DE1648974B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung 40 nungskammer, eine Schwimm- bzw. Schwebeeinrich-

zum Bestimmen des Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis- tung, die sich im abdichtenden Eingriff mit den Wän-

ses eines Motorbrennstoffs. den der Kammer befindet und sich zwischen dem

Das Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis eines Motor- Oberende und dem Unterende der Kammer bewegen brennstoffs wie Benzin ist ein Maß für die Menge kann, und durch eine Einrichtung zum Zu- und Ableichter Fraktionen bzw. leichter Destillate, die in 45 führen einer Motorbrennstoff-Probe, bestehend aus einem gegebenen Brennstoff vorhanden ist. Dieses einem Ventil mit einem Probenbecher und einem Verhältnis ist vom ASTM wie folgt definiert worden: Abzugsbecher, von denen der Probenbecher abwech-Das Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis eines Benzins bei selnd in abdichtenden Eingriff mit der Probenzuführirgendeiner bestimmten Temperatur und irgendeinem leitung und dem Unterende der Ausdehnungskambestimmten Druck ist das Verhältnis des sich mit 50 mer angeordnet werden kann und der Abzugsbecher Flüssigkeit im Gleichgewicht befindenden Dampfvo- die Ausdehnungskammer mit der Probenabführleilumens bei dieser Temperatur und bei diesem Druck tung verbinden kann, wenn der Probenbechei in abzu dem Volumen einer eingegebenen Probe, bei- dichtendem Eingriff mit der Probeneinlaßeinrichtung spielsweise einer Flüssigkeit, bei 0° C. angeordnet ist.

Die Flüchtigkeit von Motorbrennstoff ist als wich- 55 Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung tige Eigenschaft erkannt worden, und zwar vom ist dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbecher Standpunkt richtigen Arbeitens der Maschine aus. sich mit der Einlaßeinrichtung und einem Auslaß in Ein zu großer Anteil leichter Destillate kann zu einer abdichtendem Eingriff befindet, wenn der Abzugsbe-Dampfsperre und zu anderen Problemen bei war- eher sich in abdichtendem Eingriff mit dem Untermem Wetter bei Motorbrennstoffeinrichtungen füh- 60 ende der Ausdehnungskammer befindet,
ren. Ein zu geringer Anteil an leichten Fraktionen Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsoder Destillaten kann die Eigenschaften des Benzins form der Erfindung ist ein Umgehungsschlitz vorge- oder Motcrbrennstoffs bezüglich des Anlassens und sehen, der den Probeneinlaß mit dem Auslaß verbinder Aufwärmperiode nachteilig beeinflussen. Ein den kann, wenn der Probenbecher sich in abdichtenweiterer wichtiger Faktor ergibt sich aus ilen günsti- 65 dem Eingriff mit dem Unterende der Ausdehnungsgen Ersparnissen beim Zumischen leichter Produkte, kammer befindet.

wo dieses ausführbar ist. Beispielsweise wird Butan, Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung geschaf-

ein verhältnismäßig billiges Produkt, durch Verwen- fen, mittels welcher das Dampf-Flüssigkeits-Verhält-

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ms eines Motorbrennstoffs genau und kontinuierlich dem Gehäuse 1 angeordnet ist, an einen Probeneinbestimmt und damit überwacht und gesteuert werden laß 4 abgegeben. Der Probenstrom fließt zu einem kann, so daß die Erzeugung eines Motorbrennstoffs Drehventil S, das nachstehend im einzelnen ^öes™^nc' guter Qualität bei niedrigstem Preis zumindest er- ben wird, und dann zu einer Auslaßyerbindung ο una leichtert ist. Eine solche Vorrichtung ist ebenfalls 5 zu einer Abzugseinrichtung 7, die emen RuckdrucK-wertvoll als Steuerelement zum Zumischen der maxi- regler enthält. In dieser Stellung ist das Dreiivenui s malen Menge leichter Produkte innerhalb eine; an- so angeordnet, daß die vorhergehende Probe durcn nehmbaren Bereichs für das Dampf-Flüssigkeits-Ver- eine Abzugsverbindung 8 zu einer Hussigkeitsauihältnis des Motorbrennstoffs. fangeinrichtung 9 und einer Abzugseinrichtung ge-Die Erfindung wird nachstehend an Hand der io langt, die einen Druckregler 10, emen Luttregler ii Zeichnung beispielsweise erläutert. und eine Vacuumquelle umfaßt.

