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Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes
von Gasen und zur Analyse von Gasgemischen. Durch Patent 24270-1 ist ein Verfahren
bekannt geworden, wonach der durch ein in einem geschlossenen Gehäuse rotierendes
Flügelrädchen erzeugte Druck oder Unterdruck zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes
eines Gases und damit, Hand in Hand gehend, zur Bestimmung von GasbestanIteilen
in Gasinischungen benutzt wird.
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Dabei wurde das zu untersuchende Gas zwecks Ausführung der Messung
durch die Schleudervorrichtung ständig angesaugt, und die 'Meßvorrichtung (Anz-eigeapparat)
war ständig an die Schleudervorrichtung angeschlossen.
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Gegenüber dieser bekatinten Einrichtung soll bei der vorliegenden
Erfindung das Ansatigen des Gases und die Ausführung der Messung abwechselnd erfolgen.
Dabei soll ,las zu untersuchende Gas abwechselnd durch die Schleudervorrichtung
geleitet und der Durchfluß des Gasstroines durch die Schleudervorrichtung hindurch
zeitweilig, entweder für einen Augenblick- oder für eine größere Anzahl Sekunden
unterbrochen wer--len. Während dieser Unterbrechung findet .lie 'MessLing des in
der Schleuiervorrichtung erzeugten Druckes (Unterdruck-es) statt. Durch dieses Verfahren
wird das 'Meßergebnis vollkommen unabhängig von allen sonstigen Beeinflussungen
', die darauf sonst einwirken, wie der Höhe des Druckes an der Gasentnahmestelle,
den Widerständen in den Gaszuleitungen ti. dgl., auch Verschmutzungen in der chleudervorrichtung
" gewinnen bis zu einem 'gewissen Grad keinen Einfluß mehr auf die Genauigkeit
der -Messungen.
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In den AM). i his 13 sind Vorrichtungen zur Ausführung
dieses Verfahrens beispiels-21 weise dargestellt.
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In eine rotierende Wellew (Abb. i und 2# ist ein am EnIe zweckmäßig
offenes Rohrstück# rechtwinklig zur Wellenachse eingesetzt. Das Innere des Rohrstückesi-
steht mit rler hohlen Welle in Verbindung. Wird diese in Umdrehung versetzt, so
wird damit das Rohrr umgeschleudert, und in dessen Innerein entsteht ein Unterdruck,
der Jurch den in beliebiger Entfernung angeordneten Druckmesser D beliebiger Art
angegeben wird. Die Schleudereinrichtung kann von einem Geliätise G umgeben
sein.
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Bei gleichbleibender Unidrehiin-Szalil der Welle 7t, ist der
am Druck-messer D angezeigte Druck- lediglich abhängig vorn spezifischen
Gewicht des in der Schleudereinrichtung befindlichen Gases. Ist dieses ein Gasgemisch,
so ändert sich sein Einheitsgewicht mit der Veränderting in seine-i Einzelgasen,
und sofern diese in bestimmtem Verhältnis wechseln, ist es möglich, den Prozent-ehalt
an dieser Gasart aus der Größe ides spezifischen Gewichtes zu bestimmen.
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Uin nun mittels dieserVorrichtung das oben gekennzeichnete Verfahren
in einfacher Weise auszuführen, kann die abwechselnideUnterbrechun- des Gasdurchflusses
durch die Schleurlervorrichtung und las Anschalten des -Nfeßapparates an diese durch
die '%v,elle w selbst herbeigeführt werden (Abb. 3 und 4).
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In dem hohlen Stück- der Wellew befindet sich eine Öffnung o, die
bei der Drehung der Welle u, abwechselnd vor die öffnungen a und e gelangt.
Die Öffnung e sei beispielsweise mit der GasentnahrnestelIe (von wo das zu
untersuchende Gas entnommen wird) verhun,len, während die zweite Mfnung a etwa an
den Druckmesser D angeschlossen wird. Solange o sich vor der Öffnung e 'befindet,
strömt las zu untersuchende Gas durch die Schletidervorrichtting. Gelangt jedoch
o vor die öffnung a, so ist der Gasdurchgang abgesperrt, und es ist Verbindung
mit dein Druckinesser D hergestellt, wobei die eigentliche Messung stattfindet.
Es wird somit abwechselnd Gas durch die Schleudereinrichtung gesaugt, der Gasdurchgang
unterbrochen n und die eigentliche Messung während der z# _Unterbrechung des Gasdurchganges
ausgeführt.
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Die Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens kann auch in beliebiger
anderer Weise durchgeführt sein, etwa durch einen von der Welle oder in sonst geeigneter
Weise angetriebenen besonderen Hahn, durch geeignet fyestetierte Ventile oder Steuerscheiben
u. dgl. Dabei kann die abwechselnde Verbindung der Schleudereinrichtung mit der
Gaszuleitting und dein 'Meßapparat ein oder mehrere 'Male bei jeder Umdrehung oder
je einmal nach Vollführung einer Anzahl von Umdrehungen der Welle u, erfolgen.
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Der in der Schleudereinrichtun- entstehende Druck (Unterdruck) ist
bei gleichbleibendem spezifischen Gewicht abhängig von der Um-23 el
drehungszahl.
Um da:her aus dem am Druckmesser D angegebenen Wert auf die Größe des spezifischen
Gewichtes schließen zu können, ist es erforderlich, den angezeigten Wert in Beziehung
zu bringen zur Umdrehungszahl der Schleudereinrichtung. Das kann auf verschiedene
Art erfolgen, Leispielswoise indem die Tourenzahl, der Schleudereinrichtung durch
eine besondere Vorrichtung konstant gehalten wird, oder aber daß ein besonderer
Umdrehungszeiger benutzt wird und dessen Angaben zu dem vom Druckmesser
D angezeigten Wert in Beziehung gebracht werden.
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Einfacher ist es noch, statt dessen eine zweite ähnliche Einrichtung
zu verwenden, die mit einem Vergleichsgas gefüllt ist, das in seiner Zusammensetzung
bekannt oder unveränderlich ist (Abb. 5. und 6). Durch einen Druckunterschiegniesser
D beliebiger Art wird dann der durch die beiden Schleuder-einrichtung-en
erzeugte Druckunterschied und durch den Druckmesser D, beliebiger Art die
Umdrehungszahl der Schleudereinrichtung angegeben. Die Rohre r und r, stellen die
beiden Schleudervorrichtungen dar. w ist die Hohl"velle. Die Öffnung o in der Hohlwelle
kommuniziert mit dem Rohr r, die öffnung o, mit r" wobei die Verbindung- beider
Rohre in der Hohlwelle durch eine Zwischenwand unterbrochen ist. Die öffnungen e
und e, dienen zum Einlaß des zu untersuchenden bzw. eines in seiner Zusammensetzung
konstanten oder bekannten Vergleichsgases. Die -Öffnungen a und a, si'nä an den
DruckunterschiedmesserD und die (iffnung a, außerdem an den Druckmesser
D,
angeschlossen, der den gesamten erzeugten Druck im Rohrr, mißt, während
an D der Unterschied der Drücke in den beiden Roh,-ren r und r, angegeben
wird. Ist die Zusammensetzung des Gases in r, unveränderlich, so ist der am -DruckmesserD,
angegebene Wert abhängig von der :Z ZD Umdrehungszahl der Schleudereinvichtung.
Aus einem Vergleich der Angaben der beiden Druckmesser kann auf die Größe des spezifischen
Gewichtes des untersuchten Gases oder auf die Menge bestimmter Gasbestandteile geschlossen
werden.
