DE1301157B

DE1301157B - Method for determining the proportion of a combustible measurement gas in a gas mixture also containing at least one other combustible interfering gas, in particular in weather in mining

Info

Publication number: DE1301157B
Application number: DE1965W0039864
Authority: DE
Inventors: Arensmeyer Elmar
Original assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFT
Current assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFT
Priority date: 1965-09-08
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1969-08-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Anteiles eines brennbaren Meßgases in einem daneben noch wenigstens ein weiteres brennbares Störgas enthaltenden Gasgemisch, insbesondere in Wettern im Bergbau, bei dem eine Probe dem Gasgemisch entnommen und die Gasprobe an einem Meßwiderstand und an einem Vergleichswiderstand einer Wheatstoneschen Brückenschaltung vorbeigeführt wird, wobei die brennbaren Anteile am Meßwiderstand verbrannt werden. The invention relates to a method for determining the proportion of a combustible measuring gas in at least one more combustible gas next to it Gas mixture containing interfering gas, especially in weather in mining, in which a Sample taken from the gas mixture and the gas sample on a measuring resistor and on a Comparative resistance of a Wheatstone bridge circuit is passed, whereby the combustible parts of the measuring resistor are burned.

Insbesondere von den im Bergbau zur Überwachung der Wetter einzusetzenden Verfahren wird verlangt, daß die zu ihrer Durchführung geeigneten Meßgeräte einerseits handlich, aber doch hinreichend genau sind und daß andererseits die Durchführung solcher Verfahren in explosionsgefährdeten Betrieben möglich ist. In particular by those used in mining to monitor the weather Procedure is required that on the one hand the measuring devices suitable for their implementation handy, but still sufficiently precise and that on the other hand the implementation such processes are possible in potentially explosive plants.

Es ist bekannt, die Wetterüberwachung durch meistens ortsfeste registrierende Gasanalysegeräte durchzuführen, die allgemein nach der Ultrarotabsorptionsmethode arbeiten. Solche Geräte sind jedoch außerordentlich kostspielig und in explosionssicherer Ausführung auch außerordentlich aufwendig. It is known to monitor the weather by mostly stationary registrants Carry out gas analyzers, generally according to the ultrared absorption method work. However, such devices are extremely expensive and are more explosion-proof Execution also extremely complex.

Die Feststellung des Kohlenoxydgehaltes von Wettern erfolgt auch heute noch weitgehend mit Hilfe sogenannter Prüfröhrchen, die eine dem tatsächlichen Anteil des Meßgases in dem Gasgemisch entsprechende Verfärbung zeigen. Da solche Röhrchen jedoch nur einmal verwendbar sind, ist eine fortlaufende Bestimmung des Anteiles an Meßgas in Atmosphären bzw. Wettern des Bergbaus auf diese Weise nicht möglich. The determination of the carbon dioxide content of punters is also carried out today still largely with the help of so-called test tubes, which are the actual The proportion of the measuring gas in the gas mixture shows a corresponding discoloration. Because such However, tubes can only be used once, is an ongoing determination of the The proportion of gas to be measured in atmospheres or weather in mining is not in this way possible.

Die Bestimmung des Anteiles von brennbarem Meßgas geschieht bei der Methanüberwachung durch Beobachtung der Flarmuhöhe einer sogenannten Sicherheitsgrubenlampe, erfolgt aber heute schon häufig durch die Beobachtung der Verstimmung einer Wheatstoneschen Brücke, die mit einem Meßwiderstand und einem Vergleichswiderstand arbeitet, durch die am Meß- und Vergleichswiderstand auftretenden unterschiedlichen Wärmetönungseffekte bei Verbrennung des Meßgases am Meßwiderstand. The determination of the proportion of combustible gas to be measured takes place in the Methane monitoring by observing the flarmu height of a so-called safety pit lamp, but is already often done today by observing the detuning of a Wheatstone ash Bridge that works with a measuring resistor and a reference resistor through the different heat effects occurring at the measuring and comparison resistance when the measuring gas burns at the measuring resistor.

