DE8517550U1 - Kalorimeterbombe - Google Patents

Description

Janke & Kunkel GmbH & Co₄KG

IKA-Werk

Neumagenstr. 27

7813 Staufen

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Kalorimeterbombe

Die Erfindung betrifft eine Kalorimeterbombe aus Stahl, ins· besondere Edelstahl, mit einem in die öffnung der Kalorimeterbombe abgedichtet einsetzbaren und befestigbaren Deckel, der zumindest einen Durchtritt für ein Einlaßventil aufweist, wobei zum Festlegen des Deckels in abgedichteter Schließstellung eine ihn übergreifende, mit einem Außengewinde an dem Unterteil der Kalorimeterbombe zusammenwirkende überwurfmutter vorgesehen ist.

Eine derartige Kalorimeterbombe ist bekannt. Das Einlaßventil im Deckel dient dabei beispielsweise zum Anschließen einer Vorrichtung zum Füllen einer solchen Kalorimeterbombe gemäß der DE-PS 32 20 452.

Bei Durchführung einer Messung kommt es darauf an, daß die Kalorimeterbombe die in ihr entstehende Wärme möglichst schnell an das sie umgebende Medium weitergibt, um eine möglichst präzise und genaue Messung in möglichst kurzer Zeit zu erlauben.

Um eine genügende Druckfestigkeit zu haben, bestehen diese Kalorimeterbomben jedoch in der Regel aus Stahl und vzw. aus Edelstahl. Dies kann im Bereich der überwurfmutter zu einem Fressen am Gewinde führen und verschlechtert vor allem in diesem Bereich den Wärmeübergang.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeübergang im Bereich der überwurfmutter zu verbessern und dennoch gleichzeitig einen Schutz der am und im Deckel befindlichen Armaturen, Dichtungen und dgl. vor der Verbrennungshitze zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß die überwurfmutter aus einem die Wärme besser leitenden Werkstoff als die Kalorimeterbombe selbst besteht. Dadurch ergibt sich an dieser überwurfmutter eine bessere Wärmeleitung, die gleichzeitig für eine entsprechende bessere Kühlung der an dem Deckel der Kalorimeterbombe befindlichen Einbauteile sorgt. Ferner wird auf diese Weise ein Fressen am Gewinde der überwurfmutter weitestgehend ausgeschaltet. Darüberhinaus läßt sich eine überwurfmutter, die nicht aus Edelstahl besteht, schneller und billiger fertigen.

Eine Verbesserung des Schutzes insbesondere der in dem Deckel befindlichen Dichtung gegenüber der Verbrennungshitze kann aarin bestehen, daß die in dem Deckel lie- ( ) gende Dichtung als O-Ring ausgebildet und gegenüber dem Innenraum der Kalorimeterbombe hinter einer dem Deckel zugehörigen Metallabschirmung angeordnet ist, die auf einem Absatz der Innenwand des Kalorimeterbomben-Unterteils den eigentlichen Innenquerschnitt dieses Unterteiles überragt. Dadurch befindet sich diese Dichtung hinter einer festen Metallabsctiirmung und ist so bestens gegenüber den Verbrennungsgasen und der Verbrennungshitze geschützt. Somit kann sie als einfacher und preiswerter O-Ring ausgebildet sein. Die Metallabschirmung der Dichtung kann von der überwurfmutter auf den

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Absatz des Kälörimeterbdmben-Untertei les gedrückt sein. Dadurch Wird ein Zutritt heißer Gase zu dir Dichtung zuverlässig verhindert.

Der Deckel kann ein Auslaßventil mit einer Abdichtung gegenüber dem Deckel und dessen Durchtritt zu dem Auslaßventil in Schließstellung aufweisen, wobei der Deckel eine Drosselbohrung und darüber dsr Schraubkörpsr dss Ve£"tils eine stirnseitig gegen die Mündung der Drossel-/~\ bohrung gerichtete plane Abdeckscheibe aus inertem Dichtungswerkstoff hat. Dabei kann die Abdeckscheibe des Auslaßventiles aus Polytetraf louräthylen bestehen. Diese Anordnung vermeidet nicht nur einen sonst häufig üblichen, empfindlichen Ventilkegel, der relativ bald durch die Verbrennungshitze im Inneren der Kalorimeterbombe zerstört wird, sondern es wird außerdem erreicht, daß der Ventilkörper leicht von Hand eingeschraubt und ohne Hilfsgerät oder Werkzeug angezogen werden kann. Statt j eines Kegelsitzes genügt eine plane Scheibe, um eine genügende Abdichtwirkung zu erzielen. Dabei schützt die Abdeckscheibe zusätzlich den übrigen Ventilkörper gegenüber der Verbrennungshitze und den Verbrennungsgasen. j .) Vor allem bei aggresiven Verbrennungsgasen ist die Ver- Ϋ Wendung einer Abdeckscheibe aus Polytetraflouräthylen f oder sonstigem inertem Dichtungswerkstoff vorteilhaft.

j. Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann dabei darin beste-

hen, daß der Auslaßventilkörper eine radiale Einlaß-Öffnung hat, die in einen axialen Auslaßkanal mündet, und daß In Auslaßrichtung oberhalb des Eintrittes in

J das Ventil ein Dichtring angeordnet ist. Dadurch ist

es möglich, daß das Einlaßventil eine plane Dichtfläehe gegenüber der Drosselbohrung hat, die durch Anheben des Ventilkörpers freigegeben wird, wonach die

Verbrennungsgase in den Ringraum oberhalb der Abdeckscheibe gelangen, um durch die seitliche Bohrung zu dem inneren Auslaßkanal des Ventiles gelangen zu können.

Auch der Eintritt des Sauerstoffes kann durch zusätzliche Maßnahmen noch besser gegen überhitzungen geschützt -} sein. Vor allem ist es zweckmäßig, wenn das Einlaßventil an seinem zum öffnen gegen das Innere der Kalorimeter- > bombe verschiebbaren Ventilkörper eine die Eintrittsöff- |

r nung überdeckende Verteilplatte für den eintretenden f'

Sauerstoff aufweist, die den eintretenden Sauerstoffstrahl f ringförmig in den Bereich der Wandung des Kalorimeterbom- jj ben-Unterteiles insbesondere außerhalb des Bereiches der f

zu untersuchenden Probe leitet und in Schließstellung i

als Abschirmung der Dichtung des Einlaßventiles dient. Die Verteilplatte hat also eine Doppelfunktion, indem sie einerseits die Dichtung des Einlaßventiles gegenüber der Verbrennungshitze abschirmt und andererseits \ den Sauerstoffstrahl so verteilt und lenkt, daß durch % den einströmenden Sauerstoff nicht die Probe angebla- ; sen und eventuell von ihrer Halterung weggeblasen werden ; kann. Außerdem wird durch den Ringspalt zwischen der ge-

C öffneten Verteilplatte und der entsprechenden Deckelöffnung die Einlaßöffnung für den Sauerstoff vergrößert, so daß die Eintrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffes reduziert wird. Dies vermindert weiterhin die Gefahr, daß die Probe durch den eintretenden Sauerstoff beein- ^:

trächtigt wird. Gegebenenfalls kann aber auch stattdessen das Füllen beschleunigt werden.

Das Einlaßventil kann eine Verlängerung in den Bereich des Probenbehälters zur Führung des Zünddrahtes haben, die aus der Verteilplatte des Einlaßventiles austritt.

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Dadurch befindet sich der Zünddraht in einem Bereich, wo er den Eintritt des Sauerstoffes nicht behindert und stört.

Insbesondere bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Kalorimeterbombe, bei welcher die für die Zuleitung des Sauerstoffes und die Durchführung der Messung sowie den Auslaß der Verbrennungsgase erforderlichen Aggregate und ihre Dichtungen gegen die Verbrennungshitze geschützt sind, indem sie abgeschirmt sind, wobei gleichzeitig auch eine starke Erwärmung dieser Aggregate durch eine verbesserte Wärmeableitung über die den Deckel und diese Aggregate umschließende Überwurfmutter gegen eine überhitzung und zu starke Erwärmung geschützt sind.

Nachstehend ist die Neuerung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kalorimeterbombe, deren Deckel von einer Überwurfmutter am Kalorimeterbomben-Unterteil gehalten ist, in vergrössertem Maßstab

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Überwurfmutter, den oberen Rand des Kalorimeterbomben-Unterteiles und den Deckel sowie die am Deckel befindliche Dichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das im Deckel befindliche Auslaßventil in Schließstellung sowie

Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Einlaßventil am Deckel ebenfalls in Schließstellung.

