174783. lajstromszámú szabadalom • Készülék gázkeverék alkotórészeinek folyamatos meghatározására
5 174783 Végezetül a találmány szerinti készülék termoanalitikai készülékekkel van összekapcsolva. A találmány nagy előnye, hogy egyszerű szerkezeti kialakítással folyamatos mérést tesz lehetővé és a mérési eredmények lineáris skálán olvashatók le. További előnyt jelent az is, hogy vele több alkotórészből álló anyagkeverékek analitikai vizsgálatánál az egyes alkotórészek jelenlétét még az esetben is ki lehet mutatni, ha több alkotórészre jellemző bomlási hőmérséklet ugyanaz. Végezetül előnyt jelent az is, hogy az eredményül kapott görbe alatti terület a megkötött víz, széndioxid stb. mennyiségével arányos, tehát a készülék kalibrálása a víz, széndioxid stb. mennyiségének közelítő pontosságú meghatározására is alkalmas. A találmány szerinti készülék nemcsak termoanalitikai vizsgálatok céljára használható, hanem különféle eredetű gázáramok víz, széndioxid stb. tartalmának tág határok közötti folyamatos mérésére is alkalmas. A találmányt részletesen kiviteli példán, rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti készülék elvi elrendezése függőleges metszetben, a 2. ábra egy további találmány szerinti készülék elvi elrendezése, ugyancsak függőleges metszetben, a 3. ábra termoanalitikai vizsgálatok során nyert differenciál termoanalitikai DTA entalpiaváltozási görbe, továbbá a minta súlyváltozását ábrázoló TG görbe, valamint a hőbomlás során képződött víz és széndioxid mennyiségre vonatkozó görbéje. Az 1. ábrán ábrázolt kiviteli példa szerinti üvegcsőből kialakított 1 ház két végén be-, illetve elvezetőcsonkkal ellátott 2 csappal van lezárva. Az 1 ház belső terében, annak tengelyvonalában egymással szemben nemesfémből készült 3 és 4 henger van elrendezve. A 3 és 4 henger mindegyikének belső felületére vékony 5, illetve 6 üvegszövet simul. Az 5, illetve 6 üvegszövetek közül az egyik reagensanyaggal, a kiviteli példán a 6 üvegszövet reagensként vízmentes, erélyes, nedvszívó anyaggal van vékonyan bevonva. Reagensként lítiumkloridot vagy magnéziumperklorátot, foszforpentoxidot, esetleg kalciumkloridot stb. lehet alkalmazni. A 3 és 4 henger külső felülete villamos szigetelőréteggel van ellátva. A 3 és 4 henger villamos szigetelőrétegére villamos 7, illetve 8 érzékelőszervek, a kiviteli példán ellenálláshőmérők vannak felcsévélve. A 3 és 4 hengereket 9 távtartók rögzítik az 1 házban. A villamos 7 és 8 hőérzékelőszervként alkalmazott ellenálláshőmérők árammérő 11 regisztrálóberendezésből, ismert értékű állandó 12 ellenállásból és változtatható 13 ellenállásból, valamint egyenáramú 14 áramfonásból alkotott ún. Wheatstone-híd áramkörébe vannak villamosán kapcsolva. Mérés során a 2 csapokat megnyitva a vizsgálandó gázt átáramoltatjuk az 1 házon, aminek következtében a villamos 8 hőérzékelőszervként alkalmazott ellenállás-hőmérő ellenállása a vízmegkötés okozta hőmérséklet-növekedés hatására megváltozik, míg a villamos 7 hőérzékelőszervként alkalmazott ellenálláshőmérőé változatlan marad. Ezért a Wheatstone-híd egyensúlya megbillen és a 11 regisztrálóberendezés a 3. ábrán ábrázolt H20 jelzésű görbét rajzolja meg. A 4 hengerben a kiviteli példán üvegből készült kúpos 10 test helyezkedik el, amely a gázáramot úgy tereli, hogy ez a