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Apparat zur Gasanalyse: Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Apparat
zur Ausführung von Gasuntersuchungen, wie sie durch den Apparat nach der deutschen
Patentschrift i2547o* ausgeführt werden, bei dem nämlich die gesamte Gasanalyse
lediglich durch Heben und Senken bzw. Steigen und Fallen der Sperrflüssigkeit erfolgt.
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Bei dem hier beschriebenen Apparat ist ein Rohr, welches den Gasabfangraum
mit dem Absorptionsraum verbindet, in den unten angeordneten Absorptionsraum herabgeleitet,
wo es gemeinsam mit einem Verbindungsteile des Gasabfangraumes mündet.
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Durch diese neue Anordnung wird eine äußerst einfache Handhabung erzielt
und der Fortfall von Schläuchen, Hähnen u. dgl. ermöglicht.
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Es genügt hierdurch ein Luftstoß auf die Sperrflüssigkeit, um die
Analyse auszuführen, was auch dadurch bedingt ist, daß bei dem Apparat der Raum
für die Sperrflüssigkeit in einem feststehenden Gefäß an der untersten Stelle des
-Bodens des Gefäßes angebracht ist, so daß die Sperrflüssigkeit wieder zurücktreten
kann.
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Namentlich trennt aber auch die Verbindungsröhre von Gasabfangraum
und Absorptionsraum die Wege der Sperrflüssigkeit von denen der Gase nach dem Absorptionsraum.
Neu sind auch die Schwimmerabschlüßventile im Sperrflüssigkeitsbehälter, die sich
selbsttätig schließen, sobald ein Druck die Sperrflüssigkeit aus dem Behälter verdrängt
hat. .
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Die vom Gasgbfangraum zum Absorptionsraum führende Leitung ist im
Innern des Apparates, und zwar so angeordnet, daß sie im Fuße des Apparates in den
Absorptionsraum einmündet, der sodann das Ganze als Basis trägen kann, und daß ferner
der Zu-und Austritt der Sperrflüssigkeit und deren Menge durch -Schwimmerventile
derart geregelt werden, daß am Ende einer Gasanalyse im Innern des Apparates ein
Meßüberdruck entsteht, der für letztere als- Maßstab dient und manometrisch gemessen
und registriert werden kann.
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In Fig. i ist ein Apparat dargestellt, der zwecks größter Dauerhaftigkeit
mit .geringer Ausnahme aus festem Material, wie Metall, Steingut usw., hergestellt
sein kann.
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Ein mit der Absorptionsflüssigkeit 30 gefüllter Absorptionsraum
28, der zugleich dem ganzen Apparat als Fuß dient, trägt mittels eines Halses 32
mit innerer Verschraubung 24 einen beliebig gestalteten, z. B. kugelförmigen und
mit einer Lüftungsschraube o. dgl. 57 versehenen Luftbehälter 29, der ein Röhr 2911
besitzt, das in die Absorptionsflüssigkeit 30 eintaucht. Ferner besitzt der Absorptionsraum
28 einen Füllstutzen mit Verschlußschraube 33 sowie eine Abflußeinrichtung 34 und
einen mit Innengewinde versehenen Hals 31 zur Aufnahme der zu einem Ganzen zusammengefügten
Apparateteile mittels eines Gewindefußstückes 27, das auch durch eine Überwurfmutter
befestigt sein kann und innen ein Gewindestück 26 besitzt, in das ein enges Rohr
36 dicht, eingesetzt ist, das bis zur höchsten Stelle es Gasabfangraumes in dessen
Inneren aufsteigt und oben und unten
offen ist. Ferner trägt das
Fußstück 27 ein Rohr 25, von dem einerseits ein Rohr 8, anderseits ein Rohr bzw.
Kanal i8 abzweigt. Letzterer hat eine Abflußeinrichtung 56 und mündet in einen Behälter
i9 der Sperrflüssigkeit 2o ein, in der ein Kugelventil 2i schwimmt. Weiterhin trägt
der Behälter i9 einen Hals 19a und dieser mittels eines Gewindestückes 22 ein Druckluftrohr
23.
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An der Verlängerung des Rohres 25, d. h. von einem mit einer etwa
kugelförmigen Erweiterung 7a versehenen Rohre 7 zweigt ein Rohr 4 ab, das eine mit
seitlichen öffnungen 6 für den Gasdurchlaß versehene, rohrartige Rast 4a für eine
Ventilschwimmkugel 5 sowie mittels eines Gewindes 3 ein diese Kugel umgebendes Ventilgehäuse
2 trägt, auf dem mittels einer Überwurfmutter ja ein Gasableitungsrohr i befestigt
ist.
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Auf dem Hals 7b der kugelförmigen Erweiterung 711 des Rohres 7 sitzt
ein Rohrstück 7c, von dem ein Rohr 9 nach einem Verbindungsstück 9a abzweigt, das
mittels einer Gewindemuffe 9c ein Ventilgehäuse i 5 trägt, auf dem mittels einer
Überwurfmutter 16a ein Gasleitungsrohr 16 befestigt ist, und im Innern des Gehäuses
befindet sich eine mit seitlichen Öffnungen 12 versehene Rast 14 für eine Ventiischwimmkugel13.
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Das vom Rohr 25 abzweigende und tiefer als das Rohr 4 liegende Rohr
8 erweitert sich nach oben hin in eine mit seitlichen Fenstern 51 versehene Schutzhülse
8a, in !die ein mit unterer Verengung 45 und mit einer Meßskala S versehener Glaszylinder
io eingesetzt ist,- in den ein zum Ventilgehäuse 15 führendes Glasrohr i i so weit
eindringt, daß seine untere Mündung in den Nullstrich der Skala S fällt: Damit das
Einsetzen des Glaszylinders io elastisch erfolgt, besitzt derselbe unten und oben
je eine Gummimanschette 46 bzw. 47, wie auch das Rohr i i zu gleichem Zwecke eine
solche Manschette 49 erhält, und weiterhin erhält die Manschette 47 eine Metallhülse
48 und die Manschette 49 eine solche Hülse 5o. Beide Metallhülsen 48 und 5o dienen
sodann zum festen Einsetzen des Glaszylinders To bzw. des Glasrohres ii. Damit das
Verbindungsstück 911 mittels seiner zwei Sitzflächen 911 und 9b und mittels zweier
Dichtungsscheiben 64 auf der Meßzylinderhülse 8a und auf dem Kopfe 7b des Rohres
7 bequem und schnell befestigt oder davon entfernt werden kann, sind an dem Rohr
9 sowie an der Hülse 8a ind an der Rohrerweiterung 7a oder sonstwie beliebig Knaggen
o. dgl. 53, 55 angebracht, so daß die Verbindung bzw. das Lösen genannter Teile
einfach durch ein Schraubenpaar 54 erfolgen kann.
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Das Rohr 7c trägt eine mit Fenstern 52 versehene Schutzhülse 37, die
zwischen 7,wei i Gummidichtungen 64 ein Glasrohr 35 gasdicht einspannt, an dem sich
eine Niveaumarke M befindet, und schließlich trägt die Hülse 37 mittels eines mit
einer Bohrung 39 versehenen Gewindezapfens 38 ein Manometer 40, dessen mit einer
Schreibfeder o. dgl. 43 versehener Registrierhebel 41 auf einer mit Stundenteilung
und mit einer Hundertstelteilung versehenen und von einem Uhrwerk in Umdrehung gehaltenen
Registrierpapierscheibe 42 Schaulinien 44 aufzeichnet, deren einzelne Endpunkte
den jeweiligen absorbierten Gasvolumen in Hundertsteln entsprechen.
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Das Röhren- oder Plattenfedermanometer 40 ist so eingerichtet, daß
sein Schreibhebel 41 erst auszuschlagen beginnt, wenn im Innern des gasanalytischen
Apparates ein Meßdruck eintritt, der etwas geringer ist als der der größten zu absorbierenden
Gasmenge entsprechende Druck, um dadurch bei während der Meßpausen unterbrochenem
bzw. aufgehobenem Meßdrucke unerwünschte Ausschläge des Registrierhebels bei Erschütterungen
des Apparates zu vermeiden, die z. B. auf Lokomotiven, Schiffen, Unterseebooten
usw. eintreten, so daß der Apparat auch schon infolge seiner kräftigen und-gegen
Bruch gesicherten Bauart zur dauernden Kontrolle über die Zusammensetzung von Lokomotivfeuergasen
in bisher unbekannter Weise bestens geeignet ist, ' da ihm die Zartheit älterer
Absorptionsapparate nicht mehr anhaftet.
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Fig. 2 zeigt einen dem nach Fig. i ähnlichen,- jedoch aus Glas, und
zwar auch ohne Schläuche hergestellten Absorptionsapparat folgender Zusammensetzung.
