AT244640B - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung geringer Mengen von in einer andern Flüssigkeit suspendierten Flüssigkeit - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung geringer Mengen von in einer andern Flüssigkeit suspendierten Flüssigkeit 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung geringer Mengen von in Flüssigkeiten suspen- dierten Flüssigkeiten, deren Löslichkeit mit steigender Temperatur zunimmt. Insbesondere betrifft die
Erfindung die Bestimmung von in flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere in Flugtreibstoffen, z. B. 



   Flugkerosin, suspendiertem Wasser. 



   Die Nachteile der Anwesenheit von Wasser in Flugtreibstoffen sind gut bekannt und es besteht daher ein Bedarf an einer zufriedenstellenden Methode, um die Anwesenheit von Wasser in Flugzeugtrcibstoffen kontinuierlich und quantitativ zu überprüfen. 



   Gemäss der Erfindung wird eine Lichtabsorptionsmethode verwendet, wobei eine Probe der zu unter-   suchenden Flüssigkeit   in zwei Ströme geteilt wird und durch jeden Strom ein Lichtsignal geschickt und die
Lichtabsorption in beiden Strömen verglichen wird. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn- zeichnet, dass einer der Ströme vor Messung der Lichtabsorption erhitzt wird, um die Löslichkeit der suspendierten Flüssigkeit in der andern Flüssigkeit zu erhöhen, wobei im wesentlichen die von den beiden Strömen für den Weg von der Verzweigungsstelle bis zur Messung der Lichtabsorption benötigten Zeiten gleich gehalten werden. 



   Die Erfindung ist insbesondere zur Bestimmung der Gegenwart von suspendiertem Wasser in Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemischen, z.   B,   in Flugtreibstoffen und insbesondere in Flugkerosin geeignet. 



   Die Menge der suspendierten Flüssigkeit, die nach dem erfindungsgemässen Verfahren gemessen werden kann, wird begrenzt durch die Löslichkeit der suspendierten Flüssigkeit in der andern Flüssigkeit bei der Temperatur, bei der eine merkliche Verdampfung der niedriger siedenden Flüssigkeit auftritt. Im Falle von in Flugkerosin suspendiertem Wasser kann das Verfahren zweckmässig zur Messung von Mengen bis zu 500 Teilen suspendiertem Wasser je eine Million Teile Kerosin verwendet werden. 



   Der zu erhitzende Strom der Probe wird vorzugsweise auf eine Temperatur gebracht, bei der die gesamte suspendierte Flüssigkeit gelöst wird. Der erhitzte Strom wird als Vergleichsprobe verwendet. Der Effekt eines Unterschiedes der Lichtabsorption in beiden Strömen infolge anderer Faktoren, z. B. der Gegenwart von irgendwelchen suspendierten Feststoffen, wird durch ihr gleichmässiges Vorhandensein in beiden Strömen ausgeschaltet. Nach diesem bevorzugten Verfahren kann ein quantitativer Wert für die Gesamtmenge der suspendierten Flüssigkeit erhalten werden.

   Wenn jedoch das Verfahren dazu dienen soll, zu bestimmen, ob die Menge an suspendierter Flüssigkeit einen bestimmten vorgegebenen Betrag übersteigt, erscheint es nicht notwendig, die gesamte suspendierte Flüssigkeit in dem einen Strom der Probe zur Lösung zu bringen, vorausgesetzt, dass die gelöste Menge mindestens so gross ist wie der gegebene, zulässige Betrag. Der Anstieg der Löslichkeit mit steigender Temperatur kann für zwei beliebige Flüssigkeiten durch einen einfachen Versuch leicht festgelegt werden. 

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   Die Flüssigkeiten werden vorzugsweise vor Messung der Lichtabsorption unter Standardbedingungen gerührt, so dass die gegebenenfalls suspendierten flüssigen Teilchen zu Teilchen eines bestimmten Grö- ssenbereiches dispergiert werden, wobei diese Grösse der Teilchen reproduzierbar ist. Da die Lichtab- sorption mit der Teilchengrösse schwankt, fördert diese Massnahme die Reproduzierbarkeit und verhindert eine Änderung des Teilchengrössenbereiches der Partikel bei verschiedenen Proben. 



   Wenn der Gesamtbetrag der suspendierten und der gelösten Flüssigkeit bestimmt werden soll, wird die Temperatur des zu prüfenden Materials vor der Aufteilung der Probe bestimmt. Die Menge der gelösten Flüssigkeit wird in direkter Beziehung zur Temperatur stehen und daher kann auf diese Weise der Gesamtbetrag an gelöster und suspendierter Flüssigkeit gefunden werden. 



   Das zu untersuchende Material wird vorzugsweise zur Entfernung etwa vorhandener   Dampf-und/oder   Luftblasen, die die Lichtabsorption beeinflussen könnten, vor Eintritt des Materials in die Lichtabsorptionszelle durch einen   Luft/Dampfseparator   durchgeführt. Dies kann vor der Aufteilung in zwei Ströme vorgenommen werden, vorzugsweise nachdem das Material einen Dispergator durchflossen hat. Es wurde jedoch besonders vorteilhaft gefunden, den erhitzten Strom der Probe, nachdem er den Erhitzer verlassen hat und bevor er in die Lichtabsorptionszelle eintritt, dieser Behandlung auszusetzen, so dass etwa eingezogene Luft oder durch Erhitzung aus der Lösung ausgetriebene Luft oder etwa während der Erhitzung gebildeter Dampf entfernt wird.

   Diese Behandlung wird an dem erhitzten Material vorgenommen, ohne Rücksicht darauf, ob dieses eine solche Behandlung bereits vor der Erhitzung erfahren hat oder nicht. 



   Die Lichtabsorption kann z. B. mittels photoelektrischer Zellen, die mit einer elektrischen Brückenschaltung verbunden sind, gemessen werden. 



   Wenn nach dem erfindungsgemässen Verfahren die Anwesenheit einer suspendierten Flüssigkeitsmenge, die über dem Toleranzwert liegt, festgestellt wurde, kann das untersuchte Material anschliessend zur Entfernung des suspendierten Flüssigkeit nach einem Verfahren behandelt werden, das sich z. B. der selektiven Absorption oder der Verwendung eines mechanischen Separators bedient. 



   Die Erfindung betrifft ferner einevorrichtung zur Bestimmung geringer Mengen einer in einer andern Flüssigkeit suspendierten Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung mit einer Zuführungsleitung für das zu untersuchende Material, die in zwei Zweige aufgeteilt ist, einer Lichtabsorptionszelle in jedem Zweig, wobei jeder Lichtabsorptionszelle eine photoelektrische Zelle zugeordnet ist, einer Lichtquelle und einer Vergleichseinrichtung für die Lichtabsorption ausgestattet ist. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Heizung, die in einem der Zweige vor der Lichtabsorptionszelle angeordnet ist und einem Ersatzvolumen, das in einem andern Zweig vor der Lichtabsorptionszelle angeordnet ist. 



   Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens einen Dispergator, der vor den Lichtabsorptionszellen angeordnet ist, vorzugsweise in der Leitung vor der Abzweigung, wobei dieser Dispergator jegliche suspendierte Flüssigkeit zu einer reproduzierbaren Partikelgrösse reduziert. Eine bevorzugte Ausbildung des Dispergators weist eine Scheibe mit gezahntem Rand auf, die innerhalb eines Gehäuses rotieren kann, wobei der Zwischenraum zwischen der Scheibe und   dem Gehäuse zur Erzielung der gewünschten   Teilchengrösse einstellbar ist. Ein solcher Dispergator kann z. B. eine Zentrifugalpumpe sein, deren Laufrad durch eine Scheibe mit gezahntem Rand ersetzt wurde, wobei der freie Raum zwischen dem Rand der Scheibe 
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 stellt werden kann.

   Während der Tätigkeit des Dispergators soll kein   wesentlicherTemperaturanstiegin   der zu untersuchenden Probe eintreten. Die Temperatur kann dadurch geregelt werden, dass durch   en   Dispergator mehr Material hindurchgeschickt wird, als für die Untersuchung in der Lichtabsorptionszelle benötigt wird, wobei dieser Überschuss die vom Dispergator erzeugte Wärme aufnimmt und dann von der Austrittsseite des Dispergators zu einem Abfluss strömt. Der Dispergator wird vorzugsweise in der Probeleitung vor der Aufteilung und insbesondere vor dem unten beschriebenen Luft/Dampfseparator angeordnet sein. 



   Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise auch einen oder mehrere   Luft/Dampfseparatoren   zur Entfernung von   Luft-und/oder   Dampfblasen, wobei vorzugsweise mindestens ein Luft/Dampfseparator in der Zuführungsleitung, vor deren Aufteilung angeordnet ist, gewünschtenfalls kann er sich nach dem Dispergator befinden. 



