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Die Erfindung betrifft einen Gärgasanzeiger od. dgl. Gerät zum Anzeigen von Gasdichteunter- scheden.
Es ist bekannt, dass durch erstickend wirkende Gase immer wieder Menschen ums Leben kommen. Derartige Unfälle treten besonders häufig zur Zeit der Weinlese bei der Vergärung des Traubensafts in Weinkellern auf, sie sind aber auch bei andern zur Bildung von Gärgasen führenden Prozessen, z. B. in Futtersilos, nicht selten. Auch beim Auftreten von andern, z. B. methanhältigen, Biogasen besteht Unfallgefahr. Die üblichen Warnmöglichkeiten, von denen bei Gärgasen derzeit Gebrauch gemacht wird, beruhen im wesentlichen auf einer Nachprüfung mittels brennender Kerzen oder einer blossen Anwendung des Geruchssinns. Diese Massnahmen stellen aber nur äusserst unbefriedigende Kontrollen dar.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine zufriedenstellende und vor allem zuverlässige Nachweismöglichkeit für Gase, insbesondere Gärgase, zu schaffen, die eine merklich höhere Dichte als Luft haben, gegebenenfalls auch für Gase von entsprechend geringerer Dichte als Luft. Diese Zielsetzung trifft bei den weiter oben erwähnten Beispielen insbesondere auf Kohlendioxyd zu, das ja bei der Gärung von verschiedenerlei Nahrungs-, Genuss- und Futtermitteln entsteht.
Bei der Lösung der gestellten Aufgabe wird von dem Gedanken ausgegangen, den nach dem archimedischen Prinzip auftretenden Gewichtsverlust von Körpern in dem sie umgebenden Medium dazu nutzbar zu machen, dass diese Änderungen der Auftriebskräfte zur Registrierung oder sonstigen Wirksammachung der entsprechenden Gasdichteänderungen herangezogen werden. Gemäss der Erfindung ist nun ein Gärgasanzeiger od. dgl.
Gerät zum Anzeigen von Gasdichteunterschieden gekennzeichnet durch einen grossvolumigen Auftriebskörper geringer grössenordnungsmässig etwa der von Gasen entsprechenden Dichte, der von dem zu überwachenden Gasmedium, wie Gärgas, umgeben ist, sowie durch eine Aufhängeeinrichtung für den Auftriebskörper zur Übertragung der auf den Auftriebskörper einwirkenden Auftriebskraft auf eine bei Überschreitung eines für die Gasdichte vorgegebenen Schwellenwertes ansprechende Auslösevorrichtung bzw. auf eine Analoganzeigevorrichtung für die direkte Anzeige der Gasdichte.
Das erfindungsgemässe Gerät kann prinzipiell so ausgeführt werden, dass entweder nur eine Analoganzeige erfolgt oder dass beim Schwellenwert eine Kontroll- oder Schaltanordnung betätigt wird. Es kann aber auch die direkte Analoganzeige mit der beim Schwellenwert ansprechenden Auslösevorrichtung kombiniert werden.
Im ersten Fall kann das Gerät dazu dienen, die Dichte des zu überwachenden Gases direkt anzuzeigen bzw. zu messen, was bei einer ständigen Kontrolle ohne Gefahr für den Beobachter vollauf hinreichen kann. Bei der zweiten Ausführungsform wird dafür gesorgt, dass bei Erreichung bzw. Überschreitung eines bestimmten Schwellenwerts einer als gefährlich bekannten Gaskonzentration ein Signal oder Schaltimpuls ausgelöst wird.
Als Auftriebskörper geringer Dichte wird erfindungsgemäss eine mit einem Vergleichgas gefüllte Kunststoffblase bevorzugt. Als Vergleichsgas ist Luft sehr geeignet, weil sie im allgemeinen einen hinreichend grossen Dichteunterschied gegenüber dem zu prüfenden Gas (Gärgas) aufweist. Gewünschtenfalls kann auch ein viel leichteres Gas, wie Wasserstoff oder Helium eingesetzt werden, wodurch eine stärkere Entlastung der Aufhängung des Auftriebskörpers und eine erhöhte Empfindlichkeit des Geräts erreicht werden kann. Gegebenenfalls kann auch ein schwereres Gas (z. B. reines Kohlendioxyd) als das zu überwachende Gas als Vergleichsgas verwendet werden. Sollte der Auftriebskörper undicht werden und Gas verlieren und dadurch erschlaffen, so lässt sich auch ein derartiger Vorgang zur Betätigung einer Vorrichtung zur Auslösung eines Alarms benutzen.
An Stelle der Kunststoffblase kann im Rahmen der Erfindung als Auftriebskörper vorteilhaft ein anderer dünnwandiger Werkstoff, insbesondere ein gasgefüllter formhaltender, gegebenenfalls innenseitig kunststoffbeschichteter Hohlkörper aus dünnem Metallblech bzw. aus Metallfolie treten.
