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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Analysieren von Kohlenwasserstoffen und kohlenwasserstoffhaltigen Gemischen unter Verwendung einer stabilisierten kalten Flamme. Sie richtet sich insbesondere auf eine Verbesserung der Vorrichtung zur Bestimmung eines Kennwertes, z. B. der Octanzahl, von
Kohlenwasserstoffen und kohlenwasserstoffhaltigen Gemischen, nachstehend zur Vereinfachung zusammenfassend als "Kohlenwasserstoffzusammensetzungen" bezeichnet, unter Anwendung einer Verbrennung mit kalter Flamme und Ausnutzung der wechselseitigen Beziehung zwischen der örtlichen Lage der kalten Flamme in der
Verbrennungskammer und dem Kennwert.
Die Erscheinung kalter Flammen bei gewissen Verbrennungsvorgängen ist auf dem Fachgebiet bekannt.
Kurz gesagt treten, wenn ein Gemisch von Kohlenwasserstoffdämpfen und Sauerstoff, innerhalb der Explosionsgrenzen, bei Druck- und Temperaturbedingungen unterhalb des normalen Zündpunktes gehalten wird, partielle Oxydationsreaktionen ein, die allgemein zur Bildung von Nebenprodukten, wie Aldehyden,
Kohlenmonoxyd und ändern teilweise oxydierten Verbrennungsprodukten, führen. Es kann angenommen werden, dass es sich hiebei um die Produkte einer Kettenreaktion handelt. Wenn ein derartiges Gemisch so gehalten und verdichtet und/oder erhitzt wird, dass diese Kettenreaktionen in beträchtlichem Ausmass ablaufen, werden "kalte Flammen" beobachtet, gewöhnlich nach einer geeigneten Induktionsperiode. Bei diesen kalten Flammen handelt es sich um Lichtemissionen, die von einer Freisetzung mässiger Wärmemengen begleitet sind.
In allen Gesichtspunkten bleiben die Erscheinungen von kalten Flammen hinter einer vollständigen Verbrennung und hinter einer vollständigen Zündung und Explosion zurück. In einer Veröffentlichung von Barush und Paine in "Industrial and Engineering Chemistry", Band 43, S. 2329-2332, 1951, sind die Ergebnisse von Untersuchungen unter Verwendung einer kontinuierlichen oder stabilisierten kalten Flamme beschrieben. Die Ausnutzung dieser Erscheinungen im Rahmen der Erfindung erfolgt durch Korrelierung des räumlichen Abstandes der kalten Flamme von dem Ende der Verbrennungskammer mit einem Kennwert für die Zusammensetzung, z. B. der Octanzahl.
Eine vollständigere Erläuterung und Beschreibung der grundlegenden Vorrichtung und Arbeitsweise zur Messung von Zusammensetzungsparametern unter Verwendung von kalten Flammen findet sich in der USA-Patentschrift Nr. 3, 463, 613. Wie nachstehend noch näher dargelegt wird, gibt die Erfindung eine Verbesserung der grundlegenden Arbeitsweise und Vorrichtung der vorgenannten Patentschrift an.
Hauptaufgabe der Erfindung ist demgemäss die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zur Messung eines Zusammensetzungsparameters, z. B. der Octanzahl, von Kohlenwasserstoffen und kohlenwasserstoffhaltigen Gemischen unter Heranziehung von kalten Flammen.