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In den die Absorptionsflüssigkeit 3o enthaltenden sowie mit einer
Ablaßeinrichtung 34 und mit zwei Hälsen 31 und 32, versehenem Absorptionsraum
28 ist - mittels eines Stopfens 24 das Tauchrohr 2911 eines mit einem Stopfen 33
versehenen Luftraumes 29 in den Hals 32 eingesetzt, und der Hals 31 dient zum Einsetzen
des Fußendes 25 eines Rohres 8 mittels eines Stopfens 27. Ferner ist in das Fußende
25 des Rohres 7 ein Stopfen 26 eingesetzt, der von einem unten und oben offenen,
engen Rohre 36 durchdrungen wird, das oben in einer Verlängerung 35 des Rohres 7
endigt und auch aus Metall bestehen kann.
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Unterhalb des Endes des Rohres 36 befindet sich eine Niveaumarke M
am Rohre 36, das oben eine Erweiterung 37 zur Aufnahme eines Stopfens 38 besitzt,
der das Rohr 39 eines auch durch ein anderes zu ersetzenden Quecksilbermanometers
40, 41 aufnimmt, das eine auf- Volumprozente absorbierten Gases bezogene Druckskala
42 erhält.
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Vom Rohre 7 ,zweigt einerseits ein Rohr 4,
anderseits
ein tiefer liegendes Rohr 8 ab, und weiterhin führt eine rohrartige Verbindung 9
vom Rohre 7 nach einer kugelartigen Erweiterung ioa eines Gasabfangraumes io, dessen
unteres Rohr 17 einerseits durch Rohr 8 mit dem Rohre 7, anderseits durch ein Rohr
18 mit einem Behälter i9 für die Sperrflüssigkeit 2o kommuniziert, der einen Stopfen
22 zur Aufnahme eines Druckrohres 23 besitzt und ein Schwimmkugelventil 21 enthält.
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Ferner ist in den Gasabfangraum io; ioa ein beiderseits offenes Rohr
i i so eingesetzt, daß seine untere Mündung mit dem Nullstrich einer am Raum io
befindlichen Skala S zusammenfällt. Das obere Ende des Rohres i i dient einem. Schwimmkugelventil
13 als Rast und besitzt seitliche, als Gasdurchlässe dienende Öffnungen 12 sowie
darunter einen Stopfen 14 zur Aufnahme eines Ventilgehäuses 15 mit einem
Gasleitungsrohr 16.
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Das Rohr 4 schließlich dient einem Schwimmkugelventil s als Rast und
besitzt gleichfalls seitliche Gasdurchlässe 6 sowie einen Stopfen 3 zur Aufnahme
eines Ventilgehäuses z mit einem Gasleitungsrohr i.
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Ist nun der eine oder der andere Apparat nach Fig. i oder Fig. 2 so
gefüllt, daß bei gegen die Außenluft geöffnetem Raume 29 die Absorptionsflüssigkeit
30 in einem Niveau N2 und die Sperrflüssigkeit 2o im Behälter ig sowie im
Rohre 17 und im Rohre 25 bzw. 7 in einem Niveau NI steht, und entspricht dieses
Niveau NI- der Anfüllung des Behälters i9 mit einer Flüssigkeitsmenge 2o, die bei
ihrer Verdrängung durch einen Druck gerade ausreicht, um in dem Augenblick des Abschlusses
des Rohres 18 durch das mitgesunkene Kugelventil 21 die Räume 17,, 7,
9, 1o, 11, 2 und 15 nach Abschluß der Gasleitungen 2 und 16 durch die Ventile
5 und 13 so mit Sperrflüssigkeit 2o anzufüllen, daß diese schließlich die Marke
M erreicht, so ist der Apparat bei abgesperrtem Luftraum 29 zur Ausführung von Gasanalysen
bereit und wirkt zu diesem Zwecke wie folgt.
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Im.Ruhezustande, d. h. bei atmosphärischem Druck im Behälter ig schwimmt
das Kugelventil 21 auf der im Niveau NI- stehenden Sperrflüssigkeit 2o, und die
Absorptionsflüssigkeit 30 steht im Niveau N2. Ferner ruht jedes der Schwimmkugelventile
5 und 13 auf seiner Rast. Dabei kann ein in der Pfeilrichtung I in den Apparat eintretender
und in Pfeilrichtung II austretender oder auch umgekehrt geleiteter Gasstrom das
Innere des Apparates ungehindert durchstreichen, weil die Sperrflüssigkeit 2o unterhalb
des Gasweges 4 liegt, dieser also jetzt offen ist.
