Einrichtung zur Anzeige von den elektrischen Widerstand eines Messdrahtes beeinflussenden Fremdstoffen in gasförmigen Fluida. Den Gegenstand der vorliegenden Erfin dung bildet eine Einrichtung zur Anzeige von den elektrischen Widerstand eines Mess- drahtes beeinflussenden Fremdstoffen in gas förmigen Fluida, insbesondere in Luft.
Diese Fremdstoffe können sowohl Gase, als auch tropfbar flüssige Körper in Nebelform und von einem Gasstrom mitgeführter Staub sein.
Es ist bekannt, dass gewisse Metalle, wie zum Beispiel Palladium, Platin und Iridium, zur Adsorption, wenn nicht zur Absorption von Wasserstoff befähigt sind, wobei der elektrische Widerstand der genannten Me talle vergrössert wird. Die Ansaugung bezw. Aufsaugung findet bereits bei gewöhnlicher Temperatur statt, nimmt aber zu,
wenn das Metall erwärmt wird. Von der erwähnten Sorptionsfähigkeit wird bereits Gebrauch ;ge macht in Geräten für den Nachweis von Wasserstoff in Gasgemischen.
Nun ist aber durch einlässliche Versuche festgestellt worden, dass ausser Wasserstoff auch andere Gase, ferner zum Beispiel in Kampfgasen enthaltene Arsen- und Chlor verbindungen, eine Erhöhung des elek- trischen Widerstandes eines aus einer Palla- dium-Silberlegierung bestehenden Drahtes oder Bandes bewirken.
Zweckmässig-erweise wird der Messdraht, welcher rund oder band förmig sein kann, nur ganz dünn ausgebildet, um eine im Verhältnis zum Querschnitt mög lichst grosse Oberfläche zur Verfügung zu haben. Die Empfindlichkeit der Einrichtung kann erheblich gesteigert werden durch Mit- tel zur Erwärmung des zu untersuchenden gasförmigen Fluidums bis -auf die Tempe ratur des Messdrahtes;
es lässt sich dadurch ermöglichen, unter Beachtung .der Zeit, in welcher die Veränderung des Widerstandes des Messdrahtes vor sich geht, .den prozen- 6valen Gehalt eines gasförmigen Fluidums an Fremdstoffen, die den elektrischen Wider stand des Messdrahtes beeinflussen, einiger massen abzuschätzen und, festzustellen.
Für das Adsorptions- beziehungsweise Absorptionsvermögen des Messdrahtes ist dessen absolute Temperatur massgebend; es ist daher von Vorteil, diese Tempe ratur, die sich aus der Temperatur des den Mess:draht umgebenden Fluidums und der Übertemperatur,die der Messdraht durch Er hitzung erhält, zusammensetzt, möglichst gleichmässig zu halten.
Die Temperatur eines gasförmigen Fluidums lässt sich unischwer durch eine regelbare Heizung konstant hal ten, was jedoch für die von der Wärmeleit fähigkeit und .Strömungsgeschwindigkeit des Fluidums abhängige Übertemperatur des Messdrahtes nicht möglich ist.
Um den Ein fluss der Einwirkung ,der Übertemperatur des Messdrahtes auf dessen absolute Temperatur möglichst gering zu hallten, kann vorteil- hafterweise die Erhitzung desgasförmigen Fluidums so weit ,getrieben werden, dass schon eine ,geringe Übertemperatur des. Drah tes hinreicht, um die gewünschte absolute Temperatur des Messdrahtes zu erhalten.
Bei spielsweise würden hierfür bei .einer Tempe- ratur des Fluidums von -85 und einer ge- wünschten Temperatur von 100 des Mess- drahtes bloss 15 Übertemperatur erforderlich sein,
so @dass selbst bei einer Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Fluidums eine Ände rung der absoluten Temperatur des Mess- drahtes kaum eintreten würde.
