Файл: Бессонов А.Ф. Установки для высокотемпературных комплексных исследований.pdf

Установки такого типа имеют следующие основные недостатки. Зеркальные гальванометры и оптическая запись на фотобумаге не обеспечивают достаточно устойчивой работы установки. Приме­ нение оптической записи требует наличия темного помещения или камеры, а также фотолаборатории. Результаты анализа можно узнать только после проявления фотобумаги. Контроль за ходом

анализа отсутствует.

Указанные недостатки затрудняют работу с установками та-, кого типа, приводят к значительной затрате труда при проведе-

15

Рис. 67. Установка для одновремен­ ной записи кривых нагревания и

онная плита; 7 — нагревательный узел;

нии анализа, не всегда обеспечивают получение воспроизводи­

мых результатов и правильное их толкование.

Весьма интересной является установка, примененная Для ис­ следования процесса восстановления окислов металлов iluoJ. Эта герметичная установка также позволяет одновременно опре­ делять тепловой эффект и изменение массы, происходящие в об­ разце. Она состоит из пружинных весов (рис. 68), реакционной трубки и катетометра. Своеобразным является монтаж термопары. Термопара через каждые три витка прикреплена никелевой про­ волочкой к молибденовой спирали-пружине (термопару крепят при максимальной нагрузке на спираль). Верхние концытермопары припаивают к платиновым электродам, впаянным в колпачокшлиф, закрывающий верхнюю часть установки, а нижние концы припаивают к спаю термопары, запрессованному в середину об­ разца. Поэтому пуансон для изготовления образца имеет два ка­ нала, в которых находятся проволочки термопары при прессова-

126

н и и . Т а к и м о б р а зо м , и сп ы туем ы й о б р а з е ц о к а зы в а ет ся п о д в еш ен ­

ным к спирали весов.

Опыты показали, что описанный способ крепления термопары практически не изменяет чувствительности весов (0,030 г/мм), сохраняя линейную зависимость между изменением массы и рас­ тяжением пружины. Одним из пре­ имуществ этой установки также является использование одного

образца и отсутствие эталона. Кроме того, что комплексный

термический анализ, сочетающий

дифференциальный термический и термомассометрический ана­ лизы, для полной идентичности условий опыта лучше проводить на одном образце, также важно поддерживать постоянным состав газовой среды в печном пространстве, который сильно влияет на дифференциальную термограмму и на соответствую­ щую термомассометрическую кривую, особенно при наличии в образце легко окисляющихся или карбонизирующихся веществ.

127

Установка, созданная на основе аналитических демпферных весов АДВ-200 (рис. 69), учитывает эти требования [48]. Над верхней крышкой кожуха весов установлена стальная ^плита, на которой укреплен штатив с электропечью, позволяющий пере­ двигать ее в вертикальном направлении. К верхней перекладине подвески левой чашки весов вертикально прикреплена фарфоро­ вая двухканальная трубка (d 3 мм), выходящая наружу через отверстия в верхней крышке кожуха и в стальной плите.^На верх­ нем конце трубки насажен никелевый тигелек особой формы, обеспечивающий положение спая термопары в центре образца (массой от 50 до 300 мг), без непосредственного их соприкоснове­ ния, благодаря чему устраняется опасность заплавления спая или его загрязнения. Вторая фарфоровая двухканальная трубка, идентичная первой, установлена также вертикально вблизи пер­ вой, но жестко закреплена в плите. На нее также насаживается никелевый тигелек, идентичный первому. Путем вертикального передвижения печи ее можно либо опускать в рабочее положение,

Нагрев печи автоматически регулируется автотрансформатором

ЛАТР с электродвигателем.

Внутри фарфоровых трубок установлено по одной платинаплатинородиевой термопаре (из проволоки 0 0 ,3 мм), спаи которых находятся в центре каждого тигля. Свободные концы термопар соединены дифференциально между собой тончайшими проволоч­ ками внутри кожуха весов. Дифференциальная э. д. с. подается от свободных концов термопар к зеркальному настенному галь­ ванометру, вертикально укрепленному над регистрирующим при­

бором с фотобарабаном.

