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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdampfung
einer Probe durch Erhitzung; und im einzelnen eine Heizeinheit,
die durch Erhitzung die Probe verdampft, die in einem Behälter angeordnet
ist, dessen Öffnung
hermetisch durch eine Gummidichtung abgedichtet ist, und die verdampften
Bestandteile zusammen mit einen Trägergas nach außerhalb
des Behälters
ausstößt.
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Die
vorliegende Erfindung ist als Heizeinheit zur Verwendung mit einem
Feuchtigkeitsmeßgerät einsetzbar,
welches die Feuchtigkeit in der Versuchsprobe durch Erhitzung verdampft,
diese mit dem Trägergas
befördert,
und nur die verdampfte Feuchtigkeit sammelt und feststellt, um den
Feuchtigkeitsgehalt der Versuchsprobe zu bestimmen.
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Nach
dem Stand der Technik ist bei dieser Art einer Heizeinheit eine
Probenkammer vorgesehen, welche die Versuchsprobe aufnimmt, und
ist eine Heizkammer vorgesehen, die mit einer Einrichtung zur Erwärmung der
Probenkammer versehen ist, mit einem Einlaßrohr zum Einlassen des Trägergases
zur Versuchsprobe in der Kammer, einem Auslaßrohr zum Ausstoßen der
verdampften Bestandteile und des Trägergases nach außerhalb
der Probenkammer, und mit einer Dichtvorrichtung für die hermetische
Abdichtung der Kammer, in welche die Probe eingeladen wurde.
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Wenn
bei einer Heizeinheit nach dem Stand der Technik, wie er voranstehend
beschrieben wurde, eine Probe erhitzt wird, beispielsweise eine
einfach verdampfbare flüssige
Probe, und verdampft wird, bevor sie erwärmt wird, so gibt es in der
Hinsicht ein Problem, daß dann,
wenn die Heizeinheit mit einem Feuchtigkeitsmeßgerät verwendet wird, keine exakte
Messung durchgeführt
werden kann.
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Eine
Probe, etwa eine leicht zu verdampfende flüssige Probe, kann in einem
hermetisch abgeschlossenen Behälter
angeordnet werden, jedoch tritt dann eine weitere Schwierigkeit
auf, nämlich
das Zuführen
des Trägergas
zu der Probe, die in einem hermetisch abgedichteten Behälter angeordnet
ist, und das erfolgreiche Abziehen der verdampften Bestandteile.
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Die
JP 08-145918 A offenbart eine Vorrichtung zur Messung von physikalischen
Eigenschaften einer Probe als Funktion der Temperatur und der Feuchtigkeit,
indem die Feuchtigkeit in einer Probenkammer gleichzeitig mit der
Temperatur darin gesteuert wird.
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Die
US 5,191,211 beschreibt
ein thermisches Resorptionsverfahren zum Trennen flüchtiger
Zusätze
von vulkanisierbarem Gummi. Dazu wird eine Probe in einem abgedichteten
Gefäß kontrolliert
aufgeheizt und die aufgeheizten flüchtigen Stoffe werden zu einer
Chromatographiesäule
gelenkt und die Komponenten analysiert.
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Die
vorliegende Erfindung, wie sie in dem Anspruch 1 definiert ist,
löst einfach
derartige Probleme, und stellt eine Vorrichtung mit Heizeinheit
zur Verfügung,
welche einfach und exakt die Bestandteile abziehen kann, die von
einer Probe wie beispielsweise einer einfach zu verdampfenden flüssigen Probe
verdampft wurden.
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Die
Vorrichtung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 als
Blockschaltbild eine Darstellung des Weges des Fluidsystems in dem
Feuchtigkeitsmeßgerät und dessen
Funktion, für
welches die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden kann;
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2 eine
Schnittansicht der Außenkontur eine
Vorrichtung mit Heizeinheit einer ersten Ausführungsform; und
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3 eine
Schnittansicht der Außenkontur einer
Vorrichtung mit Heizeinheit einer zweiten Ausführungsform.
