Verfahren und Einrichtung zur Überwachung des Sauerstoffgehaltes im Wasserstoff und umgekehrt. Zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes im Wasserstoff, oder umgekehrt, bestehen be kanntlich zwei Methoden: Die eine Methode führt die Bestimmung durch Verbrennung durch..
Die zweite Methode beschreitet den Weg der 'Absorption des Sauerstoffes.
Diese -Prüfverfahren . werden nicht nur im Laboratoiium benutzt, sondern -bilden auch zum Teil die Grundlage selbsttätiger Gasprüfer, die zur ständigen Kontrolle des Reinheitsgrades von Wasserstoff oder Sauer stoff konstruiert worden sind. Alle diese Gas prüfer arbeiten jedoch keineswegs hinrei chend zuverlässig und absolut selbsttätig.
Das Verfahren gemäss der Erfindung lässt sich nun, im Gegensatz zu den all den be kannten Einrichtungen zugrunde liegenden, tatsächlich vollkommen selbständig durch führen, erfordert keine Bedienung und lässt trotzdem eine zuverlässige Kontrolle des Reinheitsgrades der Gase zu. Man kann mit ihr den Sauerstoffgehalt im- Wasserstoff und umgekehrt mit einer Genauigkeit bestimmen, die sogar grösser ist als diejenige, die labora toriumsmässig mittelst . der Hempel'schen Pi pette erreichbar- ist.
Die Erfindung besteht darin, -dass man der Beimengung Gelegenheit gibt, sich mit dem Hauptgas zu vereinigen, jedoch nicht die Vo lumenänderung, sondern vielmehr die ther mische Seite des Vorganges zur Überwachung der Gaszusammensetzung benützt, also bei spielsweise die Temperaturänderung -des zu untersuchenden Gasgemisches in einer Ver brennungskammer beobachtet bezw. misst, ge gebenenfalls mit Hilfe . eines registrierenden Instrumentes. In dieser Verbrennungskammer kann beispielsweise auf Tonscherben niederge schlagenes Palladium oder eine andere, mög lichst intensiv wirkende Kontaktsubstanz eingebracht sein.
Die Erfindung sei anhand des Ausfüh rungsbeispiels der Zeichnung.näher erläutert, die im Schema eine zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung brauchbare Einrichtung zeigt: In -der Zeichnung ist T eine Waschflasche mit konzentrierter Schwefelsäure oder irgend eine sonstige Vorrichtung zum Trocknen des zu untersuchenden Gasgemisches, A ein Ge fäss aus Stahl oder anderem geeigneten Stoff, beispielsweise von 25 mm Durchmesser und 60 mm Höhe, in dessen obern Teil die Queck silberkugel eines mit feinster Teilung verse- henen Thermometers hineinragt.
B ist ein ich grosses und in gleicher Weise ausge- cr e tD fülirtes Gefäss - wie A, das jedoch mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen ist und mit einer Kontaktsubstanz ausgefüllt ist. Die Wärmeisolation kann, wie es die Zeich nung zeigt, nur ausserhalb des Gefässes ange bracht sein, oder es kann ausserdem oder aus schliesslich eine isolierende Innenauskleidung vorgesehen sein. In gleicher Höhe wie im Ge fäss A befindet sich auch im Gefäss B die Quecksilberkugel eines zweiten Thermometers, das in Bauart und Abmessungen vollständig dem Thermometer gleicht, das in das Gefäss A eintaucht. Beide Thermometer sind gegen einander geeicht.
B ist ein Rotamesser oder sonstiger geeig neter Gasmessapparat, der es ermöglicht, mit genügender Genauigkeit die durch die Gas prüfeinrichtung hindurchgehende Gasmenge zu messen. Mit seiner Hilfe wird festgestellt, ob die durch den Apparat. hindurchgellende Gasmenge die bei der Eichung der Einrich tung vorausgesetzte ist.
Diese Einrichtung wird zweckmässiger weise wie folgt benutzt: Das zu untersuchende Gasgemisch wird beispielsweise einem unter Flüssigkeitsver- schluss stehenden Gasbehälter entnommen, oder von einem zu überwachenden Gasstrom abgezweigt, und in die Rohrleitung L einge lassen, über ein. Ventil V, das die durch den Apparat hindurchgehende Gasmenge einzu stellen gestattet. Etwaige kleine Druck schwankungen in der Gasleitung sind- ohne merklichen Einfluss auf das Prüfungser gebnis:.