Die erfmdungsgemässe Vorrichtung zum Analysieren von Kohlenwasserstoffzusammensetzungen mit einer Einlässe für Sauerstoff und Brennstoff aufweisenden Verbrennungskammer, die zur Erzeugung einer stabilisierten kalten Flamme in der Kammer ausgebildet ist und deren Brennstoffeinlass an eine Zuführungsquelle des zu analysierenden Materials angeschlossen ist, die ferner eine Einrichtung zur Feststellung der örtlichen Lage der Flamme mit einer ein Paar axial im Abstand zueinander angeordneten Thermoelementen umfassenden Temperaturabfühlsonde und eine Anzeigeeinrichtung, die zur Erzeugung eines auf die festgestellte örtliche Lage der Flamme ansprechenden und mit der Brennstoffzusammensetzung in Beziehung zu setzenden Signals ausgebildet ist, aufweist, zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus,
dass die Einrichtung zur Feststellung der örtlichen Lage der Flamme eine hin und her verschiebliche Temperaturabfühlsonde umfasst.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist bei dieser Analysiervorrichtung die hin- und herverschiebliche Temperaturabfühlsonde innerhalb der Verbrennungskammer angeordnet. Die Anordnung einer feststehenden Temperaturabfühlsonde innerhalb der Verbrennungskammer ist aus der bereits erwähnten eigenen USA-Patentschrift Nr. 3, 463, 613 vorbekannt.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass die hin und her verschiebliche Temperaturabfühlsonde mit einer Regeleinrichtung zur Verstellung eines Verbrennungsparameters und damit zur Einstellung der Lage der Flamme auf eine vorgewählte Stelle verbunden ist und eine Einrichtung zur Erzeugung eines auf den Verbrennungsparameter ansprechenden und mit der Brennstoffzusammensetzung in Beziehung zu setzenden Signals angeschlossen ist.
Es ist zu beachten, dass sich der Erfindungsgegenstand bezüglich der Analyse von Kohlenwasserstoffgemischen von einer chemischen Analyse zur Bestimmung der chemischen Bestandteile eines Kohlenwasserstoffgemisches unterscheidet. Die Erfindung richtet sich weniger auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Analysieren beispielsweise eines paraffinischen Kohlenwasserstoffgemisches zwecks Bestimmung der relativen Mengen an Propan, Butan oder Pentan in dem Gemisch, als vielmehr auf eine Vorrichtung, bei der ein Ausgangssignal erzeugt wird, das empirisch mit einer oder mehreren üblichen Kennzeichnungen oder Spezifikationen von Erdölprodukten korrelierbar ist, z.
B. dem Reid-Dampfdruck, der ASTM-Destillation (d. h. einer Destillation, die als Standard-Prüfmethode der American Society for Testing Materials festgelegt ist), den Kopfeigenschaften, z. B. der Research-Octanzahl, der Motor-Octanzahl, u. dgl. Die spezifische Art der Korrelation ist grundsätzlich eine Funktion der Zusammensetzung und der Kohlenstoffzahl und wird weiterhin beeinflusst durch die Anwesenheit oder Abwesenheit bestimmter Kohlenwasserstofftypen, z. B. Paraffinen, Isoparaffine, Olefinen, Diolefinen und Aromaten.
Die Analysiervorrichtung kann so justiert werden, dass sie absolute Werte
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beispielsweise der Octanzahl angibt, oder die Analysiervorrichtung kann so skaliert werden, dass sie beispielsweise die Differenz der Octanzahl zwischen einem Vergleichskraftstoff und der Probe anzeigt. Die Anaylisiervorrichtung kann als ein in Dauerbetrieb befindliches oder kontinuierlich arbeitendes Analysiergerät für die Messung und/oder Steuerung irgendeines bestimmten Verfahrensstromes einer Erdölraffinerie verwendet werden.
Der Ausdruck"Ausgangssignal"oder"von der Analysiervorrichtung erzeugtes Signal" ist in seinem breitesten Sinne zu verstehen und schliesst elektrische und mechanische Signale aller Arten ein. Das Ausgangssignal kann direkt übertragen werden, um ein endgültiges Regel- oder Steuerglied, z. B. ein Membranmotorventil oder eine Nachregelschleife (sub-control loop) in einem Kaskadensystem nachzustellen.
Vorzugsweise ist die Analysiervorrichtung jedoch mit einer Anzeige- und/oder Aufzeichnungseinrichtung
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Erfindung die Temperaturdifferenz, die das Ausgangssignal erzeugt, direkt mit dem Zusammensetzungsparameter auf Grund der Lageänderung in Beziehung gesetzt werden kann, oder es kann das Temperaturänderungs-Ausgangssignal dazu benutzt werden, einen der Verbrennungsparameter so nachzustellen, dass die kalte Flamme wieder in eine vorbestimmte Lage in der Flammenerzeugungskammer gebracht oder in dieser Lage gehalten wird.
