DE19909228A1 - Process for boiling liquid samples down to a residual volume comprises feeding the results from a sensor for determining the position of the liquid level in a vaporizing vessel to a controller - Google Patents
Process for boiling liquid samples down to a residual volume comprises feeding the results from a sensor for determining the position of the liquid level in a vaporizing vessel to a controllerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindampfen von Flüssigkeitsproben auf ein bestimmbares Restvolumen, bei dem mit mindestens einem Sensor die Lage des Flüssigkeitsspie gels in einem Verdampfungsgefäß erfaßt wird und ferner Vor richtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for evaporating Liquid samples to a determinable residual volume at which with at least one sensor the position of the liquid spike Gel is detected in an evaporation vessel and also before directions for performing this procedure.
In der Technik sind bereits Rotationsverdampfer bekannt, die zur Bestimmung des Restvolumens eins von zwei ineinander gelösten Stoffen eingesetzt werden. Die Lösung befindet sich dabei in einem Kolben, der in einem Heizbad rotiert. Während einer Aufheizphase verdampft das eine Lösungsmittel und wird über eine nachgeschaltete Kühlfalle wieder gewannen. Die im Verdampfergefäß verbliebene Restmenge des gelösten Stoffes wird durch visuelle Beobachtung bestimmt.Rotary evaporators are already known in the art to determine the remaining volume one of two inside each other dissolved substances can be used. The solution is in a flask that rotates in a heating bath. While a heating phase, the solvent evaporates and becomes recovered via a downstream cold trap. The in Remaining amount of the dissolved substance in the evaporator vessel is determined by visual observation.
Diese Arbeitsweise ist jedoch nicht nur zeitraubend und um ständlich, sondern erfordert wegen der auf visuellen Beo bachtungen beruhenden Entscheidung große Erfahrung. Dennoch bleiben die Ergebnisse relativ ungenau.However, this way of working is not only time-consuming and expensive of course, but required because of the visual on Beo Great experience based decision. Yet the results remain relatively inaccurate.
Ferner ist es bereits bekannt, einen erwärmten Stickstoff strom durch die in einem Kolben befindliche Lösung zu schicken. Durch optische oder akustische Signale wird das Erreichen des gewünschten Restvolumens der Lösung angezeigt.Furthermore, it is already known to use a heated nitrogen flow through the solution in a flask send. This is done by optical or acoustic signals Reaching the desired residual volume of the solution is displayed.
Auch bei diesem Verfahren ist große Erfahrung erforderlich, um die richtige Temperatur individuell zu wählen und die Geschwindigkeit des jeweiligen Verdampfungsvorganges einzu stellen.Great experience is also required with this process to choose the right temperature individually and the Speed of the respective evaporation process put.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine objektive Erkennung des Verlaufs des Verdampfungsvorganges und dessen Steuerung möglich ist und ferner die für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtungen zu entwickeln. The inventor has set himself the task of a method specify with which an objective detection of the course of the Evaporation process and its control is possible and furthermore those suitable for carrying out the method To develop devices.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass das oder die Messergebnisse des oder der Sensoren so an eine Regeleinrichtung weitergeleitet werden, dass nach Massgabe des jeweiligen Flüssigkeitsspiegels die Verdampfungsparame ter in gegenseitiger Abhängigkeit den Ablauf des Verdamp fungsvorganges steuern.This is achieved according to the invention in that the or the measurement results of the sensor or sensors to one Control device to be forwarded in accordance with that the evaporation parameters of the respective liquid level interdependently the evaporation process control process.
Da während des gesamten Verdampfungsverlaufs durch den oder die Sensoren der jeweilige Flüssigkeitspegel im Ver dampfungsgefäß überwacht wird und der Regeleinrichtung durch Signale übermittelt wird und die Verdampfungsparameter, wie Druck, Temperatur etc. in gegenseitiger Abhängigkeit den Verdampfungsvorgang steuern, ist es möglich, dass der Ver dampfungsvorganges objektiv optimal verläuft.Because during the entire evaporation process by the or the sensors the respective liquid level in the ver steaming vessel is monitored and by the control device Signals is transmitted and the evaporation parameters, such as Pressure, temperature etc. interdependent Control evaporation process, it is possible that the Ver vaporization process runs optimally objectively.
In den Unteransprüchen sind als Beispiele einige Meßtech niken angegeben, bei denen Sensoren vorzugsweise zur Be stimmung der jeweiligen Lage des Flüssigkeitsspiegels während des Verdampfungsvorganges und zur Steuerung der Regeleinrichtung eingesetzt werden.In the subclaims there are some measuring techniques as examples techniques specified in which sensors are preferably used for loading the respective position of the liquid level during the evaporation process and to control the Control device can be used.
Für eine vorzugsweise Durchführung des Verfahrens zur Einengung der Probenmaterialien und zur Bestimmung des Restvolumens des einen Bestandteiles wird die zu ver dampfende Flüssigkeitsprobe in das Verdampfungsgefäß ge füllt und in ein Heizbad eingesetzt. Die Flüssigkeits probe kann dabei auf einmal oder auch kontinuierlich dem Verdampfungsgefäß zugeführt werden. Die Temperatur des Heizbades wird entsprechend den Signalen der Regelein richtung eingestellt, während das Verdampfungsgefäß um seine Längsmittelachse mit entsprechend steuerbarer Umdrehungsge schwindigkeit so lange rotiert wird, bis das Erreichen des gewählten Restvolumens durch eine Anzeigevorrichtung ange zeigt wird.For a preferred implementation of the method for Narrowing the sample materials and determining the The remaining volume of one component is the ver steaming liquid sample into the evaporation vessel fills and placed in a heating bath. The liquid sample can be taken all at once or continuously Evaporation vessel are supplied. The temperature of the Heating bath will be according to the signals of the rule direction set while the evaporation vessel around his Longitudinal central axis with a controllable rotation speed speed is rotated until it reaches the selected residual volume is indicated by a display device shows.
Vorzugsweise wird der Verdampfungskolben mit einer Vakuum vorrichtung verbunden, um die Möglichkeit zu haben, das ver dampfende Lösungsmittel abzusaugen und durch Änderung des Druckes im Verdampfungskolben den Siedepunkt des Lösungs mittels zu verändern. Abhängig davon wird auch die erforder liche Temperatur des Heizbades bestimmt und entsprechend verändert.The evaporation flask is preferably vacuumed device connected to have the possibility of ver suck off steaming solvents and by changing the Pressure in the evaporation flask the boiling point of the solution by means of changing. Depending on this, the is also required Liche temperature of the heating bath determined and accordingly changed.
Diese Änderungen der Parameter, beispielsweise Druck, Tempe ratur und Rotationsgeschwindigkeit, erfolgen stets durch Signale, die von der Regelvorrichtung ausgesandt werden, die ihrerseits von den durch die Sensoren erzeugten Meßdaten gesteuert wird.This changes the parameters, for example pressure, tempe temperature and speed of rotation are always carried out by Signals emitted by the control device, the in turn from the measurement data generated by the sensors is controlled.
Diese sich selbst steuernde Restvolumenbestimmung ist objek tiv, sie führt bei beliebiger Wiederholung zu reproduzierba ren Ergebnissen und der Verdampfungsvorgang läuft ent sprechend den jeweiligen Versuchsvorgaben optimiert ab. This self-regulating residual volume determination is objek tiv, it leads to reproducibility with any repetition results and the evaporation process takes place optimized according to the respective test specifications.
Bevorzugte Ausbildungen der für die Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens geeigneten und bevorzugten Vor richtungen zur Bestimmung des Restvolumens ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung einer Anzahl von Versuchsanordnungen anhand der Zeichnung.Preferred training for the implementation of the he Appropriate and preferred method according to the invention directions for determining the remaining volume result from the dependent claims and from the description of a number of experimental arrangements based on the drawing.
