DE1090883B - Ein auf die magnetische Suszeptibilitaet ansprechender Gasanalysator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen die Gaszusammensetzung od. dgl. durch Messung der magnetischen Suszeptibilität des Gases anzeigenden Gasanalysator mit einer von Gas durchströmten Zelle, in welcher zwischen den ein inhomogenes Magnetfeld erzeugenden Polstücken ein magnetischer Testkörper, z. B. eine Magnetnadel, bewegbar aufgehängt ist.

Es sind bereits Gas analysator en zur indirekten Anzeige der magnetischen Suszeptibilität von gasförmigen Stoffen vorgeschlagen worden. Eine bekannte Vorrichtung sieht aber in nachteiliger Weise die Veränderung mindestens einer Zustandsgröße, z. B. der Temperatur des zu untersuchenden Gases vor, was über elektrisch geheizte Mittel im inhomogenen Teil des Magnetfeldes erreicht wird. Die Empfindlichkeit des bekannten Gasanalysators ist jedoch gering, da die entstehende Konvektionsströmung, die im Vergleich zu den von der magnetischen Suszeptibilität herrührenden relativ kleinen Gasströmungen intensiv ist, die letzteren überdeckt und die Anzeige unscharf macht. Die gewünschte Trennung der Gaskomponenten bleibt mangelhaft.

Weitere bekannte Vorrichtungen dieser Art bestehen im wesentlichen aus einem in einem ungleichförmigen magnetischen Feld in einer das Gas enthaltenden Kammer oder Zelle aufgehängten Testkörper sowie aus Vorrichtungen zur Messung der auf den Testkörper durch das Gas ausgeübten Ablenkungskraft. Änderungen in der Zusammensetzung des Gases rufen entsprechende Änderungen der magnetischen Suszeptibilität des Gases hervor, und diese erzeugen wiederum eine Änderung der auf den Testkörper ausgeübten Ablenkungskraft. Diese Änderungen der Ablenkungskraft können benutzt werden, um die Änderungen in der Zusammensetzung des zu prüfenden Gases zu bestimmen.

Derartige Gasanalysatoren sind in den deutschen Patentschriften 903 749 und 947 932 beschrieben. Dort sind Magnete und Zellen vorgesehen, die zwischen den sich gegenüberliegenden Polen der Magnete Kammern bilden. Die Zelle besteht aus praktisch unmagnetischem Material und besitzt einen Rahmen und zwei in die Enden des Rahmens einsetzbare Polstücke, die so geformt sind, daß sie ein ungleichförmiges magnetisches Feld erzeugen. Ferner enthalten die Vorrichtungen einen praktisch in seinem Schwerpunkt an einem starr an seinen beiden Enden innerhalb der Kammer befestigten Faden aufgehängten Testkörper, Mittel zum Durchführen von Gas durch die Kammer, die im übrigen, wenn sie sich zwischen den Polen des Magnets befindet, praktisch gasdicht sind, und Mittel zur Messung der durch das Gas auf den Testkörper ausgeübten Ablenkungskraft.

Die Empfindlichkeit dieser Art von Meßvorrichtun-

Ein auf die magnetische Suszeptibilität
ansprechender Gasanalysator

Anmelder:

The Distillers Company Limited,
Edinburgh (Großbritannien)

Vertreter:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher

und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. Mai 1957

Charles Walter Munday,

Great Burgh, Epsom, Surrey (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

gen hängt unter anderem von der Feinheit der Aufhängung ab und von der Zeit, die nach Eintritt des Gases in die Zelle erforderlich ist, bis das Gas den Testkörper umgibt und die Zelle ausfüllt. Wenn Änderungen in der Zusammensetzung eines Gasstromes kontinuierlich zu messen sind, ist es erwünscht, den Gasstrom so schnell wie möglich durch die Zelle gehen zu lassen; die verwendbare Strömungsgeschwindigkeit für das Gas ist jedoch durch die Feinheit der Aufhängung begrenzt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, welche jedoch wesentlich empfindlicher arbeitet und bei der größere Strömungsgeschwindigkeiten für das Gas angewendet werden können, ohne daß eine robustere Aufhängung für den Testkörper erforderlich wäre. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann beispielsweise die nach Eintritt des zu prüfenden Gases zum Aufbau der auf den Prüfkörper einwirkenden Gesamtablenkungskraft erforderliche Zeit auf weniger als 4 Sekunden herabgesetzt werden.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Zelle mindestens zwei miteinander zusammenhängende Raumteile aufweist, wobei in oder an dem das zugeführte Gas unmittelbar oder zunächst aufnehmenden

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zweiten Kammerteil die Ein- und Auslaßöffnungen derart angeordnet und ausgebildet sind, daß eine im wesentlichen parallel zur Kontaktfläche dieser Kammerteile oder zur Eingangsöffnung der ersten Kammer gerichtete laminare Gasströmung entsteht, und daß in dem ersten, ^teilweise durch die magnetischen Polstücke abgegrenzten, den bewegbaren magnetischen Testkörper enthaltenden Kammerteil nur hereindiffundiertes Gas vorhanden ist.