Zu Proben, die analysiert werden können, gehören insbesondere Gemische von zwei oder mehreren verschiedenen Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen je Molekül sowie kohlenwasserstoffhaltige Gemische, die einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit 1 bis etwa 22 Kohlenstoffatomen je Molekül im Gemisch mit einem oder mehreren Nicht-Kohlenwasserstoffen, z. B. Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Wasser und Schwefelwasserstoff, umfassen. Die obere Grenze der Kohlenstoffzahl des Kohlenwasserstoffes oder der Kohlenwasserstoffe in der Probe ist durch die Forderung festgelegt, dass die Probe in dem Luftstrom unter Verbrennungsbedingungen verdampfbar sein soll, ohne dabei irgendeine wesentliche thermische Zersetzung vor ihrer partiellen Oxydation zu erfahren.
In den vorliegenden Unterlagen soll daher der Ausdruck"Kohlenwasserstoffzusammensetzung"alle Formen von Kohlenwasserstoffgemischen einschliessen, in denen Kohlenwasserstoffe überwiegen, die aber auch beträchtliche Mengen an Nicht-Kohlenwasserstoffmaterialien enthalten können. Bei der bevorzugten und für die Praxis besonders wichtigen Ausführungsform der Erfindung für die Messung von Octanzahlen kommen als der Vorrichtung der Erfindung zuzuführende Einsatzmaterialien insbesondere solche im Benzinsiedebereich und aus allen Herkunfsquellen in Betracht.
Bei dem in der Vorrichtung der Erfindung verwendeten Oxydationsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein sauerstoffhaltiges Gas, wie Luft, im wesentlichen reiner Sauerstoff od. dgl., oder um ein synthetisches Gemisch von Sauerstoff mit einem inerten oder ein Gleichgewicht herbeiführenden Verdünnungsmittel, z. B.
Stickstoff, Kohlendioxyd oder Wasserdampf.
Die Erzeugung der stabilisierten kalten Flamme erfolgt unter Verbrennungsbedingungen im allgemeinen mit einem überatmosphärischen Druck und erhöhter Temperatur, wenngleich in manchen Fällen auch unteratmosphärische Drücke zur Anwendung kommen können. Beispielsweise kann der Druck im Bereich von etwa 0, 82 bis etwa 11, 2 at liegen, mit einer maximalen Flammenfronttemperatur in der Gegend von 316 bis 5380C. Zur Messung eines Zusammensetzungskennwertes, beispielsweise der Octanzahl, einer im Benzinbereich siedenden Kohlenwasserstofffraktion wird vorzugsweise ein Druck im Bereich von 1 bis 4, 4 at, besonders bevorzugt im Bereich von 1, 1 bis 3, 4 at, zusammen mit einer Induktionszonentemperatur im Bereich von 288 bis 4540C angewendet (die Induktionszone ist der Teil der Verbrennungszone, der sich stromaufwärts der Flammenfront befindet).
Eine Steuerung der Induktionszonentemperatur kann durch die Temperatur des zufliessenden Probestromes und des zufliessenden Luftstromes und auch durch Zuführung von Wärme aus einer äusseren Quelle zu der Verbrennungskammer selbst erfolgen. In jedem Falle können die zulässigen Grenzen, innerhalb derer der Druck und die Temperatur ohne Verlassen eines stabilen Betriebes unabhängig varüert werden können, durch einen einfachen Vorversuch für den im Einzelfall vorliegenden Probetyp bestimmt werden.
Die Temperaturabfühlsonde, die bei einer bevorzugten Ausführungsform von einem Thermoelement gebildet wird, kann entweder innerhalb der Verbrennungskammer oder ausserhalb der Verbrennungskammer angeordnet sein. Die Temperaturabfühlsonde muss in einer solchen Lage angebracht werden, dass sie im wesentlichen in Längsrichtung einen Weg etwa parallel zu oder identisch mit der Längsachse der Verbrennungskammer durchlaufen kann, um die örtliche Lage der stabilisierten kalten Flamme festzustellen.
An Stelle einer Anbringung in fester Lage, wie das bei der Analysiervorrichtung gemäss der vorgenannten Patentschrift der Fall ist, ist also die Temperaturabfühlsonde bei der Analysiervorrichtung gemäss der Erfindung zu einem Vorwärts-und Rückwärtslauf längs mindestens eines hinreichenden Teiles der Gesamtlänge der Verbrennungskammer angeordnet, so dass die Temperatur der kalten Flamme, wo immer sich diese in der Verbrennungskammer befindet, abgefühlt werden kann. Wenn die Temperaturabfühlsonde ausserhalb der Verbrennungskammer angeordnet ist, sollte zweckmässig ein dünnwandiges Rohr od. dgl. zur Aufnahme der Sonde verwendet werden.
Wie noch aus der nachstehenden näheren Beschreibung der Vorrichtung hervorgeht, wird
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vorzugsweise ein Wärmeaustauschmedium angewendet, das die Verbrennungskammer vollständig umgibt, um örtliche Temperaturänderungen in der Verbrennungskammer so gering wie möglich zu machen und die bei der Reaktion freigesetzte Verbrennungswärme so rasch wie möglich zu entfernen. Demgemäss sollte das dünnwandige Rohr od. dgl. direkt in Anlage an die Verbrennungskammer angeordnet werden, so dass ein geringstmöglicher Wärmedurchgangswiderstand zwischen dem Inneren der Verbrennungskammer und der Temperaturabfühleinrichtung gegeben ist. Thermoelemente von hinreichender Empfindlichkeit, um kleine Temperaturänderungen durch die Wand einer Verbrennungskammer aufzunehmen, sind auf dem Fachgebiet bekannt.
Das Rohr braucht nicht genau senkrecht angeordnet zu sein, es sollte jedoch eine beträchtliche Neigung gegenüber der Waagrechen aufweisen, so dass es sich im wesentlichen über die Gesamtlänge der Verbrennungskammer erstreckt, ohne übermässig viel Raum in der Wärmeaustauschzone einzunehmen, und weiterhin eine freie Längsbewegung der Temperaturabfühlsonde in dem Rohr gestattet ; eine senkrechte Anordnung ist daher zu bevorzugen. Das Rohr kann im eingebauten Zustand z. B. 10 bis 15 C von der Senkrechten abweichen und dabei im Sinne der Erfindung noch als im wesentlichen senkrecht angesehen werden.
Das senkrechte Rohr erstreckt sich längs der Achse der Verbrennungskammer und reicht vorzugsweise entweder durch die obere Endwand und/oder durch die untere Endwand des umschliessenden Gefässes, wobei es gleichzeitig durch eine derartige Endwand mechanisch gehaltert ist, z. B. durch Schweiss- oder Flanschverbindung. Das Thermoelementaufnahmerohr ist zweckmässig so angeordnet, dass seine Mittelachse parallel zu und radial versetzt von der Mittellängsachse des Gefässes verläuft, und es ist vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Wand der Verbrennungskammer selbst einen Teil der Wand des umschliessenden Rohres für die Thermoelementsonde darstellt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Temperaturabfühlsonde direkt innerhalb der Verbrennungskammer angeordnet und damit direkt der Flammenfront in der Verbrennungskammer ausgesetzt.
Bei einem Betrieb der Temperaturabfühlsonde innerhalb der Verbrennungskammer wird eine noch grössere Empfindlichkeit der Vorrichtung hinsichtlich einer genauen Ermittlung der örtlichen Lage der stabilisierten kalten Flamme in der Verbrennungskammer erreicht.
