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Verfahren zur Bestimmung der Bestandteile von Gasgemischen, bei welchem
das Gasgemisch durch zwei hintereinanderliegende, auf verschiedene Temperaturen
gebrachte Kapillaren geschickt wird. Die Erfindung bezieht sich auf solche Verfahren
zur Bestimmung der Bestandteile von Gasgemischen, bei welchen die letzteren durch
Kapillaren geführt werden, um in allgemein bekannter Weise die Viskosität der Gemische
und damit ihre Bestandteile oder Beimengungen festzustellen.
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Tun ist die Viskosität, ausgedrückt in C. G. S.-Einheiten, z. B. für
zooprozentige Kohlensäure bei o° C - zq.lq., bei 3o2° C - 2682, für Luft bei o°
C:;:= 1733, bei 3o2° C =-:2993, d. h. die Viskosität der Gase nimmt mit steigender
Temperatur stark zu.
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Diese Eigenschaft der Gase wird gemäß der Erfindung verwertet, um
einen möglichst großen Druckunterschied hervorzurufen und somit an dem zur Verwendung
gelangenden Druck- oder Unterdruckmesser einen großen Gesamtausschlag zu erzielen.
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Es ist nun bereits eine Vorrichtung zum Analysieren von Gasen bekannt
geworden, bei welcher das Gas durch zwei hintereinanderliegende, auf verschiedene
Temperaturen gebrachte Kapillaren von gleichen Abmessungen geleitet und die Druckdifferenz
in dem zwischen ihnen liegenden Raum gemessen wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung
werden beide Kapillaren auf die Zündtemperatur eines brennbaren Bestandteiles des
Gases erhitzt. Eine Steigerung der Temperatur der einen Kapillare gegenüber derjenigen
der anderen und damit eine Druckdifferenz zwischen den beiden wird erst dadurch
hervorgebracht, daß beim Eintreten des Gases in die eine Kapillare die Verbrennung
seines brennbaren Bestandteiles stattfindet. Diese Vorrichtung ist also nur zum
Bestimmen von brennbaren Bestandteilen von Gasen verwendbar; sie arbeitet ausschließlich
mit hohen Temperaturen und hat die Verbrennung der festzustellenden Bestandteile
zur Bedingung.
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Lei dem vorliegenden Verfahren wird das Gasgemisch ebenfalls durch
zwei hintereinanderliegende Kapillaren geschickt und der Druck in dem zwischen ihnen
liegenden Raum gemessen. Jedoch unterscheidet es sich von der bekannten Vorrichtung
wesentlich dadurch, daß die eine Kapillare von einer Kühlvorrichtung auf eine konstante
niedere Temperatur gekühlt und die andere von einer Heizvorrichtung auf eine konstante
hohe Temperatur erhitzt wird, so daß der in dem "Zwischenraum erzeugte Druck (Unterdruck)
sehr hoch ist und in dem an denselben angeschlossenen Druck- oder Unterdruckmesser
einen entsprechend großen Ausschlag erzeugt, der sich bei wechselnder Viskosität
des Gases ändert.
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Das neue Verfahren ist demnach zur Bestimmung beliebiger Bestandteile
von Gasgemischen (ob brennbar oder nicht) geeignet und besitzt deshalb eine vielseitigere
Verwendungsmöglichkeit; es arbeitet mit verhältnismäßig niedrigen Temperaturen,
indem nur eine Kapillare geheizt, die andere dagegen gekühlt wird, so daß der Betrieb
billiger ist, und eine Verbrennung von Gasbestandteilen findet nicht statt, vielmehr
soll eine solche unbedingt vermieden werden.
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Ferner sieht die Erfindung vor, außer dem zu untersuchenden Gas ein
Vergleichsgab (z. B. Luft) durch zwei entsprechende Kapillaren zu schicken, die
gleichzeitig mit den anderen Kapillaren gekühlt und erhitzt werden, wobei die zwischen
den Kapillarenpaaren liegenden Räume an einen gemeinsamen Differenzdruckmesser angeschlossen
werden.
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Schließlich können zwecks Erzielung eines Gesamtausschlages von bestimmter
Größe bei bestimmter Durchflußmenge mehrereKapillarsysteme parallel geschaltet werden.
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In der Zeichnung zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung und Abb. 2 eine schematische Darstellung einer ähnlichen Vorrichtung,
bei welcher mehrere Kapillarsysteme parallel geschaltet sind.
