DE2013597A1 - Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl - Google Patents

Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl

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DE2013597A1 DE19702013597 DE2013597A DE2013597A1 DE 2013597 A1 DE2013597 A1 DE 2013597A1 DE 19702013597 DE19702013597 DE 19702013597 DE 2013597 A DE2013597 A DE 2013597A DE 2013597 A1 DE2013597 A1 DE 2013597A1
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Albert Bichara New Hyde Park N.Y. Sarkis (V.St.A.). GOIn
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Mobil Oil Corp
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Description

W.14733/70 20/Ne
Mobil Oll Corporation,
New York/ New York (V.St.A.)
Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl und insbesondere auf eine solche Anlage, die mit einem Computer versehen ist und eine verbesserte Infrarot-Analysier-Vorrichtung zum Analysieren der verschiedenen Charakteristiken einer Mehrzahl von ölproben umfaßt.
Ein wirksames ölanalysierprogramm sollte die ölverunreinigung und -zersetzung messen, um den Zustand und die Tätigkeit der Maschine zu bestimmen. Es ist das Ziel, die Lebensdauer des Öles, der Maschinen und des Filters zu optimieren und die Unterhaltungskosten zu minimieren. Es ist ein Zweck der Maschinenölanalyse, realistische ölablaßintervalle festzulegen, indem man den Ölzustand bewertet und ihn in bezug setzt zu den Steuergrenzen, bei welchen die Bildung von Ablagerungen auf kritischen Maschinenteilen sich zu beschleunigen beginnt. Mit Hilfe eines wirksamen ölanalysierprogramms können, indem z.B. von ungefähr 10 % der Maschinen einer vorgegebenen Gruppe Proben genommen werden, die optimalen ölablaßintervalle genau festgelegt werden, um Öl-,
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Filter- und Maschinenleistung zu optimieren, indem sichergestellt wird, daß die gebrauchten Öle zum richtigen Zeitpunkt entfernt werden.
Ein wirksames ölanalysierprogramm kann auch zu» Ermitteln der Ursachen verschiedener Maschinenprobleme, auf die man stoßen könnte, verwendet werden. Z.B. könnte, falls eine spezielle Einheit wiederholt ein Maschinenproblem ergibt, ein ölanalysierprogramm an dieser Einheit durchgeführt werden, um die Ursachen der Maschinenprobleme zu bestimmen.
Ein wirksames ölanalysierprogramm ist auch zur Diagnose von Maschinenproblemen und -tendenzen nützlich, um Maschinenstörungen, die frühzeitig, bevor die Störung sich verschlimmert, durch geringere Wartung und mit minimalen Kosten korrigiert werden können, zu bestimmen. Auf diese Weise kann ein ölanalysierprogramm als "FrUhwarnsystem" dienen, um größere Wartungsarbeiten und vorzeitige Maschinenüberholungen zu vermeiden. Ein wirksames ölanalysierprogramm kann auch verwendet werden, um anzuzeigen, was in einer Maschine wahrscheinlich fehlgehen kann. Z.B. kann ein ölanalysierprogramm die Feststellung fehlerhafter Brennstoffinjektoren ermöglichen, bevor die Leistung einer Maschine abnimmt,und die Feststellung von Lagerverschleiß, bevor die Maschine einen Stab auswirft.
Die Schlüsselkriterien für ein erfolgreiches Analysierprogramm für Maschinenöl für die Diagnose von Maschinenproblemen und -tendenzen sind: Analyse der Metalle zur Messung des Maschinenverschleißes und äußerer Verschmutzungen; Olykol· und Wasseranalyse zur Messung von Undichtigkeiten des Kühlsystems; Analyse der Brennstoffverdünnung, um Probleme des Brennstoffsystems oder der Verbrennung festzustellen; ölviskosltäts-, Oxydations- und Nitrierungsanalyse, um den Abbau des Öls und seine Ursachen zu bestimmen. In einem wirksamen System sollten alle diese Kriterien bestimmt und miteinander in Beziehung gebracht werden, um eine Übersicht über die in Wechselbeziehung stehenden Zustände von Maschine und öl zu erhalten.
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Ee sind verschiedene Analysiertechniken für Maschinenöl bekannt« aber diese bekannten Techniken haben den Nachteil, daß nur eine relativ kleine Anzahl von Proben an einem Arbeitstag geprüft werden kann und auf diese Weise die Kosten der einzelnen Analyse erhöht werden. Die vorbekannten Anlagen sind nicht ausreichend automatisiert und sind demgemäß nicht zur Anwendung in einem großen Umfang wirtschaftlich verwendbar.
Es ist daher der hauptsächliche Zweck der Erfindung, eine Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl zu schaffen» in der eine große Probenzahl an einem Werktag wirtschaftlich analysiert werden kann·,
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine automatisierte Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem Ol zu schaffen, die automatisch einen Bericht abgibt, der die Ergebnisse der ölanalysen zusammenfaßt und den Zustand von öl und Maschine anzeigt.
Noch ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, eine automatisierte Infrarot-Analysiervorrichtung zu schaffen, die die Infrarotspektren einer Mehrzahl von Maschinenölproben automatisch und aufeinanderfolgend bestimmt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung schließt die Vorrichtung zum automatischen Analysieren einer Mehrzahl von ölproben und zum Berichten ihrer Ergebnisse, eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen des Metallgehalts einer Mehrzahl von ölproben, ein Viskosimeter zum Messen der Viskosität derölproben und eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Infrarot-Absorptlonscharakteristiken einer Mehrzahl von ölproben, ein. In der weiteren Besohreibungseinleitung wird *Infrarot", wie üblich, durch IR abgekürzt. Weiterhin ist eine Digitalrechnervorrichtung und eine Einrichtung zum Einspeisen der Ergebnisse der Viskosität saessungen, der Metall- und der IR-Analysen in den Computer vorgesehen. Der Computer speichert Bezugsinformationen bezüglich der Grenzwerte der Viskosität« der Metallgehalte und der IR-Charakterlstiken des Öls, und er urnfaSt eine Einrichtung
zum Vergleichen der Resultate der genannten Analysen mit gespeicherten Bezugsinformationen. Der Computer speichert weiterhin Beurteilungskriterien, die mit den Vergleichswerten der Viskosität, der Metallgehalte und der IR-Charakteristiken des Öls in Beziehung stehen* Die Vergleichsresultate werden dann mit den Beurteilungskriterien in Beziehung gesetzt, und ein den Zustand der Olproben anzeigendes Berichtsformular wird erstellt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfaßt die IR-Analysiervorrichtung eine Probenstation, eine Bezugszelle und eine Probenzelle. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um eine Mehrzahl von Proben in der Probenstation automatisch und aufeinanderfolgend anzuordnen und um die in der Station in Stellung gebrachte probe in die Probenzelle zu bringen. Die IR-Vorrichtung bestimmt dann die IR-Charakterlstik der in der Probenstation angeordneten Probe in bezug zur Bezugszelle. Die nächste Probe wird in die Probenstation gebracht, nachdem das Spektrum der vorangegangenen Probe aufgezeichnet worden ist·
Oemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung 1st eine verbesserte Probenzelle für eine IR-Analysieranlage od.dgl. vorgesehen. Die Probenzelle gemäß der Erfindung kann von einem hochviskosen Medium in einer relativ kurzen Zeit entleert werden und umfaßt zwei im wesentlichen durchsichtige Elemente, die aneinander befestigt sind und zwischen sich eine Probenkammer bilden. Gemäß der Erfindung ist in eines dieser Elemente innerhalb der Kammer wenigstens eine Nut ausgebildet, damit die Probe, nachdem sJe geprüft worden ist, aus der Probenzelle schnell abgeführt werden kann.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der mit einem Computer versehenen Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem Ol gemäß der Erfindung. Flg. 2 ist ein typisches Berichtsformular zum Anzeigen der Resultate der ölanalysen.
Fig. 3 zeigt eine aufgeschlüsselte Arbeitsanleitung, die mit dem Berichtsformular der Fig. 2 ver-
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wendet wird. . ·
Flg. 4 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm des Computerteiles der Anlage nach Fig. 1. Fig. 5 zeigt ein Blookdiagraram einer automatischen IR-
Analysiervorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 6a, 6b, 6c illustrieren die verbesserte Probenzelle gemäß der Erfindung.
