DE2655343A1 - Verfahren und einrichtung zur untersuchung des siedepunktes von fluessigkeiten, insbesondere von kraftfahrzeug-bremsfluessigkeit - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Untersuchung des Siedepunktes von
• Flüssigkeiten, insbesondere von Kraftfahrzeug-Bremsflüssigkeit.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung des Siedepunktes von Flüssigkeiten, insbesondere von Kraftfahrzeug-Bremsflüssigkeit, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
• Die Untersuchung des Siedepunktes erlaubt in vielen Fällen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung einer Flüssigkeit, z.B.
• auf das Vorhandensein und den Mengenanteil bestimmter Verunreinigungen in einer hinsi*itlich ihrer Grundbestandteile bekannten Flüssigkeit. Dabei braucht der Siedepunkt nicht unbedingt mit grosser Genauigkeit bestimmt zu werden. Es genügt vielmehr oft eine zuverlässige Beantwortung der Frage, ob der Siedepunkt oberhalb oder unterhalb eines bestimmbaren oder auch vorgegebenen Wertes liegt. Gleichwohl ist die Bestimmung und Anzeige eines konkreten Temperaturwertes, der dem Siedepunkt genügend zuverlässig und reproduzierbar zugeordnet werden kann, im allgemeinen erwünscht.
• Ein besonders bedeutender Anwendungsfall für die Siedepunkts-bzw. Zusammensetzungsuntersuchung ist die Prüfung der Bremsflüssigkeit von Motorfahrzeugen, insbesondere für Personen-und Lastkraftwagen. Die hier üblichen Bremsflüssigkeiten sind - bedingt durch unerlässliche Anforderungen wie Inaktivität gegenüber Dichtungs- und Schlauchwerkstoffen und die entsprechend eingeschränkte Auswahl der verwendbaren Substanzen -stark hygroskopisch. Einerseits sinkt nun der Siedepunkt der Bremsflüssigkeit bereits bei geringfügigen Wassergehalten stark ab, andererseits ist die Aufrechterhaltung eines ausreichend hohen Siedepunktes wegen der Gefahr der Dampfblasenbildung im Bremssystem für die Verkehrssicherheit unerlässlich.
• Bekanntlich hat die Dampfblasenbildung, die bei Erwärmung durch längeres Bremsen (z.B. auf langen Gefällstrecken) auftreten kann, einen plötzlichen und vollständigen Ausfall der Bremswirkung zur Folge. Da eine Wasseraufnahme durch die Bremsflüssigkeit in der Praxis - z.B. infolge kleinster Undichtheiten im Bereich der Radbremszylinder oder durch Berührung grösserer Flüssigkeitsoberflächen im Vorratsbehälter mit feuchter Luft sowie bei Gelegenheit von Reparaturarbeiten am Bremssystem - über längere Betriebszeiten nicht auszuschliessen ist, Jedoch von Fall zu Fall stark unterschiedlich sein kann, besteht das dringende Bedürfnis nach einer rasch und einfach ausfünrbaren sowie insbesondere im Werkstattbetrieb anwendbaren Siedepunktsuntersuchung.
• Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines einfach und rasch durchführbaren, zuverlässigen Verfahrens zur Siedepunktsuntersuchung insbesondere von Bremsflüssigkeit sowie einer entsprechenden, sicher wirkenden und robusten Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das erfindungsgemässe Verfahren bzw. die entsprechende Einrichtung, mit denen diese Aufgabe gelöst wird, sind bestimmt durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale.
• Der bei dem erfindungsgemässen Verfahren detektierte Druckanstieg - stellt ein leistungsstarkes Signal dar, das die erforderliche Anzeige oder. Signalisierung unmittelbar, Je den falls aber ohne empfindliche und störanfällige Verstärkungselemente oder Messwandler ermöglicht und daher die verlangte Zuverlässigkeit bei einfacher und rascher Wirkungsweise bietet.
• Entsprechendes gilt für die erfindungsgemässe Einrichtung, deren Druckdetektor über einen einfachen Verbindungskanal oder dergl. unmittelbar von der Probenaufnahme aus betätigt wird und seinerseits unmittelbar eine Siedepunkts-Anzeigevorrichtung zur Kennzeichnung einer an der Temperaturanzeigevorrichtung bestimmbaren Temperatur als Mass für den Siedepunkt ansteuert.