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Als
nächstes
werden die Bezugszeichen geschildert. Es bezeichnet: 1 einen
Behälter, 1a eine Öffnung, 2b eine
Gummidichtung mit einer gewissen Durchlässigkeit, 3 einen
Deckel, 3a eine Öffnung, 4 eine
Nadel mit einem Durchgangsloch, 5 eine Nadel mit einem
Durchgangsloch, 6 einen Probentisch, 7 eine Verriegelung, 8 ein
Heizrohr, 8a eine Kammer, 8b einen Auslaßweg, 9 eine
Dichtung, 10 eine Öffnung, 10a eine Öffnung, 11 eine
Heizvorrichtung, 12 ein Einlaßrohr, 13 ein Auslaßrohr, 14 eine
Filtereinheit, 15 einen Kanal, 17 eine Öffnung, 100 eine
Heizeinheit, 101 einen Steuerabschnitt, 101a ein
Nadelventil, 101b einen Flußsensor, 102 eine
Heizeinheit, 103 ein Heizrohr, 104 eine Filtereinheit, 105 einen Feuchtigkeitsadsorptionsabschnitt, 106 eine
elektronische Wiegevorrichtung, 106a einen Wägearm, und 106b einen
Versuchsprobenwägeabschnitt.
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Die
vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine
Vorrichtung mit Heizeinheit zur Verfügung stellt, die durch Erhitzung
die Probe verdampft, die in dem Behälter 1 angeordnet
ist, dessen Öffnung 1a hermetisch
durch eine Gummidichtung 2b verschlossen ist, und die verdampften
Bestandteile nach außerhalb
des Behälters 1 zusammen
mit dem Trägergas
ausstößt; wobei
eine Kammer 8a zur Aufnahme des Behälters 1 vorhanden
ist, und ein Heizrohr 8 mit einer Heizvorrichtung 11 vorgesehen
ist, um das Innere der Kammer 8a zu erhitzen;
Einlaßrohre 12 zum
Einlassen des Trägergases
von außerhalb
der Kammer 8a in den Behälter 1 dienen, der
in der Kammer 8a angeordnet ist; und
ein Auslaßrohr 13 dazu
vorgesehen ist, die verdampften Bestandteile und das Trägergas aus
dem Behälter 1 auszustoßen, der
in der Kammer 8a angeordnet ist, und zwar nach außerhalb
der Kammer 8a; und
wobei die Einlaßrohre 12 mit einer
Nadel 4 versehen sind, die an beiden Enden ein Durchlaßrohr aufweisen,
um die Gummidichtung 2b für den Behälter 1 zu durchstoßen, damit
das Trägergas
in dem Behälter 1 eingelassen
wird (2).
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Zusätzlich kann
das Auslaßrohr 13 mit
einer Nadel 5 versehen sein (3), welches
an seinem Ende ein Durchgangsloch aufweist, das dazu dient, die
Gummidichtung 2b für
den Behälter 1 zu
durchstoßen,
damit die verdampften Bestandteile und das Trägergas aus dem Behälter 1 ausgestoßen werden.
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Weiterhin
ist eine Dichtungsvorrichtung 9 zu dem Zweck vorhanden,
die Kammer 8a hermetisch zu verschließen, in welche der Behälter 1 eingeladen ist.
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Die
Vorrichtung mit Heizeinheit verdampft durch Erhitzung die Bestandteile
einer einfach zu verdampfenden, flüssigen Probe die in dem Behälter 1 vorhanden
ist, dessen Öffnung 1a hermetisch
durch eine Gummidichtung 2b verschlossen ist, welche durchlässig ist,
und die verdampften Bestandteile nach außerhalb des Behälters 1 zusammen
mit dem Trägergas
ausstößt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird der Aufbau eines Feuchtigkeitsmeßgeräts beschrieben,
bei welchem die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann. 1 zeigt
als Blockschaltbild den Weg des Fluidsystems in dem Feuchtigkeitsmeßgerät und dessen
Funktion. Der Steuerabschnitt 101 ist mit einem Nadelventil 101a versehen,
um die Flußrate
des Trägergases
einzustellen, und weist einen Flußsensor 101b zur Feststellung
der Flußrate
des Trägergases
auf, welches der Heizeinheit 102 zugeführt wird.
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Die
Vorrichtung mit Heizeinheit, wie sie in 1 gezeigt
ist, ist entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet, und das
Trägergas
wird in das Heizrohr 103 eingelassen, in welches die Probe
eingebracht wurde. Die Probe in dem Heizrohr 103 wird erhitzt,
und durch die nicht dargestellte Heizvorrichtung getrocknet. Die
Bestandteile, die durch Erhitzung aus der Probe in dem Heizrohr 103 verdampft werden,
werden der Filtereinheit 104 zusammen mit dem Trägergas zugeführt, wobei
das Trägergas,
welches die verdampfte Feuchtigkeit und Gase mit sich führt, von
den Gasen mit Ausnahme der verdampften Feuchtigkeit befreit wird.
Das Trägergas,
welches die verdampfte Feuchtigkeit mit sich führt, und aus der Filtereinheit 104 herausfließt, wird
dem Feuchtigkeitsadsorptionsabschnitt 105 zugeführt, in
welchem nur die verdampfte Feuchtigkeit absorbiert. Der Wägearm 106a der
elektronischen Waage 106 ist mit einem Feuchtigkeitsadsorptionsabschnitt 105 und
einem Versuchsprobenwägeabschnitt 106b versehen, so
dass nicht nur der Feuchtigkeitsgehalt der Versuchsprobe festgestellt
werden kann, sondern auch die Masse der Versuchsprobe selbst gemessen
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung ändert
die Heizeinheit, welche das Heizrohr 103 aufweist, so ab, daß Proben
wie einfach zu verdampfende flüssige Proben
gemessen werden können.
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In 2 ist
der Behälter 1 dargestellt,
in welchem die Probe angeordnet ist und erhitzt wird, angeordnet
in der Kammer 8a in dem Heizrohr 8 in der Heizeinheit 100.
Das Heizrohr 8 steht aufrecht und ist zylindrisch ausgebildet,
und mit einer Öffnung 17 am Boden
versehen. Der Probentisch 6, auf welchen der Behälter 1 aufgesetzt
ist, ist teilweise in die Öffnung 17 eingepaßt, und
eine Dichtung 9, die als Dichtvorrichtung dient, ist zwischen
dem Probentisch 6 und dem Umfang der Öffnung 17 des Heizrohrs 8 so
angeordnet, daß dann,
wenn die Probenschale 6 in die Öffnung 17 eingepaßt ist,
die Kammer 8a des Heizrohrs 8 hermetisch abgedichtet
ist. Der Probentisch 6 ist mit einer Verriegelung 7 versehen,
welche den Behälter 1 fest
auf dem Probentisch 6 festlegt.
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Der
zur Aufnahme der Probe dienende Behälter 1 weist oben
eine Öffnung 1a auf,
und es ist eine Gummmidichtung 2b an der Öffnung 1a vorgesehen,
um den Behälter 1 abzudichten.
Die Gummidichtung 2b ist mit einem Deckel 3 befestigt,
der eine Öffnung 3a aufweist.
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Am
Umfang des Heizrohrs 8 ist eine Heizvorrichtung 11 als
Heizeinrichtung angebracht, um das Innere der Kammer 8a zu
erhitzen. Das Heizrohr 8 ist mit Einlaßrohren 12 (wie in 2 gezeigt,
mit zwei derartigen Rohren für
die Einheit) versehen, um das Trägergas
einzulassen. Die Enden der Gummidichtung 2b ist mit einem
Deckel 3 befestigt, der eine Öffnung 3a aufweist.
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Am
Umfang des Heizrohrs 8 ist eine Heizvorrichtung 11 als
Heizeinrichtung angebracht, um das Innere der Kammer 8a zu
erhitzen. Das Heizrohr 8 ist mit Einlaßrohren 12 (wie in 2 gezeigt,
mit zwei derartigen Rohren für
die Einheit) versehen, um das Trägergas
einzulassen. Die Enden der Einlaßrohre 12, die sich
in der Kammer 8a befinden, sind mit einer Nadel 4 versehen,
die ein Durchgangsloch aufweist. Die Nadel 4 kann entweder
so ausgebildet sein, daß sie
in das Einlaßrohr 12 eingeschraubt
ist, oder an diesem mit einem O-Ring befestigt ist. Die Nadeln 4 durchstoßen die
Gummidichtung 2b, welche die Öffnung 1a des Behälters 1 abdecken,
um das Trägergas,
welches über
das Einlaßrohr 12 zugeführt wird, in
den unteren Bereich der Probe 16 in den Behälter 1 einzulassen,
um die Verdampfung der Probe 16 zu fördern. Ist die Probe flüssig, so
wird eine Blasenbildung hervorgerufen, um die Verdampfung zu fördern.
