DE2014171A1

DE2014171A1 - Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Infrarot-Charakteristiken einer Mehrzahl von Proben

Info

Publication number: DE2014171A1
Application number: DE19702014171
Authority: DE
Inventors: John Patrick Richmond; Siegfriedt Robert Kurt Merrick N.Y. O'Hara (V.St.A.)
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1970-10-15
Also published as: FR2039935A5; US3619072A; NL7004236A

Description

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT\ 2 01 4 171

TELEFON: 555476 ₈000 MO N CH EI^^—I^ Μ&ΣΖ 1

TELEGRAMME:KARPATENT NUSSBAUMSTR^e,

W. H 726/70 12/Sch

.Mobil Oil- Corporation ά

Hew York (V.St.A.)

Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Infrarot-Charakteristiken einer Mehrzahl von Proben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Analyse von Maschinenöl und insbesondere auf eine computerbetätigte oder rechnerbetätigte Analysenanlage mit einer verbesserten Infrarot-Analysenvorrichtung zum Analysieren der verschiedenen Charakteristiken einer Mehrzahl von ölproben.

Ein wirksames Ölanalysen-Programm sollte die Verschmutzung und Verschlechterung von Öl messen, um den Zustand und das Arbeiten der Maschine zu bestimmen» Das endgültige Ziel besteht darin, die Öllebensdauer zu optimieren, die Maschinenlebensdauer zu optimieren, die Filterlebensdauer zu optimieren und die Wartungskosten auf ein Minimum zu senken. Eine Anwendung von Maschinenölanalyse besteht darin, realistische bzw. wirklich»

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keitsnahe Ölwechselintervalle bzw. Ölabzugsintervalle festzusetzen durch Auswerten des Ölzustandes und diesen zu den Kontrollgrenzen oder Steuergrenzen in Beziehung zu setzen, bei denen der Aufbau von Ablagerungen an kritischen Maschinenteilen sich zu beschleunigen beginnt. Mittels eines wirksamen Ölanalysen-Programms durch Prüfen von etwa To^ der Maschinen einer gegebenen Vielzahl von Maschinen können beispielsweise die optimalen ölwechselint ervalle genau festgelegt werden, um Ölleistung, Filterleistung und Maschinenleistung zu optimieren, indem gewährleistet wird, daß die verbrauchten oder verwendeten Öle zum richtigen Zeitpunkt entfernt werden.

Ein v/irksames Ölanalysen-Progrann kann weiterhin dazu verwendet werden, die Ursachen verschiedener Maschinenprobleme, die angetroffen werden können, zu bestimmen. Wenn beispielsweise bei einer besonderen Einheit wiederholt ein Maschinenproblem angetroffen wird, kann an diese Einheit ein Ölanalysen-Programm ablaufen gelassen werden, um die Ursachen der Maschinenprobleine zu bestimmen.

Weiterhin ist ein wirksames Ölanalysen-Programm nützlich beim Diagnostizieren von Maschinenproblemen und Maschinentendenzen, um Falscharbeiten der Maschine zu bestimmen, welches mittels geringer Wartung und mit minimalen Kosten früh korrigiert werden kann, bevor das Falscharbeiten zunehmend schädlich wird. Demgemäß kann ein Maschinenölanalysen-Programm als Prühwarnsystem wirken, um Hauptwartungsarbeiten und vorzeitige Überholungen der Maschine zu verhindern. Ein wirksames Ölanalysen-Programm kann weiterhin dazu ver- \«mdet werden, anzuzeigen, was walirschoinlich in einer Maschine nicht richtig iat. Beispielsweise kann ein

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Qlanalysen-Progranffli.das Feststellen fehlerhafter Brennsprit ζeinrichtungen, "bevor die Maschinenleistung sinkt, und die Feststellung von lageraTanutzung ermöglichen, 'bevor die Maschine einen Stangenbruch erleidet. .

Das Schlüsselkriterium für ein erfolgreiches Maschinenölanalysen-Programm zum Diagnostizieren von MaschinenproTalemen und Maschinentendenzen umfaßt: Metallanalyse zum Messen der Abnutzung der Maschine und von äußeren Verunreinigungen; Analyse von Glykol und Wasser <J zum Messen von Lecks im Kühlsystem; Analyse hinsichtlich BrennstoffVerdünnung zum Feststellen von Problemen in der Brennstoffanlage oder in der Verbrennung; Analyse der Ölviskosität, der Öloxydation und der Ölnitrierung, um die Verschlechterung des Öls und deren Ursachen zu bestimmen. In einem wirksamen Analysensystem sollten alle diese Kriterien bestimmt und miteinander in Beziehung gesetzt werden, um eine Zusammenfassung der miteinander in Beziehung stehenden Bedingungen oder Zustände der Maschine und des Öls zu erhalten.

Es sind verschiedene !Deehniken für Maschinenölanalysen bekannt, jedoch besteht der Nachteil dieser bekann- "I

* nur

ten ÜJechniken darin, daß während eines Arbeitstages eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Proben geprüft werden kann, so daß die Kosten jeder einzelnen Analyse erhöht werden. Die bisher bekannten Systeme sind nicht ausreichend automatisiert, so daß sie für Verwendung in großem Maßstab-nicht wirtschaftlich durchführbar sind.

Daher besteht der Hauptzweck der Erfindung darin, eine Maschinenölanalysen-Anlage zu schaffen, mit der eine große Anzahl von Proben während eines Arbeitstages wirtschaftlich analysiert werden kann.

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Ein anderer Zweck der Erfindung "besteht darin, eine automatisierte Maschinenölanalysen-Anlage zu schaffen, die automatisch einen Bericht liefert, der die Ergebnisse der Ölanalyse zusammenfaßt und den Zustand des Öls und der Maschine anzeigt.

Ein noch anderer Zweck der Erfindung besteht darin, eine automatisierte Infrarot-Analysenvorrichtung zu schaffen zum automatischen aufeinanderfolgenden Bestimmen des Infrarot-Spektrums einer Mehrzahl von Maschinenölproben.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum automatischen Analysieren einer Mehrzahl von ölproben und zum Erstellen der Ergebnisse Mittel zum aufeinanderfolgenden Bestimmen des Metallgehaltes einer Mehrzahl von Ölproben, einen Viskose-Messer zum Messen der Viskosität der Ölproben und eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Infrarot-Absorptionscharakteristiken einer Mehrzahl von Ölproben. Weiterhin sind eine Digitalrechner-Vorrichtung und eine Einrichtung vorgesehen zum Führen der Ergebnisse der Viskositätsanalyse, der Metallanalyse und der Infrarotanalyse zu dem Rechner. Der Rechner speichert Bezugsinformationen hinsichtlich der Grenzwerte von Viskosität, Metallgehalt und Infrarotcharakteristiken von Öl, und er umfaßt Mittel zum Vergleichen der Ergebnisse der Analysen mit gespeicherten Bezugsinformationen. Der Rechner speichert weiterhin Auswertkriterien, die Vergleichswerte von Viskosität, Metallgehalt und Infrarotcharakteristiken des Öls miteinander in Beziehung setzen. Die Vergleichsergebnisse werden dann mit den Aucwertkriterien in Beziehung gesetzt,und es wird ein Berichtsblatt erstellt, welches den Zustand der ölpro ben anzeigt.

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Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung umfaßt eine Infrarotanalysen-Einrichtung eine Probenstation, eine Bezugszelle und eine Probenzelle. Es sind Mittel vorgesehen zum automatischen und aufeinanderfolgenden Anordnen einer Mehrzahl von Proben an der Probenstation und zum Führen der an der Station angeordneten Proben zu der Probenzelle. Die Infrarotvorrichtung bestimmt dann die Infrarotcharakteristiken der an der Probenstation angeordneten Probe mit Bezug auf die Bezugszelle. Die nächste Probe wird an der Probenstation angeordnet, nachdem das § Spektrum der vorhergehenden Probe aufgezeichnet worden ist.

Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung ist eine verbesserte Probenzelle vorgesehen für eine Infrarotanalysen-Anlage oder dergleichen. Die Probenzelle gemäß der Erfindung ist so ausgeführt, daß ein hochviskoses Medium aus ihr in einer verhältnismäßig kurzen Zeitperiode herausgespült werden kann, und sie umfaßt erste und zweite im wesentlichen durchsichtige Elemente, die aneinander befestigt sind und zwischen sich eine Probenkammer bestimmen. Gemäß der Erfindung ist in einem der Elemente , | in der Kammer wenigstens eine Nut gebildet, um zu ermöglichen, daß eine Probe nach dem Prüfen schnell aus der Probenzelle herausgespült oder herausgebracht werden kann. -

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Figur 1 ist ein Blookdiagramm einer mit Reohner gerüsteten Ölanalysen-Vorriohtung gemäß der Erfindung

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Figur 2 ist ein typisches Berichtsblatt, in welchem die Ergebnisse der Ölanalyse angezeigt sind.

