DE539517C - Device for measuring the methane content of the air - Google Patents

Device for measuring the methane content of the air

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DE539517C DE1930539517D DE539517DD DE539517C DE 539517 C DE539517 C DE 539517C DE 1930539517 D DE1930539517 D DE 1930539517D DE 539517D D DE539517D D DE 539517DD DE 539517 C DE539517 C DE 539517C
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Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 30. NOVEMBER 1931ISSUED ON NOVEMBER 30, 1931

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 421 GRUPPE 42IM124.30 CLASS 421 GROUP 42IM124.30

Einrichtung zum Messen des Gehaltes der Luft an MethanDevice for measuring the methane content of the air

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Juli 1930 abPatented in the German Empire on July 5, 1930

ist in Anspruch genommen.is used.

Die Erfindung bezieht, sich auf eine tragbare Einrichtung zum Messen des Gehaltes der Luft an Methan, welche insbesondere in Kohlengruben Verwendung finden soll. Es sind schon derartige Einrichtungen bekannt, bei welchen die zu untersuchende Luft mittels einer Pumpe in den Apparat eingepumpt wird, worauf die Verbrennung des Methans an einem glühenden Platindraht vorgenommen und durch die entstandene Volumenverminderung der Gehalt an Methan bestimmt wird. Die zur Verwendung kommende Pumpe muß während des Einpumpens des Gases in die Meßkammer des Apparates mit diesem verbunden sein, so daß der Apparat selbst an die Stelle gebracht werden muß, an welcher die Luft untersucht werden soll, was aber in vielen Fällen nicht möglich ist, insbesondere dann nicht, wenn die an der Sohle, dem First oder in Rissen und kleinen Öffnungen des Gesteins befindliche Luft geprüft werden soll.The invention relates to a portable device for measuring salary methane in the air, which is to be used in particular in coal mines. It such devices are already known in which the air to be examined by means of a pump is pumped into the apparatus, whereupon the methane is burned on a glowing platinum wire and the resulting reduction in volume determines the methane content. The pump to be used must during the pumping of the gas into the measuring chamber of the apparatus with this be connected, so that the apparatus itself must be brought to the point at which the air is to be examined, but this is not possible in many cases, in particular then not if those on the sole, the ridge or in cracks and small openings of the The air in the rock should be checked.

Nach der Erfindung wird dieser NachteilAccording to the invention, this disadvantage becomes

durch eine von dem eigentlichen Prüfapparat abnehmbare Meßpumpe behoben, in welche zunächst ein bestimmtes Luftvolumen eingesaugt wird und welche dann auf das Verbrennungsrohr des Apparates aufgeschraubt wird, durch das die abgemessene Luftmenge mittels Pumpe hindurchgedrückt wird.fixed by a measuring pump removable from the actual test apparatus, in which first a certain volume of air is sucked in and which then on the combustion tube of the device is screwed on, through which the measured amount of air is pushed by means of a pump.

Man kann also den Apparat selbst an irgendeiner gesicherten Stelle aufbewahren.So you can keep the device yourself in some secure place.

während man mit der vom Apparat abgenommenen Pumpe an jedem beliebigen Orte die zu untersuchende Luft ansaugen kann.while with the pump removed from the apparatus you can go anywhere can suck in the air to be examined.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. ι einen Längsschnitt durch die Vorrichtung bei abgenommener Pumpe, Abb. 2 eine Vorderansicht bei aufgeschraubter Pumpe, Abb. 3 eine Seitenansicht, Abb. 4 eine Draufsicht, Abb. 5 eine Reguliervorrichtung der Pumpe, Abb. 6 eine Reguliervorrichtung des Wasserspiegels und Abb. 7 das Schaltungsschema der Akkumulatoren.In the drawing, the subject matter of the invention is shown schematically in an exemplary embodiment, namely shows Fig. Ι a longitudinal section through the device with the pump removed, Fig. 2 a front view with the pump screwed on, Fig. 3 a side view, Fig. 4 a plan view, Fig. 5 a regulating device the pump, fig. 6 a device for regulating the water level and fig. 7 the circuit diagram of the accumulators.

Der Apparat besitzt ein zylindrisches Gehäuse ι, das durch eine Scheidewand 2 in zwei' ungleich große, gegeneinander vollkommen abgesonderte Räume 3, 4 geteilt ist (Abb. 4), von denen der Raum 3 zur Unter-, bringung der Meßvorrichtung dient, während im Räume 4 sich der aus drei Zellen 29, 30, 31 bestehende und je nach Schaltung der dritten Zelle 2,6 bzw. 3,9 Volt Spannung liefernde Akkumulator befindet.The apparatus has a cylindrical housing ι, which is divided by a partition 2 into two 'unequal sized, mutually completely separated spaces 3, 4 (Fig. 4), of which the space 3 is used to accommodate the measuring device, while in Space 4 is the accumulator consisting of three cells 29, 30, 31 and depending on the circuitry of the third cell, which supplies 2.6 or 3.9 volts of voltage.

