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Gerät zur Messung der Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen
Bekannt sind Vorrichtungen, um die Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen oder Lösungen fester
Stoffe in Flüssigkeiten durch Messung der Dichte zu bestimmen. Dabei muss die Temperatur sorgfältig berücksichtigt werden, da die Dichte stark von ihr abhängig ist. Auch die Bestimmung der Zusammenset- zung von Flüssigkeitsgemischen durch Messung der Brechungszahl für sichtbares Licht ist bekannt. Dieses
Verfahren ist aber weniger temperaturabhängig als das oben genannte Verfahren.
Mit Vorteil verwendet man für die Messung der Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen oder
Lösungen, deren Brechungszahl sich mit der Zusammensetzung eindeutig ändert, ein Gerät, das in bekannter Weise ein lichtdichtes Gehause mit Eintritts-und Austrittsöffnung für das Licht, in dem ein Hohlprisma mit durchsichtigen Seitenwanden und mit Zu- und Ablauf für die zu untersuchende Flüssigkeit angeordnet ist, ein Farbfilter und eine schräg zur Achse des eintretenden Lichtes angeordnete Durchsichtskala enthält. Erfindungsgemäss wird hiebei die Skala zur Kompensation des Temperatureinflusses auf einen in Warmekontakt mit dem Hohlprisma stehendenBimetallstreifen gelagert. Die Messung ist also weitgehend temperaturunabhängig.
Zur Messung füllt man das Hohlprisma mit der Flüssigkeit und betrachtet die Durchsichtsskala durch das Hohlprisma hindurch. Das von aussen kommende Lichtbündel wird in diesem Prisma nach dem Durch- tritt durch das Farbfilter und die Durchsichtsskala gebrochen und tritt danach zusammen mit einem zweiten, seitlich in die optische Achse eingespiegelten und durch einen Spalt begrenzten, als Messmarke dienenden Lichtbündel durch eine Lochblende aus dem Gehäuse aus und fällt in das Auge des Beschauers.
Dabei erscheint die Skala gegenüber der seitlich im Strahlengang eingespiegelten Lichtmarke je nach dem Brechungsquotienten des Gemisches mehr oder weniger verschoben. Ist die Skala kalibriert, so kann man an der Stellung der Lichtmarke die Zusammensetzung des Gemisches ablesen.
Um den Einfluss der Temperatur von der Anzeige fernzuhalten, wird die "scheinbare" Verschiebung der Skala infolge der Temperaturabhängigkeit der Brechungszahl durch eine wirkliche Verschiebung der Skala kompensiert, die durch einen in Wärme kontakt mit der Flüssigkeit befindlichen Bimetallstreifen selbsttätig bewirkt wird. Durch diese Massnahme ist die Ermittlung der Flüssigkeitszusammensetzung in einem weiteren Temperaturbereich möglich, ohne dass die Temperatur bekannt sein muss.
Eine Ausführung des Gerätes sei beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben.
Ein Lichtbündel 1 (Strahlengang 1) durchsetzt ein Farbfilter 2 (z. B. ein Rotfilter), eine Durchsichtsskala 3, ein Hohlprisma 4, dessen Wände 5 und 6 aus anorganischem oder organischem Glas bestehen, und fällt durch eine Lochblende 7 in das mit 8 bezeichnete Auge des Beschauers. Ein zweites schmales Lichtbündel 9 (Strahlengang 9) fällt durch den Spalt 10 auf die dem Auge zugewandte Prismenwand 6, wird von deren Vorderfläche reflektiert und gelangt zusammen mit dem ersten Lichtbündel 1 durch die Lochblende 7 in das Auge. Die Reflexion dieses zweiten Lichtbündels an der Rückfläche der Prismenwand, die einen Doppelspalt vortäuschen würde, ist in der Regel unmerklich klein.
Haben die Lichtbündel 1 und 9 vergleichbare Intensitäten, wie es z. B. bei diffusem Tageslicht gegeben ist, und sind die optischen Wege der beiden Lichtbündel gleich lang, so sieht der Beobachter den
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Spalt 10 als Lichtzeiger gleichzeitig auf der farbig erscheinenden Skala 3. Zur Beschickung des Hohlpris- mas 4 mit der zu untersuchenden Flüssigkeit sind die Öffnungen 11 und 12 vorgesehen. Man kann die Skala in beliebigenEinheiten kalibrieren, z. B. bei der Messung von Frostschutzmittelgemischen so, dass die Temperatur angezeigt wird, bei der das jeweilige Gemisch erstarren würde, bei der also der Kälteschutz auf- hört. Die Schrägstellung der Skala 3 bewirkt eine stets parallaxfreie Anzeige.
Änderungen der Brechungszahl infolge einer Temperaturänderung der Flüssigkeit im Prisma werden durch eine selbsttätig arbeitende Temperaturkompensation ausgeglichen. Hiezu ist die Skala 3 mit einem Bimetallstreifen 13 über einen Arm 14 so verbunden, dass ein guter Wärmeübergang von der Flüssigkeit im Prisma zum Bimetallstreifen erfolgt. Bei einer Erhöhung der Temperatur bewegt sich die Skala von dem Prisma weg. Durch den Anschlag 15 wird die Bewegung der Skala begrenzt. Die richtige Anzeige erfolgt nach Einstellung des Temperaturgleichgewichtes, das nach etwa 1 - 2 Minuten erreicht ist.
Experimentell wurde gefunden, dass die Skala erst bei einer Temperatur von etwa 900 C zur Anlage kommt. Von dieser Temperatur an würde sich der Bimetallstreifen bei einer weiteren Erwärmung stärker biegen als erforderlich wäre, um die temperaturbedingte Änderung der Brechungszahl zu kompensieren. Es zeigt sich demnach, dass der Anzeigefehler bei leichtem Überschreiten dieser oberen Temperaturgrenze bei eingebautem Ausschlag kleiner ist als bei freibeweglicher Skala.
Ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen, kann die Lage der optischen Elemente, wie sie die Figur zeigt, so abgeändert werden, dass die Skala 3 im Strahlengang 9 und der Spalt 10 im Strahlengang 1 liegt. Wenn es die äussere Form des Gehäuses erfordert, kann femer die Eintrittsöffnung für das Lichtbündel 9 neben oder über die Öffnung für das Lichtbündel 1 gelegt werden. Das Lichtbündel 9 wird dann durch geeignete Vorrichtungen, z. B. durch einen Zusatzspiegel, so geführt, dass es auf die Fläche 6 auftrifft und an dieser reflektiert wird.
Um eine bessere Ablesung zu ermöglichen, kann die Lochblende durch eine Sammellinse ersetzt werden.
Soll das Gerät auch im Dunkeln oder bei unzureichendem Tageslicht verwendet werden, so können zur Erzeugung der Lichtbündel eine oder zwei Glühbirnen als Lichtquellen eingebaut werden. Das Beschlagen der optischen Elemente vermeidet man durch Einbringen eines die Luftfeuchtigkeit absorbierenden Trockenmittels.
Zur bequemeren Füllung des Prismas kann das Gerät mit einer kleinen Pumpe ausgerüstet werden, die am oder im Gehäuse angebracht ist.