F i g. 1 ist eine Gesamtansicht der Vorrichtung ge- Wenn das Drehventil 5 von einem Motor 12 in me

maß der Erfindung; Verdampfungsstellung gedreht wird wird die rrooe

Fig.2 ist eine Schnittansicht des Drehventils und in ein Gasstromeichrohr 13 gerichtet, das einen

damit verbundener Teile in einer Füll- und Abzugs- 15 quecksilberabgedichteten Schwimmkörper Bzw.

stellung; Schwebekörper 14 enthält. Eine elektrische oder fo-

Fig.3 ist eine Ansicht des Drehventils in einer toelektrische Fühleinrichtung 15 erzeugt em Signal,

VerdampfungsstelJung, die gegenüber der Stellung welches die Stellung des Schwebekorpcrs 14 wieder-

oemäß F i g. 2 um 120° verdreht ist; gibt. Das Rohr 13 ist weiterhin geeicht, urn eine visu-

° Fig. 4 ist eine Schnittansicht nach Linie 4-4 der 20 eile Ablesung der Schwebestellung zu schatten.

F j _£. 3; Der Druck auf jeder Seite des Schwebekorpers 14

F i s' 5 ist eine Schnittansicht nach Linie 5-5 der wird in der Abzugsstellung durch eine Leitung,16 aus-

Fig.3; geglichen. Die Leitung 16 kann mit einer üblichen

Fig.6 ist eine Ansicht, in welcher die Verwen- Druckausgleichsquelle 10,11 verbunden sein, welche

dung der Vorrichtung zum Bestimmen des Dampf- 25 den Druck oberhalb des Schwebekörpers 14 konstant

Flüssigkeits-Verhältnisses als Steuerelement beim hält, wenn der Schwebekörper 14 steigt. Beispieis-

Mischen von Motorbrennstoffen dargestellt ist; weise kann der Druck unter dem Schwebekorper 14

F i g. 7 ist eine graphische Darstellung, in der das auf einem Wert einer Standardatmosphare gehalten

Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis eines Benzins bei werden, wenn das Drehventil 5 sich in der V^i¹"

mehreren Temperaturen wiedergegeben ist, bestimmt 30 Verdampfungsstellung befindet. Der Druck oberhalb

durch Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfin- des Schwebekorpers 14 würde dann gleich einer At-

dung und durch bekannte Verfahren und bekannte mosphäre minus eines Wertes sein, der von dem Ue-

