DE217212C - - Google Patents

Description

KAI S EkuCrits Jk

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

' - M 217212 ~ KLASSE 42/. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. August 1908 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen und ununterbrochenen Analysieren von Gasen, sowie zur selbsttätigen und dauernden Aufzeichnung der hierbei gefundenen Ergebnisse. Die besondere Verwendung der Erfindung soll in vorliegendem Falle darin bestehen, den Kohlensäuregehalt in Schornsteingasen aufzuzeichnen, beispielsweise von Gasen, die von einer Kesselanlage kommen,

.10 und zwar derart, daß die Aufzeichnungen eine einfache und zuverlässige Angabe von der Leistungsfähigkeit der Feuerungsanlage und damit auch vom Wirkungsgrad der Kessel geben. Die Erfindung soll jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet allein beschränkt sein. Es'ist selbstverständlich, daß eine Vorrichtung, die . im wesentlichen in der gleichen Weise wie der Erfindungsgegenstand konstruiert ist, zur Analyse für andere als Kohlensäuregase in Schornsteinabgäsen oder in Abgasen industrieller Anlagen Verwendung finden kann.

Gemäß der Erfindung sind in einem ' Aus-

,, tauschbehälter ein. Paar Meßgefäße von fast derselben Größe vorgesehen, die abwechselnd mit dem Absorptionsgefäß in Verbindung gebracht werden. Diese Meßgefäße sind so konstruiert, daß sie abwechselnd mit dem zu ana-

...·..: lysierenden Gas. mit Hilfe des Steigens und Fallens von Wasser in dem geschlossenen Austauschbehälter gefüllt und entleert werden können. Durch die Anordnung des Austauschbehälters werden einzelne Flüssigkertsventile, wie sie sonst bei derartigen Apparaten verwendet werden, vermieden.

Fig. ι zeigt eine schematische Ansicht ohne Angabe der Skala oder der genauen Verhältnisse oder Stellungen der verschiedenen Teile zueinander, lediglich zum besseren Verständnis der Beschreibung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung. . Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die" Vorrichtung der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt im einzelnen die Ansicht eines Schieberventils, welches dazu dient, Wasser zu oder aus dem Behälter zu lassen, in dem die Meßgefäße eingeschlossen sind.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den geschlossenen . Behälter, und

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Fig. 5, teil- .-weise im Schnitt.

Es bedeutet 1 einen Wasserbehälter, der auf seinem oberen Teil mit einem Einlaß trichter 2 ausgerüstet ist (Fig. 1), durch welchen ein von einem Hahn oder Ventil regelbarer Wasserstrom hindurchfließt. Das Wasser fließt durch das Rohr 3 nach unten: Der untere Teil dieses Rohres besitzt einen rechtwinkligen Verbindungskanal mit einer Öffnung in einem Schieberventil 4 (s. Fig. ι und 4). Das Schieberventil 4 ist' so angeordnet, daß es entsprechend seiner

Lage entweder das Rohr 3 mit der Öffnung 5 am Boden des Behälters 7 verbindet, oder daß es das untere Ende des Rohres 3 abschließt.

Um das Ventil 4 gegen seinen Sitz zu drücken, ist ein rechtwinkliger Hebel 44 angeordnet (Fig. 4), an dessen einem Ende ein Gewicht 45 und am anderen Ende eine Rolle 46 befestigt ist, die durch das Gewicht gegen die äußere