Hierin zeigenShow here
Fig. 1 bis 6 in schematischer Darstellung die Ver fahrensschritte bei der Restmengenbe stimmung unter Anwendung einer Licht schranke als Sensor für die erforder lichen Versuchsparameter wie Druck, Temperatur und Rotationsgeschwin digkeit, Figs. 1 to 6 in a schematic illustration of the method steps Ver humor in Restmengenbe using a light barrier as the sensor for the speed erforder union experimental parameters such as pressure, temperature and Rotationsgeschwin,
Fig. 6a ein Blockdiagramm für die Steuerung des Verdampfungsvorganges, FIG. 6a is a block diagram for the control of the evaporation process,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Zusatzvorrichtung für das Auffüllen auf ein definiertes Flüssigkeitsvolumen unter Verwendung einer weiteren Licht- Lichtschranke als Anzeige- und Regelein richtung, Figure 7 is a schematic diagram of direction. An auxiliary device for filling up to a defined volume of liquid using another light beam sensor as a display and Regelein,
Fig. 8 bis 12 eine Abwandlung der Meßvorrichtung nach Fig. 1 bis 6 durch Verwendung einer Mehrzahl von Lichtschranken, Fig. 8 to 12, a modification of the measuring apparatus according to Fig. 1 to 6 by using a plurality of light barriers,
Fig. 11a ein Blockdiagramm für die Steuerung durch eine Mehrzahl von Lichtschranken, FIG. 11a is a block diagram for the control by a plurality of light barriers,
Fig. 12 bis 16 eine Meßtechnik unter Verwendung eines Widerstandes als Sensor für die Steuerung des Verdampfungsvorganges, Fig. 12 to 16, a measurement technique using a resistor as a sensor for the control of the evaporation process,
Fig. 16a ein Blockdiagramm für die Steuerung mittels eines Widerstandssensors, FIG. 16a is a block diagram for the control by means of a resistance sensor,
Fig. 17 bis 21 eine Meßtechnik unter Anwendung der Leitfähigkeit eines Nichtelektrolyten, Fig. 17 to 21 a measurement technique using the conductivity of a non-electrolyte,
Fig. 21a ein Blockdiagramm für die Steuerung bei Einsatz der Leitfähigkeitstechnik bei Nichtelektrolyten, FIG. 21a is a block diagram for the control when using the conductivity technique for non-electrolyte,
Fig. 22 bis 26 eine Meßtechnik unter Anwendung von Gasionisation-Funkenentladungsmessung, Fig. 22 to 26 a measurement technique using gas ionization spark discharge measurement,
Fig. 26a ein Blockdiagramm für die Steuerung bei Einsatz der Gasisonisations-Funkenent ladung, FIG. 26a is a block diagram for the control when using the Gasisonisations-Funkenent charge,
Fig. 27 bis 30 eine Meßtechnik unter Verwendung einer Waage, Fig. 27 to 30 a measuring technique using a balance,
Fig. 30a ein Blockdiagramm für die Steuerung bei Verwendung einer Waage als Sensor, FIG. 30a is a block diagram for the control using a scale as a sensor,
Fig. 31 bis 34 eine Meßtechnik unter Verwendung der Induktionsspannungsmessung, Fig. 31 to 34, a measurement technique using the induction voltage measurement,
Fig. 34a ein Blockdiagramm für die Steuerung bei Anwendung von Induktionsströmen und FIG. 34a is a block diagram for the control with the use of induced currents, and
Fig. 35 bis 37 eine Meßtechnik für die Steuerung unter Verwendung eines Auffanggefäßes. Fig. 35 to 37 a measurement technique for the control using a collecting vessel.
Sich entsprechende Komponenten der Vorrichtung sind in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen gekennzeichnet.Corresponding components of the device are in the Figures marked with matching reference numerals.
Ein Gefäß 1, dessen Innenraum mit einer erwärmbaren Flüssig keit 2 gefüllt ist, ist mit einer regelbaren Heizung (nicht dargestellt) verbunden. In dem Flüssigkeitsbad 2 befindet sich ein Verdampfungskolben 4, der sich an seinem unteren Ende zylindrisch oder birnenförmig verjüngend in einen Fort satz 3 fortsetzt. Der Kolben 4 ist um seine vertikal verlau fende Mittelachse rotierbar, wobei die Drehung des Verdampf ungskolbens 4 durch einen mit Drehzahlregler 102a gesteu erten Motor 102 verändert wird. A vessel 1 , the interior of which is filled with a heatable liquid speed 2 , is connected to a controllable heater (not shown). In the liquid bath 2 there is an evaporation flask 4 , which continues at its lower end in a cylindrical or pear-shaped taper in a continuation 3 . The piston 4 is rotatable about its vertically extending central axis, the rotation of the evaporation piston 4 being changed by a motor 102 controlled by a speed controller 102 a.
In den oben dicht verschließbaren Verdampfungskolben 4 ragt eine Zuleitung 5 für die zu verdampfende Flüssigkeitsprobe 6, ferner ein Rohrstutzen 7 für das Absaugen der im Fortsatz 3 verbliebenen Restmenge nach Abschluß des Verdampfungsvor ganges und eine Spülleitung 8 (siehe Fig. 7) für die Zu führung eines zum vollständigen Ausspülen der Restmenge dienenden reinen Lösungsmittels. Über einen Vakuumschlauch 9 werden die im Verdampfungskolben 4 befindliche Luft sowie die während des Verdampfungsvorganges entstehenden Lösungs mitteldämpfe abgesaugt und der Druck im Kolben geregelt. Die Leistung der mit dem Vakuumschlauch 9 verbundenen Pumpe 103 ist über einen Druckregler 103a regelbar. Eine Lichtschranke 10a, b als Sensor befindet sich außerhalb des Gefäßes 1 für das Heizbad 2 und zwar in Höhe des birnenförmigen Fortsatzes 3 des Verdampfungskolbens 4, das heißt in einer Höhe, die der Flüssigkeitsspiegel der Restmenge nach Been digung des Verdampfungsvorganges einnehmen soll. Der Sen sor in Form einer Lichtschranke ist durch eine Leuchtdiode 10a und eine ihr gegenüberliegende Empfängerdiode 10b ge bildet.In the top sealable evaporation flask 4 protrudes a feed line 5 for the liquid sample 6 to be evaporated, also a pipe socket 7 for suctioning off the remaining amount in the extension 3 after completion of the Verdampfungsvor ganges and a rinsing line 8 (see Fig. 7) for the leadership a pure solvent used to completely rinse out the remaining amount. The air in the evaporating flask 4 as well as formed during the evaporation process solution are aspirated vapors through a vacuum hose 9 and the pressure regulated in the piston. The output of the pump 103 connected to the vacuum hose 9 can be regulated via a pressure regulator 103 a. A light barrier 10 a, b as a sensor is located outside the vessel 1 for the heating bath 2 , namely at the height of the pear-shaped extension 3 of the evaporation flask 4 , that is to say at a height which the liquid level of the remaining amount should take after the evaporation process has ended. The sensor in the form of a light barrier is formed by a light emitting diode 10 a and an opposing receiver diode 10 b.
Die Anordnung der Lichtschranke 10a, b ist dabei so getrof fen, dass die Empfängerdiode 10b kein Licht der Leuchtdiode 10a empfängt, wenn sich der Flüssigkeitsspiegel im Ver dampfungskolben 4 unterhalb der Lichtschranke befindet. So bald der Flüssigkeitsspiegel über das Niveau der Licht schranke 10a, b ansteigt, wird der von der Leuchtdiode 10a ausgesandte Strahl so im Füllmedium abgelenkt, dass er die Empfängerdiode 10b erreicht. Nähere Einzelheiten dieser Meß technik sind in der deutschen Patentanmeldung 198 51 158.2 erläutert.The arrangement of the light barrier 10 a, b is fen getrof so that the receiver diode 10 b no light of the light emitting diode 10a receives when the liquid level in the Ver dampfungskolben 4 is located below the light barrier. As soon as the liquid level rises above the level of the light barrier 10 a, b, the beam emitted by the light emitting diode 10 a is deflected in the filling medium in such a way that it reaches the receiver diode 10 b. Further details of this measurement technology are explained in German patent application 198 51 158.2.