nedvszívó anyaggal intenzíven érintkezzék és ezáltal a reagensanyagon a víz megkötése tökéletesebb legyen. A nedvszívó anyag regenerálása esetén az elpárologtatáshoz szükséges hőmérsékletre előmelegített levegőt kell a készüléken átvezetni, aminek következtében a nedvszívó reagensanyag víztartalmát elveszíti. A 2. ábrán ábrázol kiviteli példánál az eltérés csupán annyi, hogy villamos 15, 16 hőérzékelőszervként két egymással szembekötött termoelemsor került felhasználásra. A termoelemsor, amely tulajdonképpen számos sorosan egybekapcsolt termoelemből áll, sok érzékelőpontjával a reagensanyag középhőmérsékletét érzékeli. Ez utóbbi esetben a nedvszívó reagens hőmérsékletét a villamos 16 hőérzékelőszerv érzékeli, amely a villamos 15 hőérzékelőszervvel van differencia kapcsolással szembekapcsolva. Az áramkörbe a hőmérséklet-különbséggel arányos villamos jel mérésére szolgáló 17 regisztrálóberendezés van kötve. Ez azért hasznos, mert a vízmegkötés egyenlőtlensége miatt a reagensanyaggal bevont 6 üvegszövetnek, illetve a fémből készült 4 hengernek nem minden pontján azonos a hőmérséklet. Természetesen mind az 1. ábrán ábrázolt, mind pedig a 2. ábrán ábrázolt kiviteli példánál a reagensanyagot képező nedvszívó anyag helyett másfajta reagensanyag is felhordható a 6 üvegszövetre, így például a 6 üvegszövet olyan anyaggal is bevonható, amely a széndioxidot köti le. Széndioxid lekötésére például nátriummeszet, nátronazbesztet használhatunk. Ezek az anyagok ugyanis kémiai úton lekötik a gázban levő széndioxidot, miközben a reagensanyagban hő szabadul fel. Ilyen folyamatot mutat a 3. ábra C02 görbéje. Mind az 1. ábrán, mind a 2. ábrán ábrázolt kiviteli példánál all, illetve 17 regisztrálóberendezés a hőmérséklet-változással, közvetve pedig a víz, illetve széndioxid mennyiségével arányos jelet szolgáltat. A találmány szerinti készülék előnyösen alkalmazható több alkotórészből álló anyagkeverékek termoanalitikai vizsgálatánál, amennyiben több alkotórész bomlási hőmérséklete azonos. Ilyen esetben a találmány szerinti készüléket a termoanalitikai készülékkel összekapcsolva a 3. ábrán ábrázolt görbéket kapjuk, amelyek közül a DTA görbe a differenciáltermoanalitikai görbe a minta entalpiaváltozását, a TG görbe pedig a minta súlyváltozását ábrázolja. A két görbe a szakasztól d szakaszig terjedő változásának megfelelő hőmérsékletek alapján történik a minta alkotórészeinek kimutatása. Amennyiben több alkotórészre jellemző ugyanaz a bomlási hőmérséklet, akkor a többféle lehetőség közül a ténylegesen jelenlevő alkotórész kiválasztásához segítségünkre lehet az, ha megállapítjuk, hogy a bomlás során víz, vagy más gázbomlástermék, például széndioxid stb. szabadult fel. A3, ábrán ábrázolt görbéket összevetve meg tudjuk állapítani, hogy a minta hőbomlásának első a és harmadik c szakaszában képződött víz, míg a második b és negyedik d szakaszában azonban nem. A C02 görbe tanúsága szerint a hőbomlás negyedik szakaszában széndioxid képződött. Tekintettel arra, hogy a DTA, illetve TG görbén egyértelműen felismerhető, a második b szakaszbeli bomlásfolyamatot a H20 és C02 görbék nem jelzik, ezért megállapítható, hogy a bomlás ezen szakaszában sem víz, sem széndioxid, hanem egyéb gáz bomlásterméke szabadul fel. 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