• Oberfläche des Ventils 4 gedrückt wird. Das Ventil 4 ist mit einem Stift 49 versehen, der den Hub des Ventils nach beiden Richtungen begrenzt dadurch, daß er gegen die geneigte Fläche 50 oder 51 anschlägt. Die Öffnung 5 gestattet den Durchfluß des Wassers von Rohr 3 durch das Ventil 4 zu dem Behälter 7, wenn das Ventil sich in seiner untersten Lage befindet. Wenn sich das Ventil dagegen in seiner obersten Lage befindet, so gestattet es einen Ausfluß des Wassers, welches sich in dem Behälter 7 befindet, nach unten durch das Rohr 6. Wie in den Fig. 1 und 6 gezeigt ist, ist der Behälter 7 mit einem am Boden angeordneten Gefäß 8 versehen, welches dazu dient, einen Teil des Wassers zurückzubehalten, wenn der Behälter entleert ist. Der Behälter 7 ist durch eine Platte 9 überdeckt, die eine Reihe Öffnungen besitzt Die genannten Öffnungen sind bedeckt durch einen Schieber 10, der mit Aussparungen ausgestattet ist, um abwechselnd die verschiedenen Einlasse und Auslässe zu verbinden, die durch die Öffnungen im Deckel 9 gebildet werden. Der Schieber 10 ist mit dem Schieber ventil 4 der Gestänge 11, 12, 13 verbunden Die Öffnung 14 im Deckel 9 führt nach außen, die Öffnung 15

in das Innere des Behälters 7. Die Öffnung 16 führt zu dem Meßgefäß 17, das in dem Behälter 7 befestigt ist (Fig. 1, 5 und 6). Die Öffnung 18 ist durch das Rohr 19 mit dem obersten Punkt der kegelförmig gestalteten Glocke 20 verbunden die in einem Behälter 21 liegt, der fast ganz bis zu dem obersten Punkte der konischen Glocke 20 mit einer absorbierenden Flüssigkeit gefüllt ist.

Eine Öffnung 22 führt zu einem zweiten Meßgefäß 23, das ebenfalls in dem Behälter 7 befestigt ist und an seinem unteren Ende mit einem Rohr 24 ausgestattet ist, welches unter dem Wasserspiegel des in dem Gefäß 8 zurückbleibenden Wassers mündet (Fig. 1, 5 und 6).

Das Meßgefäß 23 ist mit einem Behälter 25 durch ein gekrümmtes Rohr 26 verbunden und mittels eines anderen Rohres 28 mit dem Innern einer Glocke 27, die in dem Behälter 25 eintaucht. Die Glocke 27 trägt einen Wagebalken 31 (Fig. 1, 2 und 3), der mit einem Gewicht 30 ausgerüstet ist und seinen Drehpunkt bei 29 hat. Am anderen Ende desselben befindet sich ein Schreibstift 32, der auf dem Papierblatt 33 anhegt, das auf einer Drehtrommel 34 aufgerollt ist, welch letztere durch ein Uhrwerk in bekannter Weise angetrieben wird. Das Rohr 6, das an dem Schieberventil 4 angeordnet ist und mit diesem gleichzeitig sich bewegen soll, führt zu dem Boden des Behälters 36 durch einen Schwimmer 37 hindurch, mit dem es ebenfalls verbunden ist. Der^Behälter 36 ist mit einem Entleerungsheber 39 versehen. Der Behälter 36 ist ferner ausgerüstet mit einem Innengefäß 55, um einen Teil des Wassers zurückzubehalten (s. Fig. 1 gestrichelte Linien). Dieser Behälter 55 bildet einen Wasserverschluß für das Rohr 40, welches den Behälter 36 mit dem Behälter 41 verbindet, der als Wasserverschluß für ein Saugrohr 42 dient. Dieses Rohr 42 führt vom Behälter 41 zu dem Schornstein, aus welchem das zu untersuchende Gas entnommen wird. Der Behälter 41 ist durch ein Rohr 43 mit dem oberen Teil des Behälters 7 verbunden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Man läßt Wasser in den Behälter 1 in einer Menge einströmen, die der Geschwindigkeit entspricht, mit welcher das Instrument die Analyse des Gases vornehmen und das Ergebnis der Analyse aufzeichnen soll. Wenn das Ventil 4 in seiner niedrigsten Lage ist, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, so fließt das Wasser durch das Rohr 3 und das Ventil 4 in den Behälter 7. Da der Wasserspiegel in diesem Behälter 7 in die Höhe steigt, so fließt das Wasser auch in die Meßgefäße 17 und 23 durch die offenen Röhren, in die diese Gefäße an ihrem unteren Ende auslaufen. Der Zufluß des Wassers findet so lange statt, bis es in dem Behälter 7 die Höhe des Auslaufrohres 43 erreicht hat, von wo es dann in den Behälter 41 überfließt und von dort durch das Rohr 40 in den Behälter 36 nach unten geht. In dem Maße, wie sich dieser Behälter 36 füllt, hebt sich der Schwimmer 37, wobei er das Ventil 4 hebt, so daß nunmehr das Rohr 6 mit dem Innern des Behälters 7 durch die Öffnung 5 in Verbindung kommt und das Rohr 3 unten geschlossen wird, wodurch dann der Ztifluß von Wasser aus dem Wasserbehälter 1 abgeschnitten wird. Der Inhalt des Behälters 7 fließt jetzt durch die Öffnung 5 und durch das Rohr 6 in den Behälter 36, von wo das Wasser durch den Heber 39 und den Überlauf 52 fortgeführt wird. Wenn nun der Behälter 7 vom Wasser entleert ist, so wird trotzdem der Behälter 36 durch den Heber 39 weiter entleert werden, bis der Schwimmer 37 in seine Anfangslage herabgesunken ist und dadurch das Ventil 4 in die Stellung der Fig. 1 bringt. In dieser Stellung ist das Ende des Rohres 3 wieder geöffnet, so daß das Wasser aus dem Behälter 1 wieder in den Behälter 7 fließt.

Es ist leicht einzusehen, daß, solange der iao Behälter 1 Wasser enthält, dieses Wasser abwechselnd in dem Behälter 7 steigen und fallen

wird, wobei der höchste und der tiefste Wasserstand in diesem Behälter 7 geregelt wird durch . die Lage der Öffnung 5 und des Überlaufrohres 43. Die Bewegung des Ventils 4 wird mittels des Gestänges 11, 12,13 dem Ventilschieber 10 mitgeteilt, so daß, wenn das Ventil 4 in seiner höchsten Lage sich befindet, der Schieber 10 so weit bewegt ist, daß die Verbindung zwischen dem Innern der Kammer 7 und der äußeren Atmosphäre durch die Öffnung 14 abgeschnitten ist, während eine Verbindung hergestellt ist zwischen dem oberen Ende des Meßgefäßes 1.7 und dem Innenraum der Kammer 7 durch die Öffnungen 15 und 16. Da eine dauernde Verbindung des großen Behälters 7 mit dem Wasserbehälter 41 oberhalb des Wasserspiegels durch das.Rohr 43 vorhanden ist, so entsteht dadurch, daß der Wasserspiegel in der Kammer 7 fällt und das Wasser durch die Öffnung. 5 ausläuft, wobei gleichzeitig die Verbindung der Kammer 7 mit der Atmosphäre durch das Ventil 10 abgeschnitten ist, ein teilweises Vakuum in der Kammer 7, wobei das Gas aus dem Schornstein durch das Rohr 42, den Behälter 41 und das Rohr 43 in die Kammer 7 einströmt. Auf diese Weise wird die Kammer 7 gefüllt mit dem zu untersuchenden Gas. Ein Teil dieses Gases füllt das Meßgefäß 17 durch die Öffnungen 15 und.16, deren Verbindung durch das Ventil 10 hergestellt ist. Die. Gestalt des Meßgefäßes 17 (und auch 23) ist derart, .daß die Menge des Gases, welche aufgenommen wird, in aufeinander folgenden Arbeitsperiöden in sehr geringen Grenzen schwankt. Dies wird dadurch verursacht, daß in den engen Röhrchen eine Veränderung des Wasserspiegels nicht wesentlich den Kubikinhalt der genannten Gefäße verändert. Das Gefäß 17 ist so angeordnet, daß das untere Ende ohne Wasserverschluß ist, wenn das Wasser in dem Gefäß 7 seinen tiefsten Stand erreicht hat. Dadurch wird bewirkt, daß dasselbe gänzlich von Flüssigkeit entleert und mit Gas gefüllt werden kann. Andererseits ist das untere Ende des Meßgefäßes 23 dauernd unter. Wasser Verschluß, da es in den Behälter 8 mündet, der niemals vom Wasser unter eine bestimmte Höhe entleert wird. Wenn das Meßgefäß 17 mit Gas gefüllt ist infolge der Entleerung der Kammer 7, so fallen schließlich bei der Entleerung des Gefäßes 36 auch der Schwimmer. .37 und das Ventil 4 in die Anfangslage herab (Fig. 1), wodurch das Ventil 10 in eine solche Lage kommt, daß wiederum Verbindung zwischen der Atmosphäre und dem Innern der Kammer 7 durch die Öffnungen 15 und 14 hergestellt ist, so daß die Gase, die nicht in das Meßgefäß 17 eingetreten sind, aus der Kammer 7 ;n die Atmosphäre ausströmen können, sobald das Wasser wieder in der Kammer 7 zu steigen beginnt. Zuderselben Zeit ist