Es bleibt aber dem Belieben der Versuchsperson überlassen, ob sie bei der herkömmlichen Lichttechnik bleiben und das Füllkriterium mit anderer Anordnung der Lichtschranke, z. B. mit einer mittigen Durchstrahlung des Verdampfungskolbens bestimmen will.However, it is up to the subject's discretion whether they stick to conventional lighting technology and that Filling criterion with a different arrangement of the light barrier, e.g. B. with a central radiation of the evaporation flask wants to determine.
Im folgenden werden die im Laufe des Verdampfungsvorganges durchlaufenden Verfahrensstufen erläutert, wobei auf die Meßtechnik nach der deutschen Patentanmeldung 198 51 258.2 Bezug genommen wird.The following are those in the course of the evaporation process continuous process steps explained, with the Measurement technology according to German patent application 198 51 258.2 Reference is made.
Der Verdampfungskolben 4 ist leer oder das Volumen der zu verdampfenden Flüssigkeit 6 befindet sich noch unterhalb der Lichtschranke 10a, b. Die Empfängerdiode 10b registriert kein Licht, es gelangen daher keine Signale an einen Drehzahlregler 102a, der wiederum mit der Regel einrichtung 100 verbunden ist. Diese schickt auch keine Signale an den Thermoregler 105a der Heizung 105 für das Heizbad 2. The evaporation flask 4 is empty or the volume of the liquid 6 to be evaporated is still below the light barrier 10 a, b. The receiver diode 10 b registers no light, so there are no signals to a speed controller 102 a, which in turn is connected to the control device 100 . This also does not send any signals to the thermoregulator 105 a of the heater 105 for the heating bath 2 .
Während des Zulaufes der Flüssigkeit aus dem Reservoir 110, gesteuert durch das Ventil 110a, also während des Füllvor ganges herrscht im Verdampfungskolben 4 Atmosphärendruck und Raumtemperatur. Der Kolben steht still (siehe Fig. 1).During the inflow of the liquid from the reservoir 110 , controlled by the valve 110 a, that is to say during the filling process, there is 4 atmospheric pressure and room temperature in the evaporation flask. The piston stops (see Fig. 1).
Sobald der Flüssigkeitspegel im Verdamp fungskolben das Niveau der Lichtschranke 10a, b über schreitet, registriert die Empfängerdiode 10 Licht und sig nalisiert dem Drehzahlregler 102a den Arbeitsbeginn des Motors 102. Dieser bewirkt bei der Regeleinrichtung 100, dass der Druck entsprechend der Drehzahl reduziert wird. Ferner veranlaßt die Regeleinrichtung 100 den Beginn der Heizung, die Temperatur des Heizbades 2 wird erhöht. Bei jetzt erhöhter Temperatur und verringerter Temperatur beginnt die Verdampfung des Lösungsmittels.As soon as the liquid level in the evaporation flask exceeds the level of the light barrier 10 a, b, the receiver diode 10 registers light and signals the speed controller 102 a when the engine 102 starts to work. In the control device 100 , this causes the pressure to be reduced in accordance with the rotational speed. Furthermore, the control device 100 causes the heating to start, the temperature of the heating bath 2 is increased. Evaporation of the solvent begins at a now increased temperature and a reduced temperature.
Durch die Zuleitung 5 tropft noch kontinuierlich Proben flüssigkeit in den Verdampfungskolben 4. Infolge der durch die Drehung des Verdampfungskolbens 4 erzeugten Zentrifugal kraft bildet sich eine Flüssigkeitsschicht 11 an der Innen wandung des Verdampfungskolbens 4 beziehungsweise ein Luft kegel 12 (siehe Fig. 3).Through the supply line 5, sample liquid continuously drips into the evaporation flask 4 . As a result of the force generated by the rotation of the centrifugal evaporation piston 4 to form a liquid layer 11 on the inner wall of the evaporation piston 4 and an air cone 12 (see Fig. 3).
Der Füllvorgang ist abgeschlossen. Die Lichtschranke 10a, b registriert weiterhin Lichtimpulse, die an den Drehzahlregler 102a gelangen. Kontinuierlich wird die Drehzahl erhöht, sowie auch die anderen Parameter entsprechend geändert, bis schließlich der sich an die Innenwandung anlegende Flüssigkeitsfilm von der im birnen förmigen Fortsatz 3 des Verdampfungskolbens 4 befindlichen Flüssigkeit 6 abreißt und die Lichtschranke 10a, b keine Lichtimpulse mehr erhält. (Zustand 0).The filling process is complete. The light barrier 10 a, b continues to register light pulses that reach the speed controller 102 a. The speed is continuously increased and the other parameters are changed accordingly until finally the liquid film lying against the inner wall tears off the liquid 6 located in the pear-shaped extension 3 of the evaporation flask 4 and the light barrier 10 a, b no longer receives any light pulses. (State 0).
Das verdampfte Lösungsmittel wird weiterhin durch die Leitung 9 abgesaugt. Die Konzentration der erwünschten Flüssigkeitskomponente steigt an.The evaporated solvent is still sucked off through line 9 . The concentration of the desired liquid component increases.
Nun wird die Drehzahl wieder schrittweise verringert, bis die an der Innenwand des Verdampfungskolbens 4 hochgestiegene Flüssigkeit 11 nach unten wandert und sich wieder mit der im birnenförmigen Fortsatz 3 befindlichen Flüssigkeitsmenge 6 vereinigt. Die Lichtschranke 10a, b erhält erneut Lichtimpulse (Zustand 1) (siehe Fig. 5). Dies bewirkt wieder eine Erhöhung der Drehzahl, bis wieder der Zustand 0 der Lichtschranke erreicht wird (Pendelvorgang). Eine Drehzahlsteigerung führt zu einer Temperatursteigerung und Druckverminderung. Das Absenken der Drehzahl veranlaßt ein Abnehmen der Temperatur und Drucksteigerung.Now the speed is gradually reduced again until the liquid 11 which has risen on the inner wall of the evaporation flask 4 migrates downward and again combines with the amount of liquid 6 located in the pear-shaped extension 3 . The light barrier 10 a, b receives light pulses again (state 1 ) (see FIG. 5). This increases the speed again until state 0 of the light barrier is reached again (pendulum process). An increase in speed leads to an increase in temperature and a decrease in pressure. Lowering the speed causes the temperature to decrease and the pressure to increase.
In der Folge wiederholt sich das oben be schriebene Wechselspiel solange, bis schließlich durch die Lichtschranke 10a, b, angezeigt wird, dass sie während längerer Zeit, das heißt, trotz stetiger Reduktion der Dreh zahl, z. B. mindestens über 10 Sek. dauernd, kein Licht emp fängt. Dies bedeutet für die Versuchsperson, dass der Ver dampfungsvorgang abgeschlossen ist. Es befindet sich nur noch in dem birnenförmigen Fortsatz 3 eine Restmenge an Flüssigkeit, die das vorgegebene Volumen einnimmt (siehe Fig. 6).As a result, the above-described interplay is repeated until it is finally indicated by the light barrier 10 a, b that it can last for a long time, that is, despite the constant reduction in speed, e.g. B. continuously for at least 10 seconds, no light starts. For the test subject, this means that the evaporation process is complete. There is only a residual amount of liquid in the pear-shaped extension 3 , which takes up the predetermined volume (see FIG. 6).