Figur 3 zeigt eine Vorgangscodeliste, die mit dem Berichtsblatt gemäß Figur 2 verwendet wird.

Figur 4 ist ein allgemeines Blockdiagramm des Rechnerteiles der Vorrichtung gemäß Figur 1.

~ Figur 5 ist ein Blockdiagramm einer automatischen

Infrarotanalysen-Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Figuren 6a, 6b und 6c sind Darstellungen der Probenzelle gemäß der Erfindung.

Figur 7 zeigt eine Anordnung mit Nocken und Schalter für eine Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung gemäß der Erfindung, um lediglich die interessierenden Zonen des Infrarotspektrums aufzuzeichnen.

Figur 8 zeigt ein typisches Infrarot-Streifenmuster, P das an der Vorrichtung gemäß der Erfindung aufgezeichnet ist.

In Figur 1 ist ein Hauptblockdiagramm der mit Rechner betriebenen ölanalysen-Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ein Probenbehälter 1 wird von dem Kunden empfangen und an der Schüttelstation 2 gerührt. Der Probenbehälter 1 wird zu einer Probenaufzeichnunga-Station 3 gebraoht, wo Probendaten wie Daten hinsichtlich der Art des Öls, der Art des Motors und des Kunden aufgezeichnet werden. Die Probendaten werden zu einem Rechner 4-Uber eine Leitung 3a und eine Zwischeneinriohtung 5 ge-

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führt, um die Zuverlässigkeit der aufgezeichneten Infor-. mationen zu prüfen. Der Sechner 4 druckt weiterhin drei kleine Probenetiketten, die mit der Laboratoriumsnunimer der Probe bedruckt sind. Die Probe wird dann in drei Teile aufgeteilt, von denen ein Teil in einem kleinen Prüfröhrchen.6 oder dergleichen angeordnet wird, der zweite Teil in dem Probenbehälterdeckel 1a oder in irgendeinem anderen, geeigneten Behälter angeordnet wird, und von denen der dritte Teil in dem Hauptkörper 1b. des Probenbehälters 1 verbleibt.

Der in dem Deckel 1a befindliche Probenteil, an dem ■ ein Probenetikett befestigt wird, wird der Vorrichtung zugeführt, beispielsweise einem direkt ablesenden Spektrometer 7 (d.h. einer Baird-Atomic DRS-Vorrichtung), in der die Konzentration von Metallen in Ziffern, die. Teile je Million (ppm) darstellen, bestimmt wird. Die Informationen hinsichtlich der Metallkonzentration werden über die Zwischeneinrichtiing 5 in. den Rechner 4- übertragen. Der Rechner 4 prüft die Gültigkeit der Daten des direkt ablesenden Spektrometers 7 und nimmt diese entweder an oder weist sie zurück. Andere Vorrichtungen zum Messen des Gehalts an Metallen des Öls können verwendet werden. i| Typische Beispiele sind atomare oder atomische Absorptionsvorrichtungen, Röntgenstrahlen-Fluoreszenzvorrichtungen, Neutronenaktivierungs-Vorrichtungen usw.

Mittels der Metallanalyse werden die Teile je Million des Gehaltes des Öls an Eisen, Chrom, Aluminium, Blei, Kupfer und Silicium gemessen, um das Ausmaß oder die Ge-* schwindigkeit des Verschleißes von ölbenetzten Teilen sowie mechanische Fehler zu bestimmen. Übermäßiger oder scharf ansteigender Gehalt an Teilen je Million der Metalle

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zeigen, daß die Verschleißgeschwindigkeit entsprechend der Metallbauteile in der Maschine anomal hoch ist. Eine Messung, die einen zu hohen Siliciumgehalt ergibt, bedeutet, daß zuviel abreibender Schmutz in das Öl eintritt. Wenn untermikroskopische Metallpartikel von Flächen von Bauteilen abgerieben werden, werden sie weggeführt und in dem Öl zurückgehalten. Selbst mit den feinsten Mikrofiltern werden nicht alle dieser Partikel entfernt. Durch Messen der Konzentration dieser metallenen Verschleißelemente in der Ölprobe einer Maschine können die Verschleißgeschwindigkeiten der entsprechenden Metallteile bestimmt werden, um festzustellen, ob der Verschleiß normal oder übermäßig groß ist. Beispielsweise kann eine mäßige Konzentration von Chrompartikeln in einer Ölprobe anzeigen, daß die Chromringe einer Mschine sich mit normaler Geschwindigkeit abnutzen. Eine stärkere Konzentration kann auf ernsthafte Abnutzung hinweisen.

Das Öl in dem Probenbehälter 1b wird zu einem Viskosemesser 8 geführt, beispielsweise zu einem Special Brookfield-Viskosimeter. An der Viskosimeter-Station 8 zeichnet eine Bedienungsperson das gemessene Drehmoment und die Umgebungstemperatur auf, und diese Informationen einschließlich Informationen, welche die Probe identifizieren, werden zu der Zwischeneinrichtung 5 übertragen, in welche die Informationen codiert und in für den Rechner erfaßliche Informationen umgewandelt werden. Die Zwischeneinrichtung 5 liefert dann die umgewandelten Informationen zu dem Rechner 4, der die Gültigkeit der Daten prüft und sie dan annimmt oder zurückweist.

Durch dio Viskositätsanalyse werden signifikante Verdünnungen oder Verdickungen des Öls infolge von Ver-

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schmutzung, Verschlechterung oder Verwendung der falschen Ölart bestimmt.

Die Probe in dem Prüfröhrchen 6 wird zu einer Infrarot-Analysenstation 9 geführt, wo automatisch die Charakteristiken der zugehörigen Teile des Infrarotspektrums bestimmt werden, wobei die Informationen zu der Zwischeneinrichtung .5 geführt werden, die ihrerseits die Informationen an den Rechner 4 ankoppelt. Die Einzelheiten der Infrarotstaion 9 gemäß der Erfindung werden nachstehend j in Verbindung mit Figur 5 beschrieben, und eine Ausführungsnorm des Rechners 4 wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

Durch Infrarotanalyse wird der Gehalt an Brennstoff, Wasser, Glykol des Öls sowie das Ausmaß der Verschlechterung des Öls bestimmt, ausgedrückt durch Oxydation oder Nitrierung. Anomale Messungen zeigen fehlerhafte oder falsch arbeitende Maschinenteile, schlechte Zeitsteuerung, Lecks im Kühlsystem oder Überhitzung an. Verschlechtertes Öl verursacht Aufbau von Ablagerungen in der Maschine und beeinträchtigt die Schmierung..

An der Infrarotanalysen-Station 9 wird die Ölprobe· sich ändernden Wellenlängen infraroten Lichtes unterworfen. Jede Verunreinigungsverbindung in dem Öl absorbiert _r einen Strahl des Infrarotlichtes einer besonderen Wellenlänge. Durch Bestimmen der Mengen von Licht, die von den verschiedenen Verunreinigungen absorbiert sind, liefert das Gerät 9 entsprechende Daten zu dem Rechner 4 und bereitet wahlweise eine Streifenaufzeichnung, die genau zeigt, wieviel Brennstoff, Wasser, Glykol und Produkte

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νοη Öloxydation und Ölnitrierung in der Probe vorhanden sind. Wie bei den metallischen Elementen sind für verschiedene Verunreinigungen Bezugskriterien festgelegt worden, so daß der Computer 4 nicht normale Bedingungen oder Zustände "bestimmen kann. Eine hohe Oxydationsgeschwindigkeit kann ein Anzeichen für übermäßige Maschinenwärme sein. Starke Konzentrationen an Brennstoff, Wasser und Glykol können viele Ursachen haben, einschließlich unrichtiger Brennstoffzerstäubung, Arbeiten der Maschine bei niedriger Temperatur oder Lecks im Kühlsystem.

Der Rechner 4» der ein IBM S-36o sein kann, speichert Bezugsinformationen hinsichtlich der Grenz- und Tendenzwerte der Viskosität, des Gehalts an Metallen und der InfrarotCharakteristiken der Ölproben. Eine im einzelnen dargestellte Ausfuhrungsform des Rechners 4 wird nachstehend in Verbindung mit Figur 4 beschrieben. Der. Rechner 4 speichert weiterhin Auswertekriterien, die Vergleichswerte von Viskosität, Gehalt an Metallen und InfrarotCharakteristiken von Öl miteinander in Beziehung setzt. Aus den Ergebnissen der verschiedenen Tests in Verbindung mit den Tendenzwerten und Grenzwerten und inVerbindung mit den Auswertekriterien kann der Zustand des Öls und/oder der Maschine, aus dem das Öl stammt, festgestellt werden. Die Arbeitsweise und die Vorrichtung, mittels welcher der Rechner 4 diese Bestimmungen macht, werden nachstehend beschrieben.

