DE1951818A1

DE1951818A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Messen der Penetration

Info

Publication number: DE1951818A1
Application number: DE19691951818
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Kawamura
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1968-10-14
Filing date: 1969-10-14
Publication date: 1970-05-06
Also published as: JPS4931677B1; DE1951818C3; DE1951818B2; US3597965A; GB1234548A

Description

Dr. O. Dittmann K. L. Schiff Dr. A. ν. Föner Dipl. Ing. P. Stretit"

Patentanwälte , DA—3358

München 90, Mariahiifplatz 2 & 3, Telefon 45 40 4Q

Beschreibung zu der Patentanmeldung

der Firms

IDEHITSU KOSAK 00.., Ltd, No. 12, 3-chome, Marunouchi, Ohiyodaku, Tokyo/Japan,

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Messen der Penetration Priorität vom IA₀ Okt. 1968, 74198/68, Japan.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Messen der Penetration von pastösen Materialien, wie Erdöl-Asphalt. Insbesondere betrifft die Erfindung oi)i Verfahren kudi Messen der Penetration von pastösen Materialien, wie Erdöl-Asphalt, wonach der vertikale Kontakt einer Hsdiil für den Penetrationstest mit der Oberfläche der Probe exakt durch Verv/fcndun& eines elastischen Fadens bewirkt wird im:i bei dem individuelle Messfehler ausgeschaltet werden. Bei dmi srfindnngsgemasaen Verfahren wird ausserdem die Wirksamkeit dos Vorgangs dm-ch Verwendung phoboelektrischer Relais und Automati?:;1orung des gesamten Messvorgongs verbessert. Die Erfindung betrifft oussordem eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung

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dieses Verfahrens eignet. Bisher wurde zur Messung der Penetration von PetrolsspheIt oder ähnlichen Substanzen das Verfahren gemäss ASTH D5-65 oder Modifikationen dieses Verfahrens, beispielsweise JIS, Japanese Industrial Standard, K 2550, sngewendet. Diese Verfahren basieren auf dem Vorgang, eine spezifizierte Nadel in vertikaler Richtung während einer vorgeschriebenen Dauer in eine Probe eindringen zu lassen, die bei vorgeschriebener Temperatur gehalten wird und die Eindringtiefe der Nadel zu messen. Es ist erforderlich, die Spitze der Nedel in der Weise vertikal mit der Oberfläche der Probe in Berührung zu bringen, dass sie keine Schramme erzeugt und keinen Druck auf die Oberfläche ausübt, bevor die Nadel in die Probe eindringt. Dieser Arbeitsgang erfordert eine sehr grosse Geschicklichkeit. Ferner kann die Massnahme, die Nadel während einer vorgeschriebenen kurzen Dauer in die Probe eindringen zu lassen, beträchtliche individuelle Fehler hervorbringen.

Ziel der Erfindung ist daher ein Verfahren, welches auf automatischem Weg den vertikalen Kontakt der Nadelspitze mit der Oberfläche einer Probe rait grosser Exaktheit gestattet und welches keine beträchtlichen individuellen Messfehler hervorruft und eine v/irksame Durchführung der Penetretionsinessung pastöser Materialien gestattet= Ziol der Erfindung ist ausserdem eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des genannten Verfahrens eignet. Diese Ziele v/erden durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung erreicht, indem der vertikale Kontakt der Spitze einex* Nadel mit der Oberfläche einer

