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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des
Punkts des Verschwindens der Kristalle in Erdölerzeugnissen, insbesondere
in für
die Luftfahrt bestimmten Kerosinen in einem Temperaturbereich von
etwa –5
bis –120°C.
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Der
Punkt des Verschwindens der Kristalle ist als die Temperatur definiert,
bei der die letzten Kristalle in einer vorher kristallisierten Probe
im Lauf eines schrittweisen Temperaturanstiegs verschwinden.
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Es
existieren verschiedene Normen, welche die Bedingungen für den Erhalt
des Punkts des Verschwindens der Kristalle definieren; dieser ist
für Spezialisten
im Bereich der Luftfahrt von ganz besonderem Interesse, da er es
ermöglicht,
die Zeit zu bestimmen, während
der ein Flugzeug in einer gegebenen großen Höhe bleiben kann, ohne dass
die Gefahr eines Verschlusses der Treibstoffübertragungsleitungen und der
Filter besteht.
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Darüber hinaus
ermöglicht
es der Wert des Punkts des Verschwindens der Kristalle zu wissen, ob
ein Kerosin rein oder durch Dieselöl verunreinigt ist.
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Es
gibt derzeit auf dem Markt verschiedene Apparate, die es ermöglichen,
den Punkt des Verschwindens der Kristalle in Proben von Erdölerzeugnissen
zu bestimmen.
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Unter
diesen Apparaten sind beispielsweise die von der Gesellschaft ISL
unter den Bezeichnungen FZP 5 Gs und FZP 5 G vertriebenen Apparate
zu nennen, die vollkommen automatisierte Apparate sind, die in Anwendung
der Normen ASTM D 2386, IP 468 und ISO 3013 funktionieren.
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Das
Prinzip solcher Apparate besteht auf schematische Weise darin, ein
von einer Diode ausgesendetes Lichtbündel durch eine Messzelle zu schicken,
welche die zu analysierende Probe enthält und in einer kryostatischen
Kammer angeordnet ist, die mit einem Temperaturfühler ausgestattet ist, der mit
Kühl- und
Temperaturregelungsorganen verbunden ist, und die Lichtstärke zu ermitteln,
die von einem auf den Infrarotsender ausgerichteten optischen Empfänger über die
Messzelle, welche die zu analysierenden Proben enthält, empfangen
wird.
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Zur
Durchführung
dieses Tests wird die Temperatur der kryostatischen Kammer schrittweise
gesenkt, bis der optische Detektor kein Licht mehr empfängt, was
bedeutet, dass die Probe vollständig
kristallisiert ist, anschließend
wird die Temperatur wieder schrittweise erhöht, wobei gleichzeitig die
Kurve aufgezeichnet wird, welche die Veränderungen der vom optischen
Empfänger
empfangenen Lichtstärke
in Abhängigkeit
von der Temperatur darstellt.
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Wenn
die letzten Kristalle in der Probe verschwunden sind, ist in dieser
Kurve ein Einbruch zu beobachten, der dem Punkt des Verschwindens
der Kristalle entspricht, gefolgt von einer Stufe.
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Ein
solcher Apparat weist den Vorteil auf, kompakt und automatisch zu
sein, d.h. perfekt reproduzierbare Ergebnisse liefern zu können, ohne
von der Geschicklichkeit eines Bedieners abhängig zu sein.
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Er
besitzt jedoch den Nachteil, eine Empfindlichkeit aufzuweisen, die
sich in bestimmten Fällen als
ungenügend
erweisen kann, insbesondere wenn versucht wird, den Punkt des Verschwindens
der Kristalle in einem Kerosin zu bestimmen, das durch einen geringen
Anteil an Dieselöl
verschmutzt ist.
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In
Gegenwart von Dieselöl
erhöht
sich nämlich
der Punkt des Verschwindens der Kristalle in einer Kerosinprobe
beträchtlich:
Im Fall einer Probe, die einige % Dieselöl enthält, weist die Kurve, welche die
Veränderungen
der von dem optischen Detektor empfangenen Lichtstärke in Abhängigkeit
von der Temperatur darstellt, einen ausreichend deutlichen Einbruch
auf, um den Punkt des Verschwindens der Kristalle zu bestimmen und
um in der Folge durch einen Vergleich mit dem Punkt des Verschwindens
der Kristalle in reinem Kerosin den Anteil an Dieselöl zu bestimmen.
