DE1598927C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Gasgemischen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von GasgemischenInfo
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Description
Durchführung einer Analyse werden zuerst das Reseroir die Trennvorrichtungen und die Ausgleichskam-V er* evakuiert. Die Verbrennungsprodukte werden
!JLn in das Reservoir eingelassen, bis der darin herrschende Druck einen bestimmten vorgegebenen Wert
erreicht Dann wird ein Ventil am Auslaß des Reservoirs geöffnet, so daß das darin enthaltene Gas in die
■pennvorrichtungen mh den Detektoren gelangt. Nach
Erreichen des stationären Zustands wird das Ausgangs- «jKoal jedes Detektors als Anzeige der Menge des zügehörigen Verbrennungsprodukts abgelesen. Es handelt
«ch dabei um eine integrierte Anzeige, denn für jede
Analyse wird ein vorgegebenes Gasvolumen von bestimmtem Druck und bestimmter Temperatur
Die Vorrichtung bringt einen höchst wichtigen Fortschritt bei der Durchführung mikrochemischer Bestimmungen und vereinfacht Analysen erheblich, die
früher schwierig und zeitraubend waren. Jedoch hat ilas System gewisse Mangel, die sich daraus ergeben, ao
daß das Reservoir und die Trennvorrichtungen evakuiert werden. Ein evakuiertes System ist von Natur
aus in mancher Hinsicht mechanisch kompliziert durch die Notwendigkeit von komplizierten Rohr- und Ventilanordnungen zur Vermeidung von Leckproblemen, as
Auch hat es sich als schwierig erwiesen, die Thermistor-Detektoren, nachdem sie einem Vakuum ausgesetzt
waren, zu stabilisieren. Das liegt wahrscheinlich an dem Vorhandensein von kleinen Sprüngen in dem
Glasüberzug der Thermistorperlen. Die Elemente haben eine große Gleichgewichts-Zeitkonstante in
Folge der langsamen Diffusion des Gases innerhalb der Sprünge. Ein anderes Problem, das mit dem eva-Jcuierten System zusammenhängt, ergibt sich aus der
Tatsache, daß einer der gemessenen Bestandteile Wasser ist. Wasser ist eine Substanz, die fast immer auf
Oberflächen von Gegenständen vorhanden ist, wenn nicht spezielle und kostspielige Trockentechniken angewandt werden. Im Vakuum verdampft dieses Wasser
von den Innenflächen des Geräts, so daß man verfälschte Meßwerte erhält. Ein weiteres Problem bei
der Wassermessung entsteht dadurch, daß mit sinkendem Gasdruck relativ höhere Wasserwerte gefunden
werden. Das liegt anscheinend an einer Verschiebung des Gleichgewichts zwischen Wasserdampf im Gasraum und dem an den Wänden der Apparatur absorbierten Wasser. Dadurch leiden Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Wassermengen.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes selbstintegrierendes Verfahren
und eine Vorrichtung zu dessen Ausübung für die Durchführung von Gasanalysen der vorgenannten Art
zu schaffen, das eine genauere Bestimmung de·. Wassergehalts ermöglicht und weniger kostspielig ist.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Probenvolumen unter
einem vorgegebenen, Atmosphärendruck übersteigenden Überdruck eingeschlossen wird.
In weiterer Ausbildung des erfindungsgemaßen Verfahrens kann wenigstens ein Teil des eingeschlossenen Probenvolumens nacheinander durch mehrere
Paare von Proben- und Bezugskammern geleitet werden, wobei zwischen Proben- und Bezugskammer jedes
Paares ein anderer Gemischbestandteil entfernt wird.
Vorteilharterweise wird bei dem erfindungsgemaßen «5
Verfahren ein Teil des eingeschlossenen Probenvolumens über ein Verzögerungsvolumen in die Atmosphäre
abgeblasen und der restliche Teil des eingeschlossenen
Probenvolumens in dem Verzögerungsvolumen aufgefangen und dann nacheinander durch wenigstens
ein Paar von Proben- und Bezugskammern gedruckt.
Eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dan
die Verbindungsmittel ein Veriögerungsvolumen enthalten, das eingangsseitig über eine absperrbare Leitung mit dem Reservoir und über eine absperrbare
Druckmittelleitung mit der Druckmittelquelle und ausgangsseitig mit der Probenkammer und über den
Auslaß einer absperrbaren Leitung mit der Atmosphäre verbunden ist. . .
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorncntung zu seiner Ausführung vermeiden ein Arbeiten
unter Vakuum und verwenden das als Trägergas dienende Inertgas unter einem den AtmospharendrucK
übersteigenden Überdruck. Dadurch werden die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermieden, die auf die
Anwesenheit von adsorbiertem Wasser und auf die Druckabhängigkeit dessen Verdampfungsgleicngewichts zurückgehen, während gleichzeitig auch «ne
einfachere und weniger kostspielige Apparatur verwendet wird, da alle Teile und Einrichtungen in r-ortfall kommen, die mit der Evakuierung der Analysenapparatur zusammenhängen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden untei Bezugnahme auf die Abbildungen be-
SCFig. "l ist eine schematische Darstellung einer
Analysenapparatur. ,
Fig 2 ist ein Schnitt durch einen Probenhalter und
Fig 3a und 3b sind Kurven, welche gewisse Merkmale der Funktionsweise der Apparatur veranschau-
Em abgemessenes Volumen eines Gasgemischs
wird bei einer bekannten Temperatur und einem vorgegebenen Überdruck eingeschlossen. Em Teil oes
eingeschlossenen Volumens wird nacheinander über eine Proben- und eine Bezugskammer in die Atmosphäre abgelassen. Zwischen Proben und Bezugskammer wird wenigstens ein Bestandteil aus dem Gemisch
entDienphysikalischen Eigenschaften des Gemische in
der Proben- und Bezugskammer werden dann verglichen, um die Menge der Komponente in dem oe-
in f 1 g. 1 ist eine Apparatur mit einer VerbrennungsvorrichtLg 10 und einem Ofen 12 mit geregter
Temperatur dargestellt. Die Verbrennungsvornchtung weist ein Verbrennungsrohr 14 mit «*em &ntaBende
auf, das mit einer abnehmbaren Endkappe 16 versehen ist. Die Temperatur des Verbrennungsrohr wird von
einer (nicht dargestellten) Heizquelle geregelt. UM Einlaßende des Verbrennungsrohres ist so angeordnet
daß es einen Probentiegel 18 aufnehmen kann.»™
das Auslaßende ist mit einem O*^0™™"^
beispielsweise Kupferoxyd oder Kobaltoxydul grfuUfc
Das Verbrennungsrohr 14 ist von emer dekt'isch
erregten Heizspule 22 umgeben. Ein Gaseinlaßrohr
ist mittels einer T-Verbindung sowohl mit einen:
Trägergaseinlaßventil 26 als auch mit einem Sauer „toffeinlaßventil 28 verbunden. Bei dem dargestellte
Ausführungsbeispiel ist das Trägergas Hd?Mnunc
wird von einem Behälter 30 über einen Wascher 3,
und eine Leitung 34 geliefert. Der Sauerstoff wird vo
einem Sauerstoffbehälter 36 über einen ähnliche
Wäscher und eine Leitung 40 geliefert. Das Auslaßend« des Verbrennungsrohres 14 ist mit dem Einlaß eine.
Reduktionsrohres 42 verbunden, das auch beheizt wird und einen geeigneten reduzierenden Stoff wie
Kupfer 44 enthält. Das Auslaßende des Reduktionsrohres 42 steht über ein geregeltes Ventil 46 und eine
Leitung 48, die eine Strömungsdrossel 50 enthält, mit dem Einlaß eines Reservoirs 52 in Verbindung. Am
Ausgang' des Ventils 46 ist auch ein Abblasventil 47 und? ein Auslaß 49 vorgesehen.
