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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Messung des Alkoholgehalts im Feuchtmittel für den Offset-Druck.
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Im Feuchtwerk einer Offset-Druckmaschine wird
als Feuchtmittel zumeist Wasser mit einem Zusatz von bis zu 15 %
Alkohol und einer Reihe von weiteren Zusatzmitteln verwendet. Diese
weiteren Zusatzmittel können
beispielsweise antikorrosive oder antimikrobielle Stoffe, oberflächenaktive
Substanzen oder dergleichen sein.
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Wie in der
DE 38 28 325 C2 ausgeführt wird, ist
es daher bekannt, zur Messung des Alkoholgehalts Wasser und Alkohol
aus dem Feuchtmittel verdunsten zu lassen und die Messung in der
Gasphase vorzunehmen. Entsprechende Meßsensoren sind auf dem Markt
erhältlich.
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Die
DE 36 89 168 T2 befaßt sich mit einer Vorrichtung
zur Regulierung der Konzentration einer wässrigen Alkohollösung. Die
Vorrichtung weist einen Meßfühler auf,
der zur Kalibrierung mit Wasser in Berührung gebracht wird, das keinen
Alkohol enthält. Soweit
ersichtlich, muß zu
diesem Zweck das alkoholhaltige Wasser aus der Meßeinheit
entfernt, möglicherweise
sogar die Meßeinheit
gereinigt, und anschließend
Wasser ohne Alkohol eingefüllt
werden, das anschließend
für den
weiteren Betrieb wieder entnommen werden muß. Ein derartiges Verfahren erscheint
als verhältnismäßig aufwendig.
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Aus der
DE 196 19 673 C2 und der
DE 197 40 342 C2 sind
Verfahren zum Kalibrieren von Sensoren zur Messung der Atemluft-Alkoholkonzentration
bekannt, bei denen dem Sensor ein Gasgemisch mit bekannter Alkoholkonzentration
zugeführt
wird und der Sensor damit kalibriert wird.
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Die
DE 196 19 673 C2 beschreibt ein relativ kompliziertes
Kalibrierungsverfahren mit einer Meßkammer, die vor einem Kalibrierungsvorgang
zunächst
beispielsweise mit Umgebungsluft gespült wird. Anschließend wird
ein Kalibrierungsstrom mit einer Kalibrierungssubstanz in die Meßkammer
eingeleitet, und der Anteil der Kalibrierungssubstanz im Gasstrom
wird mit einem Infrarotmeßgerät überwacht.
Die Zufuhr von Kalibrierungssubstanz, beispielsweise Alkohol, wird
unterbrochen, wenn der Anteil der Kalibrerungssubstanz einen vorbestimmten
Wert erreicht hat. Sodann wird der Anteil der Kalibrierungssubstanz
in der Meßkammer
als Konzentrations-Meßwert
mit einer elektrochemischen Meßzelle
bestimmt, und der mit dem Infrarotmeßgerät ermittelte Meßwert wird
als Referenz-Konzentrationsmeßwert
verwendet. Es müssen
also zwei verschiedene Meßeinrichtungen,
nämlich
ein Infrarotmeßgerät und eine
elektrochemische Meßzelle
vorgesehen werden. Es findet keine Nullpunkt-Kalibrierung statt, für die beispielsweise
Luft verwendet werden könnte, sondern
eine Kalibrierung auf einen Referenz-Konzentrationswert. Es handelt
sich nach den Angaben der Druckschrift um ein Gerät, das insbesondere
im Zusammenhang mit der Atemalkohol-Analyse einsetzbar sein soll.
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Die
DE 197 40 342 C2 befaßt sich ebenfalls mit einem
Kalibrierverfahren für
die Atemalkohol-Messung. Es geht vor allem um die Berücksichtigung
der Temperatur einer Ethanollösung über die Erfassung
der Temperatur mit einem Thermometer und dem Erzeugen entsprechender
elektrischer Signale.
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Der Alkoholzusatz dient vor allem
der Verringerung der Oberflächenspannung
und der Viskosität des
Wassers. Die beabsichtigte Wirkung wird nur erreicht, wenn der Alkoholanteil
weitgehend genau eingehalten wird.
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Eine relativ einfache Bestimmung
des Alkoholgehalts erfolgt in der flüssigen Phase, beispielsweise
durch eine Dichtemessung. Die Dichte wird jedoch nicht nur durch
den Alkoholanteil, sondern auch durch die weiteren Zusätze beeinflußt, so daß ein Rückschluß von der
Dichte auf den Alkoholgehalt zu erheblichen Ungenauigkeiten führt.
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Genaue Meßergebnisse erfordern eine
genaue Kalibrierung des Meßsensors.
