DE2556072C3 - Kalorimetrische Sonde - Google Patents

Kalorimetrische Sonde

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Bengt Spaanga Lindblad
Lars Jaerfaella Wegstedt
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    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
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    • G01N25/4873—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a flowing, e.g. gas sample
    • G01N25/4893—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation for a flowing, e.g. gas sample by using a differential method

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Description

Eine kalorimetrische Sonde nach dem Oberbegriff 4" des Anspruch 1 ist aus der Figur 1 der DE-OS 20 21 335 bekannt. Die bekannte Sonde besitzt nur ein Thermoelement, von dem die Lage der Bezugslötstelle nicht näher angegeben ist. Auch wird die bekannte Sonde nicht im Durchfluß betrieben. Die wesentlichen Vor teile v' der Durchflußkalorimetrie bestehen darin, daß das Durchflußkalorimeter für eine äußerst exakte Messung verwendet werden kann und daß es unabhängig hit vom Volumen des Fermentationsbehälters. Als nachteilig wirkt sich bei bekannten Durchflußkalorimetern aus, Γ)|) daß die Kultur ihren Stoffwechsel ändert und demzufolge auch ihre Wärmeentwicklung während des Transports durch die Meßzelle. Die aus den Figuren 3 und 4 der DE-OS 20 21 335 bekannten Kalorimeter besilzen zwar zwei Thermoelemente und können im Durchfluß r'r' betrieben werden, haben jedoch einen relativ langen Durchflußweg. Außerdem ist die Lage der Bezugslötstellen der Thermoelemente nicht näher angegeben. Dies isi jedoch von Bedeutung, da zur Erzielung einwandfreier Meßergebnisse an den BezugslötKtdlen W) der beiden Thermoelemente gleiche Temperaturbedingungen herrschen müssen. Auch bei dem aus der DE-OS 13 719 bekannten Zwüüngs-Kaiorimeter besilzen die DurchfluQzellen relativ lange Durchflußwege und die Lage der Bezugslötstellen der Thermoelemente ist '" ebenfalls nicht angegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine kalorimetrische Sonde der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Vergleichstemperatur für die Bezugslötstellen in einfacher Weise gewinnt
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Dabei wird gewährleistet, daß die Bezugslötstellen durch ihre Ankoppelung an die Hülle auf der Temperatur der umgebenden Flüssigkeit liegen.
Diese Flüssigkeit stellt einen Körper großer Wärmekapazität und relativ konstanter Temperatur dar.
In vorteilhafter Weise läßt sich bei der Erfindung für die kalorimetrische Sonde ein kurzer Durchflußweg gewinnen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Anhand dieser Figuren soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer kalorimetrischen Sonde und
F i g. 2 einen Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels.
F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine kalorimetrische Sonde, welche in einen Flüssigkeitstank, der in der Figur im einzelnen nicht dargestellt ist, eingetaucht werden kann. Durch ein Prüfrohr 1 wird die Flüssigkeit im Flüssigkeits'.ank zum Durchfluß gebracht, wozu beispielsweise eine in der Figur nicht näher dargestellte Pumpe verwendet werden kann. Das Prüfrohr 1 ist mit einem Schutzmantel 6 umgeben, welcher beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen kann. Innerhalb des Schutzmantels 6 sind in einem bestimmten Abstand voneinander zwei Thermoelemente 2 und 3 angeordnet und an ihren Meßstellen mit dem Prüfrohr 1 thermisch gekoppelt. Die Bezugslötstellen sind mit einem als Aluminiumzylinder 4 ausgebildeten Hohlkörper verbunden. Dieser Aluminiumzylinder 4 umgibt das Prüfrohr 1 und steht mit dem Schutzmantel 6 in Berührung, wobei jedoch ein schmaler isolierender Luftspalt 5 zwischen dem Zylinder und dem Prüfrohr belassen ist. Beide Thermoelemente 2 und 3 sind an einem Differentialverstärker 7 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Anzeigeinstrument 8 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Kalorimetersonde ist die folgende:
Die Fermentationsflüssigkeit fließt von unten her durch das Prüfrohr und am ersten Thermoelement 2 wird die Temperaturdifferenz zwischen der Fermentationsflüssigkeit und dem umgebenden Aluminiumzylinder 4 gemessen. Die durch das Prüfrohr weiterfiießende Fermentationsflüssigkeit ist, nachdem sie am ersten Thermoelement 2 vorbeigeflossen ist, thermisch isoliert von ihrer Umgebung aufgrund des Luftspaltes 5 zwischen dem Prüfrohr und dem umgebenden Hohlkörper. Die vom Mikroorganismus erzeugte Wärme kann sich nicht ausbreiten und wird die Temperatur der Fermentationsflüssigkeit anheben. Am nächsten Thermoelement 3 wird die Temperaturdifferenz zwischen der Fermentationsflüssigkeit und dem umgebenden Hohlkörper wiederum gemessen. Die von den beiden Thermoelementen kommenden Meßsignale werden im Differentialverstärker 7 verglichen und die Differenz zwischen diesen Signalen stellt einen Meßwert für den Temperaturanstieg der Flüssigkeit beim Durchfließen /wischen den beiden Meßpunkten dar. Auf diese Weise erhält man ein Meßergebnis für die Aktivität des Mikroorganismus.
Mit Hilfe der in Ki g. 2 dargestellten Sonde kann eine Kompensation der Temperaturschwankungen des Flüs-
sigkeitsvolumens erzielt werden. In dieser Figur sind die Teile, welche mit der Ausführungsform in F i g. 1 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Beim Ausführungsbeispiel in F i g. 2 ist der dicke Aluminiumzylinder 4 ersetzt durch ein dünnes Rohr 9, welches aus einem Material niedriger Wärmekapazität und hoher thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise Silber, besteht Dieses Rohr i»t mit dem umgebenden Schutzmantel 6 über einen Kontaktring 10, der zwischen dem Rohr 9 und dem Schutzmantel 6 angeordnet ist, thermisch gekoppelt
Die Lage des Ringes 10 kann so gewählt werden, daß Temperaturänderungen in der umgebenden Flüssigkeit ί die beiden Meßpunkte gleichzeitig erreichen. Beide Meßstellen werden dann in gleicher Weise beeinflußt, unabhängig davon, welcher Teil des äußeren Schutzmantels von einer Temperaturstörung erreicht wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Kalorimetrische Sonde, welche in eine Wärme entwickelnde Flüssigkeit eintauchbar ist, mil einem beidseitig offenen Prüfrohr zur Aufnahme der 1^ Flüssigkeit, dessen Mantel von einer gegenüber dem Prüfrohr thermisch isolierten Hülle umgeben ist, und mit wenigstens einem Thermoelement, dessen Ausgangssignal einen Meßwert für die Wärmeentwicklung der in der Röhre befindlichen Flüssigkeit i» darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Flüssigkeit durchflossene Prüfrohr (1) mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Thermoelementen (2,3) versehen ist, deren Elezugslötsteilen mit der Hülle (4, 6) thermisch gekoppelt 1^ sind.
2. Kalorimetrische Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem eine hohe Wärmekapazität aufweisenden Hohlkörper (4) und einen diesen umgebenden Schutzmantel 2" (6) besteht, wobei die Bezugslötstellen mit dem Hohlkörper thermisch gekoppelt sind.
3. Kalorimetrische Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (4) aus Aluminium besteht. -'>
4. Kalorimetrische Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem Rohr (9) mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Silber, an das die Bezugslötstellen thermisch gekoppelt sind, und einem über einen Ring (10) mit "' dem Rohr (9) thermisch gekoppelten Schutzmantel (6) besteht.
5. Kalorimetrische Sonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) axial verschiebbar ist. r>
DE2556072A 1974-12-12 1975-12-12 Kalorimetrische Sonde Expired DE2556072C3 (de)

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DE2556072A1 DE2556072A1 (de) 1976-06-16
DE2556072B2 DE2556072B2 (de) 1979-02-15
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JP (1) JPH0156377B2 (de)
DE (1) DE2556072C3 (de)
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GB (1) GB1504556A (de)
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