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Die Vorrichtung nach Abb. i besteht aus den beiden hintereinanderliegenden
Kapillaren i und 2 von gleichen Abmessungen für das bei 3 ein- und bei i i austretende,
zu untersuchende Gasgemisch sowie aus den Kapillaren 2 und 7 für ein bei ,4 ein-
und bei 12 austretendes Vergleichsgas, z. B. Luft. Die zwischen den Kapillaren 1,
6 und 2, 7 liegenden Räume 8 und 9 sind durch Leitungen 1d., 15 an einen Differenzdruck-
oder -unterdruckmesser io angeschlossen. Die Kapillaren 1, 2 liegen in einer Kühlvorrichtung
5 und die Kapillaren 6, 7 in einer Heiz-.
vorrichtung 13
(z. B. elektrisch). Wenn man ohne Vergleichsgas arbeiten will, kommen die Kapillaren
2, 7 und die Leitung 15 in Wegfall, und an Stelle des Differenzmessers io
tritt ein gewöhnlicher Druck- oder Unterdruckmesser io.
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Drückt man z. B. von Rohr 3 durch die mittels der Kühlvorrichtung
5 auf eine konstante Temperatur stark gekühlte Kapillare i ein Gas hindurch, so
nimmt das Gas genügend schnell die Temperatur der Kapillare an. Aus letzterer heraustretend,
gelangt es in den Raum 8 und durchfließt alsdann die zweite, durch den Ofen 13 auf
eine konstante hohe Temperatur erhitzte Kapillare 6. Das Gas wird also entsprechend
den eingangs gemachten Feststellungen durch die Kapillare i leichter, dagegen durch
die Kapillare 6 schwerer hindurchfließen. Infolgedessen tritt in Raum 8 eine Stauung
des Gases ein. Je größer also der Temperaturunterschied der beiden Kapillaren i
und 6 bzw. des durchfließenden Gases gewählt wird, um so griitier wird im Raum 8
die Stauung bzw. der dadurch entstehende Druck. Dieser Druck behält so lange denselben
Wert, als bei konstantem Gaszuführungsdruck und konstanter Temperaturdifferenz des
Gases die Viskosität des letzteren denselben Wert behält. Ändert sich dagegen die
Gaszusammensetzung und mit ihr die Viskosität, so ändert sich dementsprechend auch
der im Raum S herrschende und sich im Messer io anzeigende Druck. Dieser Druckunterschied
ist alsdann ein Maß für die jeweiligen Gasbeimengungen.
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Soll mit Vergleichsgas gearbeitet werden, so wird an die Rohre i i
und 12, Abb. i, eine beliebige konstant arbeitende Pumpe angeschlossen, die
sowohl Gas durch 3 als auch Luft durch .1 ansaugt, oder es wird durch je eine Pumpe
in (las Rohr 3 Gas und in (las Rohr .4 Luft eingedrückt. Dabei entsteht .in den
Räumen 8 und 9 ein Über- oder Unterdruck, welcher von den Eigenschaften der (furch
die biiden Kapillars_vsteme strömenden heilen Gase abhängig ist. Da die Viskosität
des Vergleichsgases, z. B. Luft, bekannt ist, so ist der Ausschlag des an den beiden
Räumen 8 und 9 angeschlossenen Differenzdruck- oder -tinterdruckmessers io ein Maß
für die in (lern untersuchten Gas enthaltene Beimengung (z. B. Kohlensäure).
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Zur Erreichung eines Gesamtausschlages von bestimmter Größe bei bestimmter
Durchflußmenge durch die Kapillaren werden verschiede.-e Kapillarsvsteme obiger
Art parallel geschaltet, wie in Äbb. 2 dargestellt ist. Bei dieser Ausführung tritt
das zu untersuchende Ga` in das Rohr 3 ein, durchströmt die gekühlten Kapillaren
i und i' und nach Durchtritt durch den Raum 8 die geheizten Kapillaren 6 und 6'.
Das Vergleichsgas, z. B. Luft, nimmt seinen Weg vom Rohr ,4 durch die gekühlten
Kapillaren 2 und 2', den Raum 9 und die geheizten Kapillaren 7 und 7'. Durch (-las
Rohr 14 werden Gas und 1-uft gemeinsam abgesaugt.
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Die Ströniu:ig:riclitung der Gase kann natürlich auch eine umgekehrte
sein,- so daß erst die geheizten und alsdann die gekühlten Kapillaren durchflossen
«erden.
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Dadurch, (laß die Kapillaren auf bestimmte Temperaturen gekühlt bzw.
erhitzt werden, haben äußere Temperaturschwankungen keinerlei Einfluß auf die Vorrichtungen,
so daß dieselben stets genau arbeiten.