• Es ergibt sich somit ein sicher reproduzierbares, zuverlässiges Mass für den Siedepunkt mit Hilfe einer grundsätzlich einfach herstell- und handhabbaren Einrichtung, da es nur auf einen ausreichend markanten Druckanstieg als solchen, nicht aber auf dessen genaue Grösse ankommt.
• Die Erfindung wird anhand des in den Zeichnungen dargestellten Aus führungsbei spiels eines Siedepunkt- Prüfgerätes für Bremsflüssigkeit näher erläutert. Hierin zeigt: Fig. 1 eine Schnittansicht des Hauptteils der Prüfeinrichtung mit Probenaufnahme und Druckdetektor, gemäss Schnittebene I - I in Fig. 1, Fig. 2 eine Schnittansicht gemäss Schnittebene II - II in Fig. 1, Fig. 3 ein Blockschaltbild der elektrischen Ausrüstung der Prüfeinrichtung und Fig. 4 das Einzelschaltbild eines Teils der elektrischen Ausrüstung gemäss Fig. 3.
• Nach Fig. 1 umfasst das Prüfgerät ein rohrförmiges Sondengehäuse S1, das mit seinem oberen Ende in einen Tragkörper S2 eingesetzt ist. Eine auf der Oberseite des Tragkörpers S2 angeschraubte Abdeckhaube S20 bildet mit diesem zusammen die Handhabe der Prüfeinrichtung. Der in Fig. 1 nicht dargestellte obere Teil der Abdeckhaube S20 kann beliebig ausgebildet sein, sofern dies mit der Funktion als Handhabe im Einklang steht.
• Im unteren Endabschnitt des Sondengehäuses S1 ist eine Probenaufnahme 10 mit einem als Schauglas lOa ausgebildeten, zylindrischen Aussenmantel untergebracht. Durch das Schauglas und Aussparungen lOb des Sondengehäuses S1 kann der Innenraum der Probenaufnahme beobachtet und auf ausreichende Füllung mit Bremsflüssigkeit kontrolliert werden. Innerhalb der Probenaufnahme ist ein Sondenkörper 53 mit einer thermoelektrischen Temperatur-Messsonde und einer Heizvorrichtung angeordnet. Die beiden letztgenannten Elemente sind in Gestalt des Sondenkörpers 53 als Baueinheit ausgebildet und in Fig. 1 nicht besonders dargestellt. An der unteren Stirnfläche des Sondengehäuses S1 befindet sich ein Ein- und Auslassventil der Probenaufnahme, gebildet durch eine Oeffnung lOc der Gehäusewandung und den als Ventilglied wirkenden unteren Endabschnitt lOd des Sondenkörpers S3. Ein im Sondengehäuse S1 in Gleitlagern 11 und 12 verschiebbar gelagerter Stössel lOe verbindet den Sondenkörper S3 mit einem an der Abdeckhaube S20 schwenkbar gelagerten und den Stössel gabelförmig umgreifenden Betätigungshebel S10. Der Gabelabschnitt des letzteren sitzt zwischen einer am Stössel lOe befestigten Scheibe lOf und einem elastischen, entsprechend dem Stösselhub zusammendrückbaren Dichtungskörper lOg, der den Gabelabschnitt in Anlage an der Scheibe lOf hält und gleichzeitig den Innenraum des Sondengehäuses S1 nach oben abdichtet. Der Stössel ist ferner durch eine von oben auf die Scheibe lOf wirkende Druckfeder lOh in Ventilschliessrichtung vorgespannt.
• Ueber eine Bohrung lla des Gleitlagers 11 steht der Innenraum der Probenaufnahme 10 mit dem~mlttleren Abschnitt 13 des Gehäuseinnenraumes und weiter über eine Bohrung 12a des Gleitlagers 12 sowie eine Gehäusebohrung 12b mit einem Druckdetektor M1 in Verbindung. Letzterer weist eine federbelastete Membran 14 mit Schaltkontakt 14a sowie einen hinsichtlich der Kontaktgabe bei verformter Membran einstellbaren Festkontakt 14b auf. Damit kann ein vorgegebener Schalt-Druckwert für die Druckanstiegsdetektion einjustiert werden.
• Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung wird von einer an die Klemmen B+ und B- angeschlossenen Stromquelle, etwa einer Autobatterie, gespeist. Die im Sondenkörper S3 untergebrachte Heizvorrichtung 15 wird unmittelbar über einen Schalter V4 von dieser Stromquelle gespeist, während für die Speisung des elektronischen Schaltungsteils ein Stabilisator St eingefügt ist. Der Ablauf des Prüfvorganges wird von einer Logikschaltung L bestimmt, die ihrerseits Steuerbefehle von einem Handschalter T und dem bereits erwähnten Druckdetektor M1 erhält. Ein Ausgang L1 der Logikschaltung steuert den Schalter V4 und bestimmt die Einschaltdauer der Heizvorrichtung 15. Die mit letzterer im Sondenkörper S3 angeordnete Temperatur-Messsonde 16, hier ein Thermoelement, erzeugt mit Nullpunkteinstellung durch einen Spannungsteiler R1, R2 und über einen im Verhältnis 1:1 übersetzenden Verstärker V1 am Schaltungspunkt A ein die Temperatur der Probenflüssigkeit darstellendes Gleichspannungssignal. Dieses Signal bewirkt einerseits über einen entsprechend eingestellten Grenzwertschalter G und einen Eingang L2 der Logikschaltung L das Abschalten der Heizvorrichtung 15 im Fall des Eintritts einer Uebertemperatur und steuert andererseits einen Leistungsverstärker V2 an, der über einen besonderen Schalteingang 18 ausgangsseitig ausschaltbar, d.h. auf einen vom Eingangssignal unabhängigen, sehr hohen Ausgangswiderstand umschaltbar ist (Schaltverstärker) und somit als Schaltglied für das im Verhältnis 1:1 übertragene Temperaturmesssignal wirkt.
• Am Ausgang des Verstärkers bzw. Schaltgliedes V2 ist ein Speicherkondensator C angeschlossen, der bei durchgeschaltetem Verstärker mit seiner Spannung verzögerungsfrei dem Temperaturmesssignal folgt, dieses Jedoch bei abgeschaltetem Verstärker speichert. Ein nachfolgender Isolierverstärker V3 mit hohem Eingangswiderstand sorgt für ausreichend lange Maximalspeicherzeit ohne merklichen Spannungsabfall. Beide Verstärker V2 und.V4 sind in der angedeuteten Weise als gegengekoppelte Operationsverstärker ausgebildet. Am Ausgang des Verstärkers V3 ist ein Messgerät 4 als Temperatur-Anzeigevorrichtung angeschlossen. Für die NullpunktJustierung bzw. Nullpunktunterdrückung im Interesse einer im Siedepunktsbereich gedehnten Anzeige ist eine mittels Spannungsteilers R3, R4 einstellbare Gegenspannung zum Temperaturmesssignal vorgesehen.
• Der Schalteingang 18 des Verstärkers V2 ist an einen Zeitgeber Z angeschlossen, der über einen Ausgang L3 der Logikschaltung L in Abhängigkeit vom Ansprechen des Druckdetektors M1 angestossen wird und den Ausgang des Verstärkers V2 für ein vorgegebenes Zeitintervall ausschaltet und damit die Speicherzeit des beim Ansprechen vorhandenen Temperatur-Messwertes im Speicherkondensators bestimmt. An einen Ausgang Z1 des Zeitgebers Z und einen Ausgang L4 der Logikschaltung L ist eine Signalschaltung Sg mit Anzeigelampen 1, 2 und 3 angeschlossen. Lampe 1 ist in nicht näher darzustellender Weise mit der Einschaltung der Stromversorgung gekoppelt und zeigt die Betriebsbereitschaft des Geräts an, während Lampe 2 mit der Einschaltung der Heizvorrichtung gekoppelt ist und den Heizvorgang signalisiert. Lampe 3 ist mit dem Zeitgeber Z gekoppelt und kennzeichnet den Jeweils angezeigten Temperaturwert als gespeicherten und auswertbaren Siedepunkt bzw.
• diesem eindeutig zugeordnete Messgrösse. Die Logikschaltung schaltet ausserdem über Ausgang L1 und Schalter V4 beim Ansprechen des Druckdetektors M1 die Heizung ab.