Die Zelle ist aus praktisch ünmagnetischem Material, wie z. B Messing, hergestellt und wird zum Gebrauch so zusammengesetzt, daß die Polstücke sich in einem ersten Kammerteil der Zelle auf je einer Seite des aufgehängten Testkörpers befinden. Die Zelle kann entweder ganz und gar aus unmagnetischem Material hergestellt sein, oder aber die Wandungen der Zelle können die Polstücke enthalten. Vorzugsweise wird die Zelle so ausgestaltet, daß sie zwischen den gegenüberliegenden Polen des Magnets gleiten kann, so daß der erste Kammerteil direkt in dem ungleichförmigen Magnetfeld zwischen den Polen des Magnets angeordnet werden kann. Abgesehen von den Zuführungen für das Gas zu einem zweiten Kammerteil wird die Zelle so zusammengebaut, daß sie gasdicht ist.

Der in der Vorrichtung benutzte Magnet kann entweder ein permanenter Magnet oder ein Elektromagnet sein. Vorzugsweise wird jedoch ein permanenter Magnet verwendet.

Der erste Kammerteil der Zelle, die den aufgehängten Testkörper umgibt und die Polstücke enthält, wird vorzugsweise einerseits so groß gemacht, daß die maximale Bewegung des Testkörpers frei möglich ist und andererseits hinsichtlich ihrer Kontaktfläche mit dem zweiten Kammerteil so klein gehalten, daß kein unnötiger toter Raum entsteht, in dem das Gas nach Messung seiner magnetischen Suszeptibilität zurückgehalten werden kann. Diese toten Räume werden vorzugsweise mit geeignet geformten Stücken aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Messing, gefüllt.

Der zweite Kammerteil der Zelle schließt sich an den ersten Kammerteil an und ist nach einem Ausführungsbeispiel von diesen durch keine körperliche Trennwand getrennt. Wenn gewünscht, können jedoch die beiden Kammerteile teilweise voneinander durch eine poröse oder perforierte Trennwand abgetrennt sein, durch die eine Diffusion stattfinden kann. Die Kontaktfläche zwischen den beiden Zonen wird vorzugsweise so groß wie möglich gehalten. Diese Kontaktfläche muß genügend groß sein, um die Diffusion von Gas zwischen den beiden Zonen zu erleichtern, ohne jedoch so groß zu werden, daß beträchtliche Ströme des in dem zweiten Kammerteil zirkulierenden Gases zu dem ersten Kammerteil abgelenkt werden.

Als Mittel zum Zuführen des Gases in das zweite Kammerteil können beispielsweise ein Einlaß rohr und ein Auslaßrohr, die an gegenüberliegenden Seiten der zweiten Zone angebracht sind, verwendet werden. Das zu prüfende Gas wird vorzugsweise durch den zweiten Kammerteil geführt, ohne Turbulenz in der Zelle zu verursachen. Der bevorzugte stromlinienförmige Gasstrom kann, wenn der zweite Kammerteil der Zelle etwa Zylinderform hat und die Kontaktfläche mit dem ersten Kammerteil ein etwa kreisförmiges Ende des Zylinders bildet, dadurch gefördert werden, daß Einlaß- und Auslaßrohr so angeordnet werden, daß sie auf gegenüberliegende innere Oberflächen der Zelle gerichtet sind, und daß die Zahl und Größe der in der Zone zum Abstützen und Haltern der Konstruktion erforderlichen Stützen auf ein Minimum reduziert werden.