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Im
Fall einer Verunreinigung geringeren Ausmaßes hingegen rundet sich die
Kurve und weist keinen deutlichen Einbruch mehr auf, so dass es
nicht mehr möglich
ist, den Punkt des Verschwindens der Kristalle zu bestimmen.
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Ein
anderer Apparat, der für
die Bestimmung des Punkt des Verschwindens der Kristalle geeignet ist,
ist im Patent US-5 088 833 beschrieben.
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Das
Prinzip dieses Apparats, der gemäß der Norm
ASTM D 5972 funktioniert, besteht auf schematische Weise darin,
eine Mikroprobe des zu analysierenden Erzeugnisses in eine Schale
einzubringen, deren Boden durch einen Spiegel gebildet wird, der durch
Peltier-Elemente gekühlt
wird, und diese Probe schrittweise bis zu ihrer Kristallisation
abzukühlen, bevor
sie wieder schrittweise erwärmt
wird.
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Während dieses
Versuchs wird die zu analysierende Probe durch ein Lichtbündel beleuchtet, dessen
Einfall so gewählt
wird, dass das am Spiegel reflektierte Bündel einen über diesem Letztgenannten angeordneten
optischen Detektor nicht erreicht.
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Wenn
Kristalle in der Probe vorhanden sind, streuen sie das ausgesendete
Licht auf zufällige
Weise, wobei in der Folge ein Teil dieses Lichts von dem optischen
Detektor empfangen wird.
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Folglich
können
das Auftreten und das Verschwinden der Kristalle durch die Analyse
des durch den optischen Empfänger
empfangenen Signals festgestellt werden, das in Abwesenheit von
Kristallen null ist und mit dem Auftreten von Kristallen in der Probe
zunimmt.
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Dieser
Apparat besitzt den Vorteil, eine ausreichende Empfindlichkeit aufzuweisen,
um den Nachweis einer sehr geringen Menge an Dieselöl in einem
Kerosin zu ermöglichen.
Seine Anwendung ist jedoch wenig praktisch, und die erzielten Ergebnisse hängen in
einem großen
Ausmaß von
der Geschicklichkeit des Bedieners ab.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung
des Punktes des Verschwindens der Kristalle in Erdölerzeugnissen, insbesondere
in für
die Luftfahrt bestimmten Kerosinen zu schaffen, das in der Lage
ist, diesen Mängeln abzuhelfen.
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Gemäß der Erfindung
ist dieses Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:
- – Ein
Lasersender sowie ein zugeordneter longitudinaler optischer Empfänger werden
zu beiden Seiten einer im Wesentlichen horizontalen, röhrenförmigen Messzelle
montiert, die in einer kryostatischen Kammer angeordnet ist, die
mit einem Temperaturfühler
versehen ist, der mit Kühl-
und Temperaturregelungsorganen verbunden ist, so dass das von dem
Lasersender ausgesendete optische Bündel auf die Längsachse
der Messzelle und auf den longitudinalen optischen Empfänger ausgerichtet
ist,
- – der
Temperaturfühler,
die Kühl-
und Temperaturregelungsorgane sowie der longitudinale optische Empfänger werden
mit programmierbaren Rechen- und Anzeigemitteln verbunden,
- – eine
Blende wird direkt stromabwärts
vom Lasersender montiert, so dass das von diesem ausgesendete optische
Bündel
ausreichend dünn
ist, um jede Reflexion an den Wänden
der Messzelle auszuschließen,
- – stromaufwärts vom
longitudinalen optischen Empfänger
wird ein Polarisator montiert, der so eingestellt ist, dass das
direkt vom Lasersender ausgesendete optische Bündel nicht übertragen werden kann,
- – die
zu analysierende Probe wird in die Messzelle eingeführt,
- – der
Lasersender und der zugeordnete longitudinale optische Empfänger werden
so angeschlossen, dass ein optisches Bündel durch die zu analysierende
Probe geschickt werden kann, und die vom longitudinalen optischen
Empfänger
empfangene Lichtstärke
wird aufgezeichnet,
- – die
Temperatur der kryostatischen Kammer wird schrittweise bis zur Temperatur
des Endes der Kristallisation der zu analysierenden Probe oder zum
Opazitätspunkt
gesenkt, anschließend
wird die Temperatur dieser Kammer neuerlich schrittweise erhöht, wobei
gleichzeitig die Kurve, welche die Veränderungen der vom optischen
Empfänger empfangenen
Lichtstärke
in Abhängigkeit
von der Temperatur darstellt, oder Detektionskurve aufgezeichnet
wird, und
- – es
wird der Punkt des Verschwindens der Kristalle ausgehend von dieser
Kurve bestimmt.
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Dieses
Verfahren zeichnet sich daher im Wesentlichen durch die Verwendung
eines Bündels
polarisierten Lichts aus, so dass der longitudinale optische Empfänger in
Abwesenheit von Kristallen keinerlei Licht empfängt, wohingegen eine bestimmte Lichtmenge
zu diesem Empfänger übertragen
wird, sobald Kristalle in der zu analysierenden Probe auftreten;
tatsächlich
ist den Fachleuten gut bekannt, dass die Kristalle die Polarisationsrichtung
des Lichts verändern.
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Ein
solches Verfahren kann selbstverständlich nur in Abwesenheit jeglicher
Reflexion an den Wänden
der Messzelle funktionieren; folglich ist der Zustand der Oberfläche dieser
Zelle gleichgültig,
es ist jedoch unbedingt notwendig, dass der Querschnitt des Bündels, das
diese durchquert, durch die Blende ausreichend verkleinert wird.
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Gemäß der Erfindung
konnte nachgewiesen werden, dass der Durchmesser der Blende vorzugsweise
die Größenordnung
von 1 bis 1,5 mm aufweisen muss, da diesseits von 1 mm die Gefahr
einer Beugung in diesem Bereich bestehen kann.
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Um
eine optimale Empfindlichkeit des Empfängers zu erhalten, kann darüber hinaus
die Wellenlänge
des Laserstrahls vorteilhafterweise in der Größenordnung von 650 Nanometern
liegen.
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Gemäß einem
bevorzugten Merkmal der Erfindung wird in der Nähe der Messzelle im stromaufwärtigen Teil
dieser auch ein seitlicher optischer Empfänger montiert, der mit dem
vom Lasersender ausgesendeten optischen Bündel sowie mit den programmierbaren
Rechen- und Anzeigemitteln verbunden ist.
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Der
seitliche optische Empfänger
empfängt in
Abwesenheit von Kristallen keinerlei Licht, da die zu analysierende
Probe in diesem Fall vollkommen transparent ist, sobald Kristalle
in dieser auftreten, empfängt
er jedoch gestreutes Licht.
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Während der
Dauer eines Tests wird auf diese Weise auch die Kurve, welche die
Veränderungen der
vom seitlichen optischen Empfänger
empfangenen Lichtstärke
in Abhängigkeit
von der Temperatur darstellt, oder Opazitätskurve aufgezeichnet, und
unter Verwendung dieser Kurve wird die Temperatur des Endes der
Kristallisation der zu analysierenden Probe oder der Opazitätspunkt
bestimmt, d.h. die Temperatur, ab der die Richtung der Temperaturveränderung
umgekehrt werden muss.
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In
der Folge besteht die Funktion des seitlichen optischen Empfängers darin,
das Verfahren zu steuern.
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Genauer
gesagt empfangen die beiden Detektoren zu Beginn des Tests keinerlei
Licht.
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Im
Lauf der Abkühlung
erscheinen erste Kristalle, welche die Polarisation des vom Lasersender ausgesendeten
Lichts verändern,
und auf diese Weise kann eine bestimmte Lichtmenge den Polarisator durchqueren
und den longitudinalen optischen Empfänger erreichen.
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Wenn
die Menge der Kristalle in der zu analysierenden Probe erheblich
wird, trübt
sich diese und ruft so eine Streuung des Lichts hervor, von dem
ein Teil den transversalen optischen Empfänger erreicht.
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Wenn
die Trübung
sehr stark wird, kann das vom Lasersender ausgesendete Bündel nicht
mehr zum Polarisator gelangen, wodurch die vom longitudinalen optischen
Detektor empfangene Lichtstärke sinkt.
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Der
Opazitätspunkt
ist erreicht, wenn die vom seitlichen optischen Empfänger empfangene Lichtstärke steigt,
während
die vom longitudinalen optischen Empfänger empfangene Lichtstärke sinkt.
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Wenn
der Opazitätspunkt
erreicht ist, wird die Temperatur der kryostatischen Kammer schrittweise
erhöht,
um den Wert des Punkts des Verschwindens der Kristalle in der Probe
in der Ermittlungskurve zu bestimmen.
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Im
Lauf dieser Erhöhung
steigt die vom longitudinalen optischen Empfänger empfangene Lichtstärke ab dem
Zeitpunkt, in dem die Probe ausreichend transparent wird, damit
das vom Lasersender ausgesendete Bündel den Polarisator erreichen kann,
anschließend
sinkt sie wieder, wenn die ersten Kristalle verschwinden.
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Der
Punkt, ab dem der longitudinale optische Empfänger keinerlei Licht mehr empfängt, entspricht dem
gesuchten Punkt des Verschwindens der Kristalle.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die den Einsatz des oben
erwähnten
Verfahrens ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung
ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:
- – eine
kryostatische Kammer, die mit einem Temperaturfühler versehen ist, der mit
Kühl- und
Temperaturregelungsorganen verbunden ist,
- – ein
im Wesentlichen U-förmiges
Messrohr, das im inneren Teil der kryostatischen Kammer montiert
ist und dessen im Wesentlichen horizontaler mittlerer Ast die Messzelle
bildet, während
die seitlichen Äste
die Einführung
der zu analysierenden Probe in diese Zelle sowie ihre Entfernung
ermöglichen,
- – einen
Lasersender und einen zugeordneten longitudinalen optischen Empfänger, die
zu beiden Seiten der Messzelle entlang deren Längsachse ausgerichtet sind,
- – eine
direkt stromabwärts
vom Lasersender montierte Blende,
- – einen
stromaufwärts
vom longitudinalen optischen Empfänger montierten Polarisator
und
- – programmierbare
Rechen- und Anzeigemittel, die mit dem Temperaturfühler, mit
den Kühl-
und Temperaturregelungsorganen sowie mit dem longitudinalen optischen
Empfänger
verbunden sind.
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In
Anbetracht dieser Konfiguration bestehen die einzigen manuellen
Vorgänge,
die für
die Durchführung
eines Tests ausgeführt
werden müssen,
darin, die zu analysierende Probe mittels einer Spritze in die Messzelle
einzuführen
und den Lasersender, den zugeordneten longitudinalen optischen Empfänger sowie
die Kühl-
und Temperaturregelungsorgane anzuschließen.
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Der
Test wird anschließend
automatisch unter der Kontrolle der vorher in Abhängigkeit
von der einzuhaltenden Norm programmierten Rechen- und Anzeigemittel
ausgeführt,
welche in Abhängigkeit von
den Informationen, die ihnen vom Temperaturfühler übermittelt werden, die Kühl- und
Temperaturregelungsorgane steuern und gleichzeitig in Abhängigkeit
von den Informationen, die ihnen vom longitudinalen optischen Empfänger übermittelt
werden, die Ermittlungskurve erstellen.
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Gemäß einem
bevorzugten Merkmal der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen
seitlichen optischen Empfänger,
der in der Nähe
der Messzelle in deren stromaufwärtigem
Teil montiert ist und mit den programmierbaren Rechen- und Anzeigemitteln
verbunden ist.
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Gemäß diesem
Merkmal erstellen die programmierbaren Rechen- und Anzeigemittel
ausgehend von den Informationen, die ihnen vom seitlichen optischen
Empfänger übermittelt
werden, die Opazitätskurve,
und sie verwenden diese Kurve, um die Kühl- und Temperaturregelungsorgane
und in der Folge die Temperaturveränderungen in der kryostatischen
Kammer automatisch zu steuern.
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Gemäß der Erfindung
wird die Lichtstärke
zu den optischen Empfängern
durch Lichtleiter übertragen,
die vorzugsweise mit Linsen zusammenarbeiten, die in der Lage sind,
das optische Bündel
zu konzentrieren.
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Diese
Linsen können
vorteilhafterweise durch Glaskugeln mit einem Durchmesser von 5
bis 8 mm gebildet werden, die in der optischen Achse angeordnet
sind.
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Die
Lichtleiter werden ihrerseits durch Fasern gebildet, die in der
Brennpunktsebene der Linse angeordnet sind.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung wird das Messrohr durch ein metallisches
Element gebildet, das insbesondere aus Aluminium hergestellt ist
und mit Fenstern versehen ist, die den Durchgang des zu ermittelnden
optischen Bündels ermöglichen.
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Es
ist wesentlich, dass diese Fenster, die in der Regel aus Glas sind,
perfekt parallele Flächen aufweisen.
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Gemäß der Erfindung
können
die Kühl-
und Temperaturregelungsorgane durch eine Kühleinheit, insbesondere mit
Stirling-Kreislauf, gebildet werden, deren Kühlfinger an seinem freien Ende
mit Wärmeübertragungsorganen
mit trockenem Kontakt versehen ist, die mit der kryostatischen Kammer
zusammenarbeiten, um zu ermöglichen,
diese auf die gewünschte
Temperatur abzukühlen.
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Eine
Analysevorrichtung für
Proben von Erdölerzeugnissen,
die eine Kühleinheit
mit Stirling-Kreislauf enthält,
ist zum Beispiel im Dokument FR-2 801 381 beschrieben.
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Der
Einsatz einer solchen Kühleinheit
entspricht einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung,
dank dessen die Vorrichtung durch einen kompakten, tragbaren Apparat
gebildet werden kann.
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Die
Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sollen nun
genauer unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
werden, in denen:
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1 ein
Schema ist, das die Vorrichtung darstellt;
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2, 3 und 4 Beispiele
für Kurven sind,
die von den programmierbaren Rechen- und Anzeigemitteln im Fall
einer Probe reinen Kerosins, einer Probe schwach verunreinigten
Kerosins bzw. einer Probe stark verunreinigten Kerosins erstellt wurden.
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Gemäß 1 entspricht
die Vorrichtung einem kompakten Apparat, der eine kryostatische Kammer 1 enthält, die
mit einem Temperaturfühler 2 sowie
mit einer in der Figur nicht dargestellten Einheit zur Kühlung und
Temperaturegelung dieser Kammer 1 mit Stirling-Kreislauf
versehen ist.
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Gemäß 1 ist
die kryostatische Kammer 1 in ihrem inneren Teil mit einem
U-förmigen Messrohr 3 aus
Metall versehen, dessen mittlerer horizontaler Ast 4 eine
Messzelle bildet, welche die zu analysierende Probe aufnimmt.
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Die
seitlichen Äste 5 und 5' des Messrohrs 3 erlauben
die Einführung
dieser Probe sowie ihre Entfernung.
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Der
Apparat enthält
auch eine Laserdiode 6, die einem longitudinalen optischen
Empfänger 7 zugeordnet
ist, so dass der ausgesendete Laserstrahl 8 auf die Längsachse
der Messzelle 4 ausgerichtet ist und die in diese Zelle
eingeführte,
zu analysierende Probe durchquert, bevor er zum Empfänger 7 gelangt.
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Ein
Polarisator 9 ist stromaufwärts vom longitudinalen Empfänger 7 in
der Ausbreitungsrichtung des von der Diode 6 ausgesendeten
Laserstrahls montiert.
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Der
Polarisator 9 ist so eingestellt, dass der longitudinale
Empfänger 7 keinerlei
Licht empfängt, wenn
die in der Messzelle 4 eingeschlossene Probe transparent
ist und keine Kristalle enthält.
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Fenster 10, 10' aus Glas mit
perfekt parallelen Seiten ermöglichen
es dem Laserstrahl 8, die Messzelle 4 zu durchqueren
und zum longitudinalen Empfänger 7 zu
gelangen, wobei sie gleichzeitig die Dichtigkeit dieser Zelle gewährleisten.
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Ein
zusätzlicher
Polarisator 11, der mit dem Polarisator 9 gekreuzt
ist und direkt stromabwärts von
der Laserdiode 6 montiert ist, dient als Dämpfer der
Amplitude des von dieser Diode ausgesendeten Strahls.
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Dieser
zusätzliche
Polarisator 11 arbeitet mit einer Blende 12 zusammen,
die direkt stromabwärts von
diesem montiert ist, um zu garantieren, dass der Laserstrahl, der
die Messzelle 4 durchquert, ausreichend dünn ist,
um jede Reflexion an den Wänden dieser
Zelle auszuschließen.
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Gemäß 1 umfasst
der Apparat auch einen seitlichen optischen Empfänger, der in der Nähe der Messzelle 4 in
deren stromaufwärtigem
Teil montiert ist.
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Ein
Glasfenster 10'', das den Fenstern 10 und 10' ähnlich ist,
ermöglicht
es dem im stromaufwärtigen
Teil der Messzelle 4 gestreuten Licht, den seitlichen Empfänger 13 zu
erreichen.
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Das
aus dem Polarisator 9 austretende polarisierte Licht und
das aus dem Fenster 10'' austretende
gestreute Licht werden durch Linsen 14, 14' jeweils auf
Lichtleiter 15, 15' konzentriert,
bevor sie zu den Empfängern 7, 13 gelangen.
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Die
Kühleinheit,
der Temperaturfühler 2 sowie
der longitudinale Empfänger 7 und
der seitliche Empfänger 13 sind
mit nicht dargestellten programmierbaren Rechen- und Anzeigemitteln verbunden, die den
Test in Einklang mit der einzuhaltenden Norm steuern.
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Zu
diesem Zweck steuern die programmierbaren Rechen- und Anzeigemittel
die Kühleinheit
der kryostatischen Kammer 1 in Abhängigkeit von den Informationen,
die ihnen durch den Temperaturfühler 2 und
die Empfänger 7, 13 übermittelt
werden, und sie erstellen parallel die Ermittlungskurve, welche
die Änderungen
der vom longitudinalen Empfänger 7 empfangenen
Lichtstärke
darstellt, und die Opazitätskurve,
welche die Veränderungen
der vom seitlichen Empfänger 13 empfangenen
Lichtstärke
darstellt.
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3, 4 und 5 stellen drei Beispiele solcher Kurven
dar, die drei verschiedenen Kerosinproben entsprechen.
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Genauer
gesagt ist bei diesen drei Kurven die Zeit, ausgedrückt in Minuten,
auf der Abszisse aufgetragen, während
die von den Empfängern
empfangene Lichtstärke,
ausgedrückt
gemäß einer
relativen Abstufung von 0 bis 100, und die Temperatur der Probe,
ausgedrückt
in Grad C, auf der Ordinate auf der linken bzw. auf der rechten
Skala aufgetragen sind.
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Die
punktierten Kurven stellen die Veränderungen der Temperatur der
Probe in Abhängigkeit von
der Zeit dar (rechte Skala).
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Die
gestrichelten Kurven entsprechen den Opazitätskurven und stellen die Veränderungen
der vom seitlichen Empfänger
empfangenen Lichtstärke in
Abhängigkeit
von der Zeit dar (linke Skala).
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Die
Kurven in Vollstrichen entsprechen den Ermittlungskurven und stellen
die Veränderungen
der vom longitudinalen Empfänger
empfangenen Lichtstärke
in Abhängigkeit
von der Zeit dar (linke Skala).
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Die
Analyse dieser drei Kurven ermöglicht es,
den Opazitätspunkt
zu bestimmen, d.h. die Temperatur, ab der die Richtung der Temperaturänderung in
der kryostatischen Kammer umgekehrt werden muss.
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Die
Kurven in Vollstrichen ermöglichen
es, den gesuchten Punkt des Verschwindens der Kristalle zu bestimmen.
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Gemäß 2 wurde
im Fall von reinem, nicht verunreinigtem Kerosin das Auftreten der
ersten Kristalle bei 7 Minuten 30 Sekunden, d.h. bei einer Temperatur
von –59°C, festgestellt.
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Der
Opazitätspunkt
wurde bei einer sehr nahen Temperatur von –60°C festgestellt.
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Der
Punkt des Verschwindens der Kristalle wurde bei 11 Minuten, d.h.
bei einer Temperatur von –54°C festgestellt.
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Gemäß 3 wurde
im Fall eines schwach verunreinigten Kerosins das Auftreten der
ersten Kristalle bei 6 Minuten 30 Sekunden, d.h. bei einer Temperatur
von –45°C, und der
Opazitätspunkt
bei 7 Minuten 45 Sekunden, d.h. bei einer Temperatur von -60°C festgestellt.
