DE1523322C - Anordnung zur Erzeugung beliebiger Temperaturen in einem abgeschlossenen Tempenergefaß - Google Patents

Description

3 4

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Lösung 1 165 314,beschrieben, bet dsm ein Flüssigkeitsbehälter

dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Kombi- . mit einem Rohr, das von unterhalb dsr Oberfläche

nation folgender Merkmale: des verflüssigten Gases im Behälter zur Kammer führt,

a) das Temperiergefäß ist in an sich bekannter Weise , ⁱⁿ Verbindung steht. Es 'ist weiterhin eine Druckgasmit einer Zuleitung, die durch einen Wärmeaus- ⁵ ^^uelIe _R vorgesehen welche über eine Rohrleitung m.t tauscher führt und ein von dem Temperaturregler J^{em Bsh}.^{a tsr} verbunden ist und oberhalb der Flüssiggesteuertes Ventil aufweist, verbunden; Iff ^endf' ^sowf. ^ein kontinuierlich veränderlicher

b) der Temperaturregler ist ein an sich bekannter J^hermo^t, welcher durch die Temperatür der elektropneumatisch^ Programmregler, an dessen ^Kammer S^e*^teu.^{ert w}'^{rd und den au}/ ^den ^^hal _Ä ^ter Steuerdruckleitung für die pneumalischen Ventil- ¹⁰ ™^rksamsn Gasdruck fortschreitend steuert. Fur Arantriebe das Vorratsgefäß über die Drosselstelle ^b,^Sitf ^m'¹ ^wechselnder heißer bzw. kalter Luft ist

. l . die Anordnung nicht vorgesehen. Anordnungen dieser

c) der^S?em^^Sraⁿtu^Srfühler ist in einer Ab.uft.eitung oder ähnlicher Art weisen nicht die Vielseitigkeit der des TemDeriereefäßes aneeordnet erfindungsgemaß vorgeschlagenen Einrichtung auf.

^v ° ° 15 An Hand der F1 g. 2 wird im folgenden das Prinzip

Die Erfindung zeichnet sich besonders dadurch aus, des Regelungsvorganges erläutert. Das in der Abluft-

daß mit Hilfe der vorgeschlagenen Anordnung ein leitung befindliche Thermoelement 1 liefert dem elek-

lineares Absteigen der Temperatur im Bereich unterhalb trischen Teil 2 des elektropneumatischen Reglers die

Raumtemperatur bis —150° C möglich ist. der Ist-Temperatur entsprechende Thermospannung.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung läßt 20 Der Programmgeber liefert die der Solltemperatur

sich auch ein extremer Temperaturanstieg bzw. entsprechende elektrische Spannung ebenfalls an den

-abstieg in linearer Form durchführen. Zu diesem elektrischen Teil des Reglers, der mit der Differenz

Zweck leitet man in das Temperiergefäß abwechselnd beider Spannungen den pneumatischen Teil 4 steuert,

kalte Luft von z. B. — 18O⁰C oder Heißluft von z. B. Der pneumatische Teil 4 wird aus dem Preßluftnetz 5,

400°C. Durch die im folgenden beschriebene Regel- 25 der elektrische Teil 2 aus dem elektrischen Netz

vorrichtung kann die Zuleitung von kalter bzw. heißer gespeist. Letzgenannte Leitung ist in Fig. 2 nicht

Luft so eingestellt werden, daß sich eine gewünschte^ wiedergegeben. '. - __^

Temperatur innerhalb kürzester Zeit einstellt, sr "* Liegt die Ist-Temperatur bei 1 zu hoch, dann.schh'eßt

Bei der Erfindung wird der Zustrom von heißer der vom pneumatischen Teil 4 gelieferte-,-Steiierluft-

bzw. kalter Luft über Leitungen in das Temperier- 30 strom 6 das Mikroventil 7 für die Heißluft, er schließt

gefäß gesteuert. Diese Steuerung erfolgt mit Hilfe eines ferner das Mikroventil 8, so daß die Steuerluft 6 über

einzigen Steuergerätes sowohl für die Warm- als auch die pneumatische Drossel 9 auf das Hebersystem des

für die Kaltluftzuführung. Dewargefäßes 10 wirkt und flüssigen Stickstoff durch

Die bekannten Anordnungen benötigen, sofern sie die Kaltluftzuleitung 11 in das Temperiergefäß 12

