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Vorrichtung zur Bestimmung eines Bestandteils in Gasgemischen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Bestandteils in Gasgemischen,
wobei ein Gasstrom ein gasdurchlässiges Reagenzpapierblatt durchsetzt und eine der
Konzentration des zu messenden Gasbestandteils entsprechende Verfärbung bewirkt.
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Solche Geräte zur Bestimmung eines Bestandteils in Gasgemischen, wie
Schwefelwasserstoff, wobei die durch den Gas strom bewirkte Verfärbung eines Indikatorpapiers
lichtelektrisch abgetastet und in Meßwerte umgeformt wird, sind bekannt.
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Diese bekannten Geräte arbeiten zwar sehr genau, sind aber aufwendig.
Sie enthalten eine durch einen Motor angetriebene Vorschubeinrichtung für das Reagenzpapierband,
das durch eine Meßkammer oder eine Meß- und eine Vergleichskammer transportiert
wird. Das Meßgas passiert einen Differenzdruckregler zur Konstanthaltung der Meßgasmenge
sowie ein Feinregulierventil und wird dem Papierband in der Meßkammer zugeführt.
Weiterhin sind die bekannten Geräte mit einer optischen Einheit bestehend aus einer
oder mehreren Lampen zur Bestrahlung des Reagenzpapierbands und einem oder mehreren
Lichtelementen versehen. Die Signale der Lichtelemente werden in einer geeigneten
Elektronik umgeformt und auf einem Meßgerät oder Schreiber angezeigt. Die bekannten
Geräte benötigen zum Betrieb somit eine Stromversorgung; außerdem sind sie wegen
des notwendigen Aufwands nicht als Handmeßgeräte verwendbar.
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Es hat sich für bestimmte Anwendungsfälle gezeigt, daß handliche,
tragbare Meßgeräte ohne Stromversorgung benötigt werden, etwa zur Bestimmung der
H2S-Konzentration in Erdgasfeldern. Diese Geräte erfordern nicht die Genauigkeit
der bekannten Geräte; vielmehr ist es wichtig, daß die benötigten Geräte vom Personal
mitgeführt und an Jeder beliebigen Stelle eingesetzt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein derartiges Gerät
zu schaffen, wobei ein Gas strom ein gasdurchlässiges Reagenzpapierblatt durchsetzt
und eine der Konzentration des zu messenden Gasbestandteils entsprechende Verfärbung
bewirkt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Reagenzpapierblatt
in einer Indikatorpatrone aufgenommen ist, die in den Pumpenkopf einer Pumpe eingesetzt
wird.
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Die Indikatorpatrone ist meßgasseitig mit einer durchsichtigen, mehrfach
durchbohrten Scheibe und pumpenseitig mit einem Abgasstutzen versehen.
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In der Indikatorpatrone ist eine vorzugsweise ringförmige Farbvergleichsskale
mit abgestuft eingefärbten Segmenten angeordnet.
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Die Pumpe wird vorzugsweise von Hand betrieben.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß mit jedem
Pumpenhub ein definiertes Meßgas-Volumen angesaugt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Indikatorpatrone
Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus zwei Teilen,
der Indikator-Patrone 1 und der handbetriebenen Balgpumpe 7, in deren Pumpenkopf
8 die Indikator-Patrone 1 eingesetzt wird. In der Indikator-Patrone 1, die mit einem
Absaugstutzen 6 versehen ist, ist in einer Halterung 2 hinter einer durchsichtigen,
mehrfach durchbohrten Scheibe 3 ein kreisförmiges Reagenzpapier 4 dicht in der Passung
aufgenommen, so daß die durch die Öffnungen der Scheibe 3 angesaugte Meßluft durch
das Reagenzpapierblatt 4 hindurchtreten muß. Das Reagenzpapier 4 ist in einem Salz
getränkt, das sich durch die Reaktion mit der zu messenden Komponente verfärbt.
Zur H2S-Messung beispielsweise wird das Reagenzpapier vorzugsweise in einer Bleiazetatlösung
getränkt; bei Einwirkung von H2S erfolgt eine Schwärzung, deren Grad ein Maß für
den H2S-Volumenanteil des Meßgases ist.