Der Rechner 4 empfängt Informationen hinsichtlich der ölproben. Der Reohner 4 vergleicht die empfangenen Daten und die Ergebnisse der Analysen mit Grenzwerten, Bezugswerten und Tendenzwerten, signalisiert Alarm, wählt Vorgangaoode aus und sohafft augenblicklich Alarm-

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"berichte, wenn ein extrem anomaler Zustand vorhanden ist. Alarmberichte werden nur erzeugt, wenn ein Notzustand vorhanden ist. Wenn irgend\*elche Alarmbarichte geschaffen werden, "benachrichtigt die das Laboratorium .überwachende Person unmittelbar die Kunden, deren Einheiten sich im Hotzustand befinden zufolge anomaler Ergebnisse und teilt persönlich oder mündlich die notwendigen Maßnahmen mit, die- für korrigierende Wartung oder dergleichen getroffen oder ausgeführt \^erden müssen. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Auswertungsergebnisse vom Rechner 4 gespeichert, bis eine vor- | bestimmte Anzahl von Proben analysiert worden ist, woraufhin ein Satz von Berichtsblättern erzeugt wird.

Der Rechner 4 liefert die gespeicherten Auswertungsergebnisse zu einer Druckvorrichtung 11, um einen Satz von Bericht sblätterii für die Proben auszudrucken. Leere Berichtsblätter sind an einer Hochgeschwindigkeits-Druckvorrichtung 11 angeordnet, welche Eingangsinformationen von dem Rechner 4 empfängt. Die Berichtsblätter werden dann dem Kunden zugeschickt.

Das Berichtsblatt, von dem eines in Figur 2 dargestellt ist, schafft eine Tabellierung hinsichtlich der " Art des Öls, der Eigenschaften der Maschine, von welcher das Öl stammt, und der Ergebnisse aller Prüfungen, die an der Ölprobe durchgeführt worden sind, so daß der Zustand des Öls und der Maschine zusammengefaßt werden.. Die mit Vorgangseode "bezeichnete Spalte wird ebenfalls von dem Rechner 4 ausgedruckt, und sie wirkt als Hilfe bei der Bestimmung von Ursachen des Maschinenölaustandes und von JPalscharbeiten der Maschine. Der Vorgangseode wird von dem Eeelmer 4 nicht nur durch auswertende Ergebnisse jedes einzelnen an dem öl ausgeführten Tests,

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sondern auch durch Inbeziehungsetzen und Auswerten verschiedener Kombinationen von Testergebnissen bestimmt. Eine typische Vorgangscodeliste ist in Figur 3 dargestellt.

Es ist zu bemerken, daß der Rechner 4 ein Laboratoriumsrechner sein kann, einzig zur Verwendung mit der Ölanalysen-Vorrichtung, oder es kann ein zeitweilig zu benutzender Rechner sein, beispielsweise der Rechner einer Gesellschaft, der nur teilweise in der Ölanalysen-Vorrichtung verwendet wird. Stattdessen kann der Rechner 4 zwei Rechner umfassen, von denen einer einzig mit der Ölanalysenvorrichtung verwendet \^ird, und von denen der andere ein zeitweilig verwendeter Rechner ist, der mit dem ersten Rechner 4 in Verbindung steht. Nachrichtenübermittlung zwischen den beiden Rechnern kann über Telefonleitungen oder dergleichen erfolgen. Wenn zwei Rechner verwendet werden, wird der örtliche Rechner (der Rechner, der einzig in der Ölanalysen-Vorrichtung verwendet wird) für allgemeine Haushaltszwecke verwendet sowie zum Bestimmen der Gültigkeit von Daten, zum Speichern von zu analysierenden Daten, zum Speichern der Ergebnisse der Analysen und zum Ausdrucken von Alarmberichten und Berichtsblättern von Daten, die von dem entfernt angeordneten Rechner empfangen worden sind. Der entfernt stehende, zeitweilig benutzte Rechner wird dazu verwendet, Bezugsdaten, Grenzdaten und Tendenzdaten zu speichern und die komplexere Analyse der Ergebnisse der verschiedenen Tests durchzuführen, um zu Vorgangscodes und Alarmbedingungen zu kommen. Der örtliche Rechner kann Daten für eine Mehrzahl von Proben speichern, die gespeicherten Daten zu dem entfernt stehenden Rechner zur Analyse senden und dann die Ergebnisse der Analyse speichern, die dann dazu verwendet werden, Berichte aus-

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zudrucken. Demgemäß kann der örtliche Rechner eine sehr viel "billigere Einheit als der entfernt stehende Rechner sein, da in ihm keine komplexe Datenverarbeitung durchgeführt wird.

Figur 4 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer besonderen Ausführungsform des Rechners 4 gemäß Figur 1, Die Daten von dem Spektrometer 7, dem Viskosemesser 8 und der Infrarotvorrichtung 9 (von Figur 1) werden dem Rechner 4 über die Zwischeneinrichtung 5 zugeführt. Die j Zwischeneinrichtung 5 liefert Signale zu die Gültigkeit von Daten prüfenden Stromkreisen 6o, 61 und 62, die in dem Rechner 4 angeordnet sind und die die Gültigkeit der Daten hinsichtlich der Viskosität, des Gehaltes.an Metallen und der Infrarotcharakteristiken des geprüften Öls prüfen. Die die Gültigkeit der Daten prüfenden Stromkreise 6o bis 62 prüfen das Datenformat und/oder die Art der Daten selbst, um zu bestimmen, ob von'der Zwischeneinrichtung 5 gültige Daten geliefert werden oder nicht. Die Ausgänge der die Gültigkeit von Daten ,,prüfenden Stromkreise 6o bis 62 sind an Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 gekoppelt, in denen die betreffenden Daten mit Grenzwerten und Bezugswerten verglichen werden, um zu . " bestimmen, ob irgendein anomaler Zustand vorhanden ist. Die Daten werden weiterhin mit vorhergehenden Daten von aus der gleichen Maschine stammendem Öl verglichen, um zu bestimmen, ob sich irgendwelche Tendenzen entwikkeln. Die Grenzwerte, Tendenzwerte und Bezugswerte werden in einem Speicherteil 66 gespeichert und den Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 zugeführt. Wenn eine extrem anomale Tendenz oder ein solcher Zustand ·

durch irgendeine der Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 festgestellt wird, die bzw. der einen gefährHohen

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Zustand der Maschine, aus der Öl abgenommen wurde, anzeigt, wird ein Alarmsignal zu einer einen Notzustand anzeigenden Alarmvorrichtung 7 ο über die Leitungen 67, 68 "bzw. 69 geführt. Der Alarmstromkreis 7o erzeugt dann ein Alarmsignal, welches der Bedienungsperson der Anlage signalisiert, den Besitzer oder Fahrer des Fahrzeuges, von welchem die Ölprobe stammt, unmittelbar zu warnen, um ihn von der Notsituation oder gefährlichen Situation zu unterrichten. Venn ein Alarmsignal erk zeugt ist, telefoniert die die Anlage "bedienende Person ™ im allgemeinen mit dem Kunden oder telegrafiert ihm, um ihn von dem gefährlichen Zustand zu unterrichten.

Die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 werden einem Speicher 66 zugeführt, in welchem die Ergebnisse der Analyse gespeichert werden mit den Ergebnissen vorhergehender Proben von der gleichen Maschine. Die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 werden weiterhin einem Korrelator 71 zugeführt, der verschiedene Kombinationen der Ergebnisse der in den Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 durchgeführten Vergleiche mit Tendenzinformationen und Bezugsinformationen ver-P gleicht, die in dem Speicher 66 gespeichert sind. Der Korrelator 71 liefert die Ergebnisse der Korrelation von Daten an eine Codiereinrichtung 73- Der Korrelator 71 bestimmt weiterhin, ob irgendwelche Tendenzen sich entwickeln und ob irgendeine Kombination von Zuständen in der Maschine vorhanden ist, welche einen gefährlichen Zustand anzeigen.Wenn eine gefährliche Tendenz oder ein gefährlicher Zustand festgestellt wird, schafft der Korrelator 71 ein Ausgangssignal und liefert dieses an eine einen Notzustand anzeigende Alarmeinrichtung 7o auf einer Leitung 72, und die Alarmeinrichtung 7ο erzeugt ein

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Alarmsignal, tun die die Anlage "bedienende Person zu war-, nen oder zu alarmieren, um den Kunden über den gefährlichen Zustand zu unterrichten.

Als Alternative könnten die die Gültigkeit anzeigenden Stromkreise 60 "bis 62 durch einen Stromkreis ersetzt werden, und die Vergleichsstromkreise 63 bis 65 könnten durch einen Stromkreis ersetzt werden. Die Informationen von den drei Ölanalyse-Stationen können dann abwechselnd oder aufeinander folgend über den gleichen Hochgeschwindigkeitsstromkreis geführt werden. ■

Die Ausgänge des !Correlators 71 und der Ausgang der

Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 werden an eine Codier-

, 73

einrichtung angelegt, in welcher die Ausgänge des !Correlators 71 und der Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 zu. Vorgangscodes bzw. Vorgangscodices und anderen Mengen codiert werden, die sich auf den Zustand des Öls und der Maschine beziehen und auf dem Berichtsblatt gemäß Figur 2 erscheinen. Der Ausgang der Codiereinrichtung 73 wird an eine Speichereinrichtung 74 angelegt, deren Ausgang an die ebenfalls in Figur 1 dargestellte Druckvorrichtung 11 angelegt wird.