überhaupt mit Hilfe abwechselnder Heiß- bzw. Kalt- 35 fördert.

luft arbeiten, jeweils getrennte Steuergeräte. Bekannte Liegt die Ist-Temperatur bei 1 zu tief, dann öffnet

Anordnungen sind überdies nicht für die erwähnten der Steuerluftstrom 6 das Mikroventil 7, so daß

großen Temperaturbereiche geeignet. So ist z. B. indem Heißluft, die im Wärmeaustauscher 13 erzeugt wird,

britischen Patent 843 732 eine Anordnung beschrieben, über die Heißluftzuleitung 14 in das Temperiergefäß 11

bei der Luft von Zimmertemperatur einem Vorrats- 40 gelangt. Gleichzeitig steuert der Steuerluftstrom 6

behälter entnommen wird. das Mikroventil 8, so daß der die Drossel 9 passierende

Der Gasstrom teilt sich in zwei Leitungen, wobei Luftstrom bei 15 ins Freie entweichen kann und nicht

in eine Leitung eine Aufheizvorrichtung eingebaut ist. mehr auf das Hebersystem des Dewargefäßes 10 wirkt.

An einer bestimmten Stelle treffen sich die Warm- und Die öffnung 15 entlastet außerdem den flüssigen

Kaltluftströme wieder, so daß die Wirkung der be- 45 Stickstoff von dem Druck, der durch eine ständige

kannten Anordnung im Grunde darin besteht, daß Verdampfung entsteht; in diesem Zustand hört daher

mehr oder minder große Mengen Warmluft einer jegliche Zufuhr kalten Stickstoffs in das Temperier-

Kaltluftleitung zugeführt werden. Bei derartigen gefäß 12 auf.

Anordnungen entstehen Schwierigkeiten, wenn Tem- Wenn die Ist-Temperatur "bei 1 mit der Soll-Tempe-

peraturen über I00°C im Temperiergefäß erzeugt 50 ratur 3 übereinstimmt, dann ist der Steuerluftdruck 6

werden sollen. Wenn dabei ein konstanter Kaltluft- gerade so groß, daß das Heißluftventil 7 geschlossen

strom zufließt, entstehen erhebliche Störungen. Es ist und das Kaltluftventil 8 geöffnet bleibt, so daß weder

deshalb notwendig, das vorgesehene Ventil per Hand Heiß- noch Kaltluft in das Temperiergefäß 12 gelangt.

nachzusteuern. Die gleiche Schwierigkeit entsteht bei Der Programmgeber 3 gewährleistet einen gleich-

der Einstellung tiefer Temperaturen, weil wiederum 55 mäßigen Temperaturanstieg oder -abstieg (±1°C/Min.)

eine Handregulierung erforderlich wird. im Temperiergefäß. Es ist auch möglich, den Pro-

DurchdieUSA.-Patentschrift2 981 774 ist zwar auch grammvorschub in jedem Zeitpunkt stillzusetzen,

schon eine Anordnung zur Einstellung einer beliebigen so daß sich im Temperiergefäß 12 eine konstante

Temperatur in einem relativ großen Temperatur- Temperatur einstellt.

Intervall bekannt geworden, bei der sich in einem Rohr 60 F i g. 3 stellt das Meßsrgebnis vom zeitlichen

eine Heizschlange und eine Kühlschlange befinden, Temperaturverlauf bei aufsteigender Temperatur dar.

die jeweils abwechselnd in Funktion treten. Anders T₁ ist die Temperatur des Thermoelementes 1 in F i g. 2,

als bei vorliegender Erfindung wird also nicht ein T₀ ist die Temperatur im Inneren des Temperierge-

