DE1473242A1

DE1473242A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schmelzpunktbestimmung

Info

Publication number: DE1473242A1
Application number: DE19631473242
Authority: DE
Inventors: Davis Vincent Champneys; Klaver Rudolf Frits
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1962-10-10
Filing date: 1963-10-09
Publication date: 1969-04-03
Also published as: DE1473242B2; US3173288A; GB1004538A; CH419671A

Description

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HELMUTGDRU 4. Oktober 1963 Frankfurt «.Main .. Gzl/Pi.

*fchAl»T ' 1473242

California Research Corporation, Sanfranoisco, Californien (USA)

Verfahren und Vorrichtung zur Schmelzpunktbestimmung

Die Erfindung bezieht eich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung des Schmelzpunktes einer normalweise flüssigen Substanz, etwa eines Kohlenwasserstoffdesti-Qates, und sie betrifft insbesondere ein verbessertes Gerät, das in beeinflußbarer Weise eine geschmolzene Menge eines zunächst gefrorenen Materials erzeugt, das seinerseits einen Lichtstrahl beeinflußt, der eine Temperaturanzeige» oder Schreibvorrichtung betätigt.

Bisher war es üblich/den Schmelzpunkt eines normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffs oder ähnlichen Destillats, wie Heizöle, SUsentreibstoff und dergleichen, durch unmittelbare Beobachtung der Kristallbildung unter gleichzeitger stetiger Absenkung der Temperatur durch geeignete Kühlmittel zu bestimmen, oder durch ein Gerät, das in Abhängigkeit von der Kristallbildung zyklisch betätigte Kontakte bei Erreichen gleicher Absenktemperaturen trennt.

Die vorliegende Einrichtung arbeitet in umgekehrter Heise: eine kleine Materialmenge wird unter Kontrolle gefroren und bei gleichzeitiger fortlaufender Aufzeichnung oder Anzeige allmählich erwärmt. Ist etwas von dem Material soweit geschmolzen, daß es sich von der gefraenen Menge ablöst, so fällt es infolge der Schwerkraft durch einen Lichtstrahl und beeinflußt diesen, wobei die jeweilige Temperatur beobachtet oder geschrieben wird. Dieses Verfahren hat sich als reproduzierbar und genau auf 0,8°C erwiesen, während frühere Methoden und Vorrichtungen Ergebnisse alt einer Streubreite von 4°C brachten. Es läßt sich weiterhin mit Hilfe geeigneter Korrekturfaktoren zur Bestimmung des "Tropf-Punktes¹¹ benutzen, der nach üblichen Definitionen

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ca. 4⁰C oberhalb des Schmelz- oder Gefrierpunktee der infragest ehen den flüssigkeit liegt.

Zu den Zielen der Erfindung gehören ferner:

Die Schaffung einea verbesserten Schmelzpunktprtifgerätes für Kohlenwasserstoff-Destillate und dergleichen mit einem von Band zu betätigenden Gefrierprüfrohr und automatischen Mitteln zum Inzeigen und Aufschreiben der Temperatur, bei der das Material von der Prüfrohrspitze schmilzt.

Die Schaffung einea verbesserten Schmelzpunktprtifgerätes, bei dem die direkte Beobachtung des Zustande der Probe umgangen wird, so daß reproduzierbare Ergebnisse erhalten werden, die nicht durch den Faktor Mason beeinflußt sind.

Die Schaffung eines Schmelzpunktprüfgerätes, das schnell arbeitet, das billig und einfach herzustellen und zu benutzen ist und das auch von nicht besonders ausgebildetem Personal bedient werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten de.o Erfindung ergeben sich aus dem in den Zeichnungen darge.-^eVUen Ausführungsbeispielen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung,,

Es zeigt:

figur 1 teilweise im Schnitt und zum Teil in vergrößert Maßstab eine schematische Ansicht einer Ausfühi^rgs form des Prüfgerätes für KohlenwasserstoffdeaiiUCate. bei der das Gefrierprüfrohr in die Probeflüssigkeit eintaucht,

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Figur 2 eine ähnliche Ansicht, bei der das Gefrierprüf rohr aus dem Flüssigkeitsbehälter herausgezogen ist, so daß die gefrorene Menge" ihre Schmelztemperatur annehmen und den Temperaturanzeiger oder -schreiber betätigen kann,

Figur 3 die elektrische Schaltung der in Figuren 1 und 2 gezeigten Anordnung.

