DE2115360C3

DE2115360C3 - Device for demonstrating the critical temperature

Info

Publication number: DE2115360C3
Application number: DE19712115360
Authority: DE
Inventors: Engelbert Dr 5060 Bensberg Meurer
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1977-07-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Demonstration der kritischen Temperatur, bestehend aus einer heizbaren Druckkammer, die zum Teil mit einem bei Zimmertemperatur flüssigen Medium gefüllt ist. Zur Demonstration der kritischen Temperatur wird das in der Kammer enthaltene Medium erhitzt. Beim Erreichen der kritischen Temperatur verschwindet die Trennungslinie zwischen Flüssigkeit und Gas.The invention relates to a device for demonstrating the critical temperature, consisting of a heatable pressure chamber which is partially filled with a medium that is liquid at room temperature. To demonstrate the critical temperature, the medium contained in the chamber is heated. When the critical temperature is reached, the dividing line between liquid and gas disappears.

Bei bekannten Vorrichtungein dieser Art (DT-Gbm 19 505) werden Glasgehäuse verwendet. Diese haben den Nachteil, daß sie sehr leicht zerbrechen, was insbesondere im Hinblick auf den hohen Innendruck bei beheizter Kammer für die in der Nähe der Demonstrationsvorrichtung befindlichen Personen gefährlich ist. ⁶S Außerdem eignen sich die häufig verwendeten Glasröhrchen nur sehr schlecht dazu, den Flüssigkeitsspiegel auf eine Leinwand zu projizieren, weil infolge ihrer runden Form Verzerrungen auftreten, die den Flüssig, keitsspiegel nur schlecht erkennen lassen.In known devices of this type (DT-Gbm 19 505) glass housings are used. These have the disadvantage that they break very easily, which is dangerous for people in the vicinity of the demonstration device, especially in view of the high internal pressure when the chamber is heated. ⁶ S In addition, the often used glass tubes are very poorly suited to projecting the liquid level onto a screen, because their round shape causes distortions that make the liquid level difficult to see.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Demonstration der kritischen Temperatur bestehend aus einer heizbaren Druckkammer, die zum Teil mit einem bei Zimmertemperatur flüssigen Medium gefüllt ist, zu schaffen, bei der die Gefahr des Berstens der Kammer nahezu ausgeschlossen ist und die hinsichtlich ihrer Demonstrationseigenschaften wesentlich verbessert ist.The invention is based on the object of a device for demonstrating the critical temperature consisting of a heatable pressure chamber, which is partly filled with a liquid at room temperature Medium is filled to create, in which the risk of bursting the chamber is almost excluded and the is significantly improved in terms of their demonstration properties.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Verwendung eines Metallgehäuses mit zwei einander gegenüberliegenden Schaugläsern mit planparallelen, druckfesten Scheiben gelöst. _According to the invention, this object is achieved by using a metal housing with two opposite one another Sight glasses with plane-parallel, pressure-resistant panes solved. _

Bei einer derartig ausgebildeten Vorrichtung zur Demonstration der kritischen Temperatur besteht kaum noch die Gefahr des Zerbrechen* des Gehäuses. Außerdem treten bei der Projektion des Flüssigkeitsspiegels auf eine Leinwand infolge der planparallelen Scheiben keine Verzerrungen mehr auf, so daß der Flüssigkeitsspiegel klar erkennbar ist.In the case of a device designed in this way for demonstrating the critical temperature, there is hardly any nor the risk of breaking * the housing. In addition, when the liquid level is projected onto a screen, the plane-parallel Discs no longer show any distortions, so that the liquid level is clearly visible.