Solche Verfahren zeichnen sich allgemein durch große Sicherheit aus und ermöglichen ein fortlaufendes Messen des Anteiles des Meßgases durch Beobachtung der Änderung des Anteiles des Meßgases in dem jeweiligen Gasgemisch. Such processes are generally characterized by a high level of security and enable the proportion of the gas to be measured to be continuously measured by observation the change in the proportion of the measuring gas in the respective gas mixture.

Die auf dem Prinzip der Verbrennung des Meßgases beruhenden Meßverfahren sind indessen nicht frei von Nachteilen. In der Regel enthält die zu beobachtende Gasprobe mindestens noch ein weiteres brennbares Gas, das das Meßergebnis verfälschen kann, weil es die Wärmetönung am Meß- und gegebenenfalls auch am Vergleichswiderstand in nicht vorauszubestimmendem Maße ändert. The measuring process based on the principle of the combustion of the measuring gas however, are not free from disadvantages. Usually contains the one to be observed Gas sample at least one other flammable gas that falsifies the measurement result can, because it is the heat tint on the measuring and possibly also on the reference resistance changes to an extent that cannot be determined in advance.

Das ist beispielsweise bei der Beobachtung der Wetter im Bereich von Grubenbränden der Fall. Derartige Brandwetter enthalten neben Methan, das wegen der Explosionsgefahr hinsichtlich seines Anteiles beobachtet werden muß, auch noch Kohlenoxyd als Störgas, das bei seiner Verbrennung am Meß- oder Vergleichswiderstand die dem Anteil des Meßgases entsprechende Brückenverstimmung verfälscht. Bei manchen Bränden kann neben Kohlenoxyd auch Wasserstoff in der Brand atmosphäre enthalten sein und bei der Messung des Anteiles an Kohlenoxyd oder Methan als Störgas auftreten. That is, for example, when observing the weather in the area the case of mine fires. Such fire weather contains methane, because of the risk of explosion must be observed in terms of its share, too Carbon oxide as an interfering gas, which when burned at the measuring or comparison resistor falsifies the bridge detuning corresponding to the proportion of the measuring gas. With some In addition to carbon oxide, fires can also contain hydrogen in the fire atmosphere and occur as an interfering gas when measuring the proportion of carbon oxide or methane.

Allerdings ist die Möglichkeit einer getrennten Verbrennung von H2 und CO in Meßgeräten seit längerem bekannt. Gleichwohl hat die Entwicklung bisher nicht zu Meßgeräten geführt, die diese Möglichkeit realisieren. However, there is the possibility of a separate one Combustion of H2 and CO in measuring devices have been known for a long time. Nevertheless, the development so far has not led to measuring devices that realize this possibility.

Der Erfindung liegt als technische Aufgabe zugrunde, ein insbesondere zur Überwachung von Wettern im Bergbau geeignetes Verfahren zu schaffen, bei dem die Verfälschungsmöglichkeiten durch Gase, die neben dem eigentlichen Meßgas noch in der Atmosphäre enthalten sind, ausgeschaltet werden. The invention is based as a technical problem on a particular to create a suitable method for monitoring weather in mining, in which the possibilities of falsification by gases, which in addition to the actual measuring gas contained in the atmosphere should be turned off.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß das Meßgas nur an dem Meßwiderstand und das oder die Störgase sowohl an dem Meßwiderstand als auch an dem Vergleichswiderstand verbrannt werden, indem die Betriebstemperatur des Meßwiderstandes oberhalb der Zündtemperatur des oder der Störgase und des Meßgases und die Betriebstemperatur des Vergleichswiderstandes unterhalb der Zündtemperatur des Meßgases, jedoch oberhalb der des oder der Störgase gehalten wird.This object is achieved by the invention in that the measurement gas only on the Measuring resistor and the interfering gas or gases both at the measuring resistor and at the comparison resistor can be burned by the operating temperature of the measuring resistor above the ignition temperature of the interfering gas or gases and the measuring gas and the operating temperature of the reference resistance below the ignition temperature of the measuring gas, but above that of the interfering gas or gases is held.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Wärmetönungseffekt, der durch die Verbrennung des Störgases oder der Störgase erzeugt wird, an beiden Widerständen auftritt, so daß dieser Wärmetönungseffekt sich kompensiert. Folglich wird die Brücke im Ergebnis nur durch den Wärmetönungseffekt durch die Verbrennung des Meßgases verstimmt. Ein auf diesem Verfahren aufgebautes Meßgerät zeigt daher trotz des Vorhandenseins von einem oder mehreren brennbaren Störgasen in der zu messenden Atmosphäre stets den genauen Anteil des Meßgases an. By the invention it is achieved that the heat tinting effect, the generated by the combustion of the interfering gas or gases, at both resistors occurs, so that this catabolic effect is compensated for. Consequently, the bridge becomes as a result only due to the catalytic effect due to the combustion of the measuring gas disgruntled. A measuring device based on this method therefore shows despite its presence of one or more flammable interfering gases in the atmosphere to be measured the exact proportion of the measuring gas.