Die Meßvorrichtung besteht aus der Luftpumpe, der Verbrennungsröhre, dem Kondensator und der mit einer Skala versehenen Meßröhre.The measuring device consists of the air pump, the combustion tube and the condenser and the graduated measuring tube.

Die Luftpumpe besteht aus dem Pumpenzylinder 5, der mit einer Wärmeisolation 6 und einem aufschraubbaren Deckel 7 ver-The air pump consists of the pump cylinder 5, which is provided with thermal insulation 6 and a screw-on cover 7

sehen ist, ferner aus dem Kolben 8 und der Kolbenstange 9. Die Kolbenstange 9 besitzt ein flachgängiges Gewinde und eine Nut 10, in welche eine am Deckel 7 angebrachte Feder eingreift. Die Kolbenstange 9 geht durch den Deckel 7 und wird durch die Schraubenmutter 11 betätigt. Diese bewegt sich innerhalb eines beweglichen Bügels 12, der seinerseits innerhalb eines - zweiten mit dem Deckel 7 fest verbundenen Bügels 12° verdreht bzw. durch eine Steckschraube 32 an diesem arretiert werden kann. Vor der Saugöffnung 13 befindet sich das Wärmefilter 14, das aus mehreren Lagen eines feinmaschigen Drahtsiebes besteht und zur Regelung der Temperatur des angesaugten Luftgemisches dient. Die Luftpumpe besitzt an ihrem freien unteren Ende ein Gewinde 34, mittels dessen sie an die Verbrennungsröhre angeschraubt wird. Die Verbrennungsröhre besteht aus einer Kapillare 15 aus Glas oder einem anderen Stoffe, in die eine Spirale 16 aus feinem PIa-: tin- oder einem anderen geeigneten Metalldrahte eingebaut ist. Die Kapillare befindet sich in einem mit einem Schauloche 17 versehenen Metallzylinder 18. Die obere Bohrung des Zylinders 18 ist durch ein Drähtsieb 35 gesichert. Die Verbrennung's röhre ist auf den Kondensator 19 aufgeschraubt. Der Kondensator 19 ist mit Wasser angefüllt und besitzt einen abnehmbaren Boden 20. Zur genauen Einstellung des Wasserspiegels bzw zur genauen Ablesung an der Skala der Meßröhre (durch Heben oder Senken des Wasserspiegels) dient die Schraube 28 (Abb. 6). ' Der Raum 3 ist mit. Kühlwasser angefüllt, welches durch die öffnung O1 eingefüllt und durch O2 abgelassen werden kann. Die Meßröhre 21 steckt luftdicht im Kondensator 19 und verjüngt sich im oberen Teil, um dort eine mit einer Skala versehene Glasrohre 22 aufzunehmen. Der erweiterte Kopf 23 der Meßröhre ist mit einem Deckel 24 versehen. Die Skala ist durch einen Schauschlitz 25 im Metallmantel der Glasrohre sichtbar.can also be seen from the piston 8 and the piston rod 9. The piston rod 9 has a flat thread and a groove 10 into which a spring attached to the cover 7 engages. The piston rod 9 goes through the cover 7 and is actuated by the screw nut 11. This moves within a movable bracket 12, which in turn can be rotated within a second bracket 12 ° firmly connected to the cover 7 or locked on the latter by a plug screw 32. In front of the suction opening 13 is the heat filter 14, which consists of several layers of a fine-meshed wire screen and is used to regulate the temperature of the air mixture that is sucked in. The air pump has a thread 34 at its free lower end, by means of which it is screwed to the combustion tube. The combustion tube consists of a capillary 15 made of glass or some other material, in which a spiral 16 made of fine titanium or other suitable metal wire is built. The capillary is located in a metal cylinder 18 provided with a viewing hole 17. The upper bore of the cylinder 18 is secured by a wire screen 35. The combustion tube is screwed onto the condenser 19. The condenser 19 is filled with water and has a removable bottom 20. The screw 28 (Fig. 6) is used for precise setting of the water level or for precise reading on the scale of the measuring tube (by raising or lowering the water level). 'Room 3 is with. Filled with cooling water, which can be filled in through the opening O 1 and drained off through O 2. The measuring tube 21 is airtight in the condenser 19 and tapers in the upper part in order to accommodate a glass tube 22 provided with a scale. The enlarged head 23 of the measuring tube is provided with a cover 24. The scale is visible through a viewing slot 25 in the metal jacket of the glass tubes.