Die Antriebs- und Bewegungseinrichtung für die innen oder aussen angeordnete Thermoelementsonde kann beispielsweise ein Drahtkabelpaar umfassen, das mit der Temperaturabfühlsonde verbunden ist und von einem umsteuerbaren Elektro- oder Luftmotor angetrieben wird, etwa über Rollen, Trommeln, Zahnräder, durch Gewichts- und/oder Federlast od. dgl. Die Thermoelementabfühlsonde kann auf einem einzigen Kabel oder einer einzigen Kette laufen, etwa angeordnet in einem Dreirollen-Doppelschleifensystem, wobei eine Rolle durch einen umsteuerbaren Primärantrieb angetrieben wird und die beiden andern Rollen leer laufen.
Nach einer andern Ausführungsform kann, wenn die geforderte senkrechte Verschiebung nicht zu gross ist, die Temperaturabfühlsonde durch hin- und hergehende Stäbe oder Spindeln, die durch pneumatische oder hydraulische Systeme betätigt werden, in ihrer Lage verstellt werden. Andere äquivalente Antriebssysteme sind für einen Fachmann ohne weiteres ersichtlich.
Das Ausgangssignal der Temperaturabfühlsonde wird durch Signalleitungen einer geeigneten Anzeigeeinrichtung zugeführt, z. B. einem Messstreifen- oder x-y-Aufzeichnungsgerät. Die Anzeigeeinrichtung kann örtlich in Nähe des Gefässes oder entfernt davon in einem Messraum angeordnet sein. Während eines gegebenen Durchlaufes der Temperaturmesssonde durch die Verbrennungskammer wird die örtliche Lage der stabilisierten kalten Flamme durch eine verhältnismässig sprunghafte Änderung des erzeugten Signals angezeigt.
Der Antrieb des Aufzeichnungsträgers des Registriergerätes kann von Hand auf den Sondenantrieb abgestimmt oder er kann durch eine auf die Lage ansprechende Servoeinrichtung zwangsläufig davon betätigt werden, so dass die örtliche Lage der Kaltflammenfront direkt von dem Aufzeichnungsträger in Einheiten der Verbrennungskammerabmessungen abgelesen werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen weiter veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Temperaturabfühlsonde ausserhalb der Verbrennungskammer angeordnet ist. Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Temperaturabfühlsonde innerhalb der Verbrennungskammer angeordnet ist.
Gemäss Fig. 1 umfasst die Analysiervorrichtung eine Verbrennungskammer-16-, die sich in einem büchsen- oder kanisterförmigen äusseren Gehäuse --13-- mit einem geschlossenen unteren Ende und einem offenen oberen Ende befindet. Das Gehäuse-13-weist eine Heizmedieneinlassleitung --14-- und eine Heizmedienauslassleitung-15-auf. Es können auch andere Heizeinrichtungen zur Anwendung kommen, z. B. ein Gehäuse mit einem darin enthaltenen fluiden Medium und äusseren Heizeinrichtungen. Das obere Ende des Gehäuses-13-ist zweckmässig durch geeignete, nicht dargestellte Flansch- und Dichtungsmittel umgeben oder verschlossen.
Gewünschtenfalls kann das Äussere des Gehäuses-13-von einer oder mehreren nicht dargestellten Isoliermaterialschichten umgeben sein.
Das Gehäuse-13-enthält ein langgestrecktes dünnwandiges Verbrennungsrohr-16--, an dessen unterem Ende sich eine nicht dargestellte Brennerdüsenanordnung befindet. Die Einführung der zu analysierenden Kohlenwasserstoffe und des sauerstoffhaltigen Gases erfolgt durch Leitungen--10 bzw. 11--, das gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch eine Einlassleitung --12-- in die Verbrennungskammer - -16-- eingespeist.
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Abgase mit den darin enthaltenen partiellen Oxydationsprodukten werden aus der Verbrennungskammer --16-- durch eine Leitung --17-- abgezogen ; in dieser befindet sich ein Gegendruckregler-23--. Eine Druckanzeigeeinrichtung-27--, z. B. ein Druckschreiber, ist durch eine entsprechende Leitung --26-- mit der Abgasausla#leitung --17-- verbunden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Feststellung der örtlichen Lage der Flamme in der Verbrennungskammer durch eine kontinuierliche oder periodische Bewegung einer Temperaturabfühlsonde - -18--, die Thermoelemente-20 und 21-aufweist, längs eines ausserhalb der Verbrennungskammer --16-- verlaufenden Weges. Die Temperaturabfühlsonde befindet sich in einem in Längsrichtung verlaufenden Kanal-19-, die Betriebsweise ist bereits vorausgehend erläutert worden.