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Wird die Tourenzahl- der beiden zusammenwirkenden Schleudereinrichtungen
konstant gehalten (etwa durch eine besondere Vorrichtung), so ist der Druckmesser
D, nicht erfor--lerlich. In diesem Falle gibt der Druckunterschi'edrnesserD
ohne weiteres das spezifische Gewicht des Gases oder die Menge bestimmter Gasbestandteile
in dem untersuchten Gase an.
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Nach vorliegender Erfindung kann nun durch die Schleudereinrichtung
selbst ein gleichbleibender Meßdruck bei gleichbleibendem spezifischen Gewicht des
Gases auch bei veränderlicher Tourenzahl der Schleudereinrichtung herbeigeführt
werden. Dabei wird die- Entfernung von Mitte der Umdrehungswelle bis zur Ausströmungsöffnung
der Schleudereinrichtung mit zunehmender Umdrehungszahl derart verkürzt, daß der
Meßdruck bei gleichbleibendem spezifischen Ge#Wicht des Gases innerhalb bestimmter
Tourenzahlen unveränderlich bleibt. Die Erfindung bezieht sich somit auf alle solche
Maßnahmen und Einrichtungen- durch die die Schleudereinrichtun- derart beeinflußt
wird, daß sich die Entfernung der Ausströmungsöffnungen dieser Schleudervorrichtungen
mit steigender Tourenzahl dem Mittelpunkt der Umdrehungswelle in einem solchenVerhältnis
nähert, daß.bei gleichbleibendem spezifischen Gewicht der Meßdruck auch bei wechselnder
Umdrehungszahl unverändert bleibt und diese keinen, Einfluß auf das Meßergebnis
hat.
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Die Einrichtung kann in der verschiedensten Art erfolgen. Die Abb.
7 bis 13 zeigen einige Ausführungsbeispiele. Bei der Ausführung nach Abb.
7 und 8 wird das Rohr r aus Abb. i ersetzt durch zwei Rohrteiler,
und r., von denen das eine, etwa das innere Rohrr., in der oben beschriebenen Weise
mit der Hohlwelle w kommuniziert, mit dieser fest verbunden und mit ihr um-eschleudert
wird. Teleskopisch auf diesem Rohrstückr, verschiebt sich das Rohrstückr., das auf
der entgegengesetzten Seite der Welle mit einem Gegengewicht Q in Verbindun
'g steht und durch eine Federf in einem bestimmten Abstand gehalten wird.
Das Gewicht des Rohres r. ist in Verbindung mit dem Gegengewicht Q und der
Spannkraft der Feder f derart gewählt, daß die Entfernung der öffnung des
Rohres r, von der Welle im Ruhezustande eine ganz bestimmte ist.
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Mit steigender Tourenzahl wird das Gewicht Q infolge seiner
größeren Masse bestrebt sein, sich von der Welle zu entfernen und nimmt das Rohr
r, mit, bringt also seine öffnung näher an den Mittelpunkt der Welle heran. Es ist
damit das, gleiche erreicht, als ob sich das Rohr r aus Abb. i verkürzt hätte. Alle
Verhältnisse sind derart gewählt, daß die Entfernung zwischen dem Ende des Rohres
r-und der Mitte der Welle w sich mit steigender Tourenzahl in einer solchen Art
verkürzt, daß der Meßdruck bei unveränderlichem spezifischen Gewicht des durch die
Schleudervorrichtung geförderten Gases unverändert bleibt, die Höhe der Tourenzahl
somit ohne Einfluß auf- das Meßergebnis ist.
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Die gleiche Wirkung 'kann erreicht werden durch Anwendung eines biegsamen
oder nachgiebigen statt eines starren Rohres r. Würde z. B. bei Anwendung eines
b#iegsamen Rohres r die Ausmündungsöffnung dieses Rohres
mit einem
Gegengewicht Q (nach Art der-Abb- 7 und 8) verbunden, so würde
sich bei Anwendung eines hiegsainen Rohres r dieses bei steigender Tourenzahl entsprechend
durchbie.len. Die Entfernung zwischen der Münrlung des Rohres r (bzw. r., der Abb.