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Probe in exakter Weise durch Verwendung eines elastischen Fadens erfolgt und durch Automatisierung des gesamten Mess— vorgengs unter Verwendung photoelektrißcher Vorrichtungen individuelle Messfehler beseitigt und die Wirksamkeit des Messvorgangs erhöht werden.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum automatischen Messen der Penetration von pastösen Materialien unter Verwendung einer Kombination aus einer H8del für die Penetrationsprüfung, einem Gewicht und dem Schaft eines Anzeigegeräts, die an einem elastischen F8den aufgehängt sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man durch Abblenden von Licht mit Hilfe einer Lichtabschirmplatte, die am oberen Ende des Schefts des Anzeigegeräts befestigt ist, über einiphotoelektrisches Element ein photoelektrisches Relais erregt, wobei der Schaft bei Inbetriebnahme eines Zeitmessers aufwärts bewegt v/ird, dann durch Abblenden des von einer Lichtquelle kommenden Lichts durch den Zeiger des Anzeigegeräts, das bei Aufwärtsbewegung des Schafts des Anzeigegeräts umläuft, ein zweites photoelektirsches Relais erregt und dadurch die Aufwärtsbewegung der Nadel« beendet, einen Tisch, der die bei einer vorbestimmten Temperatur gehaltene Probe trägt, der Spitze der Nadel nähert und die Bewegung des Tisches über ein photoelektrisches Element und photoelektrisches Relais unterbricht, des durch einen Lichtstrahl erregt v/ird, nachdem der Zeiger des Anzeigegeräts, der bei Berührung der Nadelspitze mit der Probeno.berflache mit hoher Genauigkeit den Nullpunkt anzeigt, aus der

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Abschirmstellung auf dem Glas des Anzeigegeräts bewegt wird und die Nadel in vertikaler Richtung während einer bestimmten Dauer von der Beendigung der Bewegung des Probetisches an von der Oberfläche in die Probe eindringen lässt und die Penetrationstiefe eis Anzeigewert des Zeigers des Anzeigegeräts abliest.

Erfindungsgegenstand ist ausserdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Anordnung aus Penetrationsprufnadel, einem Gewicht und dem Schaft eines Anzeigegeräts, einen elastischen Faden, an dem diese !Teile befestigt sind, ein auf Licht einer Lichtquelle ansprechendes, erstes photoelektrisches Element mit Relais, eine diesem zugeordnete Lichtabschirmplatte, die am oberen Ende des Schafts des Anzeigegeräts befestigt ist, einen Zeitmesser, bei dessen Inbetriebnahme eine Aufwärtsbewegung des Schafts des Anzeigegeräts bewirkt wird, ein zweites zur Beendigung der Bewegung der Nsdel dienendes, photoelektrisches Element mit Relais mit einer zugeordneten Lichtquelle, deren Licht durch den bei der Aufwärtsbewegung des Sehefts umlaufenden Zeiger des Anzeigegeräts abgeblendet wird, einen Tisch, auf dem die Probe bei einer vorbestimmten Temperatur festgehalten wird, Einrichtungen zum Aufwärtsbewegen des Tisches im Anschluss an die Beendigung der Bewegung der Nadel und eine Einrichtung zum Beendigen der Bewegung des Tisches, wenn der Zeiger des Messgeräts, dessen Nulllage mit hoher Empfindlichkeit die vertikele Berührung der Nedelspitz© mit der Probenoberfläche anzeigt, aus der Abblendlege auf dem Anzeigegerät austritt.

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Ein klarer Begriff von den verschiedenen Merkmalen, welche die Erfindlang darstellen und von den Stufen des erfindungsgemässen verbesserten Verfahrens sowie den Einzelheiten der Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahrensstufen wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die Teil der Erfindung sind, erhalten.

Figur 1 ist eine schematische vertikale Vorderensicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum automatischen Hessen der Penetration.

Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht dieser Vorrichtung.

Wie in Figur 1 angezeigt ist, steht eine Nadel 1 zum Messen der Penetration in Verbindung mit einem Gewicht 2 und dem Schaft eines Anzeigegeräts 3i wobei diese Kombination von Teilen an einem elastischen Faden 5 aufgehängt ist. Dieser elastische Faden 5» der durch das Innere eines Rohrs 7 verläuft, ist an einem Stab 8 befestigt, der am oberen Ende eines zy*- lindrischen Sohrs 7 angebracht ist. Dieses Rohr 7·führt eine durch einen Motor 6 hervorgerufene Auf- und Abwärtsbewegung aus. Der elastische Faden 5 wird verwendet, um.die erste Berührung der Spitze der Nadel 1 mit der Oberfläche einer Prob© mit grosser Empfindlichkeit festzustellen» Als elastische Fäden eignen sich für diesen Zweck feine Fäden mit geeigneter Elastizität und Festigkeit, wie aus Nylon, anderen synthetischen Fasern, Seide etc.