Fig. 7 stellt die Nockenscheibe!*- und Schaltvorrichtung für eine IR-AufZeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung, um nur die interessierenden "Bereiche" des IR-Spektrums aufzuzeichnen. Fig. 8 zeigt ein typisches IR-Diagramm, das von einer
Anlage gemäß der Erfindung aufgenommen ist. Die..Fig. 1 zeigt ein größeres Blockdiagramm der mit einem Computer versehenen Anlage zum Analysieren von für Maschinen bestimmtem öl gemäß der Erfindung. Der vom Kunden erhaltene Probenbehälter 1 wird in der Schüttelstation 2 geschüttelt. Der Probenbehälter 1 wird zur Probenaufnahmestat In 3 gebracht, in welcher die Probendaten wie Daten, die die ölserte, die Maschinentype und den Kunden betreffen, aufgezeichnet werden. Die Probendaten werden dem Computer 4 über eine Leitung 3a und ein Zwischensystem 5 eingegeben, um die Zuverlässigkeit der aufgezeichneten Information zu kontrollieren. Außerdem druckt der Computer 4 drei kleine Et liebten, auf die die Labornummer der Probe aufgedruckt 1st. Dann wird die Probe in drei Teile aufgeteilt, ein Teil wird in ein kleines Prüfröhrchen 6 od.dgl. gegeben, der zweite Teil wird in die Probenbehälterkapsel la oder irgendeinen anderen zweckmäßigen Behälter getan und der dritte verbleibt in dem Hauptkörper Ib des Probenbehälters 1.
Der Probenteil in der Kapsel la,an der ein Probenetikett befestigt ist, wird in eine Vorrichtung, wie ein direktschreibendes Spektrometer 7, z.B. ein Baird-Atomic-DRS-Geräti gebracht, in welchem die Konzentration von Metallen in Digits, die den Gehalt in ppm (parts per million) angeben, be-
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stimmt wird. Die die Netallkonzentrationen betreffenden Informationen werden durch das Zwischensyste» 5 in den Computer 4 übertragen. Der Computer k kontrolliert die OUltigkeit der Daten vom direktschreibenden Spektrometer 7 und nimmt sie entweder an oder weist sie zurück. Zur Messung der Netallgehalte von öl können auch andere Einrichtungen verwendet werden. Atom-Absorptions-Einrichtungen, Röntgenstrahlen-Fluoreszenz-Einrichtungen, Neutronen-Aktivierungs-Einrichtungen usw. sind typische Beispiele hierfür.
Die Metallanalyse mißt den Gehalt an Elsen, Chrom, Aluminium, Blei, Kupfer und Silizium in ppm (parts per million), um die Verschleißgeschwindigkeit der mit öl benetzten Teile und mechanische Fehler zu bestimmen, übermäßige oder stark ansteigende Metallgehalte kennzeichnen, daß die Verschleißgeschwindigkeiten der betreffenden Materialkomponenten in der Maschine ungewöhnlich hoch sind. Ein allzu hoher Siliziummeßwert bedeutet, daß zu viel Abrlebschmutz in das öl eintritt. Da submikroskopische Metallteilchen von Oberflächen der Teile abgerieben werden, werden siedorch das öl weggetragen und im öl zurückgehalten. Sogar die feinsten Mikronfilter werden nicht alle diese Teilchen entfernen. Durch die Messung der Konzentration dieser in einer ölprobe aus einer Maschine vorhandenen metallischen VerschMßelemente können die Verschleißgeschwindigkeiten der betreffenden Metallteile abgeschätzt werden, um zu bestimmen, ob der Verschleiß normal oder ungewöhnlich hoch ist. Z.B. kann eine mäßige Konzentration an Chromteilchen in einer ölprobe anzeigen, daß die Chromringe einer Maschine mit einer norm-alen Geschwindigkeit verschleißen, aber eine stärkere Konzentration kann auf ernsten Verschleiß hinweisen.
Das öl in dem Probenbehälter Ib wird zu einem Viskosimeter 8, wie z.B. dem Spezial Brookfield-Viskosimeter, geführt. In der Viskosimeterstation 8 schreibt eine Bedienungsperson das gemessene Drehmoment und die Umgebungstemperatur auf, diese und die die Probe identifizierende Information«
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werden der Zwischenstation 5 übergeben, in der die Information entschlüsselt und in eine dem Computer angemessene Information umgewandelt wird. Dann wird die umgewandelte Information vom Zwischensystem 5 in den Computer 4 eingespeist, der die Gültigkeit der Daten kontrolliert, sie annimmt oder zurückweist.
Die Viskositätsanalyse deckt bemerkenswerte Verdünnung oder Verdiokung des öle auf, die durch Verunreinigung, Zersetzung des Öls oder Verwendung einer falschen öltype verursacht werden.
Die Probe im Teströhrchen 6 wird einer IR-Analysierstation 9 übergeben, welche die Charakteristik der passenden Teile des IR-Spektrums automatisch bestimmt und die Information dem Zwischensystem 5 zuleitet, welches seinerseits die Information in den Computer "4 einspeist. Einzelheiten der IR-Analyslerstation 9 gemäß der Erfindung werden weiter unten mit Bezug auf die Flg. 5 behandelt, ebenso wird eine AusfUhrungsform des Computers 4 weiter unten in Einzelheiten beschrieben werden.
Die IR-Analyse bestimmt den Gehalt an Brennstoff, Wasser, Olykol und das Ausmaß der Olzersetzung in Form einer Oxydation und der Nitrierung. Ungewöhnliche Meßwerte zeigen, fehlerhafte oder Störungen aufweisende Maschinenteile, schlechte Einstellung, Lecks im Kühlsystem oder überhitzung an. Abgebautes öl bewirkt die Bildung von Schichten in der Maschine und verschlechtert die Schmierung.
In der IR-Analysierstation 9 wird die ölprobe variierenden Wellenlängen infraroten Lichtes unterworfen* Jede in das Ul gemischte Verunreinigung absorbiert einen IR-Strahl einer speziellen Wellenlänge. Das Gerät 9 bestimmt die von den verschiedenen Verunreinigungen absorbierten Beträge des Lichts, speist die entsprechenden Daten in den Computer 4 und stellt wahlweise ein Diagramm auf, das genau zeigt, wieviel Brennstoff« Wasser, Glykol, öloxydations- und ölnitrlerungsprodukte in der Probe vorhanden sind. Wie für die metal-
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1lachen Elemente sind auch hier Bezugskriterien für verschiedene Verunreinigungen festgelegt worden, um so durch den Computer 4 die Bestimmung von ungewöhnlichen Zuständen zu ermöglichen. Eine hohe Oxydationsgeschwindigkeit kann ein Symptom für übermäßige Masohinenhitze sein* Starke Konzentrationen an Brennstoff, Wasser und Olykol können viele Ursachen haben, darunter sind unsaubere Brennstoffzerstlubung, niedrige Arbeitstenperatur der Maschine oder Looks in Kühlsystem.
Der Computer 4, der vom Typ IBM-S J6o sein kann, speichert Bezugsinformationen in bezug auf Orenz- und Tendenzwerte der Viskosität, der Metallgehalte und der IR-Charakteristiken der ölproben. Eine detaillierte Ausführungβform des Computers 4 wird weiter unten in bezug zu Fig. 4 beschrieben. Der Computer 4 speichert außerdem Bewertungskriterien, die mit den Vergleichswerten der Viskosität, der Metallgehalte und der IR-Charakteristiken des Öls in Beziehung gebracht werden. Aus den Ergebnissen der verschiedenen Prüfungen kann, wenn sie mit den Tendenz- und den Grenzwerten und den Bewertungskriterien in bezug gebracht werden, der Zustand des Öls und/ oder der Maschine, aus der es entnommen wurde, festgestellt werden. Das Verfahren und die Vorrichtung,durch die der Computer diese Peststellungen trifft, werden im folgenden beschrieben.
Der Computer 4 erhält die Informationen in bezug auf die Olproben. Der Computer 4 vergleicht die erhaltenen Daten unddie Resultate Ihrer Analysen mit Orenz- und Bezügewerten und Tendenzen, meldet Alarm, gibt Arbeitsanweisungen nach Pig. 3 und sieht, wenn außergewöhnlich abnormale Bedingungen vorliegen, sofort einen Alarmbericht vor. Alarmberichte werden nur dann erstellt, wenn ein Ausnahmezustand vorliegt. Falls Alarmberichte vorgesehen sind, telephoniert oder telegraphiert der Laborleiter sofort mit dem Kunden, dessen Einheiten sich in einem Alarmzustand befinden, was aus den abnormalen Resultaten zu schließen ist, und teilt ihm
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notwendige Maßnahmen, die als Gegenmittel od.dgl. asu ergreifen sind, mündlich mit. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Resultate der Beurteilungen durch den Com- . puter 4 gespeichert bis eine vorher festgelegte Anzahl von Proben analysiert worden ist, woraufhin ein Satz von Berichtsformularen erstellt wird*
Der Computer k speist die Beurteilungsresultate zum Ausdrucken eines Satzes von Berichtsformularen für die Proben in einen Druoker 11 ein. Leere Berichtsformulare werden auf einem Hochgeschwindigkeitsdrucker 11 gestapelt, der vom Computer 4 Eingängsinformationen erhalt. Die Berichtsformulare werden, dann dem Kunden per Poet zugestellt.