Es zeigt sich, daß bei einem bestimmten Gehalt an brennbarem Gas in der zu messenden Gasprobe die Verstimmung der Brücke ausgehend beispielsweise von der die Verbrennung einleitenden Temperaturdes betreffenden Widerstandes bis auf einen Maximalwert ansteigt und bei weiterer Erhöhung der Temperatur des Widerstandes im wesentlichen gleich bleibt oder doch nur unwesentlich abfällt. Daneben ist natürlich das absolute Maß der Brückenverstimmung von dem jeweiligen Anteil des brennbaren Gases abhängig. Da nun der Anstieg bei einsetzender Verbrennung des Meßgases bis zur maximalen Brückenverstimmung verhältnismäßig steil ist, ist es möglich, die Betriebsspannung der Brücke, die am Meßwiderstand und am Vergleichswiderstand liegt, so zu wählen, daß die maximale Verstimmung der Brücke durch den Meßwiderstand sowohl für das Meßgas als auch für das Störgas erreicht wird, während am Vergleichswiderstand lediglich die maximale Verstimmung durch das Störgas auftritt, wodurch die gewünschte Kompensation zustandekommt. It turns out that with a certain content of combustible gas In the gas sample to be measured, the detuning of the bridge starting, for example from the combustion initiating temperature of the resistor in question to rises to a maximum value and with a further increase in the temperature of the resistor remains essentially the same or only drops insignificantly. Besides that, of course the absolute degree of the bridge detuning from the respective proportion of the combustible Gas dependent. Since now the increase with the onset of combustion of the measuring gas up to is relatively steep to the maximum bridge detuning, it is possible that Operating voltage of the bridge, which is connected to the measuring resistor and the reference resistor, to be chosen so that the maximum detuning of the bridge by the measuring resistor both is achieved for the measuring gas and for the interfering gas, while at the reference resistance only the maximum detuning occurs due to the interfering gas, whereby the desired Compensation comes about.

Da es sich insbesondere bei einer Bestimmung des Anteiles von Meßgasen und Störgasen in Brandwettern um verhältnismäßig hohe Anteile an brennbarem Gas in der Wetterprobe handelt, muß dafür gesorgt werden, daß Störgas und Meßgas am Meßwiderstand restlos verbrannt werden. Das ermöglicht eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß der zu diesem Zweck Sauerstoff oder Luft der dem Gasgemisch bzw. den Wettern entnommenen Gasprobe zugeführt werden. Since it is particularly important when determining the proportion of measurement gases and interfering gases in fire weather by relatively high proportions of combustible gas in the weather test, it must be ensured that interfering gas and measuring gas are on The measuring resistor is burned completely. This enables a further refinement of the method according to the invention, according to the oxygen or air for this purpose the gas sample taken from the gas mixture or the weather.