das obere Ende des Meßgefäßes 17 getrennt von dem Innern der Kammer 7 und durch das Ventil 10 mit dem Rohr 19 verbunden, das zu dem Innern der Glocke 20 in den Behälter 21 führt. Wenn nun der Wasserspiegel in der Kammer 7 wiederum zu steigen beginnt, so werden die Gase von dem :; Meßkessel 17 allmählich durch das Rohr 19 unter die Glocke 20 hinübergedrückt, wo sie in innige Berührung mit der absorbierenden Flüssigkeit kommen, welche beispielsweise aus kaustischem Kali bestehen kann. Die Glocke 20 besitzt eine verhältnismäßig große Fläche, und der oberste Teil ist möglichst dünn gemacht. Der Spiegel der ■ Absorptionsflüssigkeit ist so angeordnet, daß, wenn das Gas von dem Meßgefäß 17 durch das steigende Wasser unter die Glocke 20 hinübergedrückt wird, dadurch bewirkt wird, daß die Absorptionsflüssigkeit außerhalb der Glocke steigt und über sie hinwegfließt. Diese Anordnung ist aus dem Grunde gewählt, weil dies einen verhältnismäßig ge- ■. : ringen Druck in dem Rohre 19 und in dem Meßgefäß 17 verursacht und den Wasserspiegel in der Röhre 16 so wenig wie möglich verändert. Bei der nächsten Umsteuerung des Ventils 10 wird das nicht absorbierte Gas von der Glocke 20 mittels des Wassers, welches in dem Meßgefäß 23 fällt, durch das Ventil 10 und die Leitungen 22 und 18 hindurch in das zweite Meßgefäß 23 hinübergesaugt. Da der Kessel 23 nur wenig größer ist als der Kessel 17, so folgt daraus, :.. daß, wenn kein Gas in der Glocke 20 absorbiert worden ist, nur ein geringes Vakuum in dem zweiten Meßkessel 23 entstanden sein wird, sobald das Wasser in der Kammer 7 ■ seinen tiefsten Stand erreicht. .Da der Kessel 23 mittels i des Rohres 28 mit der Glocke 27 in Verbindung steht, so wird das geringe Vakuum, welches unter der Glocke besteht, diese zum Sinken bringen. Die normale Lage der Feder auf der Karte 23 ist stets oberhalb der Nullinie, wenn die ganze Gasmenge von dem Absorbierraum 21 zu dem zweiten Gefäß 23 hinübergegangen ist. Ein geringes Vakuum, welches lediglich durch die Verschiedenheit in der Größe der Meßgefäße verursacht wird, genügt, um so viel Luft aus der Glocke 27 fortzuziehen, daß die Feder die Nullinie nach unten überschreitet. Wenn ein beträchtlicher Teil des Gases durch die Absorptionsflüssigkeit absorbiert ist, so entsteht in dem Meßkessel 23 und unter der Glocke 27 ein größeres Vakuum, wodurch bewirkt ist, daß die Feder 32 tiefer herabsinkt und auf der Karte 33 die Menge des absorbierten Gases anzeigt. Die Bewegung der Feder kann geregelt werden durch Änderung der Lage des Gewichts 30 auf dem Hebel 31. Wenn das Ventil 10 wiederum in die Stellung der Fig. 1 bewegt wird, so gibt es die Öffnung 22 frei, so daß der Inhalt des zweiten Meßkessels 23 in die Atmo-Sphäre hinausbefördert werden kann, wenn das Wasser wieder in der Kammer 7 steigt. Der