Das Arbeiten des Rechners 4 erfolgt unter, der Steuerung einer Zeitsteuereinrichtung 75, welche die Übertragung von Informationen zwischen den verschiedenen Teilen des Rechners steuert. Eine ins einzelne gehende Beschreibung der Zeitsteuereinrichtung 75 wird für das Verständnis der Erfindung als nicht erforderlich angesehen. Die Zeitsteuereinrichtung 75 kann ebenfalls unter der Steuerung eines Programmes stehen.

Das Vorsehen der Speichereinrichtung 74 ist wahl-009842/1615

weise und sie wird bei der dargestellten Ausführungsform dafür verwendet, Informationen hinsichtlich einer Mehrzahl von Maschinenölproben zu speichern. Die in der Speichereinrichtung 74 gespeicherten Informationen werden abgelesen und eine Mehrzahl von Berichtsblättern wird mittels der Druckvorrichtung 11 gedruckt. Diese Konfiguration ermöglicht die Verwendung der Druckvorrichtung 11 für andere Zwecke während Leerlaufperioden. Stattdessen kann der Ausgang der Codiereinrichtung 73 der Druckvorrichtung 11 direkt zugeführt werden, so daß die betreffenden Berichtsblätter ausgedruckt werden, nachdem jede Probe analysiert ist, und zwar einzeln. In diesem letzteren Pail muß die Druckvorrichtung 11 im wesentlichen die gesamte Zeit mitlaufen und kann nicht in zweckmäßiger Weise zeitweilig für andere Zwecke verwendet werden.

Die verschiedenen Stromkreiselemente gemäß Figur 4 sind nicht im einzelnen beschrieben, da die besondere Gestaltung jedes einzelnen Blockes innerhalb der Kenntnis eines Fachmannes dieses Gebietes liegt. Beispielsweise können die die Gültigkeit prüfenden Stromkreise 6o bis 62 Vergleichseinrichtungen umfassen, um zu prüfen, ob die Eingangsdaten in einen vorbestimmten Bereich oder in vorbestimmte Bereiche fallen, und eine Schaltung aufweisen, um das Format der Daten selbst (d.h., ob das von der Zwischeneinrichtung 5 gelieferte Datenwort die richtige Länge hat, richtige Codices enthält usw.) zu prüfen. Die Vergleichsstromkreise 63 bis 65 umfassen eine Schaltung, um Daten von den die Gültigkeit prüfenden Stromkreisen 6o bis 62 mit Bezugsdaten, Tendenzdaten und Grenzdaten zu vergleichen, die in der Speichereinrichtung 66 gespeichert sind. Die VergleichsBtromkreise 63 bis 65 umfassen weiterhin eine Sohaltung zum Feststellen von Not-

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zustanden. Die die Notzustände feststellenden Stromkreise in den Vergleichseinrichtungen 63 Ms 65 umfassen einen Decodierstromkreis, beispielsweise einen Matrixstromkreis, der auf vorbestimmte Datenkonfigurationen anspricht, welche Notzustände anzeigen.

Die Korrelatoreinrichtung 71 umfaßt Vergleichsstromkreise, um verschiedene Kombinationen von Eingängen von den Vergleichseinrichtungen 63 bis 65 mit Bezugsdaten, Tendenzdaten und Grenzdaten von dem Speicher 66 zu j vergleichen. Der Korrelatorstromkreis 71 umfaßt weiterhin einen Decodierstromkreis, um vorbestimmte Datenkonfigurationen festzustellen, welche Notzustände, anzeigen, und um ein zweckentsprechendes Signal zu der Alarmeinrichtung 7o zu liefern. Die Codiereinrichtung 73 empfängt Eingangsinformationen hinsichtlich der an einer betreffenden ölprobe durchgeführten Untersuchungen, kombiniert diese Informationen, stellt das Vorhandensein verschiedener Zustände und verschiedener vorbestimmter Kombinationen von Zuständen fest und schafft codierte Datenergebnisse, die der Druckvorrichtung 11 zugeführt werden können, um das Berichtsblatt gemäß Figur 2 zu drucken. Die Codiereinrichtung 73 kann eine Matrix-Codiereinrich- | tung umfassen, die verschiedene Ausgangssignale bei Ansprechen auf vorbestimmte einzelne Eingangssignale und auf vorbestimmte Kombinationen von EingangsSignalen liefert. ■"..-. ^;

Die Alarmeinrichtung 7o kann weiterhin mit nicht dargestellten Mitteln versehen sein, um der Bedienungsperson der Anlage den genauen Notzustand anzuzeigen, der in dem Öl vorhanden ist, so daß der Kunde entsprechend unterrichtet werden kann. Weiterhin kann ein ausgedruok-

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tes Alarmblatt erzeugt werden, und zwar durch, nicht dargestellte Mittel.

Nachdem das Berichtsblatt gemäß Figur 2 durch die Druckvorrichtung 11 in Übereinstimmung mit der Computerauswertung der Eingangsdaten ausgedruckt ist, wird das Berichtsblatt zusammen mit einer Vorgangscodeliste oder Arbeitscodeliste (Figur 3) zu dem Kunden geschickt. Kreuze oder dergleichen werden "bei nicht normalen Ablesungen angeordnet. Die Vorgangscodeliste ermöglicht es dem Kunden, leicht und schnell das Berichtsblatt zu interpretieren, um zu bestimmen, ob korrigierende oder vorsorgende Wartung der Maschine erforderlich ist. Vergleiche von ölcharakteristiken mit solchen von vorhergehenden Proben von der gleichen Maschine werden durchgeführt, um bemerkenswerte Tendenzen oder nicht normale Zustände zu bestimmen.

Gewöhnliche Tendenzen von Ölcharakteristiken bei bzw, nach verschiedenen Betriebsstunden von Maschinen sind hergestellt worden. Durch Vergleichen laufender Tendenzen an einer ölprobe gegenüber den Bezugstendenswerten können nicht normale Tendenzen festgestellt werden. Starker Anstieg an Teilen je Million von Abnutzungselementen oder Verschleißelementen von einer Ölprobe zu der nächsten ölprobe kann übermäßige Abnutzung andeuten und vielleicht einen solchen Abnutzungszustand, daß frühes Versagen der Maschine hervorgerufen werden könnte. Die Ergebnisse für gleiches öl in verschiedenen Maschinen, die in verschiedenen Anwendungen benutzt werden, können dazu verwendet werden, Ziele für neue verbesserte {^.zusammensetzung eu bestimmen. Tendenzanalyse der Ergebnisse von Ölen ver schiedener Qualität In irgendeiner Haschine, einer Marke

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und eines Modells kann dazu verwendet werden, den rela- . tiven ernsthaften Zustand der Maschine und die optimalen ölanf orderungen der Maschine zu "bestimmen*

Wenn es gewünscht wird, kann eine zusätzliche Speichereinrichtung, ah die die Gültigkeit prüfende Stromkreise 60 bis 62 gekoppelt werden, um Prüfdaten für eine Mehrzahl von Proben zu speichern. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Proben untersucht worden ist, kann der Rechner dann die in der zusätzlichen Speichereinrichtung gespeicherten Daten gemäß vorstehender Beschreibung ana- " lysieren. Dies ermöglicht die Verwendung des Rechners für andere Zwecke, während Prüfdaten angesammelt werden. Wenn die Speichereinrichtung 66 gemäß Figur 4 groß genug ist, können ihr die Eingangsdaten zugeführt werden, bis eine genügende Datenmenge angesammelt ist. Hierdurch wird der Rechner 4- wirksamer ausgenutzt.

In Figur 5 ist eine automatische Infrarotanalyse-Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, ^reiche automatisch und aufeinanderfolgend die Charakteristiken, beispielsweise die Infrarotabsorptions-Charakteristiken für zugehörige Teile des Infrarotspektrums einer Mehrzahl von i Ölproben bestimmt.· Die Infrarotvorrichtung umfaßt bei der beschriebenen Ausführungsform einen Hauptsteuerkasten 21, eine Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33, einen NP-Kontroller 26, eine Vakuumpumpe 27 und einen automatischen Probenzufuhrtisch 28, die alle miteinander verbunden sind, wie es nachstehend beschrieben ist. Der Hauptsteuerkasten 21 ist an eine Energiequelle 22 geschaltet, die allgemein eine 11 ο Volt-Wechselstromquelle ist. Der HauptSteuerlasten 21 verteilt Energie zu den anderen Elementen in der automatischen Infrarotvorrichtung über einen Energie-

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zufuhrverteiler 23. Der HauptSteuerkasten 21 umfaßt weiterhin einen Proben-Impulszähler 24, der die Anzahl der Proben zählt, die in der Anlage verarbeitet oder geprüft werden. Weiterhin ist ein Bezugsö'l-Auswahlschalter 25 vorgesehen, um das Bezugsöl zu wechseln, mit Bezug auf welches die Infrarotanalyse durch die Infrarot-Aufzeichnung seinrichtung 33 gemacht worden ist. Der Bezugsöl-Auswahlschalter 25 kann in Verbindung mit dem Proben-Impulszähler 24 programmiert werden, so daß nach Analyb sieren einer vorbestimmten Anzahl von Ölproben einer ersten Art das Bezugsöl in der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 automatisch gewechselt wird, wie dies oben beschrieben ist, so daß eine ZAveite Art von Öl analysiert werden kann. Viele verschiedene Gestaltungen des Bezugsöl-Auswahlschalters 25 und des Proben-Impulsζählers 24 können verwendet werden.