Die beigegebene Zeichnung stellt ein Aus- führungsbeispiel des Erfindungsgegenstan- des, eine Einzelheit der Einrichtung und. eine Variante ,dieser Einzelheit dar.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der ,ganzen, aus einem Messgerät und einem Anzeigegerät gebildeten Einrichtung; Fig. 2 ist ein. Längsschnitt des Messgerä- tes allein;
Fig. 3 zeigt zum. Teil einen Schnitt nach der Linie III-III und zum andern Teil eine Variante der untern Partie der Fig. 2(.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist aus einem Messgerät 1 und einem Anzeige gerät 12;
zusammengesetzt. Diese beiden Ge räte stehen mit einer ihnen gemeinsamen Stromquelle 13 in Wirkungsverbindung, ass welche eine Batterie oder ein elektrischer Akkumulator vorgesehen sein kann.
Das eigentliche Anzeigeinstrument 33 des Anzeigegerätes ist ferner über eine Wheat- stone'sche Brücke mit dem Messdraht des Messgerätes 1 verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig.1 besitzt das Messgerät ein .in der untern Partie annähernd kugelförmiges Gehäuse 2, .dessen Innenwandung aus einem weder chemisch roch katalytisch auf ein zu untersuchendes Fluidum einwirkenden Material besteht,
bei spielsweise aus Porzellan oder Bakelit oder Hartgggummi. Das Gehäuse 2 ist unten mit einem für den Zutritt eines zu untersuchen- den Fluidums bestimmten Stutzen 3 ver sehen, in welchen eine durch elektrischen Strom beheizbare Spirale 4 eingesetzt ist;
diese ist mit der im Anzeigegerät unter- @gebrachten Batterie 13 einerseits durch die Leitungen 17 und 14, den Regulierwiderstand 15 und ein Amperemeter 16, und anderseits durch Leitungen 24 und 29 verbunden.
Fer ner ist das Gehäuse 2 oben mit einem als Kamin dienenden Rohr 10 versehen, .das nahe seinem obern Ende Öffnungen 11 für den Austritt des zu unters chenden Fluidums aufweist. Durch dieses Rohr sind die Lei- tungen 17, 24, 30 und 34 aus- und. eingeführt.
Im Innern des kugelförmigen Teils des Gehäuses '2 ist ein dünner Messdraht 5 unter- gebracht, der aus einer Palladium@Bilber- legierung besteht und auch als sehr dünnes Band ausgebildet sein kann.
Er bildet einen im Punkt 35 angeschlossenen Zweig der be- reits erwähnten Wheatstone'schen Brücke.
Als Vergleichswiderstand ist in der Nälhe des Messdrahtes 5 ein zweiter Draht 6, an geordnet, der zweckmässig saus einem Mate- ria@ besteht, das bei einer bestimmten Tem- peratur dem .Stromdurchgang den .gleichen Widerstand wie .der Messdraht 5 bietet,
daher am besten ebenfalls aus einer Pd-Ag-Legie- rung besteht. Sowohl der Mess:draht, als der Vergleichsdraht ist von einer Hülse 8 bezw. 7 umgeben, die zum Beispiel aus Glas oder Porzellan bestehen kann.
Während aber die Hülse 7 völlig geschlossen ist, so dass der Vergleichsdraht gegen .die Einwirkung des gasförmigen Fluidums geschützt ist, weist die Hülse 8 Durchbrechungen in ihrem Man tel auf, um eben dem Fluidum Zutritt zum Messdraht 5 zu gewähren. Die Drähte 5 und 6 sind am einen Ende mit schwachen Schraubenfedern 50 bezw. 49 versehen, wel che eine Durchbiegung der Drähte verhin dern sollen.
Die Drähte ,sind mit ihren Schraubenfedern zweckmässig durch ein am besten aus<B>75%</B> Zinn, 18 bis 20% Wismut und 5 bis 7 % Antimon bestehendes Lot ver bunden.
Die Wärme, die dem zu untersuchenden Fluidum durch die Heizspirale 4 zugeführt wird und diejenige der hierbei ebenfalls er hitzten Drähte 5 und 6 erzeugt im Kamin 10 des Gehäuses einen kräftigen Zug, @so da.ss auch ruhende Gase, wie zum Beispiel a,tmo- sphäTische Luft, und Gas, das schwerer als Luft oder mit ,Sohwebestoffen geschwängert ist, in ununterbrochenem Strom in das Ge häuse 2 eingesaugt werden, aus welchem ,
sie schliesslich .durch die Öffnungen 11 des Ka- mins-10 wieder austreten.