Das Berichtsformular, von dem in Pig· 2 ein Muster gezeigt ist, sieht eine Tabellierung der öltypen, Kennzeichnung der Maschine, aus der das Ul entnommen wurde, und der Resultate aller an den ölproben durchgeführten Untersuchungen yor und faßt so eine Beurteilung über den Zustand von Ol und Maschine zusammen. Die letzt« Spalte, die mit "Arbeitskode11 bezeichnet ist, enthält eine verschlüsselte Arbeitsanleitung und wird auch vom Computer auegedruckt, sie dient als Hilfe zur Bestimmung der Ursachen des ölzustande und der Maschinenstörungen. Dieser Arbeitskode wird vom Computer nicht allein durch die Beurteilung der Resultate jeder einzelnen am Ul durchgeführten Untersuchung bestimmt, sondern auch durch miteinander Inbeztehungsetzen und Beurteilen verschiedener Kombinationen von Untersuohungsergebnlssen. Ein typischer Arbeitskode ist in Fig. | als aufgeschlüsselte Arbeitsanleitung dargestellt. ;
Es wird hervorgehoben, daß der Computer 4 ein Laborcomputer «ein kann« der allein für die Anlage zum Analysleren von Ol verwendet wird, oder aber eh in der Verwendung zeitlich aufgeteilter Computer sein kann« wie z.B. ein in zeitlicher Aufteilung arbeitender Computer einer öesellschaft, der nur teilweise für de Anlage zum Analysieren von Ol verwendet wird. Alternativ kann der Computer 4 auch ein
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Paar von Computern aufweisen» von denen der eine allein für die Anlage zum Analysleren von öl verwendet wird, und der andere ein mit dem ersten Computer 4 verbundener, in zeitlicher Aufteilung arbeitender Computer ist. Die Verbindung zwischen den beiden Computern könnte Über Telephonleitungen od»dgl. hergestellt werden. Wenn zwei Computer verwendet werden, wird der örtliche (der nur für die Anlage zum Analysieren von öl verwendete) Computer für allgemeine Aufgaben, wie Bestimmung der Gültigkeit der Daten, Speichern der zu analysierenden Daten, Speichern der Analysenergebnisse und zum Ausdrucken der Alarmberichte und der Berichtsformulare aus den von dem entfernt aufgestellten Computer erhaltenen Daten verwendet. Der entfernt aufgestellte in zeitlicher Aufteilung arbeitende Computer wird zum Speichern der Bezugs-, Grenz- und Tendenzdaten und zum Durchführen der komplexeren Analyse der Ergebnisse der verschiedenen Untersuchungen, um zum Arbeitskode und den Alarmbedingungen zu kommen, eingesetzt. Der örtliche Computer kann Daten für eine Mehrzahl von Proben speichern, die gespeicherten Daten zu dem entfernt aufgestellten Computer zur Analyse schicken und dann die zum Drucken der Berichte verwendeten Ergebnisse der Analysen speichern. Demgemäß kann der örtliche Computer eine weit weniger teure Einheit als der entfernt aufgestellte Computer sein, da in diesem kein komplexer Datenprozeß durchgeführt wird.
Die Fig. 4 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm einer besonderen Ausführungsform des in Fig. 1 gezelg-ten Computers 4. Die Daten von Spektrometer 7, Viskosimeter θ und IR-Analysiersystem 9 (der Fig. 1) werden über die Zwischensystemeinrichtung 5 in den Computer 4 eingespeist. Die ZwI-scheneysteroeinrichtung 5 legt Signale an die im Computer 4 angeordneten GUltigkeltsüberprüfungsstromkreise 60, 61 und 62 an, welche jeweils die Gültigkeit der Daten des un-,tersuchten Öls hinsichtlich Viskosität, Metallgehalt und IR-Charakteristik überprüfen. Die überprUfungsstromkreise 60-62
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für die Datengültigkeit, überprüfen das Datenformat und/oder die Art der Daten selbst» um zu bestimmen, ob von dem ZwI-schensystem 5 gültige Daten geliefert werden oder nicht. Die Ausgänge der QültigkeitsUberprUfungsstromkreise 60-62 sind Jeweils mit Vergleichseinrichtungen 63-65 verbunden, in denen die betreffenden Daten mit Grenz- und Bezugswerten verglichen werden« um zu bestimmen, ob irgendwelche abnormalen Zustände existieren. Die Daten werden außerdem mit vorangegangenen Daten des aus derselben Maschine entnommenden öls verglichen, um zu bestimmen, ob sich irgendwelche Tendenzen entwickeln· Die Orenz-, Tendenz- und Bezugswerte werden im Speicherteil 66 gespeichert und in die Vergleichseinrichtungen 65-65 eingespeist* Falls durch irgendeine der Vergleichseinrlohtungen 63-65 eine sehr abnormale Tendenz oder ein sehr abnormaler Zustand aufgedeckt wird, was einen gefährlichen Zustand, der Maschine, aus der das Ol entnommen wurde, anzeigt, wird in eine Alarmeinrichtung 70 für Ausnahmezustände über Jeweils eine der Leitungen 67-69 ein Alarmsignal eingespeist. Dann erzeugt die Alarmschaltung 70 ein Alarmsignal« weichte der Bedienungsperson der Anlage signalisiert, sofort den Besitzer oder Betreiber des Fahrzeuges, aus dem die ölprobe entnommen wurde« von der Notsituation in Kenntnis zu setzen. Wenn ein Alarmsignal erzeugt wird, wird die Bedienungsperson im allgemeinen telephonieren oder dem Kunden ein Fernschreiben senden, um ihm den Ausnahmezustand mitzuteilen.
Die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen 63-65 werden in den Speicher 66 eingespeist, in dem die Analysenergebnisse mit den Resultaten von vorangegangenen Proben aus derselben Maschine gespeichert werden. Außerdem werden die Ausgänge der Vergleichseinrichtungen 63-65 an einen Korrelator 71 geführt, der verschiedene Kombinationen der Resultate der in den Vergleichseinrichtungen 63-65 durchgeführten Vergleiche mit den im Speicher 66 gespeicherten Tendenz- und Bezugslnforaationen vergleicht. Der Korrelator 7I gibt die Ergeb-
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nisse der Korrelation der Daten an einen Kodierer 72· Der Korrelator 71 bestimmt außerdem, ob sich irgendwelche Tendenzen entwickeln und, ob irgendeine Kombination von Bedingungen in der Maschine existiert, die einen gefährlichen Zustand anzeigt. Falls eine gefährliche Tendenz oder ein gefährlicher Zustand aufgedeokt wird, gibt der Korrelator 71 auf der Leitung 72 ein Ausgangssignal an die Alarmelnrichtung 70 für den Ausnahmezustand, und die Alarmeinrichtung 70 erzeugt ein Alarmsignal, um der BetKtigungsperson der Anlage durch Alarm mitzuteilen, dem Kunden den gefährlichen Zustand anzuzeigen.
Als Alternative könnten die OUltigkeitsstromkreise 60-62 duroh einen Stromkreis und die Stromkreise der Vergleiohseinriohtungen 65-65 duroh einen Stromkreis ersetzt werden· Dann können die Informationen der drei ölanalysierstationen abwechselnd oder aufeinanderfolgend durch denselben Hoohgesohwindlgkelteetromkrels hindurchgespeist werden.
Die Ausgänge des Korrelators 71 und der Vergleichseinrichtungen 63-65 werden an eine Kodierungeeinrlohtung 7J5 angelegt, in der die Ausgänge des Korrelators 71 und der Vergleichseinrichtungen 65-65 in den Arbeitekode und andere sich auf den 01- und den Naschinenzustand beziehende Quantitäten kodiert, die auf dem Berichtsformular nach Fig. 2 erscheinen. Der Ausgang des Kodierers 73 wird an eine Speichereinheit 74 angelegt, deren Ausgang an den in Fig. 1 und Fig. 4 gezeigten Drucker 11 angelegt wird.
Die Arbeit des Computers 4 wird durch eine Zeitgebereinrlchtung 75 gesteuert, welche die Übergabe von Informationen zwischen seinen verschiedenen Teilen steuert. Um den Fachmann in die Lage zu versetzen, gemäß der Erfindung zu verfahren, ist es nicht notwendig, eine detaillierte Beschreibung des Zeitgebers 75 zu geben. Der Zeitgeber 75 kann auch programmgesteuert sein.