Vorrichtungen. wicht des Schwebekörpers 14 bestimmt ist.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfin- In den F i g. 2 bh 5 ist das Drehventil 5 im einzeidung wird eine Benzinprobe konstanten Volumens 35 nen dargestellt. Das Ventil 5 enthält einen Probenbebei gesteuerter Temperatur durch eine Drehventilein- halter 17, einen Abzugsbecher 18 und einen Umgerichtung periodisch an ein geeichtes Glasrohr abge- hungsschlitz 19 Der Probenbehälter 17 soll ein begeben. Die Probe verdampft teilweise in dem Rohr kanntes Volumen haben, bzw. sein Volumen relativ zu einer Höhe, die von einem quecksilberabgedichte- zu dem Volumen der Ausdehnungskammer bzw. dem ten Schwimmkörper oder Schwebekörper angezeigt 40 Glasrohr 13 soll sichergestellt sein, ist. Der Schwebekorper kann eine elektrische Fühl- Gemäß F i g. 2 ist der Abzugsbecher 18 unter dem einrichtung betätigen, die eine direkte Ablesung des Eichrohr 13 angeordnet. An dieser Stelle tliclit me Dampf-Flüssigkeits-Verhältnisses schafft. Nachdem Probe über den Becher 18 und dessen zugeordnete eine Ablesung erhalten ist, wird das Ventil in eine Leitungen durch die Abzugsverbindung 8 ab, wie es Stellung gedreht, in welcher das Glasrohr entleert 45 durch die Pfeile angedeutet ist. Das Ausmaß, m weiwird, und die Probenkammer wird gespült und mit ehern die Probe abgezogen wird, kann durch das einer nachfolgenden Probe gefüllt. Um das Mischen Druckdifferential gesteuert werden, das an dem von Arbeitsmittelkomponenten in Übereinstimmung Schwebekorper 14 durch den Druck- und ^Lu«^r.^eS^ler mit dem festgestellten Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis 10 und 11 erzeugt ist. Gleichzeitig rrut dem Abzienen eines gemischten Produktes zu steuern, wird ein Feh- 50 der Probe aus dem Becher 18 wird der Probenbehailersignal entwickelt, welches die Abweichung des ter 17 gespült und mit einem Probenstrom gelullt, festgestellten Dampf-Flüssigkeits-Verhältnisses von der durch den Probeneinlaß 4 und zugeordnete Leieinem vorbestimmten Bezugsverhältnis darstellt. Das tungen zu dem Probenbehälter 17 und durch die Fehlersignal steuert einen Servomotor, der die Auslaßverbindung 6 und zugeordnete Leitungen Menge wenigstens einer Komponente ändert, die 55 fließt, wie es durch die Pfeile angedeutet ist. einen Teil des gemischten Produktes bildet. Bei- Wie in Fig. 3 dargestellt, dreht nach einem vorbespielsweise wird in dem Fall eines Brennstoffstromes, stimmten Zeitraum der Motor 12 das Ventil 5 um welchem Butan als eine Komponente zugegeben ist, eine geeignete Strecke, die als eine Strecke entspredas Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis des Stroms über- chend 120° dargestellt ist, um den Probenbehälter wacht, und ein Servomotor wird erregt, um die 60 17 unter dem Eichrohr 13 anzuordnen An dieser Menge des zugegebenen Butans zu ändern, so daß Stelle verdampft die Probe, und der abgedichtete das Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis des Stromes ver- Schwebekorper 14 zeigt das ,Volumen der Uampte hältnismäßig konstant auf einem vorbestimmten und Flüssigkeit an. Gleichzeitig scnattt der Umge-Wert gehalten wird. hungsschlitz 19 einen Kanal für den Fluß des Pro-Gemäß Fig. 1 ist die Vorrichtung gemäß der Er- 65 benstromes von der Einlaßverbindung4 zu der Ausfindung in einem isolierten Gehäuse 1 enthalten. Ein laßverbindung 6. Selbstverständlich Kann eine abge-Probenstrom wird von einer Pumpe 2 durch eine wandelte Einrichtung vorgesehen sein, um die ^utemperaturgesteuerte Spule 3, die vorzugsweise in fuhr des Probenstromes abzusperren, wenn das V en-

til 5 sich in der Probenverdampfungsstellung befin- konische aus rostfreiem Stahl bestehende Verschluß-

det. Jedoch unterstützt die erhitzte Probe das Auf- stück wurde in eine Hülse aus Polytetrafluoräthylen

rechterhalten der Temperatur des Ventils 5 und des mit passender Konizität eingesetzt. Die beiden Teile

Gehäuses 1. wurden dann in einen Messingverschluß (brass Lock)

Ein weiteres Merkmal des Drehventils 5 ist die 5 eingesetzt, der mit dem präzisionsgebohrten Gasströ-

Schaffung einer Thermobohrung (thermowell) 20, mungseichrohr 13 zusammenpaßte. Die Bemessungs-

durch welche die Temperatur des Ventils 5 und der einrichtung wurde gespült und gefüllt aus der Stel-

Probe auf einem vorbestimmten Wert gehalten wer- lung, die in F i g. 2 wiedergegeben ist. Die Bemes-

den können. sungseinrichtung wurde dann um 120° in die in

In F i g. 6 ist eine automatische Überwachungs- io F i g. 3 wiedergegebene Stellung gedreht. Der Druck und Mischeinrichtung dargestellt. Ein Arbeitsmittel unter dem quecksilberabgedichteten Schwebekörper fließt in einer Leitung 21 und wird von einer Über- 14 wurde auf 760 mm Hg mit einem Nullmatikdruckwachungsvorrichtung 22 gemäß vorstehender Be- regler aufrechterhalten. Die verwendete Probe war Schreibung hinsichtlich des Dampf-FlüssigkeitsVer- ein handelsübliches Benzin erster Qualität. Die obenhältnisses überwacht. Ein das Dampf-Flüssigkeits- 15 genannte Arbeitsweise wurde bei einer Prüfung meh-Verhältnis des Arbeitsmittels darstellendes Signal rerer Proben beibehalten, die auf Temperaturen im wird an eine Subtraktionseinrichtung 23 angelegt. Bereich von 49 bis 57° C (120 bis 134° F) gehalten Das Signal wird durch eine übliche elektrische (oder wurden, und zwar durch eine übliche Temperaturfotoelektrische) Fühleinrichtung 15 erzeugt, die von steuereinrichtung. Die Stellung des Schwebekörpers dem Schwebekörper 14 aktiviert wird. Weiterhin 20 14 ist auf der Abszisse der graphischen Darstellung wird an die Subtraktionseinrichtung 23 ein Bezugs- gemäß F i g. 7 an jeder der betreffenden Temperatusignal angelegt, welches das Dampf-Flüssigkeits-Ver- ren, die auf der Ordinate der graphischen Darstelhältnis darstellt, auf welchem das Arbeitsmittel ge- lung angegeben sind, angezeigt. In der Zeichenerklähalten werden soll. Dieses Bezugssignal kann durch rung sind diese Punkte mit I bezeichnet,
in der Technik bekannte Verfahren erzeugt werden. 25 Um die Genauigkeit der Arbeitsweise einer Vor-