Heiß- oder Kaltluftstrom über getrennte Leitungen fäßes 12 in F i g. 2. F i g. 3 läßt auch erkennen, daß

in ein Temperiergefäß geführt. Außerdem benötigt 65 konstante Temperaturen eingestellt werden können. In

sowohl die Heiz- als auch die Kühlschlange einen ge- dem hier gezeigten Beispiel wurde der Programmyor-

trennten Regler. Ein Regler speziell für tiefe Tempera- schub des Programmgebers 3 in F i g. 2 nach 60 Minu-

turen wird auch in der deutschen Auslegeschrift ten ausgeschaltet. F i g. 3 zeigt, daß T₁ sofort konstant

bleibt (T₁ = -47⁰C) und T₀ ebenfalls konstant wird (T₀ = —52°C). Nach 120 Minuten wurde der Programmvorschub wieder eingeschaltet, worauf die Temperatur wieder zeitproportional anstieg. Nach 210 Minuten wurde der Programmvorschub wieder ausgeschaltet.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich Messungen bei konstant gehaltener Temperatur, z. B. zur Ermittlung der Zug-Dehnungs-Diagramme und zur Beobachtung des Torsionsschwingungsverhaltens nach DIN 53 445, während das untersuchte Material kristallisiert, durchführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Temperierung mit Hilfe eines Flüssigkeits-Umwälz-

   Patentanspruch: Thermostaten fort. Aus den so ermittelten visko-

   elastischen Eigenschaften kann man wichtige Ruck-Anordnung zur Erzeugung beliebig zeitlich Schlüsse auf den molekularen Aufbau, die Kristallisakonstanter oder veränderlicher Temperaturen un- 5 tionsfähigkeit usw. ziehen.

   ter Verwendung eines Temperiergefäßes, bei der Bislang bereitete die Einstellung der gewünschten

   das Temperiergefäß über eine Zuleitung mit einem Temperatur innerhalb des.vorstehend erwähnten gro-

   Vorratsgefäß für verflüssigtes Gas verbunden und ßen Temperatur-Intervalls ungeheuere Schwierigkeiten,

   das Vorratsgefäß über eine Leitung mit einer Man kann zwar — in der vorstehend erwähnten be-

   Drosselstelle an einer Druckluftquelle angeschlos- io kannten Anordnung — die Prüfkammer zunächst

   sen ist und bei der ferner in einer Abluftleitung einmal mit Hilfe von flüssiger Luft bis auf etwa

   hinter der Drosselstelle ein Ventil vorgesehen ist, — 180⁰C abkühlen und dann die Messungen be-

   das von einem Temperaturregler in Abhängigkeit ginnen. Der Temperaturanstieg im Innern der Prüf-

   von der Regelabweichung in der Temperierkammer kammer erfolgt aber nicht mit konstanter Geschwindig-

   gesteuertwird, gekennzeichnet durch die Korn- 15 keit. Zunächst wird die Temperatur sehr schnell

   bination folgender Merkmale: zunehmen. Je mehr sich jedoch die Temperatur im

   . „ rr . ϊ-ο«ί\· *· UUi Inneren der Kammer der Raumtemperatur nähert,

   a) Das Tempenergpfaß (12) ist in an sich bekann- _{degto la amer wird der} Temperaturanstieg. Die ter Weise mit einer Zuleitung (14), die durch _{T eratu} ⁶ _{f im Inneren nähert} ^ _{aIs0 asvmp}t_otisch einen Wärmeaustauscher (13) fuhrt und ein _{ao der} Raumtemperatur, wie aus F i g. 1 für Zeiten größer von dem Temperaturregler gesteuertes Ventil _a,_{g m Mij}J_{en ( K} ^B _urve) ersichtlich ist. (7) aufweist, verbunden; _{(In Fjg} , _gibt ^V _die ^B _aus|_e2Ogene ^_{urve den zeit}.

   b) der Temperaturregler (2, 4) ist ein an sich i_ichen Temperaturverlauf bei einer Kühlung eines bekannter elektropneumatischer Programm- Temperiergefäßes-von +20 auf -148°C und den anregier, an dessen Steuerdruckleitung für die ₂₅ schließenden Temperaturanstieg wieder.)
   pneumatischen Ventilantnebe das Vorrats- _{Nun hängt aber das v}jskoelastische Verhalten insgefaß (12) über die Drosselstelle (9) ange^ besondere kristallisierender Polymere davon ab, TnTt schlossen ist; und *■ welcher Geschwindigkeit die Temperatur variiert" wird.

   c) der Temperaturfühler ist in einer Abluftlei- TJm jederzeit reproduzierbare Werte.zu'erhalten, ist tung (1) des Temperiergefäßes (12) angeordnet. 30 es erforderlich, den Temperaturanstieg so zu regeln,

   daß er innerhalb des gesamten zu durchfahrenden Temperatur-Intervalls z. B. l°C/Min. beträgt.