   Diese sollen in der Vorrichtung so angeordnet sein, dass das Material in beiden Strömen vor dem Durchtritt durch die Lichtabsorptionszellen durch einen Separator hindurchgeflossen ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Luft/Dampfseparator in der Leitung vor der Verzweigung, vorzugsweise nach dem Dispergator angebracht ist. Ein zwischen dem Erhitzer und der Lichtabsorptionszelle des erhitzten Zweiges angebrachter Luft/Dampfseparator wird besonders bevorzugt. Eine geeignete Ausbildung eines   Luftseparators ist eine   solche, bei der das Material tangential in die Kammer eingespeist wird und so 

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 einen Wirbel bildet, worauf dieser Wirbel anschliessend durch eine Schichte inerter Körper, z. B.

   Glas- perlen, beruhigt wird, wobei die Lage der inerten Partikel auch zur Vereinigung der vorhandenen Luft- oder Dampfblasen beiträgt. 



   Der Erhitzer kann einer handelsüblichen Type angehören, z. B. elektrische Tauchsieder oder elek- trisch oder   mit Flüssigkeiten   geheizte Heizmäntel. Die Kapazität des Erhitzers kann in Abhängigkeit vom
Verwendungszweck und dem Durchfluss der Vorrichtung schwanken, aber bei der bevorzugten Verwendung zur Messung von   suspendiertem W asser in Kohlenwasserstoff-Treibstoffen   soll der Erhitzer einen Tempera- turanstieg der Brennstoffprobe im erhitzten Zweig auf etwa   800C   ermöglichen. 



   Die Vorrichtung kann einen Temperaturanzeiger, der mit einem Geber und einer Summiervorrichtung verbunden sein kann, umfassen, wobei die Summiervorrichtung die Anzeige des gelösten Wassers und des
Gesamtwassergehaltes des Treibstoffes ermöglicht. Der Gehalt an gelöstem Wasser einer gesättigten Lö- sung bei einer gegebenen Temperatur ist konstant. Bei der Anwesenheit von freiem Wasser wird die Lösung gesättigt sein. 



   Die Vorrichtung enthält vorzugsweise Kühleinrichtungen für die photoelektrische Zelle, die an die Lichtabsorptionszelle im erhitzten Zweig anschliesst, beispielsweise einen Mantel, der die photo- elektrische Zelle umgibt und durch den eine Kühlflüssigkeit fliessen kann. Dabei   kann   der nichterhitzte
Teil der Probe als Kühlflüssigkeit verwendet werden, indem der nichterhitzte Zweig der Leitung von sei- ner Lichtabsorptionszelle aus durch diesen Mantel geführt wird. 



   Die Vorrichtung kann ferner für die Betätigung des Gerätes benötigte Absperrorgane und auch einen
Druckanzeiger enthalten. Die Fliessgeschwindigkeit des zu untersuchenden Materials kann durch Betätigung eines Absperrorgans in Verbindung mit einem Druckanzeiger, der vorzugsweise hinter diesem Absperrorgan angebracht ist, kontrolliert werden. 



   Eine elektrische Brückenschaltung kann verwendet werden, um Änderungen in der Absorption des durch die Lichtabsorptionszelle tretenden Lichtes anzuzeigen, und diese Schaltung kann ein Alarmsystem enthalten. Das Alarmsystem kann ein Alarmlicht, eine Glocke oder ein anderes Warnsignal betätigen oder kann auch so ausgebildet sein, dass es ein Absperrsystem oder ein Umleitungssystem betätigt, wodurch der Treibstoff vom Flugzeug umgeleitet wird, falls der Betrag an suspendierter Flüssigkeit ein vorherbestimmtes Maximum überschreitet. 



   Vor Betätigung des Instrumentes kann es mit Hilfe eines optischen Normalabsorbers einer bekannten Lichtabsorptionscharakteristik geeicht werden. 



   Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. 



   Fig. 1 stellt ein Flussbild dar, das den Durchgang der zu untersuchenden Probe durch die Vorrichtung zeigt. In Fig. 2 ist eine elektrische Schaltung zur Messung eines Wechsels der Lichtabsorption mit einem Alarmsystem dargestellt. Fig. 3 zeigt einen senkrechten   Schnitt durch eine beispielsweise Ausbildungs-     form eines Luft/Dampfseparators dar. Fig. 4 stellt einen Querschnitt durch den   Luft/Dampfseparator dar. Fig. 5   zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung mit bestimmten bevorzugtenAusführungen und einem   Schema einer elektrischen Anlage.

