DE2362158C2

DE2362158C2 - Vorrichtung zum Bestimmen der in einer Flüssigkeit enthaltenen Menge gelösten Gases

Info

Publication number: DE2362158C2
Application number: DE19732362158
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Phys. 7920 Heidenheim Brand
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1973-12-14
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1975-08-14
Also published as: DE2362158B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der in einer Flüssigkeit enthaltenen Menge gelösten Gases in einem ruhenden System unter Verwendung eines Vakuums, mit einem eine abschließbare öffnung aufweisenden, im übrigen geschlossenen Behälter.

Derartige Messungen dienen beispielsweise zur Bestimmung des Luftgehaltes im Wasser, z. B. für Kavitationsuntersuchungen bei Strömungsmaschinen oder tür Überprüfung der Wasserqualität. Ebenso können Sie zum Bestimmen des Luftgehaltes in öl dienen, was wegen des sich z. B. bei Turbogetrieben ergebenden Leistungsabfalles bei Vorhandensein von Luft in öl von Interesse ist.

Es sind verschiedene Verfahren zum Bestimmen der in Flüssigkeiten gelösten Menge von Gasen bekannt, die zum Teil auf chemischen, zum Teil auf physikalischen Erscheinungen beruhen. Bei den chemischen Verfahren erfolgt die Ermittlung des Gasgehaltes durch die chemische Bindung einzelner Komponenten. Sie sind umständlich und zeitaufwendig, bei den physikalischen Verfahren ist es bekannt, die gelösten Gase durch Vakuum auszutreiben. In dem van-Slyke-Verfahren z. B., das für die chemische Analyse von im Blut gelösten Gasen entworfen wurde, aber auch in hydraulischen Laboratorien zur Messung des aufgelösten Luftgehaltes im Wasser benutzt wurde, wird eine abgemessene Wassermenge einem mittels eines Quecksilberbehiilters erzeugten Toricelli-Vakuum unterworfen, wobei das Wasser durch Schütteln des Behälters bewegt wird, um das Entweichen des aufgelösten Gases zu unterstützen. Das freigesetzte Gas wird durch Verändern des Spiegels des Quecksilber-Vorrates in ein Meßrohr gedrückt. Der Partialdruck des Gases wird dann von einem mit dem Meßrohr verbundenen Manometer gemessen und der Inhalt bezogen auf Normaltemperatur und -druck durch Anwendung der Gasgesetze festgestellt.

Da bei diesem Gerät nur mit sehr kleinen Probemengen gearbeitet werden kann, ist es sehr ungenau. Außerdem ist die Handhabung wegen der zerbrechlichen Glasapparatur und wegen des Umfangs mit Quecksilber ortsgebunden, umständlich und das Gerät deshalb nur von geübten Laboranten zu bedienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mittels welcher genau und schnell die Menge von in einer Flüssigkeit gelöstem Gas bestimmt werden kann und die auch von ungelernten Kräften einfach bedienbar ist.

Erfindungsgemäß ist im oberen Bereich des Behälters ein mit dessen Innenraum in Verbindung stehendes Steigrohr angeordnet, befindet sich die abschließbare öffnung am oberen Ende des Steigrohres und ragt in den Behälter eine wahlweise an eine Druckquelle oder ein Vakuum anschließbare beutelartige Blase.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist am Übergang vom Behälter zum Steigrohr ein Verschlußstopfen zum Abschließen des Steigrohres angeordnet. Dieser kann weiterhin mit einem das Steigrohr oben abschließenden Kolben über eine im Steigrohr einen Ringquerschnitt belassende als Meßstab ausgebildete Stange verbunden sein.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung erhält man ein Meßgerät, mit dem überraschend einfach und genau der Gasgehalt in Flüssigkeiten gemessen werden kann. Das Gerät ist für Flüssigkeiten geeignet, die nicht unter Druck stehen oder es wird als zweite Stufe in einem Verfahren angewendet, bei dem von unter Überdruck stehender Flüssigkeit enthaltenem gelöstem und ungelöstem Gas in einer ersten Stufe das ungelöste Gas vollständig und gegebenenfalls Teile des gelösten Gases bereits ermittelt wurden und dabei eine Druckentspannung der Flüssigkeit erfolgte. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der ursprüngliche Überdruck der Flüssigkeit relativ gering, z.B. weniger als 10 mWS ist.

