DE1473242B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schmelzpunktbes timmung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und in der Schaffung eines Verfahrens und einer Voreine Vorrichtung zur Bestimmung des Schmelzpunk- . richtung zur Bestimmung des Schmelzpunktes von tes von bei Raumtemperatur flüssigen Stoffen, ins- bei Raumtemperatur flüssigen Stoffen, mit denen in besondere von Kohlenwasserstoffen, durch Inberüh- einfacherer Weise als bei den bekannten Vorrichtunrungbringen des flüssigen Stoffes mit einer unter den 5 gen eine genaue objektive Feststellung des Schmelz-Schmelzpunkt des flüssigen Stoffes abgekühlten Me- punktes sowie des Tropfpunktes möglich ist.
tallspitze, Erwärmen der Spitze und Messung der Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren

Temperatur, bei welcher die auf der Spitze gebildete der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfin-Kappe des zu prüfenden Stoffes ganz oder teilweise dungsgemäß beim Hindurchfallen einer sich von der abfällt. ίο Metallspitze ablösenden Kappe des erstarrten zu

Bisher war es üblich, den Schmelzpunkt eines nor- untersuchenden Stoffes durch den Lichtstrahl zwimalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffes oder ahn- . sehen einer Lichtquelle und einer Fotozelle dieser liehen Destillats, wie Heizöle, Düsentreibstoff u. dgl., unterbrochen und ein Aufzeichnungssignal erzeugt durch unmittelbare Beobachtung der Kristallbildung wird.

unter gleichzeitiger stetiger Absenkung der Tempera- 15 Dieses Verfahren hat sich als reproduzierbar und tür durch geeignete Kühlmittel zu bestimmen, oder genau auf 0,9° C erwiesen, während bekannte Medurch ein Gerät, das in Abhängigkeit von der Kristall- thoden und Vorrichtungen Ergebnisse mit einer bildung zyklisch betätigte Kontakte bei Erreichen Streubreite von 4° C brachten. Es läßt sich weiterhin gleicher Absenktemperaturen trennt. :, . ^ ' mit Hilfe geeigneter Korrekturfaktoren zur Be-

Bekannt ist eine Vorrichtung mit einem Heizgerät 20 Stimmung des »Tropfpunktes« benutzen, der nach und einem Thermometer, dessen Temperaturfühler üblichen Definitionen etwa 4° C oberhalb des mit einem auf seinen Schmelzpunkt zu untersuchen- Schmelz- oder Gefrierpunktes der in Frage stehenden Wachs umgeben wird. Während das Wachs von den Flüssigkeit liegt. Das? neue Verfahren gestattet Zimmertemperatur auf höhere Temperaturen er- in vorteilhafter Weise die Messung verschiedenster wärmt wird, steigt die Marke in dem Thermometer 25 Stoffe unter einfachen Bedingungen,
laufend an. Bei Erreichen des Schmelzpunktes, d. h. Zur Durchführung des neuartigen Verfahrens wird

wenn das Wachs abtropft, wird die Schmelztempera- eine Vorrichtung mit einem Behälter zur Aufnahme tür abgelesen. '"V.:;. 'des zu prüfenden Stoffes und einem über diesem Be-

B ei diesen bekannten Geräten kann jedoch nicht , hälter, auf- und abwärts beweglichen mit einem Temder Schmelzpunkt beliebiger Stoffe, insbesondere 3° peraturfühler und einer Spitze versehenen hohlen nicht der bei Raumtemperatur flüssigen Stoffe in ein- Prüf rohr aus Metall: sowie Einrichtungen zur Herab-

fächer Weise hinreichend genau gemessen -werden,. . Setzung und/oder Erhöhung der Temperatur und mit weil das Meßergebriis durch menschliche. Ablese- einer Lichtquelle und Fotozelle sowie einem von der fehler und Unzulänglichkeiten verfälscht werden kann. Fotozelle gesteuerten Schaltkreis für eine Tempera-