7 und 8)
würde sich der '#%relleniiiitte init steigender Tourenzahl
nähern, genau so, wie es für die Ausführung gemäß Abb- 7 und 8 angegeben
war.
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Abh. 9 und io zeigen eine Ausführung, bei welcher das Rohr
r nicht im -Mittelpunkt der Welle, sondern exzentrisch dazu an einem besondereil
Hohlzapfen z gelagert ist und um diesen eine teilweise Drehung ausführen kann. Etwa
durch schlitzartige Offnungen kominuniziert das Innere ,ler Welle mit dein Rohr
r.
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Es steht mittel,; eines Hebels init dein Gegenaewicht Q in
Verbindung das sich um Zapfen z, dreht uni durch eine Feder f im Ruhezustand,
in einer bestimmten Stellung gehalten wird, so daß ini Ruhe7tistand das Rohr in
gleicher Richtung mit der Kriipfung der Welle lie-t. Bei Drehtim# Ier Welle
u, wird das Gewicht Q bestrebt sein, sieh von dem Mittelpunkt der
Welle zu entfernen, wodurch infolge ,ler -etroffenen Hebelverbindung auch das Rohr
r gedreht wird. Dadurch verkürzt sich die E'ntfernung zwischen der (Wining des el
ZD Rohres r und dein Mittelpunkt der Welle. Alle in Betracht kommenden Verhältnisse
sind derart gewählt, daß die g eiche ##"irk-ting erreicht wird, wie bei der
Ausführung nach Abb. 7
und 8.
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Die Abb. ii bis 13 veranschaulichen eine Ausführung, bei der die Welle
a, senkrecht #3,ela"ert und das Rohr)- in horizontaler Richtun- herumgeschleudert
wird. Das Rohr j- ist 2111 dem mit der Welle in ',#-erbiiidting stehenden Ende gal)elföriiii-
ausgebildet und ist um ,lie Zapfen Z schwenkbar. Durch Hebel li, ist Rohr
r mit der Verschiebungshülse P, eines in geeigneter Weise gestalteten ZentrifLigalreguilators
verbunden. Heben sich dessen Schwung-',-ew l# ichte Q infolge steigender
Umdrehungszahl der Welle ze, so wird auch die Hülse k an-#-.ehoben Lind damit
(las Rohr r in die punkl# tierte Stellung gebracht. Dadurch nähert sich #, el aber
infol-e der getroffenen Anordnun- die (#fitititig les Rohres r der Welleninitte.
Es ist ,lannt, bei richtiger U'ahl aller in Frage koniinen(len Größen, die gleiche
Wirkung erreicht, Z,
wie sie für die Ausführung nach Abb. 7 und
8
angegeben war.
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Z, #, Aii und für sich wird, auch wenn das Verfahren zur Analyse
von Gasen 'Verwendung findet, das spezifische Gewicht des Gases etwa ,e, Cyenüber
einem Gas, welches die festziistellenden Bestandteile nicht oder in bekannter .Nfenge
enthält, bestimmt. Verändert sich die Gas(liclite des züi messenden Gases nur dadurch,
(laß sich ein einzelner Bestandteil (eine bestiminteGasart) ändert, so ist das spezifische
Gewicht des Gases nur von diesem Bestandteil abhängig. Damit hat man durch Bestiminung
der Gasdichte auch einen Maßstals für die wechselnden Bestandteile der betreffenden
Gasart. In diesem Falle kann der an die Schleudervorrichtung angeschlossene Druckinesser
oder Druckunterschiedmesser mit einer Skala zur unmittelbaren Ablesung bestimmter
Gasbestandteile versehen werden. Die Ermitthing bestimmter Gasbestandteile kann
auch dadurch erfolgen, daß diese etwa durch geeigliete Absorptionsmittel aus der
Gasinischung entfernt werden und d as Gewicht der Gasmischung vor und nach
der Absorption get# el messen und verglichen wird.
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