Ebenso ist es möglich, als grossvolumigen Auftriebskörper geringer Dichte von anderer Art einen formhaltenden Schaumstoffblock einzusetzen, wenn dieser mit einer gasdichten Aussenfläche versehen ist.
Der Gärgasanzeiger gemäss der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 eine mit Wippe und Gegengewicht sowie Signalauslösung ausgestattete Ausführungsform. In Fig. 2 ist eine bevorzugte,
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nach Art einer Federwaage ausgebildete Ausführungsform samt Analoganzeige und Auslösevorrichtung dargestellt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 dient als Auftriebskörper von grossem Volumen und geringer Dichte eine dünnwandige, mit einem Vergleichsgas, wie Luft, gefüllte Kunststoffblase - -1- mit z. B. 20 1 Rauminhalt. Dies reicht bei einer mit 5% Kohlendioxyd angereicherten Luft aus, um einen um etwa 6 mN höheren Auftrieb der Kunststoffblase in dem umgebenden Medium höherer Dichte zu erzielen.
Die Kunststoffblase-l-ist an dem einen Ende einer Wippe-Z-aufgehängt. Das andere Wippenende wird durch ein Gegengewicht-3-, das aus irgendeinem festen, kompakten und/oder schweren Material, z. B. Metall, besteht, so weit beschwert, dass die hier nach unten wirkende Zugkraft um einige Millinewton kleiner ist als die am gegenüberliegenden Ende. Blase und Gegengewicht können bei entsprechender Anbringung selbstverständlich auch starr an der Wippe befestigt werden.
An der Wippe-Z-ist ein Kontakt --4-- angebracht, der durch Schliessen eines durch eine Stromquelle -16-- gespeisten Stromkreises ein Warnsignal, z. B. mittels einer Glühlampe --15--, abgibt oder ein Relais betätigt. Dies ist deshalb wichtig, weil im Moment des Ansprechens des Geräts eine blosse Messanzeige desselben an seinem Aufstellungsort in gefährlicher Gasatmosphäre normalerweise von einem Menschen nicht abgelesen werden kann.
Das gesamte Gerät, das die Kunststoffblase --1-- als Auftriebskörper sowie die Wippe - samt Gegengewicht-3-- und Kontaktpaar-4-- als Auslösevorrichtung umfasst, wird durch einen Schutzmantel-5-, der die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Auftriebskörpers sowie den Zutritt des zu überwachenden Gasmediums, wie Gärgas od. dgl., zulässt, vor unzulässigen äusseren Beeinflussungen, wie Zugluft, Stössen usw., geschützt.
Andere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Geräts, mit welchen die vorstehend beschriebene spezielle Bauart des Geräts abgewandelt wird, können vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass der Auftriebskörper mittels Federkraft in seiner jeweiligen Lage gehalten wird. Dabei dient ein Hebel als Führung, und eine Feder ersetzt das vorhin beschriebene Gegengewicht. So kann, z. B. unter Verwendung eines Waagearmes als Hebel, der Auftriebskörper an einer Hebel-Feder-Kombination mit einer der Schwerkraft des Auftriebskörpers entgegenwirkenden Feder aufgehängt sein, wobei wieder ein Kontakt für die Betätigung der Auslöse- bzw. Analoganzeigevorrichtung vorgesehen ist.
Entsprechend einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist der Auftriebskör- per-l-in der in Fig. 2 dargestellten Weise nach Art einer Federwaage ausgebildet. Am Oberteil des Schutzmantels -5-- ist an einer mittig eingesetzten Hülse --6-- eine nach unten hängende Zugfeder -7-- mit ihrem oberen Ende befestigt. Das untere Ende dieser Feder trägt, z. B. unter Zuhilfenahme eines isolierenden Pfropfen-8-, den gasgefüllten Auftriebskörper-l-in Form einer Kunststoffblase. Die Auf- und Abwärtsbewegung dieses Körpers bei Änderungen der Dichte des umgebenden Gasmediums wird durch einen lotrechten, mittig zur Feder -7-- angeordneten metallenen Messstab --9- nach oben übertragen.
Ein am Oberteil des Stabes angebrachter Doppelanschlag - dient einerseits zur Analoganzeige der Gasdichteänderungen auf einer Skala --11-- und anderseits zur Betätigung von einstellbar ausgebildeten Kontakten-12 bzw. 13--. Bei Erreichung eines vorgegebenen Schwellenwerts, insbesondere bei Erreichung einer gefährlichen Kohlendioxydkonzentration im Gärgas, wird durch den stärkeren Auftrieb der Auftriebskörper-l-gehoben und das Kontaktpaar-10, 12-geschlossen und damit ein Signal, z. B. durch Einschaltung einer Klingel-14--, abgegeben.
Im Normalzustand, d. h. wenn das zu überwachende Gasmedium und das Vergleichsgas (Luft) etwa dieselbe Dichte aufweisen, wird das Kontaktpaar --10, 13-- geschlos-
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B.tung-17--, die Hülse die Zugfeder-7-, deren unteres Ende mit dem Messstab --9-- lei- tend verbunden ist, über den Doppelanschlag-10-sowie einen der Kontakte --12 bzw. 13-- und die Signalvorrichtungen-14 bzw. 15-geschlossen wird.
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Zusätzlich kann der Auftriebskörper-l-über den Messstab --9-- und einen an seinem unteren Ende angeordneten Kontakt-18-, der mit einem an der Innenwand des Auftriebskörpers isoliert angebrachten weiteren Kontakt --19-- zusammenwirkt, über eine Leitung --20-- mit einer weiteren Signal Vorrichtung-21-, z. B. einer Klingel, in Verbindung gesetzt werden. Dieses zusätzliche Kontaktpaar-18, 19-ist dazu bestimmt, bei einem Versagen des Geräts infolge eines allfälligen Austritts von Vergleichsgas aus dem Auftriebskörper (beim Schrumpfen desselben) durch Kontaktschluss ein entsprechendes Signal zu geben.
Bei den Ausführungsformen des Gärgasanzeigers mit Analoganzeige werden die während des . Gebrauchs des Geräts erfolgenden Änderungen der Auftriebskraft auf einer Skala od. dgl. kontinuierlich als Gasdichteänderungen angezeigt. Dabei kann die Anzeige beispielsweise durch Abdeckung eines auf einen Belichtungsmesser fallenden Lichtstrahls bzw. durch andere elektrische Einrichtungen übermittelt werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass ein bei Erreichung bzw. Überschreitung des für die Gasdichte vorgegebenen Schwellenwerts ansprechender Schleppzeiger oder ein, gegebenenfalls fernbedienbarer, Feststeller vorgesehen ist. Wird ein z.
B. mit einem Schleppzeiger ausgerüstetes Gerät in einen Futtersilo bloss hineingehängt, so kann nach dem Herausnehmen des Geräts der Dichtewert bzw. die Kohlendioxydkonzentration an dem stehengebliebenen Schleppzeiger gefahrlos abgelesen werden. Besonders zuverlässig ist für diesen Zweck eine im Gerät befindliche Feststellvorrichtung, die beispielsweise durch einen Zeitschalter automatisch oder im gewünschten Zeitpunkt durch Fernbedienung, z. B.. mechanisch oder elektrisch, betätigt werden kann.
Im Zusammenhang mit der Auslösevorrichtung kommen für die Übertragung der Änderungen der Auftriebskraft bevorzugt elektrische, elektronische, optische oder akustische Einrichtungen in Betracht, die bei Erreichung bzw. Überschreitung des vorgegebenen Schwellenwerts für die Gasdichte wirksam werden. Beispielsweise kann bei dem Gerät nach Fig. 1 durch ein mittels der Wippe bewirktes Unterbrechen oder Freigeben eines Lichtstrahls, der direkt auf das Auge oder auf eine Photozelle fällt, ein Warnsignal abgegeben werden bzw. ausgelöst werden. Die Auslösevorrichtung kann aber auch dazu dienen, dass bei Erreichung des vorgegebenen Schwellenwerts für die Gasdichte eine, z. B. über Relais betätigbare, Schaltanordnung zur Einschaltung eines Entlüftungsgebläses in Funktion tritt.
Die Betätigung dieser Schaltanordnung kann zur Erhöhung der Sicherheit auch zusätzlich zu einer der vorstehend beschriebenen Auslösevorrichtungen zur Abgabe eines Warnsignals vorgenommen werden.
Zweckmässig können auch Einrichtungen zur Justierung des Geräts im Hinblick auf Temperaturund/oder Feuchtigkeitsschwankungen sowie Bauelemente zur Arretierung des Geräts während eines Transports vorgesehen sein. Des weiteren kann zum Ausgleich von Gasdichteänderungen, die auf Grund von Schwankungen der atmosphärischen Feuchtigkeit in dem zu überwachenden Gasmedium auftreten können, ein hygrometerähnlich wirkender Bauteil vorgesehen sein, der in das Übertragungssystem eingebaut ist und beispielsweise durch Hebel- oder Zugkraftänderungen wirksam wird.
Dem Wesen der Erfindung entsprechend kann die Aufhängevorrichtung für den Auftriebskörper auch durch ein auf dem piezoelektrischen Effekt beruhendes Aufhängesystem realisiert werden.
In diesem Fall werden die Änderungen der Auftriebskraft als Druckänderungen übertragen bzw. an einem Piezokristall zur Wirkung gebracht, was ebenfalls zu einer Analoganzeige der Dichteänderungen bzw. zur Auslösung von Signal- oder Schaltanordnungen dienen kann.
Im Ganzen gesehen wird es somit durch das erfindungsgemässe Gerät möglich gemacht, die darin wirksam werdenden Auftriebskräfte in Gasen von unterschiedlichen Dichten nutzbar zu machen, u. zw. sowohl durch Anzeigen auf Messgeräten als auch durch Signaleinrichtungen oder automatische Schaltvorgänge, wodurch drohende Gefahren für den Menschen beseitigt werden können.
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