   Graphisch läßt sich eine solche Zeit-Temperatur-Abhängigkeit als Gerade darstellen, wie dies in 35 Fig. 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Dies ist das sogenannte lineare Temperatur-Zeit-

   Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeu- Programm. Auch bei diesem Verfahren ist kein gung beliebig zeitlich konstanter oder veränderlicher konstanter Temperaturanstieg bis 20⁰C gewährleistet, Temperaturen unter Verwendung eines Temperier- weil oberhalb —25°C (Punkt Pin F i g. 1) die Wärmegefäßes, bei der das Temperiergefäß über eine Zuleitung 40 isolation und die Wärmekapazität des Temperiermit einem Vorratsgefäß für verflüssigtes Gas verbun- gefäßes allein den weiteren Anstieg der Temperatur den und das Vorratsgefäß über eine Leitung mit einer bestimmen. Die oberhalb +20⁰C übliche Verwendung Drosselstelle an einer Druckluftquelle angeschlossen eines Flüssigkeits-Umwälz-Thermostaten bringt die ist und bei der ferner in einer Abluftleitung hinter der bekannten Schwierigkeiten von Zwei-Stoff-Systemen Drosselstelle ein Ventil vorgesehen ist, das von einem 45 hinsichtlichdernotwendigen Reinigung beim Übergang Temperaturregler in Abhängigkeit von der Regelab- von Flüssigkeit auf Kaltluft mit sich. Darüber hinaus weichung in der Temperierkammer gesteuert wird. führt die »Nahtstelle« beim Übergang von Kaltluft

   Zur Feststellung der Temperaturabhängigkeit der auf Flüssigkeit zu Unstetigkeiten der Temperaturviskoelastischen Eigenschaften von Polymeren ist es Zeit-Kurve, die den Meßvorgang stören,
   erforderlich, bei dicht benachbarten Temperaturen 50 Die Erfindung geht von einer bekannten Anordnung innerhalb eines großen Temperaturbereiches bei- zur Erzeugung beliebig zeitlich konstanter oder verspielsweise von —150 bis +180⁰C oder umgekehrt änderlicher Temperaturen unter Verwendung eines Messungen durchzuführen. Im erstgenannten Fall Temperiergefäßes aus, bei der das Temperiergefäß über kann dies dadurch geschehen, daß man den Prüfkörper eine Zuleitung mit einem Vorratsgefäß für verflüssigtes in ein Gefäß bringt, dessen Temperatur durch Ein- 55 Gas verbunden und das Vorratsgefäß über eine Leileiten von verdampfender flüssiger Luft auf etwa tung mit einer Drosselstelle an einer Druckluftquelle —190 bis — 180⁰C abgekühlt wurde. Wenn man dieses angeschlossen ist und bei der ferner in einer Abluft-Gefäß bei Raumtemperatur stehen läßt, dann wird sich leitung hinter der Drosselstelle ein Ventil vorgesehen darin auch laufend die Temperatur erhöhen. ist, das von einem Temperaturregler in Abhängigkeit

   Die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges kann 60 von der Regelabweichung in der Temperierkammer durch Wahl der Wärmeisolierschicht und der Wärme- gesteuert wird. .

   kapazität des Gefäßes beeinflußt werden. Während Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

   dieses Temperaturanstieges kann man laufend z. B. Meßanordnung für ein lineares Temperatur-Zeitdas Torsions-Schwingungsverhalten messen. Eine ent- Programm innerhalb des vorstehend geschilderten sprechende Anordnung zur Durchführung dieser 65 großen Temperatur-Intervalles zu schaffen, das sich Messung ist z. B. in dem DIN-BIatt 53 445 vom mit den bisher bekannten Anordnungen nicht bzw. September 1959, S. 2, rechte Spalte, beschrieben. nicht mit der erforderlichen Genauigkeit realisieren

   Nach Erreichen der Raumtemperatur setzt man die läßt.