Температуру образца измеряют комбинированной платинаплатинородиевой термопарой, подключенной к милливольтметру. Через каждый 100° С наносится вертикальная отметка на фото­ бумаге путем включения лампочки над щелью фотобарабана.

Изменение массы образца в процессе нагрева регистрируется с помощью фотоэлемента, установленного перед стрелкой весов. Заслонка, прикрепленная к последней между фотоэлементом и осветителем, оставляет освещенным прямоугольный участок по­ верхности фотоэлемента, площадь которого ^увеличивается или уменьшается при отклонении коромысла весов в ту или другую сторону. Соответствующие изменения э. д. с. фотоэлемента реги­ стрируются с помощью второго зеркального гальванометра в виде термомассометрической кривой на фотобумаге. Точный отсчет величины потери массы образца производят по делениям светя­ щейся шкалы весов. Одному делению этой шкалы соответствует потеря массы образца в 0,2 мг.

Для создания контролируемой газовой среды в печном про­ странстве, в последнем установлена трубка из кварцевого стекла, нижний открытый конец которой упирается в специальную под-

128

ставку в рабочем положении печи. Верхний конец трубки снабжен отводом, соединенным через резиновую трубку с источником газа (азот, аргон, углекислый газ), в среде которого должен прово­

диться анализ.

Перед поступлением в печное пространство газ очищают от примесей и высушивают обычными способами. Давление и скорость потока газа регулируют таким образом, чтобы они не влияли на показания весов. Для предотвращения влияния режима нагрева печи подаваемый газ предварительно подогревают (за счет тепла, выделяемого самой печью), заставляя его циркулировать в ме­ таллической трубке, намотанной на поверхности кожуха печи.

Основные преимущества этой установки состоят в обеспечении газовой среды известного состава и сравнительной простоте кон­ струкции. Такую установку можно изготовить на основе приборов, выпускаемых серийно отечественной промышленностью. Главный недостаток ее заключается в визуальном отсчете изменений массы

по шкале весов.

Термографическая установка для непрерывного взвешивания также с использованием одного образца собрана на базе торзионных весов типа ТВ [32 ]. Используя различные виды весов (ТВ-200, ТВ-500 и ТВ-1000), можно выбрать навеску в диапазоне от 100 до 1000 мг. Установка смонтирована в дюралевом корпусе и со­ стоит из трех частей: торзионных весов, взаимозаменяемых высо­ котемпературных блоков и фотоэлектрического датчика с пуль­

том управления.

Установка позволяет непрерывно взвешивать и автоматически регистрировать изменение массы вещества в зависимости от из­ менения температуры в интервале от— 150 до +1200° С. При этом автоматически фиксируются три параметра: простая темпера­ турная кривая, характеризующая изменение температуры ис­ следуемого вещества в зависимости от изменения времени, диффе­ ренциальная термическая кривая и кривая, характеризующая изменение массы вещества в зависимости от изменения темпера­ туры. Запись кривых может производиться как на пирометре Н. С. Курнакова, так и на самописцах типа ЭПП-09, один из каналов которых должен иметь чувствительность порядка 2000 мВ

на всю шкалу.

Основным достоинством установки также является автомати­ ческая запись температурной кривой и кривой изменения массы вещества с одного и того же образца, что исключает запаздывание записи последней относительно температурной кривой. Кроме того, благодаря тому, что нагревательный блок надвигается сверху на исследуемый образец и не имеет выхода горячего воздуха в верх­ ней части, отсутствуют конвекционные потоки, которые при рас­ положении образца снизу нагревательного блока при температу­ рах 700° С могут вносить значительные погрешности. Чувстви­ тельность установки ±0,05 мг, габаритные размеры 250x280X X 500 мм, масса установки 12 кг.