Druck in dem Kessel 23 und unter der Glocke 27 steigt dadurch wieder auf Atmosphärendruck, und der Schreibstift wird wieder gehoben in seine Stellung oberhalb der Nullinie und ist fertig für den nächsten Meßvorgang. Die Bewegung des Stifthebels wird kontrolliert durch einen Anschlag 53 (Fig. 3), der den Hebel immer wieder in dieselbe Lage zurückbringt. Es ist leicht zu verstehen, daß das Rohr 24, welches an dem unteren Ende des zweiten Meßgefäßes 23 angeordnet ist und unter den Spiegel des Wassers in der Kammer 8 ragt, verhindert, daß das Vakuum, welches in der Kammer 7 vorhanden ist, einen Einfluß auf die Bewegung der Glocke 27 hat und dadurch das genaue Arbeiten beeinträchtigt. Das gekrümmte Rohr 26 bildet eine Verbindung zwischen dem Wasser in dem Behälter 25 und dem obersten Punkte des Meß-

■ gefäßes 23, wodurch bewirkt wird, daß das

ao Wasser in dem Behälter 25 trotz der Verdunstung stets in gleichbleibender Höhe erhalten wird. Das Rohr 26 ist nach unten gekrümmt, damit eine gewisse Menge Wasser in ihm zurückbleibt, wodurch der Eintritt von Luft nach dem genannten Gefäß 23 verhindert wird. Die Vorrichtung kann selbsttätig ununterbrochen für lange Zeitabschnitte ohne Wartung arbeiten. Der einzige Wasserabschluß, der der atmosphärischen Luft ausgesetzt ist, ist die Flüssigkeitsoberfläche in dem Behälter 25, die stets dieselbe Höhe beim normalen Arbeiten des Apparates behält. Es ist also keine Gefahr vorhanden, daß die Hitze des Kesselhauses das Wasser in diesem Wasserabschluß zur Verdunstung bringen kann.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zur dauernden, selbsttätigen Analyse von Gasen, bei welcher zwisehen zwei Meßgefäßen ein Absorptionsgefäß eingeschaltet ist, dadurch gekenn- zeichnet, daß die beiden Meßgefäße (17, 23) in einem abwechselnd Wasser und Gas aufnehmenden Austauschbehälter (7) angeordnet sind, in dem das Betriebswasser abwechselnd steigt oder fällt, so daß die Meß- gefäße abwechselnd mit dem zu analysierenden Gas gefüllt und darauf von ihm entleert werden.

2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein am Austauschgefäß angeordnetes Ventil (4), das durch einen in einem Auffanggefäß (36) angeordneten Schwimmer (37) so gesteuert wird, daß der Austauschbehälter (7) abwechselnd mit dem Wässerzufluß (3) und mit dem Auffanggefäß (36) verbunden ist.

3. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffanggefäß (36) mit einem Wasserverschluß (55) für das Fallrohr (40) versehen ist, zum Zwecke, den Zutritt von Gas zu verhindern, so daß der vom Wasser entleerte Austauschbehälter (7) durch das Überlaufrohr (43) mit Gas gefüllt wird.

4. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen mit dem Ventil (4) verbundenen Schieber (10), dessen Kanäle die zu bzw. von dem Absorptionsgefäß (21) geführten Gasmengen steuern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.