Sobald das gewünschte Endvolumen der Lösung erreicht ist, wird der Verdampfungskolben belüftet, die Heizung 105 und die Rotation des Kolbens 4 werden abgeschaltet.As soon as the desired final volume of the solution is reached, the evaporation flask is vented, the heater 105 and the rotation of the flask 4 are switched off.
Der vorstehend beschriebene Regelvorgang ist in Fig. 6a in Form eines Blockdiagrammes wiedergegeben. Signale der Licht schranke 10a, b werden dem dem Drehzahlregler 102 zugeführt, der seinerseits Impulse an den Motor 102, der die Rotation des Verdampfungsgefäßes 3, 4 bewirkt und an die Regel einrichtung 100 schickt. Die Regeleinrichtung 100 schickt in Abhängigkeit von der Drehzahl Impulse an den Druckregler 103, der den Druck im Verdampfungsgefäß absenkt. Ferner wird in Abhängigkeit von der Drehzahl ein Temperaturwert an den Thermoregler 105 weitergegeben, der die Heizung 105 für das Heizbad 2 schaltet, um die Temperatur im Verdampfungsgefäß 3, 4 zu erhöhen.The control process described above is shown in FIG. 6a in the form of a block diagram. Signals from the light barrier 10 a, b are fed to the speed controller 102 , which in turn provides pulses to the motor 102 which causes the evaporation vessel 3 , 4 to rotate and sends it to the control device 100 . The control device 100 sends pulses depending on the speed to the pressure regulator 103 , which lowers the pressure in the evaporation vessel. Furthermore, depending on the speed, a temperature value is passed on to the thermoregulator 105 , which switches the heater 105 for the heating bath 2 in order to increase the temperature in the evaporation vessel 3 , 4 .
Die erhaltene Restmenge 6 wird dann, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, mittels der Absaugleitung 7 aus dem birnenför migen Fortsatz 3 des Verdampfungskolbens 4 abgesaugt, und mit Hilfe einer durch einen Roboterarm 14 bewegbaren Nadel mit Nadelschleife 15a in ein Probegläschen 16 übergeleitet. Über die Spülleitung 8 wird das Innere des Verdampfungskol bens 4 mit einem reinen Lösungsmittel ausgespült, das zusammen mit den restlichen noch im Kolben befindlichen aufkonzentrierten Bestandteilen ins Probegläschen 16 über geleitet wird.The residual amount 6 obtained is then, as shown in Fig. 7, sucked by means of the suction conduit 7 from the birnenför-shaped projection 3 of the evaporation piston 4, and transferred by means of a movable by a robot arm 14 needle with needle loop 15 a in a sample vial 16 . About the rinsing line 8 , the inside of the Verdampfungskol ben 4 is rinsed out with a pure solvent, which is passed together with the remaining concentrated components still in the flask into the sample bottle 16 .
Der Inhalt des Probegläschens 16 wird zusätzlich noch mit reinem Lösungsmittel bis zu einem gewünschten Endvolumen aufgefüllt. Das Erreichen dieses Endvolumens wird mit Elilfe der gleichen Lichtschrankentechnik unter Einsatz der Licht schranke 17a, b festgestellt.The content of the sample bottle 16 is additionally filled with pure solvent to a desired final volume. Reaching this final volume is determined using the same light barrier technology using the light barrier 17 a, b.
In den Fig. 8 bis 11 ist eine weitere Messeinrichtung und deren Wirkungsverlauf während des Verdampfungsvorganges schematisch dargestellt.In Figs. 8 to 11 show a further measuring device and the effect of the course is shown schematically during the evaporation process.
Im vorliegenden Beispiel befindet sich der Verdampfungskol ben 3, 4 nicht in einem Heizbad, sondern wird unmittelbar z. B. mit Hilfe von Mikrowellen oder dergleichen beheizt. In den Verdampfungskolben wird ein trockener Luftstrom eingeleitet, der das verdampfte Lösungsmittel aufnimmt und mit sich fortführt. Der Verdampfungskolben wird mit kon stanter, relativ geringer Drehzahl rotiert, um einem Siede verzug vorzubeugen. In the present example, the Verdampfungskol ben 3 , 4 is not in a heating bath, but is immediately z. B. heated with the aid of microwaves or the like. A dry air stream is introduced into the evaporation flask, which absorbs the evaporated solvent and carries it with it. The evaporation flask is rotated at a constant, relatively low speed to prevent delay in boiling.
An der Aussenseite des Verdampfungskolbens 3, 4 sind eine Mehrzahl von Lichtschranken 18a, b(1 . . . n) vertikal in Abständen übereinander angeordnet. Beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels empfangen die Empfängerdioden der jeweils über dem Flüssigkeitsspiegel befindlichen Licht schranken 18a, b Licht der Senderdiode. Sie signalisieren der Regeleinrichtung 100, dass sich der Verdampfungsvorgang mit gesteuerter, entsprechender Geschwindigkeit fortsetzen soll, bis schließlich die unterste Lichtschranke 18a, bn ebenfalls Signale aussendet und damit der Regeleinrichtung anzeigt, dass das gewünschte Restvolumen erreicht wurde.On the outside of the evaporation flask 3 , 4 , a plurality of light barriers 18 a, b (1... N) are arranged vertically one above the other at intervals. When the liquid level drops, the receiver diodes of the light barriers 18 a, b located above the liquid level receive light from the transmitter diode. They signal the control device 100 that the evaporation process should continue at a controlled, corresponding speed until finally the lowermost light barrier 18 a, b n likewise sends out signals and thus indicates to the control device that the desired residual volume has been reached.
Dabei werden alle Lichtschranken 18a, b(1 . . . n) periodisch, z. B. alle 5 Sekunden, abgefragt. In Abhängigkeit davon, wie viele Lichtschranken Licht registrieren, steuert die Regel einrichtung 100 einen Thermoregler 105a, der veranlaßt, dass die Heizung 105 die Temperatur um vordefinierte Gradschritte erhöht bzw. senkt und signalisiert dem Druckluftreservoir 106, die Luftzuführung zu verstärken oder gegebenenfalls zu verringern.All light barriers 18 a, b (1... N) are periodically, z. B. every 5 seconds. Depending on how many light barriers register light, the control device 100 controls a thermoregulator 105 a, which causes the heater 105 to increase or decrease the temperature by predefined degree steps and signals the compressed air reservoir 106 to increase or, if necessary, reduce the air supply .
Beim Füllen nimmt die Anzahl der Lichtschranken 18a, b(1 . . . n) die Licht registrieren, ab. Entsprechend dieser Anzahl wird die Temperatur und die Luftzufuhr erhöht. Maximale Tempera tur- und Luftzufuhr wird erreicht, wenn keine Lichtschranke mehr Licht empfängt. Beim Verdampfen nimmt die Anzahl der Lichtschranken 18a, b(1 . . . n') Licht empfängt, wieder zu, entsprechend dieser Anzahl wird die Temperatur- und Luftzu fuhr reduziert.When filling, the number of light barriers 18 a, b (1... N) registering the light decreases. The temperature and air supply are increased according to this number. Maximum temperature and air supply is achieved when no more light barriers receive light. During evaporation, the number of light barriers 18 a, b (1 ... N ') receiving light increases again, the temperature and air supply are reduced in accordance with this number.
