DE1011640B

DE1011640B - Method and device for the ambulatory determination of the oxygen content of air and other gases, in particular mine gases

Info

Publication number: DE1011640B
Application number: DER15000A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Buechner; Josef Meis
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1954-09-08
Filing date: 1954-09-08
Publication date: 1957-07-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur ambulanten Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Luft und anderen Gasen, insbesondere von Grubengasen Zur gasanalytischen Sauerstoffbestimmung sind bereits Verfahren und Vorricihtungen bekannt, bei denen ein abgemessenes Volumen des zu untersuchenden Gases mit Pyrogallollösung oder Chrom(II)-chloridlösung geschüttelt wird. Durch Sauerstoffverbrauch entsteht hierbei eine Verminderung des ursprünglichen Gasdruckes, der dem vorhanden gewesenen Sauerstoffgehalt entspricht. Dieser Unterdruck ist unabhängig von der Größe des Gasraumes, so daß man durch einfache Bestimmung des prozentualen Unterdrucks den Sauerstoffgehalt des untersuchten Gasvolumens ermitteln kann. Method and device for the ambulatory determination of the oxygen content of air and other gases, especially mine gases For gas-analytical oxygen determination methods and devices are already known in which a measured volume of the gas to be examined is shaken with pyrogallol solution or chromium (II) chloride solution will. Oxygen consumption causes a reduction in the original Gas pressure, which corresponds to the existing oxygen content. This negative pressure is independent of the size of the gas space, so that one can by simple determination determine the oxygen content of the examined gas volume of the percentage negative pressure can.

Die bisher bekannten Verfahren dieser Art haben den Nachteil, daß das sauerstoffhaltige Gas bereits bei seiner Einleitung in das Untersuchungsgerät mit der Sauerstoff absorbierenden Lösung in Berührung kommt. Hierdurch wird sowohl eine Ungenauigkeit der Messung als auch ein erhöhter Verbrauch der zur Gasuntersuchung verwendeten Lösung verursacht. The previously known methods of this type have the disadvantage that the oxygen-containing gas as soon as it is introduced into the examination device comes into contact with the oxygen absorbing solution. This will result in both an inaccuracy of the measurement as well as an increased consumption of the gas analysis solution used.

Es wurde gefunden, daß diese Nachteile nicht auftreten, wenn man das auf Sauerstoff zu untersuchende Gasmedium in den Gasraum eines geschlossenen Behälters einführt, der teilweise mit Chrom(II)-chloridlösung und einer darüber liegenden, Sauerstoff nicht aufnehmenden Schutzschicht gefüllt ist. Nach dem Abschluß des Behälters wird die Schutzschicht, die beispielsweise aus Kohlenwasserstoff besteht, zerrissen und dadurch das Gasvolumen mit der absorbierenden Lösung in innige Berührung gebracht. It has been found that these disadvantages do not occur when one the gas medium to be examined for oxygen into the gas space of a closed Introduces the container, partially with chromium (II) chloride solution and one above lying, oxygen-not absorbing protective layer is filled. After graduation of the container, the protective layer, which consists, for example, of hydrocarbon, torn and thereby the gas volume with the absorbing solution in intimate contact brought.

Nach Beendigung der Sauerstoffaufnahme wird durch Aufrahmung der Schutzschicht an der Oberfläche der Chrom(II) -chloridlösung wieder eine vollständige Abtrennung gegenüber dem durch den absorbierten Sauerstoff entsprechend verminderten Gasvolumen erreicht.After the oxygen uptake has ceased, the protective layer is creamed a complete separation again on the surface of the chromium (II) chloride solution compared to the correspondingly reduced gas volume due to the absorbed oxygen achieved.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung benutzt, die im wesentlichen aus einem gegen freie Salzsäure korrosionsfesten, flaschenartigen Behälter mit aufschraubbarem Deckel besteht. Der Deckel besitzt zwei verschließbare Öffnungen zum Einleiten bzw. Ausblasen des zu untersuchenden Gases und ein Vakuummeter. Außerdem ist eine Zähivorrichtung vorhanden, mit deren Hilfe die Anzahl der mit dem Gerät vorgenommenen Sauerstoffbestimmungen registriert wird. Dies ist erforderlich, weil eine Füllung des Apparates mit Chrom(II)-chloridlösung nur für ungefähr 100 bis 150 Luftanalysen Verwendung finden kann und danach ausgewechselt werden muß. To carry out the method according to the invention, a device used, which essentially consists of a bottle-like, corrosion-resistant against free hydrochloric acid Containers with a screw-on lid. The lid has two lockable ones Openings for introducing or blowing out the gas to be examined and a vacuum gauge. There is also a counting device, with the help of which the number of with the oxygen determinations made on the device is registered. This is necessary because a filling of the apparatus with chromium (II) chloride solution only lasts for about 100 up to 150 air analyzes can be used and must then be replaced.