Mit anderen bekannten Geräten wird der Schmelz- 35 turregistriereinrichtung verwendet, bei der gemäß der punkt der zu untersuchenden Stoffe mittels Änderun- Erfindung der Schaltkreis ein Thyratron enthält, desgen eines konstanten durch die Stoffe hindurchfallen- sen Steuergitter mit der Fotozelle verbunden ist und den Lichtstrahles infolge Phasenänderungen be- zur Zündung des Thyratrons bei Einwirken eines stimmt. Die auf diese Weise gewonnenen Tempera- starken Wechsels der Lichtintensität auf die Fototuren sind jedoch häufig ungenau und können nur 4° zelle.einen positiven Inipuls erhält, und bei-der ein mit großem Aufwand in durchsichtigen schlecht Blatt- bzw. Schreibspitzenantriebsmotor der Tempewärmeleitenden: Gefäßen für die Flüssigkeit gemessen .; χ · raturregistriereinrichtung von dem gezündeten Thyrawerden. tron zur Erzeugung einer Marke auf dem Schreib-

Bei einem anderen bekannten Gerät zur Bestim- blatt ausschaltbar ist. In einfacher Weise kann die mung des Schmelzpunktes von bei Raumtemperatur -45. Messung mit den in der, Industrie jederzeit erhältflüssigen Stoffen wird ein Behälter verwendet, der bis" ' lichen'Meß- und Schreibgeräten automatisiert werzu einem gewissen Niveau mit der zu untersuchenden den.

Flüssigkeit gefüllt wird und über dem Flüssigkeits- In vorteilhafter Weise wird bei dem neuen Gerät*

spiegel in horizontaler Lage mit einem Schallsender ..die. direkte Beobachtung des Zustandes der Probe und Schallempfänger versehen ist. Dieser- Behälter 5° umgangen, so daß reproduzierbare Ergebnisse erhalwird periodisch aus!!einer horizontalen in eine Schräg-^"Uen werden, die nicht durch menschliche Ableselage gebracht. Solange der zu untersuchende Stoff fehler oder andere menschliche Unzulänglichkeiten

...„flüssig ist, wird das. von_dem Schallempfanger._^^..J.^.beeinflußt.sind. .... _. „, '..

dergegebene Signal oszillieren. Nach Abkühlen des Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung

Behälters wird die Flüssigkeit erstarren und denWeg "55:^äes; in, den: Zeichnungen: dargestellten Ausführungszwischen Schallquelle und Schallempfänger bei Um- beispiels näher erläutert. Es zeigt-,
kippen in die Sphräglage nicht mehr yefsperren,* so Fig. 1 teilweise.im Schnitt .und zum Teil in ver-

daß die Oszillation/des vom Empfänger wieder- größertem Maßstab eine schematische Ansicht einer gegebenen Signals aufhört. Die dänri abgelesene Tem- Ausführungsforrri des Prüfgerätes für Kohlenwasserperatur entspricht, dem rSch'melzpunkt.·. Dieses Meß- 60 stoff destillate, bei der das Gefrierprüf rohr in die gerät ist nicht nur kompliziert,-, sondern:, unterliegt Probeflüssigkeit eintaucht,

auch dem Verschleiß durch die während der Mes- F i g. 2 eine entsprechende Ansicht des Prüfgerätes,

sung notwendigen mechanischen Bewegungen. Wei- bei der das Gefrierprüfrohr aus dem Flüssigkeitsterhin sind in bezug auf die Leitfähigkeit für Schall- behälter herausgezogen ist, so daß die gefrorene wellen nicht alle Stoffe geeignet. Die Bestimmung 65 Probe ihre Schmelztemperatur annehmen und den des Schmelzpunktes auf diese Weise ist daher mit- Temperaturanzeiger oder -schreiber betätigen kann, unter recht ungenau. F i g. 3 die elektrische Schaltung für die in F i g. 1

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht und 2 gezeigte Vorrichtung.

