194405. lajstromszámú szabadalom • Hőmérsékletszabályozó rendszer termikus átalakulások vizsgálatára
1 194.405 2 teljük két 34 és 35 határértékkapcsolón keresztül a 17 beavatkozó egységet, míg a 13 differenciáló tag kimenetéről vett jelet 15 és 16 határértékkapcsolókra vezetve, a differenciált jellel az alapvonaleltolódást korrigáljuk. Ennél a kiviteli alaknál összesen öt határértékkapcsolót alkalmazunk. A rendszer működésének egyértelműbb megértéséhez a 8. ábrán feltüntettük az egyes idő függvényeket. A 8. ábrán a következő görbék láthatók: 8q az 1 minta hőmérsékletének időbeli változását mutatja, 8t a DTA görbe, ahol a 36 határértékkapcsoló az átalakulás hőmérsékletét jelzi, a 34 és 35 határértékkapcsolók pedig az átalakulás sebességét állító határértékeket jelzik, 8z a Ij>TA görbe ideális és gyakorlati esetben, mivel itt az alapvonal eltolódás kompenzálva van, 8w a maradó alapvonal eltolódás, 8x a 13 differenciáló tag kimenetén lévő jel, azaz az alapvonaleltolódást kompenzáló jel, 8y a differenciált jel alapvonala. A 7. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alaknál az alapvonal-eltolódás kompenzálása a következő módon történik. A DTA-készülék kimenetével sorosan egy 33 ellenállás, míg párhuzamosan egy változtatható 39 ellenállás, célszerűen potenciométer van kapcsolva. A 39 változtatható ellenállással párhuzamosan van egy 32 egyenfeszültség forrás kapcsolva. Ha a 33 ellenálláson áram folyik, a rajta eső feszültséget egy 40 erősítőbe vezetjük el, amely 40 erősítő, célszerűen egy integrált áramkörös erősítő, kimenete 41 szervomotort hajt meg, amely 41 szervomotor mozgalja a változtatható 39 ellenállás csúszkáját. Ilyen módon az egymással szembekapcsolt 5 és 6 hőmérsékletérzékelők között fellépő feszültségkülönbséget, előjelétől ■ és nagyságától függően automatikusan kompenzáljuk. Ez a kompenzációs folyamat folytatódik mindaddig, míg az átalakulás a mintában meg nem kezdődik, azaz amíg a 13 differenciáló tag kimenetén a jel egy megfelelő értéket elér. A 15 és 16 határértékkapcsolók távolságának állításával változtatható az átalakulás sebessége. A bekapcsolt állapotban lévő határértékkapcsoló, például az egyik fototranzisztor bekapcsolja az öntartó 37 jelfogót. A 37 jelfogó bekapcsolásakor egyik bontó érintkezőjével megszakítja a 41 szervomotor áramkörét, azaz leállítja a 41 szervomotort. Ugyanakkor a 37 jelfogó egy további záró érintkezője zárja a 36 határértékkapcsoló áramkörét is, amely 36 határértékkapcsoló pontosan az alapjelre van állítva. Attól a pillanattól kezdve, hogy a kompenzáció megszűnt, az átalakulás következtében az 1 minta és a 2 referencia anyag hőmérséklete közötti különbség egyre Ő, ami a 9 hőmérsékletkülönbség képző egység kimenetén növekvő jelként jelentkezik. Amikor pedig az átalakulás sebessége egy általunk kiválasztott értéket elér, a 34 vagy 35 határértékkapcsolók egyike működni kezd és működésbe hozza a 17 beavatkozó egységet, amely azután a 4 programszabályozó megfelelő vezérlését látja el. Az átalakulás befejeződésekor a 9 hőmérsékletkülönbség képző egység kimenetén a jel a 34 és 35 határértékkapcsolók által meghatározott hiszterézisen belül lesz. Ekkor a 36 határértékkapcsoló működésbe hozza a 38 jelfogót, amely egy pillanatra megszakítja a 37 Jelfogó öntartó áramkörét. Ekkor a 37 jelfogó záró érintkezője zárja a 41 szervomotor körét, és a kompenzáció ismételten működésbe lép. Az alapvonal eltolódás tetszőleges irányú lehet, mivel a 41 