Die Speichereinheit 74 kann wahlweise vorgesehen werden oder nicht; in der hier beschriebenen Ausführungsform
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wird sie zum Aufspeichern der Informationen in bezug auf eine Mehrzahl von Maschinenölproben verwendet. Die in der Speichereinheit 74 gespeicherten Informationen werden herausgelesen, und eine Mehrzahl von Berichtsformularen wird mit Hilfe des Druckers 11 ausgedruckt. Diese Anordnung versetzt den Drucker 11 in die Lage, während der Leerlaufperioden für andere Zwecke verwendet zu werden. Als Alternative kann der Ausgang des Kodierers 73 direkt in den Drucker 11 eingeführt werden, so daß die betreffenden Berichtsformulare eines nach dem anderen bedruckt werden, jeweils nachdem eine Probe analysiert worden ist* In diesem letzteren Fall muß der Drucker 11 im wesentlichen die ganze Zelt über mitlaufen und kann für andere Zwecke nicht in geeigneter Weise zeitlich aufgeteilt betrieben werden.
Die verschiedenen Stromkreiselemente nach FIg· 4 sind nicht in Einzelheiten erläutert worden, da die besondere Konstruktion jedes einzelnen Blockes zum Wissen des durchschnittlichen Fachmanns gehurt. Z.B. können die Gültigkeltsüberprüfungsstromkreise 60-62 Vergleichseinrichtungen, um zu überprüfen« ob die Eingangsdaten in einen vorherbestimmten Bereich oder Bereiche fallen oder nloht,und Schaltungen zum Überprüfen des Formats der Daten aufweisen (das bedeutet, ob die von dem Zwischensystem 5 gelieferten Daten die richtige Länge haben, ob sie richtige Kodes haben etc), Die Vergleichestromkreise 63-65 schließen Stromkreise zun Vergleichen der von den GÜltigkeitsUberprüfungsstromkrelsen 69-62 kommenden Daten mit den In der Speichereinheit 66 gespeicherten Bezugs-, Tendenz- und Grenadat^n mit ein. Ferner weisen die Vergieiohsstromkreise 63-65 Schaltungen zum Aufdecken von Notsituationen auf. Die In den Vergleichseinriohtungen 63-65 angeordneten NotSituationen feststellenden Stromkreise umfassen einenDekodierungsstromkreis, wie z.B. einen Matrixstromkreis, der auf vorbestimmte NotSituationen anzeigende Datenanordnungen anspricht.
Die Korrektureinrichtung 71 weist Stromkreise zum Ver- ·
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gleichen verschiedener Kombinationen von Eingängen der Vergleichseinrichtungen 63-65 mit Bezugs-« Tendenz- und Orenzdaten aus dem Speicher 66 auf. Außerdem weist der Korrelator sytromkreis 71 einen Dekodierungsatromkreis zum Herausfinden von den Ausnahmezustand anzeigenden vorbestimmten Datenanordnungen und zum Einspeisen eines geeigneten Signale in die Alarmeinrichtung 70 auf. Der Kodierer 73 erhält die Eingangsinformation bezüglich auf die apfeiner betreffenden ölprobe durchgeführten Untersuchungen, kombiniert die Informationen, stellt das Vorhandensein verschiedener Bedingungen und verschiedener, vorbestimmter Kombinationen von Bedingungen fest und schafft kodierte Datenergebnisse, die geeignet sind, um in den Drucker 11 eingespeist zu werden, um das Berichtsformular nach Fig. 2 auszudrucken. Die Kodierungseinrichtung 73 kann einen Kodierer von Matrixtyp aufweisen, der verschiedene Ausgangssignale im Ansprechen auf vorherbestimmte einzelne Eingangssignale und auf vorherbestimmte Kombinationen von Eingangssignalen abgibt.
Die Alarmeinrichtung 70 kann weiterhin mit (nicht gezeigten) Einrichtungen versehen sein, um der Bedienungsperson der Anlage den gefährlichen ölzustand genau anzuzeigen, so dad der Kunde entsprechend verständigt werden kann. Außerdem kann durch nicht gezeigte Vorrichtungen ein ausgedrucktes Alarmformular erstellt werden.
Nachdem das Berichtsformular nach Flg.2 durch den Drucker 11 in Übereinstimmung mit der durch einen Computer durchgeführten Beurteilung der Eingangsdaten ausgedruckt worden ist, wird das Berichtsformular gemeinsam mit der Arbeitsanleitung nach Fig. 3 dem Kunden zugeschickt. Abnormale Anzeigewerte werden mit einem Sternchen versehen. Die Arbeltsanleitung setzt den Kunden in die Lage, das Berichtsformular schnell und leicht zu interpret leren, um festzustellen, ob korrigierende oder vorbeugende Wartungsmaßnahmen an der Ma-.sohine notwendig sind.
Vergleiche der ölCharakteristiken mit denen vorangeg&n-
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gener Proben derselben Maschine werden angestellt, um kennzeichnende Tendenzen oder abnormale Zustände zu beetineen.
Normale Tendenzen der ölcharakteristiken nach verschiedenen Betriebsstunden von Maschinen sind festgelegt worden. Duron Vergleichen laufender Tendenzen einer ölprobe mit diesen BftZugstendsnzwerten können auflergewohnliche Tendenzen aufgedeokt werden. Steile Anstiege der Verschleißeleraentgehal. te in ppm von einer mir näohsten ölprobe, läßt außergewöhnlichen VersohleiS und vielleicht einen unkontrollierbaren Zustand vergüten« der vorzeitigen Ausfall der Maschine bewirken kann. Resultate des gleichen Öls in verschiedenen Maschinen in unterschiedlichen Anwendungsfällen können zur Bestimmung neuer« verbesserter {^zusammensetzungen verwendet werden. Die Tendenzanalysen der Resultate von ölen verschiedener Qualltätsstufen in einer Maschine irgendeiner Bauart können zur Bestimmung der relativen Beanspruchung dieser Maschine und seiner optimalen ölanf orderungen verwendet werden»
Falls erwünscht, kann eins zusätzliche Speichereinrichtung «it den QUltigkeitsUberprUfungsstromkreisen 60-62 gekoppelt werden, um Versuchsdaten für eine Mehrzahl von ölproben zu speichern. Nachdem eine vorherbestimmte Anzahl von Proben untersucht worden ist, kann dann der Computer die In der zusätzlichen Speichereinrichtung gespeicherten Daten in der oben beschriebenen Weise analysieren. Dadurch kann der Computer für andere Zwecke eingesetzt werden, während sich Prüfdaten ansammeln. Falls die Speichereinheit 66 der Flg. 4 groß genug ist, könnten die Eingangsdaten dort eingespeist werden, bis sich eine genügend große Zahl an Daten angesammelt hat. Das ergibt eine wirtschaftlichere Verwendung des Computers 4.
Die Fig. 5 zeigt eine automatische IR-Analysiervorrichtung gemäß der Erfindung, die automatisch und aufeinanderfolgend für eine Mehrzahl von ölproben die Charakterist1-
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ken« wie z.B. die IR-Absorptionsoharakteristiken für passende Teile des IR-Spektrums bestimmt. Die IR-Vorriehtung gemäß der Erfindung weist eine Hauptsteuereinrichtung 21, ein IR-Aufzeichnungsgerät 33, eine NF-Steuervorrichtung 26, eine Vakuumpumpe 27 und einen automatischen Probenffördertisch 28 auf, die miteinander in der unten beschriebenen Weise verbunden sind. Die Hauptsteuereinrichtung 21 ist mit einer Energiequelle 22 verbunden, die gewöhnlich 110 V Wechselspannung hat. Die Hauptsteuereinrichtung 21 verteilt die Energie Über den Versorgungsenergieverteiler 25 auf die anderen Elemente des automatischen IR-Oerätes. Die Hauptsteuereinrichtung weist weiterhin einen Probenimpulszähler 24 auf, der die Anzahl der in der Anlage untersuchten Proben zählt. Weiterhin ist ein Bezugsölwahlschalter 25 zum Auswechseln des Bezugsöls, in bezug auf welches die IR-Analyse durch das IR-Aufzeichnungsgerät 33 durchgeführt wird, eingeschlossen. Der Bezugsölwahlschalter 25 kann in Verbindung mit dem Prο-benimpulszähler 24 programmiert sein, so daß, nachdem eine bestimmte Anzahl von ölproben einer ersten Sorte analysiert worden 1st, das Bezugsöl im IR-Aufzeichnungsgerät 33 automatisch in der unten beschriebenen Weise ausgewechselt wird, so daß öl einer zweiten Sorte analysiert werden kann. Viele verschiedenartige AusfUhrungsformen des Bezugsölwahlschalters 25 und des Probenimpulszählers 24 können vorgesehen sein.