Das Ausgangssignal der Subtraktionseinrichtung richtung gemäß der Erfindung zu überprüfen, wur-23 stellt dann die Abweichung des Dampf-Flüssig- den Teile der obengenannten Benzinprobe hinsichtkeits-Verhältnisses des Arbeitsmittels von dem ge- lieh ihres Dampf-Flüssigkeits-Verhältnisses durch wünschten Verhältnis dar. Dieses Signal wird als zwei andere Arbeitsweisen analysiert, die als Fehlersignal an einen Servomotor 24 angelegt, der 30 ASTM-Verfahren und berechnetes Verfahren bezur Steuerung der Einstellung eines Ventils 25 ver- zeichnet sind (bzw. in der Zeichenerklärung gemäß wendet wird, welches den Zufluß einer Komponente, F i g. 7 als II und III angedeutet sind). Bei dem beispielsweise Butan, für eine Komponentenquelle 26 ASTM-Verfahren wird ein abgemessenes Volumen bemißt, die in die Leitung 21 fließen kann. Die Ein- flüssigen Brennstoffs bei einer Temperatur von 0 bis stellung des Ventils 25 wird geändert, bis das Fehler- 35 4,5° C (32 bis 40° F) durch eine Kautschukscheidesignal auf Null zurückgeführt ist, und auf diese wand in eine mit Glyzerin gefüllte Bürette eingeführt. Weise wird das Arbeitsmittel kontinuierlich über- Die gefüllte Bürette wird in einem temperaturgesteuwacht und mit der Komponente kombiniert, um eine erten Wasserbad angeordnet. Das Dampfvolumen, vorbestimmte Zusammensetzung hinsichtlich des das sich im Gleichgewicht mit flüssigem Brennstoff Dampf-Flüssigkeits-Verhältnisses zu erhalten. 40 befindet, wurde bei jeder der oben angewendeten

Bei einem besonderen Beispiel war die Flüssig- Temperaturen und bei dem gleichen Druck von keitsbemessungseinrichtung ein konisches aus rost- 760 mm Hg gemessen. Das Dampf-Flüssigkeits-Verfreiem Stahl bestehendes Verschlußstück mit einem hältnis wurde dann aus dem von dem Dampf in der Durchmesser von etwa 31,75 mm (1 ¹U Zoll) an der Bürette verdrängten Volumen und aus dem anfäng-Mitte seiner Längsachse. Ein halbkugelförmiger Be- 45 lieh gemessenen Volumen der verwendeten Flüssigcher mit einem Durchmesser von etwa 12,7 mm keit berechnet. Bei dem berechneten Verfahren (0,5 Zoll) mit einem Aufnahmevermögen von 0,7 cm³ wurde der »Reid Vapor«-Druck und die 10 %>, 20 °/o wurde in das Verschlußstück an der Mittellinie des und 50 °/o-Destillationspunkte für die gegebene 31,75 mm Durchmessers gefräst. Ein Abzugsbecher Probe bei jeder der obengenannten Temperaturen wurde in das Verschlußstück an der gleichen Mittel- 50 bestimmt. Das Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis wurde linie in einem Winkel von 120° in Gegenuhrzeiger- aus diesen Flüchtigkeitsdaten durch Zusammenrichtung von dem Probenbecher, gesehen von dem hänge, die in der Technik dargestellt sind (s. 194€ kleinen Ende des konischen Verschlußstückes, ge- CRC-Handbook, S. 154 und 155) geschätzt. Die Erfräst Eine Abzugsleitung wurde von dem Boden des gebnisse dieser Prüfungen, die in Fig. 7 dargestell· Bechers durch das Verschlußstück gebohrt. Ein Um- 55 sind, zeigen, daß die mit einer Vorrichtung gemäü gehungsschlitz für die Flüssigkeitsprobe wurde in das der Erfindung bestimmten Werte des Dampf-Flüssig· Verschlußstück auf der gleichen Mittellinie an einer keits-Verhältnisses einer Benzinprobe mit den nacl Stellung 120° in Gegenuhrzeigerrichtung von dem den bekannten ASTM-Methoden erhaltenen Werter Abzugsbecher und der Abzugsleitung gefräst Das gut übereinstimmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 dung in Benzin wirtschaftlich aufgewertet, da das Patentansprüche: Benzin für einen höheren Preis verkauft wird. Butan hat eine hohe Oktanzahl. Jedoch ist seine Verwen-