   In   Fig. 1   wird bei einem Flugbrennstoff-Tanksystem eine Probe aus der Haupt-   leitung des Flugbrennstoffes l durcheine Probeleitung   2, einen Luft/Dampfseparator 3, Dispergator 4 und Temperaturanzeiger 5 entkommen.   Die Probeleitung teilt sich dann in zwei Zweige 6 und 7.   Zweig (j führt durch eine elektrisch beheizte Kammer 8 zu einem   Luft/Damptseparator   9 und dann zur Lichtabsorptionszelle 10 und durch die Leitung 11 zu einem nach aussen führenden Auslass. Zweig 7 führt durch ein Ersatzvolumen 12 zur Lichtabsorptionszelle 13 und durch die Leitung 14 zu einem nach aussen führenden Auslass. Die photoelektrischen Zellen 15 und 16 sind an die Lichtabsorptionszellen 10 und 13, die eine gemeinsame Lichtquelle 17 haben, angefügt. Die photoelek- 
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 bunden. 



    In Fig. 2 bilden die photoelektrischen Zellen 15 und 16 zwei benachbarte Zweige einer elektri-      schen Brückenschaltung, bei der die beiden andern Zweige durch einen fixen Widerstand   18 und einen veränderlichen Widerstand 19   gebildet werden. Die Brückendiagonale enthält ein Anzeigegerät   20, welches ein nicht gezeigtes Alarmrelais umfasst, das bei irgendeiner gewünschten Anzeige in Tätigkeit gesetzt werden kann. Abzweigungen führen von jeder Seite des fixen Widerstandes 18 zu Elektroden 21, die in eine der Förderleitungen eingesetzt sind als Sicherheit gegen ein Pumpen von Wasser in das Flugzeug. 



   In Fig. 5, die eine Anzahl bevorzugter Bauteile umfasst, wird eine Probe aus der nichtgezeigten Hauptleitung für den Flugtreibstoff durch die Probeleitung 2, einen nichtgezeigten Dispergator und den Luft/Dampfseparator 3 entnommen. Die Probeleitung teilt sich dann in die beiden Zweige 6 und 7. 

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  Der Zweig 6 führt durch eine elektrisch beheizte Kammer 8 zu einem Luft/Dampfseparator 9, zur Lichtabsorptionszelle 10 und durch die Leitung 11 zu einem nach aussen führenden Abfluss. 



  Zweig 7 führt durch ein Ersatzvolumen 12 zur Lichtabsorptionszelle 13, durch den die photoelektrische Zelle 15 umgebenden Mantel 28 und durch Leitung 14 zu einem Abfluss, Die photoelektrischen Zellen 15 und 16 sind an die Lichtabsorptionszellen 10 und 13, die eine gemeinsame Lichtquelle 17 aufweisen, angefügt. Die photoelektrischen Zellen 15    und'16, sind   mit einer elektri-   schenBrückenschaltung   verbunden, wo sie zwei benachbarte Zweige der Schaltung bilden, wobei die beiden andern Zweige die beiden Widerstände 29 und 30 bilden, die ein Potentiometer 31 aufweisen. 



  Die Brückendiagonale enthält ein Anzeigegerät 20, das ein nichtgezeigtes Alarmrelais umfasst, das bei einer   gewünschten Anzeige   in Tätigkeit gesetzt werden kann, und ein Alarmlicht 32, das aufleuchtet, wenn diese Anzeige überschritten wird. Die Temperatur in der Heizkammer 8 wird durch einen Thermostaten 33, der die Kontakte 35 durch die Spule 34 betätigt, geregelt.   Anschlüsse   von beiden Seiten der photoelektrischen Zelle 15 führen zu Elektroden 21, die in den Einlass zur Lichtabsorptionszelle'13 als Sicherheit gegen ein Pumpen von Wasser in das Flugzeug eingesetztsind. 



   Der Treibstoff fliesst durch die Probeleitung 2 in einen nichtgezeigten Dispergator, wo etwa suspendierte Wasserpartikel auf eine reproduzierbare   Grösse   reduziert werden. Der Dispergator kann eine modifizierte Zentrifugalpumpe, wie sie vorstehend beschrieben wurde, sein, wobei die Temperatur im Dispergator dadurch geregelt wird, dass durch den Dispergator mehr Material hindurchfliesst, als für die Untersuchung in der Lichtabsorptionszelle benötigt wird, wobei der Überschuss die vom Dispergator erzeugte Wärme aufnimmt und dann von der Auslassseite des Dispergators zu einem Ausfluss geleitet wird. 