Die Hauptsteuereinrichtung 21 ist mit einer NF-Steuervorrichtung 26, die mit einer Vakuumpumpe 27 und einem automatischen Probenfördertisch 28 gekoppelt ist, verbunden. Ein Dippersondenmechanismus 29 ±st> mit dem Probentisch 28 gekoppelt. Die Kombination der NF-Steuereinrichtung 26, dem Probentisch 28 und der Dlppersonde 29 1st ein modifiziertes NF-Eingangssystem, wie z.B. das von der Perkin Eimer hergestellte Teil Nr. 3IO-OO62. Die verschiedenen Modifikationen wurden zum Anpassen an die spezielle Anwendung gemacht, jedoch sind nicht alle Modifikationen hier im einzelnen beschrieben. Die NF-Steuereinrichtung 26 weist eine Vorsteilsteuerung 30
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für den Probentisoh auf, die mit einer Dipper sondensteuerung" versehen ist, und die automatisch bewirkt, daß der Probentisch 28 die nächste Probe zur Dipperstation vorschiebt und weiterhin bewirkt, daß die Dippersonde 29 in genauer zeitlicher Beziehung in die nächste Probe eintaucht. Die NF-Steuereinrichtung 26 wurde so ausgeführt, daß sie eine Vakuumpumpenenergiequelle 3I aufweist, die bewirkt, daß die Vakuumpumpe 27 in zeitlicher Beziehung mit dem Probentisch 28 und dem Dippersondenmechanismus 29 arbeitet. Die Vakuumpumpe 27 ist mit der Probenzelle 22 im IR-Aufzeichnungsgerät verbunden, die ihrerseits mit der Dippersonde 29 gekuppelt 1st. Die NF-Steuereinrichtung 26 ist ferner so ausgebildet, daß sie ein Impulssignal an den Probenimpulszähler 24 in zeitlicher Beziehung zu dem Probennahmevorgäng der Anlage liefert.
Das IH-AufZeichnungsgerät 33 dieser Ausführung ist ein modifiziertes Perkin-Eliaer-IR-Spektrophotometer "Modell 457". Der Ausgang des Spektrophotometers wird in eine von Perkin Eimer erhältliche Konvertereinrichtung 36 eingespeist, um den Ausgang dtes Aufzeichnungsgerätes 32 in dem Computer angemessene Daten umzuwandeln. Andere zweckmäßige IR-Analysiervorrichtungen können verwendet werden.
Im Betrieb vergleicht das IR-AufZeichnungsgerät 33 die IR-Charakteristiken einer in die Probenzelle 32 eingeführten ölprobe mit den IR-Charakteristiken eines in der Bezugszelle enthaltenen Bezugsöls, wie z.B. in einer der Bezugszellen 34a, die auf einer Bezugsdrehscheibe 34 angeordnet sind. Das Ergebnis des Vergleichs wird elektrisch in den Computer k zur Analyse eingegeben. Das Ergebnis des Vergleichs kann aber auch auf einem Diagrammschreiber, der in dieser Ausführungsform der Erfindung ein Teil des XR-Aufzeiohnungsgeräts 33 1st, ausgedruckt werden. Das Diagramm kann gelesen werden, um die Eingangsinformationen für den Computer zu , schaffen,oder durch die Bedienungsperson gelesen werden, um die Arbelt der Anlage zu überprüfen. Falls der Computer ver-
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sagt, kann das Diagramm von der Bedienungsperson gelesen und von Hand analysiert werden.- Die Auswertung von Hand 1st jedoch sehr grob,und bedingt durch die Kompliziertheit der Analyse können genaue Beziehungen und.Vergleiche zu anderen Daten nicht in zufriedenstellender Weise behandelt werden.
Die Modifikationen des Basis-IR-Aufzeichnungsgerätes 33 weisen das Hinzufügen einer automatisch und von Hand gesteuerten Bezugsöldrehscheibe 34 auf« welche eine Anzahl von Bezugsölzellen 34a trägt« welche mit dem Bezugsölwahlschalter 25 zum Anbringen der richtigen Bezugsölzelle 34a in der genauen Position in der IR-Analysiervorrichtung gekuppelt ist, in bezug zu der die ölprobe untersucht wird. Für jede Type des untersuchten Öls ist ein anderes Bezugsöl erforderlich, jede Bezugszelle 34a enthält eine andere Sorte Bezugsöl. Die Stellung der Bezugsölwahlscheibe 34 kann von Hand oder in Übereinstimmung mit einem vorherbestimmten Programm, wie z.B. durch die Charakteristiken des Bezugsölwahlschalters 25 und des Probenimpulszählers 24 festgelegt, verändert werden. Zwischen dem Bezugsölwahlschalter 25 und der BezugsOldrehscheibe 34 ist ein Motor 35 gekuppelt, der hier nur als Beispiel aufgeführt ist, da auch andere Steuervorrichtungen anstelle des Motors verwendet werden können. Anstelle des heute üblichen Anbrlngens der Proben im Aufzeichnungsgerät 33 von Hand wurde die in der Flg. 5 dargestellte mechanisierte und programmierbare Anordnung der Bezugsdrehscheibe vorgesehen. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Zeitersparnis und wird ein unbeaufsichtigtes Arbeiten beim Analysleren einer Mehrzahl von Sorten von ölproben ermöglicht.
Um die Bezugsölwahlscheibe 3^ zu programmieren, kann der Probenimpulszähler 24 In der Hauptsteuereinrichtung 21 sechs einzelne Zähler aufweisen, von denen jeder jeweils ' einzeln steuerbar und von denen jeder jeweils einer Bezugszelle von sechs auf der BezugsOldrehscheibe 34 montierten Bezugsölzellen 34a zugeordnet 1st· Jeder Zähler zählt die Zahl von ölproben einer besonderen Sorte, die mit entspre-
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chenden Bezugsölproben zu vergleichen sind. Wenn die genaue Zahl von jeder Probentype mit dem genauen Bezugsöl verglichen worden ist,wird die Bezugsöldrehscheibe automatisch veranlast, sich zu drehen, um das nächste gewünschte Bezugsöl zur Durchführung der IR-Untersuehung in Übereinstimmung mit den Einstellungen der Zähler in Stellung zu bringen. Selbstverständlich ist es notwendig, die Sorten der Proben richtig zu gruppieren, wenn sie auf den automatischen Probenfördert lach 28 gestellt werden.
Ferner kann der ölwahlschalter 25 eine Mehrzahl von einzelnen Schaltern oder Zählern aufweisen, von denen jeder einer anderen ülzelle 34a auf der Bezugsdrehscheibe 34 entsprioht. Jeder Schalter oder Zähler kann auf die Zahl der zu analysierenden Proben jeder ölsorte eingestellt werden. Wenn Jede einzelne ölprobe untersucht wird, wird der entsprechende Schalter oder Zähler schrittweise zurückgestellt. Als Alternative kann auch der Probenimpulszähler 24 die analysierten ölproben zählen, bis seine Zählung mit der Einstellung des Schalters oder Zählers übereinstimmt und damit anzeigt, daß die richtige Anzahl von Proben einer gegebenen Sorte untersucht worden sind. Nachdem die vorher festgelegte Anzahl von Proben der Type* die einer bestimmten Schaltereinstellung entspricht, untersucht worden ist, wird die Drehscheibe 34 veranlaßt zur nächsten gewünschten Stellung zu drehen, und sie verbleibt dort, bis der ölwahlschalter 25 in die nächste Schaltstellung heruntergeschaltet ist, oder wenn auf ihn auf andere Welse eingewirkt wird, die Bezugswahl scheibe 34 zu veranlassen, in die nächstfolgende erwünschte Stellung zu drehen.
Eine weitere Modifikation des IR-AufZeichnungsgerätes 33 stellt die Verwendung einer verbesserten Probenzelle 34a dar. Die bekannte normale Ausführung einer abgeschlossenen Probenzelle 34a weist ein Paar von infrarotdurchlässigen Teilen auf, zwischen denen sich ein kleiner innerer Hohlraum bekannter Dicke befindet. Der kleine innere Hohlraum ist zum Füllen mit der Probe durch eine Eingangsöffnung am einen Ende
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zugänglich, während eine Ausgangsöffnung der verdrängten Luft gestattet, am anderen Ende der Zelle auszutreten. Der Inhalt des kleinen inneren Hohlraums wird dann der Prüfung unterworfen. Die Zelle kann auch durch Hineinsaugen der Probe in sie durch die Eingangsöffnung unter Anlegen von Vakuum an der Ausgangsöffnung gefüllt werden. Diese Art einer bekannten Zelle ist dann zufriedenstellend, wenn sie in einer Anlage angewendet wird, in der saubere, trockene Zellen mit einer Probe für Jede durchgeführte Untersuchung gefüllt werden. Die Dicke des inneren Hohlraumes (100 M ) erlaubt im allgemeinen nicht das Entfernen einer sich vorher innerhalb des Hohlraumes befindlichen Probe mit hoher Viskosität durch eine folgende Probe innerhalb eines praktisch vertretbaren Zeitraumes. In den bekannten Probenzellen z.B. ist es, wenn Vakuum an die Ausgangsöffnung angelegt wird, um die in der Zelle vorhandene Probe zu entfernen und gleichzeitig in die Zelle über die Eingangsöffnung eine neue probe hineinzusaugen, nicht möglich, die vorangegangene Probe in einer genügend kurzen Zeit zu entfernen, um eine große Zahl von IR-Untersuchungen in einem kurzen Zeitraum durchzuführen. Die Wirkungen der hohen Viskosität der Probe und die kleine Hohlraumdicke bewirken gemeinsam,daß eine Zeit zum Entfernen von mehreren Minuten er forderlich ist. In der Anlage gemäß der Erfindung sind die bekannten Probenzellen zur Verwendung als Bezugszellen }4a geeignet, da die Bezugsproben nicht aus den auf der Bezugsdrehscheibe 34 befindlichen Bezugszellen 3^a entfernt werden.