Eine Winde --24-- mit einem Kreislaufzeitgeber führt eine Auf- und Abwärtsbewegung der Temperaturabfühlsonde --18-- längs der Verbrennungskammer herbei ; die Windeneinrichtung ist durch geeignete Leiter mit einer auf Temperatur
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ein herkömmliches selbstabgleichendes Potentiometer in Kombination mit einer pneumatischen Regeleinrichtung, die durch eine Leitung --25-- den Druckregler --23-- betätigt, handeln; dies stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar.
Beim Betrieb der erläuterten Vorrichtung haben, wenn sich die Flammenfront genau zwischen den Thermoelementen-20 und 21-befindet, beide Thermoelemente etwa die gleiche Temperatur, die Temperaturdifferenz ist also annähernd Null. Nach einer andern, in gleicher Weise zufriedenstellenden Betriebsweise kann die Vorrichtung jedoch auch mit einer kleinen Nettospannungsdifferenz, entweder positiv oder negativ, entsprechend einer Temperaturdifferenz von etwa 6 bis 220C betrieben werden. Dies bedeutet, dass die Flammenfront dann etwas asymmetrisch in bezug auf die Thermoelemente-20 und 21-liegt.
Wenngleich diese Arbeitsweise eine grössere Empfindlichkeit ergibt, liegt hierin keine notwendige Forderung und es werden auch gute Ergebnisse erzielt, wenn die Vorrichtung bei einer Temperaturdifferenz von Null betrieben wird.
Wie vorstehend erwähnt, wird beim Betrieb der Vorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform der Temperaturdifferenzregler --22-- dazu benutzt, einen der Verbrennungsparameter, z. B. den Druck, nachzustellen, um hiedurch die Flammenfront in einer gleichbleibenden örtlichen Lage zu halten. Der hiefür erforderliche Druck kann mit der Octanzahl der dem System zugeführten Probe in Beziehung gesetzt werden.
Der Ausgang des Temperaturreglers --22-- ist durch eine Leitung--28--mit einem Temperaturanzeigegerät --29-- verbunden, in dem eine visuelle Anzeige der örtlichen Lage der Flammenfront aufgezeichnet werden kann.
In Fig. 2 ist eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Diese umfasst ein äusseres Gehäuse-114-mit einem geschlossenen unteren Ende und einem offenen oberen Ende, das mit nicht dargestellten Flansch- und Dichtungseinrichtungen versehen sein kann. Das Gehäuse --114-- weist eine
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--116-- und- -124-- befindet ; weiterhin ist durch eine Leitung --122-- Verbindung zu einem Druckanzeigegerät - -123-- hergestellt.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Thermoelemente --119-- aufweisende
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besteht eine Verbindung über eine Leitung --126-- zu einem Temperaturdifferenzanzeiger und Regler --127--. Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist der Temperaturdifferenzanzeiger und Regler --127-- durch eine Leitung --129-- mit dem Druckregler --124-- verbunden, so dass Änderungen der Temperaturdifferenz, wiedergegeben von dem Regler-127-, den Druckregler-124betätigen können.
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2,Verbrennungskammer-117--, bis die Temperaturen beider Thermoelemente --119-- etwa gleich sind.
Vorzugsweise betätigt der Temperaturdifferenzregler--127--den Druckregler--124--jeweils im Sinne einer Bewegung der Flammenfront zu einer vorbestimmten Stelle in der Verbrennungskammer--117--. Eine Steigerung des Druckes verursacht ein Zurückweichen der Flammenfront in Richtung auf das Brennerende der Verbrennungskammer. Wenn sich demgemäss die Kohlenwasserstoffzusammensetzung derart ändert, dass die Kaltflammenfront in Richtung auf den Brenner zurückweichen will, zeigen die Thermoelemente --119-- eine Temperatursteigerung an und der Temperaturdifferenzregler--127--bewirkt über den Druckregler--124-eine Verringerung des Verbrennungsdruckes, bis die Flammenfront wieder in ihre ursprüngliche Lage gebracht ist.