Die Ventile für das zu untersuchende Gasvolumen bestehen ebenfalls aus korrosionsfesten Werkstoffen und können in beliebiger Weise ausgeführt sein. The valves for the gas volume to be examined also exist made of corrosion-resistant materials and can be designed in any way.

Auch das Vakuummeter muß korrosionsfest gegen die als Absorptionsmittel verwendete salzsaure Chrom (II)-chloridlösung sein. The vacuum gauge must also be corrosion-proof against the absorbent used hydrochloric acid chromium (II) chloride solution.

In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung dargestellt. In the drawing is one for carrying out the invention Process suitable device shown.

Fig. 1 zeigt einen vertikalen Axialschnitt durch das Gerät, Fig. 2 eine äußere Ansicht desselben und Fig. 3 eine Aufsicht auf den Abschlußdeckel des Gerätes. Fig. 1 shows a vertical axial section through the device, Fig. 2 is an external view of the same and FIG. 3 is a plan view of the end cover of the device.

Der beispielsweise 300 ccm fassende zylindrische Behälter 1 besteht aus säurefesten Kunstharzen. Er wird durch einen aufgeschraubten Deckel 2 abgeschlossen, wobei zwischen dem Behälter und dem Deckel 2 ein Dichtungsring 3 liegt. The cylindrical container 1 with a capacity of 300 ccm, for example, is made made of acid-resistant synthetic resins. It is closed by a screwed-on cover 2, a sealing ring 3 lying between the container and the lid 2.

Durch den Deckel 3 sind zwei Rohrleitungen 4 und 5 geführt. Das Rohr 4 reicht in den Behälter 1 hinein, während das Rohr 5 an der Deckelunterfläche endet. Two pipes 4 and 5 are passed through the cover 3. The pipe 4 extends into the container 1, while the tube 5 ends at the lower surface of the lid.

In den Rohrleitungen 4 und 5 liegen die Abschlußhähne 6 und 7. Daneben können auch noch Kappen vorhanden sein, die sich am Ende der Rohrleitungen 4 und 5 aufschrauben lassen, wenn das Gerät außer Betrieb ist. Auf dem Deckel 3 ist außerdem noch ein Vakuummeter 8 angebracht, das Unterdrucke bis zu einem absoluten Druck von beispielsweise ungefähr 0,6kg/qcm abzulesen gestattet und eine auf Volumenteile Sauerstoff geeichte Skala besitzen kann.The stop cocks 6 and 7 are located in the pipes 4 and 5 caps can also be present, which are located at the end of the pipes 4 and Unscrew 5 when the device is not in operation. On the lid 3 is also A vacuum meter 8 is also attached, the negative pressure up to an absolute pressure of, for example, about 0.6kg / sqcm and one on parts by volume Oxygen can have calibrated scale.

In den Behälter 1 wird bis ungefähr 60 bis 70 O/o seiner Höhe eine zur Sauerstoffhestimmung geeignete Chrom(II) -chloridlösung 9 eingefüllt. Die Oberfläche der Chrom(II>-chloridlösung ist mit einer Kohlenwasserstoffschicht 10 übergeschichtet, die beispielsweise aus gesättigten Koblenwasserstoffen des Dieselöl-S iedebereiches besteht. Diese Kohlenwasserstoffschicht verhindert, daß die darunterliegende Chrom(II)-chloridlösung bereits während der Einbringung des zu prüfenden Gasvolumens Sauerstoff absorbiert. In the container 1 up to about 60 to 70 o / o of its height is a Chromium (II) chloride solution 9 suitable for oxygen determination is filled in. The surface the chromium (II> chloride solution is coated with a hydrocarbon layer 10, For example, those made from saturated hydrocarbons in the diesel oil boiling range consists. This hydrocarbon layer prevents the underlying Chromium (II) chloride solution oxygen is already absorbed during the introduction of the gas volume to be tested.