Gemäß der Erfindung nüssen die auf der IR-Analysiereinrichtung 33 angeordneten Probenzellen 32 Jedoch gereinigt und eine neue Probe in sie hineingebracht werden, bevor jede Prüfung durchgeführt wird. Die Ausgangsöffnung der Probenzelle 32 ist mit einer Vakuumpumpe und die Eingangsöffnung der Probenzelle 32 ist mit der Dippersonde 29 verbunden. Wenn die Dippersonde 29 veranlaßt wird, in ein Prüfröhrchen einzutauchen, bewirkt die NF-Steuereinrichtung, daß die
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Vakuumpumpe angestellt wird, um die vorherige Probe aus der Probenzelle 32 herauszusaugen und gleichzeitig die neue Probe durch die Dippersonde 29 und die Eingangsöffnung der Probenzelle 32 hineinzuziehen, um den darin befindlichen Hohlraum zu füllen* Jedoch,wie bereits oben erwähnt, würde es bei bekannten Probenzellen mehrere Minuten dauern, um die Probenzellen von der vorherigen Probe ausreichend zu reinigen, um genaue Versuchsergebnisse von der neuen Probe sicherzustellen. Daher wurde eine verbesserte Ausführung einer IR-Zelle entwickelt, die ein ausreichendes Entfernen der vorherigen Probe aus der Zelle und das Einbringen einer neuen Probe in einer extrem kurzen Zeitdauer erlaubt, um genaue Untersuchungsergebnisse an jeder Probe sicherzustellen. : ■
In den Fig. 6a und 6b ist eine vorder- bzw. eine Seitenansicht einer verbesserten Probenzelle gemäß der Erfindung zur Verwendung mit IR-AufZeichnungsvorrichtungen od.dgl. gezeigt. Die verbesserte Probenzelle 32 weist ein erstes und ein zweites infrarotdurchlässiges Teil 4o und 41 auf, die zwi« sehen sich einen kleinen Hohlraum 42 bilden. Das tatsächliche Analysengebiet des Teiles der Zelle 32, die durch den Hohlraum 42 bestimmt ist, ist mit 43 bezeichnet. Nuten 44 und sind in den Teilen 4o und 41 innerhalb des Hohlraumgebietes 42, aber außerhalb des tatsächlichen Analysengebietes 43 vorgesehen. Wenn Vakuum an die Ausgangsöffnung 46 angelegt wird, um die in der Zelle vorhandene Probe zu entleeren und zu bewirken, daß die nächste Probe in die Eingangsöffnung 47 gesaugt wird, bewirkt das Vorhandensein der Nuten 44 und 45 ein größeres Volumen des Mediumflusses pro Zeiteinheit innerhalb des Hohlraums 42. Dieser vergrößerte Fluß erlaubt ein schnelleres Entfernen der sich innerhalb des Hohlraums 42 befindenden Probenmenge aus der Zelle. In der Praxis wurde gefunden« daß die Nuten 44 und 45 ein Entfernen einer ölprobe aus der Zelle in ungefähr 45 Sekunden ermöglichen, wohingegen die bekannten Zellenausführungen eine Entleerungs-
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zeit von mehreren Minuten erfordern.
Fig. 6c veranschaulicht ein typisches Fließmuster des Mediums innerhalb der Zelle gemäß der Erfindung, während Vakuum an der Ausgangsöffnung 46 angelegt ist, um den Inhalt der Zelle zu entleeren und die nächste probe über die Eingangsöffnung 47 anzusaugen. Der Fluß des Mediums wird durch die Pfeile 48 angedeutet. Wenn die Saugwirkung vorhanden ist, wird das Medium in Qagonalrichtung zur Zelle von Nut 45 zu Nut 44 gesaugt. Der erhöhte Fluß des Mediums pro Zeiteinheit während des Entleerens der Zelle wird auf die Tatsache zurückgeführt, daß die wirksame Länge des den Fluß einengenden Bereichs (das ist die Zone dünnen Filmes 42) innerhalb des Hohlraums verkürzt ist, was durch das Vorhandensein der Nuten, die die Einengung des Flusses des Mediums verringern, bedingt ist.
Es wird betont, daß Eingangs- und Auegangsöffnung 46 und 47 Jeweils durch Bohrungen durch die Seite eines der Teile 40 bzw. 41 oder beider Teile 40 und 41 ausgeführt werden können, wobei die Bohrungen in Verbindung mit dem Hohlraumbereich 42 und den Nuten 44 und 45 stehen. Andere Anordnungen der Eingangs- und Ausgangsöffnungen können in Übereinstimmung mit den individuellen Anforderungen der Anlage verwendet werden. Die hier gezeigten Nuten 44 und 45 dienen nur als Beispiel. Es 1st klar erkenntlich, daß anders gestaltete und anders gemessene Nuten verwendet werden könnten, um äquivalente Resultate gemäß der Erfindung zu erzielen. Ferner könnten die Nuten in nur einem der transparenten Teile 40 und 41 vorgesehen sein.
Die oben beschriebene Zelle 32 ist in irgendeiner Systemart brauchbar, in der das Entleeren des Inhalts einer einen dünnen Hohlraumbereich (wie z.B. Bereich 42 der Fig. 6a und 6b) aufweisenden Probenzelle in relativ kurzer Zeit gefordert wird. Die Zelle 32 gemäß der Erfindung ist besonders geeignet zur Verwendung bei viskosen Median, wie z.B. Maschinenöl od.dgl.
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Eine weitere Modifikation der Grundausführung des IR-Aufzeichnungsgerätes 33 besteht im Antriebssystem für den Diagrammschreiber, um nur die interessierenden "Bereiche" des ganzen IR-Spektrums bei kontinuierlicher Arbeitsweise bis zum Abschalten der Anlage aufzuzeichnen.
Mit Interessierenden "Bereichen" sind diejenigen Teile des IR-Spektrums gemeint, die die gewünschte Information in bezug auf den Zustand des Öls verschaffen. Z.B. verschafft der interessierende "Bereich" von 750 bis 1850 cm Informationen bezüglich der Zustände, wie BrennstoffVerdünnung, Oxydation, Glykolgehalt und Nitrierung, während der interessierende "Bereich" von JlOO - 3700 cm~ Informationen in bezug, auf die Zustände, wie Wasserkondensation und Glykolgehalt, verschafft. Es ist. .Bar, daß für andere Anwendungen als auf ölanalysen, andere "Bereiche" im IR-Spektrum von Interesse sein können. Beim Durchführen von Maschinenölanalysen ist es lediglich erforderlich, bestimmte Teile des IR-Spektrums zu untersuchen. Es ist wünschenswert, die Geschwindigkeit des Diagrammschreibers in der IR-Vorrichtung 33 zu verändern, um die unerwünschten Teile des IR-Spektrums so schnell wie möglich zu überspringen, um dadurch so wenig wie möglich Zeit zu verschwenden. Um dies zu erreichen, wurde eine eine Nockenscheibe 50 und einen Schalter 52 aufweisende Einrichtung vorgesehen, die mit einer Welle 51 des Diagrammschreiberteiles der IR-Vorrichtung 33 verbunden ist, um zu bewirken* daß der Diagrammschreiber während bestimmter Teile des IR-Aufschreibzyklusses in eine Arbeltsweise hoher Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung geht. Die Drehung der Welle 51 entspricht dem internen Wellenlängenprogramm der IR-Vorrichtung 33. Diese Modifikation wird in der Fig. J veranschaulicht. Eine Nockenscheibe 50 mit vorbestimmten hohen und niedrigen Teilen 50a bzw. 50b ist auf der Welle 51 des Diagrammschreibers innerhalb der IR-Vorrichtung 33 befestigt. In Verbindung mit der Nockenscheibe 50 ist ein Mikroschalter 52 angeordnet, der mit der IR-Schaltung über
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eine Spektrumfenstersteuerung 53 verbunden ist. Der Schalter 52 wird durch die hohen Teile 50a und die niedrigen Teile 50b der Nockenscheibe 50 wahlweise betätigt. Die Lagen und die Abmessungen der hohen und der niedrigen Teile der Nokkenscheibe 50 stehen mit der Wellenlänge in Beziehung, die vom IR-Aufzeichnungsgerät bei vorherbestimmten Zeitperioden während des Arbeitens der Anlage aufgezeichnet wird. Wenn der hohe Punkt 50a der Nockenscheibe 50 den Mikroschalter 52 berührt, wird der Schalter 52 betätigt und bewirkt dadurch, daß die Aufzeichnungsvorrichtung in ihrer normalen Aufzeichnungsweise arbeitet. Wenn die niedrigen Funkte 50b der Nockenscheibe 50 am Mikroschalter 52 sind, schaltet der Mikroschalter seinen Zustand und bewirkt, daß die Welle 51 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird und setzt die Aufzeichnungsvorrichtung außer Betrieb, bis ein anderer hoher Punkt 50a auf der Nockenscheibe 50 wieder den Mikroschalter 52 betätigt. Auf diese Weise wird die Aufzeichnungsvorrichtung veranlaßt, unerwünschte Teile des IR-Spektrums schnell zu überspringen, wenn die niedrigen Teile 50b der Nockenscheibe 50 dem Schalter 52 gegenüberliegen. Ein typisches Diagramm, das die aufgezeichneten und übersprungenen Teile des IR-Spektrums zeigt, ist in Fig. 8 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist das IR-Spektrum nur in den Bereichen von 750-1850 cm"1 und 2100-3700 cm"1 aufgezeichnet. Dies sind die beiden interessierenden "Bereiche". In anderen Anwendungsfällen kann die Nockenscheibe ausgeführt sein, um anddre interessierende Bereiche aufzuzeichnen.