szervomotor olyan 32 egyenfeszültség forrásra van kapcsolva, hogy mindkét irányban képes kompenzálni. Az átalakulások okozta entalpiaváltozások menynyiségi meghatározására DTA-készülék helyett a differenciál scanning kalorimé tereket, a továbbiakban DSC-t is lehet alkalmazni. Erre látható egy példakénti kiviteli alak a 9. és 10. ábrákon. A 9. ábrán látható az ismert, a 10. ábrán a találmány szerinti megoldás. A DSC a DTA készüléktől csupán abban különbözik, hogy a referencia anyag mintatartója a hagyományos mérések esetében üres marad, és a mérés során nem a mintának, hanem a mintatartónak a hőmérsékletét mérik. A DSC az átalakulás entalpiaváltozásán túlmenően a minta fajhőváltozását is méri. Ha azonban a míntatartóba a mintával közel azonos hőkapacitású referencia anyagot helyezünk el, akkor a DSC-vel is szabályos DTA görbe vehető fel. Eltér még a két rendszer abban ’is egymástól, hogy a DSC kettős fűtőrendszerrel van kiképezve. A 9. ábrán látható tehát az ismert megoldás, ahol a 25 és 26 tartóelemekben van a 23 minta és a 24 referencia anyag elhelyezve, és mindkettőt egy hőszigetelő 3 kemence veszi körül. A 3 kemence hőmérsékletét 29 alapfűtőelem egyenletes sebességgel növeli úgy, hogy a fűtés sebességét a 4 programszabályozóval állítjuk be. Mikor a 23 mintában átalakulás megy végbe, a 23 minta és a 24 referencia anyag, illetőleg az eredetileg az üres 26 tartóelem között hőmérsékletkülönbség lép fel. Ezt azonban a 27, illetve 28 sebédfűtőelem, amely a 29 alap fűtőelemtől függetlenül működik, megakadályozza. Endoterm átalakulás esetén az első 27 segédfűtőelem, exoterm átalakulás esetén a második 28 segédfűtőelem által leadott hő foga a hőmérsékletkülönbséget kompenzálni. A 23 minta és a 24 referencia anyag, illetőleg a 25 és 26 tartóelemek hőmérséklete tehát minden pillanatban gyakorlatilag megegyezik. Ugyanúgy el vannak helyezve itt is 5 és 6 hőmérsékletérzékelők, amelyek a példakénti kiviteli alaknál ellenállásmérők, amelyek változtatható 30 ellenállással és 32 egyenfeszültségforrással vannak hídba kapcsolva, és az 5 és 6 hőmérsékletérzékelők közös pontja és a 30 ellenállás csuszkája van a 9 hőmérsékletkülönbség képző egységre csatlakoztatva, amely 7 hőmérséldetmérő műszerre, valamint 10 regisztrálóra van kötve. A 23 minta hőmérsékletét további 42 hőelem méri, és 7 hőmérsékletmérő jelzi ki, adott esetben a 10 regisztrálón is. A 9 hőmérsékletkülönbség képző egység kimenete 31 határértékkapcsolón keresztül van a 27 és 28 segédfűtőelemek által leadott és a 23 minta, illetve 24 referencia anyag által felvett hőmennyiség időbeni változását regisztrálja. Az így kapott görbe tehát lényegében megegyezik a DTA-görbével. Ennek a berendezésnek a DTA készülékkel szemben az az előnye, hogy a 27 és 28 segédfűtőelemek teljesítményének mérésével kényelmesebben és pontosabban lehet az átalakulások okozta entalpiaváltozást mennyiségileg meghatározni. A 10. ábrán a találmány szerint kiképzett kvázi-statikus hőmérsékletszabályozó rendszer látható DSC-hez, a DTA-készülékkel megvalósított rendszer analógiájára. A 9 hőmérsékletkülönbség képző egység kimenete egyrészt továbbra is el van vezetve a 31 ha tárérték kapcsolóhoz, másrészt pedig egy 13 differenciáló tagon, 17 beavatkozó egységen keresztül a 4 programszabályozóhoz. A 9 hőmérsékletkülönbség képző egység 7 hőmérsékletmérő műszer segítségével van a 10 regisztrálóra csatlakoztatva. A 27 és 28 se-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