Die Änderung des Verbrennungsdruckes, die zur Aufrechterhaltung der Lage oder Unbeweglichmachung der Flammenfront erforderlich ist, stellt eine korrelierbare Funktion der Änderung der Zusammensetzung dar.
Alternativ kann, wie vorausgehend erläutert, der kalten Flamme gestattet werden, in der Verbrennungskammer die jeweils zutreffende Lage einzunehmen, wobei dann diese Lage mit dem hin- und herverschieblichen Thermoelement festgestellt wird. Die ermittelte Lage wird aufgezeichnet und mit einem Verbrennungsparameter, z. B. der Octanzahl, in Beziehung gesetzt.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Analysenvorrichtung somit in Verbindung miteinander eine Verbrennungskammer, Mittel zur Erzeugung einer stabilisierten kalten Flamme in der Verbrennungskammer, einen Kohlenwasserstoffeinlass in Durchflussverbindung mit der Verbrennungskammer und Mittel zur Veränderung des Druckes in der Verbrennungskammer, eine Einrichtung zur Feststellung der örtlichen Lage der Flamme, die eine innerhalb der Verbrennungskammer angeordnete und axial in der Verbrennungskammer hin-und herverschiebliche Thermoelementanordnung umfasst, eine Regeleinrichtung, die mit der Einrichtung zur Feststellung der Flammenlage und mit den Mitteln zur Veränderung des Druckes derart zusammenwirkt,
dass der Verbrennungskammerdruck nach Massgabe einer Bewegung der Flamme geändert und hiedurch die Lage der Flamme im wesentlichen unbeweglich gemacht wird, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines auf den Verbrennungskammerdruck ansprechenden und mit der Kohlenwasserstoffzusammensetzung in Beziehung zu setzenden Signals.
Die Arbeitsweise der erfmdungsgemässen Vorrichtung lässt sich kurz dahingehend zusammenfassen, dass man eine Probe eines Kohlenwasserstoffgemisches in eine längliche Verbrennungskammer einführt, die unter Verbrennungsbedingungen zur Erzeugung einer stabilisierten kalten Flamme in der Kammer gehalten wird, die Verbrennungskammer im wesentlichen in Längsrichtung mit einer Temperaturabfühlsonde durchfährt und hiedurch die örtliche Lage der Flamme feststellt, ein zu der festgestellten Lage in Beziehung stehendes Regelsignal erzeugt, dieses Regelsignal zur Veränderung mindestens einer der Verbrennungsbedingungen benutzt und hiedurch die Lage der Flamme an einer gewählten Stelle hält,
die veränderte Verbrennungsbedingung feststellt und von der veränderten Verbrennungsbedingung ein mit Änderungen der Zusammensetzung der Probe in Beziehung zu setzendes Ausgangssignal erzeugt.
Insbesondere wird dabei als Verbrennungsbedingung der Druck geändert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Analysieren von Kohlenwasserstoffzusammensetzungen mit einer Einlässe für Sauerstoff und Brennstoff aufweisenden Verbrennungskammer, die zur Erzeugung einer stabilisierten kalten Flamme in der Kammer ausgebildet ist und deren Brennstoffeinlass an eine Zuführungsquelle des zu analysierenden Materials angeschlossen ist, die ferner eine Einrichtung zur Feststellung der örtlichen Lage der Flamme mit einer ein Paar axial im Abstand zueinander angeordneten Thermoelementen (20,21, 119) umfassenden Temperaturabfühlsonde und eine Anzeigeeinrichtung, die zur Erzeugung eines auf die festgestellte örtliche Lage der Flamme ansprechenden und mit der Brennstoffzusammensetzung in Beziehung zu setzenden
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zur Feststellung der örtlichen Lage der Flamme eine hin- und herverschiebliche Temperaturabfühlsonde (18,118) umfasst.
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