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Im
Zentrumsbereich oben am Heizrohr ist ein Auslaßrohr 13 vorgesehen,
welches einen Auslaßpfad 8b aufweist,
um die verdampften Bestandteile und das Trägergas nach außerhalb
der Kammer 8a auszustoßen.
Der Auslaßpfad 8b weist
an seinem unteren Ende eine Öffnung 10 auf,
welche eine Verbindung zur Kammer 8a herstellt. Gemäß 3 ist eine Öffnung 10a,
die mit einer Nadel 5 versehen ist, die ein Durchgangsloch
aufweist, vorhanden. Die Nadel 5 kann entweder so ausgebildet
werden, daß sie in
das Einlaßrohr 13 eingeschraubt
wird, oder so, daß sie
durch einen O-Ring in dem Einlaßrohr 13 befestigt
wird. Die Nadel 5 durchstoßt die Gummidichtung 2b,
welche die Öffnung 1a des
Behälters 1 abdeckt, um
die verdampften Bestandteile und das Trägergas in dem Behälter 1 nach
außerhalb
der Kammer 8a über
den Auslaßpfad 8b auszustoßen. Das
Auslaßrohr 13 ist
an die Filtereinheit 14 angeschlossen, in welcher die unerwünschten
Gase entfernt werden, und das Trägergas,
welches die verdampfte Feuchtigkeit mit sich führt, wird durch den Pfad 15 zum Feuchtigkeitsadsorptionsabschnitt
geleitet, wie voranstehend unter Bezugnahme auf 1 geschildert wurde.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung des Betriebs dieser Vorrichtung mit Heizeinheit 100.
Bei einer flüssigen
Probe, die einfach zu verdampfen ist, wird ein derartiges Werkzeug
wie eine Spritze dazu verwendet, die Probe in den Behälter 1 zu
injizieren, der durch die Gummidichtung 2b und den Deckel 3 hermetisch
abgedichtet ist, und der Behälter 1 wird auf
dem Probentisch 6 mit Hilfe der Verriegelung 7 befestigt.
Nachdem dann die Masse dieser Probe durch die elektronische Wägemaschine
wie voranstehend geschildert gemessen wurde, wird der Probentisch 6,
mit welchem der Behälter 1 beladen
ist, nach unterhalb der Öffnung 17 des
Heizrohrs 8 übertragen.
Eine (nicht dargestellte) Hebevorrichtung hebt dann den Probentisch 6 in
Richtung eines Pfeils A an, und die Dichtung 9 wird zwischen
dem Probentisch 6 und dem Umfang der Öffnung 17 des Heizrohrs 8 angeordnet,
um die Kammer 8a hermetisch abzudichten. Wenn die Probe 6 in
der Richtung des Pfeils A angehoben wird, stoßen die Nadel 4 und
die Nadel 5 durch die Gummidichtung 2b für den Behälter hindurch,
so daß die
Spitzen der Nadeln 4 unterhalb des Niveaus der flüssigen Probe 16 angeordnet werden,
während
die Spitze der Nadel 5 sich oberhalb des Pegels der flüssigen Probe 16 befindet.
Bei einer Probe 16, die keine Flüssigkeit darstellt, wird die
Probe in dem Behälter 1 angeordnet,
der dann durch die Gummidichtung 2b und den Deckel 3 hermetisch
abgedichtet wird, und auf dem Probentisch 6 durch die Verriegelung 7 befestigt
ist. Nachdem dann wie voranstehend geschildert die Masse dieser
Probe durch die elektronische Wägevorrichtung
gemessen wurde, wird der Probentisch 6, auf welchen der Behälter 1 aufgeladen
ist, nach unterhalb der Öffnung 17 des
Heizrohrs 8 übertragen.
Eine nicht dargestellte Hebevorrichtung hebt dann den Probentisch 6 in
Richtung des Pfeils A an, und die Dichtung 9 wird zwischen
dem Probentisch 6 und dem Umfang der Öffnung 17 des Heizrohrs 8 angeordnet,
um die Kammer 8a hermetisch abzudichten. Wenn die Probe 6 in Richtung
des Pfeils A angehoben wird, durchstoßen die Nadeln 4 und 5 die
Gummidichtung 2b für
den Behälter,
so daß sich
die Spitzen der Nadeln 4 unterhalb des Pegels der Probe 16 befinden,
wogegen die Spitze der Nadel 5 sich oberhalb des Pegels
der Probe 16 befindet.
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Dieser
Zustand ist ebenso wie jener, der in 2 gezeigt
ist, und es wird das Trägergas über das
Einlaßrohr 12 zugeführt, wobei
die Heizvorrichtung 11 mit Energie versorgt wird, um die
Probe in dem Behälter 1 zu
erhitzen. Die verdampften Bestandteile und das Trägergas,
welche den Behälter 1 füllen, werden
dann von dem Auslaßrohr 13 nach
außerhalb
der Heizeinheit 8 über
die Nadel 5 ausgestoßen.
Die verdampften Bestandteile und das Trägergas, welche die Kammer 8a füllen, werden
aus dem Auslaßrohr 13 nach
außerhalb
abgegeben, über
die Öffnung 10.
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Die
verdampften Bestandteile und das Trägergas, welche den Raum oberhalb
der Spitze der Nadel 5 ausfüllen, können nicht einfach aus dem
Behälter 1 ausgestoßen werden,
so daß der
Auslaß eine
beträchtliche
Zeit erfordert. Um diese Schwierigkeiten auszuschalten, ist die
Gummidichtung des Behälters 1 als
Gummidichtung 2b ausgebildet, die ein gewisses Ausmaß an Durchlässigkeit
aufweist.
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Bei
der in 2 dargestellten Heizeinheit 100 ist das
Auslaßrohr 13 nicht
mit einer Nadel versehen, die ein Durchgangsloch aufweist, und öffnet sich
die Öffnung 10 direkt
zur Kammer 8a des Heizrohrs 8 hin. Die Öffnung 1a des
Behälters 1 ist
mit einer Gummidichtung 2b abgedeckt, die ein gewisses Ausmaß an Durchlässigkeit
aufweist, und die in dem Behälter 1 verdampften
Bestandteile und das Trägergas
werden in die Kammer 8a durch die Gummidichtung 2b geleitet,
die eine gewisse Durchlässigkeit aufweist,
und nach außerhalb
der Kammer 8a über die Öffnung 10 ausgestoßen. Infolge
dieses Aufbaus muß die
Dichtung 9 selbstverständlich
so ausgebildet sein, daß sie
die Kammer 8a hermetisch abdichten kann, wobei sie zwischen
dem Probentisch 6 und dem Umfang der Öffnung 17 angeordnet
ist.
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Die
Heizeinheit 100, wie sie in 3 gezeigt ist,
ist so ausgebildet, daß sie
die verdampften Bestandteile schneller ausstoßen kann als die voranstehend
unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Heizeinheit 100.
Bei einem derartigen Aufbau werden die verdampften Bestandteile
und das Trägergas schnell
von dem Auslaßrohr 13 über die
Gummidichtung 2b und die Nadel 5 ausgestoßen, die
mit einem Durchgangsloch versehen ist. Bei der in 3 dargestellten
Heizeinheit 100 muß die
Dichtung 9 selbstverständlich
dazu fähig
sein, die Kammer 8a hermetisch abzudichten.
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Als
Beispiele für
die beiden geschilderten Ausführungsformen
läßt sich
angeben, daß die
Verriegelung 7 aus einem Material gbesteht, welches ausreichend
elastisch ist, da die Verriegelung 7 als Verriegelung dienen
muß, die
stark genug ist, die Reibung der Nadeln 4 und 5 beim
Absenken des Behälters 1 zusammen
mit dem Probentisch 6 zu überwinden, nachdem der Ausstoß der verdampften
Bestandteile beendet ist.
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Als
Trägergas
kann Stickstoffgas oder ein anderes Gas verwendet werden.
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Als
Material für
die Gummidichtung 2b, die ein gewisses Ausmaß an Durchlässigkeit
aufweist, läßt sich
ein Material wie "Gore-Tex"-Gummi einsetzen,
welches von der Nippon Pillar Packing Co., Ltd. hergestellt wird.