Sollten jedoch beim fraglichen Be triebe erhebliche Schwankungen im Gasdruck vorkommen, so wird man zweckmässigerweise, zur Konstanthaltung der durchfliessenden Gasmenge, vor den Apparat irgend eine selbsttätige Ausgleichsvorrichtung, beispiels weise ein Druckreduzierventil einbauen. Da es sich jedoch regelmässig um ganz geringe Grasmengen, etwa 25 bis 100 Liter pro Stunde, handelt, kann der Druckausgleich selbst durch die einfachsten Mittel mit hin reichender Sicherheit und Zuverlässigkeit er reicht werden.
Das zugelassene Gas durchströmt nun die Waschkammer oder das Trockenelement T und sodann hintereinander den Behälter A und B. Im Behälter B findet die Verbrennung, also Verbindung der Beimengung von Sauerstoff mit Wasserstoff, statt. Angenommen, dass der zu prüfende Was serstoff absolut rein ist, also keine Verunrei nigungen an Sauerstoff enthält, so findet auch im Gefäss B keine Verbrennung statt und die Anzeige der beiden in die Kammer A und B eintauchenden Thermometer muss absolut gleich sein.
Finden sich jedoch auch nur Spüren von Sauerstoff im Wasserstoff bezw. von Wasserstoff im Sauerstoff, J,05 Volumenprozent Beimischung des einen Gases zum andern reichen aus, so entsteht in der Kammer eine Temperaturerhöhung, und es wird somit eine Temperaturdifferenz durch Ablesung an den beiden Thermometern fest gestellt. Diese Temperaturdifferenz wird um so höher, je grösser der Gehalt des als Ver unreinigung zu betrachtenden Gases ist.
Diese Differenz lässt sich theoretisch ermitteln und befolgt ein in Form einer Gleichung\ angeb- bares Gesetz, dessen graphische Darstellung ohne weiteres möglich ist. Die Angabe dieses Gesetzes unterbleibt jedoch hier, da es für die Praxis genügt, empirisch für jeden Appa rat die Temperaturdifferenzen festzustellen, die ganz bestimmten Verunreinigungsgraden zugeordnet sind, und diese in einer Tabelle zusammenzustellen, die dem Apparat beige geben wird.
Derart ist man dann in der Lage, in jedem Augenblick durch Feststellung der Temperaturdifferenz anhand der Tabelle festzustellen, ob und welcher Verunreini gungsgrad vorhanden und somit, bei gegebe nem Volumen, wie gross der Sauerstoff- bezw. Wasserstoffgehalt ist.
Da die Temperaturdifferenz ausser vom Reinheitsgrad und von der sekundlichen Dur chströmungsmenge nur noch von der Grösse der Kammern<I>A</I> und<I>B</I> abhängt, gilt für jede einzelne Apparate-Type bei Einhal tung der Durchströmungsmenge die einmal hergestellte Tabelle. Hält man aber die Kam mer A. beispielsweise durch Einbettung in Eis stets auf 0 Grad, so können am zweiten Thermo meter statt der Temperaturgrade sogar direkt die Prozente des Sauerstoffgehaltes im Was serstoff, oder umgekehrt, angegeben und ab gelesen werden.
Eine direkte Ablesung, ohne Zuhilfe nahme von Tabellen, ist auch möglich, wenn man das Gas, wie gestrichelt eingezeichnet, der Kammer B statt durch eine Kammer A, durch eine Kühlschlange g zuleitet, die in einem mit Eis gefüllten Behälter A' einge baut ist; es wird sich dann empfehlen, an der Austrittsstelle des Gases an der Kühlschlange K ein Kontrollthermometer<I>T'</I> anzuordnen, welches beim Betrieb der Einrichtung 0- zeigen soll.
In all diesen Fällen der direkten Ab lesung wird man zweckmässigerweise das Thermometer, das in die Kammer B hinein ragt, nicht in Wärmegraden, sondern viel mehr in Prozenten eichen.