Aus den Fig. 8 bis 11 läßt sich erkennen, welche der Licht schranken 18a, b(1 . . . n) aufgrund des Lichtdurchganges durch das Lösungsmittel keine Lichtimpulse erhalten. Fig. 11 zeigt den Endzustand des Verdampfungsvorganges. Das Licht der Senderdiode 18a geht durch den von Lösungsmittel freien Verdampfungskolben 3, 4 und gelangt an die Empfängerdiode 18b. Sobald die Regeleinrichtung 100 von der untersten Lichtschranke 18a, bn länger als etwa 10 Sekunden Licht impulse erhält, schaltet sie alle Versuchsparameter ab. Es befindet sich nur noch die Restmenge in dem Verdampfungskol ben 3, 4. Der Versuch ist beendet.It can be seen from FIGS. 8 to 11 which of the light barriers 18 a, b (1 ... N) receive no light pulses due to the light passing through the solvent. Fig. 11 shows the final state of the evaporation process. The light from the transmitter diode 18 a passes through the solvent-free evaporation flask 3 , 4 and reaches the receiver diode 18 b. As soon as the control device 100 receives light pulses from the lowermost light barrier 18 a, b n for longer than about 10 seconds, it switches off all test parameters. There is only the remaining amount in the Verdampfungskol ben 3 , 4th The trial is over.
Ein der Fig. 6a entsprechendes Blockdiagramm 11a zeigt den Vorgang der Regelung des Verdampfungsvorganges bei Verwen dung mehrerer Lichtschranken 18a, b(1 . . . n) und einem direkt beheizten Verdampfungskolben 3, 4, dem trockene Luft aus einem Druckluftreservoir 106 in geregeltem Zustrom (Durch flußregler 106a) zugeführt wird. Der Motor 102 dreht das Verdampfungsgefäß 3, 4 mit konstanter geringer Geschwindig keit, um einen Siedeverzug zu vermeiden. A block diagram 11 a corresponding to FIG. 6 a shows the process of controlling the evaporation process when using several light barriers 18 a, b (1 ... N) and a directly heated evaporation flask 3 , 4 , the dry air from a compressed air reservoir 106 in a controlled manner Inflow (through flow controller 106 a) is supplied. The motor 102 rotates the evaporation vessel 3 , 4 at a constant low speed in order to avoid a delay in boiling.
Die jeweils oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Verdamp fungsgefäß 3, 4 befindlichen Lichtschranken 18a, b signali sieren der Regeleinrichtung 100 den Luftzustrom aus dem Druckluftreservoir 106 um vorbestimmte Schritte ansteigen zu lassen. Ferner steuert die Regeleinrichtung 100 den Thermo regler 105a, der bewirkt, dass die Temperatur des Heizbades sich erhöht. Die Regeleinrichtung 100 ist dabei so program miert, dass sie kontinuierlich z. B. in 5 Sekundenschritten den Zustand der Lichtschranken 18a, b(1 . . . n) abfragt. Dabei sind die von der Regeleinrichtung 100 an das Druckluftre servoir 106 und den Thermoregler 105a geschickten Signale abhängig von der Lage bzw. der Anzahl der die Lichtimpulse aussendenden Lichtschranken 18a, b(1 . . . n). Das heißt es ist ein individuell gesteuerter Verdampfungsablauf möglich. Sobald der Regeleinrichtung 100 länger als 5 Sekunden, z. B. nach 10 Sekunden, kontinuierlich von allen Lichtschranken 18a, b(1 . . . n) Impulse zugeführt werden, schaltet sie die Regelparameter des Versuchs ab und der Versuch ist beendet.The light barriers 18 a, b located above the liquid level in the evaporation vessel 3 , 4 signal the control device 100 to allow the air flow from the compressed air reservoir 106 to rise by predetermined steps. Furthermore, the control device 100 controls the thermo controller 105 a, which causes the temperature of the heating bath to increase. The control device 100 is programmed so that it continuously z. B. in 5 seconds the state of the light barriers 18 a, b (1 ... N) is queried. The signals sent by the control device 100 to the compressed air reservoir 106 and the thermal controller 105 a are dependent on the position or the number of light barriers 18 a, b emitting the light pulses (1 ... N) . This means that an individually controlled evaporation process is possible. Once the control device 100 is longer than 5 seconds, e.g. B. after 10 seconds, continuously supplied from all light barriers 18 a, b (1 ... N) pulses, it switches off the control parameters of the experiment and the experiment is ended.
Für die Feststellung des Durchganges eines Flüssigkeitsspie gels durch eine Messeinrichtung mit optischen Sensoren kann auch der Unterschied der stofflichen Eigenschaften von Luft und Lösungsmittel herangezogen werden. Bei dem Absinken des Flüssigkeitsspiegels durch die Ebene der Meßeinrichtung ändern sich die optischen Verhältnisse wie Brechung und Re flexionen in der Messebene. Dadurch verändert sich auch die Strahlungsintensität des von einem Sender zum Empfänger ge langenden Lichts. Die von dieser abhängige Signalhöhe steuert die Regeleinrichtung, die ihrerseits die Versuchspa rameter, wie Druck, Temperatur, Rotationsgeschwindigkeit etc. entsprechend steuert. Das Arbeitsprinzip stimmt im wesent lichen mit den vorstehend beschriebenen Arbeitsweisen überein und kann entsprechend der vorbeschriebenen Technik durchgeführt werden.For the determination of the passage of a liquid spittle gels by a measuring device with optical sensors also the difference in the material properties of air and solvents are used. When the Liquid level through the level of the measuring device the optical conditions such as refraction and Re change inflections in the measurement plane. This also changes the Radiation intensity of ge from a transmitter to the receiver longing light. The signal level dependent on this controls the control device, which in turn controls the experimental pa parameters such as pressure, temperature, rotational speed etc. controls accordingly. The working principle is essentially correct Lichen with the working methods described above agree and can be according to the technique described above be performed.
Im folgenden werden ausgewählte für die Meniskusbestimmung geeignete Sensoren beschrieben.The following are selected for meniscus determination suitable sensors are described.
In den Fig. 12 bis 16 ist schematisch die Bestimmung des
Flüssigkeitsspiegels bei Einsatz eines in seiner Höhe
verstellbaren Widerstandssensors gezeigt:
Das als Widerstand 19 ausgebildete Ende eines Widerstands
sensors 19a in einem Stromkreis 20 taucht in die im Verdamp
fungskolben 3, 4 ein. Der Widerstand 19 erwärmt sich in Luft
bei einem vorgegebenen, in einem Amperemeter 21 angezeigten
Stromdurchgang (Fig. 13). Sobald der Widerstand 19 in die
Lösung eintaucht, kühlt er sich ab, der Widerstandswert
sinkt, die Anzeige des Amperemeters 21 steigt (Fig. 12a).
In Figs. 12 to 16, the determination of the liquid level is shown schematically an adjustable in its height resistance sensor in use:
Designed as a resistor 19 end of a resistance sensor 19 a in a circuit 20 plunges into the evaporation piston 3 , 4 . Resistor 19 heats up in air at a predetermined current continuity indicated in ammeter 21 ( FIG. 13). As soon as the resistor 19 is immersed in the solution, it cools down, the resistance value drops, the display of the ammeter 21 increases ( FIG. 12a).
Es wird zunächst der Strom bei in Luft befindlichem Widerstand 19 bestimmt (Fig. 12). Der Widerstand 19 befindet sich zunächst in Luft. Sobald während des Füllvorganges der Widerstand in die Flüssigkeit taucht, steigt die Anzeige des Amperemeters 21 und signalisiert der Stellvorrichtung 108, sich soweit aufwärts zu bewegen, bis der Widerstandssensor 19a keinen Kontakt mehr zur Lösung hat. (Fig. 12a, Fig. 13) Der mit der Verstellvorrichtung 108 verbundene Positionssensor 108a signalisiert der Regeleinrichtung, den Verdampfungsvor gang einzuleiten und in Abhängigkeit von seiner Position die Druck- und Temperaturwerte zu regeln. Sobald der Flüssig keitsspiegel unter das Ende des Widerstandssensors 19a ab sinkt, steigt dessen Widerstandswert auf den Anfangswert an, die Anzeige des Amperemeters sinkt (Fig. 13). Während des Verfahrens bewirkt die Stellvorrichtung 108 eine wieder holte Auf- und Abbewegung des Widerstandssensor 19a im Bereich des Flüssigkeitspegels. Das Amperemeter seinerseits steuert die Stellvorrichtung 108 und diese den Ablauf des Verdampfungsvorganges. Schließlich ist der Widerstandssensor 19a pendelnd bis zu einem Endpunkt hinuntergefahren, der dem Flüssigkeitsspiegel des gewünschten Restvolumens entspricht. Siehe Fig. 16. Der Widerstandswert steigt auf seinen anfäng lichen Wert an. Die Programmierung ist so vorgenommen worden, dass die Regeleinrichtung 100, sofern sich der Widerstandswert während 10 Sekunden nicht mehr ändert, den Verdampfungsvorgang abschaltet. The current is first determined with a resistor 19 in air ( FIG. 12). The resistor 19 is initially in the air. As soon as the resistance is immersed in the liquid during the filling process, the display of the ammeter 21 rises and signals the adjusting device 108 to move upwards until the resistance sensor 19 a is no longer in contact with the solution. (Fig. 12a, Fig. 13) The adjusting device 108 is connected to the position sensor 108 a signal the control device to initiate the transition Verdampfungsvor and to regulate the pressure and temperature values, depending on its position. As soon as the liquid level drops below the end of the resistance sensor 19 a, its resistance value rises to the initial value, the display of the ammeter drops ( Fig. 13). During the process, the adjusting device 108 causes the resistance sensor 19 a to move up and down again in the region of the liquid level. The ammeter in turn controls the adjusting device 108 and this controls the course of the evaporation process. Finally, the resistance sensor 19 a drove down to an end point that corresponds to the liquid level of the desired residual volume. See Fig. 16. The resistance value increases to its initial value. The programming has been carried out in such a way that the control device 100 switches off the evaporation process, provided the resistance value does not change for 10 seconds.
Aus dem Blockdiagramm 16a ist der Regelablauf des Verdamp fungsvorganges bei Anwendung des Widerstandssensors 19a zu ersehen.From the block diagram 16 a, the control sequence of the evaporation process can be seen when using the resistance sensor 19 a.
Der Widerstandssensor 19a bestimmt die im Amperemeter 21 feststellbare Stromhöhe (0,1). Durch die jeweilige Anzeige 0 bzw. 1 wird die Stellvorrichtung 108 gesteuert, die ihrer seits die Position des Widerstandssensors 19a ändert. Der Positionssensor 108a der Stellvorrichtung 108 gibt an die Regeleinrichtung 100 ein positionsabhängiges Signal, mit dem der Druckregler 103a und der Thermoregler 105a gesteuert werden.The resistance sensor 19 a determines the current level (0.1) which can be determined in the ammeter 21 . The respective display 0 or 1 controls the actuating device 108 , which in turn changes the position of the resistance sensor 19 a. The position sensor 108 a of the actuating device 108 gives the control device 100 a position-dependent signal with which the pressure regulator 103 a and the thermal regulator 105 a are controlled.
Der Motor 102 bewirkt auch hier eine konstante geringe Um drehung des Verdampfungsgefäßes 3, 4 um einem Siedeverzug und damit eventuellen Fehlanzeigen des Widerstandssensors 19a vorzubeugen.The motor 102 also causes a constant low order of rotation of the evaporation vessel 3 , 4 to prevent a delay in boiling and thus any incorrect displays of the resistance sensor 19 a.
Alternativ kann auch ein Widerstandssensor mit negativem Temperaturkoeffizient verwendet werden. Bei diesem Wider standssensor sinkt der Widerstand bei steigender Temperatur ab und steigt bei fallender Widerstandstemperatur an. Die Steuerung der Regeleinrichtung erfolgt dann entsprechend.Alternatively, a resistance sensor with a negative Temperature coefficient can be used. With this contradiction level sensor, the resistance drops with increasing temperature decreases and increases with falling resistance temperature. The The control device is then controlled accordingly.
Man kennt auch Wärmeleitfähigkeitssensoren in Form kleiner eingeschmolzener Thermistoren mit negativen Temperaturkoef fizient. Diese Thermistoren werden auf Temperaturen von ca. 200°C aufgeheizt. Infolge der besseren Wärmeleitung der Flüssigkeit kühlt sich der Thermistor beim Übergang Luft/Flüssigkeit ab, wodurch sein elektrischer Widerstand steigt. Der Einsatz dieser Thermistoren zur Regelung des Verdampfungsvorganges erfolgt entsprechend der vorstehend im Zusammenhang mit den Widerstandssensoren mit negativen Temperaturkoeffizienten beschriebenen Verfahrensweise.Thermal conductivity sensors in the form of smaller ones are also known sealed thermistors with negative temperature coefficient efficient. These thermistors are at temperatures of heated to approx. 200 ° C. Due to the better heat conduction of the The thermistor cools down during the transition Air / liquid, causing its electrical resistance increases. The use of these thermistors to control the Evaporation process takes place according to the above in Relation to the resistance sensors with negative Temperature coefficient described procedure.
Als Steuersignale für die Stellvorrichtung können auch Stromsignale dienen, die bei Leitfähigkeitsmessungen den An stieg bzw. den Abfall der Leitfähigkeit anzeigen. Voraus setzung hierbei ist, dass die zu bestimmende Lösung elektrisch leitfähig ist und beim Stromdurchgang keine elek trolytische Zersetzung erleidet. Im letzteren Fall, also bei Salzen, Säuren und Basen müsste man sich mit kleinen Elektroden, die in der jeweiligen Messebene in der Glaswand des Kolbens eingeschmolzen sind, behelfen.Can also be used as control signals for the actuating device Current signals are used to measure the conductivity of the An increased or show the decrease in conductivity. Advance The setting here is that the solution to be determined is electrically conductive and there is no elec suffers trolytic decomposition. In the latter case, that is You would have to deal with salts, acids and bases with small ones Electrodes in the respective measuring plane in the glass wall of the piston have melted in.
In den Fig. 17 bis 21 ist das Messprinzip unter Anwendung der Leitfähigkeitsmesstechnik bei Nichtelektrolyten erläu tert.In Figs. 17 to 21, the measurement principle using the conductivity measuring technique is tert erläu case of non-electrolytes.
Tauchen die Elektroden in die Lösung ein, fließt im Ampere meter ein Strom, befinden sich die Elektroden in der Luft, also oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, fließt kein Strom. Um eine kontinuierliche Steuerung des Verdampfungsvorganges durchführen zu können, ist ebenfalls eine Stelleinrichtung vorgesehen, die dazu dient, die Höhe der Elektroden relativ zum Flüssigkeitsspiegel verändern zu können.If the electrodes are immersed in the solution, they flow in the ampere meters of current, the electrodes are in the air, that is, no current flows above the liquid level. To continuously control the evaporation process To be able to carry out is also an adjusting device provided, which serves to relative the height of the electrodes to be able to change to the liquid level.
In Fig. 17 befindet sich ein Leitfähigkeitssensor 22 mit den Elektroden 22a, b in Kontakt mit der im Verdampfungskolben 3, 4 befindlichen Lösung. Ein Amperemeter 21 stellt die je weilige Stromhöhe (0,1) fest und steuert die Stellvor richtung 108 für den Verdampfungsverlauf. Im Zustand der Fig. 17 sind die Elektroden 22a, b in Kontakt mit der Lösung. Das Amperemeter 21 registriert eine hohe Leitfähigkeit, es fließt ein hoher Strom, (Zustand (1)).In Fig. 17 there is a conductivity sensor 22 with the electrodes 22 a, b in contact with the solution in the evaporation flask 3 , 4 . An ammeter 21 detects the respective current level (0.1) and controls the adjusting device 108 for the evaporation process. In the state of FIG. 17, the electrodes 22 a, b are in contact with the solution. The ammeter 21 registers a high conductivity, a high current flows (state ( 1 )).
In Fig. 18 ist der Flüssigkeitspegel soweit abgesunken, dass sich die Elektroden außerhalb der Lösung befinden. Der Kontakt zwischen den Elektroden 22a, b ist abgerissen, es fließt kein Strom. Die Stellvorrichtung 108 signalisiert den Elektroden 22a, b sich abzusenken, bis das Amperemeter 21 erneut Strom anzeigt und damit Kontakt mit der Flüssigkeit signalisiert.In Fig. 18 the liquid level has dropped so far that the electrodes are outside the solution. The contact between the electrodes 22 a, b is broken, no current flows. The actuating device 108 signals the electrodes 22 a, b to lower until the ammeter 21 again indicates current and thus signals contact with the liquid.
Dieser Vorgang wiederholt sich, bis schließlich der Endpunkt, nämlich das gewünschte Restvolumen der Flüssigkeit erreicht ist. Hier reißt der Kontakt zwischen den Elektroden 22a, 22b ab. Die Stellvorrichtung 108 bleibt in ihrer End lage. Der Verdampfungsvorgang wird abgebrochen.This process is repeated until the end point, namely the desired residual volume of the liquid, is finally reached. Here the contact between the electrodes 22 a, 22 b breaks off. The actuator 108 remains in its end position. The evaporation process is stopped.
Im Blockdiagramm 21a, das im wesentlichen dem Diagramm in Fig. 17a entspricht, ist dargestellt, dass die als Leit fähigkeitssensoren 22 dienenden Elektroden 22a, b alternativ Strom oder keinen Strom an das Messgerät 21 liefern, das die Zustände (1,0) anzeigt und damit die Stellvorrichtung 108 steuert. Der Positionssensor 108a der Stellvorrichtung 108 steuert die Regeleinrichtung 100 und diese wiederum in Abhängigkeit von der Position der Stellvorrichtung 108 den Druckregler 103a und den Thermoregler 105a. Der Leitfähig keitssensor 22 wird pendelnd über die Stellvorrichtung 108 stets im Bereich des Pegels der im Verdampfungsgefäß 3, 4 befindlichen Flüssigkeit gehalten. Wenn das Amperemeter 21 länger als 5 Sekunden, z. B. 10 Sekunden lang keinen Stromwert anzeigt, heißt dies, dass die Stelleinrichtung 108 an ihrer untersten Stelle angelangt ist. Der Regeleinrich tung 100 wird das Ende des Verdampfungsprozesses ange zeigt, so dass diese die Versuchsparameter abschaltet.The block diagram 21 a, which corresponds essentially to the diagram in FIG. 17 a, shows that the electrodes 22 a, b serving as conductivity sensors 22 alternatively supply current or no current to the measuring device 21 , which states (1,0) displays and thus controls the actuator 108 . The position sensor 108 a of the control device 108 controls the control device 100 and this in turn depending on the position of the control device 108, the pressure regulator 103 a and the thermal controller 105 a. The conductive speed sensor 22 is always oscillated via the adjusting device 108 in the region of the level of the liquid in the evaporation vessel 3 , 4 . If the ammeter 21 is longer than 5 seconds, e.g. B. does not display a current value for 10 seconds, this means that the adjusting device 108 has reached its lowest point. The control device 100 is shown the end of the evaporation process so that it switches off the test parameters.
Als eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Flüssig keitsspiegels kennt der Fachmann die Messtechnik unter An wendung der Gasionisations-Funkenentladung zwischen zwei Elektroden. (Siehe Fig. 22-26). As a further possibility for determining the liquid level, the person skilled in the art knows the measuring technique using the gas ionization spark discharge between two electrodes. (See Fig. 22-26).
Die in die Höhe der Messebene einstellbaren Elektroden 23a, b sind mit einem Hochspannungsgenerator 109 verbunden. Solange die beiden Elektroden 23a, b in die im Verdampfungskolben 3, 4 befindliche Flüssigkeit eintauchen, fließt kein Strom, da die Lösung als Isolator wirkt. Sobald der Flüssigkeits spiegel absinkt, die Elektroden 23a, b frei sind, kommt es zu einer Gasentladung im Gasraum, sofern die Spannung des Generators 109 hoch genug gewählt ist. Der am Messgerät 21 festzustellende Impuls dient als Steuersignal für eine Stelleinrichtung 108, die bewirkt, dass die Elektroden 23a, b erneut bis zum Eintauchen in die Lösung abgesenkt werden. Wenn die Elektroden 23a, b in die Lösung eintauchen, steuert die Regeleinrichtung 100 die Verdampfungsparameter, wie Temperatur und Druck. Bei Eintreten einer Gasentladung werden die Elektroden 23a, b über die Stellvorrichtung 108 genügend nachgestellt, bis die Gasentladung wieder unter brochen wird. Entsprechend der Position der Stellvorrichtung 108 werden die Verdampfungsparameter über die Regeleinrich tung 100 bis zum gewünschten Restvolumen verändert. Wenn der in Fig. 26 dargestellte Zustand erreicht ist, das heißt, die Verdampfung ist bis zur Erreichung des gewünschten Restvo lumens fortgeschritten. Die Stellvorrichtung 108 hat die Elektroden 23a, b bis in ihre unterste Stellung hinun tergefahren, in der sich die Elektroden 23a, b außerhalb der Lösung befinden. Ihre Endlage ist erreicht. Die Regelein richtung 100 schaltet die für die Verdampfung erforderlichen Parameter ab und beendet die Tätigkeit der Stelleinrichtung 108. Die für dieses Verfahren erforderliche Schaltung ist aus Fig. 26a zu entnehmen.The electrodes 23 a, b, which are adjustable in the height of the measuring plane, are connected to a high voltage generator 109 . As long as the two electrodes 23 a, b are immersed in the liquid in the evaporation flask 3 , 4 , no current flows because the solution acts as an insulator. As soon as the liquid level drops, the electrodes 23 a, b are free, there is a gas discharge in the gas space, provided the voltage of the generator 109 is selected high enough. The pulse to be determined on the measuring device 21 serves as a control signal for an actuating device 108 , which causes the electrodes 23 a, b to be lowered again until they are immersed in the solution. When the electrodes 23 a, b are immersed in the solution, the control device 100 controls the evaporation parameters, such as temperature and pressure. When a gas discharge occurs, the electrodes 23 a, b are sufficiently adjusted via the actuating device 108 until the gas discharge is interrupted again. According to the position of the adjusting device 108 , the evaporation parameters are changed via the control device 100 to the desired residual volume. When the state shown in Fig. 26 is reached, that is, the evaporation has progressed until the desired residual volume has been reached. The adjusting device 108 has moved the electrodes 23 a, b down to its lowest position, in which the electrodes 23 a, b are outside the solution. Your end position has been reached. The control device 100 switches off the parameters required for the evaporation and ends the activity of the actuating device 108 . The circuit required for this method can be seen in FIG. 26a.
Als weiteres Arbeitsprinzip für eine kontinuierliche Be stimmung des Flüssigkeitspegels mit hierdurch über die Regeleinrichtung gesteuertem Verdampfungsverlauf dient die Wägetechnik. (Siehe Fig. 27 bis 30). Hierbei befindet sich das Verdampfungsgefäß 34 auf einer Waage 24. Die kontinuier liche Abnahme des Gewichts während des Verdampfungsvorganges d. h. die Anzeigewerte der Waage 24 dienen als Steuerung für die Regeleinrichtung 100. Bei Erreichung des dem Restvolumen entsprechenden Gewichtes wird der Verdampfungsvorgang be endet. Bei diesem Verfahren ist es allerdings erforderlich, dass das spezifische Gewicht der Restflüssigkeit bekannt ist. Das Blockdiagramm 30a zeigt die für den steuerbaren Verdampfungsvorgang erforderliche Schaltung.Weighing technology serves as a further working principle for a continuous determination of the liquid level with the evaporation process controlled thereby via the control device. (See Figs. 27 through 30). The evaporation vessel 34 is located on a scale 24 . The continuous decrease in weight during the evaporation process, ie the display values of the scale 24 serve as a control for the control device 100 . When the weight corresponding to the residual volume is reached, the evaporation process ends. With this method, however, it is necessary that the specific weight of the residual liquid is known. The block diagram 30 a shows the required for the controllable evaporation process circuit.
