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Gasanalytischer-Apparat. Es gibt gasanalytische -Apparate, bei denen
zum Ansaugen des Gases sowie zum Einführen desselben in das Absorptionsgefäß eine
mechanisch stetig zu betreibende Pumpe mit starrem Kolben und stets gleichbleibendem
Kolbenhub dient.
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Demgegenüber basteht die vorliegende Neuerung darin, daß' ein gleichfalls
das Abfangen bzw. Ansaugen einer Gasprobe und deren Verdrängung in den Absorptionsraum
bewirkender starrer Kolben zugleich durch seine Eigenb2wegungen die Steuerung der
Zylindergasventile sowie den Druckausgleich im Apparate nach der Analyse bewirkt.
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D;e Zeichnung zeigt baispielsweise einen mit dieser Neuerung versehenen
gasanalytischen Apparat folgender Zusammensetzung.
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In einem Zylinder r befindet sich ein Kolben 2 m't Deckel 4, Dichtungsringen
6 und 7 und rd-t einem Zwischenring 5. Diese Kolbenteile werden durch eine Schraube
14 zusammengehalten, die in eine Hülse =5 mit Überwurfmutter z6 ausläuft. In diese
ist ein Bund 17 eingeset'zt, der sich auf einer zur Verschiebung des Kolbens 2 dienenden
beliebigen Einrichtung, z. B. auf einer mit einem Vierkant rg versehenen Gewindespindel
18 befindet, die den Zylinderdeckel2o durchdringt. Dieser ist mit dem Zylinder z
durch Schrauben 2z verbunden und bssitzt ein gleiches Gewinde wie die Spindel 18.
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Ferner sind in den Kolben 2 in Stopfbüchsen rr und 13 und Packungen
zo und r2 verschiebbare Ventilstangen 8 und g eingesetzt. Von diesen trägt die erstere
8 mittels einer Scheibe 37 und einer Schraube 35 ein Ventil 23, die Stange 9 aber
mittels einer Scheibe 36 und einer Schraube 34 ein Ventil 22. Das Ventil 22 befindet
sich in einer Kammer 24 einer Verschraubung 30, das Ventil 23 in einer Kammer 25
einer Verschraubung 3r. Beide Kammern 24 und 25 sind in den Boden 3 des Zylinders
Z eingesetzt und besitzen Gasdurchtrittskanäle 38 und 39. Zwischen den Kanälen 39
verbleibt eine Führung 33 für die Ventilstange 8 und zwischen den Kanälen 38 eine
Führung 32 für die Stange g. Den Verschluß der Kammer 24 b;_ldet eine Verschraubung
26 mit einem Gasleitungsrohr I und dem Gaseintritt 28, den Verschluß der Kammer
25 eine Verschraubung 27 mit einem Gasleitungsrohr II und dem Gasaustritt 29. Innen
an der Verschraubung 26 befindet sich die Scbließfläche 4= für das Ventil 22, und
die Verschraubung 27 besitzt eine solche Fläche 42 für das Ventil 23. Jede der Verschraubungen
26 und 27 erhält eine Abdichtung 40, und außerdem besitzt die erstere 26 einen winkligen
Kanal 43, der einerseits in die Abdichtungsfläche 41 des Ventils 22, anderseits
aber in einen Kanal 45 einer Verschraubung 44, 46 ausmündet, die mittels eines Bundes
47 ein Rohr 48 trägt.
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Der Mantel des Zylinders z besitzt einen Stutzen 54 zur Aufnahme des
Stutzens 55 eines Tellers o. dgl. 57, der die Gasabsorptionseinrichtung trägt und
einen Kanal 56 enthält, welcher m't einem Kanal 53, 52, 51 kommuniziert, der in
den Zylinder z an dessen Boden 3 einmündet. In der Verlängerung des Kanals 56 ist
im Teller 57 ein enges Rohr 58 eingesetzt, über das mittels eines oben geschlossenen
Rohres 59 eine Glocke o. dgl. 6o gestülpt ist, die von einer zweiten Glocke o. dgl.
6z umgeben ist, von der
einerseits eine aus einem Rohre 5o und dessen
Verschraubung 49 bestehende Verb-ndurrg m@t dem zum Kanal 45, 43 führenden Rohre
1.8,
anderseits eine Leitung 75 nach einem beliebigen Manom4ter abzweigt.
Ferner besitzt die Glocke 61 eine zum Eingießen der Absorpt#onsflüssigkeit 66 dienende
Einrichtung, die aus e-`nem mit einer Schlußschraube 7o und D_chtungen 72,
753 versehenen Trichter 69 besteht, der auch noch ein Füllrohr 71 b--sitzen
kann, und eine Ablaße#nrichtung, z. B. ein verschließbares Rohr 68, befindet s-ch
am Teller 57, der durch Schrauben 65 m't der äußeren Glocke 61 verbunden ist, die
sich mt ihrem unteren Rande 63 auf eine D: chtung 64 aufsetzt und zugleich die Festlage
der inneren Glocke 6o m'ttels eines an dieser befindlichen Ringfalzes 62 schert.