In dem oberen Teile des Gehäuses, -überIn the upper part of the case, -over

dem Akkumulatorenraume, befindet sich eine ' Glühlampe 26 in der für Grubenlampen übliehen Ausführung, ferner der Umschalter 27, der die Umschaltung des an die Lampe ge1 lieferten Stromes von 2,6 Volt Spannung auf die Verbrennungsspirale 16 und umgekehrt ermöglicht und gleichzeitig die dritte Akkümulatorzelle ein- bzw. ausschaltet, um die für die Verbrennungsspirale notwendige höhere Spannung von etwa 3,9 Volt zu geben. Die Abb. 7 zeigt ein Schaltungsschema der drei Zellen 29, 30, 31. .'In der voll gezeichneten Stellung des Umschalters 27 sind die beiden Zellen 29, 30 an die Glühlampe 26 angeschlossen, um die bergbehördlich zulässige Spannung von etwa 2,6 Volt zu liefern, während nach dem Verschwenken des Schalters 27 in die gestrichelt gezeichnete Lage die Lampe 26 ausgeschaltet und die Spirale 16 an die drei Zellen 29, 30, 31 angeschlossen ist.the accumulator room, there is a 'incandescent lamp 26 in the usual version for mines lamps, furthermore the switch 27, which enables the switching of the current supplied to the lamp ge 1 from 2.6 volts voltage to the combustion spiral 16 and vice versa and at the same time the third battery cell switches on or off to give the higher voltage of about 3.9 volts required for the combustion spiral. Fig. 7 shows a circuit diagram of the three cells 29, 30, 31. 'In the fully drawn position of the switch 27, the two cells 29, 30 are connected to the incandescent lamp 26 to the voltage of about 2.6 volts permitted by the mining authorities to deliver, while after pivoting the switch 27 into the position shown in dashed lines, the lamp 26 is switched off and the spiral 16 is connected to the three cells 29, 30, 31.

Die Luftpumpe wird zunächst von der Verbrennungsröhre 18 abgeschraubt und aus einem beliebigen Teile der Grube Luft in dieselbe eingesaugt. Da die angesaugte Luft nach Passieren der Verbrennungsspirale 16 in den Kondensator gelangt, der von außen mit Wasser gekühlt wird und daher eine gleichbleibende Temperatur aufweist, ist die Höhe des Wasserspiegels im Meßrohre abhängig von der Temperatur bzw. von der Dichte der Luft in der Luftpumpe. Richtige Angaben erhält man nur · dann, wenn die Dichte der angesaugten Luft bei allen Ver- 8t> suchen gleichbleibt. Saugt man verhältnismäßig kalte Luft an, so ist ihre Dichte größer als bei warmer Luft, Man saugt im ersteren Falle trotz gleichbleibenden Volumens und gleichen Druckes gewissermaßen mehr Luft an als im zweiten Falle. Infolgedessen werden die Angaben der Meßröhre in beiden Fällen selbst bei ganz gleichem Methangehalt der Luft verschieden sein.The air pump is first unscrewed from the combustion tube 18 and air is sucked into the same from any part of the pit. Since the sucked in air reaches the condenser after passing through the combustion spiral 16, which is cooled with water from the outside and therefore has a constant temperature, the height of the water level in the measuring tube depends on the temperature or the density of the air in the air pump. Correct information can only be obtained if the density of the air drawn in remains the same in all tests. If comparatively cold air is sucked in, its density is greater than in warm air. In the first case, despite constant volume and pressure, more air is sucked in than in the second case. As a result, the information on the measuring tube will be different in both cases, even if the methane content of the air is exactly the same.

Um daher eine möglichst gleiche Dichte 9» der Luft bei allen Versuchen zu erzielen, muß die Temperatur innerhalb der Luftpumpe stets die gleiche bleiben. Dies wird dadurch erzielt, daß die Pumpe von 'außen wärmeisoliert und außerdem an der Saugöffnung 9^ durch ein Wärmefilter 34 abgeschlossen ist, das aus mehreren Lagen feinmaschigen Kupfer-, Silber- o. dgl. Drahtsiebes besteht. Beim Passieren der Siebe gibt die angesaugte Luft ihre überschüssige Wärme an die Kupfersiebe ab. Kalte Luft erwärmt sich an ihnen. Dadurch erreicht man eine praktisch genügend gleiche Dichte der angesaugten Luft.In order to achieve the same density of air as possible in all experiments, the temperature inside the air pump must always remain the same. This is achieved in that the pump is thermally insulated from the outside and is also closed off at the suction opening 9 ^ by a heat filter 34 which consists of several layers of fine-meshed copper, silver or the like. When it passes through the sieves, the air that is sucked in gives off its excess heat to the copper sieves. Cold air warms up on them. This achieves a practically sufficient equal density of the sucked in air.

