DE304796C

DE304796C -

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Publication number: DE304796C
Application number: DENDAT304796D
Authority: DE
Priority date: 1916-01-17
Also published as: GB156524A

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

304796 ■-KLASSE JA^ GRUPPE

HERMANN HEINICKE^Lin SEEHOF b.TELTOW

Vorrichtung zum Anzeigen von explosiblen Gasgemischen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Januar 1916 ab.

Die in nachfolgendem beschriebene Vorrichtung zum Anzeigen von explosiblen Gasgemischen geht von folgendem bekannten Prinzip aus: Belastet man einen elektrischen Leiter von kleinem Querschnitt, welcher mit Temperäturänderungen auch seine elektrische Leitfähigkeit wesentlich ändert, so hoch mit Strom, daß. die durch den Strom erzeugte Eigentemperatur des Leiters wesentlich höher

ίο als die Temperatur der den Leiter umgebenden Gase wird, so hängt der elektrische Widerstand dieses Leiters im wesentlichen von der Wärmeleitfähigkeit des den Leiter umgebenden Gases oder Gasgemisches ab, d. h. die Temperatur des Leiters als auch sein Ohmscher Widerstand werden sich je nach der Art des Gases oder Gasgemisches ändern.

Dieser physikalische Vorgang ermöglicht es, das den Leiter umgebende Gasgemisch anzuzeigen, wenn man einen oder zwei der vorerwähnten stark strombelasteten Leiter kleinen Querschnitts in einen Zweig oder in zwei diametral gegenüberliegende Zweige einer Wheat stoneschen Brückenanordnung bringt, welche an einer konstanten Spannung liegt, während die beiden anderen Zweige der Brücke nur schwach mit Strom belastet sind, also größe-

* ren Querschnitt besitzen. Gleicht man nun eine derartige Brückenanordnung in einem bestimmten Gase, ζ. B. in Luft, so ab, daß ein in bekannter Weise in die Brücke eingeschaltetes Galvanometer keinen Ausschlag anzeigt, so wird die Nadel des Galvanometers sofort einen Ausschlag anzeigen, wenn man die Brückenanordnung in ein Gas oder Gasgemisch von anderem Wärmeleitvermögen, als es die Luft besitzt, bringt, da den stark strombelasteten Zweigen dann mehr oder weniger Wärme als den schwach belasteten entzogen wird, wodurch dann das Gleichgewicht der Brücke gestört wird.

Als Material für die stark strombelasteten Zweige wählt man am besten ein Metall von verhältnismä-ßig schlechtem elektrischen Leitvermögen und hohem Temperaturkoeffizienten, wie z. B. Nickel, Eisen, Blei, Platin usw., während für die anderen schwach strombelasteten Zweige ein Material von sehr hohem elektrischen Widerstand, aber mit sehr geringem Temperaturkoeffizienten, wie z. B. Manganin, Nickelin usw., in Frage kommt.

Bei den Messungen von Gasgemischen mittels einer derartigen Brückenanordnung hat sich aber der Übelstand herausgestellt, daß nach Abgleichung der Wheatstoneschen Brükkenanordnung auch in reinen Luftgemischen Ausschläge der Galvanometernadel erfolgten, die durch äußere Temperaturänderungen, also nicht durch den Einfluß des Wärmeleitvermögens eines Gases oder Gasgemisches hervorgerufen wurden. Derartige Ausschläge, die durch äußere Temperaturänderungen (Änderungen der Raumtemperatur) entstehen, würden jedoch zu Täuschungen bzw. falschen Angaben führen.

Um diesen Nachteil zu vermeiden und diese unerwünschten Wirkungen äußerer Temperaturschwankungen möglichst auszuschalten, ist gemäß der Erfindung die Einrichtung so getroffen, daß in die beiden schwach strombelasteten bzw. schwach erhitzten Zweige der Wheatstonebrücke zusätzliche Drahtwindungen

eingeschaltet sind, die aus verschiedenen Metallen bestehen und somit bei äußeren Temperaturänderungen kompensierend wirken. Bestehen beispielsweise die beiden stark strombelasteten Zweige aus Nickeldrähten, die beiden anderen Abgleichwiderstände aber aus Manganindrähten, so muß jedem aus Manganin bestehenden Brückenzweig eine bestimmte Länge von Nickeldraht von gleichem Querschnitt wie der Manganindraht zugefügt werden, um diesen beiden Zweigen bis zu Raumtemperaturänderungen von beispielsweise ο bis 5o°C annähernd den gleichen Temperaturkoeffizienten wie den Nickeldrähten der anderen Zweige zu geben, wodurch gleichmäßige Veränderungen der Ohmschen Widerstände aller Zweige der Brücke bei Änderungen der äußeren Temperatur bis zu 50⁰C auftreten.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsfor-

ao men der Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung in den Fig. 1 und 2 beispielsweise veranschaulicht, in denen

Fig. ι schematisch die Wheatstonesche Brückenanordnung mit der Kompensationsvorrichtung nach der Erfindung darstellt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Anzeigevorrichtung.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind mit 1 und 2 die stark mit Strom belasteten Brückenzweige von geringem Querschnitt bezeichnet, die durch das Gas bzw. Gasgemisch beeinflußt werden. Die anderen beiden, den aktiven Zweigen angrenzenden Brückenzweige enthalten die kompensierenden Drahtwindungen 3, 4 bzw. 5, 6, die aus zwei verschiedenen Metallen bestehen,, so daß durch äußere Erwärmung oder Abkühlung die Brücke nicht beeinflußt wird. Bestehen z. B. die Zweige 1 und 2 aus Nickel, so besteht der kompensierte Zweig 3, 4 aus einem Teil Nickel (3) und aus einem Teil Manganin (4), und in dem kompensierten Zweige 5, 6 besteht der Zweig 5 aus Nickel und Zweig 6 aus Manganin.

Die Auswahl der für die Messung zur An-Wendung kommenden Metalle in den aktiven Zweigen als auch zur Kompensierung gegen äußere Temperaturänderungen hängt von der Natur der Zusammensetzung des Gases oder Gasgemisches ab. Für explosible Gasgemische oder Gase darf z. B. kein Metall zur Anwendung kommen, auf welches das Gas oder Gasgemisch chemisch einwirkt, wie es z. B. Wasserstoff-, Benzin- oder Äthergase auf Platin und Palladium usw. tun. Für derartige Gase kommen z. B. nur Nickel, Eisen, Blei usw. in Betracht, also Metalle, auf welche derartige Gase durch Okklusion nicht einwirken können.

Das Galvanometer oder Anzeigeinstrument

liegt zwischen den Punkten 9 und 10, und an den Punkten 7 und 8 ist die Stromquelle 11 angeschlossen. Die Beeinflussung der Brückenzweige ι und 2 durch ein Gas oder Gasgemisch in der vorerwähnten Weise durch die Änderung der Wärmeableitung und des elektrischen Widerstandes ergibt Abweichungen der GaI-vanometernadel vom Nullpunkt, da durch die Wärmeentziehung das Gleichgewicht der Brücke gestört wird. Da die Wärmeentziehung in den Zweigen 1 und 2 mit dem Prozentgehalt an Gas steigt, so kann man an der Skala des Galvanometers direkt den Prozentgehalt an Gas ablesen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten, ■ vorzugsweise zur Anwendung kommenden Ausführungsform werden mit 13 und 14 die Anschlußklemmen für die Stromquelle 11 bezeichnet, während bei 7, 8, 9 und 10 die Anschlüsse für die Wheatstonesche Brücke liegen. 15 bezeichnet einen Regulierwiderstand, 16 ein Voltmeier und 17 einen Umschalter mit den Klemmen 18, 19, 20, 21, 22 und 23; 24 ist ein Vorschaltwiderstand und 25 bezeichnet das Galvanometer.

Die Anwendungsart und Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist alsdann folgende: Zunächst wird der Umschalter auf die Klemmen 19 und 20 eingestellt. Durch den Regulierwiderstand

15 wird der Strom der Stromquelle 11 so reguliert, daß der Spannungsmesser 16 auf eine durch Eichung in atmosphärischer Luft bestimmte Marke einspielt. Bei der Einregulierung des Stromes auf die am Spannungsmesser

16 angebrachte rote Marke zeigt die Nadel des Galvanometers 25 auf Null. Treten jetzt Gase auf, so wird den Brückenzweigen 1 und 2 Wärme entzogen, der Widerstand der beiden Zweige wird also kleiner. Der hierbei in der Brücke entstehende Strom bewirkt dann z. B. einen Ausschlag der Nadel des Galvanometers 25 nach der rechten Seite der Skala. Die rechte Seite der Skala gibt beispielsweise den Prozentgehalt der Gasmischung bis zu 10 Prozent an. Ist mehr Gas als 10 Prozent in der Mischung vorhanden, so reicht der Meßbereich der rechten Seite der Skala nicht aus. Wird hingegen der Umschalter auf die Kontakte 18 und 21 umgelegt, so schlägt der Zeiger des Galvanometers nunmehr nach links aus. Infolge des durch den Umschalter jetzt vorgeschalteten Widerstandes 24 geht der Meßbereich der linken Seite des Galvanometers 25 von 0 bis zu 100 Prozent.

Claims

Patent-Anspruch:

Vorrichtung zum Anzeigen von explosiblen Gasgemischen mit in zwei einander diametral gegenüberliegenden Zweigen einer Wheatstoneschen Brücke eingeschalteten Drähten von geringem Querschnitt, welche einen hohen Temperaturkoeffizienten besitzen, und die beim Auftreten verschiedener Gase oder Gasgemische infolge deren verschiedener Wärmeleitvermögen ihren

Widerstand ändern, so daß das Anzeigeinstrument der Brücke entsprechende Ausschläge zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden anderen Brückenzweigen, welche nur sehr schwach von Strom belastet werden, durch zusätzliche Einschaltung von Drahtwindungen aus anderem Material ein bestimmter Temperaturkoeffizient, der demjenigen der vom Gas beeinflußten erstge-"^; nannten Zweige entspricht, gegeben wird, zum Zweck, den störenden Einfluß von Änderungen in der Raumtemperatur auf die Angaben des Anzeigeinstrumentes möglichst auszuschalten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.