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Darrt t die Absorptionsflüssigkeit 66 aus der Glocke 6o in die Glocke
61 und aus dies(r wieder zurücktreten kann, besitzt erstere seit-1=che Öffnungen
67, und zur Vergrößerung der wirksamen Absorptionsflächen können innerhalb der Glocke
6o, die also der eigentl#che Absorptionsraum ist, bel#eb#ge Körper, z. B. durchlochte
Scheiben o, dgl. 85, angeordnet sein, d=e etwa von Röhren o. dgl. 86 und 87 getragen
werden.
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Das an sich bekannte Manometer besteht aus einem Ouecksilber 8Z@,
enthaltenden und mit einer Skala S versehenen U-förmig gebogenen Glasrohr 81, dessen
einer Schenkel mittels einer Packung So, eines Druckringes 79 und einer Überwurfmutter
77 mit einem Kniestück 74, 78 verbunden ist, das den in das Innere der Glocke 61
führenden Kanal 75 und eine Dichtung 76 besitzt. Das Glasrohr 81: kann durch
ein Federmanometer ersetzt werden und dieses mit Registriervorrichtung versehen
sein, und weiterhin kann das Manometer überhaupt durch eine mittels Schwimmer oder
Glocke oder sonstwie betätigte Anzeige- oder Registriervorrichtung ersetzt werden.
In diesem Falle kann dann auch die Druckausgleichleitung 43, 45, 48, 5o fortfallen.
Es ist mithin nicht Notwendigkeit, daß die Analyse sich unter Anwendung von Luftüberdruck
vollzieht, der manometrisch gemessen werden muß.
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Der gesamte gasanalytische Apparat kann von einem Konsol 82 mittels
eines mit Stellschrauben 84 versehenen Ringes 83 getragen werden.
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Die zum Verschieben des Kolbens 2 dienende Gewindespindel 18 kann
durch beliebige andere Mittel, z. B. durch eine Kurbel oder durch ein Exzenter oder
durch Hebel usw., ersetzt werden. Schließlich können die Kolbenbewegungen durch
beliebige automatische Einrichtungen selbsttätig bewirkt werden, wie im übrigen
die einzelnen Teile des Apparates auch andere Ausführungsformen erhalten und das
Öffnen und das Schließen der Zylinderventile in bekannter `"eise durch Federn noch
unterstützt werden können.
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Im Ruhezustande des Apparates und bei offenen Ventilen 22 und 23 steht
das Quecksilber 81" in beiden Schenkeln des Manometers 8z gleich hoch in einem Niveau
N., und die Absorptionsflüssigkeit 66 steht in der Glocke 61 und im Rohre 59 in
einem Niveau Nm, so daß genannte Glocke ein Luft- bzw. Gasvolumen T', enthält. Ist
dabei der Kolbenboden 2 vom Zylinderboden 3 um ein Maß h entfernt, wobei der Kolbendeckel
4 an den Zylinderdeckel 2o anstößt, und wird ferner der Zylinder z in den gezeichneten
Pfeilrichtungen oder auch umgekehrt von dem zu untersuchenden Gase durchströmt,
so ist der Apparat für eine Analyse bereit, die sich wie folgt vollzieht.
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Beim Hineinkurbeln des Kolbens 2 mittels des Gewindes 18 wird zunächst
ein Teil der im Zylinder r befindlichen Gase so lange wieder daraus verdrängt, bis
der Abstand des Kolbenbodens 2 vom Zylinderboden 3 das Maß l= erreicht hat. In diesem
Augenblick werden die Ventile 22 und 23 von den durch die Reibung der Stopfbüchsenpackungen
z2 und ro mitgenommenen Ventilstangen 9 und 8 geschlossen, so daß jetzt im Zylinder
r eine Gasprobe vom Volumen T'" unter dem Druck B abgefangen ist, mit welchem die
Gase bis dahin den Zyl-nder z durchströmten. Mündet z. B. das Gasrohr Il in die
Atmosphäre aus, so ist B gleich dem Barometerstand.
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Zuglech mit dem Gasweg 28 wird auch der Kanal 43, q.5 abgesperrt,
da er von dem Ventil 22 mit überdeckt wird, und es herrscht jetzt im Rohre 48 im
Luftraum V, und in dem im linken Schenkel des Manometers 81 über der Ebene lNä befindlichen
Luftraum gleichfalls der Anfangsdruck B.