Eine Leitung 54 verbindet das Reservoir 52 mit einem Ventil 58 über einen Druckschalter 56. Der
Schalter 56 steuert die Arbeitsweise des Ventils 46, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Eine
Leitung 60, die ein T-Stück enthält, verbindet das Ventil 58 sowohl mit einem Ventil 62 und dem Einlaß
eines langgestreckten Verzögerungsvolumen 64 in Form eines gewendelten Rohres. Der Auslaß des
Verzögerungsvolumens 64 geht auch zu einem T- Stück. Eine Seite dieses T-Stücks steht mit einem Auslaß 70
über eine Strömungsdrossel 66 und einem Auslaßventil 68 in Verbindung. Die andere Seite des ao
T-Stücks ist mit einer Wassermeßzelle 74 über eine Strömungsdrossel 72 verbunden. Die Wassermeßzelle
74 gehört zu der Art, die Wärmeleitfähigkeit mittels einer Thermistor- oder Heizwendelbrücke mißt. Die
Zelle enthält eine Probenkammer 74a und eine Be- »5 zugskammer 746. Die Probenkammer 74a und die
Bezugskammer 746 sind mittels einer Wasserfalle 76 verbunden, die beispielsweise Mg(ClO4)2 enthalten
kann. In jeder Kammer ist ein anderer Zweig der Meßbrücke angeordnet und steht mit dem dort hindurchgehenden
Gas in Kontakt. Das entspricht bekannten Meßtechniken.
Eine Leitung 78 verbindet die Bezugskammer 746 mit der Probenkammer 80a einer Kohlendioxyd-Meßzelle
80, die auch eine Bezugskammer 806 enthält. Die Proben- und Bezugskammern der Kohlendioxydmeßzelle
80 sind mit einer Kohlendioxydfalle 82 verbunden, die beispielsweise Sodaasbest oder Lithiumhydroxyd
enthalten kann.
Eine Leitung 84 verbindet die Bezugskammer 806 4» mit der Probenkammer 86a einer Stickstoff-Meßzelle
86, die auch eine ähnliche Bezugskammer 866 aufweist. Man erkennt, daß die Probenkammer 86 über
einen Auslaß 90 direkt abbläst. Die Bezugskammer die über eine Leitung 92, und dem Ventil 62, mit
einer Sammelleitung 94 verbunden ist, wird direkt mit "Trägergas versorgt. Die Sammelleitung liegt zwischen
der Leitung 34 und dem Ventil 62. Das Trägergas, das durch die Probenkammer 866 tritt, wird über einen
Auslaß 96 abgeblasen. Die Meßzellen 74, 80 und 86 so
sind bekannt und werden daher nicht weiter beschrieben. Der elektrische Ausgang jeder Zelle wird mittels
der elektrischen Leitungen 98, 100, 102 auf einen gemeinsamen Schreiber 104 gegeben.
. Bei der vereinfachten Darstellung von Fig. I ist der
Probentiegel α direkt in dem Verbrennungsrohr 14 ruhend dargestellt. In der Praxis wäre das keine geeignete
Anordnung, da irgendwelche Mittel vorgesehen werden müssen um den Tiegel über die durch die
Heizspule 22 erzeugte Hochtemperaturzone hinauszu- *°
bringen, ohne die Kappe 16 wieder zu öffnen. Das wird in üblicher Weise mittels des in Fig. 2 dargestellten
Quarzrohres 106 getan. Das Rohr umschließt einen kurzen Eisenstab 108 und ist so geformt, daß es
an einem Ende eine Eindrückung UO zur Aufnahme 6S
des Tiegels 18 und eint Kerbe 112 am anderen Ende
aufweist, die leicht mit einer Zange ergriffen werden kann. Das Quar/rohr und der Tiegel 18 können
innerhalb des Verbrennungsrohres 14 mittels eines auf den Eisenstab 108 wirkenden äußeren Magneten längs
bewegt werden.