Der Hauptsteuerkasten 21 ist an einen NF-Kontroller 26 gekoppelt, der an eine Vakuumpumpe 27 und an einen automatischen Probenzufuhrtisch 28 gekoppelt ist. Ein Tauchsonden- oder Schöpfsondenmechanismus 29 ist mit dem

NF- ^ Probentisch 28 gekoppelt. Die Kombination aus Kontroller 26, Probentisch 28 und Schöpfsonde 29 ist ein modifiziertes EP-Eingangssystem Teil Nr. 31o-oo62, das von Perkin Eimer hergestellt ist. Die verschiedenen Abänderungen wurden zur Anpassung an die besondere Anwendung vorgenommen, und alle diese Abänderungen sind nicht im einzel-

NP-

nen beschrieben. Der Kontroller 26 umfaßt eine Schöpfsonden-Probentischvorschub-Steuerung 3o, welche automatisch bewirkt, daß der Probentisch 28 die nächste Probe zu der Schöpfstation oder Eintauchstation vorbewegt und die Tauchsonde 29 in die nächste Probe im richtigen Zeitverhältnis eintaucht. Der NF-Kontroller 26 wurde so abgeändert, daß eine Vakuumpumpen-Energiequelle 31 vor-

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gesehen ist, die bewirkt, daß die Vakuumpumpe 27 im richtigen Zeitverhältnis zu dem Probentisch 28 und dem Tauchsondenmechanismus 29 arbeitet. Die Vakuumpumpe ist an eine Probenzelle 32 (in der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33) geschaltet, die ihrerseits an die

NF— Tauchsonde 29 gekoppelt ist. Der Kontroller 26 ist ebenfalls abgewandelt, um in zeitlichem Verhältnis zu dem Probenentnahmearbeiten und Probenprüfarbeiten der Anlage dem Proben-Impulszähler 24 ein Impulssignal zuzuführen. -

Die Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 ist bei dieser Ausführungsform ein abgewandeltes Perkin Eimer-Modell 457 Infrarotspektrometer. Der Ausgang des Spektrometer s wird einer Wandlereinrichtung 36 zugeführt, die von Perkin Eimer verfügbar ist, um den Ausgang der Aufzeichnungseinrichtung. 33 in für den Rechner erfaßliche Daten umzuwandeln-. Andere Infrarotanalysen-Einrichtungen, die mit dem hier offenbarten erfinderischen Konzept verträglich sind, können ebenfalls verwendet werden. . · -

Beim Arbeiten vergleicht die Infrarot-Aufzeichnung seinrichtung 33 die Infrarotcharakteristiken einer Ölprobe, die der Probenzelle 32 zugeführt ist, mit den Infrarotcharakteristiken eines-Bezugsöles, das in einer Bezugszelle enthalten ist, beispielsweise einer der Bezugszellen 34a, die an einem Bezugsrad 34 angebracht sind. Das Ergebnis des Vergleiches wird dem Rechner 4 zwecks Analyse elektrisch zugeführt. Das Ergebnis des Vergleiches kann auch auf einem Streifenschreiber ausgedruckt werden, der bei dieser Ausführungsform einen Teil der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 bildet. Der Streifen kann abgelesen werden, um Eingangslnfor-

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mationen für den Rechner zu schaffen.oder er kann von einer Bedienungsperson abgelesen werden, um das Arbeiten der Anlage zu prüfen. Wenn der Rechner versagt, kann der Streifen von einer Bedienungsperson abgelesen und von Hand analysiert v/erden. Jedoch ist die Handanalyse verhältnismäßig grob und zufolge der Komplexität der Analyse kann genaue Korrelation mit anderen Daten nicht in zufriedenstellender Weise durchgeführt werden.

Die Abwandlungen der grundsätzlichen Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 umfassen die Hinzufügung eines automatisch oder von Hand gesteuerten Bezugsölrades 34, das eine Anzahl von Bezugsölzellen 34a trägt und das an den Bezugsöl-Auswahlschalter 25 gekoppelt ist, um die richtige Bezugsölzelle 34a, mit Bezug auf welche die 01-probe geprüft werden soll, in der richtigen Stellung in der Infrarotvorrichtung 33 anzuordnen. 3?ür jede Art von Ölprobe, die geprüft wird, ist ein verschiedenes Bezug3-öl erforderlich. Jede Bezugszelle 34a enthält eine andere Art an Bezugsöl. Die Stellung des Bezugsölrades 34 kann von Hand oder in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Programm geändert werden, wie es durch die Charakteristiken des Bezugsöl-Auswahlschalters 25 und des Proben-Impulszählers 24 bestimmt ist. Ein Motor 35 ist zwischen den Bezugsöl-Auswahlschalter 25 und da3 Bezugsölrad 34 geschaltet. Andere Steuervorrichtungen können anstelle des Motors 35 verwendet werden, der lediglich als Beispiel dargestellt ist. Anstatt daß die Probe in der Aufzeichnungaeinrichtung 33 von Hand ausgetauscht wird, wie es gegenwärtig in der Technik ausgeführt wird, ist die mechanisierte und programmierbare Besugsradgestaltung gemäß Figur 5 entwickelt worden. Hierdurch wird viol Zeit gewonnen und es wird unerwartetes Arbeiten ermöglicht, wenn eine Mohrzahl von Typen von öl-

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proben analysiert wird. '

Uia das Bezugsölrad 34 zu programmieren, kann der Proben-Impulszähler 24 im Hauptsteuerkasten 21 sechs einzelne Zähler umfassen, von denen jeder einzeln steuerbar ist und von denen jeder einer.der sechs Bezugsölzellen 34a zugeordnet ist, die an dem Bezugsölrad 34 angeordnet sind. Jeder Zähler zählt die Anzahl von Ölproben eines besonderen Typs, die mit betreffenden Bezugsölproben verglichen werden sollen. Wenn die rieh- έ tige Anzahl jedes Probentyps mit dem richtigen Bezugsöl verglichen worden ist, wird das Bezugsölrad 34 automatisch veranlaßt, sich zu drehen, um das nächste gewünschte Bezugsöl in einer Stellung zum durchführen des Infrarottestes anzuordnen, und zwar in Übereinstimmung mit den Einstellungen der Zähler. Es ist selbstverständlich notwendig, daß die Typen von Proben richtig kopiert sind, wenn sie an dem automatischen Probenzufuhrtisch 28 angebracht sind.

Der Ölauswahlschalter 25 kann weiterhin eine Mehrzahl von einzelnen Schaltern oder Zahlern aufweisen, ^ von denen jeder einer anderen Bezugsölzelle 34a an dem = Bezugsrad 34 entspricht. Jeder Schalter oder Zähler kann auf die Anzahl von Proben jedes Öltyps, die analysiert werden sollen, eingestellt sein. Wenn jede Ölprobe analysiert wird, wird der betreffende Schalter oder Zähler schrittweise nach unten oder abwärts geschaltet. Stattdessen zahlt der Proben-Impulszähler 24 die analysierten Ölproben, bis seine Zählung mit einer Einstellung eines Schalters oder Zählers übereinstimmt, so daß angezeigt wird, daß die richtige Anzahl von Proben eines gegebenen Typs geprüft worden ist. Nachdem die vorbestimmte Anzahl von Proben des Typs entspre-

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chend einer besonderen Schaltereinstellung geprüft worden ist, wird das Rad 34 veranlaßt, sich zu der nächsten gewünschten Stellung zu drehen, und es verbleibt in dieser Stellung, bis der nächste Schalter des Ölausfallschalters 25 schrittweise abwärts geschaltet oder auf andere Weise betätigt ist, um zu veranlassen, daß das Bezugsrad 34 sich zu der nächstfolgenden gewünschten Stellung dreht.

Eine weitere Abwandlung der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 besteht in der Schaffung einer verbesserten Probenzelle 34a/ Die normale Ausführung einer abgeschlossenen Probenzelle 34a, wie sie gegenwärtig in der Technik bekannt ist, umfaßt zwei infrarotdurchsichtige Teile, die einen dünnen inneren Hohlraum bekannter Dicke zwischen sich haben. Dieser dünne innere Hohlraum ist zugänglich zum Füllen mit einer Probe, und zwar durch eine Eingangsöffnung an einem Ende, während eine Austrittsöffnung einen Austritt der verdrängten luft an dem anderen Ende der Zelle ermöglicht. Der Inhalt des dünnen inneren Hohlraumes wird dann der Prüfung unterworfen. Die Zelle kann auch durch Einsaugen der Probe durch die Eintrittsöffnung gefüllt werden, indem Vakuum an der Austrittsöffnung angelegt wird. Diese Art bekannter Zelle ist zufriedenstellend, wenn sie in einer Anlage verwendet wird, in der saubere trockene Zellen mit einer Probe für jeden durchzuführenden Test gefüllt werden. Die Dicke des inneren Hohlraums (annähernd 1oo Mikron)ermöglicht allgemeinen nicht die Verdrängung einer vorhergehenden Probe hoher Viskosität in dem Hohlraum durch eine nachfolgende Probe in einer praktischen Zeitperiode. Beispielsweise ist es bei den bekannten Probenzellen, wenn Vakuum an die Austrittsöffnung angelegt wird, um die vorhandene Probe in der Zelle zu entfernen und gleichzeitig eine neue Probe

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durch die Eintrittsöffnung hindurch in die Zellen zu ziehen, nicht möglich, die vorhergehende Probe in einer ausreichend kurzen Zeit zu verdrängen, um zu ermöglichen, daß eine große Anzahl von Infrarottests in einer kurzen Zeitperiode durchgeführt werden kann. Die Wirkungen der hohen Viskosität der Probe und die dünne Dicke des Hohlraumes kombinieren sich derart, daß eine Verdrängungszeit von mehreren Minuten "benötigt wird. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die "bekannten Probenzellen zur Verwendung als Bezugszellen J 54a geeignet, da Bezugsproben aus den Bezugszellen 34a in dem Bezügsrad 34 nicht abgezogen oder entfernt werden.

Jedoch muß bei der Erfindung die Probenzelle 32, die an der Infrarot-Aufseichnungseinrichtung 33 angeordnet ist, gespült oder entleert werden^und eine neue Probe muß darin angeordnet werden, bevor jeder Test durchgeführt wird. Die Austrittsöffnung der Probenzelle 32 ist an eine Vakuumpumpe geschaltet, und die Eintrittsöffnung der Probenzelle 32 ist an die.Tauehsonde 29 geschaltet. Wenn die Eauohsonde 29 veranlaßt wird, * in ein Probentestrohrchen zu tauchen, bewirkt der Nl- ^ Kontroller, daß die Vakuumpußipe angeschaltet wird, um die vorhergehende Probe aus der Probenzeile 32 zu ziehen oder zu saugen und gleichzeitig die neue Probe durch die Tauchsonde 29 und die Eintrittsöffnung der Probenzelle 32 zu saugen, um den Hohlraum in dieser Zelle zu füllen. Jedoch würde es, wie oben erwähnt, bei Verwendung von Probenzellen bekannter Ausführung mehrere Minuten dauern, um die; vorherige Probe angemes*- sen aus der Probenzelle 32 herauszusaugen, um mit der neuen Probe genaue Testergebnisse sicherzustellen. Daher wurde eine verbesserte Infrarotzellen-Ausführung

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entwickelt, die es ermöglicht, die vorhergehende Probe angemessen herauszuspülen und durch eine neue Probe zu ersetzen, und zwar in außerordentlich kurzer Zeit, um genaue Testergebnisse an jeder Probe zu gewährleisten.

In den Figuren 6a und 6b ist eine Vorderansicht bzw. eine Schnittansicht einer verbesserten Probenzelle gemäß der Erfindung zur Verwendung mit Infrarot-Aufzeichnungseinrichtungen oder dergleichen dargestellt. Die verbesserte Probenzelle 32 umfaßt einen ersten und einen zweiten infrarotdurchsichtigen Teil 4o bz\*. 41, zwischen denen ein dünner Hohlraum 42 gebildet ist. Der tatsächliche Analysierbereich des !Teiles der Zelle 32, der von dem Hohlraum 42 gebildet ist, ist mit dem Besugszeichen 43 bezeichnet. Nuten 44 und 45 sind in den Teilen 4o und 41 in dem Hohlraumbereich 42, jedoch außerhalb des tatsächlichen Analysenbereiches 43 gebildet. Wenn Vakuum an die Austrittsöffnung 46 angelegt wird, um die gegenwärtig in der Zelle 32 vorhandene Probe herauszusaugen und ein Einsaugen der nächsten Probe in die EingangsÖffnung 47 zu bewirken, bewirkt das Vorhandensein der Nuten 44 und 45 ein größeres Volumen an flüssigkeitsströmung je Zeiteinheit innerhalb des Hohlraumes 42. Diese verstärkte Strömung ermöglicht ein schnelleres Herausspülen der Probenmenge innerhalb des Hohlraumes 42 aus der Zelle 32. In der tatsächlichen Praxis ist gefunden worden, daß die Nuten 44 und 45 ein Herausspülen der ölprobe aus der Zelle 32 in annähernd 45 Sekunden ermöglichen, wohingegen bei den bekannten Zellen die Verdrängungszeit mehrere Minuten beträgt.

Figur 6c zeigt ein typisches Mediumfließmuster innerhalb der Zelle gemäß der Erfindung, während Vakuum an die Austrittsöffnung 46 angelegt ist, um den Inhalt der

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Zelle 32 herauszuspülen und die nächste Probe über die Eintrittsoffnung 47 einzusaugen. Die Mediumströmung ist durch die Pfeile 48 dargestellt. Wenn Saugkraft angelegt wird, wird das Medium diagonal über die Zelle 32 von der Nut 45 zur Hut 44 gesaugt. Die vergrößerte Mediumströmung- je Zeiteinheit während des Spülens der Zelle 32 ergibt sich zufolge der Tatsache, daß die wirksame Länge der die Strömung begrenzenden Fläche (d.h. die dünne Filmzone 42) innerhalb des Hohlraumes zufolge des Vorhandenseins der Nuten. 44,. 45 verkürzt . ist, welche die Verengung der Mediumströmung verringern.

Es ist festzustellen, daß die Austrit.tsöffnung 46 und die Eintrittsöffnung 47 als Löcher durch die Seite eines oder beider der Teile 4o und 41 ausgeführt werden können, wobei die Löcher mit dem Höhlraumbereich 42 und die Nuten 44 und 45 in Verbindung stehen. Andere Konfigurationen von Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung können in Übereinstimmung mit den Anforderungen einzelner Anlagen verwendet werden. Weiterhin sind die Nuten 44 und 45 beispielshalber dargestellt. Es sollte klar sein, daß Nu.ten anderer Gestalten und anderer Größen verwendet werden können, um gleichwertige Ergebnisse in Übereinstimmung mit der Erfindung zu schaffen. Weiterhin könnten die Nuten in nur einem der durchsichtigen Teile 4o oder 41 gebildet sein. .

Die oben beschriebene Zelle 32 ist in irgendeiner Art von System oder Anlage nützlich, bei der es erforderlich ist, den Inhalt einer Probenzelle, die einen dünnen Hohlraumbereich (beispielsweise den Bereich 42) hat, in verhältnismäßig kurzer Zeit herauszuspülen. Die Zelle 32 gemäß der Erfindung ist besonders geeignet zur

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Verwendung mit Viskosemedien wie Maschinenöl oder dergleichen.

Eine weitere Abwandlung der grundsätzlichen Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 besteht in der Streifenantriebseinrichtung, um lediglich die interessierenden Zonen des gesamten Infrarotspektrums aufzuzeichnen, und zwar mit kontinuierlichem Arbeiten» bis die Anlage stillgesetzt wird.