  Die Brennstoffprobe strömt dann durch den Luft/Dampfseparator 3 und wird anschliessend in die beiden Zweige 6 und 7 aufgeteilt. Da die Löslichkeit von Wasser im Flugtreibstoff merklich mit der Tempe- 
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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 5> sung der Lichtabsorption erhitzt wird, um die Löslichkeit der suspendierten Flüssigkeit in der andern Flüssigkeit zu erhöhen, wobei im wesentlichen die von den beiden Strömen für den Weg von der Verzweigungsstelle bis zur Messung der Lichtabsorption benötigten Zeiten gleich gehalten werden (Fig. 1).

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erhitzte Strom auf eine Temperatur gebracht wird, die ausreichend ist, um die gesamte suspendierte Flüssigkeit aufzulösen. EMI5.1 sigen Partikel vor der Messung der Lichtabsorption so dispergiert werden, dass sie eine von Probe zu Probe reproduzierbare Teilchengrösse bilden.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor Messung der Lichtabsorption, vorzugsweise bevor das Material in zwei Ströme geteilt wird, Dampf und/oder Luftblasen entfernt werden. EMI5.2 und/oder Luftblasen nach der Dispergierung der suspendierten flüssigen Partikel erfolgt.

   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Zuführungsleitung für das zu untersuchende Material, die in zwei Zweige aufgeteilt ist, einer Lichtabsorptionszelle in jedem Zweig, wobei jeder Lichtabsorptionszelle eine photoelektrische Zelle zugeordnet ist, einer Lichtquelle unde1nerVergleichseinrichtung für die Lichtabsorption, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der Zweige (6,7) vor der Lichtabsorptionszelle (10) eine Heizung (8) angeordnet ist, und dass im andern Zweig (7) vor der Lichtabsorptionszelle (13) ein Ersatzvolumen (12) angeordnet ist (Fig. 1 und Fig. 5).

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens einen Dispergator enthält, welcher vor der Lichtabsorptionszelle (10,13), vorzugsweise in der Leitung (2) vor der Abzweigung (6,7) angeordnet ist und dieser Dispergator jegliche suspendierte Flüssigkeit zu einer reproduzierbaren Partikelgrösse reduziert (Fig. 1).

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispergator (4) eine Scheibe mit gezahntem Rand aufweist, die innerhalb eines Gehäuses rotieren kann, wobei der Zwischenraum zwischen der Scheibe und dem Gehäuse zur Erzielung der gewünschten Teilchengrösse einstellbar ist.

   9. VorrichtungnachAnspruch8,dadurchgekennzeichnet,dassdieKapazitätdesDispergators ausreichend ist, eine so grosse Menge der Flüssigkeit zu verarbeiten, dass nur ein geringer Teil der verarbeite- ten Flüssigkeit nachfolgend geprüft wird und der grössere Teil der verarbeiteten Flüssigkeit zu einem Abfluss geleitet wird und im wesentlichen die ganze Wärme, welche durch den Betrieb des Dispergators (4) erzeugt wurde, mit sich führt, wodurch jeder Temperaturanstieg des kleineren, zu prüfenden Teiles vermieden wird.

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Luft/Dampfseparator (3,9) enthalten und vor der Lichtabsorptionszelle (10,13) angeordnet ist, wobei vorzugsweise mindestens ein Luft/Dampfseparator (3) in der Zuführungsleitung (2) vor deren Aufteilung angeordnet ist (Fig. 1 und Fig. 5).

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Dampfseparator (3) in der Zufhrungsleitung (2) vor deren Aufteilung aber nach dem Dispergator (4) angeordnet ist.

   12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft/Dampfseparator (9) sich zwischen der Heizung (8) und der Lichtabsorptionszelle (10) des erhitzten Zweiges (6) befindet (Fig. 1 und 5).

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühler (28) für die photoelektrische Zelle (15) vorgesehen ist, die der Lichtabsorptionszelle (10) im erhitzten Zweig der Leitung (6) zugeordnet ist, wobei der Kühler vorzugsweise aus einem Mantel besteht, der die photoelektrische Zelle (15) umgibt und durch den eine Kühlflüssigkeit strömt (Fig. 5).

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassrohr von der Lichtabsorptionszelle (13) im nicht erhitzten Zweig (7) durch den Kühlmantel (28) jener Photozelle (15) führt, die der Lichtabsorptionszelle (10) im erhitzten Zweig (6) zugeordnet ist, so dass das Material im nicht erhitzten Zweig (7) als Kühlflüssigkeit wirkt (Fig. 1 und 5).