Selbstverständlich kann. man die Queck silberthermometer durch andere Flüssigkeits thermometer ersetzen. Man kann aber auch Thermoelemente verwenden, die mit Gal vanometern verbunden sind, die unmittelbar die Temperaturdifferenzen anzeigen und auch graphisch registrieren können. Da die elektro motorischen Kräfte streng genommen nicht bloss von der Temperaturdifferenz, sondern auch vom Werte der Temperaturen selbst abhängen, ist es auch hier zweckmässig die Temperatur der Kammer A durch Kühlung mit Eis auf 0 Grad zu halten.
Besonders einfach ist nun unter Anwen dung des Verfahrens und mit einem Apparat gemäss der 'Erfindung eine Gefahranzeige durchzuführen, sobald sich das Gasgemisch der Explosionsgrenze nähert. Bei auf 0 Grad ge haltener Kammer A genügt es, zwei einge schmolzene Platindrähtchen im Wege des Quecksilberfadens desThermometers derKam- mer B an solcher Stelle anzuordnen, dass die beiden Elektroden durch den Silberfaden überbrückt werden, wenn die= Temperatur in der Kammer B ein vorbestimmtes Mass über schreitet, das beliebig nahe der Temperatur gewählt werden kann,
die der Explosions grenze entspricht.
Ein selbsttätiges Anzeigen der Gefahr oder auch eine selbsttätige Abstellung der Gaszuführung oder Gaserzeugung kann bei spielsweise bei Benützung eines Thermoele- mentes erfolgen, indem an der Galvanometer- Skala ein Kontakt angebracht wird, der bei Nähern des Gasgemisches an die Explosions grenze in Tätigkeit tritt und einen Strom kreis schliesst, durch den eine Alarmvorrich tung oder eine in den Betrieb eingreifende Schaltvorrichtung betätigt wird.
Mit Rück sicht darauf, dass es sich manchmal um bloss zufällige Schwankungen des Gehaltes an dem einen oder- andern Gas handeln kann, wird es sich empfehlen, solche Alarm- oder selbst tätigen Abschaltvorrichtungen der Gasfüh rung in der Hauptleitung mit gewisser Träg heit auszuführen, so dass nur länger dauernde und somit tatsächlich bedrohliche Gehalte an dem einen oder andern Gas diese Alarm- oder Abschaltvorrichtungen schliesslich in Tätigkeit setzen.
Um bei Untersuchungen von Gasen, bei denen das Mischungsverhältnis nahe und oft oberhalb der Explosionsgrenze liegt, ein Rückschlagen der Flamme in die Leitung zu verhindern, ist es zweckmässig zwischen Gas leitung und Apparatur ein Rückschlagventil, beispielsweise am einfachsten in Form einer mitQuecksilber gefülltenWulff'schen Flasche anzuordnen.
Ebenso wird es zweckmässig sein, hinter dem Rotamesser R eine solche Flasche oder ein sonstiges Rückschlagventil anzubrin gen, damit nicht Luft in den Apparat nach gesaugt werden kann, Diese Rückschlagventile sind jedoch in der Zeichnung nicht angedeutet, da normaler. weise oberhalb der Explosionsgrenze liegende "Gase nicht untersucht werden.
Gegen ihre unbeabsichtigte Entstehung wird aber gerade der Apparat gemäss der Erfindung die beste Vorbeugungsmassnahme sein, da er selbsttätig ohne jede Bedienung jede Änderung in der Zusammensetzung des Gases bereits nach wenigen Sekunden, nachdem diese Änderung eingetreten ist, anzeigt. Die einzige Wartung die der Apparat gemäss der Erfindung for dert, besteht darin, dass man bei Anwendung einer gekühlten Kammer<I>A</I> bezw. <I>A'</I> das Eis *von Zeit zu Zeit erneuert.
Im übrigen ist eine Erneuerung oder Regenerierung des In haltes der Kammer B bei den normalen Sauer stoff- bezw. Wasserstoffverunreinigungen der zu untersuchenden Gase erst nach vielen Mo naten erforderlich.
Will man gleichzeitig auch den Feuchtig keitsgehalt des Gasgemisches feststellen; so wird mit Vorteil ein Hygrometer H dem Nasch- oder Trockenelement T vorgeschal tet, mit dem man also gleichzeitig den Feuch tigkeitsgehalt des- Gases dauernd überwachen kann.