DE1116922B - Geraet zur selbsttaetigen Gasanalyse durch Absorption und Volumenmessung - Google Patents

Geraet zur selbsttaetigen Gasanalyse durch Absorption und Volumenmessung

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DE1116922B
DE1116922B DEB55458A DEB0055458A DE1116922B DE 1116922 B DE1116922 B DE 1116922B DE B55458 A DEB55458 A DE B55458A DE B0055458 A DEB0055458 A DE B0055458A DE 1116922 B DE1116922 B DE 1116922B
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Hans Butgereit
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N7/00Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour
    • G01N7/02Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by absorption, adsorption, or combustion of components and measurement of the change in pressure or volume of the remainder
    • G01N7/04Analysing materials by measuring the pressure or volume of a gas or vapour by absorption, adsorption, or combustion of components and measurement of the change in pressure or volume of the remainder by absorption or adsorption alone

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Description

  • Gerät zur selbsttätigen Gasanalyse durch Absorption und Volumenmessung Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur selbsttätigen Gas analyse durch Absorption und Volumenmessung.
  • In abgeschlossenen Räumen, in denen sich Menschen längere Zeit aufhalten, ist es erforderlich, die Menge des einen oder anderen in der Luft vorhandenen Bestandteils ständig zu überwachen. Diese Forderung betrifft vor allem Flugzeugkabinen, Schiffe, ferner Untertagebetriebe, sowie bestimmte industrielle Fabrikationsräume.
  • Um beispielsweise den in der Luft vorhandenen Kohlensäuregehalt zu messen, ist es bekannt, eine bestimmte Menge der zu untersuchenden Luft mit Natronlauge in Berührung zu bringen. Nach der Absorption der Kohlensäure wird die Volumenverminderung gemessen. Letztere ist ein Maß für die in der untersuchten Luft enthalten gewesene Menge Kohlensäure. Die bisher bekannten Geräte dieser Art eignen sich nur zur Absorption desjenigen Gases, wofür sie konstruiert sind. Sie werden durchweg nur von Hand bedient.
  • Demzufolge ist gut geschultes Personal immer erforderlich. Selbsttätig arbeitende Geräte, z. B. solche für Rauchgasanalysen, sind verhältnismäßig groß, schwer und sperrig aufgebaut; sie sind daher ortsgebunden. Die Bedienung und Überwachung dieser Geräte erfordert ebenfalls Fachkräfte.
  • Ein weiterer wesentlicher Nachteil bekannter Geräte ist, daß sie nur in einer bestimmten räumlichen Lage einwandfrei arbeiten; sobald die Geräte schräg gehalten werden, versagen sie ihren Dienst. Auch bereits vorübergehendes Schräghalten stört die Funktion der Geräte.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein in allen räumlichen Lagen zuverlässig arbeitendes unempfindliches und selbsttätiges Gasanalysengerät bzw. Gasspürgerät zu schaffen, das bei Erreichen einer kritischen Konzentration der zu untersuchenden Gaskomponente eine Fernanzeige beliebiger Länge, eine Alarmanlage oder gegebenenfalls gleich eine Frischluftanlage in Tätigkeit setzt. Das Gerät soll von jedermann bedienbar sein und keine besondere Ruhestellung erfordern.
  • Das Gerät nach der Erfindung benutzt eine Pumpe, ein Absorptionsgefäß, ein Volumenmeßgerät, einen Vorratsbehälter für die Absorptionsmasse sowie Verbindungsleitungen und ein Steuerventil, das zusammen mit der Pumpe im Sinne zeitlich aufeinanderfolgender Analysen angetrieben wird.
  • Nach der Erfindung wird die Absorptionsmasse beim Einströmen des Meßvolumens oder unmittelbar danach eingespritzt. Hierzu kann z. B. eine von einer Einspritzpumpe gespeiste Einspritzdüse dienen.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt die Einsprühung mittels eines Injektors in die Einsaugleitung des Absorptionsgefäßes.
  • Der Injektor besteht beispielsweise aus einer oder mehreren Kapillaren, die mit ihren einen Enden in die Absorptionsmasse tauchen und mit ihren anderen Ende in die gegebenenfalls nach Art eines Venturirohres ausgebildete Einsaugleitung des Gerätes ragen.
  • Die genannten Einrichtungen werden zweckmäßigerweise so gestaltet, daß eine möglichst feine Zerstäubung der Absorptionsflüssigkeit mit dem Meßvolumen erzielt wird.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Vorratsbehälter für die Absorptionsmasse als Beutel - beispielsweise aus Kunststoffolie bestehend - ausgebildet ist. Hierdurch wird eine zuverlässige Wirkungsweise des Gerätes in jeder räumlichen Lage ermöglicht.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Ansprüchen.
  • In der Zeichnung stellt dar: Fig. 1 den schematischen Aufbau des Analysengerätes (der Steuerschieber befindet sich in seiner oberen Stellung, Pumpe ist eingeschaltet), Fig. 2 das Steuerventil des Gerätes nach Fig. 1 in seiner mittleren Stellung beim Einströmen des Meßvolumens in das evakuierte Absorptionsgefäß (Pumpe ist abgeschaltet), Fig. 3 das Steuerventil des Gerätes nach Fig. 1 in seiner unteren Stellung während des Absorptionsvorganges.
  • Ein Elektromotor 10 treibt über eine Welle 11 (schematisch angedeutet) eine Pumpe 12, z.B. eine Flügelradpumpe bekannter Bauart. Der Einlaß der Pumpe ist über Leitungen 13, 13' mit dem Steuergehäuse 14 und dem Absorptionsgefäß 44 und über Leitung 15, 15' mit dem Volumenmeßgerät 17 verbunden. Der Auslaß 18 der Pumpe 12 ragt ins Freie.
  • An Leitung 13 ist ein Rohr 19 angeschlossen, das in ein Auffanggefäß 20 für verbrauchte Absorptionsmasse mündet.
  • Das Steuergehäuse 14 enthält einen Kolben 25 mit drei Durchlässen 26, 27, 28, ferner eine Feder 29, die den Kolben 25 über einen Stößel 30 ständig gegen eine Programmscheibe 31 drückt. Die Ansaugleitung 35 ist nach Art eines Venturirohres gestaltet.
  • Im Bereich des engsten Querschnittes des Venturirohres befinden sich die Enden 36 einiger Kapillarröhrchen37. Sie stecken mit ihren anderen Enden in einem Vorratsbehälter 38 für die Absorptionsmasse. Der Vorratsbehälter 38 ist als flüssigkeitsdichter Beutel, z.B. aus einer Kunststoffolie bestehencl, ausgebildet und mit einer Fassung 39 verbunden.
  • Letztere ist durch einen Stopfen 40 oder durch einen Schnellverschluß (nicht dargestellt) verschlossen. In den Vorratsbehälter 38 kann während der gesamten Betriebsdauer keine Luft eindringen; durch den Beutel ist stets gleicher Innen- und Außendruck gewährleistet. Die Einsaugleitung 35 ist hinter dem Steuergehäuse 14 durch ein kurzes Rohr 35' an das Absorptionsgefäß 44 angeschlossen. Das Volumenmeßgerät 17 besteht aus einem Rohr 45 geeigneter Länge, in dem sich ein Kolben 46 bewegen kann.
  • Durch Fettschmierung wird eine ausreichende Abdichtung bei relativ leichter Verschiebemöglichkeit erreicht.
  • Am anderen Ende des Absorptionsgefäßes 44 befindet sich eine Bohrung 47, in der ein Stab 48 gasdicht geführt ist. Im Innern des Stabes 48 sind elektrische Leitungen 49 verlegt, die zu den Kontaktstiften 50 führen. Die Leitungen 49 stehen über eine Stromquelle 51 mit einer Klingel 52 als Alarmanlage in Verbindung. Der Stab 48 hat ferner Kerben 53, in die eine unter der Kraft einer Feder 54 stehende Kugel 55 einrastet. Der Stab 48 läßt sich hierdurch in das Volumenmeßgerät 17 einschieben und feststellen. Auf diese Weise wird diejenige kritische Konzentration eines in der Luft vorhandenen Gasbestandteils eingestellt, bei der die Klinge 52 alarmiert.
  • Zweckmäßigerweise wird - je nachdem welcher Bestandteil der Luft gerade vermittelt werden soll - eine (nicht dargestellte) Skala am Stab 48 vorgesehen.
  • Diese Skala kann z. B. Marken mit den Bezeichnungen: CO.2 = EXohlensäure, CO = Kohlenoxyd, NH3 Ammoniak usw. tragen. Die hierbei zu verwendenden Absorptionsmassen sind beispielsweise: Natronlauge, Kalilauge, Wasser usw. Auf diese Weise wird eine einfache Bedienung durch angelernte Kräfte ermöglicht.
  • Die Programmscheibe 31 ist so gestaltet, daß nacheinander der Steuerkolben 25 die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Stellungen einnimmt. Neben der Programm scheibe 31 ist eine zweite Programmscheibe 60, die während der Stellung des Steuerkolbens 25 nach Fig. 1 den Stromkreis 62 des Motors 10 über einen Schalter 61 schließt. Die Pumpe 12 läuft hierdurch an. Mit 63 ist eine Stromquelle angedeutet.
  • Mit Pfeil 65 ist angedeutet, daß die Programmscheiben 31, 60 durch einen (nicht dargestellten) Motor mit Untersetzungsgetriebe angetrieben werden. Beispielsweise kann dieser Antrieb so gewählt werden, daß die Programmscheiben31, 60 eine Umdrehung pro Minute machen, d. h. daß in jeder Minute eine Analyse erfolgt. Zur Kontrolle des durch die Pumpe erreichten Unterdrucks ist an dem Absorptionsgefäß 44 ein Manometer 70 mit Schleppzeiger angebracht.
  • Zweckmäßigerweise können Maßnahmen getroffen sein, durch die das Manometer 70 ein Warnsignal auslöst, wenn die Pumpe 12 den erforderlichen Unterdruck aus irgendeinem Grunde nicht herstellt. Alle mit Absorptionsmasse in Berührung kommenden Teile des Gerätes sind aus korrosionsbeständigen Werkstoffen hergestellt. Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Sobald die Kurvenscheibe 6ü den Schalter 61 betätig, läuft der Motor 10 und damit die Pumpe 12 an. Die Kurvenscheibe 31 hat dabei den Steuerkolben 25 in die Lage nach Fig. 1 gebracht. Die Pumpe 12 saugt die Luft über die Leitungen 13', Bohrung 28, Leitung 13 aus dem Absorptionsgefäß 44. Gleichzeitig wird über Leitung 15', Bohrung 27, Leitung 15 Luft aus dem Raum. oberhalb des Kolbens 46 des Volumenmeßgeräts abgesaugt. Sobald ein genügend großes Vakuum erzeugt ist, drückt die Kurvenscheibe 31 den Steuerschieber in die in Fig.2 dargestellte Lage. Gleichzeitig öffnet der Schalter 61 den Stromkreis, wodurch die Pumpe zum Stillstand kommt. Die Leitungen 13, 15 sind nunmehr abgeschlossen. Die Bohrung 27 des Steuerkolbens 25 stellt über den Einlaß 35 und Leitung 35' eine Verbindung zwischen der Außenluft und dem Absorptionsgerät 44 her. Infolge des Druckunterschiedes strömt Luft in das Absorptionsgefäß 44, wie durch Pfeil in Fig. 2 angedeutet ist.
  • Die an den oberen Enden der Kapillaren 36 vorbeiströmende Luft reißt dabei Absorptionsmasse - z. B.
  • Natronlauge - mit in das Absorptionsgefäß 44 hinein. Durch die Querschnittsverengung im Venturirohr wird eine erhöhte Geschwindigkeit und gute Durchwirbelung zwischen Luft und Absorptionsmasse erzielt. Beim Einströmen wird der Kolben 46 des Volumenmeßgerätes in seine Ausgangslage (in der Zeichnung nach oben) geschoben. Sofort nach dem Einströmvorgang bringt die Kurvenscheibe 31 den Steuerkolben 25 in die in Fig. 3 gezeichnete Lage.
  • Alle Leitungen sind nun verschlossen, lediglich die Bohrung 26 stellt über Öffnung 15" Leitung 15' eine Verbindung mit dem Außendruck her, so daß auf die dem Absorptionsgefäß 44 abgewandte Seite des Kolbens 46 nunmehr Außendruck wirkt. Infolge der inzwischen stattfindenden Absorption eines Bestandteiles der Luft (z. B. Kohlensäure) verringert sich das in dem Absorptionsgefäß 44 eingeschlossene Luftvolumen. Der Kolben 46 wird hierdurch in Richtung auf das Absorptionsgefäß geschoben. Die Länge seines hierbei zurückgelegten Weges entspricht dem Volumen der absorbierten Gaskomponente (z. B.
  • Kohlensäure). Sobald bei einer dieser Messungen der Kolben 46 gegen die Kontakte 50 des Stabes 48 drückt, schließt sich ein Stromkreis und setzt die Klingel 52 in Betrieb.
  • Die beschriebenen Vorgänge beginnen hieran anschließend wieder von vorn.
  • Das Gerät ist universell für viele absorbierbare Gase verwendbar.
  • Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Injektion der Absorptionsmasse kann beispielsweise auch mittels einer besonderen Einspritzpumpe erfolgen. Gleichfalls kann - wenn dies zweckmäßiger erscheinen sollte - statt des Kolbens 46 eine Membran oder ein Federbalg, wie er beispielsweise an Thermostaten bekannt ist, vorgesehen werden.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRUCHE: 1. Gerät zur selbsttätigen Gasanalyse durch Absorption und Volumenmessung, bestehend aus einer Pumpe, einem Absorptionsgefäß, einem Volumenmeßgerät, einem Vorratsbehälter für die Absorptionsmasse sowie Verbindungsleitungen und einem Steuerventil, das zusammen mit der Pumpe im Sinne zeitlich aufeinanderfolgender Analysen angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsmasse beim Einströmen des Meßvolumens oder unmittelbar danach eingespritzt wird.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einspritzung mittels eines Injektors in die Einsaugleitung des Absorptionsgefäß es erfolgt.
  3. 3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor aus mehreren Kapillaren (37) besteht, die mit ihren einen Enden in die Reaktionsmasse tauchen und mit ihren anderen Enden in die nach Art eines Venturirohres ausgebildete Einsaugleitung (35) des Gerätes ragen.
  4. 4. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (38) für die Reaktionsmasse als Beutel - beispielsweise aus Kunststoffolie bestehend - ausgebildet ist.
  5. 5. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter (38) mittels eines Schnellverschlusses leicht auswechselbar angebracht ist.
  6. 6. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Volumenmeßgerät (17) ein elektrischer Schalter (50) vorgesehen ist, der mittels eines auf Druckunterschiede ansprechenden Organs den Stromkreis einer Fern anzeige bei Erreichen der kritischen Konzentration schließt.
  7. 7. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenmeßgerät (17) ein auf Druckunterschiede ansprechendes Organ (Kolben 46), eine Membran oder einen Federbalg enthält, wobei die eine Seite des Organs mit dem Absorptionsbehälter (44) in Verbindung steht und die andere Seite während der Messung mit der Außenatmosphäre verbunden ist.
  8. 8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Volumenmeßgerät (17) ein verschiebbarer und in seiner Lage feststellbarer Stab (48) angeordnet ist, an dessen Ende ein elektrischer Schalter (50) sitzt.
  9. 9. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenmeßgerät (17) aus einem mit dem Absorptionsbehälter (44) verbundenen Rohr (45) und einem darin gleitbaren Kolben (46) sowie einem innerhalb des Rohres längsverschieblichen und in seiner Lage feststellbaren durch einen elektrischen Schalter (50) die Alarm- bzw. Belüftungsanlage in Tätigkeit setzenden Stab (48) besteht.
  10. 10. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das Absorptionsgefäß ein Kontroll-Manometer (70) angeschlossen ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 133 575; USA.-Patentschrift Nr. 2047526.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2047526A (en) * 1932-07-06 1936-07-14 American Smelting Refining Automatically measuring traces of gases
FR1133575A (fr) * 1954-08-21 1957-03-28 Procédé et dispositif pour l'analyse des gaz

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2047526A (en) * 1932-07-06 1936-07-14 American Smelting Refining Automatically measuring traces of gases
FR1133575A (fr) * 1954-08-21 1957-03-28 Procédé et dispositif pour l'analyse des gaz

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