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Um das kreisförmige Reagenzpapier 4 herum ist eine ringförmige Farb-Vergleichsskala
5 angeordnet, deren einzelne Segmente entsprechend
den möglichen
Verfärbunger des Reagenzpapiers 4 bis zur Sättigung in mehreren Stufen eingefärbt
sind. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um drei Verfärbungsstufen; das weiße
Segment entspricht der Verfärbung Null und das am stärksten gefärbte Segment der
Sättigungsverfärbung. Die dritte Stufe entspricht einer mittleren Verfärbung. Es
ist natürlich möglich, den Farbvergleichsring in mehr als drei Stufen aufzuteilen,
um eine höhere Genauigkeit für die Bestimmung des Verfärbungsgrades zu erzielen.
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Die Indikatorpatrone kann entweder als Wegwerfteil oder mit nach Benutzung
austauschbarem Reagenzpapierblatt konzipiert werden.
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Da der Meßeffekt durch die mit dem Indikatorpapier reagierende Gasmenge
bestimmt wird, müssen zur einwandfreien Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung
jeweils definierte Volumina des Meßgases angesaugt werden. Die handbetriebene Balgpumpe
7 ist daher so ausgelegt, daß mit jedem Hub gleiche Volumina, beispielweise 100
cm3, angesaugt werden. Es ist dann entweder der mit einer bestimmten Hubzahl erzielte
Verfärbungsgrad oder auch die zur Erzielung einer bestimmten Verfärbung notwendige
Hubzahl ein Maß für den H2S-Gehalt des Meßgases.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Durch Zusammendrücken
der beiden Platten 9 und 10 der Balgpumpe 7 entweicht das Gas aus dem Innern der
Pumpe durch das Auslaßventil 12 und die Auslaßöffnung 13. Nach dem Loslassen der
Platten 9 und 10 entspannen sich die Ferdern 15; das Auslaßventil 12 schließt sich
und das Gas wird durch den Eintrittskanal 11 angesaugt. Die Pumpe ist so ausgelegt,
daß pro Hub ein definiertes Gasvolumen von z.B. 100 cm3 durch das Reagenzpapierblatt
4 angesaugt wird. Mit dem ersten Hub wird das Reagenzpapier entsprechend dem Gehalt
der zu bestimmenden Komponente verfärbt. Bei den weiteren- Htlben wird die Verfärbung
intensiver, bis ab einer bestimmten Hubzahl die Sättigung erreicht ist. Der Grad
der Verfärbung kann an der Farbskala 5 durch optischen Vergleich ermittelt werden.
Außer dem Grad der Verfärbung des Reagenzpapierblattes 4 ist auch die Zahl der Hübe
der Balgpumpe 7, die zum Erzielen einer bestimmten Verfärbung notwendig sind, ein
Maß für den Gehalt der zu messenden Komponente im Meßgas.
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Die Arbeitsweise des Handindikators soll an einem Beispiel weiter
erläutert werden. Das in einer Versuchsreihe untersuchte Reagenzpapier verfärbte
sich in einer Atmosphäre von 30 ppm H2S in Luft nach fünf Pumpenhüben bis zur Sättigung.
Bei einem H2S-Gehalt von 15 ppm H2S würden 10 Pumpenhübe bis zur gleichen Farbsättigung
benötigt. Entsprechend ist die Zahl der Pumpenhub bei höherer Konzentration niedriger.
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Ist z.B. in der Umgebungsluft eine maximale H2S-Konzentration von
30 ppm erlaubt, so ist es empfehlenswert, in der Praxis wie folgt zu verfahren:
Richtwert ist die nach zwei Hüben bei einer Atmosphäre von 30 ppm H2S in Luft sich
einstellende Verfärbung des Reagenzpapiers 4, die in ein Segment des Farbrings 5
eingefärbt ist. Erreicht man diese Verfärbung bereits bei einem Hub oder zwei Hüben
der Balgpumpe 7, so ist die H2S-Konzentration des Meßgases größer oder gleich 30
ppm. Wird die Richtverfärbung jedoch mit zwei Hüben noch nicht erreicht, so ist
die H2S-Konzentration geringer als 30 ppm. Mit Hilfe der weiteren Abstufungen der
Farb-Vergleichsskala 5 lassen sich die H2S-Konzentrationen noch genauer eingrenzen.
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Es ist selbstverständlich, daß sich der erfindungsgemäße Handindikator
auch zur Messung anderer Gase als H2S verwenden läßt, für die auf diese Gase empfindliche
Reagenzpapiere existieren.