Auf der Unterstützungsfläche 10 befindet sich ein offener zylindrischer Auffangbehälter 11, der von einem Überlaufgefäß 12 umgeben ist und einen bestimmten Höchstpegel der flüssigen Probe 13 aufnehmen kann. Eine Haltestange 14 ragt von der Unterstützungsfläche 10 nach oben und trägt einen mit einer Klammer 16 einstellbaren Ring 15, der ein hohles zylindrisches metallisches, Gefrierprüf rohr 17 so hält, daß dessen konische geschlossene untere Spitze 18 sich um eine bestimmte konstante Entfernung in., die Probe 13 eintauchen läßt. Zunächst ist das Gefäß 11 vollständig gefüllt, und bei Eintauchen der Spitze-18 fließt eine kleine Menge in den umgebenden Ringraum über, so daß die Flüssigkeit bündig mit dem oberen Rand des Gefäßes abschließt.

Das Prüf rohr 17 hat vorzugsweise ein verhältnismäßig dickwandiges unteres Ende 19, das die Spitze 18 und den sich daran anschließenden Teil· umfaßt und ein Thermoelement 20, von dem biegsame Leiter 21 zu einem Temperaturanzeiger 22 und zu einem fortlaufend aufzeichnenden Temperaturschreiber 23 führen.

Auf der einen Seite des Prüfrohres ist im Beeinflussungsbereich und in axialer Ausrichtung mit einer von der Haltestange 14 getragenen Fotozelle 25 eine Lichtquelle 24 gehaltert, deren schmaler Lichtstrahl eine senkrecht durch das Prüfrohr 17 verlaufende Achse schneidet. Der Ausgang der Fotozelle 25 führt über Leiter 26 zu einem geeigneten Verstärker 27, an den eine den Zustand des Lichtstrahls anzeigende Lampe 28 angeschlossen ist und der ebenso über Leiter 29 mit dem Schreibspitzenantriebsmotor des Temperaturschreibers 23 verbunden ist. Neben dem Prüfrohr 17 befndet sich ein Reservoir eines Kühlmittels, zweckmäßigerweise flüssiger Stickstoff, der in diesem Falle in einer isolierenden Dewar-Flasche 30 mit einem geeigneten Kontrollventil 31 enthalten ist. Eine biegsame Metallröhre 32 führt von diesem in das Innere des: hohlen Prüfrohrs. 17, so daß sich ein Kühlmittelstrom dort hineinleiten läßt. Dabei erniedrigt sich die Temperatur der Spitze 18 und der sie unmittelbar umgebenden Flüssigkeit unter den erwarteten Schmelzpunkt der Flüssigkeitsprobe 13.

Wenn nach dem Temperaturanzeiger 22 die Spitze 18 die gewünschte niedrige Temperatur erreicht hat, — diese sollte bei aufeinanderfolgenden Messungen stets gleich sein, damit eine immer etwa gleiche Dicke der Kappe 13 aus gefrorenem, die Spitze umgebenden Material sichergestellt ist, — wird der Zustrom des Kühlmittels vom Reservoir 30 unterbrochen und die Röhre 32 aus dem Prüf rohr 17 herausgezogen. Im allgemeinen genügt eine Dicke der Kappe 33 von 1,6 mm. Anschließend wird die Klammer 16 gelöst und der Tragring 15 in die in Fig.2 gezeigte Stellung hochgeschoben, so daß das Ende der Prüfrohrspitze 18 und der daranhängenden gefrorenen Kappe 33 sich gerade über der Achse des von der Lichtquelle 24 zur Fotozelle 25 erstreckenden Lichtstrahles befindet. Nun wird der Verstärker 27 so eingestellt, daß er auf eine plötzliche Änderung des Ausgangswertes der Fotozelle 25 entsprechend einer Unterbrechung des Lichtstrahles von der Lichtquelle 24 anspricht.

Nach kurzer Zeit steigt unter Einwirkung der Umgebungstemperatur oder eines zusätzlichen (nicht dargestellten) Heizers die Temperatur der gefrorenen Substanz der Kappe 33 und der Spitze 18 des Prüffohrs 17, bis die Kappe 33 zu schmelzen beginnt und dann unter Einwirkung der Schwerkraft als Ganzes in das Aufnahmegefäß 11 fällt. Bestimmte, besonders höherviskose Flüssigkeiten können in gefrorenem Zustand eine solche Konsistenz haben, daß sie sich nicht

,5 als Kappe im ganzen lösen, sondern einen Tropfen bilden, der von der Kappe 33 in das Gefäß 11 fällt. In jedem Fall ist die Ausrichtung der Lichtquelle 24 und der Ausgang des Verstärkers 27 so eingestellt, daß die Kappe oder der Tropfen den Lichtstrahl

ίο plötzlich verändert oder unterbricht und das verstärkte Fotozellensignal die Lampe 28 aufleuchten

— läßt. Zu diesem Zeitpunkt hält der Verstärker 27 über die Ausgangsleitungen 29 und ein geeignetes Relais den Blatttransportmotor des ständig aufzeichnenden Temperaturschreibers 23 an, so daß ein kurzer Strich oder eine andere Unregelmäßigkeit auf dem Blatt als Marke erscheint. Diese zeigt dann die Temperatur des Schmelzpunktes der Kappe 33 der untersuchten Substanz.

Die Schaltung in F i g. 3 ist schematisch in dem Schaltzustand dargestellt, in dem die Kappe 33 den Lichtstrahl gerade unterbricht. Mit dem Netztransformator 35 ist eine Einschaltkontrollampe 36 verbunden. Über einen Gleichrichtungskreis 37 und eine Siebkette 38 wird die Anodenspannung für das Thyratron 39 gewonnen, das eine über den Widerstand 40 steuerbare negative Gittervorspannung erhält, damit es gesperrt bleibt, bis bei Einwirkung eines starken Wechsels der Lichtintensität auf die Fotozelle 25 ein positiver Impuls auf das Steuergitter trifft und das Thyratron zündet. Dadurch zieht ein Relais 41 an und. hält den Schreibspitzenantriebsmotor des Schreibers 23 an, so daß ein Strich auf dem Blatt 42 entsteht. Es schaltet ebenso die Anzeigelampe 28 ab, so daß der Bedienende weiß, daß die Prüfung durchgeführt ist. Die Empfindlichkeit wird über den Widerstand 44 eingestellt, so daß die Ansprechgrenze der Fotozelle 25 dem Hindurchtreten einer Kappe oder eines Tropfens 33 durch den Lichtstrahl der Lichtquelle 24 angeglichen werden kann. Der Kondensator 45 differenziert das Ausgangssignal der Fotozelle 25, so daß die Signaländerung hervorgehoben wird und nur' die gewünschte Strahlunterbrechung zur Auswirkung kommt, nicht aber Signaländerungen infolge kondensierter Dämpfe, wie sie beim Abkühlen der Probe auftreten können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Schmelzpunktes von bei Raumtemperatur flüssigen Stoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, durch Inberührungbringen des flüssigen Stoffes mit einer unter den Schmelzpunkt des flüssigen Stoffes abgekühlten Metallspitze, Erwärmen der

Spitze und Messung der Temperatur, bei welcher die auf der Spitze gebildete Kappe des zu prüfenden Stoffes ganz oder teilweise abfällt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hindurchfallen der sich von der Metallspitze (18) ablösenden Kappe (33) durch den Lichtstrahl zwischen einer Lichtquelle (24) und einer Fotozelle (25) dieser unterbrochen und ein Aufzeichnungssignal erzeugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Behälter zur

Aufnahme des zu prüfenden Stoffes und einem über diesem Behälter auf- und abwärts beweglichen mit einem Temperaturfühler und einer

Spitze versehenen hohlen Prüf rohr aus Metall sowie Einrichtungen zur Herabsetzung und/oder Erhöhung der Temperatur und mit einer Lichtquelle und Fotozelle sowie einem von der Fotozelle gesteuerten Schaltkreis für eine Temperaturregistriereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis ein Thyratron (39) enthält, dessen Steuergitter mit der Fotozelle (25) verbunden ist und zur Zündung des Thyratrons (39) bei Einwirken eines starken Wechsels der Lichtintensität auf die Fotozelle einen positiven Impuls erhält, und daß ein Blatt- bzw. Schreibspitzenantriebsmotor der Temperaturregistriereinrichtung (23) von dem gezündeten Thyratron (39) zur Erzeugung einer Marke auf dem Schreibblatt . (42) ausschaltbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen