DE3712879A1 - Method and apparatus for determining water content in liquids based on oil and in similar liquids - Google Patents
Method and apparatus for determining water content in liquids based on oil and in similar liquidsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Wassergehalt in Flüssig keiten auf Ölbasis und in ähnlichen Flüssigkeiten. Unter Flüssigkeiten auf Ölbasis sind hier Öle und von Ölen als Ergebnis der Raffination zu erhaltende Flüssigkeiten, wie Brennstoffe verschiedener Art, zu verstehen.The invention relates to a method and a Device for determining water content in liquid oil-based and similar liquids. Under Oil-based liquids here are oils and are considered to be oils Result of refining liquids to be obtained, how to understand different types of fuels.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Ver fahren zur Bestimmung von Wassergehalt in Flüssigkeiten auf Ölbasis und in ähnlichen Flüssigkeiten, bei dem ohne Bedarf an einer Referenzflüssigkeit als im wesent lichen kontinuierliche Operation die zu untersuchende strömende Flüssigkeit durchleuchtet wird und die Licht absorption der Flüssigkeit als Mass für den Wassergehalt in der Flüssigkeit dient. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Bestimmung von Wassergehalt in Flüssigkeiten auf Ölbasis und in ähnlichen Flüssig keiten, bei welchem Verfahren als im wesentlichen kontinuierliche Operation die zu untersuchende Flüssig keit durch einen Licht teilweise durchlassenden Körper beleuchtet wird, wobei die Lichtabsorption der Flüssigkeit als Mass für den Wassergehalt in der Flüssigkeit dient. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist genauer gesagt eine Vorrichtung zur Bestimmung von Wassergehalt in Flüssigkeiten auf Ölbasis und in ähnlichen Flüssigkeiten ohne Bedarf an einer Referenz flüssigkeit, welche Vorrichtung eine Strahlungsquelle und ein mit der untersuchenden Flüssigkeit in Berührung stehendes Mittel, das zwischen der Strahlungsquelle und dem Filter-Detektor-Paar angeordnet ist, aufweist.More specifically, the invention relates to a ver drive to determine water content in liquids oil-based and in similar liquids where without the need for a reference liquid than essentially continuous operation flowing liquid is illuminated and the light absorption of the liquid as a measure of the water content in the liquid. The invention further relates to a method for determining water content in Oil-based liquids and similar liquids in which process as essentially continuous operation the liquid to be examined speed through a light that partially lets through Body is illuminated, the light absorption of the Liquid as a measure of the water content in the Liquid serves. The device according to the invention is more specifically an apparatus for determining Water content in oil-based liquids and in similar liquids without the need for a reference liquid, which device is a radiation source and one in contact with the examining liquid standing medium between the radiation source and the filter-detector pair is arranged.
Öle werden in verschiedensten Anwendungen als reibungs- und verschleissverhindernde Mittel zwischen relativ zueinander beweglichen Körpern eingesetzt. Gemeinsam in fast allen Verwendungszwecken ist die Verschlechterung des Schmiereffekts und dabei auch der verschleissverhindernden Eigenschaften des Öls im Gebrauch, weshalb ein Ölwechsel zu bestimmten Zeit räumen erforderlich ist. Die Verschlechterung des Öls kann auf viele Faktoren und oft darauf zurückzuführen sein, dass der Wassergehalt des Öls im Gebrauch allmäh lich steigt. Schon ein recht niedriger Wassergehalt kann grosse Schäden bereiten. Das im Öl enthaltene Wasser beschleunigt sehr die Ätzung von Maschinen elementen, wie z.B. Lagern, was einen vorzeitigen Ver schleiss und manchmal auch einen plötzlichen Maschinen schaden zur Folge hat. Maschinenschäden spielen auf einigen technischen Gebieten, wie in der Papierindustrie, eine ausschlaggebende wirtschaftliche Rolle. Zum Beispiel Stillstand einer teuren Papiermaschine würde zu solchen Verlusten führen, dass so eine Situation mit allen Mitteln vermieden werden soll. Daher soll die Ver schlechterung des Öls in Schmiersystemen von Papier maschinen, zu welchen auch die vorliegende Erfindung eng gehört, durch Messen des Wassergehalts im Öl genau überwacht werden. In der Praxis ist diese Ueberwachung bisher so verwirklicht, dass aus einem strömenden Schmiermittel zu bestimmten Zeiträumen oder gelegentlich eine Probe genommen ist, die in Laborverhältnissen mittels Zentrifuge, Destillationsanlage, Titrieranlage oder Spektrofotometer untersucht wurde. Wenn die Ueberwachung als nicht kontinuierliche Operation in oben beschriebener Weise erfolgt, besteht das Problem, dass das Vorhanden sein und die Menge des Wassers erst entdeckt werden können, wenn im Schmiermittel verhältnismässig viel Wasser ge sammelt oder damit gleichmässig vermischt ist. Oils are used in a wide variety of applications means of preventing friction and wear between bodies movable relative to each other. It is common in almost all purposes Deterioration of the lubrication effect and thereby the wear-preventing properties of the oil in use, which is why an oil change at certain times clearing is required. The deterioration of the Oil can be attributed to many factors and often due to it be that the water content of the oil gradually decreases in use Lich increases. A very low water content can cause great damage. The contained in the oil Water speeds up the etching of machines elements such as Store what an early Ver weary and sometimes a sudden machine causes damage. Machine damage is playing out some technical fields, like the paper industry, a crucial economic role. To the Example of an expensive paper machine being shut down would be too such losses lead to such a situation all means should be avoided. Therefore, the Ver deterioration of the oil in paper lubrication systems machines to which the present invention is also closely related heard by measuring the water content in the oil exactly be monitored. In practice, this is surveillance so far realized that from a flowing Lubricants at certain periods or occasionally a sample is taken, which is used in laboratory conditions Centrifuge, distillation plant, titration plant or Spectrophotometer was examined. If surveillance as a discontinuous operation in the above Way, there is the problem that the existence be and the amount of water can only be discovered if there is a lot of water in the lubricant collects or is mixed with it evenly.
Plötzlichen Auftritt von Wasser im Schmiermittelsystem der Maschine, was z.B. auf Nachlässigkeit, fehlerhafte Verwendung, Unfall od.dgl. zurückzuführen ist, können die genannten Maschinen höchstens rein zufällig oder gar nicht entdecken. Beispiele davon sind z.B. Waschen der Maschinen mit Wasser, plötzliche Schäden im Rohr system, Eintritt von Wasser in Schmiermittelbehälter beim Öffnen der Behälterdeckel usw.Sudden appearance of water in the lubricant system the machine, which e.g. on negligence, faulty Use, accident or the like. can be attributed the machines mentioned at most purely by accident or not discover at all. Examples of these are e.g. To wash of the machines with water, sudden damage in the pipe system, water entering lubricant reservoir at Opening the container lid etc.
Es wird versucht, die nachteiligen Wirkungen des Wassers, zu denen auch durch teilweises Gefrieren des Schmiermittels bedingte Schmierprobleme zählen, bereits im voraus mit Hilfe von verschiedenen Wasserentzugs vorrichtungen oder durch Zusatz von verschiedenen Wasser bindenden und/oder die nachteiligen Wirkungen des Wassers vermindernden Mitteln, sog. Detergenten, zu vermeiden. Das Problem mit den Wasserentzugsvorrichtungen besteht darin, dass sie erst fungieren, wenn der Wassergehalt im Schmieröl verhältnismässig hoch gestiegen ist und somit nicht effektiv sind in Anwendungen, bei denen für den zulässigen Wassergehalt eine verhältnismässig niedrige obere Grenze festgelegt ist, wie z.B. in Schmiersystemen von Papiermaschinen. Die Zusatzmittel wiederum haben den Nachteil, dass sie die Schmiereigenschaften verschlechtern, weshalb sie in der Praxis äusserst selten oder gar nicht eingesetzt werden.An attempt is made to understand the adverse effects of the Water, to which also by partial freezing of the Lubrication-related lubrication problems count, already in advance with the help of various dehydration devices or by adding various water binding and / or the adverse effects of water to avoid reducing agents, so-called detergents. The problem with the dewatering devices is in that they only act when the water content in the lubricating oil has risen relatively high and thus are not effective in applications for which permissible water content is a relatively low upper limit is set, e.g. in lubrication systems of paper machines. The additives in turn have that Disadvantage that they deteriorate the lubricating properties, which is why it is extremely rare or not at all in practice be used.
Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, mit dem der Wassergehalt in einem Schmiermittel in Inter vallen von etwa 6 Minuten bestimmt werden kann. Die Vorrichtung arbeitet so, dass von dem Schmiersystem in eine kleine Kammer eine bestimmte Flüssigkeitsmenge eingeleitet wird, die so aufgeheizt wird, dass das Wasser verdunstet. Durch Messung des Dampfdruckes des verdunsten den Stoffes wird ein Wert erhalten, der angeblich zu der im Schmiermittel enthaltenen Wassermenge proportional ist. A device is also known with which the water content in a lubricant in Inter vallen of about 6 minutes can be determined. The Device works so that from the lubrication system a certain amount of liquid in a small chamber is initiated, which is heated so that the water evaporates. By measuring the vapor pressure of the evaporate the substance is given a value that is said to be that of amount of water contained in the lubricant is proportional.
Die grössten Probleme dieser Vorrichtung bestehen darin, dass sie mit einer relativ langen Zeitverzögerung arbeitet und den Wassergehalt nicht genau bestimmen kann, was darauf zurückzuführen ist, dass aus der zu messenden Flüssigkeit auch andere Komponenten als Wasser verdunsten, wobei also der zu messende Dampfdruck mit dem Wassergehalt nicht genau übereinstimmend ist. Ausserdem ist diese Vorrichtung recht teuer.The main problems with this device are that they have a relatively long time delay works and cannot exactly determine the water content, which is due to the fact that the Components other than water evaporate, where the vapor pressure to be measured with the water content is not exactly the same. In addition, this is Device quite expensive.
Analog hierzu ist das Vorhandsein von Wasser auch in flüssigen Brennstoffen nachteilig. Dabei zeigen sich die von Wasser bewirkten Nachteile am deutlichsten als Probleme in Brennstoff-Zuführsystemen. Wasser kann sich im Brennstoff in verschiedenen Weisen, z.B. durch Kon densieren in Brennstoffbehältern, sammeln. In der Praxis versucht man die nachteiligen Wirkungen des Wassers dadurch zu vermeiden, dass mit dem Brennstoff ein Gefrierschutzmittel vermischt wird. Das Gefrierschutz mittel muss in unnötig grossen Mengen eingesetzt werden, da die Bestimmung des Wassergehalts in einem Brenn stoff durch Verwendung der bekannten Technik äusserst schwierig ist. Gefrierschutzmittel beeinträchtigen die Schmierung der Brennstoffpumpen. Bisher ist kein Verfahren oder keine Vorrichtung bekannt, mit dem bzw. der der Wassergehalt in flüssigen Brennstoff kontinuier lich, leicht und genau festgestellt werden könnte.The presence of water is analogous to this disadvantageous in liquid fuels. Show up the disadvantages caused by water are most obvious as Problems in fuel delivery systems. Water can in the fuel in various ways, e.g. by con densify in fuel tanks, collect. In practice try the adverse effects of water thereby avoiding using the fuel Antifreeze is mixed. Freeze protection medium must be used in unnecessarily large amounts, because the determination of the water content in a burner extremely by using the known technology is difficult. Freeze inhibitors impair the lubrication of the fuel pumps. So far there is none Method or no device known with or which the water content in liquid fuel continuously could be determined easily, easily and precisely.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Probleme durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zu beseitigen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen durch wenigstens zwei Filter-Detektor-Paare, von welchen Filtern der eine nur eine Wellenlänge in einem Bereich durchlässt, in dem die Absorption von Wasser gross ist und der andere nur eine Wellenlänge in einem Bereich durchlässt, in dem keine wesentliche Absorption von Wasser erfolgt, in eine Vorrichtung eingeführt werden, die aufgrund der relativen Differenz in den Lichtintensitäten der aus den Filter-Detektor-Paaren kommenden Strahlen den Wassergehalt in der zu untersuchenden Flüssigkeit bestimmt. Das zweite Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die von der mit der zu untersuchenden Flüssigkeit in Berührung stehenden Fläche des genannten Körpers reflektierten Lichtstrahlen durch wenigstens zwei Filter-Detektor- Paare, von welchen Filtern der eine nur eine Wellen länge in einem Bereich durchlässt, in dem die Absorp tion von Wasser gross ist und der andere nur eine Wellen länge in einem Bereich durchlässt, in dem keine wesent liche Absorption von Wasser erfolgt, in eine Vorrichtung eingeführt werden, die aufgrund der relativen Differenz in den Lichtintensitäten der aus den Filter-Detektor- Paaren kommenden Lichtstrahlen den Wassergehalt in der zu untersuchenden Flüssigkeit bestimmt.It is an object of the present invention the above problems by a method and to eliminate a device. The procedure is characterized in that the light rays through at least two filter-detector pairs, of which Filter the one only one wavelength in a range lets through, in which the absorption of water is great and the other only one wavelength in one range lets through, in which no substantial absorption of water takes place in a device that due to the relative difference in light intensities the rays coming from the filter-detector pairs the water content in the liquid to be examined certainly. The second method according to the present Invention is characterized in that the of in contact with the liquid to be examined standing surface of said body reflected Beams of light through at least two filter-detector Pairs, one of which filters only one wave passes in an area in which the Absorp tion of water is big and the other is just a wave passes in an area in which no essential Liche absorption of water takes place in a device be introduced due to the relative difference in the light intensities from the filter-detector Coming rays of light bring the water content in the liquid to be examined.
Die Vorrichtung, die den Wassergehalt in Flüssig keiten auf Ölbasis und in ähnlichen Flüssigkeiten kontinuierlich bestimmen kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens zwei Filter-Detektor- Paare, von welchen Filtern der eine nur eine Wellenlänge in einem Bereich durchlässt, in dem die Absorption von Wasser gross ist und der andere nur eine Wellenlänge in einem Bereich durchlässt, in dem keine wesentliche Absorption von Wasser erfolgt, sowie eine elektronische Einheit zum Vergleichen der von der Strahlungsquelle durch die Filter gesandten Lichtstrahlen miteinander auf weist, wobei die relative Differenz in den Lichtintensi täten der Strahlen als Mass für den Wassergehalt dient.The device that measures the water content in liquid oil-based and similar liquids can continuously determine is characterized by that the device has at least two filter-detector Pairs, one of which filters only one wavelength passes in an area where the absorption of Water is big and the other is only one wavelength lets through in an area where no essential Absorption of water takes place, as well as an electronic Unit for comparing that from the radiation source light rays sent through the filters points, the relative difference in the light intensi act as a measure of the water content.
Die grössten Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung gemäss der Erfindung bestehen darin, dass es mit diesen möglich ist, den Wassergehalt in einer Flüssig keit auf Ölbasis oder in einer entsprechenden Flüssig keit ohne Bedarf an einer Referenzflüssigkeit konti nuierlich und automatisch zu bestimmen und anzugeben, wobei die Anwendung des Verfahrens z.B. bei Maschinen der Papierindustrie unter Berücksichtigung der ökono mischen Gesichtspunkte rentabel ist: es werden seltener Stillstandzeiten mit den Maschinen entstehen, während auch auf unnötige Schmierölwechsel verzichtet werden können.The main advantages of the procedure and the Device according to the invention are that with these is possible the water content in a liquid oil-based or in an appropriate liquid continuously without the need for a reference liquid to automatically determine and specify the application of the method e.g. in machines the paper industry taking into account the economics Mixing points of view is profitable: it is becoming rarer Downtimes with the machines arise while unnecessary lubricating oil changes are also avoided can.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die im Schmiermittel enthaltene Menge sowohl des freien als auch des aufgelösten Wassers zu bestimmen. Die Möglichkeit, die Menge des aufgelösten Wassers zu messen, ist wichtig, wenn der zulässige Wassergehalt sehr niedrig ist und das Schmiermittel Wasser bindende Komponenten enthält.According to one embodiment of the invention it is possible, the amount contained in the lubricant both to determine free and dissolved water. The possibility of increasing the amount of water dissolved measure is important when the permissible water content is very low and the lubricant is water-binding Contains components.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der bei gefügten Zeichnung näher erläutert, wobei zeigenThe invention is based on the following attached drawing explained in more detail, showing
Fig. 1 die Anordnung einer das erfindungsgemässe Verfahren durchführenden, unmittelbar auf Absorption beruhenden Vorrichtung an einem Rohr, in dem Öl strömt, dessen Wassergehalt man bestimmen will, Fig. 1 shows the arrangement of a process of the invention carrying out, directly based on absorption device on a pipe, flows into the oil, the water content is to be determined,
Fig. 2 näher die Konstruktion und das Funktions prinzip der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung und Fig. 2 shows the construction and functional principle of the device shown in Fig. 1 and
Fig. 3 die Anordnung einer weiteren, das erfindungs gemässe Verfahren durchführenden, auf Reflektion beruhen den Vorrichtung an einem Rohr, in dem Öl strömt, dessen Wassergehalt man bestimmen will. Fig. 3 shows the arrangement of another, the method according to the Invention, based on reflection, the device on a tube in which oil flows, the water content of which you want to determine.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung, die im wesentlichen aus einem, mit Bezugszeichen 1 be zeichneten Messmodul und einer mit Bezugszeichen 2 bezeichneten elektronischen Einheit besteht, in einfacher und empfehlenswerter Weise unter Verwendung einer Seiten zweigleitung und geeigneter Mittel zu einem Ölrohr 3 des Schmiersystems einer Papiermaschine parallel angeordnet. In Fig. 1 is an inventive device, which consists essentially of a, with reference numeral 1 be designated measuring module and an electronic unit designated with reference number 2 , in a simple and recommendable manner using a side branch pipe and suitable means to an oil pipe 3 of the lubrication system a paper machine arranged in parallel.
Die Vorrichtung ist insbesondere für diese unmittelbare Anordnung am Prozess konstruiert und bestimmt. Ein kleiner Teil des im Rohr 3 strömenden Öls wird durch die Vorrichtung geführt und diese misst kontinuierlich den Wassergehalt in dem durchströmenden Öl. In Strömungs richtung des Öls gesehen ist vor dem Messmodul 1 eine Pumpe 4 angeordnet, die in erster Linie dazu dient. das in dem in den Messmodul 1 strömenden Öl enthaltene Wasser in sehr kleine Tropfen zu zerlegen und im Öl gleichmässig zu verteilen, wobei äusserst zuverlässige Messergebnisse erhalten werden können. Dank der Pumpe 4 wird das Öl auch nach oben strömen, was dann vorteilhaft ist, wenn der Messmodul 1 an einem im wesentlichen horizontalen Rohr 3 angeschlossen ist.The device is especially designed and intended for this direct arrangement on the process. A small part of the oil flowing in the pipe 3 is passed through the device and this continuously measures the water content in the oil flowing through. Seen in the flow direction of the oil, a pump 4 is arranged in front of the measuring module 1 , which serves primarily for this purpose. To break down the water contained in the oil flowing into the measuring module 1 into very small drops and to distribute it evenly in the oil, whereby extremely reliable measurement results can be obtained. Thanks to the pump 4 , the oil will also flow upwards, which is advantageous if the measuring module 1 is connected to an essentially horizontal pipe 3 .
Gemäss Fig. 2 weist der Messmodul 1 der Vorrichtung eine Strahlungsquelle 5, eine Durchströmküvette 6, zwei Filter 7 und 8 sowie zwei Detektoren 9 und 10 auf. Als Strahlungsquelle wird eine übliche Halogenlampe ver wendet, die ein Infrarotstrahlen enthaltendes Breitband spektrum auf das zu untersuchende Öl hin sendet, das von der Pumpe 4 gefördert kontinuierlich durch die schmal schlitzige Durchströmküvette 6 strömt. Die Pumpe 4 ist nicht notwendig für die Funktion der Vorrichtung. Die Schlitzbreite der Küvette beträgt 0,5 mm, kann aber je nach dem zu bestimmenden Wassergehalt und dem Verwendungs zweck zwischen 0,01 und 10 mm variieren. Bevorzugt wird ein Schlitzbreitenbereich von 0,1 bis 1 mm. Die in der Küvette 6 strömende Flüssigkeit absorbiert einen Teil des von der Strahlungsquelle 5 gesandten Lichts, wobei auf der anderen Seite der Küvette 6 ein Spektrum zu sehen ist, das für die Zusammensetzung und den Wasser gehalt der zu messenden Flüssigkeit charakteristisch ist. Für diesen Zweck weist die Vorrichtung zwei nahe ein ander angeordnete Bandpassfilter 7 und 8 mit entsprechen den Detektoren 9 und 10 auf. Die Filter 7 und 8, die vom Typ her Interferenzfilter sind, bilden eine einheitliche Konstruktion und liegen nahe einander. Dank dieser Tatsache ist das sie treffende Licht homogen, die mechanischen Funktionssicherheit und Beständigkeit sind gut und Fehlerfaktoren, die durch Temperaturunterschiede bedingt sind, können eliminiert werden. Das erste Filter-Detektor-Paar 7, 9 bildet einen Messkanal und das zweite Filter-Detektor-Paar 8, 10 bildet einen Referenzkanal. Der Filter 7 lässt nur eine Wellenlänge in einem Bereich von 2,9 bis 3,0 µm durch, in welchem Wellenlängenbereich das im Öl enthaltene freie Wasser eine starke Absorptionsspitze aufweist. Die Bandbreite des zweiten Filters 8 lässt nur eine Wellenlänge in einem Bereich, in dem nur sehr wenig oder gar keine Absorption vorkommt. Die Grenzfläche zwischen Wasser und Öl verursacht Streuung der Strahlen, deren Einwirkung auf die Messergebnisse man durch die Wahl des Referenz kanals zu berücksichtigen versucht. Beim Filter 8 wird die Bandbreite aufgrund des Verwendungszwecks und der in der Messumgebung herrschenden Störfaktoren gewählt. Z.B. in einer Umgebung, wo es Papiermaschinen gibt, kann typisch Wasserdampf vorhanden sein, der Messfehler verursacht, wenn die Anwesenheit des Wasserdampfs nicht berücksichtigt wird. Die elektronische Einheit 2 der Vorrichtung analysiert die aus dem ersten Filter-Detek tor-Paar 7, 9 und aus dem zweiten Filter-Detektor-Paar 8, 10 des Messmoduls 1 kommenden Strahlen 11 und 12 und bestimmt aufgrund dieser den Gehalt des im Öl enthaltenen freien Wassers mit Hilfe der Formel C=A(I R -I M )/I R in welcher C den Wassergehalt bedeutet, I R die Licht durchlässigkeit des Referenzkanals darstellt, I M für die Lichtdurchlässigkeit des Messkanals steht und A ein Proportionalitätsbeiwert ist. Aus der elektronischen Einheit 2 geht eine Verbindungsleitung 13 zu einer gestrichelt gezeichneten Ueberwachungseinheit 14, die dazu dient, z.B. mittels eines Summers einen Alarm zu geben, wenn der Wassergehalt einen bestimmten vorgegebenen Wert, z.B. 0,2%, überschreitet. Die Ueberwachungseinheit 14 kann auf viele verschiedene Weisen verwirklicht werden, auf die hier eingegangen wird, weil die Ueberwachungseinheit 14 nicht eigentlich zur vorliegenden Erfindung gehört.As shown in FIG. 2 1, the measuring module of the device comprises a radiation source 5, a Durchströmküvette 6, two filters 7 and 8 and two detectors 9 and 10. As a radiation source, a conventional halogen lamp is used, which sends a broadband spectrum containing infrared rays to the oil to be examined, which is conveyed by the pump 4 and flows continuously through the narrow-slit flow cell 6 . The pump 4 is not necessary for the function of the device. The slit width of the cuvette is 0.5 mm, but can vary between 0.01 and 10 mm depending on the water content to be determined and the intended use. A slot width range of 0.1 to 1 mm is preferred. The liquid flowing in the cuvette 6 absorbs part of the light emitted by the radiation source 5 , a spectrum being visible on the other side of the cuvette 6 which is characteristic of the composition and the water content of the liquid to be measured. For this purpose, the device has two bandpass filters 7 and 8 arranged close to one another with corresponding detectors 9 and 10 . Filters 7 and 8 , which are interference filters in type, are of unitary construction and are close to each other. Thanks to this fact, the light that hits them is homogeneous, the mechanical reliability and durability are good, and error factors caused by temperature differences can be eliminated. The first filter-detector pair 7 , 9 forms a measuring channel and the second filter-detector pair 8 , 10 forms a reference channel. The filter 7 only allows a wavelength in a range from 2.9 to 3.0 μm, in which wavelength range the free water contained in the oil has a strong absorption peak. The bandwidth of the second filter 8 leaves only one wavelength in a range in which there is very little or no absorption. The interface between water and oil causes scattering of the rays, the effect of which on the measurement results is attempted to be taken into account by selecting the reference channel. In the case of filter 8 , the bandwidth is selected on the basis of the intended use and the interference factors prevailing in the measurement environment. For example, in an environment where there are paper machines, there can typically be water vapor, which causes measurement errors if the presence of the water vapor is not taken into account. The electronic unit 2 of the device analyzes the rays 11 and 12 coming from the first filter-detector pair 7 , 9 and from the second filter-detector pair 8 , 10 of the measuring module 1 and determines the content of the oil contained in them free water using the formula C = A ( I R - I M ) / I R in which C means the water content, I R represents the light transmission of the reference channel, I M stands for the light transmission of the measuring channel and A is a proportionality factor. A connection line 13 goes from the electronic unit 2 to a monitoring unit 14 shown in dashed lines, which serves to give an alarm, for example by means of a buzzer, when the water content exceeds a certain predetermined value, for example 0.2%. The monitoring unit 14 can be implemented in many different ways, which will be dealt with here because the monitoring unit 14 is not actually part of the present invention.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 für dieselben Komponenten verwendet. Die Vorrichtung gemäss Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Fig. 2 im wesentlichen nur dadurch, dass die keine Durchströmküvette, sondern an Stelle der Küvette ein Prisma 15 aufweist, das die aus der Strahlungsquelle 5 kommenden Strahlen teilweise in die zu untersuchende Flüssigkeit eingehen lässt und auf seiner mit dieser in Berührung stehenden Fläche 16 die Strahlen teilweise auf die Filter-Detektor-Paare 7, 9 und 8, 10 hin reflektiert. Genau wie in der Aus führungsform gemäss Fig. 2 wird die relative Differenz in den Lichtintensitäten der aus den Filter-Detektor- Paaren 7, 9 und 8, 10 kommenden Strahlen bestimmt, welche Differenz als Mass für den Wassergehalt dient. Fig. 3 shows a further embodiment of the present invention. In Fig. 3, the same reference numerals as in Fig. 2 are used for the same components. The device according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 2 essentially only in that it does not have a flow-through cuvette, but instead has a prism 15 instead of the cuvette, which partially enters the rays coming from the radiation source 5 into the liquid to be examined leaves and on its surface 16 in contact with this, the rays are partially reflected onto the filter-detector pairs 7 , 9 and 8 , 10 . Just like in the off guide die according to FIG. 2, the relative difference is determined in the light intensities of the of the filter-detector pairs 7, 9 and 8, 10 coming rays which difference serves as a measure of the water content.
Nach einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sind drei Filter-Detektor-Paare vorgesehen (das dritte Filter-Detektor-Paar ist in Fig. nicht gezeigt). Dabei besteht die Idee darin, dass das erste Filter-Detek tor-Paar einen Messkanal und das zweite Filter-Detektor- Paar einen Referenzkanal bildet, wobei mit Hilfe dieser Kanäle in vorstehend beschriebener Weise der Gehalt des im Öl enthaltenen freien Wassers bestimmt werden kann. Das dritte Filter-Detektor-Paar ermittelt die Menge des im Öl aufgelösten Wassers. Dabei wird im dritten Filter- Detektor-Paar ein Filter verwendet, dessen Bandbreite auf einigermassen kürzeren Wellenlängen liegt als die jenige des ersten Filters. Durch Versuche wird die geeignete Bandbreite gefunden. Die Gesamtmenge des im Öl enthaltenen Wassers wird durch Summieren der Mengen des freien und des aufgelösten Wassers erhalten.According to an embodiment of the device according to the invention, three filter-detector pairs are provided (the third filter-detector pair is not shown in FIG. ). The idea is that the first filter-detector pair forms a measuring channel and the second filter-detector pair forms a reference channel, with the help of these channels the content of the free water contained in the oil can be determined in the manner described above. The third pair of filters and detectors determines the amount of water dissolved in the oil. In the third pair of filters and detectors, a filter is used whose bandwidth is at somewhat shorter wavelengths than that of the first filter. The suitable bandwidth is found through experiments. The total amount of water contained in the oil is obtained by summing the amounts of free and dissolved water.
Die Erfindung ist vorstehend anhand einiger vorteilhaften Ausführungsformen erläutert. Die Erfindung ist aber keineswegs auf nur diese Ausführungsformen beschränkt, sondern die Vorrichtung und die Idee nach der Erfindung können im Rahmen der beiliegenden Patentansprüche vielseitig variiert werden. Z.B. braucht der Wellenlängenbereich des ersten Bandpassfilters 7 für die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung nicht zwischen 2,9 und 3,0 µm liegen, obwohl dieser Wellenlängenbereich empfehlenswert ist, sondern er kann alternativ beispiels weise 1,4 bis 1,5 µm, 1,9 bis 2,0 µm oder 6,1 bis 6,2 µm betragen.The invention has been explained above using some advantageous embodiments. However, the invention is in no way limited to only these embodiments, but the device and the idea according to the invention can be varied in many ways within the scope of the appended claims. For example, the wavelength range of the first bandpass filter 7 does not need to be between 2.9 and 3.0 μm for the functionality of the device, although this wavelength range is recommended, but it can alternatively, for example, 1.4 to 1.5 μm, 1.9 to 2.0 µm or 6.1 to 6.2 µm.
Von den Einsatzgebieten des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung sollen noch Dieselmotore für Schiffe, Brennstoffsysteme für Flugzeuge sowie die off-shore-Verwendung erwähnt werden.From the areas of application of the method and the Device according to the invention are also said to be diesel engines for ships, fuel systems for aircraft and the off-shore use may be mentioned.
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