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Die Iiessung wird vollautomatisch unter Verwendung eines Zeitmessers durchgeführt. Die Arbeitsmethode wird nachstehend erklärt. Die erste Stellung der tfadel wird durch Verwendung von zwei photoelektrischen Elementen 9 und 10 und den ihnen zugeordneten Lichtquellen 10 bzw. 12 und photoelektrischen Relais, die mit den genannten Elementen in Verbindung stehen und elektronisch miteinander in Beziehung sind, bestimmt. Wenn die Tem-' peratur einer Probe einen vorbestimmten Wert erreicht hat, arbeitet der Motor 6 und bewegt die Nadel 1 aufwärts, wobei der Zeitmesser in Betrieb gesetzt wird. Wenn die Spitze der Nadel 1 eine vorbestimmte Lage etwa erreicht het, wird durch eine Lichtabschirmplatte 13 das Licht der Lichtquelle 10 sbgeblendet und das Abblenden des Lichts durch dss photoelektrische Element 9 angezeigt, wodurch des zugeordnete photoelektrische Relais erregt wird. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung der Nadelspitze läuft dann der Zeiger des Anzeigegeräts 4- um und blendet das von der Lichtquelle 12 kommende Licht ab. Das photo-elektrische Element 11 spricht auf das Abblenden des Lichtes an, wodurch das entsprechende photoelektrische Relais erregt wird* Durch die Erregung der beiden genannten photoelektrischen Releis wird die Aufwärtsbewegung der Nedel 1 unterbrochen, worsuf der Motor 6 abgeschaltet wird.

Die gegenseitige Beziehung der photoelektrischen Relais in dieser Stufe soll nachstehend erklärt werden. Die beiden photoelektrischen Relais sind in dieser Stufe elektrisch i.n direkte Serie geschaltet und es ist Vorkehrung getroffen, dass der elek-

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trische Stromkreis nur dann geschlossen wird, wenn beide Relais sich im erregten Zustand befinden.

Bewirkt durch die Unterbrechung des Umlaufens des Motors 6 wird ein anderer Motor 13 in Betrieb gesetzt, mit dessen Hilfe eine in einem Probebehälter 16, der auf einem Probetisch 17 angeordnet ist, um die Oberfläche der Probe in vertikaler Richtung mit der Spitze der Nadel 1 in Berührung zu -bringen. Durch diese Berührung erschlafft der elastische Faden augenblicklich und bewirkt eine empfindliche Verschiebung des Zeigers des Anzeigegeräts 4, durch die der Zeiger des Anzeigegeräts 4- aus dem Bereich des -photoelektrischen Elements entfernt wird und dadurch den vorher eingestellten Nullpunkt des Anzeigegeräts anzeigt. Dadurch fängt das photoelektrische Element 11 das Licht von d^r Lichtquelle 12 auf, das entsprechende photoelektrische Relais spricht an und beendet den Umlauf des Motors 18. Die Berührung der Oberfläche der Probe mit der Spitze der Nadel wird aufrechterhalten und die Magnetspule 14 spricht an, indem sie erregt wird und den Schsft 3 des Anzeigegeräts 4- mit Hilfe eines Sperrogans 15 blockiert.

Dadurch wird der Beginn des Penetretionsvorgangs bewirkt. Zuerst erschlafft der elastische Faden 5» cLie Erregung der Magnetspule IA- wird unterbrochen, das Sperrorgen 15 des Anzeigegeräts von dem Schaft 3 entfernt und man lässt die Nadel 1 zusammen mit dem Gewicht 2 und dem Schaft 3 des Anzeigegeräts während einer vorbeschriebenen Dauer unter der Einwirkung der Schwerkraft die Penetration durchführen.

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Nacht Ablauf einer vorgeschriebenen Zeit v/ird das Sperrorgan · 15 wieder durch die Magnetspule 14- in die Blockierstellung gebracht und die Penetration der Nadel 1 in die Probe wird unterbrochen. Durch Ablesen der Zeigerstellung des Messgeräts 4· wird die Penetrationstiefe erhalten· Um die Probe bei einer Torgeschriebenen Temperatur zu halten, wird ein Probetisch I? verwendet, der mit Hilfe eines Wasserbads 19 mit einem Thermostat einer Umwälzpumpe 20 für Messer der vorbestimmten Temperatur, einem flexiblen Zuführungsrohr 21.für Wasser der vorbestimmten Temperatur und einem Abflussrohr 22 bei der vorgeschriebenen Temperatur gehslten wird. . -..