Dies geschieht bisher dadurch, daß reines Wasser ohne Alkohol, aber
mit den anderen im Feuchtmittel verwendeten Zusätzen zum Verdampfen gebracht
und die Alkohol-Skala des Meßsensors
auf 0 gesetzt wird. Um die Kalibrierung an einem zweiten Punkt durchführen zu können und
damit auch die Meßskala
des Gerätes
zu justieren, kann auch ein definierter Ansatz mit bekanntem Alkoholanteil
in die Meßkammer
gebracht werden und die Meßeinheit
danach kalibriert werden. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig umständlich. Es
ist erforderlich, das üblicherweise
in der Meßkammer
enthaltene Feuchtmittel vollständig
abzulassen und darüber
hinaus die Meßkammer
zu reinigen. Sodann muß reines
Wasser oder ein definierter Ansatz mit den verwendeten Zusätzen eingefüllt und
zum Verdunsten gebracht werden. Es handelt sich also um einen relativ
zeitraubenden Vorgang.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der obigen Art zu schaffen, die es gestatten, in einfacher
und besonders rascher Weise eine Kalibrierung des Meßsensors
vorzunehmen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt
sich für das
erfindungsgemäße Verfahren
aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß tritt in die Sensorkammer, in
der sich der Meßsensor
befindet, eine Leitung ein, über
die reine, gefilterte Luft oder ein definiertes Gas eingeleitet
werden kann. Der Meßsensor
wird für
eine vorgegebene Zeit einer Atmosphäre aus reiner Luft oder entsprechendem
Gas ausgesetzt, die bzw. das über
einen Auslaß wieder
abgelassen wird. Auf diese Weise kann die Sensorkammer durchspült werden, bis
etwaige verbliebene Alkoholmoleküle
entwichen sind und der Sensor nur die Bestandteile der reinen Luft-
oder Gasatmosphäre
abtasten kann. Naturgemäß ergibt
sich dabei für
den Alkoholgehalt der Wert 0, wenn reine Luft als Spülgas verwendet
wird, so daß der
Meßsensor
auf 0 gesetzt werden kann, sofern er einen abweichenden Wert anzeigt.
Entsprechend kann man dies auch mit einem Prüfgas mit einer definierten
und bekannten Alkoholmolekülkonzentration
an einem zweiten Punkt oberhalb von 0 durchführen.
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Eine geeignete Vorrichtung weist
eine Meßkammer
auf, in der sich ein offenes Feuchtmittel-Bad befindet, das in dem
Feuchtmittel-Kreislauf der Offset-Maschine liegt. Auf diese Weise befindet
sich in dem Feuchtmittel-Bad stets Feuchtmittel, das für den Zustand
des Feuchtmittels im gesamten System repräsentativ ist. Oberhalb des
Feuchtmittel-Bades befindet sich in einer Sensorkammer, die durch
eine Membran abgetrennt ist ein Meßsensor.
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Trennmembranen, die die hier benötigten Eigenschaften
aufweisen, sind auf dem Markt erhältlich. Dies gilt auch, wie
bereits erwähnt,
für die
verwendeten Meßsensoren,
die in der Lage sind, in der Gasphase die Anteile von Wasserdampf
und Alkohol zu erfassen. Die Messung wird im Normalbetrieb durchgeführt, wenn
Wasser und Alkohol so weit verdunstet sind, daß sich in der Meßkammer
oberhalb des Feuchtmittel-Bades der Sättigungsdruck einstellt, da
dann das Verhältnis
der Sättigungsdrücke dem
Verhältnis
der Anteile in der Flüssigkeit
entspricht.
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In der Leitung befindet sich vorzugsweise eine
Pumpe, die Luft durch einen Staubfilter ansaugt und in die Meßkammer
abgibt. Es kann auch ein zusätzlicher
Aktivkohlefilter in der Leitung vorgesehen sein. Ein Rückstrom
der Luft kann durch Rückschlagventile
verhindert werden. Die Verwendung von reiner Luft als Prüfgas zur
Nullpunkt-Kalibrierung ist vorteilhaft, da Luft kostenlos und jederzeit
zur Verfügung steht.
In dem anschließend
geschilderten Ausführungsbeispiel
soll daher vielfach auf Luft eingegangen werden. Es ist jedoch auch
möglich,
anstelle einer auf den Nullpunkt beschränkten Kalibrierung eine Kalibrierung
der Meßcharakteristik
an einem oberhalb von 0 liegenden Punkt vorzunehmen, in dem ein definiertes
Gas mit bekannter Alkoholmolekülkonzentration
verwendet wird. Dies wird generell für die nachfolgenden Ausführungen
gesagt.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert.
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Die einzige Figur ist eine schematische
Darstellung einer geeigneten Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
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Eine geeignete Vorrichtung Durchführung des
Verfahrens weist eine Meßkammer 10 auf,
die eine Unterschale 12 und einen auf diese aufgesetzten
Deckel 14 umfaßt.
