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Einrichtung zur Feststellung von Beimengungen zu Gasgemischen Es ist
bekannt, in Gasgemischen die Beimengung, eines bestimmten Gases dadurch kenntlich
zu machen, daß man das Gasgemisch an einem oder mehreren elektrisch geheizten Drähten
-vörüberführt und die dabei auftretende Änderung des elektrischen Widerstandes der
Drähte- feststellt. Infolge der .Beimischung des betreffenden Gases, d. h. infolge
der 'geänderten 'Zusammensetzung, ändert sich nämlich die Wärmeleitfähigkeit des
Gasgemisches, so daß eine Abkühlung oder Erwärmung der Hitzdrähte eintritt, die
eine entsprechende Widerstandsänderung zur Folge hat.
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Bisher hat man bei Einrichtungen der vorstehend genannten Art für
die Hitzedrähte ausnahmslos Metalle, z. B. Platin, verwendet, also - Stoffe mit
positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes. War daher z. B. der zu 'prüfenden
Luft Grubengas beigemengt und -wurde durch dessen Anwesenheit die Wärmeleitfähigkeit
des Gasgemisches erhöht, so daß eine Abkühlung der Hitzdrähte eintrat, so hatte
diese -Abkühlung eine entsprechende Verminderung des elektrischen Widerstandes,
also eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit der Hitzdrähte zur Folge. Die
Änderung der elektrischen Leitfähigkeit hielt sich dabei meist in so engen Grenzen,
daß man, um genügend große Zeigerausschläge des Meßgerätes zu bekommen, die Hitzdrähte
in Brückenschaltung -anwenden und ein Meßgerät von hoher Empfindlichkeit vorsehen
mußte. Beides aber verteuert die Einrichtung.
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Andererseits sind Einrichtungen zur Prüfung von Gasgemischen bekannt,
bei denen elektrische Organe einer Änderung ihrer Zusammensetzung durch die Gasatmosphäre
ausgesetzt sind. Bei einer Einrichtung dieser Art, die zur Feststellung reduzierender
oder oxydierender Wirkung einer Gasatmosphäre, wie z. B. der Flamme eines metallurgischen
Ofens dient, ist ein praktisch nicht leitender Oxydkörper, beispielsweise eine dünne,
auf einem feuerfesten Isolierkörper aufgebrachte Schicht eines oxydierten Schwermetalles,
wie Eisen oder Kupfer, in einen elektrischen Stromkreis geschaltet. Beim Auftreten
einer reduzierenden Atmosphäre wird der Oxydkörper reduziert und der von ihm nunmehr
durchgelassene elektrische Strom - mittels eines Anzeigeinstrumentes angezeigt.
Diese bekannte Einrichtung ist in ihrer Wirkungsweise an den Wechsel von Oxydation
und Reduktion gebunden und infolgedessen nicht geeignet, andere Änderungen von Gasgemischen,
beispielsweise solche Beimengungen anderer Gase anzuzeigen, die keine Änderung des
Oxydationszustandes oder des metallischen Zustandes hervorrufen. Ähnlich liegen
die Verhältnisse bei bekannten Einrichtungen, die zur Anzeige schlagender Wetter
oder anderer entzündbarer Gasgemische
dienen und bei denen Körper
aus Stoffen mit negativem Temperaturkoeffizienten wie z. B. Bor oder Oxyden verschiedener
Erdmetalle als Widerstandsthermometer in der Nähe von Katalysatoren angeordnet sind.
Diese Einrichtungen sind naturgemäß in ihrer Wirkungsweise von dem Auftreten einer
katalytischen Verbrennung, d. h. einer chemischen Reaktion, abhängig.
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Bei der Erfindung handelt es sich im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen
um Einrichtungen zur Feststellung von Beimengungen zu Gasgemischen, die weder so
kompliziert und vergleichsweise unempfindlich wie die bekannten Einrichtungen mit
Organen mit positivem Temperaturkoeffizienten noch in ihrer Wirkungsweise = auf
bestimmte, sich in engen Grenzen abspielende Vorgänge wie die bekannten Einrichtungen
mit Organen beschränkt- sind, die ihre chemische Zusammensetzung in Abhängigkeit
von der Gaszusammensetzung ändern oder auf katalytischen Reaktionen beruhen.
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Erfindungsgemäß werden die Einrichtungen zur Feststellung von Beimengungen
zu Gasgemischen durch Messung der Widerstandsänderung eines stromdurchflossenen
Organes infolge Änderung des Wärmeleitvermögens des ihn umgebenden Gasgemisches
mit einem stab-, platten- oder fadenförmigen Organ aus einem Schwermetalloxyd oder
einer anderen Schwermetallverbindung mit negativem Temperaturkoeffizienten des Widerstandes
versehen, das in einen elektrischen Meßstromkreis geschaltet und in seinem Widerstand
bzw: Querschnitt so bemessen ist, daß das elektrische Meßgerät bei Temperaturen
des Organs unterhalb seiner Reduktionstemperatur die Änderungen der -Leitfähigkeit
des Organs kontinuierlich anzeigt. Als besonders geeignet haben sich für die Organe
mit negativem Temperaturkoeffizienten gemäß der Erfindung vorwiegend die farbigen
Oxyde der Sch-,vermetalle, vor allem die Oxydationsprodukte des Kupfers, erwiesen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend beschrieben.
In einem einen Stromanzeiger enthaltenden Stromkreis ist ein Kupferoxydulstab von
solchen Abmessungen eingeschaltet, daß er durch den ihn durchfließenden elektrischen
Strom auf eine oberhalb 6oo° C liegende Temperatur erhitzt wird. Zum Regeln der
Stromstärke und damit der Erhitzungstemperaturkann im Stromkreise ein regelbarer
Widerstand vorgesehen sein. Der Kupferoxydulstab ist in der Strömung des zu prüfenden
Gasgemisches angeordnet und. daher den Temperaturänderungen ausgesetzt, die die
Änderung des Wärmeleitvermögens des Gasgemisches mit sich bringt. Nimmt also z.
B. die Wärmeleitfähigkeit des Gasgemisches zu, so sinkt die Temperatur des Oxydulstabes
und seine elektrische Leitfähigkeit. Es wächst also sein elektrischer Widerstand,
und das eingeschaltete Meßgerät zeigt einen entsprechend verringerten Ausschlag.
Bei abnehmender Wärmeleitfähigkeit des Gasgemisches tritt in ähnlicher Weise eine
Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Oxydulstabes ein, so daß der Ausschlag
des Meßgerätes entsprechend größer wird.
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Der Oxydkörper, der das auf die Änderungen des Wärmeleitvermögens
des Gasgemisches ansprechende Organ der Einrichtung darstellt, kann, wie bereits
erwähnt, in Form eines -Stabes ausgeführt sein. Dieser kann z. B. voll- oder hohlzylindrische
Gestalt aufweisen, Matt dessen kann der Oxydkörper aber auch platten- oder fadenförmig
ausgebildet sein. Die Fadenform und ,die Plattenform - letztere insbesondere bei
Ausführung dünner und schmaler Streifen - erweisen sich als besonders vorteilhaft,
da sich bei ihnen wegen der geringen eigenen Wärmekapazität das thermische Gleichgewicht
am raschesten einstellt.
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Die Wirksamkeit des Oxydkörpers ist so groß, daß als Anzeigegerät
ein gewöhnlicher Stromzeiger .genügt und daß sich besondere, die -Empfindlichkeit
steigernde Schaltungen, wie z. B. Kompensations- öder Brückenschaltungen, erübrigen.