Eine im ganzen mit 100 bezeichnete Kalorimeterbombe aus Stahl und insbesondere aus Edelstahl hat in üblicher Weise einen Deckel 2, in welchem eine gem. Fig. 2 als O-Ring ausgebildete Dichtung 3 angeordnet ist. Der Deckel 2 ist in abgedichteter Schließstellung durch / . eine ihn übergreifende, mit einem Außengewinde an dem Unterteil 7 der Kalorimeterbombe 100 zusammenwirkende überwurfmutter 1 festlegbar. Diese überwurfmutter 1 besteht zweckmäßigerweise aus eine die Wärme besser leitenden Werkstoff als die Kalorimeterbombe 100.

Vor allem anhand der Fig. 2 erkennt man, daß die in dem Deckel 2 befindliche Dichtung 3 gegenüber dem Innenraum 5 der Kalorimeterbombe 100 hinter einer dem Deckel 2 zugehörigen Metallabschirmung 4 angeordnet ist, dis auf

\ einem Absatz 6 der Innenwand des Unterteiles 7 der Ka-

lorimeterbombe 100 den eigentlichen Innenquerschnitt

ί dieses Unterteiles 7 überragt. Dabei wird in Fig. 2

' deutlich, daß die Metallabschirmung 4 der Dichtung 3

von der Überwurfmutter 1 auf den Absatz 6 des Unterteiles 7 der Kalorimeterbombe 100 gedruckt wird. Somit ist die Dichtung 3 bestmöglich gegenüber aggressiven und/ oder heißen Verbrennungsgasen aus dem Innenraum 5 ge-

! schützt. Gleichzeitig sorgt die bessere Wärmeleitung

j der überwurfmutter 1 für eine entsprechend schnelle

Ableitung der Verbrennungswärme aus dem Bereich der

Dichtung 3.

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Gem. Fig. 3 weist der Deckel 2 ein Auslaßventil 8 auf, welches in Schließstellung eine im folgenden beschriebene Abdichtung gegenüber dem Deckel 2 und dessen Durchtritt 9 zu dem Auslaßventil 8 aufweist. Dabei hat der Deckel 2 als Durchtritt eine Drosselbohrung 9 und darüber den Schraubkörper 10 des Auslaßventiles 8. Dieser Schraubkörper 10 bzw. das Ventil 8 hat zur Abdichtung in Schließstellung eine stirnseitig gegen die Mündi^g der Drosselbohrung 9 nerichtete plane Abdeckscheibe 11 aus inertem Dichtungswerkstoff. Somit können die evtl. aggresiven und heißen Verbrennungsnase das Ventil 8 nicht schädigen, insbesondere einen sonst häufig an dieser Stelle vorgesehenen Ventilkegel nicht vorzeitig verbrennen oder abäzen. Dabei besteht die Abdeckscheibe 11 des AuslaßventiIts 8 zweckmäßigerweise aus Polytetraflouräthylen, welches gegen Hitze und aggresive Medien in aller Regel inert ist. Dabei erkennt man, daß der Auslaßventilkörper 10 eine radiale Einlaßöffnung 12 hat, die in einen axialen Ausiaßkanal 13 mündet, und daß in Auslaßrichtung oberhalb des Eintrittes 12 ein Dichtring 14 angeordnet ist. Somit genügt es, den Ventilkörper 10 etwas axial zu verstellen, um die Abdeckscheibe 11 gegenüber der Mündung der Drosselbohrung 9 anzuheben, wonach die Verbrennungsgase durch diesen Eintritt 12 und den Auslaßkanal 13 abströmen können.

In Fig. 4 erkennt man ein im ganzen mit 19 bezeichnetes Einlaßventil für den vor der Verbrennungsmessung in den Innenraum 5 einzubringenden Sauerstoff. Dieses Einlaßventil 19 hat an seinem zu öffnen gegen das Innere 5 der Kalorimeterbombe 100 verschiebbaren *entilkörper eine die Eintrittsöffnung 21 überdeckende Verteilplatte 15 für den eintretenden Sauerstoff. Diese Verteil-

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platte 15 verteilt bei geöffnetem Ventil den eintretenden Sauerstoffstrahl etwa ringförmig und leitet ihn in den Bereich der Wandung der Kalorimeterbombe 100 insbesondere außerhalb des Bereiches der zu untersuchenden Probe und ihrer Halterung 101. Die Verteilplatte 15 des Einläßvsntilss 19 h 51 also eine Do^nrielfünktion indem sie in Schließstellung als Abschirmung der Dichtung 16 des Einlaßventiles 19 dient und außerdem in Offenstel-Q lung den einströmenden Sauerstoff davon abhält, auf die Probe zu blasen. Außerdem wird durch den Ringspalt 18, welcher die Verteilplatte 15 umgibt, die Einlaßöffnung für den Sauerstoff vergrößert, so daß entweder die Eintrittsgeschwindigkeit reduziert oder aber die Füllgeschwindigkeit vergrößert werden kann.

In Fig. 4 erkennt man außerdem, daß das Einlaßventil eine Verlängerung 17 in den Bereich des Probebehälters zur Führung des Zünddrahtes hat, die aus der Verteilplatte 15 des Einlaßventiles austritt.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeich- ^ nung dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander wesentliche Bedeutung haben.

Ansprüche

Claims (7)

Kalorimeterbombe Ansprüche

1. Kalorimeterbombe aus Stahl, insbesondere Edelstahl, mit einem in die Öffnung der Kalorimeterbombe abgedichtet einsetzbaren und befestigbaren Deckel, der zumindest einen Durchtritt für ein Einlaßventil aufweist, wobei zum Festlegen des Deckels in abgedichteter Schließstellung eine ihn übergreifende, mit einem Außengewinde an dem Unterteil der Kalorimeterbombe zusammenwirkende überwurfmutter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die überwurfmutter (1) aus einivn die Wärme besser leitenden Werkstoff als die Kalorime-

terbombe (100) selbst besteht.

2. Kalorimeterbombe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Deckel (2) liegende Dichtung (3) als O-Ring ausgebildet ist und gegenüber dem Innenraum (5) der Kalorimeterbombe (100) hinter einer dem Deckel (2) zugehörigen Metallabschirmung (4) angeordnet ist» die auf einem Absatz (6) der Innenwand des Kalorimeterbomben-Unterteiles(7) den eigentlichen Innenquerschnitt des Unterteiles (7) überragt.

3. Kalorimeterbombe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallabschirmung (4) der Dichtung (3) von der überwurfmutter (1) auf den Absatz (6)

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des Kalorimeterbombenunterteiles (7) angedrückt wird.

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4. Kalorimeterbombe nach Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) ein Auslaßventil (8) mit einer Abdichtung gegenüber dem Deckel (2)

' und dessen Durchtritt zu dem Auslaßventil in Schließstellung aufweist, wobei der Deckel eine Drosselbohrung (9) und darüber der Schraubkörper (10) des Venti-, les stirnseitig gegen die Mündung der Drosselbohrung (9)

t gerichtete plane Abdeckscheibe (11) aus inertem Dich

tungswerkstoff hat.

5. Kalorimeterbombe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (11) des Auslaßventiles (8)

aus Polytetraflouräthylen besteht.

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6. Kalorimeterbombe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge- $, kennzeichnet, daß der Auslaßventilkörper eine radiale

j; Einlaßöffnung (12) hat, die in einen axialen Auslaß-

' kanl (13) mündet, und daß in Auslaßrichtung oberhalb

des Eintrittes in das Ventil ein Dichtring (14) angeji ordnet ist.

7. Kalorimeterbombe nach Oberbegriff des Anspruches 1, w dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (19) an seinem zu öffnen gegen das Innere (5) der Kalorime-

' terbombe (100) verschiebbaren Ventilkörper (20) eine

die Eintrittsöffnung (21) überdeckende Verteilplatte (15) für den eintretenden Sauerstoff aufweist, die den eintretenden Sauerstoffstrahl ringförmig in den Bereich der Wandung der Kalorimeterbombe (100) insbesondere außerhalb des Bereiches der zu untersuchenden Probe leitet und in Schließstellung als Abschir-

. mung der Dichtung (16) des Einlaßventiles (19) dient.

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Kälorimeterbombe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (19) eine Verlängerung (17) in den Bereich des Pröbebehälters zur Führung des Zünddrahtes hat, die aus
der Verteilplatte (15) des Einiaßventiles austritt.

(W. Maucher)
Patentanwalt