Die fortlaufende Bestimmung des jeweils vorhandenen Flüssig keitspegels kann auch durch eine Induktionsspannungsmessung erfolgen. Siehe Fig. 31 bis 34.The continuous determination of the liquid level in each case can also be carried out by means of an induction voltage measurement. See Figs. 31 through 34.
Um das Verdampfungsgefäß 3, 4 sind in Abständen übereinander mehrere voneinander unabhängige Induktionsspulen 26a, b, c, . . . n angeordnet, die mit entsprechenden Spannungsmessern 28a, b, c . . . n verbunden sind. Around the evaporation vessel 3 , 4 , several mutually independent induction coils 26 a, b, c,. . . n arranged with corresponding voltmeters 28 a, b, c. . . n are connected.
Auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt ein magnetisierter Gegenstand, z. B. eine magnetische Kugel 27. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel ab, schneiden die magnetischen Kraft linien des mit dem Flüssigkeitsspiegel absinkenden magne tischen Gegenstandes 27 die Leiterwicklungen der Induktions spulen 26a, b, c, . . . n und erzeugen in der entsprechenden Spule einen Induktionsstrom, dessen Höhe mittels des dieser Spule zugeordneten Voltmeters 28a, b, c . . . n mit den Anzeigezuständen 0,1 registriert wird und zur Steuerung der Regeleinrichtung 100 dient. Entsprechend der in den Fig. 31 bis 34 gezeigten jeweiligen Lage des Flüssigkeitspegels zeigen die verschiedenen Voltmeter 28a bzw. 28b bzw. 28c bzw. 28d den Spannungszustand 0 oder 1 an, der als Steuer signal für die Regeleinrichtung 100 dient. Diese Steuerung erfolgt, bis die Flüssigkeit das gewünschte Restvolumen er reicht hat. Die Fig. 34a zeigt die beschriebene Mess anordnung in Form eines Blockdiagramms.A magnetized object floats on the surface of the liquid, e.g. B. a magnetic ball 27th If the liquid level drops, the magnetic lines of force of the magnetic table 27 sinking with the liquid level cut the conductor windings of the induction coils 26 a, b, c,. . . n and generate an induction current in the corresponding coil, the level of which by means of the voltmeter 28 a, b, c assigned to this coil. . . n is registered with the display states 0.1 and is used to control the control device 100 . According to the respective position of the liquid level shown in FIGS. 31 to 34, the various voltmeters 28 a or 28 b or 28 c or 28 d indicate the voltage state 0 or 1, which serves as a control signal for the control device 100 . This control is carried out until the liquid has reached the desired residual volume. FIG. 34a shows the measurement arrangement described in the form of a block diagram.
Auch Ultraschallsensoren können für die Bestimmung des Flüssigkeitspegels herangezogen werden. Es ist nämlich be kannt, dass Schallwellen mit Frequenzen < 20 kHz sich in Gasen und Flüssigkeiten unterschiedlich ausbreiten und infolge der sich ändernden Schallimpedanz (Produkt aus Schallgeschwin digkeit und Dichte des Mediums) an Grenzflächen reflektiert werden. Ultrasonic sensors can also be used to determine the Liquid level can be used. It is namely knows that sound waves with frequencies <20 kHz are in gases and liquids spread differently and as a result of changing acoustic impedance (product of acoustic velocity density and density of the medium) are reflected at interfaces become.
Beim Echoverfahren wird die Reflexion durch einen in der Messebene befindlichen, als Geber und Empfänger dienenden Schallkopf bewirkt, wobei letzterer anzeigt, ob sich in der Messebene Flüssigkeit oder Gas befindet.In the echo method, the reflection is caused by an in Located at the measuring level, serving as transmitter and receiver Transducer causes, the latter indicates whether there is in the Liquid or gas level is located.
Die vorstehend beschriebenen Messtechniken könnten auch in Verbindung mit einem Auffanggefäß für das Destillat vorge nommen werden. Wie in den Fig. 35 bis 37 gezeigt ist, führt eine Verbindungsleitung 29 für die Dämpfe aus dem Ver dampfungsgefäß 3, 4 über einen Kühler 30 in ein Destillatauf fanggefäß 31. Der Füllvorgang im Auffanggefäß 31 kann unter entsprechender Anwendung der gleichen Messtechniken wie beim Verdampfungsgefäß verfolgt werden. Der Flüssigkeitspegel im Auffanggefäß 31 wird bestimmt und dient zur Steuerung des Verdampfungsverlaufs. Eine entsprechende Übertragung der vorstehend beschriebenen Techniken liegt im Rahmen des Könnens eines Durchschnittsfachmannes.The measuring techniques described above could also be carried out in connection with a collecting vessel for the distillate. As shown in FIGS. 35 to 37, a connecting line 29 for the vapors leads from the evaporation vessel 3 , 4 via a cooler 30 into a distillate collecting vessel 31 . The filling process in the collecting vessel 31 can be followed using the same measurement techniques as in the evaporation vessel. The liquid level in the collecting vessel 31 is determined and is used to control the evaporation process. A corresponding transfer of the techniques described above is within the skill of one of ordinary skill in the art.
Fig. 35 zeigt den Beginn der Verdampfung. In Fig. 37 ist der Endpunkt der Verdampfung wiedergegeben. Im Verdampfungsgefäß 3, 4 befindet sich nur noch das gewünschte Restvolumen. Fig. 35 shows the start of evaporation. In Fig. 37, the end point of evaporation is reproduced. In the evaporation vessel 3 , 4 there is only the desired residual volume.
Bei der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Vorrichtung wurde das Verdampfungsgefäß 3, 4 in ein temperierbares Bad einge setzt. Es ist natürlich auch möglich, an Stelle der steuer baren Temperatur des Bades das Verdampfungsgefäß und/oder das Bad mittels steuerbarer Infrarotstrahlung oder unter An wendung steuerbarer Mikrowellentechnik zu erhitzen.In the device shown in FIGS . 1 to 6, the evaporation vessel 3 , 4 was placed in a temperature-controlled bath. It is of course also possible to heat the evaporation vessel and / or the bath by means of controllable infrared radiation or using controllable microwave technology instead of the controllable temperature of the bath.
Die zur Steuerung des Verdampfungsvorganges geeigneten Re geleinrichtungen können sowohl elektrischer sowie auch elek tronischer Art sein und sind jedem Fachmann auf dem Gebiet der Messtechnik bekannt.The Re suitable for controlling the evaporation process Gel devices can both electrical and elec tronic type and are any specialist in the field known in measurement technology.
Nach dem Gesagten dürfte es für jeden Fachmann möglich sein, auch hier nicht erwähnte Messtechniken zur Grenzwertbe stimmung zwischen Flüssigkeit und Gas zur Steuerung einer Regeleinrichtung, durch die der Verlauf des Verdampfungsvor ganges bestimmt wird, einzusetzen. Diese äquivalenten Mittel bilden daher auch Gegenstand dieser Anmeldung.According to what has been said, it should be possible for any specialist measurement techniques for limit values not mentioned here mood between liquid and gas to control a Control device through which the course of the evaporation pre ganges is determined to use. These equivalent means therefore also form the subject of this application.
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