1. Vorrichtung zum Bestimmen des Dampf- dung in Benzin zufolge seiner hohen Flüchtigkeit be-Flüssigkeits-Verhältnisses eines Motorbrenn- 5 grenzt. Es ist somit wichtig und wertvoll, das Stoffs, gekennzeichnet durch eine ein Dampf-Flüssigkeits-Verhältnis eines Motorbrenn-Oberende und ein Unterende aufweisende Aus- Stoffs zu bestimmen und damit zu überwachen und dehnungskammer (13), eine Schwimm- bzw. zusteuern.

Schwebeeinrichtung (14), die sich im abdichten- Für direkte Bestimmung des Dampf-Flüssigkeitsden Eingriff mit den Wänden der Kammer befin- io Verhältnisses eines Motorbrennstoffs im Laboratodet und sich zwischen dem Oberende und dem rium ist die Verwendung einer Einrichtung, die einer Unterende der Kammer bewegen kann, und Gaspirouette ähnlich ist, bekannt, und diese Einrichdurch eine Einrichtung zum Zu- und Abführen rung wird in einem Bad konstanter Temperatur geeiner Motorbrennstoff-Probj, bestehend aus halten (ASTM-Tests D 323-58 und D 2533-67). Ein einem Ventil (5) mit einem Probenbecher (17) 15 solches Bestimmungsverfahren ist kompliziert und und einem Abzugsbecher (18), von denen der zeitraubend, so daß auch seine Anwendung begrenzt Probenbecher (17) abwechselnd in abdichtenden ist.

Eingriff mit der Probenzuführleitung (4) und dem Es ist auch eine indirekte Bestimmung des

Unterende der Ausdehnungskammer (13) an- Dampf-Flüssigkeits-Verhältnisses eines Motorbrenn-

geordnet werden kann und der Abzugsbecher 20 Stoffs im Laboratorium bekannt, bei welchem haupt-

(18) die Ausdehnungskammer (13) mit der Pro- sächlich der Reid-Dampfdruck gemessen wird und

benabführleitung (8) verbinden kann, wenn der Destillationspunktmessungen durchgeführt werden.

Probenbecher in abdichtendem Eingriff mit der Die Destillationspunktmcssungen umfassen das De-

Probenzuführleitung angeordnet ist. stillieren einer Probe des Motorbrennstoffs unter ge-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 steuerten Bedingungen und das Messen des Anteils, kennzeichnet, daß der Probenbecher (17) sich mit der bei den verschiedenen Temperaturen destilliert, der Probenzuführleitung (4) und einer Auslaßlei- Hierdurch kann in Kombination mit den Messungen tung (6) in abdichtendem Eingriff befindet, wenn des Reid-Dampfdrucks eine Korrelation zu zuvor beder Abzugsbecher (18) sich in abdichtendem Ein- stimmten Dampf-Flüssigkeits-Verhältnissen hergegriff mit dem Unterende der Ausdehnungskam- 30 stellt werden. Auch dieses Bestimmungsverfahren ist mer (13) befindet. vergleichsweise kompliziert und zeitraubend.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu kennzeichnet durch einen Umgehungsschlitz (19), schaffen, mit welcher das Dampf-Flüssigkeits-Verder die Probenzuführleitung (4) mit einem Aus- hältnis eines Motorbrennstoffs derart bestimmt werlaß (6) verbinden kann, wenn der Probenbecher 35 den kann, daß das Bestimmungsverfahren in automa-(17) sich in abdichtendem Eingriff mit dem Un- tischen Anlagen verwendet werden kann.

terende der Ausdehnungskammer (13) befindet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung

gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine ein

Oberende und ein Unterende aufweisende Ausdeh-