesondere für Flüssigkeiten mit entsprechenden Absorptions-, Brechungs- oder Reflexionseigenschaften, wobei zur Ausnutzung der letzteren eine die Flüssigkeitsoberfläche geneigt treffende Anordnung des Prüflicht-Strahlenganges in Betracht kommt.
Das Ausgangssignal des Füllungsdetektors bzw. des Grenzwertschalters V4 in Fig.3 dient zur Kennzeichnung der bei Entleerung des Prüfraumes herrschenden Temperatur als Siedepunkt.
Die dazu erforderliche Temperaturmessung erfolgt vom Thermoelement der Temperatur-Messsonde 14 ausgehend über Anschlüsse b sowie einen Differenzverstärker V1, ein Sctglied V2 in Form eines am Eingang V2S steuerbaren Schaltverstärkers mit ausgangsseitigem Temperatur-Messwertspeicher CS und einen Leistungsverstärker V3, der die Anzeigevorrichtung 6 aussteuert.
Ein Spannungsteiler T1 dient hier zur Nullpunkt Justierung der Temperaturanzeige.
Zweck des Differenzverstärkers V1 ist die Einführung einer Kompensation der Umgebungstemperatur mittels eines thermoelektrischen Fühlgliedes oFT. Die hierzu vorgesehene Kompensationsschaltung SKT ist eine Brückenschaltung, deren Abgleich durch das Fühlglied GFT - hier ein temperaturabhängiger Widerstand - und ein zur Nullpunktsverschiebung dienendes Potentiometer P1 bestimmt ist. Die Kompensationsspannung wird an einem in Serie mit einem Vorwiderstand in der Brückendiagonalen liegenden Potentiometer P2 abgenommen und dem Subtraktionseingang des Differenzverstärkers V1 zugeführt.
Die weiteren Elemente des Messgerätes und insbesondere der Schaltung gemäss Fig.3 ergeben sich aus der folgenden Funktionsbeschreibung.
Beim FUllen des Prüfraumes mittels des Betätigungselementes 7 wird ein Flip-Flop FF durch einen mit dem Betätigungselement gekuppelten Schalter S gesetzt. Nachdem die Stromversorgung und Betriebsbereitschaft des Gerätes bereits vom Ausgang der Stromquelle Q über einen Verstärker V6 mit Lampe L1 signalisiert worden ist, wird nun durch das Setzen von FF einerseits über ein Schaltglied V5 die Heizvorrichtung 15 des Prüfraumes 11 eingeschaltet und andererseits die Aufheizung über einen Verstärker V7 mit Lampe L2 angezeigt.
Bei Erreichen des Siedepunktes mit Flüssigkeitsverdrängung aus dem Prüfraum setzt das Ausgangssignal des Füllungsdetektors über x und V4 das Flip-Flop FF zurück. Damit wird nicht nur über V5 die Heizung ausgeschaltet und die entsprechende Signalisierung durch Lampe L2 beendet, sondern auch ein als Zeitgeber MF vorgesehenes Monoflop gesetzt, dessen Ausgang über den Steuereingang V2S das Schaltglied V2 öffnet und damit den Eingang des Messwertspeichers CS von dem im allgemeinen infolge Wärme trägheit noch ansteigenden Temperaturmesswert der Messsonde abtrennt. Der beim Siedebeginn vorhandene Temperaturmesswert wird also nun für die Dauer des Setzintervalls des Zeitgebers MF gespeichert. Gleichzeitig wird vom Ausgang des Zeitgebers über einen Verstärker V8 mit Lampe L3 der Siedebeginn und die Messwertspeicherung signalisiert, d.h. der an der Anzeigevorrichtung 6 ablesbare Temperaturmesswert als Siedepunkt gekennzeichnet. Beim Zurücksetzen des Zeitgebers wird diese Signalisierung selbsttätig wieder aufgehoben, ebenso die Speicherung.
Zusätzlich ist noch eine Sicherung gegen Ueberhitzung des Prüfraumes vorgesehen, nämlich mittels eines eingangsseitig über den Differenzverstärker mit der Temperatur-Messsonde 14 in Steuerverbindung stehenden Orenzwertschalter V9, dessen Ansprechwert durch einen Spannungsteiler T2 einstellbar ist und der bei Ueberschreiten der damit eingestellten Maximaltemperatur das Flip-Flop FF zurücksetzt und die Heizung ausschaltet.