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Durch weiteres Eindringen des Kolbens :z in den Zylinder z wird nun
die Gasprobe L@ durch den Kanal 51, 52, 53. 56 und das Rohr 58- hindurch in das
Rohr 59 und aus diesem in die Glocke 6o gedrängt und kommt dabei mit der Flüssigkeit
66 in Berührung, die infolge des Gasdruckes in der Glocke 6o sinkt, in der
Glocke 6= aber steigt. Ist der Kolbenboden 2 am Zylinderboden 3 angekommen, so ist
das aus dem Zylinder z verdrängte Gasvolumen I"" durch Absorption in der Glocke
6o zu einem Volumen Yb geworden, so -daß das Volumen l', neben der gleichzeitigen
Verdichtung des Gases in den Räumen 24, 38, 25, 39= 51, 52, 53, 56, 58, 59, 6o sowie
der Luft in den Räumen 43, 45, 48, 50, 71, 75 und 81 durch ein dem Gasvolumen Tb
gleich großes Flüssigkeitsvolumen zu einem Volumen VZ verdichtet wird, und der hierzu
erforderliche absolute Druck B 4-- H kommt durch die Höhendifferenz H der beiden
Manometerquecksilbersäulen zum Ausdruck, da H dem erforderlichen Überdruck entspricht,
der
um so höher ausfällt, je weniger Gas absorbiert wird. Findet
keine Absorption statt, so sinkt die Flüss@gke!.t 66 in der Glocke 6o bis zu einer
Ebene N2, während sie in der Glocke 61 b:s zu einer Ebene N3 aufsteigt, in die auch
die untere Mündung des Füllrohres 71 fallen kann, und im Manometer 81 ist dann das
Quecksilber 81" bis zu einer. Ebne N4 gesunken, an der Skala S ab-er bis zu derem
Nullstrich aufgestiegen, der also dem Nullpunkte des Apparates entspricht. Sind
dagegen z. B. 2o Volumprozente aus der Gasprobe absorbiert worden, so spielt die
Quecksilberdrucksäule H zwischen einer Ebene N, und dem zwanzigsten Teilstrich der
Skala S ein.
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Beispielsweise kann zur Absorption von Kohlensäure aus einer Feuergasprobe
die Flüssigkeit 66" Kalilauge sein. Ist sie aber zum weiteren Beispiel eine Hirschhornsalzlösung
und bestehen die Scheiben o. dgl. 85 aus reinem Kupfer, so kann der Sauerstoffgehalt
der Gasprobe Va bestimmt werden.
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Wird nach beendigter Analyse der Kolben 2 wieder vom Zylinderboden
4 abgezogen, so bewirkt die Reibung der Ventilstangen 8 und 9 in ihren Stopfbüchsenpackungen
io und 12 auch wieder das Öffnen der Ventile 23 und 22, bis diese mit ihren Scheiben
37 bzw. 36 an die Führungen 33 bzw. 32 anstoßen und von diesen festgehalten werden,
worauf dann der Kolben 2, 4 bis zu seinem Zusammentreffen mit dem Zylinderdeckel
2o auf den Ventilstangen 8 und 9 gleitet.
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Mit dem Wiederöffnen des Ventils 22 tritt zufolge gleichzeitiger Mitöffnung
des Kanales 43, 45 auch wieder im Rohre 48, 50 sowie im Luftraume I'1 der
Glocke 61 und im Manometer 81 der im Zylinder i herrschende anfängliche Gasleitungsdruck
B ein.
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Zur Prüfung, ob der Apparat die für richtige Analysen richtige Menge
Absorptionsflüssigkeit 66 enthält, leitet man -atmosphärische Luft durch den Zylinder
1, wo dann die Analyse bei Anwendung von Kalilauge Null. Prozent Äbsorption, bei
Anwendung von Hirschhomsälzlösung und Kupferscheiben aber 21 Prozent Absorption
ergeben muß. Im übrigen kann die richtige Füllung des Apparates dadurch erfolgen,
daß man zunächst den Kolben 2 um das Maß 1i auszieht, atmosphärische Luft durch
den Zy-
linder i leitet, und sodann in den Trichter 69 vorerst so lange Flüssigkeit
66 eingießt, bis sie den Scheitel der Glocke 6o bedeckt, diese also ganz anfüllt.
Erst hiernach führt man den Kolben 2 bis zum . Boden 3 des Zylinders i zurück und
füllt schließlich noch so lange Flüssigkeit 66 -nach, bis sie infolge des um das
Rohr 71 herum jetzt sich einstellenden geringen Luftüberdruckes in diesem Rohre
71 aufsteigt, das also eine richtige Abmessung der Flüssigkeitsmenge 66 mit Hilfe
des Kolbens 2 und der selbsttätig wirkenden Ventile 22 und 23 bezweckt.
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Die in der Zeichnung dargestellte Ausführung des Apparates ist aus
Metall, Gußeisen, Messing usw. gedacht, aber in entsprechender Abänderung ganz oder
teilweise auch aus anderen Materialien, z. B. Porzellan, Steingut, Glas usw. mögl#
ch. Die infolge seiner gedrängten Bauart geringe Raumeinnahme des Apparates verleiht
ihm die besonders geeignete Verwendungsmöglichkeit auf Lokomotiven, in Schiffen,
Unterseebooten usw.