Der untere Bereich der Unterschale nimmt ein Feuchtmittel-Bad 16 auf,
in das ein Zulauf 18 eintritt und aus dem ein Ablauf 20 austritt. Der
Ablauf 20 ist im Inneren des Feuchtmittel-Bades 16 zu
einem Stehrohr verlängert
und bildet mit seinem oberen Rand 22 einen Überlauf
für das
Feuchtmittel, durch den der Feuchtmittel-Spiegel 24 aufrechterhalten
wird. Die Meßkammer
liegt mit dem Zulauf 18 und Ablauf 20 unmittelbar
im Feuchtmittel-Kreislauf der zugehörigen Druckmaschine, so daß das Feuchtmittel-Bad 16 stets
Feuchtmittel enthält, das
dem jeweils in der Maschine verwendeten Feuchtmittel entspricht.
Das Feuchtmittel-Bad wird auch laufend ausgetauscht und aktualisiert.
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Unterhalb des Deckels 14 befindet
sich eine Sensorkammer 26, die nach unten durch eine Membran 28 begrenzt
ist. Die Membran hat die Aufgabe, den Sensor vor Flüssigkeit
bzw. Feuchtmittel zu schützen.
Sie ist für
Gasmoleküle
durchlässig.
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Während
Wasser und Alkohol aus dem Feuchtmittel-Bad 16 verdunsten
und durch die Membran 28 hindurch in der Sensorkammer 26 angesammelt
werden, erreichen die beiden Gasbestandteile nach und nach ihren
Sättigungsdruck.
Das Verhältnis der
Sättigungsdrücke entspricht
dem Verhältnis
der Bestandteile von Wasser und Alkohol im Feuchtmittel.
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In die Sensorkammer 26 tritt
durch den Deckel 14 hindurch eine Leitung 30 ein,
in der nacheinander ein Staubfilter 32, ein Rückschlagventil 34,
ein Aktivkohlefilter 36, eine Pumpe 38 und ein
weiteres Rückschlagventil 40 vorhanden
sein können
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In jedem Fall soll die Leitung 30 die
Möglichkeit
bieten, reine Luft in die Sensorkammer 26 einzuleiten.
Im Deckel 14 befindet sich weiterhin eine Auslaßleitungs 42,
in dem ein weiteres Rückschlagventil 44 angeordnet
ist, das einen Austritt der Luft aus der Sensorkammer 26 ermöglicht.
Auf diese Weise kann reine Luft in die Sensorkammer 26 eingeleitet
werden, durch die zunächst
etwa zurückgebliebene
Alkohol- und Wassermoleküle
entfernt werden, bis sich ausschließ1ich Luft in der Sensorkammer
befindet.
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Wenn die Auslaßleitung 42 nicht
vorhanden ist, kann die eingeleitete Luft auch über den Überlauf 22 ausgetragen
werden, da die Membran 28 gasdurchlässig ist. Der Überlauf
kann im übrigen
auch in der Seitenwand der Meßkammer 10 vorgesehen sein.
Auf diese Weise werden das überlaufende Feuchtmittel
und das austretende Gas automatisch voneinander getrennt.
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Wenn dieser Zustand erreicht ist,
kann mit dem unterhalb des Deckels 14 angedeuteten Meßsensor 46 eine
Messung zur Ermittlung des Alkoholanteils durchgeführt werden.
Da in diesem Stadium keinerlei Alkohol in der Sensorkammer enthalten
ist, kann ein Nullpunkt-Abgleich durchgeführt werden, indem der Meßsensor
auf 0 gestellt wird.
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Anstelle von Luft kann auch ein anderes
Inert- bzw. Prüfgas
zum Spülen
und Füllen
der Sensorkammer 26 verwendet werden, jedoch ist Luft für einen
Nullpunktabgleich besonders kostengünstig verfügbar. Wenn anstelle von Luft
ein Prüfgas
mit definiertem Alkoholmolekülgehalt
verwendet wird, muß der
Aktivkohlefilter 36 entfernt oder durch einen Bypass umgangen
werden, da Aktivkohle Alkoholmoleküle ausfiltert. Bei der Nullpunkt-Kalibrierung
ist dagegen der Aktivkohlefilter zweckmäßig, da die Aktivkohle etwaige,
in der Umgebung der Anlage vorhandene Alkoholmoleküle abfängt.
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Die erfindungsgemäße Kalibrierung ist einfach
und kann während
des laufenden Betriebes durchgeführt
werden, da bei Verwendung eines ausreichend stärken Luftstroms die Sensorkammer
stets so freigespült
werden kann, daß etwa
verbliebene Alkoholmoleküle
allenfalls in vernachlässigbaren
Mengen existieren können.