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Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der Explosionsgrenzen von
Gasgemischen Für die Sicherheit einer Anlage ist die Kenntnis der Explosionsgrenzen
der in den verschiedenen Betrieben zur Verwendung kommenden oder auftretenden explosiblen
Gasgemische von größter Wichtigkeit.
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Es ist daher notwendig, die Explosionsgrenzen derartiger Gasgemische
im Laboratorium oder unmittelbar an Ort und Stelle möglichst genau zu ermitteln.
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Die bisher angewendeten Mittel zur Durchführung solcher Bestimmungen
lassen nur ein umständliches und langwieriges Prüfverfahren zu. Dieses wird beispielsweise
in einer Hochdruckbombe vorgenommen.
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Das Gasgemisch wird zu diesem Zweck in einen derartigen Druckbehälter,
der eine Zündquelle und einen Gemischrührer enthält und in dessen Wandung eine Platzscheibe
eingebaut ist, eingeleitet und zur Entzündung gebracht. Als Kriterium für die Zündung
dient das Platzen der Scheibe bzw. der hierbei auftretende Schall. Man arbeitet
auch ohne Platzscheibe und stellt am entstehenden Druck oder an der chemischen Veränderung
des eingebrachten Gasgemisches fest, ob eine Zündung stattgefunden hat. Eine zweite
Art der Messung besteht in der Beobachtung der Zündung der bei der Verbrennung des
Gasgemisches auftretenden Flammenerscheinung. Dabei wird in ein auf beiden Seiten
geschlossenes Glasrohr das Gasgemisch geleitet und an einem Ende zur Zündung gebracht.
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Eine Bewegung der Flamme zeigt an, daß das Gasgemisch explosibel war.
Eine weitere Prüfmethode benutzt einen Gummiballon (Jahrmarktsluftballon), in den
ein bestimmtes Gasgemisch eingepumpt und durch eine im Innern des Ballons befindliche
Zündquelle zur Explosion gebracht wird. Bei diesem Verfahren zeigt das Platzen des
Ballons die Explosion all.
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Mit diesen und ähnlichen Verfahren und Vorrichtungeil sind jedoch
Nachteile der Art verbunden, daß jeweils nur eine Bestimmung möglich ist und eine
große Zahl zeitraubender Einzelbestimmungen mit stufenweise variierten Gasgemischen
durchgeführt werden müssen, um zu brauchbaren Ergebnissen zu gelangen, d. h. die
Explosionsgrenzen möglichst genau zu ermitteln. Trotzdem weisen die nach diesen
Verfahren erhaltenen Zahlenwerte, wie aus veröffentlichten Tabellen ersichtlich
ist, Differenzen auf, die auf Zündausfälle und sonstige auftretende Schwierigkeiten
und Verfahrensmängel, auf die in der Literatur mehrfach hingewiesen wird, zurückzuführen
sind. Außerdem müssen nach jeder Einzelbestimmung die verwendeten Gas räumte entweder
neu evakuiert oder gereinigt bzw. Iängere Zeit mit dem neuen Gasgemisch gespült
und anschließend gefüllt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und die dazugehörige,
gegebenenfalls transportable Vorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der Explosionsgrenzen
von Gasgemischen, womit die oben
angegebenen Nachteile weitestgehend ausgeschaltet
werden.
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Erfindungsgemäß wird dies in der Weise erzielt, daß ein genau dosierbares
und in seiner Zusammensetzung jederzeit beliebig variierbares Gasgemisch in fließendem
Strom an in einem geschlossenen Raum befindlichen Zündquellen vorbeigeleitet wird
und daß Reaktionen mit Hilfe eines Druckimpulsanzeigers erkennbar gemacht werden.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird der Explosionsraum
von einem schwach gespannten Gummiballon gebildet, wobei als Kriterium für stärkere
Zündungen ein kurzes Aufblähen des Ballons dienen kann, während schwächere Reaktionen
an einem dazwilschen geschalteten Druckimpuisanzeiger erkennbar sind.
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Der wesentliche Vorteil des Verfahrens ist in der kontinuierlichen
Arbeitsweise zu erblicken. Es wird ermöglicht, die Konzentration des zu prüfenden
Gemisches während der Messungen beliebig zu ändern, und gestattet, bei noch nicht
gezündeten Gemischen von unten und oben stetig an die Explosionsgrenzen heranzugehen.
Die Messungen sind in kürzester Zeit durchzuführen; sie lassen im Gegensatz zu den
bisherigen bekannten Verfahren auch schwache Reaktionen erkennen, da noch sehr kleine
Druckimpulse feststellbar sind. Das Gerät kann ohne Schwierigkeit transportabel
ausgebildet werden und i t sowohl im Laboratorium als auch im Betrieb an Ort und
Stelle verwendbar.
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Die Erfindung wird an Hand eines zeichnerischen Ausführungsbeispiels
nachfolgend näher erläutert.
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Für die Einführung der einzelnen Gaskomponenten in das Gerät sind
Leitungen 1 vorgesehen, deren Zahl
sich nach der Anzahl der Komponenten
des zu prüfenden Gasgemisches richtet. Die Leitungen 1, in die je ein Druckregler
2 (Sprudelgefäß) und ein Einstellventil 3 eingebaut sind, führen zu einer Gasmischkammer
4. Zwischen den Einsteilventilen 3 und der Mischkammer 4 befinden sich geeichte
Meßblenden 5 mit parallel dazu angeordneten Schrägrohrmanometern 6. Aus der Mischkammer
4 führt die nunmehr vereinte Leitung über einen Dreiwegehahn 7 und eine Kückschlagsicherung
8 zu der eigentlichen Prüfvorrichtung, die aus einem Zündkopf 9 und einem darübergezogenen
Gummiballon 10 (Jahrmarktsluftballon) besteht. Der Zündkopf 9 ist aus einem gut
isolierenden Material hergestellt. Das Gemisch tritt in den Zündkopf durch den Eingangsstutzen
11 ein, der durch ein zentral angeordnetes Rohr 12 mit dem Innern des Ballons in
Verbindung steht. Das zentrale Rohr befindet sich in einer konzentrisch erweiterten
Bohrung 13, die zum Ausgangsstutzen 14 führt. Das Rohr 12 besteht aus korrosionsfestem
Metall und dient gleichzeitig als Stromzuführungspol. In den Zündkopf sind weiterhin
eine Gegenelektrode 15 eingelassen sowie ein Metallstab 16, der an seinem oberen,
in den Ballon hineinragenden Ende eine Glühspirale 17 trägt, die mit dem Rohr 12
verbunden ist. Hinter dem Ausgangsstutzen 14 befindet sich eine Rückschlagsicherung
18, ein Dreiwegehahn 19 und eine Drosselvorrichtung 20. Von der Glühspirale 17,
dem Gaszuleitungsrohr 12 und der Gegenelektrode 15 führen Verbindungsdrähte 21,
22 und 23 zur Batterie bzw. zum Funkenerzeuger. Zwischen den Dreiwegehähnen 7 und
19 .ist eine Umleitung 24 vorgesehen, in die ein Druckimpulsanzeiger 25, z. B. ein
U-Rohr mit tElfüllung, eingebaut ist.
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Die unter Druck stehenden Gase (aus Gasometer, Leitungen oder Flaschen)
gelangen durch die Leitungen 1 über die Druckregler 2. die Einstellventile 3 und
die Meßblenden 5 zur Mischkammer 4. Die Dosierung der zu prüfenden Gasgemische erfolgt
in bekannter Weise mittels der Einstellventile 3 unter Ablesung des Standes der
Schrägrohrmanometer 6. Von der Mischkammer 4 strömt das Gasgemisch über den Dreiwegehahn
7 und die Rückschlagsicherung 8 zu dem Gaseingangsstutzen 11 des Zündkopfes 9 und
durch das Zuleitungsrohr 12 in den Gummiballon 10. Hier wird das Gasgemisch je nach
dem Charakter der zu messenden Gase durch die Glühspirale 17 und/oder die Funkenstrecke
zwischen Rohr 12, das gleichzeitig als Elektrode dient. und der Gegenelektrode 15
zur Zündung gebracht. Stärkere Zündungen sind an einem kurzen Aufblähen des Ballons
wahrzunehmen. Geringste Druckschwankungen, die kein sichtbares Aufblähen des Ballons
hervorrufen. können an dem in die Umleitung 24 eingebauten Druckimpulsanzeiger 25
erkannt werden. Um das Gerät 25 in den Kreislauf einzuschalten, wird der Dreiwegehahn
7 so eingestellt, daß er dem von der Mischkammer 4 kommenden Gasgemisch den Weg
sowohl zum Zündkopf 9 wie auch in die Umleitung 24 freigibt, während der Dreiwegehahn
19 nur den Weg vom Zündkopf zum Drosselventil 20 offen läßt. Durch die Umleitung
und die
beiden Dreiwegehähne ist es weiterhin möglich, bei einem eventuell notwendigen
Ballonwechsel den Weg durch den Zündkopf zu sperren und die Gase über die Umleitung
ins Freie zu geben.
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Die nach den einzelnen Explosionen sich bildenden Abgase verlassen
den Raum des Ballons in Pfeilrichtung durch den Zwischenraum, den das Rohr 12 in
der Bohrung 13 frei läßt, und gehen über die Rückschlagsicherung 18, den Dreiwegehahn
19 und das Drosselventil 20 ins Freie. Das Drosselventil 20 ist vorgesehen, um in
dem Ballon einen kleinen Überdruck aufrechtzuerhalten, damit der Ballon stets eine
gewisse Spannung hat und nicht zusammenfällt. Gleichzeitig bewirkt es, daß beim
Auftreten selbst geringster Druckschwankungen der Druckimpulsanzeiger 25 anspricht.
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Die Vorrichtung ist bei wirtschaftlichen Untersuchungen und Feststellungen
der Explosionsgrenzen sowohl hergestellter als auch natürlich anfallender Gasgemische
anwendbar und damit auch zur Kontrolle von schlagwettergefährdeten Gruben oder explosionsgefährdeten
Räumen geeignet.
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Bei einer Verwendung der Vorrichtung als Sicherbeitsgerät ist zur
vorzeitigen Anzeige auftretender Gefahr die Zugabe einer dosierbaren Menge eines
geeigneten brennbaren Gases oder Gasgemisches erforderlich, um festzustellen, wie
weit man von der Explosionsgrenze entfernt ist. Die Anzeige der Gefahr kann dann
mit an sich bekannten Mitteln erfolgen. An Stelle der Zugabe von Gasen kann auch
eine Einrichtung verwendet werden, durch die das zu prüfende Gasgemisch mit einer
festen oder flüssigen Substanz, die als Zündbeschleuniger wirkt, in Berührung gebracht
wird.
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PATENTANSPRVCHE: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Bestimmung der
Explosionsgrenzen von Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß ein genau dosierbares,
in seiner Zusammensetzung jederzeit beliebig variierbares Gasgemisch (4) in strömendem
Zustand an in einem abgeschlossenen Raum (10) befindlichen Zündquellen (17, 12 und
15) vorbeigeleitet wird und daß Reaktionen mit Hilfe eines Druckimpulsanzeigers
(25) erkennbar gemacht werden.