Als photoeielctrische Elemente für die erfindungsgemässe Vor-^; richtung eignen sich Elemente mit kleinen Abmessungen, wie photoleitfshige Zellen, Photo-Transistoren, photoelektrische Zellen oder ähnliche Vorrichtungen.

Als automatische Vorrichtung, die im Zusammenhang mit den photoelektrischen Relais verwendet wird, eignet sich ein konventionelles Zeitmessgerät.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

/ 1.j Verfahren zum automatischen Kessen der Penetration von ^^ pastösen Materialien unter Verwendung einer ,Kombination aus einer Nadel für die Penetrationsprüfung, einem Gewicht und dem Schaft eines Anzeigegeräts, die an einem elastischen Faden aufgehängt sind, dadurch gekennzeichnet, d8ss man durch Abblenden von Licht mit Hilfe einer Lichtabschirmplette (13), die am oberen Ende des Schafts (3) des Anzeigegeräts (4) befestigt ist, üb^r ein photoelektrisches Element (9) ein photoelektrischeö Relais erregt, wobei der Schaft (J) bei Inbetriebnahme eines Zeitmessers aufwärtsbewegt wird, dann durch Abblenden des von einer Lichtquelle (12) kommenden Lichts durch den Zeiger des Anzeigegeräts (²O, der bei Aufwärtsbewegung des Schafts (3) des Anzeigegeräts umläuft, ein zweites photoelektrisches Relais erregt und dadurch die Aufwärtsbewegung der Nadel (1) feeendet, einen Tisch (17), der die bei einer vorbestimmten Temperatur gehaltene Probe trägt, der Spitze der Nadel (1) nähert und die Bewegung des Tisches über ein photoelektrisches Element (11) und photoelektrisches Relais unterbricht, das durch einen Lichtstrahl erregt wird, nschdem der Zeiger des Anzeigegeräts (4-), der bei Berührung der Nadelspitze mit der Probenoberfläche mit hoher Genauigkeit den Nullpunkt anzeigt, aus der Abschirmstellung auf dem Glas des Anzeigegeräts (4) bewegt wird und die Nadel (1) in vertikaler Richtung während einer bestimmten Dauer von der Be-

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endigung der Bewegung des Probetisches (17) en von der Oberfläche in die Probe eindringen lässt und die Penetrationstiefe als Anzeigewert des Zeigers des Anzeigegeräts (4) abliest.
2. Vorrichtung zum automatischen Hessen der Penetration von pastosen Materialien gemäss Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung aus Penetrationsprüfnadel (1),· einem Geitficht(2) und dem Schaft (3) eines Anzeigegeräts (4), einen elastischen Faden (5), en dem diese Teile (1, 2, 3) befestigt sind, ein. auf Licht einer Lichtquelle (10) ansprechendes, erstes photoelektrisches Element (9) mit Relais, eine diesem zugeordnete Liehtebschirmplatte (13), die am oberen Ende des Schafts (3) des Anzeigegeräts (4) befestigt ist, einen Zeitmesser, bei dessen Inbetriebnahme eine Jmfwärtsbewegung des Schefts (3) des Anzeigegeräts (4) bewirkt v/ird, ein zweites, zur Beendigung der Bewegung der Wade! dienendes, photoelektrisches Element (11) mit Relais mit einer zugeordneten Lichtquelle (12),· der<jn Licht durch den bei der Aufwärtsbewegung des Schafts umlaufenden Zeiger des Anzeigegeräts (4) abgeblendet einen Tisch (17)» auf dem die Probe bei einer vorbestimmten Temperatur festgehalten wird, Einrichtungen zum Aufwärtsbewegen des Tisches (17) im Anschluss an die Beendigung der Bewegung der Nadel und eine Einrichtung zum Beendigen der Bewegung des Tisches (17)» wenn der Zeiger des Messgeräts (4), dessen Nullage mit hoher Empfindlichkeit die vertiksle

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Berührung der Nadelspitze mit der Probenoberfläche anzeigt, aus der Abblendlage auf dem Anzeigegerät austritt.

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