Damit beim Ansaugen der Luftprobe die Pumpe durch die Wärme der Hand möglichst wenig erwärmt wird, ist ein rasches Ansaugen nötig.So that when the air sample is sucked in, the pump is activated by the warmth of the hand as much as possible If it is not heated very quickly, it must be sucked in quickly.

Da das in der angesaugten Luft vorhandene Methan zu seiner Verbrennung eine be-. stimmte Zeit braucht, darf die Luft nicht llD allzu rasch durch die Glühkapillare 15 getrieben werden. Auch muß die Verbrennungsdauer, um brauchbare Vergleichsresultate zu erzielen, bei allen Versuchen gleich sein. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kolben- "5 stange 9 mit einem flachgängigen Gewinde versehen ist, welches durch Drehen der Schraubenmutter ϊ ι ein langsames undgleichmäßiges Herunterdrücken des Kolbens 8 er möglicht. Die Steigung des Gewindes ist so ;ewählt, daß beim Ansaugen des Gases durch Ziehen am Endknopfe der Kolbenstange derSince the methane present in the sucked-in air has a bearing on its combustion. If a certain time is needed, the air must not be forced through the glow capillary 15 too quickly. In order to achieve useful comparative results, the duration of the combustion must also be the same for all tests. This is achieved in that the piston rod 9 is provided with a flat thread which, by turning the screw nut ϊ ι, enables the piston 8 to be pushed down slowly and evenly. The pitch of the thread is selected so that when the Gas by pulling on the end button of the piston rod

Kolben 8 rasch zurückgezogen werden kann, wobei die Schraubenmutter 11 automatisch in rasche Drehung versetzt wird.Piston 8 can be withdrawn quickly, the nut 11 automatically is set in rapid rotation.

Die Akkumulatorspannung nimmt gegen Ende der Schicht ab, infolgedessen sinkt auch die Temperatur der Glühspirale. Da aber die Verbrennungsdauer um so langer sein muß, je niedriger die Temperatur der Glühspirale ist, muß auch die Möglichkeit einer Regulierung der Kolbengeschwindigkeit vorhanden sein. Diese ist durch die beiden Bügel 12 und 12° gegeben, die gegeneinander so verdreht werden können, daß sie einen größeren oder kleineren Teil des Umfanges der Schraubenmutter 11 frei lassen. Je kleiner der freie Teil der Schraubenmutter 11 zwecks Betätigung durch die Finger der Hand ist, desto kleiner ist auch die Kolbengeschwindigkeit und desto größer die Verbrennungsdauer. Beim Auseo führungsbeispiel der Zeichnung sind drei Geschwindigkeitsstufen entsprechend der Stellung des Steckschräubchens 32 am Bügel 12 vorgesehen.The battery voltage decreases towards the end of the shift, and consequently also decreases the temperature of the glow coil. But since the duration of the cremation must be all the longer, the lower the temperature of the glow coil, there must also be a possibility of regulation the piston speed. This is through the two brackets 12 and 12 ° given, which can be rotated against each other so that they have a larger or Leave a smaller part of the circumference of the nut 11 free. The smaller the free part of the screw nut 11 for operation by the fingers of the hand, the smaller is also the piston speed and the longer the combustion time. At the Auseo The example of the drawing shows three speed levels depending on the position of the push-in screw 32 on the bracket 12 is provided.

Die beschriebene Einrichtung der Pumpe gestattet somit ein rasches Ansaugen und ein gleichmäßiges, langsames Durchleiten der Probe durch die Verbrennungskapillare 15, wobei die Dauer der Verbrennung nach Bedarf reguliert werden kann. Die Einstellung des Wasserspiegels an der Skala des Meßrohres 22 ist vom Wasserquantum im Kondensator 19 abhängig. Da bei jedem Versuche infolge Kondensation des Wasserdampfes beim Verbrennen des Methans die Wassermenge vergrößert wird, muß der Wasserspiegel im Meßrohre steigen, was zu falschen Schlüssen Anlaß geben würde. Zur richtigen Einstellung des Wasserspiegels dient die Schraube 28. Durch Heraufschrauben derselben vergrößert sich das Volumen des Kondensators und sinkt daher der Wasserspiegel im Meßrohr. Diese Justierung ist ferner nötig, um den Einfluß des Wasserdampfes bzw. der Feuchtigkeit der Grubenluft zu eliminieren, da dieselbe nicht getrocknet wird, bevor sie zur Untersuchung gelangt. Durch Kondensation der Feuchtigkeit im Kondensator 19 wird n&mlich ein stärkeres Sinken des Wasserspiegels an der Skala verursacht, als es dem jeweiligen Methangehalte entspricht.The described device of the pump thus allows rapid suction and a even, slow passage of the sample through the combustion capillary 15, whereby the duration of the combustion can be regulated as required. Adjusting the water level at the The scale of the measuring tube 22 is dependent on the water quantum in the condenser 19. Included every attempt as a result of condensation of the water vapor when the methane is burned If the amount of water is increased, the water level in the measuring tube must rise, which would give rise to incorrect conclusions. The screw 28 is used to set the water level correctly the same increases the volume of the condenser and therefore the water level falls in the measuring tube. This adjustment is also necessary to avoid the influence of the water vapor or the humidity of the pit air to be eliminated as it is not dried before it is examined. Because of the condensation of the moisture in the condenser 19 it becomes a stronger one Sinking of the water level on the scale caused than it is the respective methane content is equivalent to.

Um daher den durch die Feuchtigkeit verursachten Ablesefehler zu eliminieren, wird vor Beginn der Versuche eine Probe der Grubenluft ohne Verbrennung in den Kondensator gedrückt. Infolge Kondensation der Luftfeuchtigkeit sinkt der Wasserspiegel im Meßrohr 22 um einen gewissen Betrag. Durch die Schraube 28 wird nun der Wasserspiegel wieder auf Null eingestellt, worauf mit der Schlagwettermessung begonnen werden kann.Therefore, in order to eliminate the reading error caused by moisture Before starting the experiments, a sample of the pit air without combustion in the condenser pressed. As a result of condensation of the air humidity, the water level in the measuring tube 22 drops by a certain amount. By the screw 28 is now set the water level back to zero, whereupon with the Firedamp measurement can be started.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: i. Einrichtung zum Messen des Gehaltes der Luft an Methan durch Abmessung eines bestimmten Luftvolumens, Verbrennung des Methans an einem glühenden Platindraht und Messung der entstandenen Volumenverminderung, gekennzeichnet durch eine von dem eigentlichen Prüfapparat abnehmbare Meßpumpe, in welche zunächst ein bestimmtes Luftvolumen eingesaugt wird und welche dann auf das Verbrennungsrohr des Apparates aufgeschraubt wird, durch das die abgemessene Luftmenge mittels der Pumpe hindurchgedrückt wird.i. Device for measuring the methane content of the air by measuring it a certain volume of air, combustion of the methane on a glowing platinum wire and measurement of the resulting Volume reduction, characterized by a measuring pump which can be removed from the actual testing apparatus and into which First a certain volume of air is sucked in and which is then screwed onto the combustion tube of the apparatus through which the measured amount of air is pushed by means of the pump. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßpumpe eine Kolbenpumpe verwendet wird, deren Kolbenstange (9) als Schraubenspindel mit Längsnut (10) ausgebildet ist und mittels einer als Schraubenmutter dienenden Scheibe (11) betätigt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that as a measuring pump a piston pump is used, the piston rod (9) of which is designed as a screw spindle with a longitudinal groove (10) and is actuated by means of a washer (11) serving as a screw nut. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpe betätigende Scheibe (11) in verschwenkbaren und zueinander einstellbaren Bügeln (12, 12°) gelagert ist, die einen größeren oder kleineren Teil des go Umfanges der Scheibe (11) frei lassen.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the pump actuating disc (11) in pivotal and mutually adjustable brackets (12, 12 °) is mounted so that a larger or smaller part of the circumference of the disc go (11) set free. 4. Einrichtung nach ,.Anspruch 1 bis 3r dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenzylinder mit einer Wärmeisolation (6) umgeben ist.4. Device according to, .Anspruch 1 to 3 r characterized in that the pump cylinder is surrounded with thermal insulation (6). 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Saugöffnung des Pumpenzylinders ein Wärmefilter (34), z. B. ein feinmaschiges Metalldrahtsieb, angeordnet ist, das die Temperatur der angesaugten Luft reguliert. 5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that before the Suction opening of the pump cylinder a heat filter (34), for. B. a fine mesh Metal wire screen, which regulates the temperature of the sucked air. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings üt:»nuCKi" in jikküt: »nuCKi" in jikk
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