Parallel zum Stromkreis der Heizspirale 4 ist im Anzeigegerät die bereits erwähnte Wheatstone'sehe Brücke geschaltet, mittels derer die Widerstandsänderungen des IvIess- drahtes bestimmt werden können. Die soge- nannten Eckpunkte dieser Brücke sind 23, 28 und 31 und der bereits erwähnte Punkt 35, der sich im Gehäuse 2 .des Mess,geräles be findet.
Der Stromverlauf ist folgender: von der Batterie 13 fliesst -der Messstrom über die Leitungen 14 und 18, den zur Konstant- haltung des Stromes innert enger Grenzen dienenden Eisenwasserstoffwiderstand 19, den Grobregulierwiderstand 20, das Amperemeter 21 und die Leitung 22 zum Eckpunkt 23,der Brücke.
Von diesem geht der Strom einer seits durch einen konstanten Widerstand 25, ein Potentiometer 26 und einen zweiten kon stanten Widerstand 27 zu .dem durch die Leitung 29 mit der Stromquelle 13 verbun denen Eckpunkt 28, anderseits durch die Leitung .30, den Vergleicbswiderstand 6 und den Messdraht 5 im -Gehäuse 2 .des Mess- gerätes und .die Leitung 24.
Die Verbindung der beiden andern Eckpunkte 31 und 3-5 der Brücke wird durch die Leitung 34, das An zeigeinstrument 33 und die Leitung 32 be werkstelligt. Der Eckpunkt 31 ist als .Schleif- kontakt gegenüber dem Potentiometer 26 ausgebildet, um die Brücke abgleichen, @da:s heisst ins Gleichgewicht bringen zu können.
Letzteres wird alsbald gestört, wenn .in das Messgerät ein gasförmiges Fluidum ein strömt; der Zeiger des Anzeigeinstrumentes 33 schlägt dann entsprechend aus. Das Instrument kann in üblicher Weise durch einen Schalter 36 zeitweise kurzgeschlossen werden.
Die Wirkungsweise der hiervor beschrie- benen Einriohtunggemäss ng. 1 ist fol gende: Der Messstrom wird durch .den Grob- regulierwIderstand 20 so geregelt, dass der Messdraht 5 und der Vergleichswiderstand 6 eine Temperatur von beispielsweise <B>85'</B> an nehmen.
Hernach wird die Heizspirale 4 ein- geschaltet und deren Temperatur mittels des Widerstandes 15 so geregelt, dass sie un gefähr dieselbe wird, wie sie die beiden Drähte 5 und 6 haben.
Sodann wird die Wheatstone'sche Brücke gegebenenfalls durch Versohieben ihres als Schleifkontakt aus gebildeten Eckpunktes 31 auf dem Potentio- meter 26 ins Gleichgewicht gebracht. In die ser Stellung verharrt die Brücke, solange das zu untersuchende Fluidum, beispielsweise atmosphärische Luft, keine den elektrischen Widerstand des Mess,drahtes verändernde Fremdstoffe enthält.
,Sobald dies nicht mehr der Fall ist, die Luft also einen Fremdstoff der erwähnten Art enthält, wird der elek- trische Widerstand .des Messdrahtes 5, kraft der Adsorptionsfähigkeit des für den Mess- draht verwendeten Metallei, gestört,
wobei der Zeiger des Instrumentes 33 ausschlägt. Die Grösse .des Ausschlages kann als Mass für die Menge des im Fluidum enthaltenen, auf den Messdraht einwirkenden fremden Be standteils bewertet werden.
Die konstruktive Ausbildung des Mess- gerätes der beschriebenen Einrichtung ist in 0 Fig. 2 und zum 'Teil auch in Fig. 3 @dar- gestellt. Das Gehäuse 2 äst hier zweiteilig. Die obere Hälfte 3,6 mit dem Kamin 10 ist mit der untern Hälfte 37 mittels eines an letzterer vorgesehenen Gewindereifens 38 verbunden.
Die untere Hälfte 87 ist unten mit einem Gewindestutzen 39 versehen, auf welchen die Kapsel 3' angesteckt ist. In letz tere ist das mit wechselständigen Prall flächen 41 versehene Endstück 40 der Zu flussleitung für das zu untersuchende Flui dum eingesetzt. Die Heizspirale 4 ist hier an einem Paar Isolatoren 42 angebracht,
die oberhalb des Einlassstutzens 89 angeordnet sind. Die Hülsen 7 und 8 - letztere mit Durchbrechungen 9 im Mantel - sind an ihren Stirnenden durch Kappen aus leiten dem Material, zum Beispiel Metall, ab geschlossen, an welche der Messdrakt 5 und der Vergleichsdraht unter Zwischenschaltung von Schraubenfedern 50 angeschlossen sind. Jene Hülsen sind zwischen Klammern 47 eingeklemmt,
die an der Unterseite eines Zwischenbodens 43 angebracht und an die Leitungen 24 bezw. 30 bezw. 34 angeschlos sen sind.
Der Zwischenboden 43. ist am un tern Rand der obern Gehäusehälfte 36 mit tels eines mit iSchraubenwindungen ver sehenen Flansches eingesetzt und besitzt eine zentrale Öffnung 45 für den Durchlass des Fluidums und nahe seinem Rand Löcher 44 und 46 für die Drähte 17 bezw. 24.
Die zur Verbindung des Messgerätes mit dem An- zeigegerät dienenden vier Drähte sind in einer das Kamin 10 durchsetzenden Hülle vereinigt.
Die Austrittsöffnungen 11 im Mantel des Kamins sind mit einigem Abstand von einer oben offenen Muffe 51 umgeben.
Das obere Ende des Kamins ist mittels eines von den Verbindungsdrähten @durebsetzten Spundes verschlossen. Die Prallflächen 41 und die Muffe 51 sollen eine Störung durch äussere Einflüsse, zum Beispiel durch Windstösse, beim Untersuchen und Messen eines Flui dums verhindern und die Bedingungen mög lichst gleichförmig erhalten,
unter denen das Fluidum Zutritt zum Gehäuse 2 hat. Es können auch Mittel vorgesehen sein, um den Einfluss von Temperaturschwankungen. auf dieStrömung des Fluidums im Gehäuseaus- zuschalten.
Bei der Variante gemäss Fig. 8 ist die Kapsel 8", durch welche ein .zu untersuchen- des Fluidum in das Gehäuse 2 des Messgerä- tes einströmt, unten mit einer Kappe 48 ver sehen, in welche ein .Sieb 53 eingesetzt ist. Ein zweites Sieb 54 ist vor der Öffnung des in die Kapsel 3" hineinragenden Stutzens 39 angebracht.
Diese Siebe haben die gleiche Be stimmung wie die Prallflächen 41 im End stück 40 der Zuflussleitung in Fig. 2.
Device for displaying foreign substances in gaseous fluids which influence the electrical resistance of a measuring wire. The subject of the present invention is a device for displaying foreign substances in gaseous fluids, in particular in air, which influence the electrical resistance of a measuring wire.
These foreign substances can be gases as well as dripping liquid bodies in mist form and dust carried along by a gas stream.
It is known that certain metals, such as palladium, platinum and iridium, are capable of adsorption, if not of absorption, of hydrogen, the electrical resistance of the metals mentioned being increased. The suction respectively. Absorption already takes place at normal temperature, but increases,
when the metal is heated. The aforementioned sorption capacity is already being used; it is used in devices for the detection of hydrogen in gas mixtures.
However, it has now been established through reliable experiments that other gases besides hydrogen, also arsenic and chlorine compounds contained in war gases, for example, cause an increase in the electrical resistance of a wire or ribbon made of a palladium-silver alloy.
The measuring wire, which can be round or ribbon-shaped, is expediently made only very thin in order to have the largest possible surface area available in relation to the cross section. The sensitivity of the device can be increased considerably by means of heating the gaseous fluid to be examined up to the temperature of the measuring wire;
This makes it possible, taking into account the time in which the resistance of the measuring wire changes, to estimate to some extent the percentage of foreign substances in a gaseous fluid that influence the electrical resistance of the measuring wire, and ascertain.
The absolute temperature of the measuring wire is decisive for the adsorption or absorption capacity; It is therefore advantageous to keep this temperature, which is composed of the temperature of the fluid surrounding the measuring wire and the excess temperature that the measuring wire receives from heating, as evenly as possible.
The temperature of a gaseous fluid can be kept constant by a controllable heating system with great difficulty, but this is not possible for the excess temperature of the measuring wire, which is dependent on the thermal conductivity and flow rate of the fluid.
In order to echo the influence of the influence of the excess temperature of the measuring wire to its absolute temperature as little as possible, the heating of the gaseous fluid can advantageously be driven so far that even a slight excess temperature of the wire is sufficient to achieve the desired absolute temperature Temperature of the measuring wire.
For example, with a fluid temperature of -85 and a desired temperature of 100 for the measuring wire, only 15 overtemperature would be required,
so that even with a change in the thermal conductivity of the fluid, there would hardly be any change in the absolute temperature of the measuring wire.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, a detail of the device and. a variant of this detail.
1 is a schematic representation of the entire device formed from a measuring device and a display device; Fig. 2 is a. Longitudinal section of the measuring device alone;
Fig. 3 shows for. Part a section along the line III-III and the other part a variant of the lower part of Fig. 2 (.
The device shown in Fig. 1 is composed of a measuring device 1 and a display device 12;
composed. These two devices are operationally connected to a power source 13 common to them, ass which a battery or an electric accumulator can be provided.
The actual display instrument 33 of the display device is also connected to the measuring wire of the measuring device 1 via a Wheatstone bridge.
In the embodiment according to FIG. 1, the measuring device has a housing 2, which is approximately spherical in the lower part, the inner wall of which consists of a material which has no chemical smell and which has a catalytic effect on a fluid to be examined,
for example made of porcelain or Bakelite or hard rubber. The bottom of the housing 2 is provided with a nozzle 3 intended for the access of a fluid to be examined, in which a spiral 4 that can be heated by an electric current is inserted;
this is connected to the battery 13 housed in the display device on the one hand by lines 17 and 14, the regulating resistor 15 and an ammeter 16, and on the other hand by lines 24 and 29.
Fer ner, the housing 2 is provided at the top with a pipe 10 serving as a chimney, .das having openings 11 near its upper end for the exit of the fluid to be examined. The lines 17, 24, 30 and 34 are out and about through this tube. introduced.
In the interior of the spherical part of the housing 2 there is accommodated a thin measuring wire 5 which consists of a palladium / bilber alloy and can also be designed as a very thin strip.
It forms a branch of the Wheatstone bridge mentioned above, connected to point 35.
As a comparison resistance, a second wire 6 is arranged in the vicinity of the measuring wire 5, which suitably consists of a material which, at a certain temperature, offers the current passage the same resistance as the measuring wire 5,
therefore best also consists of a Pd-Ag alloy. Both the measuring wire, as the comparison wire is of a sleeve 8 respectively. 7 surrounded, which can for example consist of glass or porcelain.
While the sleeve 7 is completely closed, so that the reference wire is protected against the action of the gaseous fluid, the sleeve 8 has openings in its jacket in order to allow the fluid to access the measuring wire 5. The wires 5 and 6 are at one end with weak coil springs 50 respectively. 49 provided which are intended to prevent the wires from bending.
The wires are conveniently connected with their coil springs by a solder consisting of <B> 75% </B> tin, 18 to 20% bismuth and 5 to 7% antimony.
The heat that is supplied to the fluid to be examined by the heating coil 4 and that of the wires 5 and 6, which are also heated here, generate a powerful pull in the chimney 10 of the housing, @so da.ss also dormant gases, such as a, tmo - Spherical air, and gas that is heavier than air or impregnated with Sohwebestoffe, are sucked in uninterrupted flow into the housing 2, from which,
they finally exit again through the openings 11 of the chimney 10.
In parallel with the circuit of the heating coil 4, the already mentioned Wheatstone bridge is connected in the display device, by means of which the resistance changes of the wire can be determined. The so-called corner points of this bridge are 23, 28 and 31 and the already mentioned point 35, which is located in the housing 2 of the measuring device.
The current curve is as follows: the measuring current flows from the battery 13 via the lines 14 and 18, the ferrous hydrogen resistor 19, which is used to keep the current constant within narrow limits, the coarse regulating resistor 20, the ammeter 21 and the line 22 to the corner point 23, the Bridge.
From this, the current goes on the one hand through a constant resistor 25, a potentiometer 26 and a second constant resistor 27 to .dem through the line 29 with the power source 13 verbun which corner point 28, on the other hand through the line .30, the comparison resistor 6 and the measuring wire 5 in the housing 2 of the measuring device and the line 24.
The connection of the other two corner points 31 and 3-5 of the bridge is made through the line 34, the display instrument 33 and the line 32 be. The corner point 31 is designed as .Sleif- contact opposite the potentiometer 26 in order to adjust the bridge, @da: s means to be able to bring it into equilibrium.
The latter is immediately disturbed when a gaseous fluid flows into the measuring device; the pointer of the indicating instrument 33 then deflects accordingly. The instrument can be temporarily short-circuited in the usual way by a switch 36.
The mode of operation of the device described above according to ng. 1 is the following: The measuring current is regulated by the coarse regulating resistor 20 in such a way that the measuring wire 5 and the comparison resistor 6 assume a temperature of, for example, <B> 85 '</B>.
Thereafter, the heating coil 4 is switched on and its temperature is regulated by means of the resistor 15 so that it is about the same as the two wires 5 and 6 have.
The Wheatstone bridge is then brought into equilibrium by shifting its corner point 31, formed as a sliding contact, on the potentiometer 26, if necessary. The bridge remains in this position as long as the fluid to be examined, for example atmospheric air, does not contain any foreign substances that would change the electrical resistance of the measuring wire.
As soon as this is no longer the case, i.e. the air contains a foreign substance of the type mentioned, the electrical resistance of the measuring wire 5 is disturbed due to the adsorption capacity of the metal used for the measuring wire,
the pointer of the instrument 33 deflects. The size of the deflection can be evaluated as a measure of the amount of the foreign component contained in the fluid and acting on the measuring wire.
The structural design of the measuring device of the device described is shown in FIG. 2 and in part also in FIG. The housing 2 is here in two parts. The upper half 3, 6 with the chimney 10 is connected to the lower half 37 by means of a threaded tire 38 provided on the latter.
The lower half 87 is provided at the bottom with a threaded connector 39 onto which the capsule 3 'is plugged. In the latter, the end piece 40, provided with alternating baffles 41, of the flow line for the fluid to be examined is used. The heating coil 4 is here attached to a pair of insulators 42,
which are arranged above the inlet connector 89. The sleeves 7 and 8 - the latter with openings 9 in the jacket - are closed at their front ends by caps from guide the material, for example metal, to which the measuring tract 5 and the reference wire are connected with the interposition of coil springs 50. Those sleeves are clamped between brackets 47,
attached to the underside of an intermediate floor 43 and to the lines 24 BEZW. 30 resp. 34 are connected.
The intermediate bottom 43. is used on the un tern edge of the upper housing half 36 with means of a flange provided with iSchraubwindungen and has a central opening 45 for the passage of the fluid and near its edge holes 44 and 46 for the wires 17 respectively. 24.
The four wires used to connect the measuring device to the display device are combined in a sheath extending through the chimney 10.
The outlet openings 11 in the casing of the chimney are surrounded at some distance by a sleeve 51 open at the top.
The upper end of the chimney is closed by means of a bung set by the connecting wires @durebs. The baffles 41 and the sleeve 51 are intended to prevent interference from external influences, for example gusts of wind, when examining and measuring a fluid and to maintain the conditions as uniformly as possible,
under which the fluid has access to the housing 2. Means can also be provided to counteract the influence of temperature fluctuations. to switch off the flow of fluid in the housing.
In the variant according to FIG. 8, the capsule 8 ″, through which a fluid to be examined flows into the housing 2 of the measuring device, is provided at the bottom with a cap 48 into which a sieve 53 is inserted Second sieve 54 is attached in front of the opening of the connector 39 protruding into the capsule 3 ″.
These screens have the same determination as the baffles 41 in the end piece 40 of the inflow line in FIG. 2.