CN101878414B - 具有消解容器并具有水套的热量计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热量计(1)，所述热量计具有带有一燃烧室(2)的消解容器(3)，在所述消解容器中设有用于样品的容纳装置(4)和一点燃装置(5)以及至少一个用于氧气的输入管道(6)。所述消解容器(3)由液体套包围，至少一个温度传感器(8)伸入所述液体套。所述液体由外容器(9)包围，所述外容器构造成压力容器并且由于密封的滑合座(15)经由不可压缩的液体吸收当在消解容器(3)中燃烧时在消解容器的壁部(10)上形成的压力。消解容器(3)能够相应地构造为薄壁的，从而在样品燃烧时产生的热相应地快速地到达所述温度传感器(8)。
Description
技术领域
本发明涉及一种热量计。
背景技术
这种热量计是以多种形式例如由DE 4314454C1或DE 10024147C1已知的。为了使在样品燃烧时产生的内部压力不会导致损坏，包含燃烧室的消解容器 
必须具有厚的和稳固的外壳，并且此外还必须由高等级的材料制成，有此它不会干扰或影响燃烧并且本身不会损坏。
在实践中已经证明，对于量热的测量通常需要约二十分钟的时间，因为相应的热量首先要通过厚壁的消解容器传递到水套中并在这里分布。同时在先已知的热量计较为复杂并且相应地昂贵，因为在包含水或液体的容器壁的外部还需要有隔热件，以便至少尽可能避免对测量结果的环境影响。
发明内容
因此本发明的目的在于，创造一种开头所述类型的热量计，在这种热量计中，首先用于实施测量的时间尽可能短。
为了实现所述目的在开头限定的热量计中设定，该热量计具有：消解容器，所述消解容器包括一燃烧室，在所述消解容器中设有用于样品的容纳装置和一点燃装置以及至少一个用于氧气的输入管道；包围所述消解容器的液体套；伸入所述液体套中的温度传感器；以及包围所述液体套的外容器，其中，所述外容器构造成压力容器并且通过液体套(为了简单起见下面称为“水套”)承受当在压力退让的消解容器中燃烧时在消解容器的壁部上形成的压力，为了补偿热量运动和压 力差，消解容器的壁部通过密封的压力退让的滑合座/滑动配合(Schiebesitz)与消解容器的底部相连或者在消解容器上设置膜、波纹管和活动的活塞。
通过这种设置包含燃烧室的消解容器能够设计成薄壁的，因为在燃烧时在该(受)压力退让(drucknachgebend)、必要时其容积改变的消解容器中形成的压力通过不可压缩的液体或不可压缩的水传递到位于外部的压力容器上，并由压力容器吸收，由此从消解容器向水中的热传递能够相应快速地进行。测量过程相应地需要较少的时间。同时对于消解容器需要较少的较为昂贵的材料。
由此本发明使得可以将消解容器与位于外部的压力容器相比构成为薄壁的，其壁厚小于压力容器的壁厚。
本发明的一个适宜的实施形式可以设定，压力容器的壁部的内侧设有隔热件，用于隔绝外部的影响并降低从消解容器通过包围消解容器的不可压缩的液体或水朝压力容器或向压力容器中的能量传递。由此可以实现，尽管液体或水被加热，但压力容器不被加热，否则可能会导致测量失真。就是说，压力容器尽管承受在样品燃烧时出现的压力，但其本身只是很少地被加热并连同位于其内侧上的隔热件一起保持水套不受外部影响，从而由此至少可以基本上避免测量结果的明显失真。
这里有利的是，所述隔热件是隔热容器。所述隔热容器能够以简单且适宜的方式预制，然后装入外容器中。
隔热件的一个适宜的实施形式首先可以设定，所述隔热件或隔热容器与压力容器的内侧隔开距离或只是局部地与压力容器的内侧接触。由此可以在压力容器和隔热件之间还保持留出一隔热空间，该隔热空间改进隔热效果。
在压力容器和隔热件或隔热容器可以之间设有间隔保持件和/或设置在一个或两个所述容器上的变形部，如筋、凸粒等。由此在样品燃烧时作用在隔热件上的压力可以更好地传递到外容器或压力容器上。同时，所述间隔保持件在横截面和尺寸上可以确定得较小，使得不会有明显的热量通过间隔保持件传递。
至少所述消解容器能够由耐高温和/或耐化学的材料制成，例如金属、陶瓷和/或塑料。即使是塑料也是可以的，因为消解容器本身可以不必承受压力，而通过水套将压力传递到外部的压力容器上。
压力容器和/或隔热容器可以由金属、陶瓷和/或塑料制成。这里可以根据通常是哪种样品应在其中燃烧并应进行检查来进行材料的选择。
本发明的另一个实施形式可以设定，在压力容器的外侧上设置隔热件或隔热套。这可以用于改进对外部影响的消除。此外由此可以避免使用或省去压力容器内部的隔热容器。
在消解容器和压力容器之间的、由不可压缩的液体或水在使用时填满的空间中可以设有至少一个用于使液体运动的装置或搅拌器。由此可以加速在燃烧样品时产生的热量的分布。
特别有利的是，在热量计的、在使用时由不可压缩的液体或水填满的空间中设有或设置磁力搅拌器。
