DE570781C - Messgeraet zur Gasanalyse nach dem Prinzip der Waermeleitfaehigkeitsmessung - Google Patents

Description

• Meßgerät zur Gasanalyse nach dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeitsmessung Es ist bekannt, Gasanalvsatoren nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinzip mit zwei Me13-brücken zu versehen, in denen ein Gasgemisch durch Vergleich mit dem in beiden Brücken gleichen Vergleichsgas bestimmt wird. Bei der bekannten Einrichtung wird aber an zwei Instrumenten abgelesen, und es wirkt der Übelstand störend, daß bei Änderung der Betriebsspannung einer der beiden Stromduellen eine Fälschung des Meßergebnisses eintritt.
• Dieser Übelstand ist besonders deshalb recht störend, weil der Strom im Diagonalzwei- der bei derartigen Rauchgasprüfern meist verwendeten Meßbrücke im allgemeinen etwa der zweiten bis dritten Potenz des Betriebsstromes proportional ist und daher selbst kleine Schwanktuigen des Betriebsstromes sich stark auf das Meßergebnis auswirken.
• Auch bei der an sich bekannten Verwendung einer. reinen Kreuzspulschaltung wird bei Spannungsänderungen das 11eßergebnis noch gefälscht. Die «'iderstandsänderung der erhitzten Drähte im Nleß- und @' ergleichsgas ist im allgemeinen verschieden, weil die Temperaturänderung der #LIel3drähte bei Spannungsänderungen auch von der Wärmeleitfähigkeit der Gase abhängig ist. Dadurch ergeben sich also verschiedene Widerstandsstromcharakteristiken im 11e13- und Vergleichszweig. Die Erfindung bezweckt, diese Übelstände in verhältnismäßig einfacher, aber überaus betriebssicherer und einwandfreier Weise zu beseitigen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht. daß derDiagonalstrom einer ersten Meßbrücke gemessen wird. in der die Zusammensetzung eines Gasgemisches in ein sich bekannter Weise verglichen wird mit einem bestimmten Vergleichsgas oder einem solchen, das durch Änderung des 1leßgases durch Absorption oder sonstige chemische Reaktion entsteht. Dieser Diagonalstrom fließt durch die ablenkende Spule eines Kreuzspulinstrumentes. Die Richtmomentspüle desselben Instrumentes liegt im Diagonalzweig einer zweiten, an dieselbe Stromduelle angeschlossenen 'leßbrücke. Hier befinden sich die lleßdr;ilite in Gasen solcher Wärmeleitfähigkeiten, da13 sich in der Richtspule dieselbe Stromcharakteristik bei Spannungsscliwanl,ungen ergibt wie in der Melkspule der ersten Brücke. Diese Charakteristik wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß inan mindestens einen 'Meßdralit der zweiten lIeßbrücke finit einem solchen Gase umgibt, das in der ersten Brücke das Auftreten des Brückenstroines vorwie:;end bedingt. Da die Stromcharakteristik des die Wärmeleitfähigkeitsdifterenz bewirkenden Gases unabhängig von der Konzentration dieses Gases ist, empfiehlt es sich, zur T?rzielung großer Richtkräfte eine möglichst hohe, zweckmäßig ioo °/oige Konzentration anzuwenden. Da auf diese Weise bei Spannungsänderungen der Strom in der Richtspule sich in demselben Verhältnis wie der Strom in der Meßspule der ersten Brücke ändert, ist bei Verwendung einer einzigen Stromquelle der Quotient bei gegebener Zusammensetzung des zu untersuchenden Gases konstant und damit die Anzeige überhaupt unabhängig von der Meßspannung. Scheinbar ähnliche Anordnungen sind auf dem Gebiete der Strahlungsmessung nach der Absorptionsmethode bekannt. Doch arbeiten die bekannten Apparaturen mit zwei Stromquellen, abgesehen davon, daß bei diesen Anordnungen infolge ihres gänzlich verschiedenen Anwendungszweckes keine Hitzdrähte in den Brücken Anwendung finden und sie daher mit der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht vergleichbar sind, da keine durch Heizwirkungen beeinflußtenSpannungsabhängigkeiten entstehen.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt für den Fall der indirekten Sauerstoffmessung. Es sind zwei Meßbrücken i und 2 vorgesehen, in deren Diagonalzweige mittels Leitungen 3 und .4 die beiden Spulen 5 und 6 eines Kreuzspulinstrumentes 7 eingeschaltet sind. Die beiden Spulen 5 und 6 sind in der üblichen Weise zu einem gemeinsamen Drehsystem mechanisch vereinigt und in einem Magnetfelde, welches von einem Permanent- oder Elektromagneten erzeugt wird, angeordnet. Die Meßbrücke i enthält in dem Beispiel einen von dem zu prüfenden Gasgemisch umspülten Meßdraht 8 in einer Kammer i i. Es sei angenommen, daß der Sauerstoffgehalt von Rauchgas gemessen werden soll. In diesem Falle führt man das Gas mittels einer Rohrleitung 9 und einen zur Verbrennung des in dem Gas enthaltenen Sauerstoffes ausreichenden Wasserstoffstrom mittels einer Rohrleitung io nach vorheriger Mischung mittels einer Rohrleitung 28 in die den Prüfdraht 8 enthaltende dummer ein. Die Temperatur des Drahtes 8 wird durch entsprechende Wahl der Spannung der Betriebsstromquellei2 oder durch Anwendung von Widerständen derart gehalten, daß an dem Meßdraht 8 keine Verbrennung des Gasgemisches eintritt, Das Gasgemisch durchströmt darauf einen Verbrennungsofen 13, der beispielsweise mit katalvtisch wirkendem Material beschickt ist. In- diesem Ofen wird der in dem Prüfgasgemisch enthaltene Wasserstoff verbrannt. Das sich dabei bildende Wasser fließt durch ein hinter dem Ofen 13 angeordnetes Rohr 14. in ein Auffanggefäß 15. Das durch eine Rohrleitung 27 weitergeführte Restgas umin einer Kammer 17 angeordnet ist, und gelangt darauf zu der bei 26 angeschlossenen Saugpumpe. Die beiden Vergleichswiderstände i8 und i9 vervollständigen die Brücke i.
• Um nun zu verhüten, daß bei Schwankungen der Spannung der Betriebsstromquelle 12 eine Fehlanzeige eintritt, wird in der zweiten Meßbrücke mindestens ein von Wasserstoff umspülter Meßdraht 2o, der in einer Kammer 2i angeordnet ist, und ein zweiter Meßdraht :2?, der in einer mit Stickstoff oder Luft gefüllten Kammer 23 liegt, vorgesehen. Da für die Messung des Sauerstoffes Wasserstoff zugernischt wird, steht reiner Wasserstoff für die Durchspülung der den Richtstrom bildenden Meßkammer zur Verfügung, der vor der Mischung durch die Kammer 21 geleitet wird. Die beiden Vergleichswiderstände 2.4 und =5 vervollständigen die Brücke 2. Die zwischen der Rohrleitung 9 und der Anschlußleitung 26 für die Saugpumpe eingeschaltete, an sich bekannte Vorrichtung 29 dient zum Konstanthalten der Strömungsgeschwindigkeit des Prüfgases in der Kammer i i. Die Vorrichtung 29 enthält als wesentliche Teile einen teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, ein in die Flüssigkeit eintauchendes, mit 9 verbundenes - Rohrstück und ein nicht in die Flüssigkeit eintauchendes, mit 26 verbundenes zweites Rohrstück. Der Nebenschlttß 3o dient zur Einstellung günstiger Betriebsbedingungen für den Messer.
• Man kann in an sich bekannter Weise zur Erhöhung der Empfindlichkeit die V ergleichswiderstände 18 und 19 der Brücke i . und gegebenenfalls auch die Vergleichswiderstände 24 und 25 der Brücke 2 durch Meßdrähte ersetzen, derart, daß z. B. der Vergleichswiderstand 18 durch einen dem Meßdraht 8 entsprechend vom Prüfgasgemisch umströmten Meßdraht und der Vergleichswiderstand i 9 durch einen entsprechend dem Draht 16 vom Restgas umspülten Meßdraht ersetzt werden.
• Das Anzeigegerät 7 kann in dem Beispiel nach Prozent Sauerstoff geeicht sein, weil die 1leßbrücke i die besonders stark ausgeprägte Änderung der Wärmeleitfähigkeit durch Wasserstoff vor und nach der Entfernung des vorhandenen Sauerstoffs durch Verbrennung mit entsprechenden Mengen Wasserstoffs in dem Ofen 13 mißt. Man kann die dargestellte Einrichtung auch als Wasserstoffmesser verwenden. In diesem Fall tritt durch die Rohrleitung 9 das auf seinen Wasserstoffgehalt zu prüfende, beispielsweise sauerstofffreie Gasgemisch ein und durch die Rohrleitung io ein stets gleichbleibender Sauerstoffstrom ein, so - _ . . _. T , des Wasserstöffes des Prüfgasgemisches verbrannt wird. In diesem Fall kann das Anzeigeinstrument-7 nach Prozent Wasserstoff geeicht sein.
• Die neue Einritlhtung läßt sich in sinngemäßer Weise auch für zahlreiche andere Gase verwenden, z. B. Ammoniak, Aceton, Chloroform, Äther oder Methan. In letzterem Fall wird das zu prüfende Gasgemisch in die den Draht 8 enthaltende Kammer i i eingeleitet. Die- Kammer i7 wird mit ruhender oder strömender Luft gespeist. Die Teile 13, 14 und 15 kommen in Wegfall. Die Kammerei des Meßdrahtes 2o wird mit möglichst hoch konzentriertem, zweckmäßig ioo °/oigem Methan beschickt und zweckmäßig abgeschlossen, während in die Kammer 23 wiederum Luft eingebracht wird. Die Wirkungsweise einer derartigen Einrichtung und ihr Zweck ist im übrigen der gleiche wie oben beschrieben. In den anderen Beispielen ist sinngemäß zti verfahren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Meßgerät zur Gasanalvse nach dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeitsmessung unter Verwendung einer Wheatstoneschen Brückenschaltung sowie eines Kreuzspulinstrumentes, dadurch gekennzeichnet, daß der Diagonalstrom einer ersten Meßbrücke, in welcher die Zusammensetzung des zu untersuchenden Gasgemisches gegenüber einem Gas anderer oder veränderter Zusammensetzung gemessen wird, durch die eine Spule des Kreuzspulinstrnmentes fließt, während durch die andere Spule desselben Instrumentes der Diagonalstrom einer zweiten, an dieselbe Stromquelle angeschlossenen Meßbrücke fließt, in der als Zweigwiderstände Drähte angeordnet sind, von denen mindestens einer sich in einer die Änderung der Wärme= Leitfähigkeit des Gasgemisches überwiegend bedingenden Komponente, zweckmäßig mit einer Konzentration von ioo °/", befindet. Sauerstoffmesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kammern. der ersten Meßbriicke eine Mischung des auf seinen Sauerstoffgehalt ztt prüfenden Gases mit nach Durchströmen der einen Kammer der zweiten Meßbrücke zugesetztem Wasserstoff und die andere Kammer das durch Verbrennung des vorhandenen Sauerstoffes verbleibende Restgas enthält, während die andere Kammer der zweiten Meßbriicke von Luft, Stickstoff oder ähnlichen Vergleichsgasen erfüllt ist.