Der Mikroschalter 52 ist mit der Schaltung der IR-Vorrichtung 33 in geeigneter Weise verbunden, wie dies im Blockschaltbild der Fig. 7 angezeigt ist. Die Einzelheiten der Verbindung des Schalters 52 mit der Schaltung sind hier nicht weiter erläutert. Es ist War, wie der Schalter 52 mit der Schaltung der IR-Vorrichtung 33 zu verbinden ist, um die oben beschriebenen Funktionen gemäß der Erfindung durchzuführen. Der Schaltplan der IR-Vorrichtung 33 ist von der
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Firma Perkin-Elmer Co erhältlich, und er erscheint in den zugehörigen Bedienungsanleitungen,
Weiterhin 1st eine mit dem Schalter 52 gekuppelte Spektrumbereichssteuerung 53 (Pig· 5 und Fig. 7) vorgesehen, um den Schalter 52 auszuschalten, so daß das Aufzeichnungsgerät das vollständige Spektrum aufzeichnet. Die Bereichssteuerung 53 kann auch angepaßt sein, um die Stellungen des Schalters 52 zu verändern, um, falls es erwünscht ist, unterschiedliche Bereiche des Spektrums aufzuzeichnen.
Die automatische IR-Aufzelchnungsanlage nach Fig. 5 wird wie folgt gestartet: Die Hauptenergieeinheit 23 wird eingeschaltet, der Impulszähler 24 und der Bezugsölwahlschalter 25 werden ausgeschaltet. Die Enerwie wird durch verschiedene Relais in der Hauptenergieversorgungseinheit 23 zu den ferngesteuerten Einheiten in Fig. 5 (NF-Steuervorrichtung 26, Probentisch 28, IR-Aufzeichnungsvorrichtung usw.) gebracht. Der (nicht gezeigte) Hauptschalter an dem IR-Aufzeichnungsgerät 33 und der (nicht gezeigte) Hauptschalter an der NF-Steuereinrichtung 26 werden eingeschaltet. Die Steuereinheit 30 für den Probentischvorschub und die Dippersondensteuerung innerhalb der NF-Steuereinrichtung enthält einen Zeitgeber, der auf eine passende Zeitdauer (wie z.B. 45 Sekunden) eingestellt wird. Der nicht gezeigte Hauptschalter an dem Probentisch 28 wird auf ?automatisch" gestellt, und der (nicht gezeigte) Schalter an der Vakuumpumpe 27 wird eingelegt. Der Probentisch 28 wird dann mit bis zu 200 zu analysierenden Proben gefüllt.
Ein (nicht gezeigter) Handeinschalter an der NF-Steuereinrichtung 26 wird durchgedruckt, um das Arbeiten der Anlage in Gang zu bringen. Die Steuereinheit 30 bewirkt dann, daß die Dippersond· 29 in das erste Prüfröhrchen 37 eintaucht und gleichzeitig wird die Vakuumpumpe 27 eingeschaltet und beginnt, die Probe in die Probenzelle J>2 hineinzusaugen, die mit der Vakuumpumpe über Vakuumleitung 38 und mit der Dippersonde 29 verbunden ist* Nach 45 Stunden wird die
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Vakuumpumpe durch die sich*in der NF-Steuereinrichtung 26 befindende Steuerung 30 abgeschaltet« und die Dlppersonde 29 wird veranlaßt, sich nach oben aus dem Prüfröhrchen 37 herauszubewegen. Der Probentisch 28 wird dann durch die NF-Steuerung 26 veranlaßt, die nächste Probe in die Dipperstation vorzuschieben.
Nachdem die Vakuumpumpe abgeschaltet ist und das Probenöl in der Probenzelle 32 richtig angeordnet ist, wird das IR-Aufzeichnungsgerät 33 durch Umschalten des IR-Aufzeichnungsgerätes 33 aus der Handbedienung in die automatische Bedienung mittels eines Kippschalters am IR-Aufzeichnungsgerät 33 veranlaßt zu arbeiten. Das Diagrammpapier wird in Richtung auf die Diagrammaufnehmerwalze 39 vorgeschoben, und die interessierenden "Bereiche" werden auf dem Papier aufgezeichnet. Falls die Spektrumfenstersteuerung 53 auf "automatisch" gestellt ist, wird das Diagrammpapier durch die Einrichtung aus Nockenscheibe 50 und Mikroschalter 52 der Fig. 6 zwischen den interessierenden "Bereiche" liegenden IR-Bereiche schnell vorgeschoben. Falls die Steuerung 53 ausgeschaltet ist, wird das vollständige IR-Spektrum aufgezeichnet. Ap Ende des Aufzeichnungsvorganges gibt das Aufzeichnungsgerät 33 der Dippersteuerung und der Probentischvorschubsteuerung 30 der NF-Steuerung 26 das Signal, den Zyklus zu wiederholen.
Es ist möglich, mit der oben beschriebenen Vorrichtung eine IR-Analyse an einer ölprobe in ungefähr 3 1/2 Minuten durchzuführen. Da dieser Vorgang in der gesamten mit den Computer durchgeführten Operation die meiste Zeit verbraucht, kann eine ölprobe innerhalb von ungefähr 3 1/2 Minuten vollständig analysiert werden, und die Ergebnisse werden einen Computer zur Analyse und zum Inbeziehungsetzen der resultie- ' rtnden Daten eingespeist.
Wenn alle 200 Proben auf dem Probentisch 28 von der gleichen ölsorte sind, dann braucht nur ein Bezugsöl in der Bezugszelle 34a auf der Bezugsö!drehscheibe 34 verwendet zu
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werden. Falls Jedoch z.B. 100 Proben von einer ersten ölsorte und die nächsten 100 Proben von einer zweiten ölsorte stammen, wird es notwendig sein« die Bezugsöldrehscheibe 34 durch Einstellen des Probenimpulszählers 24 und des Bezugsölwahlschalter s 25 zum automatischen Wechseln des Bezugsöls, nachdem die ersten 100 Proben der ersten Sorte untersucht worden sind, zu programmieren. Das wird in diesem besonderen Beispiel durch passende Einstellung der in dem Probenimpulszähler 24 vorhandenen Zählvorrichtungen auf 100 ausgeführt. Der Bezugsölwahlschalter wird dann auf die richtigen Stellungen der Bezugsdrehscheibe eingestellt, die die gewünschten Bezugsöle enthalten. Nachdem die ersten 100 Proben untersucht worden sind, veranlaßt der Probenzähler den Bezugsölwahlschalter 25» die Bezugsöldrehscheibe 34 zu drehen, bis die gewünschte Bezugszelle 34a mit der optischen Achse des IR-AufZeichnungsgerätes 33 fluchtet. Dieser Vorgang ist im Synchronismus mit dem übrigen Teil der Vorrichtung nach Fig. 5.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Anlage zum automatischen Analysieren einer Mehrzahl von ölproben und zum Berichten ihrer Ergebnisse, gekennzeichnet durch ein Viskosimeter zum Messen der Viskosität der ölprobe, eine Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Metallgehalte der Mehrzahl von ölproben, eine Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Bestimmen der Infrarot-Absorptionscharakteristiken der Mehrzahl von ölproben, eine Digitalrechenmaschine und eine Vorrichtung zum Einspeisen der Ergebnisse der Viskositätsuntersuchung, der Metallgehaltebestimmung und der Infrarot-Analysen in die Rechenmaschine, wobei die Rechenmaschine eine erste Einrichtung zum Speichern von Bezugsinformationen hinsichtlich der Grenzwerte der Viskosität, der Metallgehalte und der InfrarotCharakteristiken des Öls, eine Einrichtung zum Beurteilen der InfrarotCharakteristiken und zum Vergleichen der Ergebnisse der Beurteilung mit zugehörigen gespeicherten Infrarotbezugsinformationen, eine Einrichtung zum Vergleichen der Ergebnisse der Viskositäts- und Metallgehaltsanalysen mit zugehörigen gespeicherten Bezugsinformationen, eine zweite Einrichtung zum Spei· ehern von Beurteilungskriterien um Verg-leichswerte der Viskosität, des Metallgehalts und der Infrarotcharakteristiken des Öls mit dem ölzustand in Beziehung zu setzen, eine Einrichtung, um die Vergleichsresultate mit den Beurteilungskriterien in Beziehung zu setzen und eine Einrichtung, die auf die letztgenannte Ehrichtung und die Einrichtung zum Vergleichen anspricht zum Erstellen von Berichtsformularen, die die Vergleichsergebnisse tabellarisch wiedergeben, und die anspricht auf die Ergebnisse des miteinander Inbeziehungsetzens für jede ölprobe, wobei das Berichtsformular den Zustand der ölproben wiedergibt.
    2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Speichern der Beurteilungskriterien, um Vergleichswerte der Viskosität, der Metallgehalte und der
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    Infrarotcharakteristiken des Öls mit den Maschinenzuständen in Beziehung zu setzen, durch eine Vorrichtung, um die Ergebnisse des Vergleichs mit den Beurteilungskriterien des Maschinenzustands in Beziehung zu setzen, und durch die Erzeugervorrichtung, die auf die Resultate des Vergleichs und auf die Resultate des Inbeziehungsetzens zum Maschinenzustand anspricht und auf dem Berichtsformular durch Bezugszeichen den Zustand der Maschine,aus der die Probe entnommen wurde, anzeigt.
    j5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalrechenmaschine weiterhin eine Vorrichtung zum Speichern der zu einer vorherbestimmten Mehrzahl von Proben gehörenden Ergebnisse des Vergleichs und des Inbeziehungsetzens vor dem Erstellen der Berichtsformulare aufweist.
    4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugervorrichtung ein Berichtsformular für Jede der vorherbestimmten Mehrzahl der Proben erstellt, nachdem die Ergebnisse des Vergleichs und des Inbeziehungsetzens für jede der vorherbestimmten Mehrzahl von Proben gespeichert ist.
    5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmaschine weiter eine Einrichtung zum Überprüfen der Gültigkeit der Ergebnisse der Viskosität^-, der Metallgehalte- und der Infrarotuntersuchungen für jede der Proben, bevor sie durch die Rechenmaschine analysiert werden, aufweist.
    6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalrechenmaschine weiter eine Einrichtung zum Speichern der Ergebnisse der Viskositäts-, der Metallgehalte- und der Infrarotuntersuchungen einer Mehrzahl von ölproben vor der Analyse durch die Rechenmaschine aufweist.
    7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Erkennen abnormaler Zustände aufweist, und die Rechenmaschine ferner
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    eine Alarmeinrichtung aufweist, die auf dieses Erkennen anspricht, um sofort ein Alarmsignal zu erzeugen.
    8. Anlage nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Inbeziehungsetzen eine Einrichtung zum Erkennen abnormaler Zustände aufweist und die Alar.meinrichtung auf das Erkennen durch die Einrichtung zum Inbeziehungsetzen anspricht, um ein Alarmsignal zu erzeugen.
    9* Anlage nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeini'ichtung die Art des auf das Erkennen ansprechenden abnormalen Zustande anzeigt.
    10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung Informationen in bezug auf die Tendenzwerte der Viskosität, der Metallgehalte und der Infrarotcharakteristiken der ölproben einer Maschine speichert und die Vergleichseinrichtung die Tendenz- mit den Untersuchungsinformationen einer ölprobe aus einer Maschine vergleicht.
    11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung eine Einrichtung zum Erkennen abnormaler Tendenzen der Daten für eine Maschine aufweist und die Rechenmaschine ferner eine Alarmeinrichtung aufweist, die auf das Erkennen abnormaler Tendenzen anspricht, um ein Alarmsignal zu erzeugen.
    12. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bestimmen der Infrarot-Absorptionscharakteristiken einer Mehrzahl von Proben^eine Probenstation, eine Probenzelle, eine Bezugszelle, eine Einrichtung zum automatischen Anordnen einer Probe in der Probenstation, eine Vorrichtung zum Fördern einer in der Probenstation angeordneten Probe in die Probenzelle, eine Vorrichtung zum Bestimmen der InfrarotCharakteristiken einer in der Probenstation angeordneten Probe, nachdem diese Probe in die Probenzelle eingebracht ist, in bezug auf den Inhalt der Bezugszelle und eine zur Einrichtung zum Anordnen fcer Proben in der Probenstatioi) gekuppelten Vorrichtung, um die nächstfolgende Probe in der
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    Probenstation in Stellung zu bringen, nachdem die Infrarot·*
    eil f*W6 ί H'
    Charakteristiken der vorherigen Proben bestimmt worden sind^.
    13. Anlage naoh Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotvorrichtung ferner eine mit der Einrichtung zum Bestimmen der Infrarotcharakteristiken gekuppelte Schaltvorrichtung aufweist, um nur die vorherbestimmten Bereiche des Infrarotspektrums zu bestimmen, und um die übrigen Bereiche des Infrarotspektrums schnell zu überspringen.
    14. Anlage nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotvorrichtung eine Vorrichtung zum Aufzeichnen der Infrarotcharakteristiken umfaßt und die Schaltvorrichtung enthHlt: eine auf einer Welle befestigte Nockenscheibe, dessen Umdrehung mit der Aufzeichnungseinrichtung der Infrarot vorrichtung synchron ist, einen in Verbindung mit der Nockenscheibe angeordneten Schalter und eine Einrichtung zum Kuppeln des Schalters mit der Aufzeichnungseinrichtung, um die Aufzeichnungseinrichtung auszuschalten bzw. die Aufzeichnungseinrichtung während der Übrigen Bereiche des Infrarot -spektrums in ein Arbeiten mit hoher Geschwindigkeit zu schalten.
    15. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotvorrichtung eine Mehrzahl von auf einem Träger angeordneten Bezugssubstanzen enthaltenden Bezugszellen und eine mit dem Träger gekuppelte Einrichtung aufweist, um die erste der Bezugszellen so in Stellung zu bringen, daß die Infrarotcharakteristiken einer Probe mit den Infrarotcharakteristiken des Inhalts der ersten Bezugszelle vergleichen-werden kann.
    1.6.·- Anlage nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Insteilungbringen eine zweite Bezugszeile automatisch in die Vergleichsstellung bringt, nachdem die Infrarotcharakterstiken einer vorherbestimmten Anzahl von Proben mit den Infrarotcharakteristiken des Inhalts der ersten Bezugszelle verglichen worden 1st.
    17. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
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    daß die Probenzelle ein erstes und ein zweites von im wesent· liehen durchsichtigen Teilen aufweist, die aneinander befestigt und zwischen sich eine Kammer begrenzen und eines der Teile innerhalb der Kammer eine Nut enthält, um die Probe schnell aus der Kammer zu entfernen.
    18. Anlage nach Anspruch 17> dadurch gekennzeichnet, daß die Probenzelle ein infrarotdurchlässiges Fensterteil aufweist, durch das die InfrarotCharakteristiken des Inhalts der Kammer meßbar sind und die Nut sich innerhalb der Kammer benachbart zum Fensterteil befindet.
    19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nut in einem transparenten Teil angebracht ist, wobei jede Nut innerhalb der Kammer zu gegenüberliegenden Seiten des Fensterteiles benachbart angebracht ist.
    20. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Fördern enthält: eine auf der Einrichtung zum Anordnen befestigte Dippersonde zum Eintauchen in die Probe, nachdem die Probe in der Probenstation in Stellung gebracht worden 1st, eine Vorrichtung zum Fördern der Probe von der Dippersonde in die Probenzelle, eine mit der Probenzelle gekuppelte Vakuumpumpe zum Ansaugen der Probe durch die Fördervorrichtung hindurch in die Probenzelle, und eine Einrichtung zum Bedienen der Vakuumpumpe, nachdem die Dippersonde in die Probe eingetaucht ist.
    21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe fernerhin eine Ablaufleitung aufweist, um die aus der Probenzelle abgesaugte Probe wegzuführen.
    22. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage ferner eine Vorrichtung aufweist, die mit der Einrichtung zum Bestimmen der InfrarotCharakteristiken gekuppelt ist, zum Umwandeln der ermittelten Infrarotinformationen in für die Rechenmaschine geeignete Datensignale.
    009840/1494
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