Auf der Unterstützungsflache 10 befindet sich ein offenener zylindrischer Auffangbehälter 11, der von einem Oberlaufgefäß 12 umgeben ist und einen bestimmten Höchstpegel der flüssigen Probe 13 halten kann. Eine Haltestange 14 ragt von der Unter-Stützungsfläche 10 nach oben und trägt einen mit einer Klammer 16 einstellbaren Bing 15» der ein hohles zylindrisches metallisches Gefrierprüfrohr 17 so hält, daß des tonische geschlossene untere Spitze 18 sieh um eine bestimmte konstante Entfernung in die Probe 13 eintauchen läßt. Zunächst ist das Gefäß 11 vollständig gefüllt und bei Eintauchen der Spitze 18 fließt eine kleine Menge in den umgebenden Bingraum über, so daß die Flüssigkeit bündig mit dem oberen Band des Gefäßes abschließt.

Das Pr.ifrohr 17 hat vorzugsweise ein verhältnismäßig dickwandiges unteres Ende 19, das die Spitze 18 und den sich daran anschlieCenden Teil umfaßt und ein Thermoelement 20, von dem biegsame Leiter 21 ,zu einem Temperaturanzeiger 22 oder zu einem fortlaufend aufzeichnenden Temperaturschreiber 23 fähren»

ο Auf der einen Seite des Prüfrohres ist im Eeeinflussungsbereicjh

O₀ und in axialer Ausrichtung mit einer von der Haltestange 14 ge- ^ tragenen Photozelle 25 eine Lichtquelle 24 gehaltert, deren ^ schmaler Lichtstrahl eine senkrecht durch dss Prüfrohr 17 ver-

ro laufende Achse schneidet» Der Ausgang der Photozelle 25 führt

_» über Leiter 26 zu einem geeigneten Verstärker 27, an den eine den Zustand des Strahls anzeigende Lampe 28 angeschlossen ist

und der ebenso über leiter 29 mit den Sohreibspltzenbetfitlguttgsmotor dta Temperaturschreibers 25 verbunden sein kann. Heben den Prüfrohr 17 befindet sioh ein Beserroir eines Kühlmittels, zweOkmäßigerweise flUeaiger Stickstoff, der in diesob Falle in einer isolierenden JDewar-Flasohe 30 mit ein·» geeigneten Kontrollventil 31 enthalten ist. Sine biegsame Metallröhre 32 ' führt Ton diesem in das Innere dee hohlen Prüf rohre 17» so daß eioh ein KUhlmlttelstrom dort hineinleiten läßt. Dabei erniedrigt eioh die Temperatur der Spitze 18 und der ale unmittelbar umgebenden Flüssigkeit unter den erwarteten Schmelzpunkt der Flüssigkeiteprobe 13.

Wenn nach den Temperaturanzeiger 22 die Spitze 18 die gewünschte niedrige Temperatur erreicht hat - diese sollte bei aufeinanderfolgenden Messungen stets gleich sei sein« damit eine immer etwa gleiohe Dicke der Kappe 13 aus gefrorenem, die Spitee umgebenden Material sichergestellt ist - wird der Zustrom des Kühlmittels rom Beeervoir 30 unterbrochen und die Bohre 32 aus dem Prüf rohr .17 heraufgezogen. Im allgemeinen genügt eine Dicke der Kappe 33 von 1,6 mm. Anschließend wird die Klammer 16 gelöst und dtr Tragring 16 In die in Fgir 2 geneigte Stellung hoohgeeohoben, ao daß das Ende der Prüfrohrepitee 18 und der daranhftngenden gefrorenen Kappe 33 eich gerade über der Achse VIob Ton der Lichtquelle 24 zur Photoaelle 25 erstreckenden Llohtstrahles befindet. Run wird der Verstärker 27 ao eingestellt, daß er auf «ine plutzllohe Änderung des Auegangswertes der Photozelle 25, entsprechend einer Unterbrechung dee Lichtstrahles Ton dtr Quelle 24, ansprioht.

Jtaoh kurser Seit steigt unter Einwirkung der Umgebungstemperatur oder eine* zusätzlichen (nioht dargestellten) Heieere! die /■ temperatur der gefrorenen Bubstanz der Kappe 33 und der Spitee 18 dee PrÜfrohres 17, bis die Kappe 33 zu schmelzen beginnt und dann gewöhnlich unter Einwirkung der Schwerkraft als Ganzes in

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das Aufnahmegefäß 11 fällt. Bestimmte, besonders höher-viskoee flüssigkeiten können in gefrorenem Zustand eine solche Konaietenz haben, daß sie sich nicht als Kappe im ganzen lösen, sondern einen Tropfen bilden, der von der Kappe 33 in das Gefäß 11 fällt. In jedem Pail ist die Ausrichtung der Lichtquelle 24 und der Ausgang des Verstärkers 27 so eingestellt» daß die Kappe oder der Tropfen den Lichtstrahl plötzlich verändert oder unterbricht und das verstärkte Photozellensignal die Lampe 28 aufleuchten läßt. Zu diesem Zeitpunkt wird die auf dem Temperaturanzeiger 22 ersichtliche Temperatur notiert, die den Schmelzpunkt der Probeflüssigkeit 13 darstellt, fahlweise, oder auch zusätzlich, kann der Verstärker 27 über die iuegangsleitungen 29 und ein geeignetes Beiais den Elatttransportmotor des ständig aufzeichnenden Temperaturschreibers 23 plötzlich anhalten, so daß ein kurzer Strich oder eine andere Unregelmäßigkeit auf dem Blatt als Harke erscheint. Diese zeigt dann die Temperatur des Schmelzpunktes der Kappe 33 der untersuchten Substanz.

Figur 3 zeigt schematisch die Beziehungen zwischen dem Prüfrohr 17» der Kappe 33, der Btindellichtquelle 24 und der Photozelle 25 in einem Augenblick, in dem die Kappe 33 den Lichtstrahl gerade unterbricht. Mit dem Netztransformator 35 ist eine Einschaltkontrollampe 36 verbunden. Ober einen Qleichrichtungakreis 37 und eine Siebkette 38 wird die Anodenspannung für das Thyratron 39 gewonnen, das eine über den Widerstand 40 steuerbare negative Gittervorspannung erhält, damit es gesperrt bleibt, bis bei Einwirkung eines starken Wechsels der Lichtintensität auf die Fotozelle 25 ein positiver Impuls auf das Steuergitter trifft und das Thyratron zündet. Dadurch zieht Beiais 41 und hält den Schreibspitzenantriebsmotor des Schreibers 23 an, so daß ein Strich auf dem Elatt42 entsteht. Is schaltet ebenso die Anzeigelampe 28 ab, so daß der Bedienende weiß, daß die Prüfung durchgeführt ist. Die Empfindlichkeit wird Über den i

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Widerstand 44 eingestellt, so daß die Anaprechgrenae der Photoaelle 25 dem Hindurchtreten einer Kappe oder eines Tropfes 33 duroh den Lichtstrahl der Quelle 24 angeglichen werden kann. Der Kondensator 45 differenziert das Ausgangssignal der Photoselle 25, ao daß das Maß einer änderung hervorgehoben wird und nur die gewünschte Strahlunterbrechung zur Auswirkung kommt, nicht aber kondensierte Dämpfe, wie sie beim Abkühlen der Probe auftreten können.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren eur Eeetinmung dee Bohmelepunktes einer normalerweise flüssigen Substanz» insbesondere von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekenneelöhnet, daß eine Probe der Flüssigkeit in Berührung mit einer Metallfläohe gebracht wird» deren Temperatur steuerbar let, daß die Temperatur dieser Oberfläche sur Erstarrung der darauf befindlichen Probe zu einer festen fJohioht erniedrigt wird, daß anschließend die Oberfläche IUB Sohmeleen der festen Schicht erwärmt wird» daß das Ablasen mindestens eines Teiles der geschmolzenen Schioht von der Metalloberfläche festgestellt und die Temperatur» bei der dies auftritt» bestimmt wird·

2. Vorrichtung eur Durchführung des Verfahrene nach Anspruch 1» ^kennzeichnet durch ein Gefäß eur Aufnähme der eu untersuchen« den Flüssigkeit, ein beweglich gehaltertes Prüfrohr mit einer In die flüssigkeit eintauohbaren ßpitae » Mittel eur Erniedrigung der temperatur des Prüfrohreβ unter den Gefrierpunkt der Flüssigkeit eur Erzeugung einer Kappe aus gefrorenem Material auf seiner Spitze» Mittel eur Erhöhung seiner Temperatur eum Schmelzen der Kappe und Mittel zum Messen der Prüfrohrspiteentemperatur.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß:.zum Messen der Temperatur im Moment des Abfallens mindestens von Teilen der Substanz von der PrüfrohrepItee auf deren einer Seite eine Lichtquelle angeordnet ist und sich auf deren anderer ßeite .·· auf Schwankungen des von der lichtquelle ausgehenden Strahls infolge hindurohfeilender Teile der Substanz ansprechende Mittel finden.

4· Vorrichtung naoh Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eich die Spitze des Prüfrohres an dessen unterem Ende befindet und geschlossen 1st und daß Einrichtungen eum Einleiten eines Gefriermittels in das Prüfrohr eur Abkühlung

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seiner Spitze sowie Mittel zur Aufheizung der Spitze vorgesehen sind. .

5ο Torrichtung nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet-', daß das Prüfrohr von der bewegliehen Halterung oberhalb des Aufnahmegefäfies abgestützt wird und wahlweise zum Eintauchen mit seiner Spitze in die Flüssigkeit bfcw«, Herausziehen senkrecht bewegbar iet_o

6. Torrichtung nach Ansprüchen 2 bis 5» gekennzeichnet durch eine fortlaufend messende und schreibende auf die Temperatur ansprechende Einrichtung.

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