• Fig. 4 zeigt im wesentlichen den Aufbau der in Fig. 3 angedeuteten Schaltungselemente L, G, V2, Z und Sg. Die Logikschaltung L umfasst eine dynamisch, d.h. durch Impulsflanken setzbare und rücksetzbare, bistabile Kippstufe, die im Sinne einer Einschaltung des Schalters V4 vom Handschalter T zur Einleitung des Prüfvorganges gesetzt und über ein ODER-Gatter durch das Ansprechen des Druckdetektors oder des Grenzwertschalters G im Sinne der Ausschaltung des Schalters V4 zurückgesetzt wird. Der Grenzwertschalter G ist in Fig. 4 funktionell durch ein schematisches Diagramm seiner Ausgangsgrösse a über der Eingangsgrösse e mit Ausgangssignalsprung zwischen 0 und 1 beim Grenzwert g veranschaulicht. Der Zeitgeber Z besteht im wesentlichen aus einer monostabilen Kippstufe, die vom Ausgang L3 gleichzeitig mit dem Ansprechen des Druckdetektors gesetzt wird und dessen eingestelltes Rücksetzintervall der Speicherzeit entspricht. Innerhalb des Schaltverstärkers V2 ist ein vom Schalteingang 18 gesteuerter Ausgangsschalter angedeutet.
• Dieser wie auch der Schalter V4 sind in der Praxis an sich übliche Halbleiterelemente. Die Signalschaltung Sg enthält die erforderlichen Verstärker für die Speisung der Signallampen.
• Der Handschalter T kann mit Vorteil in Wirkverbindung mit dem Betätigungshebel S10 für die Ventilsteuerung und Füllung der Probenaufnahme gesetzt werden, so dass eine besondere Handbedienung insoweit entfällt. Dies ist in Fig. 4 schematisch angedeutet.
• Die Handhabung des Geräts ist folgende: Das untere Ende des Sondengehäuses S1 wird in den Bremsflüssigkeitsbehälter am Kraftwagen getaucht und die Probenaufnahme durch Betätigung des Hebels S10 und Oeffnen des Ventils lOc/lOd mit Bremsflüssigkeit gefüllt. Durch Loslassen des Hebels wird die Probenaufnahme verschlossen und bildet nun einen geschlossenen Druckraum. Mit dem Handschalter T wird die Heizung eingeschaltet. Die Ausdehnung der Flüssigkeit mit Erwärmung vor dem Sieden nur eine vernachlässigbare Drucksteigerung hervor, weil der Innenraum des Sondengehäuses als Puffervolumen wirkt. Bei Erreichen des Siedepunktes steigt der Dampfdruck im gesamten System an und bringt den Druckdetektor M1 zum Ansprechen. Dadurch wird die Temperaturanzeige arretiert und der vorhandene Temperaturwert durch Aufleuchten der Signallampe 3 als Siedepunkt gekennzeichnet. Gleichzeitig wird die Heizung ausgeschaltet, was an der Signallampe 2 kontrolliert werden kann. Damit ist die eigentliche Prüfmessung bereits durchgeführt, Jedoch bleibt der Siedepunkt im Interesse wiederholbarer Ablesung oder Nachprüfung für eine Zeitdauer von z.B. 5 Minuten gespeichert. Durch erneute Hebelbetätigung wird das Ventil der Probenaufnahme wieder geöffnet und letztere entleert.
• Das Gerät erweist sich somit in Aufbau und Handhabung als äusserst einfach. Damit ist auch die gewünschte Robustheit und Eignung für den Werkstattbetrieb gegeben. Die Temperaturmessung und Siedepunktskennzeichnung mittels Druckdetektion sind-ohne Schwierigkeit Justier- und eichbar, womit die geforderte Zuverlässigkeit des Prüfergebnisses gewährleistet ist.
• Der Mess- und Anzeigebereich kann ferner leicht den Gegebenheiten der zu untersuchenden Flüssigkeit angepasst werden.
• Gegebenenfalls kann noch ein besonderer Schalter für eine vorzeitige Freigabe der Temperaturmessung vor Ablauf der eingestellten Speicherzeit vorgesehen werden. Zweckmässig kann hierfür der Handschalter T verwendet und entsprechend mit zusätzlichen Kontakten versehen werden.