Die Figuren zeigen schematisch eine vorzugsweise Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt die'Vorrichtung in Seitenansicht;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig, I;.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1. ~

In den Figuren besteht die Zelle 1 aus unmagnetischem Material und hat außen etwa Zylinderform mit einer ringförmigen Wandung 1 a. Die Zelle 1 enthält ein Paar sich radial erstreckender ausgerichteter Polstücke 3 und 4 und einen Testkörper 5, der an einem Faden 5 α zwischen den Halterungen 13 und 14 aufgehängt ist. Die Zelle ist gleitend bewegbar zwischen den Polen 6 und 7 eines permanenten Magnets angebracht und befindet sich im Betrieb in der in Fig. 1 gezeigten Lage, so daß die Polstücke 3 und 4 mit den Polen 6 und 7 in einer Linie liegen. Die Enden der Polstücke 4 und 5 liegen einander gegenüber und sind voneinander getrennt, so daß zwischen ihnen der erste Kammerteil 2 gebildet wird. Der tote Raum dieses Kammerteils 2 wird durch die Blöcke 8 und 9 aus unmagnetischem Material reduziert. Der zwei te Kammerteil 10 der Zelle schließt sich an den ersten Kammerteil 2 an und ist von ihm durch keine körperliche Trennwand getrennt. Die Zelle ist mit einem Gaseinlaßrohr 11 und einem Gasauslaßrohr 12 versehen, deren innere Enden den etwa diametral gegenüberliegenden Teilen der Innenoberfläche der ringförmigen Wandung 1 α gegenüberliegen. Zwecks Bestimmung der magnetischen Suszeptibilität des Gases und damit seiner Zusammensetzung wird das Gas durch das Einlaßrohr 11 unter einem solchen Druck eingeführt, daß es mit stromlinienförmigem (also laminarem) Fluß strömt und in dem zweiten Kammerteil 10 entlang von Bahnen zirkuliert, wie sie durch die gestrichelten Linien inFig.2 angegeben sind, und dann aus dem Auslaßrohr 12 ausströmt. Die Strombahnen gehen seitlich an den Polstücken 3 und 4 vorbei und reichen nicht in den ersten Kammerteil 2 hinein. Während sich das Gas in dem Kammerteil 10 befindet, erfolgt eine Diffusion zwischen den Kammerteilen 10 und 2 gegebenenfalls durch eine poröse oder perforierte Trennwand 20 hindurch, so daß der Testkörper 5 von dem Gas umgeben wird, ohne daß er direkt dem Strom des durch den Kammerteil 10 gehenden Gases ausgesetzt ist. Der Testkörper 5 ist bestrebt, sich entsprechend der magnetischen Suszeptibilität des Gases zu bewegen, und die auf den Testkörper ausgeübte Kraft wird in einer an sich bekannten Weise gemessen, so daß es möglich ist, die Zusammensetzung des Gases zu bestimmen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ein die Gaszusammensetzung od. dgl. durch Messung der magnetischen Suszeptibilität des Gases anzeigender Gasanalysator mit einer vom Gas durchströmten Zelle, in welcher zwischen den ein inhomogenes Magnetfeld erzeugenden PoI-stücken ein magnetischer Festkörper, z. B. eine Magnetnadel, bewegbar aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle mindestens zwei miteinander zusammenhängende Raumteile (2, 10) aufweist, wobei in oder an dem das zugeführte Gas unmittelbar oder zunächst aufnehmenden zweiten Kammerteil (10) die Ein- und Auslaßöffnungen (11, 12) derart angeordnet und ausgebildet sind, daß eine im wesentlichen parallel zur Kontaktfläche dieser Kammerteile (2, 10) oder zur Eingangsöffnung der ersten Kammer (2) gerichtete laminare

Gasströmung entsteht, und daß in dem ersten, teilweise durch die magnetischen Polstücke (3., 4) abgegrenzten, den bewegbaren magnetischen Testkörper (5) enthaltenden Kammerteil (2) nur hereindiffundiertes Gas vorhanden ist.

2. Gasanalysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gegenüber dem Gas im wesentlichen mindestens teilweise durchlässige, z. B. poröse und/oder perforierte Trennwand zwischen dem ersten und zweiten Kammerteil bzw. der Kammer (2,10).

3. Gasanalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle eine ringförmige Wandung aufweist, daß die beiden in der Zelle angebrachten Magnetpolstücke sich radial erstrecken und aufeinander ausgerichtet sind, daß eine Gaszufuhrleitung in die Zelle hinein vorgesehen ist, welche das Gas auf einen vorbestimmten Teil der Innenoberfläche der ringförmigen Wandung richtet, und daß ferner eine aus der Zelle herausführende Gasabfuhrleitung angebracht ist, durch welche das Gas von einem Teil der ringförmigen Innenwandung, welche vorzugsweise dem \^rorbestimmten Teil diametral gegenüberliegt, abgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 225 588.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen