DE1872191U

DE1872191U - Vorrichtung zur anzeige entflammmbarer gase.

Info

Publication number: DE1872191U
Application number: DES35906U
Authority: DE
Inventors: Joshua Sieger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-10-23
Filing date: 1960-10-22
Publication date: 1963-05-16
Also published as: GB864293A; US3094393A

Description

Patentanwalt PA 1 Q3 ß 1 Q * ^I 3

. Wilhelm Belciel "■ ^J"

Frankf uri/Hain-1
Parksiraß© 13

S 35 906/42 1 Gm 13. Dezember 1962

Josiiua Sieger Rell/Jü - 2202

Joshua Sieger, Bournemouth, Hampshire, England

Einrichtung zur Anzeige entflammbarer Gase

Die Feuerung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige entflammbarer Gase mit Hilfe der Wheatstone·sehen Brückenschaltung.

Bei bekannten Einrichtungen, die nach diesem Verfahren arbeiten, werden zwei benachbarte Brückenzweige durch Wendeln aus Platindraht, die auf Asbestkerne aufgewickelt sind, gebildet, wobei der eine Kern getränkt ist, damit er katalytisch aktiv bleibt und der andere Kern nicht getränkt ist.. Der Heizstrom aus einer Speisequelle, die an eine Diagonale der Brücke gelegt ist, durchfließt die beiden Spiralfedern und ein Anzeigemeßgerät wird in die andere Diagonale eingeschaltet. Ist ein entflammbares Gas vorhanden, so steigt die Temperatur der mit dem getränkten Kern verbundenen Wendel, die Temperatur der anderen Wendel bleibt dieselbe. Eine Erhöhung des Widerstandes aufgrund des Temperaturanstieges der ersten Wendel bringt die Brücke aus dem Gleichgewicht und dies wird durch das Meßgerät angezeigt.

Ein lachteil dieser bekannten Einrichtung besteht darin, daß ein verhältnismäßig hoher Reizstrom (in der Größenordnung von einem Ampere) notwendig ist. Abgesehen davon, dap ein hoher Energieverbrauch unerwünscht ist, tritt eine zusätzliche Schwierigkeit insofern auf, als ein Kopf, der die beiden Wendeln aufnimmt, weit entfernt von der Einrichtung angebracht werden muß, so daß große leiter in der Verbindungsleitung vorgesehen sein müssen, um unerwünschte Verluste in der Leitung zu vermeiden.

—■ 2 ■—

Die !feuerung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zur Anzeige entflammbarer G-ase zu schaffen, die eine geringere Heizenergie als bekannte Einrichtungen benötigt.

Die leuerung beruht darauf, daß die Kurve für den bei Betrieb notwendigen Heizstrom in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Windungen der Wendel, die mit dem Katalysator versehen ist, sinkt, wenn der Abstand verkleinert wird.

Gemäß der !feuerung verwendet eine Einrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins entflammbarer Gase eine Wheatstone'sche Brücke, bei der in wenigstens zwei Zweigen ein Anzeigeelement und ein Abgleichelement vorgesehen sind, wobei diese beiden Elemente nahe beieinander angeordnet werden, so daß sie etwa gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind und denselben V/iderstandstemperaturkoeffizienten aufweisen; das Anzeigeelement ist auf katalytischem Wege sehr viel aktiver gemacht als das Abgleichelement und weist eine Drahtwendel auf, wobei der Abstand zwischen den Windungen der Wendel kleiner als der dreifache Drahtdurchmesser ist. Vorzugsweise wird dieser Abstand gleich dem Drahtdurchmesser gemacht.

Wenn der Draht keinen kreisförmigen Querschnitt aufweist, so ist als "Durchmesser" die Drahtstärke zu nehmen, die in Sichtung parallel zur Achse der Wendel zu messen ist.

Das Abgleichelement ist vorteilhafterweise auch eine Drahtwendel, deren Windungen wesentlich weiteren Abstand voneinander haben als die des Anzeigeelement es.

Die Wendel des AnzeigeäLementes kann katalytisch dadurch aktiv gemacht werden, daß es mit feinverteiltem Platin, -^latinruß oder Platinschwamm überzogen wird.

Vorzugsweise erhält das Anzeigeelement die lorm eines spiralförmigen Heizdrahtes, der einen Kern umgibt und mit diesem in Berührung steht, T/elcher mit einer katalytisch aktiven Substanz versehen ist, beispielsweise einer oder mehrerer der Substanzen, die zum Ueberziehen des Drahtes Verwendung finden. Der Kern kann beispielsweise aus.Keramik oder Asbest sein.

Der Draht wird vorzugsweise ausPlatin, hergestellt, jedoch können auch andere Metalle oder Metallegierungen, z. B. Palladium, ein Metall aus der Bhodiumgruppe, Hickel oder Legierungen, die Nickel enthalten, und nicht oxydieren, auch wenn sie sehr lange Zeit der Betriebstemperatur ausgesetzt sind, verwendet werden.

Die katalytisch aktiven Substanzen sind zur Anzeige von Kohlengas oder Petroleumdampf geeignet, arbeiten jedoch nicht so gut bei Mathan, für dessen Anzeige besser Palladium Verwendung findet. Gemäß der Heuerung wird deshalb der Kern des Anzeigeelementes mit einer Mischung aus Platin und Palladium getränkt.

Die Heuerung wird im folgenden aahand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung erläutert:

!Fig. 1 und 2 stellen schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen des Anzeigekopfes, wie er gemäß der Heuerung verwendet wird, dar.

Fig. 3 zeigt, in welcher Weise Anzeige- und Abgleichelemente nach den Jig. I und 2 gehalten werden.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform eines Anzeigekopfes mit zwei Anzeige- und zwei Abgleichelementen,

i'ig. 5 zeigt im vergrößerten Maßstab einen Teil des Elementes, das nach den Pig. 1, 2 und 4 verwendbar ist und

Pig. 6 stellt das Schaltbild einer Schaltung gemäß der !feuerung dar.

In Pig. 1 weist ein Kopf eine Grundplatte 10 aus Isoliermaterial auf, die auf Streben 11 ein/ Anzeigeelement und ein Abgleichelement 13 trägt. Verbindungen zu diesen Elementen werden durch eine Leitung 14 hergestellt, die den Kopf mit dem anderen Teil der Anzeigeeinrichtung verbindet. Eine Drahtgeflechtabdeckung 15 verhindert ein Rückschlägen. Die Abdeckung kann aus zwei Lagen eines Drahtgeflechtes von z. B. 0,23 mm Drahtstärke bestehen.

Die Elemente 12 und 13 sind in Porm eines in lig. 2 dargestellten Kopfes gegen die Horizontale geneigt, und es wird eine zylindrische Drahtgeflechtabdeckung 15' verwendet.

-* 4· —

Wie in 3?ig. 3 dargestellt, weist jedes Element 12 und 13 einen Kern 16, 17 aus keramischem Material oder Asbest auf, um den ein Heizdraht 18, 19, z. B. aus Platin, gewickelt ist. Der Kern 16 wird mit katalytisch aktigem Material getränkt, der Kern 17 hingegen wird nicht getränkt. Die !Tragstäbe 11 können aus Draht sein, der so gebogen wird, daß Schleifen 20 entstehen, in denen die Kerne liegen. Die Schleifan können dabei so umgebogen sein, daß sie die Kerne umschließen.

lach einem Ausführungsbeispiel bestehen die Drähte 18 und 19 jeweils aus einen 10 cm langen Platindraht, der einen Durchmesser von 0,0875 mm und einen Widerstand von etwa 3 Ohm aufweist. Die Drähte sind auf die Asbestkerne 16 und 17 aufgewickelt, die jeweiöls 2 mm Durchmesser haben. Der Abstand zwischen den Windungen im Anzeigeelement 12 beträgt 0,0875 mm, ist somit gleich dem Drahtdurchmesser, und. der Abstand im Abgleichelement 13 beträgt 2,5 mm. In fig. 5 ist der Durchmesser des Drahtes 19 mit d und der Abstand zwischen den Wicklungen mit s bezeichnet.

Der Kern 16 ist mit einer Lösung aus 0,1 g Ghlorplatinsäure, 0,02 g Palladiumchlorid und 10 ecm !Formaldehyd getränkt, wobei vorzugsweise einige Eropfen !Terpentin beigemengt sind, um eine Dispersion der Metalle im Kern zu unterstützen. Der Draht 18 wird bis zum Glühen erhitzt, um die Lösungsmittel zu entfernen und die Platin- und Palladiumsalze zu zerlegen, so daß die reinen Metalle im Kern bleiben. Dies geschieht d.uroh einen Strom von z. B. 0,5 Ampere, der so lange durch den Draht geschickt wird, bis das !Formaldehyd entwichen, ist. Danach wird Wasserstoffgas zugeführt, das den Draht durch katalytische Wirkung zum Glühen bringt. Der Strom wird dann abgeschaltet und der Draht glüht weiter, während die Wasserstoffatmosphäre aufrechterhalten bleibt. Das Glühen kann fortdauern bis eine genügende Zersetzung der Salze erfolgt ist.

in einer Kurve der Abstand s (Fig. 5) gegen den Strom, der den Heizdraht des Anzeigeelementes 12 (mit einem Durchmesser von 0,0875 mm) durchfließt und der das Element bei Vorhandensein von Kohlengas zuni Glühen bringt, aufgetragen wird, stellt man fest, daß bei Abständen s bis herab auf etwa 1,25 mm der Strom etwa 1 Ampere bleibt.

_ 5 —

Bei einem Abstand s von etwa 0,625 mm beginnt der erforderliche Strom rasch zu fallen, wenn der Abstand bis auf einen Wert von 0,25 mm vermindert wird, was dem dreifachen Drahtdurchmesser entspricht. Der Strom ist bei etwa 0,175 Bim oder dem zweifachen Drahtdurchmesser auf 0,55 Ampere gefallen und bei 0,1 mm oder dem einfachen Drahtdurchmesser nimmt der Strom einen Wert von etwa 0,3 Ampere an. Ein gewisser Abstand muß jedoch zwischen den Drahtwindungen erhalten bleiben, damit das Gas Zugang zu Katalysator hat. Ein praktisch optimaler Wert für den Abstand dürfte somit ein Wert gleich dem einfachen Drahtdurchmesser sein.

Der Hauptgrund für die Abnahme des erforderlichen Stromes mit kleiner werdendem Abstand scheint darin zu liegen, daß bei kleineren Abständen die erzeugte Wärme mehr auf das Innere der Wendel, den liaum zwischen den Windungen und auf den Heil der !lache des Drahtes, der der freien Atmosphäre ausgesetzt ist, beschränkt wird und daß dadurch die Kühlung vermindert wirö.

!ig« 4 zeigt einen Teil eines Kopfes mit zwei Anzeigeelementen 12, 12' und zwei Abgleichelementen 13, 13', die so zusammengeschaltet werden, waß sie die vier Zweige einer Wheatstone¹sehen Brücke darstellen.

!ig. 6 zeigt einen Kopf mit Anzeige und Abgleichelementen 12 und 13, die durch drei Leitungen 21, 22 und 23 mit dem übrigen !eil der Anzeigeeinrichtung, der weit weg vom Kopf angeordnet ist, angeschlossen sind.

Die Schaltung weist einen Widerstand 24 auf, der die beiden anderen Zweige der Brücke darstellt; die einstellbare Anzapfung am Widerstand ist an die Basis eines !Transistors 25 gelegt. Der Gesamtwert des Widerstandes 24 liegt bei 250 0hm. Die Verbindung der Elemente 12 und 13 ist an den Emitter gelegt und eine Stromquelle von 6 Y ist, wie dargestellt, an den Widerstand 24 geschaltet. Der Kollektor ist über die Wicklung eines Relais 26, das einen Ohm'sehen Widerstand von z. B. 100 0hm hat, an die negative Klemme dieses Speisenetztes gelegt. Die Eelaiskontakte 27 dienen in geschlossenem Zustand zur Einschaltung einer Warn- oder Anzeigelampe 28 am Speise-

netz. Sine Lampe 29 zeigt an, daß der Stromkreis über den Kopf geschlossen ist, wenn ein Schalter 30 eingelegt wird, um die Schaltung in Betrieb zu nehmen, Wenn dann eine Trennung der Elemente 12 oder 13 vorgenommen wird, so wird der einzige Stromkreis für die Lampe 29 über den Widerstand 24 aufrechterhalten, der einen zu hohen Wert besitzt, als daß die Lampe aufleuchten könnte.

Die Verwendung eines Transistorverstärkers hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Verwendung von Röhrenverstärkern. Einer dieser Vorteile besteht darin, daß ein Speisenetz (Batterie) niedriger Spannung verwendbar ist. Ein wesentlicher Vorteil liegt auch darin, daß ein Transistor sehr gut geeignet ist, mit einer Eingabevorrichtung geringer Impedanz zusammenzuarbeiten, wie sie beispielsweise durch den Widerstand des Abgleichelementes 13 dargestellt wird.

Bei der in !ig. 6 dargestellten Schaltung erzeugt eine Verringerung der Eingangsspannung z?/ischen Basis und Emitter, die durch eine Spannungserhöhung am Element 12 aufgrund des Vorhandenseins eines entflammbaren Gases auftritt, einen Anstieg des Emitterstromes und des Kollektorstromes. Da die Kennlinie Bingangsbasisstrom-Eingangsbasisspannung etwa expotential verläuft, ist ein starker Abfall im Basisstrom und damit ein hoher Grad von Rückkopplung, die der ursprünglichen Aenderung entgegenwirkt, gegeben. Die Schaltung ist deshalb gegen jede Aenderung des Kollektorstromes, die durch eine Erhöhung der Umgebungstemperatur oder eine Aenderung der Transistoreigenschaften bedingt ist, stabilisiert.

Das Relais 26 kann auch so angeordnet werden, daß es/ln eingeschaltetem Zustand andere Anzeigeeinrichtungen betätigt, z. B. eine sichtbare oder hörbare Alarm- oder Absehalteinrichtung, wie die Zündeinrichtung einer Verbrennungsmaschine, oder einen Elektromotor, der umläuft und der bei weiterem Lauf in einem entflammbaren Gas Gefahr mit sich bringen kann.

Claims

™j9*2f.3.63 Patentansprüche

1) Einrichtung zur Anzeige des Vorhand ens eins entflammbarer G-ase, mit einer Wheatstone¹sehen Brückenschaltung, bei der wenigstens zwei Arme ein Anzeigeelement und ein Abgleichelement aufweisen, die beide nahe beieinander angeordnet sind, so daß sie den gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind und etwa den gleichen Temperaturwiderstandskoeffizienten aufweisen, τ/obei das Anzeigeelement einen spiralförmig um einen Kern gewickelten Draht mit voneinander getrennten Windungen aufweist, der katalytisch aktiver ist als das Abgleichelement, dadurch gekennzeichnet , daß die Entfernung der Abstände (s) der einzelnen Windungen der Drahtwendel zwischen dem zweifachen und dem halben Wert des Durchmessers (d) beträgt und vorzugsweise gleich dem Drahtdurchmesser (d) ist.

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß der Kern (16) des Anzeigeelementes (12) eine Mischung von Platin und Palladium aufweist.

3) Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Stromquelle an einen Diagonalzweig der Brücke gelegt ist, wobei Emitter und Basis eines Transistors (25) an der anderen Diagonale liegen und der Kollektor mit der Anzeige- oder einer anderen Ansprechvorrichtung (26, 27, 28) verbunden ist.