Das Bauprinzip von Druckkammern mit Metallgehäuse und planparallelen Fenstern ist an sich bei Höchstdruck-Küvetten für Spektraluntersuchungen.die bei Drücken bis zu 4000 atü durchgeführt werden, bekannt (vgl. »Journal of Scientific Instruments« 1967, Heft 10, Seiten 876 bis 878 und »The Review of Scientific Instruments« 1970, Heft 4, Seiten 353 bis 554). Diese bestehen aus einer druckfesten, vollständig mit der zu untersuchenden Flüssigkeit gefüllten Kammer mit seitlichen, den Durchtritt von Licht ermöglichenden Öffnungen. Wegen der bei den Untersuchungen auftretenden hohen Drücke (1000 bis 4000 atü) sind das Kammervolumen und die den Druchtritt von Licht durch die Kammer zulassenden Flächen (also der Innendurchmesser der Fensteröffnungen) relativ klein gewählt. Hinsichtlich des zulässigen Druckes wären diese vorbekannten Küvetten zwar für im Bereich der kritischen Drücke durchzuführende Versuche geeignet, da der kritische Druck der meisten Flüssigkeiten weit unter 100 atü liegt; die Demonstration des Erreichens der kritischen Temperatur vor einer Schulklasse od. dgl. ist damit jedoch nicht möglich. Das Erreichen der kritischen Temperatur ist am Verschwinden eines Flüssigkeitsspiegels zu erkennen. Vor dem Erreichen dieser Temperatur schwankt die Höhe des Flüssigkeitsspiegels. Außerdem entstehen — insbesondere kurz unterhalb der kritischen Temperatur - im Bereich des Spiegels Schlieren, die das Erkennen des Flüssigkeitsspiegels erschweren. Die Kammern und Lichtdurchtrittsöffnungen der vorbekannten Höchstdruck-Küvetten sind zu klein, um das Verschwinden des Flüssigkeitsspiegels (oder sein Wiedererscheinen beim Abkühlvorgang) überhaupt mit ausreichender Deutlichkeit erkennen zu lassen. Diese Gründe sind maßgebend dafür, daß es trotz der bereits seit langer Zeit vorbekannten Höchstdruck-Küvetten nicht ohne weiteres nahelag, eine Vorrichtung zur Demonstration der kritischen Temperatur in der erfindungsgemäßen Weise zu gestalten.The construction principle of pressure chambers with metal housing and plane-parallel windows is in itself Ultra-high pressure cuvettes for spectral examinations that are carried out at pressures of up to 4000 atm known (see "Journal of Scientific Instruments" 1967, No. 10, pages 876 to 878 and "The Review of Scientific Instruments "1970, No. 4, pages 353 to 554). This consist of a pressure-resistant chamber that is completely filled with the liquid to be examined lateral openings that allow light to pass through. Because of the investigations Occurring high pressures (1000 to 4000 atü) are the chamber volume and the passage of light relatively small due to the chamber permitting surfaces (i.e. the inner diameter of the window openings) chosen. With regard to the permissible pressure, these previously known cuvettes would be for in the area of Tests to be carried out suitable for critical pressures, since the critical pressure of most liquids is far is below 100 atmospheres; the demonstration of reaching the critical temperature in front of a school class or the like. however, this is not possible. Reaching the critical temperature is about the disappearance of one To detect the liquid level. Before this temperature is reached, the level of the liquid fluctuates. Also arise - especially briefly below the critical temperature - streaks in the area of the level, which make it difficult to recognize the level of the liquid. The chambers and light passage openings the previously known ultra-high pressure cuvettes are too small to prevent the liquid level from disappearing (or its reappearance during the cooling process) at all with sufficient clarity leave. These reasons are decisive for the fact that it has been known for a long time High-pressure cuvettes did not immediately suggest a device for demonstrating the critical Make temperature in the manner according to the invention.

Vorzugsweise sind die Schauglasöffnungen im Metallgehäuse teilweise mit einem Innengewinde versehen, in die jeweils ein mit einem Außengewinde versehener Ring zur Halterung der Scheiben einschraubbar ist. Die Scheiben sind dabei vorzugsweise in Dichtungsringen eingebettet, wobei jeweils der der Kammer zugewandte Ring aus Gummi und der der Kammer abgewandte Ring aus Aluminium besteht. Ein derartiger Aufbau istThe sight glass openings in the metal housing are preferably partially provided with an internal thread, in each of which a ring provided with an external thread can be screwed in to hold the disks. the Disks are preferably embedded in sealing rings, the one facing the chamber in each case The ring is made of rubber and the ring facing away from the chamber is made of aluminum. Such a structure is

einfach und sicher. Die CJummidichlimg kann beispielsweise in bezug uuf den Uersldruek der Glasscheiben so ausgebildet sein, iliil) sie undicht wird bevor der Uerstdruck der Glusscheibcn erreicht wird, weil die dem Berstdruck entsprechende Temperatur weit über der Betriebstemperatur der Gummidichtung liegt.easy and safe. The CJummidichlimg can for example In relation to the pressure of the glass panes, it must be designed in such a way that it leaks before the The first pressure of the glass panes is reached because the Burst pressure corresponding temperature is far above the operating temperature of the rubber seal.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gchtlusc ims einem Mulallblock besteht, der mil einer Durchbohrung versehen isi, in deren Öffnungen die Schauglüser angeordnet sind. In einen derartigen Melallblock können in einfacher Weise Kanüle für ein llei/medium und eine Blindbohrung ftlr ein Thermometer vorgesehen werden. Diese Ausführungsform ist sehr sicher und kann mit einem Innendruck bis zu 100 al belastet werden.It is particularly advantageous if the Gchtlusc ims consists of a Mulallblock, which is provided with a perforation, in the openings of which the sight glasses are arranged. In such a Melallblock cannula for a lead / medium can in a simple manner and a blind hole for a thermometer is provided will. This embodiment is very safe and can be loaded with an internal pressure of up to 100 al will.

Die Demonstration der kritischen Temperatur kann besonders deutlich gestaltet werden, wenn in der Kammer zwei Schwimmer vorgesehen sind, von denen der eine eine Dichte aufweist, die etwas oberhall) der kritischen Dichte der 111 der Kammer befindlichen Flüssigkeit liegt, während die Dichte des anderen etwas unterhalb der kritischen Dichte der Flüssigkeit liegt. In der Nahe der kritischen Temperatur sinkt der schwere Schwimmer nach unten und der leichlere Schwimmer sieigt hoch. J5The demonstration of the critical temperature can be made particularly clear when in the Chamber two floats are provided, one of which has a density that is somewhat above reverberation) of the critical density of the 111 located in the chamber Liquid, while the density of the other is slightly below the critical density of the liquid. In the near the critical temperature the heavy swimmer sinks and the lighter swimmer wins high. J5

Die Schwimmer bestehen dabei vor/ugsweisc aus Glusschaum mit außen in einer Flamme polierten Obcrflät heu. Das Gewicht derartiger Schwimmer isi abhangig von der Porengröße und -anzahl.The floats consist of glass foam with the outside polished in a flame Obcrflät hay. The weight of such swimmers isi depending on the pore size and number.

Weitere Vorteile und Fin/elhciteii sollen anhand eines in den Fig. I und 2 dargestellten Ausführungsbd Spieles erläutert werden.Further advantages and fin / elhciteii should be based on one in Figs. I and 2 shown Ausführungsbd Game are explained.

Fs zeigtFs shows

F ig. I eine Ansicht eines Alisführungsbeispiels tier erfuulungsgeiiiillk'ii Vorrichtung um!Fig. I a view of an alis guide example tier erfuulungsgeiiiillk'ii device around!

I 1 g. 2 einen .Schnitt durch ihr. Ausführungsbcispiel nach Fig. I.I 1 g. 2 a .section through her. Exemplary embodiment according to Fig. I.

lias Gehäuse I der in den Figuren dargestellten Vorrichtung /iir Demonstration der kritischen lempc ralnr besteht aus einem Melallblock mil einer Durchbohrung 2. Diese weist im Inneren ties Blocks einen kleineren Diiichmesscr auf als im Bereich ihrer beiden Oflniingen J und 4, wo die Durchbohrung 2 mil ilen Innengewinden *> und b versehen ist. Aul tk'ii durch die unterschiedlichen Durchmesser der Diirchbohiung 2 gebildeten Absilt/en 7 und 8 liegen nacheinander je ein Gummiring 4 bzw. K), eine druckfesie Glasscheibe Il bzw. 12 und ein Aluniiuiumnug IJ b/.w. 14 auf. Die Scheiben und die Dicliiringe werden jeweils von einem in die Öffnungen 1 und 4 einschraubbaren King I¹S b/w, 16 auf die Absätze 7 und 8 geprellt, wodurch die Dichtigkeit bewirkt wirdThe housing I of the device shown in the figures for the demonstration of the critical lamp consists of a metal block with a through-hole 2. This has a smaller diameter inside the block than in the area of its two openings J and 4, where the through-hole is 2 mil ilen internal threads *> and b is provided. Aul tk'ii formed by the different diameters of the Diirchbohiung 2 Absilt / s 7 and 8 lie one after the other a rubber ring 4 or K), a pressure-resistant glass pane II or 12 and an aluminum ring IJ b / .w. 14 on. The disks and the dicliirings are each bruised onto the shoulders 7 and 8 ^{by a King I 1} S b / w, 16 that can be screwed into the openings 1 and 4, whereby the tightness is achieved

Der tnuenraiim des Mal.tllbiorks ist leilw.-ise mit einer Flüssigkeit (vorzugsweise Tnfluor dilliiui ehloi iilhiin) gefüllt, die durch die mit einer Schraube 17 verschlossene Oflnurig 18 eingefüllt wird Aul dem Flüssigkeitsspiegel ruhen die Schwimmer IH und 20. von denen tier eine eine Dichte aufweist, tlie etwas obeihalb tier kritischen Dichte der in der Kammer befindlichen Flüssigkeil liegt, während tlie Dichte ties anderen etwas unterhalb tier kritischen Dichte der Flüssigkeit liegt.The tnuenraiim of the Mal.tllbiorks is leilw.-ise with a liquid (preferably Tnfluor dilliiui ehloi iilhiin) filled by the screw 17 closed opening 18 is filled in to the outside The floats IH and 20th of are at rest on the liquid level which animal has a density, tlie something above The critical density of the liquid in the chamber lies, while the other density is somewhat lower is below the critical density of the liquid.

Außerdem sind im Gehäuse Kanäle 21 und 22 für ein I lci/medium vorgesehen, welches über die Anschlüsse 2} und 24 (F" ig I) zugeführt wird. Auf der Oberseite des Metallblocks ist noch eine Blindbohnmg 2"> fur ein Thermometer vorgesehen. Die Unterseite ist schließlich mit einer Bliiulbohnmg Zb mit Innengewinde für du· Befestigung einer Siativslange 27 versehen.In addition, channels 21 and 22 are provided in the housing for an I lci / medium, which is supplied via the connections 2} and 24 (Fig. I). A blind bean 2 "for a thermometer is provided on the top of the metal block. The bottom is finally provided with a Bliiulbohnmg Zb with internal thread for fastening a · du Siativslange 27th

Hierzu I HIaIt ZeichnungenFor this I HIaIt drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for demonstrating the critical Temperature, consisting of a heatable pressure chamber, some of which is at room temperature liquid medium is filled, marked through a metal housing (1) with two Opposing sight glasses with plain-parallel, pressure-resistant panes (11, 12). «°

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sight glass openings (3, 4) in the metal housing (1) are partially provided with an internal thread (5, 6), in each of which a ring provided with an external thread (15, 16) for «5 holder of the discs can be screwed in.

3. Device according to claim 2, characterized in that the discs (II, 12) ^{are embedded in sealing rings (1} J, 10,13,14), each of the ring facing the chamber (9, 10) made of rubber *> and the ring (13, 14) facing away from the chamber is made of aluminum.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (1) consists of a metal block with a * 5 through-hole (2) in which Openings (3, 4) the sight glasses are arranged.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that heating channels (21, 22) in the metal block are provided.

f). Device according to Claim 4 or 5, characterized in that a blind hole is made in the metal block (25) is provided for a thermometer.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that two floats (119, 20) are provided in the chamber, one of which has a density that is slightly above the critical density of the liquid in the chamber, while the Density of the other is slightly below the critical density of the liquid.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the floats (19, 20) made of glass foam with surfaces polished outside in a flame.

<■ !. Device according to one of the preceding Claims, characterized in that the chamber is filled with trifluorodifluorochloroethane.