In dem beigefügten schematischen Diagramm sind die Verhältnisse dargestellt, die sich in einem Meßgerät ergeben, mit dem der Kohlenoxydgehalt eines Gasgemisches bestimmt werden soll, das als Störgas auch noch Wasserstoff enthält. Auf der Ordinate ist in Maßzahlen die maximale Verstimmung der Brücke aufgetragen, während in Maßzahlen auf der Abszisse angegeben ist, unter welcher Spannung Meßwiderstand und Vergleichswiderstand arbeiten. Das Diagramm enthält gestrichelte Kurven für das Störgas und ausgezogene Kurven für das Meßgas. Außerdem zeigt das Diagramm eine strichpunktierte Linie, welche den Betriebspunkt der Brücke wiedergibt. The attached schematic diagram shows the relationships, which result in a measuring device with which the carbon oxide content of a gas mixture is to be determined, which also contains hydrogen as an interfering gas. On the ordinate is the maximum detuning of the bridge in terms of dimensions applied, while the abscissa indicates the voltage under which the measuring resistor is applied and equivalent resistance work. The diagram contains dashed curves for the interfering gas and solid curves for the measuring gas. The diagram also shows a Dash-dotted line showing the operating point of the bridge.

Es zeigt sich nun, daß beispielsweise bei einer Betriebsspannung von etwa 4,5 Spannungseinheiten am Meßwiderstand das Meßgas Kohlenoxyd und das Störgas Wasserstoff verbrannt werden, während bei der gleichen Betriebsspannung am Vergleichswiderstand lediglich das Störgas, nämlich Wasserstoff, verbrannt wird und das Meßgas Kohlenoxyd am Vergleichswiderstand nicht verbrennt. Dadurch ist es möglich, den durch die Verbrennung des Störgases hervorgerufenen Wärmetönungseffekt zu kompensieren. Im Ergebnis wird daher die Brücke lediglich durch die Wärmetönung des am Meßwiderstand verbrennenden Meßgases verstimmt. Die Einstellung einer unterschiedlichen Betriebstemperatur von Meß-und Vergleichswiderstand kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es besteht die Möglichkeit, den Vergleichswiderstand hinsichtlich Drahtstärke, Windungszahl, Windungsdurchmesser und Windungsabstand vom Meßwiderstand abweichend auszugestalten oder nur einzelne dieser Maßnahmen für sich durchzuführen. Dabei läßt sich selbstverständlich durch solche Maßnahmen auch erreichen, daß neben dem Kompensationseffekt bezüglich der Wärmetönung durch das Störgas auch noch andere die Messung verfälschende Einflüsse kompensiert werden, wozu beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit der in dem Gasgemisch enthaltenden Gase gehört. It now appears that, for example, at an operating voltage of about 4.5 voltage units at the measuring resistor the measuring gas carbon oxide and the interfering gas Hydrogen can be burned while at the same operating voltage at the reference resistor only the interfering gas, namely hydrogen, is burned and the measuring gas carbon oxide does not burn at the comparison resistor. This makes it possible to remove it from the combustion to compensate for the warming effect caused by the interfering gas. As a result, therefore the bridge is only caused by the heat of the burning at the measuring resistor Measuring gas out of tune. Setting a different operating temperature of Measurement and comparison resistance can be done in various ways. There is the Possibility of comparing the resistance in terms of wire size, number of turns, and diameter of turns and winding spacing to be designed differently from the measuring resistor or only individual ones to carry out these measures for yourself. Of course you can go through Such measures also achieve that in addition to the compensation effect with regard to the Heat caused by the interfering gas also have other influences that falsify the measurement be compensated, including, for example, the thermal conductivity of the gas mixture containing gases.

Abweichend von der Darstellung in dem beigegebenen Diagramm ist es auch möglich, mehrere Störgase in der angegebenen Weise zu kompensieren. It differs from the representation in the attached diagram also possible to compensate several interfering gases in the specified way.

Claims

Claims: 1. Method for determining the proportion of a combustible Measurement gas in an at least one additional combustible interfering gas containing Gas mixture, especially in mining weather, in which a sample is the gas mixture taken and the gas sample on a measuring resistor and a reference resistor a Wheatstone bridge circuit is passed, with the combustible Parts of the measuring resistor are burned, which means that the Measurement gas only at the measuring resistor and the interfering gas (s) both at the measuring resistor as well as being burned at the comparison resistor by the operating temperature of the measuring resistor above the ignition temperature of the interfering gas or gases and the measuring gas and the operating temperature of the reference resistor below the ignition temperature of the measuring gas, but is kept above the interfering gas or gases.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the complete Combustion of interfering gas or gases and measuring gas air or oxygen with the gas sample is led to the resistors.