• L e e r s e i t e

Claims (15)

1. Paten tansprUche 0Verfahren zur Untersuchung des Siedepunktes von Flüssigketten, insbesondere von Kraftfahrzeug-Bremsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass eine Probenmenge einer Flüssigkeit innerhalb-eines Druckraumes erwärmt und ein Druckanstieg innerhalb des Druckraumes auf einen vorgegebenen Wert detektiert wird, dass die Temperatur der Probenmenge gemessen wird und dass der bei Eintritt des Druckanstieges vorhandene Temperaturmesswert als Mass für den Siedepunkt gekennzeichnet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmesswert während der Erwärmung der Probenmenge zur Anzeige gebracht wird und dass diese Anzeige in Abhängigkeit von der Detektion des Druckanstieges festgehalten wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige des Temperaturmesswertes nach einer vorgegebenen, maximalen Speicherzeit wieder freigegeben wird.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Probenaufnahme (10) mit einer Temperatur-Messsonde (16) und einer Heizvorrichtung (15) sowie eine Temperatur-Anzeigevorrichtung (4) und ein mit der Probenaufnahme (10) in Verbindung stehender Druckdetektor (M1) vorgesehen sind und dass ferner eine mit dem Druckdetektor (M1) in Steuerverbindung stehende Siedepunkts-Anzeigevorrichtung (3) vorgesehen ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatur-Messwertspeicher (C) vorgesehen ist, der über ein Schaltglied (V2) mit der Temperatur-Messsonde (16) in Wirkverbindung steht, und dass ein Eingang (18) des Schaltgliedes (V2) in derartiger Steuerverbindung mit dem Druckdetektor (M1) steht, dass die Messwertspeicherung bei Eintritt eines vorgegebenen Druckanstieges beginnt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Schaltglied (V2) des Temperatur-Messwertspeichers (C) in Steuerverbindung stehender Zeitgeber (Z) vorgesehen ist, der die Speicherzeit des Temperaturmesswertes bestimmt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speisung der Heizvorrichtung (15) ein Schaltglied (V4) vorgesehen ist, das mit dem Druckdetektor (M1) in Steuerverbindung steht und die Heizung in Abhängigkeit vom Eintritt eines vorgegebenen Druckanstieges abschaltet.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingangsseitig mit der Temperatur-Messsonde (16) und ausgangsseitig mit der Heizvorrichtung (15) in Steuerverbindung stehender Grenzwertschalter (G) vorgesehen ist, der die Heizung bei Ueberschreiten eines vorgegebenen Temperaturmesswertes abschaltet.
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenaufnahme (10) im Endabschnitt eines rohrförmigen Sondengehauses (S1) angeordnet ist und ein Ein- und Auslassventil (lOc, lOd) für die Probeflüssigkeit aufweist, das mit einem Betätigungselement (S10) in Wirkverbindung steht.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Wandabschnitt der Probenaufnahme (10) als Schauglas (lOa) ausgebildet ist.
11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Messsonde (16) und die Heizvorrichtung (15) als Baueinheit in Form eines Sondenkörpers (S3) ausgebildet und innerhalb der Probenaufnahme (10) angeordnet sind.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (led) des Sondenkörpers (S3) als in der Probenaufnahme (10) beweglich angeordnetes und mit einem Betätigungselement (S10) in Wirkverbindung stehendes Ventilglied für das Oeffnen und Schliessen einer Ein- und Auslassöffnung (10c) der Probenaufnahme (10) ausgebildet ist.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondenkörper (S3) über einen in dem Sondengehäuse (S1) gelagerten Stössel (lote) mit dem Betätigungselement (S10) gekuppelt ist und in Richtung der Ventil-Schliessstellung unter Federkraft vorgespannt ist.
14. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Betätigungselement (S10) in Wirkverbindung stehender Schalter (T) für das Einschalten der Heizung vorgesehen ist.
15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Drucksystems zwischen der Probenaufnahme (10) und dem Druckdetektor (M1) ein Puffervolumen (13) für den Ausgleich von Wärmeausdehnungen des Probenvolumens angeordnet ist.