Das Gerät nach der vorliegenden Erfindung kann aber auch zum Nachweis dafür dienen, daß bei einer Ermittlung des Gasgehaltes von unter hohem Druck stehender Flüssigkeit in einem anderen Verfahren auch das gelöste Gas bereits vollständig ermittelt worden ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß das Gerät keine Abdichtungen zwischen bewegten Teilen aufweist, z. B. Kolben zur Erzeugung des Vakuums.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Das Gerät besteht aus einem relativ großen zylindrischen Behälter 1, an den auf der Oberseite ein Steigrohr 2 angeschlossen ist. In dem Behälter 1 befindet sich eine beutelartige Blase3, z.B. aus Gummi, die an ein aus dem Boden des Behälters 1 herausführendes Röhrchen 4 angeschlossen ist. Das Röhrchen 4 kann wahlweise an einen Druck- oder Vakuumerzeuger angeschlossen werden. Das Steigrohr 2 ist mit einem Stopfen 5 verschlossen, der an einer Verbindungsstange 6 einen unteren Verschluß 7 zwischen Behälter 1 und Steigrohr 2 trägt. Der einen O-Ring8 tragende Stopfen S is\ derart ausgebildet, daß der un-

♦ere Verschluß 7 bei noch abschließendem Stopfen 5 geöffnet werden kann. Das Steigrohr 2 weist einen Meßstab 9 auf.

Zum Messen wird die Blase 3 so veit aufgeblasen, daß sie gerade noch nicht gespannt ist. Dann wird durch das Steigrohr 2 bei völlig geöffnetem Stopfen 5 und damit geöffnetem Verschluß 7 die zu messende Flüssigkeit, z. B. Wasser, bis zu einer solchen, gegebenenfalls durch eine Marke gekennzeichneten Höhe eingefüllt, daß nach dem Schließen des Stopfens S bei offenbleibendem Verschluß 7 in dem Behälter nicht der geringste Rest an freier Luft vorhanden ist. Wird nun das nach außen führende, mit der Gummiblase 3 verbundene Röhrchen 4 an ein Vakuum gelegt, so zieht sich die Gummiblase zusammen und es entsteht in dem Behälter I ein Unterdruck, der maximal dem Dampfdruck der eingefüllten Flüssigkeit entspricht. Dabei wird das gelöste Gas frei und kann durch Schütteln des Behälters beschleunigt ausgetrieben werden. Außerdem sammelt sich der freigewordene Flüssigkeitsdampf der zu untersuchenden Flüssigkeit. Nach dem Abschalten des z. B. durch eine Vakuumpumpe erzeugten Vakuums bläht sich die Blase wieder auf. Auf diese Weise wird auch in dem Behälter 1 wieder Atmosphärendruck hergestellt. Durch Senkrechtstellen des Gerätes sammelt sich das ausgetriebene Gas im oberen Teil des Steigrohres 2, wobei mit Hilfe des Meßstabes 9 die freigewordene Gismenge ermittelt werden kann.

Dieser Vorgang wird zweckmäßigerweise einige Male wiederholt, da erfahrungsgemäß bei der ersten Evakuierung nur etwa 95% des Gases frei werden. Dabei dient der Verschluß 7 am unteren Teil des Steigrohres dazu, daß trotz Vorhandensein von Gas im Steigrohr der Dampfdruck wieder erreicht werden kann. Es wird nämlich bei den Wiederholungen zunächst nur so weit evakuiert, bis der Wasserspiegel im Steigrohr nur bis an die Stelle des unteren Ver-Schlusses abgesenkt ist. Durch völliges Hineinschieben des Stopfens 5 wird dann das Steigrohr am unteren Ende bei 7 verschlossen. Beim nochmaligen Evakuieren entsteht dann im Raum des Behälters 1 unbeeinflußt von dem im Steigrohr 2 befindlichen Gas der volle von der Pumpe erreichbare Unterdruck bzw. der Dampfdruck der zu untersuchenden Flüssigkeit bei der gegebenen Temperatur. Der Behälter 1 wird wiederum kräftig geschüttelt und dabei weiteres Gas ausgetrieben. Nach dem Abschalten des Vaku-

ao ums und öffnen des unteren Verschlusses 7 vereinigt sich die nunmehr ausgetriebene Gasmenge mit der bereits im Steigrohr befindlichen. Für sehr genaue Messungen kann diese Prozedur noch ein- oder zweimal wiederholt werden.

Für die Berechnung der Gasmenge ist es wichtig, die in dem zweiten Behälter untersuchte Wassermenge genau zu ermitteln, z. B. in einem Meßbecher oder durch Wiegen des Behälters im leeren und gefüllten Zustand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen der in einer Flüssigkeit enthaltenen Menge gelösten Gases in einem ruhenden System unter Verwendung eines Vakuums, mit einem eine abschließbare Öffnung aufweisenden, im übrigen geschlossenen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Behälters (1) ein mit dessen Innenraum in Verbindung stehendes Steigrohr (2) angeordnet ist, daß sich die abscbließbare Öffnung am oberen Ende des Steigrohres (2) befindet und daß in den Behälter (1) eine wahlweise an eine Druckwelle oder ein Vakuum anschließbare beutelartige Blase (3) ragt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am Übergang vom Behälter (1) zum Steigrohr (2) angeordneten Verschlußstopfen (7) zum Abschließen des Steigrohres.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (7) mit einem das Steigrohr (2) oben abschließenden Kolben (5) über eine im Steigrohr einen Ringquerschnitt belassende als Meßstab (9) ausgebildete Stange (6) verbunden ist.