就是说，为了实现快速的热平衡而在所述空间或中间空间中进行的液体循环利用磁力搅拌器的能够磁力驱动的并能运动的部件进行。由此在通过燃烧形成高压力时能够在没有向外的导出结构、如轴等的情况下实现所述循环运动。此外可以避免由于这种轴的起抗高压作用的密封所需的滑动摩擦而引起的影响量热过程的发热。
在设置在消解容器和压力容器之间的、在使用时容纳水或不可压缩的液体的中间空间中必要时可以设有多于一个温度传感器，其中所述多个温度传感器优选可以均匀地分布。由此可以提高测量速度和测量精度。
为了进行能量平衡分析，可以在压力容器的外侧上设置一个或多个温度传感器。由此可以检查，是否以及有多少热量通过压力容器传出和压力容器的壁部的两侧之间形成多大的温度差。
本发明的另一个实施形式可以设定，在压力容器上设有至少一个调温装置，用于将所述压力容器调整到恒定的温度。由此可以实现在测量时消除外部的影响。
消解容器内部的燃烧室的形状可以是任意的，并且可以至少在部分区域上是隆起的和在整个高度上是圆柱形的和构成为波纹管，以便允许 实现节省空间的形状，但其中，不必考虑耐压强度，因为压力有利地通过液体套传递到了用作压力容器的外容器上。
首先在单个或多个前面所述的特征和措施的组合中，特别是由于在样品燃烧时形成压力由还在外侧限定水或液体套的容器承受，由此可以实现，整个热量计是节省空间的，就是说可以以明显小于目前为止常见的热量计的总体积制造。相应地其运输较为容易和简单，并且还能够相应快速地在不同的位置和地点短时间地进行量热测量。这里由于液体的不可压缩性，消解容器很小的压力退让性或必要时很小的延展性就足够了。
附图说明
下面参考附图来详细说明本发明的实施例。其中用特别示意性的图示示出：
图1示出根据本发明的热量计的第一实施例的垂直剖视图，以及
图2示出根据本发明的热量计的第二实施例的对应于图1的视图。
具体实施方式
在下面对两个实施例的说明中，在其功能上相同的部件尽管造型有所改变仍具有相同的附图标记。
总体上用1标注的热量计用于测量材料的燃烧热并为此具有一包含一燃烧室2的消解容器3，在所述消解容器中设有用于这种样品的容纳装置4和点火装置5以及用于氧气的输入管道6。
这里消解容器3通常处于水浴中，就是说，消解容器由水套7包围，其中替代水也可以设置其它不可压缩的液体。到水套7的输入管道7a设置在底部区域中。
在水套7或液体套中伸入一温度传感器8，以便测量在样品燃烧时出现的升温。此外还设有包围所述水或液体套7的外容器9。
为了实现尽可能短的测量时间和同时还实现较小的尺寸，外容器9构成为压力容器并且通过液体或水套7承受当在消解容器3中燃烧时在 消解容器的壁部10上出现的压力，从而所述壁部10可以具有较小的厚度，这种厚度对热量通过的影响相应地较小。
在图中可以看到，消解容器3相对于位于外部的、构成为压力容器的外容器9构成为薄壁的，其中消解容器3的壁厚明显小于外或压力容器9的壁厚，下面也称为“压力容器9”。
在根据图1的实施例中，压力容器9的壁部的内侧设有隔热件，以便隔绝可能干扰测量精度的外部影响和减少从消解容器3通过包围消解容器的水套7的水进入压力容器9中的能量传输，在该实施例中，该隔热件是隔热容器11，就是说，该隔热容器包含水套7。可以清楚地看到，隔热件，即隔热容器11与压力容器9的内侧隔开距离并只是局部地通过间隔保持件12接触压力容器9的内侧。由此在隔热容器11和外容器9之间形成的距离能够强化隔热。
在根据图2的实施例中设定，在压力容器9的外侧上设置隔热件和隔热套11a，从而可以省去压力容器9内部的隔热容器11。这里在隔热套11a和压力容器9之间可以看到一个气隙12a，该气隙和隔热套11a一起构成外部的隔热结构。由此可以减少从压力或外容器9向环境中的能量传输。
应该指出，至少消解容器3，适宜地也有压力容器9，以及必要时还有隔热容器11可以由耐高温和/或耐化学(腐蚀)的材料、例如金属、陶瓷和/或塑料制成，由此可以节省重量。可以以未示出的方式在压力容器9的外侧上设置隔热件或隔热套，以便更好地避免外部的影响。在根据图1的实施例中，在由不可压缩的液体或水在使用时填满的空间中，即在水套7中，设有用于使液体或水运动的装置，即搅拌器13，利用该搅拌器可以使水相应地运动并由此可以使在其中存在的或升高的温度快速且均匀地分布。
在根据图2的实施例中，在由不可压缩的液体或水在使用时填满的空间中，即在水套7中，设有用于使液体或水运动的装置，在当前情况下是磁力搅拌器13a，利用该磁力搅拌器同样可以使液体或水运动并由此可以使在其中存在的或升高的温度快速且均匀地分布。但与根据图1的 实施例不同，不需要用于实际的搅拌元件的驱动轴，因为磁力搅拌器13能够按已知的方式通过磁耦合无接触地驱动。
可能的是，也可以设置多于一个温度传感器8，以便能够更为快速地检测温度变化以及在此时可能出现的温度差。