Claims

Ansprliche Verfahren zur Siedepunktsbestimmung von Flüssigkeiten, insbesondere von Kraftfahrzeug-BremsfIssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass eine Probenmenge einer Flüssigkeit in einen Prüfraum gebracht und hierin einer Erwärmung zur Dampfbildung sowie einer Temperaturmessung und einer Pullungsüberwachung unterzogen wird und dass der bei einer Verdrängung von Flüssigkeit aus dem Prütraum durch die Dampfbildung vorhandene Temperaturmesswert als Mass tür den Siedepunkt gekennzeichnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesswert während der Erwärmung der Probenmenge zur Anzeige gebracht wird und dass diese Anzeige in Abhängigkeit von einer Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Prüfraum festgehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige des Temperaturmesswertes nach einer vorgegebenen, maximalen Speicherzeit wieder freigegeben wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prüfraum (11) mit einer Temperatur-Messsonde (l) und einer Heizvorrichtung (15) AnsprUche eine Temperatur-Anzeigevorrichtung (6) und ein mit dem Prüfraum (11) verbundener Füllungsdetektor (FDW bzw.

FDK bzw. FDP) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllungsdetektor (FDW) als elektrische Widerstandsprüfeinrichtung mit der Fltissigkeitsfüllung des Prüfraumes (11) als Prüfwiderstand ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllungsdetektor (FDK) als elektrische Kapazitätsprüfeinrichtung mit der Flüssigkeitsfüllung des Prüfraumes (11) als Prüfkapazität ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllungsdetektor (FDP) als photoelektrische Lichtdurchlässigkeits- oder Reflexions-Prüfeinrichtung ausgebildet ist, bei der die Flüssigkeitsfüllung des Prüfraumes (11) im Bereich eines Prüflicht-Strahlenganges angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatur-Messwertspeicher (CS) vorgesehen ist, der über ein Schaltglied (V2) an die Temperatur-Messsonde (14) angeschlossen ist, und dass ein Steuer- Ansprüche eingang (V2S) dieses Schaltgliedes (V2) in derartiger Steuerverbindung mit dem FUllungsdetektor steht, dass die Messwertspeicherung bei wenigstens teilweiser Entleerung des Prufraumes beginnt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Steuereingang des Schaltgliedes (V2) verbundener Zeitgeber (MF) vorgesehen ist, der die Speicherzeit des Temperaturwertes bestimmt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speisung der Heizvorrichtung (15) ein Schaltglied (V5) vorgesehen ist, das mit dem Füllungsdetektor in Steuerverbindung steht und die Heizung in Abhängigkeit von einer Entleerung des Prüfraumes abschaltet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingangsseitig mit der Temperatur-Messsonde (14) und ausgangsseitig mit der Heizvorrichtung (15) in Steuerverbindung stehender Grenzwertschalter (V9) vorgesehen ist, der die Heizung bei Ueberschreiten eines vorgegebenen Temperaturmesswertes abschaltet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messsonde (14) zusammen mit einer Ansprüche Kompensationsschaltung (SKT), die ein der Gerätetemperatur ausgesetztes, thermoelektrisches Fühlglied (GFT) aufweist, in Steuerverbindung mit der Temperatur-Anzeigevorrichtung steht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messkopf (2) mit einem offenen, eine eingefüllte Flüssigkeitsmenge durch Adhäsion in sich haltenden Prüfraum (11) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Prüfraum (11) verbundene, handbetätigbare Pumpvorrichtung (9) für das Einbringen einer Flüssigkeitsmenge vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Betätigungselement (7) der Pumpvorrichtung (9) in Wirkverbindung stehender Schalter (S) für das Einschalten der Heizung vorgesehen ist.