Unter interessierenden Zonen sind diejenigen Teile des Infrarotspektrums zu verstehen, die die gewünschte Information hinsichtlich des Zustandes des Öls schaffen. Beispielsweise schafft die interessierende Zone von 75o bis 185o CM Informationen hinsichtlich der Zustände wie BrennstoffVerdünnung, Oxydation, Glykolgehalt und Nitrierung, während die interessierende Zone von 31 po bis 37oo CM"* Informationen hinsichtlich der Zustände wie V/asserkondensation und Glykolgehalt schafft. Es sollte klar sein, daß für andere Anwendungen als für die Analyse von Maschinenöl andere Zonen des Infrarotspektrums fc von Interesse sein können. Beim Durchführen von Maschinenölanalysen ist es lediglich erforderlich, gewisse Teile des Infrarotspektrums zu prüfen. Es würde erwünscht sein, die Geschwindigkeit des Streifenschreibers in der Infrarotvorrichtung 33 zu ändern, um die unerwünschten Teile des Infrarotspektrums so schnell wie möglich zu überlaufen, um dadurch so wenig Zeit wie möglich zu vergeuden. Um dies zu erreichen, ist eine Ausführung aus Nocken 5o und Schalter 52 geschaffen, die an eine Welle 51 des Streifenschreiberteila der Infrarotvorrichtung geschaltet ist, um zu bewirken, daß der Streifenaehrei- ber während gewisser Teile des Infrarot-Aufζβiohnungs-

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kreislaufes sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Die Drehung der Welle 51 ist mit dem inneren Wellenlängenprogramm.-der Infrarotvorrichtung 33 in Beziehung gesetzt» Diese Abwandlung ist in !Figur 7 der Zeichnung dargestellt. Ein Hocken 5o mit vorbestimmten hohen und niedrigen Teilen 5oa bzw. 5ob ist an der Welle 51 des Streifenschreibers innerhalb der Infrarotvorrichtung 33 angeordnet. In Verbindung mit dem Hocken 5o ist ein Mikroschalter 52 angeordnet., der über eine Spektrumfenstersteuerung 53 mit der Infrarotschaltung verbun- | den ist. Der Schalter 52 wird wahlweise von dem hohen . Teil (5oa) und dem niedrigen Teil (5ob) des Hockens 5o betätigt. Die Stellungen und Abmessungen des hohen Teiles und des niedrigen Teiles des Hockens 5o sind mit der Wellenlänge in Beziehung gesetzt, die von der. Infrarotauf Zeichnungseinrichtung zu vorbestimmten Zeitperio- den während des Ärbeitens der Anlage aufgezeichnet wird. MeBXL die hohe Stelle 5oa des Hockens 5ο den Mikroschalter 52 berührt, wird der Schalter 52 betätigt, so daß bewirkt wird, daß die Aufzeichnungsvorrichtung mit 'der normalen Aufzeichnungsgeschwindigkeit arbeitet» Wenn dieniedrigen Punkte 5ob. des Hockens 5o sieh am Mikro- | schalter 52 befinden, schaltet der Mikroschalter 52 seinen Zustand und bewirkt^ daß die Welle 51 mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, wobei gleichzeitig die Aufzeichnungseinrichtung unwirksam gemacht· wird, bis eine weitere hohe Stelle 5oe, an dem Hocken 5o wiederum den Mikroschalter 52 betätigt. Demgemäß wird die Aufzeiehnungseinriehtung veranlaßt, schnell über unerwünschte Teile in dem Infrarötspektrum au laufen, wenn.die niedrigen Teile 5ob de0 Hocken 5o sich im Schalter 52 gegenüber "befin&en. Eine typische Aufzeichnung auf einem in der die aufgezeichneton und überlaufenen

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- 3ο -

Teile des Infrarotspektrums angedeutet sind, ist in Figur 8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Infrarotspektrum lediglich in'den Bereichen von 75o bis

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185o cm und 31oo "bis 37oo cm aufgezeichnet. Dieses sind die beiden interessierenden "Zoneri'. Bei anderen Anwendungen kann der Kocken so gestaltet sein, daß andere interessierende "Zonen" aufgezeichnet werden.

•Der Mikroschalter 52 ist in geeigneter V/eise an P die Schaltung der Infrarotvorrichtung 33 geschaltet, wie es in Figur 7 in Blockform dargestellt ist. Die Einzelheiten der Verbindung des Schalters 52 mit der Schaltung sind nicht dargestellt, Es ist für den Fachmann dieses Gebietes offensichtlich, wie er den Schalter 52 an die Schaltung der Infrarotvorrichtung 33 schaltet, um die oben beschriebenen Funktionen innerhalb des Rahmens der Erfindung auszuüben. Das Stromkreisdiagramm der Infrarotvorrichtung 33 ist von Perkin Elmer Co. bequem verfügbar und erscheint aer Betriebsanleitung dafür.

V/eiter ist eine Spektrumzonensteuerung 53 (Figuren P 5 und 7) vorgesehen, die an den Schalter 52 gekoppelt ist, um diesen unwirksam zu machen, für das die Aufzeichnungseinrichtung 33 das gesamte Spektrum aufzeichnet. Die Zonensteuerung 53 kann weiterhin so angepaßt sein, daß die Stellung des Schalters 52 geändert wird, um, wenn es erwünscht ist, verschiedene Zonen in dem Spektrum aufzuzeichnen.

Die automatische Infrarot-Aufseichnungsanlage gemäß Figur 5 wird wie folgt in Betrieb gesetzt: Die Hauptenergieeinheit 23 wird eingeschaltet, der Impulszähler 24 wird abgeschaltet,und der Bezugsöl-Auswahlsohalter 25 wird abgeschaltet. Energie zu den entfernt

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liegenden Einheiten in l?igur 5 (U3?-Kontroller 26, Probentisch 28, Infrarot-Auf zeiehnungseinrichtung 33 usw.) wird über verschiedene Relais in aer.Haupteftergiezufunreinheit-23 zugeführt. Der Hauptschalter an der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung¹ 33 (nicht dargestellt), wird eingeschaltet^ und der Hauptschalter an dem ΝΊ?-Κοη-troller 26 (nicht dargestellt) wird eingeschaltet. Die Steuereinrichtung 3o innerhalb des UP-Kontrollers 26 für die Tauchsondensteuerung und die Steuerung des Vorschubes des Probentisehes 28 enthält eine Zeitsteuereinrichtung, die auf eine geeignete Zeitpariode einge- . I stellt ist (beispielsweise 45 Sekunden). Der Hauptschalter an dem Probentisch 28 (nicht dargestellt) ist auf "automatisch" eingestellt, und der Schalter an der Vakuumpumpe 27 (nicht dargestellt) ist eingeschaltet. Der Probentisch 28 wird dann mit bis zu 2oo Proben gefüllt, die analysiert werden sollen.

Ein Handstart s ehalt er an dem ΪΠΓ-Kontroller 26 (nicht dargestellt) wird niedergedrückt, um das Arbeiten der Anlage zu beginnen. Die Steuereinrichtung 3o bewirkt dann, daß die Tauchsonde 29 in das erste Probenprüf röhrchen 37 eintaucht, und die Vakuumpumpe 27 ί wird gleichzeitig· eingeschaltet, um das Saugen der Probe in die Probenzelle 32 zu beginnen, die mit der Vakuumpumpe 27 über eine Yakuumleitung 38 und mit der Tauchsonde 29 verbunden ist, Uach 45 Sekunden wird die Vakuumpumpe 27 durch die Steuerung 3o innerhalb des 3D¹-· Kontrollers 26 abgeschaltet,und die !auchsonde 29 wird veranlaßt, sich aus dem Probenprüf röhrchen 37 zu heben· Der Pr'obentisch 28 wird dann veranlaßt, die nächste Probe zu der fauchsondenstation vorzubewegen, und zwar durch den UP-Kontroller.26. . ·

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Nachdem die Vakuumpumpe 27 abgeschaltet ist und das Probenöl richtig in der Probenzelle 32 angeordnet ist, wird die Infrarot-Aufaeichnungeelnriehtung 33 veranlaßt, zu arbeiten, und zwar durch Schalten der Infrarot-Auf zeichnungseinriehtung 33 aus dem "Handbetrieb" zu dem "automatischen Betrieb" mittels eines Gelenkschalters oder Schnappschalters an der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33. Der Papierstreifen wird in Richtung gegen die Streifenaufnahmerolle 39 vorbewegt und die interessierenden "Zonen" werden auf dem Streifen aufgezeichnet. Wenn die Spektrumfenstersteuerung 53 auf "automatisch" eingestellt ist, wird der Papierstreifen veranlaßt, sich zwischen den interessierenden Zonen schnell durch die Infrarotzonen zu bewegen, und zwar mittels der Ausführung aus Nocken 5o und Mikroschalter 52,gemäß Figur 6. Wenn die Steuerung 53 sich im "Aus"-Zustand befindet, wird das gesamte InfrarotSpektrum aufgezeichnet. Am Ende des Aufzeichnungsvorganges sendet die Aufzeichnungseinrichtung 33 ein Signal an die Tauchsondensteuerung und die Probentisch-Vorschubsteuerung 3o des NF-Kontrollers 26, um eine Wiederholung des Kreislaufes zu veranlassen.

Mit der obenbeschriebenen Vorrichtung ist es möglich, eine Infrarotanalyse einer ölprobe in etwa dreieinhalb Minuten auszuführen. Da dieser Vorgang derjenige Vorgang ist, der innerhalb des gesamten mit Rechner ausgeführten Arbeitsvorganges die längste Zeit in Anspruch nimmt, kann eine ölprobe innerhalb annähernd , bis^dreieinhalb ,.. ,. . . . , , ,. _ drei Minuten vollständig analysiert werden und die Ergebnisse können einem Rechner zugeführt werden zwecks Analyse und In-Beziehung-Setzen der erhaltenen Daten.

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\rerm. alle 2oo Proben an dem Probentisch 28 die gleiche Ölart enthalten, "braucht nur ein Bezugsö'l in einer Bezugszelle 34a an dem BeaugsÖlrad 34 Verwendet zu werden. Wenn jedoch "beispielsweise 1oo Proben von einer ersten Ölart und die nächsten 1oo Proben von einer zweiten Ölart sind, ist es notwendig, das Bezugsölrad 34 mittels der Einstellung des Proben-Impulszählers 24 und des Bezugsöl-Auswahlsehalters 25 zu programmieren, um das Bezugsöl zu wechseln, nachdem die ersten 1oo Proben der ersten Ölart geprüft worden sind. Dies wird bei diesem besonderen Beispiel· durch zweckentsprechende Einstellung der Zähler innerhalb des Proben-ImpulsZählers 24 auf 1oo ausgeführt. Der Bezugsöl-Auswahlschalter 25 wird dann auf die richtigen Bezugsradstellungen eingestellt_? an denen das ge-A^nsclite Bezugsöl vorhanden ist« Nachdem die ersten 1oo Proben geprüft worden sind, bewirkt der Probenzähler, daß der Be.zugsöl-Auswahlschalter 25 das. Bezugsölrad 34-dreht, bis die gewünschte Bezugszelle 34a in dem optischen Pfad der Infrarot-Aufzeichnungseinrichtung 33 ausgerichtet ist. Dieser Arbeitsvorgang erfolgt in Synchronismus mit dem übrigen Seil der Vorrichtung gemäß Figur 5«

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Claims

Patentansprüche

^yVorrichtung ^zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Infrarotcharakteristiken einer Hehrzahl von Proben, gekennzeichnet durch eine Probenstation, eine Probenzelle 32, eine Bezugszelle 34a, eine Einrichtung 28 zum automatischen Anordnen einer. Probe an der Probenstation, einer Einrichtung zum Zuführen einer an der Probenstation angeordneten Probe zu der Probenzelle, einer Einrichtung zum Bestimmen der InfrarotCharakteristiken der an der Probenstation angeordneten Probe, nachdem die Probe der Probenzelle zugeführt worden ist, mit Bezug auf den Inhalt der Bezugszelle, und durch eine Einrichtung, die mit der die Proben anordnenden Einrichtung gekoppelt ist, um die nächstfolgende Probe an der Probenstation anzuordnen, nachdem die Infrarotcharakteristiken der vorhergehenden Probe bestimmt worden sind.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotvorrichtung 33 eine Schalteinrichtung 5o,52 aufweist, die mit der Bestimmungseinrichtung gekoppelt ist, um die InfrarotCharakteristiken lediglich für vorbestimmte Zonen des Infrarotspektrums zu bestimmen, und um die verbleibenden Zonen des Infrarotspektrums schnell zu überlaufen·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung eine Aufzeichnungseinrichtung zum Aufzeichnen der InfrarotCharakteristiken aufweist, und daß die Schalteinrichtung

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einen Hocken 5o, der an einer Welle 51 angeordnet ist, deren Drehung in Synchronismus mit der Aufzeichnungseinrichtung 33 erfolgt, einen Schalter 52, der in Verbindung mit dem Nocken 5o angeordnet ist, und eine Einrichtung aufweist, welche den Schalter 52 mit der Aufzeichnungseinrichtung 33 koppelt, um die Aufzeichnungseinrichtung unwirksam zu machen und in einen Zustand hoher Transportgeschwindigkeit während der übrigen Zonen des Infrarotspektrums zu schalten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ., ■ ' ' dadurch gekennzeichnet, daß die Infraroteinrichtung 33 eine Mehrzahl von Bezugszellen 34a, die Bezugssubstanzen enthalten und an einem Träger 34 angeordnet sind, und eine Einrichtung aufweist, die mit dem Träger gekoppelt ist, um eine erste der Bezugszellen in einer· solchen Stellung anzuordnen, daß die Infrarotcharakte,-ristiken einer Probe einer ersten Art mit den Infrarot Charakteristiken des Inhaltes der ersten Bezugszelle verglichen werden können.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Bezugsrad 34 ist, wel- | ches die Bezugszellen 34a um seihen Umfang trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungseinrichtung dem Bezugsrad 34 Drehung erteilt, um die Bezugszellen 34a in der Vergleichsstellung anzuordnen. .

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungseinrichtung automatisch eine zweite der Bezugszellen 34a in der

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Vergleichsstellung anordnet, nachdem die InfrarotCharakteristiken einer vorbestimmten Anzahl von Proben der ersten Art mit dem Inhalt der ersten'Bezugszelle verglichen worden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungseinrichtung eine voreinstellbare Zähleinrichtung 24 zum Zählen der Anzahl von Proben der ersten Art und zum Anordnen der zweiten Bezugszelle in der Vergleichsstellung aufweist, nachdem die vorbestimmte Anzahl von Proben der ersten Art behandelt worden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenzelle 32 ein erstes und ein zweites im wesentlichen durchsichtiges Element 4o bzw. 41, die aneinander befestigt sind und zwischen sich eine Probenkammer 42 bestimmen, aufweist, und daß eine Nut 44 oder 45 in wenigstens einem der Elemente innerhalb der Kammer gebildet ist, um ein schnelles Spülen einer Probe aus der Probenzelle 32 zu ermöglichen.

1 ο. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein durchsichtiger Pensterteil vorgesehen ist, durch welchen hindurch Infrarotcharakteristiken des Inhaltes der Kammer 42 meßbar sind, und daß die Nut dem Fensterteil benachbart innerhalb der Kammer gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 1 ο, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenzelle 32 eine Eintrittsöffnung 47 und eine Austrittsöffnung 46 in Verbindung mit der Kammer 42 aufweist und daß die Nut 44,45 sich in direkter Verbindung mit einer der öffnungen befindet.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn- ■ zeichnet, daß die sich in direkter Verbindung mit einer der Öffnungen 46 oder 47 befindenden Nut einen in einer der Öffnungen angeordneten Nutteil umfaßt.

1-3. Vorrichtung nach einem'der Ansprüche 1o bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nut vorgesehen ist und daß jede Nut gegenüberliegenden Seiten des Fensterteiles innerhalb der Kammer 42 benachbart gebildet sind. I

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung eine Tauchsonde 29, die an der Stelleinrichtung angeordnet ist, um in eine Probe einzutauchen, nachdem die Probe an der Probenstation angeordnet ist, eine die Probe von der Tauchsonde zu der Probenzelle 32 tragende Einrichtung, eine Vakuumpumpe 27, die mit der Probenzelle 32 gekoppelt ist, um eine Probe durch die Trageinrichtung und in die Probenzelle zu saugen, und eine Einrichtung zum Betätigen der Vakuumpumpe aufweist, nachdem die Tauchsonde in die Probe eingetaucht ist. |

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe eine Wegführleitung aufweist» um die aus der Probenzelle 32 gesaugten Proben zu beseitigen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die mit der Einrichtung zum Bestimmen der InfrarotCharakter^etikett gekoppelt ist, um die bestimmten Infrarotinformationen in für einen Rechner verträgliche Datensigftale umzuwandeln.

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17. Probenzelle, gekennzeichnet durch.ein erstes und ein zweites im wesentlichen durchsichtiges Element 4o bzw. 41, die aneinander befestigt sind und eine Probenkammer 42 zwischen sich bestimmen, und durch eine Nut, die in wenigstens einem der Elemente innerhalb der Kammer gebildet ist, um ein schnelles Spülen der Probe aus der Probenzelle zu ermöglichen.

18. Zelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Eintrittsöffnung 47 und eine Austrittsöffnung 46 in Verbindung mit der Kammer 42 aufweist und daß die Nut in direkter Verbindung mit einer der Öffnungen steht.

19· Zelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer der Öffnungen in direkter Verbindung stehende Nut einen in einer der Öffnungen angeordneten Nutteil aufweist.

20. Zelle nach einem der Ansprüche 17 bis 19_f dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verwendung mit einer Infrarotanalysen-Anlage einen durchsichtigen Pensterteil aufweist, durch welchen hindurch Infrarotcharakteristiken des Inhalts der Kammer meßbar sind, und daß die Nut dem Fensterteil benachbart innerhalb der Kammer gebildet ist.

21. Zelle nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nut vorgesehen ist und daß jede Nut gegenüberliegenden Seiten des Fensterteilea benachbart innerhalb der Kammer gebildet ist.

22. Zelle nach einem der Ansprüche 17 biß 191 dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nut vorgesehen

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ist und daß Jede Nut gegenüberliegenden Seiten des Fensterteiles benachbart innerhalb der Kammer gebildet ist,

23. Zelle nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut sich in direkter Verbindung mit einer der anderen Öffnungen 46,47 befindet.

24. Zelle nach Anspruch 23, dadurch gekennezichnet, daß jede !Tut einen Nutteil aufweist, der in einer verschiedenen der Öffnungen 46,47 angeordnet ist.

25. Zelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut in jedem der Elemente 4o,41 in solcher Ausrichtung gebildet ist, daß bei Befestigung der Elemente aneinander sich eine einzige Nut ergibt.

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