还应指出，为了补偿热运动和压力差，消解容器3的壁部10与消解容器的底部14通过密封的滑合座/滑动配合15相连。压力补偿也可以通过设置在消解容器3上的膜、波纹管或活动的活塞来进行。
为了进行能量平衡分析，可以在压力容器9的外侧上设置另一个温度传感器16，该温度传感器这里在该实施例中设置在上侧上。还可以在压力容器9上以没有详细示出的方式设置调温装置，用于将压力容器9调整到恒定的温度，以便排除对测量结果的外部影响。
所述热量计1具有带有一燃烧室2的消解容器3，在所述消解容器中设有用于样品的容纳装置4和一点燃装置5以及至少一个用于氧气的输入管道6。所述消解容器3由液体套或水套7包围，至少一个温度传感器8伸入所述液体套或水套。所述液体或水套7由外容器9包围，所述外容器构造成压力容器并且由于密封的滑合座15经由水或不可压缩的液体吸收当在消解容器3中燃烧时在消解容器的壁部10上形成的压力。消解容器3能够相应地构造为薄壁的，从而在样品燃烧时产生的热相应地快速地到达所述温度传感器8。
Claims (21)
1.热量计(1)，该热量计具有：包括一燃烧室(2)的消解容器(3)，在所述消解容器中设有用于样品的容纳装置(4)和一点燃装置(5)以及至少一个用于氧气的输入管道(6)；包围所述消解容器(3)的液体套；至少一个伸入所述液体套中的温度传感器(8)；以及包围所述液体套的外容器(9)，其特征在于，所述外容器(9)构造成压力容器并且经由液体套吸收当在压力退让的消解容器(3)中燃烧时在消解容器的壁部(10)上形成的压力，为了补偿热运动和压力差，消解容器(3)的壁部(10)通过密封的压力退让的滑合座(15)与消解容器的底部(14)相连或者在消解容器(3)上设置膜、波纹管或活动的活塞。
2.根据权利要求1所述的热量计，其特征在于，所述消解容器(3)相对于位于外部的压力容器构成为薄壁的，其壁厚小于压力容器的壁厚。
3.根据权利要求1所述的热量计，其特征在于，所述液体套是水套(7)。
4.根据权利要求1、2或3所述的热量计，其特征在于，所述压力容器的壁部的内侧设有隔热件，用于隔绝外部的影响并降低从消解容器(3)通过包围消解容器的不可压缩的液体向压力容器中的能量传递。
5.根据权利要求4所述的热量计，其特征在于，所述压力容器的隔热件是隔热容器(11)。
6.根据权利要求4所述的热量计，其特征在于，所述隔热件与压力容器的内侧隔开距离和/或只是局部地与压力容器的内侧接触。
7.根据权利要求4所述的热量计，其特征在于，在压力容器和隔热件之间设有间隔保持件(12)和/或设置在一个或两个容器上的变形部。
8.根据权利要求7所述的热量计，其特征在于，所述变形部是筋或凸粒。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的热量计，其特征在于，至少所述消解容器(3)由耐高温和/或耐化学的材料制成。
10.根据权利要求9所述的热量计，其特征在于，至少所述消解容器(3)由金属、陶瓷和/或塑料制成。
11.根据权利要求5所述的热量计，其特征在于，压力容器和/或隔热容器(11)由金属、陶瓷和/或塑料制成。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的热量计，其特征在于，在压力容器的外侧上设置隔热件。
13.根据权利要求12所述的热量计，其特征在于，在压力容器的外侧上设置的隔热件是隔热套。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的热量计，其特征在于，在由不可压缩的液体在使用时填满的空间中设有至少一个用于使液体运动的装置。
15.根据权利要求14所述的热量计，其特征在于，所述不可压缩的液体是水。
16.根据权利要求14所述的热量计，其特征在于，所述用于使液体运动的装置是搅拌器(13)。
17.根据权利要求14所述的热量计，其特征在于，在使用时由不可压缩的液体填满的空间中设有磁力搅拌器。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的热量计，其特征在于，在设置在消解容器(3)和压力容器之间的、在使用时容纳不可压缩的液体的中间空间中设有多于一个温度传感器(8)。
19.根据权利要求18所述的热量计，其特征在于，所述多于一个温度传感器(8)均匀分布地设置。
20.根据权利要求1至3中任一项所述的热量计，其特征在于，在压力容器的外侧上设置一个或多个温度传感器(16)，以便进行能量平衡分析。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的热量计，其特征在于，在压力容器上设有至少一个调温装置，用于将所述压力容器调整到恒定的温度。
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