Wirkungsweise
Die Wirkungsweise der Vorrichtung von Fig. I kann am besten dadurch verstanden werden, daß die
Analyse einer organischen Probe beschrieben wird. Vor dem Einführen der Probe wird die Vorrichtung in
eine Bereitschaftsstellung gebracht, in welcher alle Teile gründlich mit Heliumgas gespült werden. In
Fig. 1 besteht die Bereitschaftsstellung darum, daß die Ventile 26, 46 und 58 geöffnet sind. Die anderen
Ventile bleiben geschlossen. Es ergibt sich somit ein ständiger Strom von Heliumgas in Vorwärtsrichtung
durch das Verbrennungsrohr 14, das Reduktionsrohr 42, das Reservoir 52, das Verzögeurngsvolumen 64
und über die verschiedenen Meßzellen und heraus zum Auslaß 90. Heliumgas spült auch die Bezugskammer
866 der Meßzeile 86. Die Temperatur des Ofens 12 wird bei 700C thermostatisch geregelt.
Die zu prüfende organische Probe wird dann in den Probentiegel 18 gebracht, der in dem Quarzrohr 106
angeordnet ist. Die Endkappe 16 wird von dem Verbrennungsrohr
14 abgenommen und das den Probentiegel enthaltende Quarzrohr 106 eingeführt. Nachdem
die Endkappe 16 wieder aufgesetzt ist, wird das System durch öffnen der Ventile 47, 62 und 68
gereinigt. Das verursacht einen erhöhten Gasstrom durch das Verbrennungs- und Reduktionsrohr und
auch durch das Verzögerungsvolumen 64 und die verschiedenen Meßzellen. Zur gleichen Zeit wird das
Reservoir zurückgespult. Dieser Zustand besteht annähernd 30 Sekunden lang, worauf das Ventil 68
schließt und bewirkt, daß das Verzögerungsvolumen über die Meßzellen abbläst. Danach schließt das Ventil
26 und Ventil 28 öffnet etwa 30 Sekunden lang und läßt Sauerstoff am Einlaßende in das Verbrennungsrohr
14 eintreten. Das Quarzrohr wird dann in dem Verbrennungsrohr 14 einwärts geschoben, was bewirkt,
daß der Probentiegel 18 jenseits der durch die Heizspule 22 gebildeten Hochtemperaturzone angeordnet
wird. Das Ventil 28 schließt sich. Die Temperaturen des Verbrennungsrohres 14 und des Reduktionsrohres
42 sind 900"C bzw. 650" C. Die Probe explodiert sofort
und eine statische Verbrennung hält annähernd 2 Minuten sr«.
Im Augenblick der anfänglichen Explosion ist das Ventil 46 ebenso wie Ventil 47 zum Auslaß 49 hin
offen. Das gestattet es dem Druck der Explosion stromab und zum Auslaß 49 hinaus zu entweichen
Jedoch ist der Abstand zwischen der Verbrennungszone und dem Auslaß groß genug, so daß die Verbrennungsprodukte
nicht selbst entweichen. Das Ventil 46 schließt 10 Sekunden, nachdem die Probe
in die Verbrennungszone eingeführt ist (d. h. nachdem
die Explosion vollendet ist). Das Oxydationsmittel 21 stellt eine reichliche Sauerstoffzufuhr sicher, und allei
überschüssige freie Sauerstoff wird durch das Reduk iionsmiitel 44 entfernt. Nachdem die Verbrennunj
ungefähr 40 Sekunden fortgesetzt worden ist, wird du
Ventil 58 geschlossen, um das Rückspulen des Reser voirs 52 zu unterbrechen. Eine Minute später schließ
das Ventil 47.
Wäluend der Zeitspanne zwischen dem Schließei
des Ventils 58 und dem Schließen des Ventils 47 ist dei Druck innerhalb des Reservoirs auf Atmosphären
druck abgesunken. Während dieser Zeitspanne wire
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auch die Heizspirale 22 erregt und erhöht die Temperatur der Wandung des Verbrennungsrohres für eine
Minute auf annähernd 10000C, um alles Kondensat schnell von der Wandung in Dampfform zu bringen.
Kurz nachdem das Ventil 47 geschlossen ist, werden die Ventile 62 und 46 geöffnet und somit reines Helium
am Einlaßende des Verbrennungsrohres 14 eingelassen und die Verbrennungsprodukte in das Reservoir 52
gedruckt. Diese Strömung hält an bis das Reservoir mit den Verbrennungsprodukten bis zu einem Druck
von 1500 mm Quecksilber gefüllt ist. Daraufhin wird der Druckschalter 56 betätigt und schließt das Ventil
46. In diesem Punkt enthält das Reservoir 52, wie man sieht, eine Gasprobe von vorgegebenem Druck-Volumen
und vorgegebener Temperatur.
Es wird jetzt ein kurzer Zeitraum eingeschalten, während dessen die Gase in dem Reservoir sich mischen
können. Dieser Zeitraum kann beispielsweise 1 Minute und 20 Sekunden betragen. Während dieser
Zeit kann der Schreiber 104 eingeschaltet und das Ausgangssignal der Meßzellen 74, 80, 86 auf 0 justiert
werden. Nach dem Nullstellvorgang, und nachdem die Probe sich in dem Reservoir 52 gründlich durchmischen
konnte, wird das Ventil 62 geschlossen und das Ventil 68 geöffnet. Das Ventil 58 öffnet dann und
der Druck im Reservoir 52 drückt die darin enthaltenen Gase hinaus durch das Verzögerungsvolumen 64 und
läßt einen Teil dieser Gase aus dem Auslaß entweichen. Das setzt sich annähernd 1 Minute und 20 Sekunden
lang fort, worauf die Ventile 58, 68 beide schließen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sinkt die
Geschwindigkeit der Gasströmung durch das Verzögerungsvolumen 64 auf 0, bevor die Ventile 58 und 68
schließen. Jedoch ist das nicht eine notwendige Bedingung. Kurz danach öffnet das Ventil 62, so daß
reines Heliumgas in das Verzögerungsvoluinen 64 zu strömen beginnt und die restliche Probe nacheinander
durch die Meßzellen und Fallen drückt. Man läßt jetzt eine gewisse Zeit verstreichen, damit die verschiedenen
Meßzellen ins Gleichgewicht gelangen können.
Man sieht, daß Wasser das erste Produkt ist, das durch die Falle 76 entfernt wird. Es ist notwendig, das
Wasser zuerst zu entfernen um die restlichen Messungen erfolgrecih durchführen zu können. Da jedoch die
Wasser-Meßzelle die längste Zeit benötigt, um ins Gleichgewicht zn kommen, wird die Ausgangsablesung
dieser Zelle tatsächlich als letzte aufgezeichnet. Nach Durchgang durch die Wassermeßzelle 74 tritt die Probe
durch die Kohlendioxydzelle 80, wobei das Kohlen
dioxyd von der Falle 82 entfernt wird. Da die Gase, die ni messen sind, die Verbrennungsprodukte eines
organischen Materials sind, ist im wesentlichen der einzige nach Entfernung von Wasser und Kohlendioxyd
übrigbleibende Bestandteil Stickstoff. Demgemäß wird der restliche Stickstoff direkt durch die Probenkammer
86a geleitet und direkt in die Atmosphäre abgelassen.
Die Messung des Stickstoffs erfolgt durch direkten Vergleich mit Helium, das durch die Bezugskammer
866 tritt.
Die Ablesungen der Zellen werden aufgezeichnet, während die Gase weiter durch sie hindurchtreten.
Da die Stickstoffanzeige die stabilste ist, wird sie zuerst aufgezeichnet und liefert eine Bande auf
Schreibstreifen. Dann wird die Kohlendioxydbande aufgezeichnet und danach die Wasserbande. Wenn
diese Messungen einmal aufgezeichnet sind, kehrt die Apparatur wieder in die Bereitschaftsstellung zurück.
die zu Beginn dieses Abschnitts beschrieben wurde. Das bewirkt, das alles übrige Material in der Apparatur
vor der nächsten Analyse hinausgespült wird.
Man sieht, daß bei der vorliegenden Erfindung die selbstintegrierenden Merkmale der Clerk-Simon-Vorrichtung
beibehalten, aber die Nachteile eines Vakuumbetriebs vermieden werden. Das ergibt sich aus der
Verwendung eines Reservoirs, das anfangs mit Aimosphärendruck in Bezug gesetzt und dann mit
ίο Gas einer geregelten Temperatur auf einen vorgegebenen
Überdruck aufgefüllt wird. Nach Entspannen des Gases auf Atmosphärendruck über die Meßzellen
liefern die Ausgangssignale der Meßzellen eine selbstintegrierende
Bestimmung des Volumens jedes gemessenen Bestandteils.
Zusätzlich sind einige Maßnahmen getroffen worden, um die Probleme zu lösen, die durch die Gleichgewichtsverschiebung
zwischen dem Wasserdampf und dem an den Wänden der Apparatur adsorbierten
ao Wasser hervorgerufen werden, wenn das Gas aus dem unter Druck stehenden Reservoir 52 über die Meßzellen
expandiert wird. Das wird erreicht, in dem in den Strömungsweg das Verzögerungsvolumen 64 eingeschaltet
ist. Der Zweck dieses Volumens ist der, einen
as geringen Teil des Gases, das in dem Reservoir 52 enthalten
ist, als Probe entnehmen zu können, während es gestattet ist, die Messung über einen längeren Zeitraum
hinweg durchzuführen. Wie man sehen wird, ist das analog zu einer Drehung des Abszissenmaßstabs.
Beispielsweise ist Fig. 3a eine Kurve, welche die Änderung der Wasserkonzentration mit der Zeit darstellt,
wie sie normalerweise auftreten würde, wenn die in dem Reservoir 52 eingeschlossenen Gase in die
Me3?ellen expandieren könnten. Der allmähliche Konzentrationsanstieg wenn die Gase im Reservoir
in das Verzögerungsvolumen 64 expandieren liegt an einem Anstieg des Dampfdrucks des Wassers, wenn
der Druck im Volumen vermindert wird (das heißt das Gleichgewicht zwischen dem adsorbierten Wasser
an den Wänden des Systems und dem Wasserdampf in dem Gasgemisch verschiebt sich). In der Kurve ist eine
30-Sekunden-Periode angezeigt, während welcher die Konzentration von Wasser relativ stabil ist. Nur dieser
Teil der Gasprobe wird in dem Verzögerungsvolumen
♦5 64 aufgefangen. Danach wird es ausgelesen und im
wesentlichen über einen Zeitraum von 2 Minuten gemittelt und im Gleichgewicht gehalten, wie das in
F i g. 3 b dargestellt ist. Das wird innerhalb der Wassermeßzelle 74 bewerkstelligt. Ein anderer Vorteil ergibt
So sich aus der zusätzlichen Durchmischung, die eintritt,
wenn die Probe aus dem Reservoir 52 in das Verzögerungsvolumen 64 abgeblasen wird. Eine gewisse zusätzliche
Durchmischung in Folge Diffusion wire wegen des schnellen Durchtritts des Gases durch da:
Verzögerungsvolumen bewirkt.
Bei einer tatsächlichen Ausführungsform der Appa ratur werden die Heizungs- und die Ventilbestätigunj
durch geeignete Kurvenscheiben gesteuert. Es is selbstverständlich, daß diese Funktionen auch voi
Hand oder durch andere mechanische oder elektrisch
Mittel gesteuert werden können. Obwohl es äugen scheinlich ist, daß eine Anzahl Abwandlungen vorgc
nommen werden können, so hat aber bei einer praV tischen Ausführungsform das Reservoir 52 ein Vt
6S lumcn von 300 cm8 und das Verzögerungsvolume
hat eine Kapazität von 1 SO cm3. Die Länge des Vei zögerungsvolumens ist dabei 366 cm und sein Durcl
messer ist 0,94 cm. Das hat sich als nützlich erwiese
509 619/!
bei einer Strömung durch die Meßzelle von 30 cm3/min
und einer Auslesezeit von 2 Minuten.
Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine Beobachtung einer Wasserkonzentration in einem stationären Zustand mit geringstmöglicher Wasserkondensation gestattet. Das
wird erreicht durch das Probenahmesystem, das bei
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konstantem Druck und konstanter Strömung arbeitet und welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein langgestrecktes Verzögerungsvolumen benutzt. Es ist jedoch auch einleuchtend, daß ähnlich«
Ergebnisse gegebenenfalls mit Zylindern mit einen durch Kolben gesteuerten veränderbaren Volumer
erzielt werden können.
Claims (4)
1. Verfahren zur quantitativen Analyse eines Gasgemischs auf seine Bestandteile, bei welchem
ein abgemessenes Probenvolumen bei bekannter Temperatur und bekanntem Druck in ein Reservoir
eingeschlossen wird, wenigstens ein Teil des eingeschlossenen Probenvolumens nacheinander durch
eine Proben- und eine Bezugskammer zur Atmo-Sphäre geleitet wird, zwischen Proben- und Bezugskammer wenigstens ein Bestandteil des Gemischs entfernt wird und eine physikalische Eigenschaft jeweils in der Proben- und Bezugskammer
als Maß für die Menge des besagten Bestandteils in dem Gemisch verglichen wird, dadurch
gekennze.ichnet, daß das Probenvolumen
unter einem vorgegebenen, Atmosphärendruck übersteigenden Oberdruck eingeschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des eingeschlossenen Probenvolumens nacheinander durch mehrere
Paare (74. 80, 86) von Proben- (74α, 80α, 86α) und Bezugskammern (746, 806, 866) geleitet und
zwischen Proben- und Bezugskammer jedes Paares »5 ein anderer Gemischbestandteil entfernt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des eingeschlossenen Probenvolumens über ein Verzögerungsvolumen in die Atmosphäre abgeblasen wird 3«>
und ein restlicher Teil des eingeschlossenen Probenvolumens in dem Verzögerungsvolumen aufgefangen und dann nacheinander durch wenigstens ein
Paar von Proben- und Bezugskammern gedrückt wird.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem
Reservoir zum Einschließen eines abgemessenen Volumens des zu untersuchenden Gasgemischs bei
bekannter Temperatur und bekanntem Druck, *° mit strömungsmäßig unter Zwischenschaltung von
Mitteln zum Entfernen eines Gemischbestandteils
in Reihe geschalteten Proben- und Bezugskammern,
mit in den Proben- und Bezugskammern angeordneten, auf den zu messenden Gemischbestandteil
ansprechenden Fühlern und auf die Fühlersignale ansprechenden Mitteln zur Anzeige der Menge des
entfernten Bestandteils, mit Mitteln zur Zuführung eines Druckmittels von einer Druckmittelquelle
zwecks überführung des Gasgemischs in das Reservoir und mit Verbindungsmitteln zur Zuführung wenigstens eines Teils des in dem Reservoir
eingeschlossenen Probenvolumens in die Probenkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel ein Verzögerungsvolumen (46) enthal- 5S
ten, das eingangsseitig f-ber eine absperrbare Leitung (54, 60) mit dem Reservoir (52) und über eine
absperrbare Druckmittelleitung (94) mit der Druckmittelquelle (30) und ausgangsseitig mit der Probenkammer (74a) und über den Auslaß (70) einer ab-
sperrbaren Leitung mit der Atmosphäre verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Analyse eines Gasgemischs auf seine Bestandteile, bei welchem ein abgemessenes Probenvolumen
bei bekannter Temperatur und bekanntem Druck in ein Reservoir eingeschlossen wird, wenigstens ein Teil
des eingeschlossenen Probenvolumens nacheinander durch eine Proben- und eine Bezugskammer zur Atmosphäre geleitet wird, zwischen Proben- und Bezugskammer wenigstens ein Bestandteil des Gemischs
entfernt wird und eine physikalische Eigenschaft jeweils in der Proben- und Bezugskammer als Maß
für die Menge des besagten Bestandteils in dem Gemisch verglichen wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens mit einem Reservoir zum
Einschließen eines abgemessenen Volumens des zu untersuchenden Gasgemischs bei bekannter Temperatur und bekanntem Druck, mit strömungsmäßig
unter Zwischenschaltung von Mitteln zum Entfernen eines Gemischbestandteils in Reihe geschalteten Proben- und Bezugskammem, mit in den Proben- und
Bezugskammern angeordneten, auf den zu messenden Gemischbestandteil ansprechenden Fühlern und auf
die Füblersignale ansprechenden Mitteln zur Anzeige der Menge des entfernten Bestandteils, mit Mitteln
zur Zuführung eines Druckmittels von einer Druckmittelquelk zwecks Überführung des Gasgemischs in
das Reservoir und mit Verbindungsmitteln zur Zuführung wenigstens eines Teils des in dem Reservoir
eingeschlossenen Probenvolumens in die Probenkammer.
Ein Verfahren dieser Art zur Durchführung der Elementenanalyse einer kleinen Probe einer organischen Verbindung besteht darin, die Probe in Gegenwart von Sauerstoff zu verbrennen und die gebildeten
Mengen von Kohlendioxyd, Wasser und Stickstoff quantitativ zu bestimmen. Diese Mengen sind ein Maß
jeweils für die Mengen an Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff in der untersuchten Probe. Bei der gebräuchlichsten bekannten Methode zur Durchführung einer
solchen Analyse wurde das erhaltene Gasgemisch mittels eines Trägergases durch eine Wärmeleitfähigkeitszelle geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit wurde auf einem konstanten Wert gehalten, und die
Signalhöhe der Meßvorrichtung änderte sich als Funktion der Zeit. Es war dann erforderlich, die Fläche
unter jeder Signalspitze zu integrieren, um die Menge des gemessenen Verbrennungsprodukts zu bestimmen.
Eine Verbesserung dieses bekannten Verfahrens ist von J. T. Clerc und W. Simon (»Limitations of a
Self-Integrating Method for the Simultaneous C, H and N Determination by Thermal Conductivity
Measurement«; Microchemical Journal 7 11963], 422) beschrieben worden. Danach wird eine selbstintegrierende Technik angewandt und ein evakuiertes
System benutzt. Im Prinzip enthält die dazu verwendete Vorrichtung ein Reservoir und eine Ausgleichskammer, die über hintereinandergeschaltete Trennvorrichtungen zur Entfernung nacheinander von Wasser, Kohlendioxyd und Stickstoff miteinander verbunden sind. Ein jeder Trennvorrichtung zugeordneter
Detektor mißt die Differenz der Wärmeleitfähigkeiten des in die betreffende Trennvorrichtung eintretenden
und des daraus austretenden Gases als Maß für die Menge des darin aufgefangenen Verbrennungsprodukts. Das Reservoir, die Ausgleichskammer und die
Trennvorrichtungen sind sämtlich innerhalb einer temperaturgeregelten Kammer eingeordnet. Bei der
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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