Das erfindungsgemäße Gerät wird in folgender Weise benutzt. The device according to the invention is used in the following manner.

Zunächst werden in das Gefäß-1 geringe Mengen der aus gesättigten, voltbydrierten Kohlenwasserstoffen bestehenden Absperrflüssigkeit 10 eingebracht. First, small amounts of the saturated, voltbydrierten hydrocarbons existing shut-off liquid 10 introduced.

Danach läßt man die Chrom(II)-chloridlösung mit Hilfe eines Hebers unter die- Kohlenwasserstoffschicht einfließen. Man kann die Chrom(II)-chSloridlösung aber auch seiner Vorratsflasche einfach in den Behälter 1 eingießen. Der Kohlenwasserstoff sammelt sich auf Grund seines geringen spezifischen Gewichtes stets auf der Oberfläche der wäßrigen Lösung. Der vorschriftsmäßig mit Chrom(II)-ciloridlösung und Kohlenwasserstoffdeckschicht gefüllte Behälter wird luftdicht verschlossen und ist dann jederzeit zur Ausführung von ambulanten Sauerstoffbestimmungen bereit.The chromium (II) chloride solution is then left with the aid of a siphon flow under the hydrocarbon layer. One can use the chromium (II) chloride solution but also simply pour its storage bottle into the container 1. The hydrocarbon Due to its low specific weight, it always collects on the surface the aqueous solution. The according to regulations with chromium (II) -ciloride solution and hydrocarbon top layer The filled container is hermetically sealed and can then be carried out at any time of ambulatory oxygen determinations ready.

Zur Ausführung einer Gasuntersuchung werden die Hähne6 und 7 geöffnet, worauf man das zu untersuchende Gas durch den oberen freien Innenraum 11 des Gerätes durchsaugt. Hierfür kann man einen Gummiball benutzen, der beispielsweise auf das freie Ende der Rohrleitung 4 aufgesetzt wird. Das zu prüfende Gas, z. B. die Grubenluft, kann aber auch in beliebig anderer Weise durch die Rohre 4 und 5 hindurchgesaugt oder gedrückt werden. Das Durchsaugen der zu prüfenden Atemluft kann gegebenenfalls auch mit dem Munde vorgenommen werden. To carry out a gas test, taps 6 and 7 are opened, whereupon the gas to be examined is passed through the upper free interior space 11 of the device soaks. A rubber ball can be used for this, for example on the free end of the pipeline 4 is placed. The gas to be tested, e.g. B. the pit air, but can also be sucked through the tubes 4 and 5 in any other way or are pressed. The breathing air to be tested can be sucked through if necessary can also be done with the mouth.

Sobald in den freien Gasraum 11 des Behälters 1 das zu prüfende Gasvolumen eingebracht ist, werden die Hähne 6 und 7 geschlossen. Danach wird das Manometer 8 zahlenmäßig abgelesen oder mit Hilfe einer Korrekturschraube auf den Nullpunkt eingestellt. As soon as the gas volume to be tested is in the free gas space 11 of the container 1 is introduced, the taps 6 and 7 are closed. After that the pressure gauge 8 read off numerically or with the help of a correction screw to the zero point set.

Darauf wird das Gerät mit der Hand ungefähr eine Minute lang lebhaft geschüttelt.Hierbei zerreißt die: auf der Chrom(II)-chloridlösung liegende Kohlenwasserstoffschicht, so daß die Sauerstoff absorbierende Lösung intensiv mit dem zu prüfenden Gasvolumen in Berührung kommt. Durch die hierbei erfolgende Sauerstoffauflösung entsteht in dem Gasraum 11 ein entsprechender Unterdruck. Man überläßt das Gerät dann kurze Zeit der Ruhe, um den entstandenen Unterdruck abzulesen. Die Skala des Vakuummeters 8 wird zweckmäßig auf Volumprozente Sauerstoff geeicht, so daß man an der Einstellung des Vakuummeters unmittelbar den Sauerstoffgehalt des untersuchten Gases, z. B. der Grubenluft, ablesen kann. Das Schütteln des Gerätes und das Ablesen des Unterdruckes werden mehrmals bis zur Einstellung eines konstanten Unterdruckes wiederholt.The device then becomes animated by hand for about a minute The hydrocarbon layer on the chromium (II) chloride solution tears apart, so that the oxygen-absorbing solution intensively with the gas volume to be tested comes into contact. The oxygen dissolution that takes place in this process creates in the gas space 11 a corresponding negative pressure. The device is then left for a short time Time to rest to read off the resulting negative pressure. The scale of the vacuum gauge 8 is appropriately calibrated to volume percent oxygen, so that you can adjust the setting the vacuum gauge directly the oxygen content of the gas being examined, z. B. the pit air. Shaking the device and reading the negative pressure are repeated several times until a constant negative pressure is set.