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Tritt jedoch im Behälter io ein in Pfeilrichtung III ankommender Druck,
z. B. ein Luftdruck, ein, so verdrängt dieser Druck die Sperrflüssigkeit 2o aus
dem Behälter ig, so daß diese Flüssigkeit in den bis dahin offene Gaswege bietenden
Räumen aufsteigt. Erreicht dabei die Sperrflüssigkeit zunächst das Rohr 4, so wird
dadurch das weitere Eindringen von Gas in den Apparat unterbrochen und in dem Augenblick,
in dein die Flüssigkeit 2o den Nullstrich der Skala S, d. h. eine Ebene N3 erreicht,
ist in den Räumen 7, 9 und io ein oben durch die Marke M begrenztes bestimmtes Gasvolumen
abgefangen, das nunmehr zwecks seiner Untersuchung auf seinen Gehalt an einer bestimmten
Gasart durch weiteres Aufsteigen der Sperrflüssigkeit 2o durch das enge Rohr 36
hindurch in den Absorptionsraum 28 gepreßt und in diesem von der Flüssigkeit 3o,
die auch durch feste Absorptionskörper ersetzt werden kann, absorbiert wird.
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Die beim Abfangen einer zur Analyse kommenden Gasprobe im Rohre i
i befindliche Gasmenge wird daraus durch die Sperrflüssigkeit 20 nach der Gasleitung
16 hin verdrängt, bleibt also für die Analyse außer Betracht.
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Da nun bei dem hydraulischen Verdrängen der Gasprobe in den Absorptionsraum
28 auch ein der stattfindenden Gasabsorption entsprechender Teil der Absorptionsflüssigkeit
3o aus dem Absorptionsraum 28 verdrängt und durch das Tauchrohr 29a in den Luftraum
gepreßt wird, wird die darin eingeschlossene Luft verdichtet, wodurch nach dem Absperren
der Gasleitungen i und 16 durch die bei ihrer Berührung mit Sperrflüssigkeit 2o
zu schwimmen beginnenden Kugelventile 5 und 13 in dem Apparat ein Druck . eintritt,
der sein Höchstmaß erreicht, sobald die Sperrflüssigkeit 2o die Marke M erreicht.
Die Gasanalyse ist dann beendet, da zugleich auch das Druckventil 21 den Behälter
i9 gegen das Innere des Apparates hin abgesperrt hat, die Analyse jetzt also durch
den Druck im Behälter i9 nicht mehr beeinträchtigt wird, selbst dann nicht, wenn
dieser Druck noch weiter anwächst.
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Beim Zurückgehen des Druckes im Behälter ig fließt die in den Meßräumen
sinkende Sperrflüssigkeit 20 wieder in ihren Behälter ig zurück, und man kann an
der Skala S die absorbierte Gasmenge in dem Augenblick in Volumprozenten ablesen,
in welchem die drei Flüssigkeitssäulen in den Räumen io, ii und 7 in Niveaugleiche
kommen. Diese schon beim Apparate nach der Patentschrift 125470 vorhandene vorzügliche
Kontrolle der Anzeige bzw. Registriervorrichtung bleibt auch bei dem neuen Apparat
nach Fig. i dadurch erhalten, daß dieser die Schaugläser io, i i und 35 besitzt
und deren Schutzhülsen 8a bzw. 37 1 seitliche Fenster 51 bzw. 52 vor der Skala S
bzw. vor der Marke M enthalten.
Der vom Manometer 40 angezeigte
Meßdruck H fällt um so größer aus, je weniger aus der in den Absorptionsraum 28
gepreßten Gasprobe Gas absorbiert wird, je weniger also die Gasprobe mit der zu
analysierenden Gasart angereichert war, und durch die Wahl der Größenverhältnisse
zwischen der abgefangenen Gasprobe und des im Behälter 29 eingeschlossenen Luftvolumens
hat man es in der Hand, bei sonst gleichbleibenden Gaszusammensetzungen mit größeren
oder kleineren Meßdrucken zu arbeiten, da sich dieselben nach dem Märiotteschen
Gesetz einstellen. Um nicht zu sehr großen Drucken zu kommen, wird der Luftraum
29 im Verhältnis zum Gasabfangraum 7, 9, io in der Regel wesentlich größer ausgeführt,
als er der Raumknappheit wegen in der Zeichnung dargestellt ist.
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Ist z. B. die Absorptionsflüssigkeit 3o Kalilauge und die zu analysierende
Gasmenge eine Feuergasprobe, so wird am Ende einer Analyse eine Quecksilbersäule
H um so mehr Kohlensäure (CO,) an " der feststehenden Skala 42 anzeigen;
j e mehr von" dieser in der Gasprobe enthalten war.
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Der Apparat ist hier nur beispielsweise dargestellt und beschrieben
und kann auch andere äquivalente Ausführungsformen erhalten, besonders auch an der
Wand hängend angebracht werden.