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Das
Verschwinden der Trübung
in der Probe wurde bei 11 Minuten 30 Sekunden, d.h. bei einer Temperatur
von –55°C, und der
Punkt des Verschwindens der Kristalle bei 13 Minuten 30 Sekunden,
d.h. bei einer Temperatur von –38,7°C festgestellt.
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Das
in der Detektionskurve bei 12 Minuten festgestellte „Hochspringen" scheint nicht auf
das verwendeten Gerät,
sondern vielmehr auf physikalische Phänomene in der Probe zurückzuführen zu sein.
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Gemäß 4 wurde
im Fall eines stark verunreinigten Kerosins der Punkt des Verschwindens der
Kristalle bei 14 Minuten 30 Sekunden, d.h. bei einer Temperatur
von –27,5°C festgestellt.
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Zusammenfassung
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Ein
Verfahren zur Bestimmung des Punkts des Verschwindens der Kristalle
in Erdölerzeugnissen,
insbesondere in für
die Luftfahrt bestimmten Kerosinen in einem Temperaturbereich von
etwa –5
bis –120°C, ist gekennzeichnet
durch die folgenden Schritte:
- – Ein Lasersender
(6) sowie ein zugeordneter longitudinaler optischer Empfänger (7)
werden zu beiden Seiten einer im Wesentlichen horizontalen, röhrenförmigen Messzelle
(4) montiert, die in einer kryostatischen Kammer (1)
angeordnet ist, die mit einem Temperaturfühler (2) versehen
ist, der mit Kühl-
und Temperaturregelungsorganen verbunden ist, so dass das vom Lasersender
(6) ausgesendete optische Bündel (8) auf die Längsachse
der Messzelle (4) und auf den longitudinalen optischen
Empfänger
(7) ausgerichtet ist,
- – der
Temperaturfühler
(2), die Kühl-
und Temperaturregelungsorgane sowie der longitudinale optische Empfänger (7)
werden mit programmierbaren Rechen- und Anzeigemitteln verbunden,
- – eine
Blende (12) wird direkt stromabwärts vom Lasersender (6)
montiert, so dass das von diesem ausgesendete optische Bündel (8)
ausreichend dünn
ist, um jede Reflexion an den Wänden
der Messzelle (4) auszuschließen,
- – stromaufwärts vom
longitudinalen optischen Empfänger
(7) wird ein Polarisator (9) montiert, der so
eingestellt ist, dass das direkt vom Lasersender (6) ausgesendete
optische Bündel
nicht übertragen
werden kann,
- – in
der Nähe
der Messzelle (4) wird in deren stromaufwärtigem Teil
ein seitlicher optischer Empfänger
(13) montiert, der mit dem vom Lasersender (6)
ausgesendeten optischen Bündel
(8) und mit den programmierbaren Rechen- und Anzeigemitteln
verbunden ist,
- – die
zu analysierende Probe wird in die Messzelle (4) eingeführt,
- – der
Lasersender (6), der longitudinale optische Empfänger (7)
und der seitliche optische Empfänger
(13) werden so angeschlossen, dass ein optisches Bündel durch
die zu analysierende Probe geschickt werden kann,
- – die
Temperatur der kryostatischen Kammer (1) wird schrittweise
gesenkt, wobei gleichzeitig aufgezeichnet werden: die Kurve, welche
die Veränderungen
der vom longitudinalen optischen Empfänger (7) empfangenen
Lichtstärke
in Abhängigkeit
von der Temperatur darstellt, oder Detektionskurve, und die Kurve,
welche die Veränderungen der
von diesem seitlichen optischen Empfänger (13) empfangenen
Lichtstärke
in Abhängigkeit von
der Temperatur darstellt, oder Opazitätskurve, und es wird unter
Verwendung der letztgenannten Kurve die Temperatur des Endes der Kristallisation
der zu analysierenden Probe oder der Opazitätspunkt ermittelt, von der
ausgehend die Temperatur dieser Kammer (1) neuerlich erhöht wird,
und wobei die Aufzeichnung der Detektionskurve und der Opazitätskurve
fortgesetzt wird,
- – es
wird der Punkt des Verschwindens der Kristalle ausgehend von der
Detektionskurve bestimmt.
(1)