Die im Behälter 1 befindliche Chrom(II) chloridlösung besitzt nur ein bestimmtes Aufnahmevermögen für Sauerstoff. Bei der Untersuchung von Luft kann man im allgemeinen nur ungefähr hundert einwandfreie Proben ausführen. Zur Verhinderung einer tberbeanspruchung der Meßlösung besitzt das erfindungsgemäße Gerät ein Zählwerk 12, das beispielsweise auf der Rückseite des Vakuummeters 8 angebracht ist. Jedesmal nach einer vorgenommenen Sauerstoffbestimmung wird das Zählwerk um eine Einheit weitergeschaltet. Die Betätigung des Zählwerks 12 kann manuell mit Hilfe eines Druckknopfes erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Betätigung der Ventile 6 und/oder 7 mit dem Zählwerk 8 zwangläufig gekuppelt wird. Hierzu können beispielsweise Hebel, Ketten, Federn oder andere mechanische Verbindungen verwendet werden, die bei jedesmaliger Betätigung der für den Gaseinlaß bestimmten Ventile das Zählwerk um eine Einheit weiterschalten. Unter diesen Umständen kann man bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Gerätes an der Zahl der bereits vorgenommenen Sauerstoffbestimmungen sofort feststellen, ob noch eine weitere einwandfreie Analyse möglich ist oder die im Gerät befindliche Chrom(II)-chloridlösung erneuert werden muß. The chromium (II) chloride solution in container 1 only has a certain capacity for oxygen. When examining air can one generally only carries out about a hundred perfect samples. To prevent If the measurement solution is overstressed, the device according to the invention has a counter 12, which is attached to the back of the vacuum gauge 8, for example. Every time after an oxygen determination has been made, the counter increases by one unit forwarded. The operation of the counter 12 can be done manually with the aid of a push button take place. It is particularly advantageous if the actuation of the valves 6 and / or 7 is inevitably coupled with the counter 8. For this purpose, for example, levers, Chains, springs or other mechanical connections are used every time activity of the valves intended for the gas inlet, the counter will advance by one unit. Under these circumstances, when using the device according to the invention immediately determine the number of oxygen determinations that have already been made, whether another perfect analysis is possible or the one in the device Chromium (II) chloride solution must be renewed.

Das erfindungsgemäße Gerät eignet sich besonders gut für grobe Analysen an Ort und Stelle. Vorzugsreise soll mit seiner Hilfe schnell und sicher festgestellt werden, ob beispielsweise in Gruben, Brunnenschächten, Behältern oder Bergwerksstollen noch ein atembares Gas vorhanden ist. Die Anwendung des neuen Gerätes empfiehlt sich in all den Fällen, wo zur Vermeidung von Explosionen die sonst übliche Kerzenprobe nicht ausgeführt werden kann. The device according to the invention is particularly suitable for rough analyzes in place. Preferred travel should be determined quickly and safely with its help whether for example in pits, wells, containers or mine tunnels there is still a breathable gas present. The use of the new device recommends in all cases where the usual candle test to avoid explosions cannot be executed.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens können das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Ausführung bestimmten Vorrichtungen vielfach abgeändert werden. Within the scope of the inventive concept, the inventive method and the devices intended for its implementation are modified many times.

An Stelle der aus der Zeichnung ersichtlichen Ventile 6 und 7 können auch andere Abschlußvorrichtungen verwendet werden. Diese können beispielsweise aus Zylindern bestehen, die oben abgeschlossen sind und mit einer drehbaren Überwurfkappe verschlossen werden. Im Zylindermantel und in der drehbaren Verschlußkappe befindet sich dabei je eine Durchbohrung. Wenn beide Durchbohrungen übereinanderstehen, dann ist das Ventil geöffnet, so daß die zu untersuchende Gasprobe durchgeleitet werden kann. Instead of the valves 6 and 7 shown in the drawing, other termination devices can also be used. These can for example consist of cylinders that are closed at the top and with a rotatable cap be locked. Located in the cylinder jacket and in the rotatable cap one perforation each. If both perforations are on top of each other, then the valve is open so that the gas sample to be examined can be passed through can.

Die Verschlußkappe des Auslaßventils besitzt hierbei ein seitlich angebrachtes Rohrstück, das als Mundstück zum Ansaugen dienen kann. Die Anordnung wird hierbei zweckmäßig derart getroffen, daß beim Herausschwenken dieses Mundstückes sich das Zählwerk um je eine Einheit weiterschaltet. The cap of the exhaust valve has a side attached piece of pipe that can serve as a mouthpiece for suction. The order is expediently taken in such a way that when pivoting out this mouthpiece the counter advances by one unit at a time.

Das zur Messung des auftretenden Unterdrucks verwendete Manometer muß vor der schädlichen Einwirkung der sauren Chrom(II) -chloridlösung gesichert werden. Zum Schutz etwa vorhandener Metallteile kann am unteren Ende des zum Manometer hinführenden Röhrchens eine Gummimembran angebracht sein, die mit einer feinen Nadel perforiert ist. Hierdurch erreicht man, daß der Gasdruck sich durch diese perforierte- Membran ausgleichen kann, ohne daß Anteile der korrodierenden Flüssigkeit in das Instrument eindringen können. The manometer used to measure the negative pressure that occurs must be secured against the harmful effects of the acidic chromium (II) chloride solution will. To protect any metal parts that may be present, the manometer can be attached to the lower end of the A rubber membrane must be attached to the leading tube, which is attached with a fine needle is perforated. This achieves that the gas pressure through this perforated Membrane can compensate without the corrosive liquid in the Can penetrate the instrument.

Das zur Messung verwendete Manometer kann aber auch aus säurefesten Baustoffen bestehen und beispielsweise mit einer aus Silber bestehenden Meßdose oder Meßröhre ausgestattet sein. Die übrigen Teile des Manometers können aus säurefesten, nicht metallischen Werkstoffen bestehen oder damit überzogen sein. The manometer used for the measurement can also be made of acid-proof There are building materials and, for example, with a load cell made of silver or a measuring tube. The remaining parts of the pressure gauge can be made of acid-proof, non-metallic materials or be coated with them.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for the ambulatory determination of the oxygen content of air or other oxygen-containing gases, especially mine gases, by means of Chromium (II) chloride solution by measuring the after oxygen absorption resulting negative pressure, characterized in that the gas space is a closed Container, which is partially covered with a protective layer against oxygen uptake carrying chromium (11) chloride solution is filled with the gas to be examined is, whereupon after closing the container by shaking the Protective layer torn and the gas volume with the oxygen-absorbing solution in intimate Is brought into contact and, after the reaction has ended, by creaming the protective layer a complete separation again on the surface of the chromium (II) chloride solution compared to the correspondingly reduced gas volume due to the absorbed oxygen is achieved.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, consisting from a cylindrical container made of hydrocarbons used as a protective layer and hydrochloric acid chromium (11) chloride solution resistant materials, in particular made of acid-resistant synthetic resins or synthetic resin compounds that are insoluble in hydrocarbons, the two closable openings for the one and on its upper cover surface Passage of the gas volume to be examined and a manometer, in particular a Spring pressure gauge, for the pressure reduction occurring during oxygen uptake.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the parts of the pressure measuring device, which can come into contact with liquid components, consist of or with materials resistant to chromium (11) chloride Materials are coated.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that at least one of the valves attached to the top of the container with a counter is connected, which registers the number of valve openings made.

Publications considered: German Patent No. 163 216; French patents No. 867978, 28 572 (addition to No. 578 487); W. Hempel, "Gasanalytical Methods", 1913, p. 136.