DE593157C

DE593157C - Einrichtung zur fortlaufenden Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gasgemisches

Info

Publication number: DE593157C
Application number: DE1930593157D
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Gruess
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1930-05-24
Filing date: 1930-05-24
Publication date: 1934-02-22

Description

Einrichtung zur fortlaufenden Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gasgemisches Es sind bereits Einrichtungen zur fortlaufenden Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gasgemisches durch Verbrennung eines dem Gasgemisch zugesetzten brennbaren Gases bekannt. Andererseits ist eine Einrichtung bekannt, bei der der Kohlenoxydgehalt eines Gases in der Weise ermittelt wird, daß dem zu prüfenden Gas Sauerstoff bzw. Luft zugesetzt und die so entstandene Mischung durch zwei elektrisch beheizte Prüfdrähte enthaltende, . nach dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeitsmessung arbeitende Meßkammern geleitet wird, zwischen die ein Verbrennungsofen eingeschaltet ist. Diese bekannten Einrichtungen leiden insbesondere an dem Mangel, daß sich die in der Praxis meist nicht zu vermeidenden Schwankungen der Gasströmung als Meßfehler störend bemerkbar machen und unter Umständen das Meßergebnis sehr erheblich fälschen können.
Es ist nun an sich bei der Gasprüfung bekannt, die Gasströmung mit Hilfe einer zum eigentlichen Gasprüfer parallel geschalteten Einrichtung in Gestalt eines teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Behälters gleich zu erhalten. In die Flüssigkeit des Behälters taucht ein Verbindungsrohr zu der Gaszuführungsleitung ein, und in dem Luftraum oberhalb der Flüssigkeit des Behälters mündet ein Verbindungsrohr zu der Gasabführungsleitung.
Die Erfindung bezweckt, einen verhältnismäßig einfachen, nach dem Prinzip der elektrischen Wärmeleitfähigkeitsmessung arbeitenden Sauerstoffprüfer zu schaffen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zum Konstanthalten der Gasströmung parallel zum Messer mindestens ein teilweise Flüssigkeit enthaltender Behälter angeordnet ist, in dessen Flüssigkeit ein Verbindungsrohr zur Zuführungsleitung für das Prüfgas und zweckmäßig auch ein Verbindungsrohr zur Zuführungsleitung des Zusatzgases entsprechend der gewünschten Druckdifferenz bzw. Strömung eintaucht, während in den Luftraum über der Flüssigkeit ein Verbindungsrohr zu der Gasabführungsleitung mündet, daß weiter zwischen der bzw. den Anschlußstellen dieses Flüssigkeitsbehälters und dem Messer Drosselorgane in die Gasleitung bzw. Gasleitungen eingebaut sind und daß schließlich als Messer eine elektrische Widerstandsmeßeinrichtung vorgesehen ist, welche mittels elektrisch beheizter Drähte die Differenz der Wärmeleitfähigkeiten des mit dem brennbaren Zusatzgas gemischten Prüfgases vor und nach der in einem getrennten Ofen erfolgenden Verbrennung anzeigt.
Die neue Einrichtung bietet, wie eingehende Versuche ergeben haben, den Vorteil, daß selbst kleinste Mengen von Sauerstoff, etwa in der Größenordnung von 1/iao °/o@ fortlaufend und mit sehr hoher Betriebssicherheit angezeigt werden, was für zahlreiche Verwendungszwecke, insbesondere für die chemische Industrie, von großer Wichtigkeit ist. Es läßt sich z. B. bei Anwendung der neuen Einrichtung die Gefahr von Knallgasexplosionen sehr weitgehend vermindern. Hinzu kommt noch, daß die neue Einrichtung ohne besondere ständige Wartung fortlaufende genaue Anzeigen des Sauerstoffgehaltes irgendwelcher Gasgemische liefert. Die zwischen der Anschlußstelle des Flüssigkeitsbehälters und den Meßkammern eingebaute Drossel bzw. eingebauten Drosseln ermöglichen dabei eine Dosierung des zu den Meßkammern fließenden Prüfgasstromes bzw. des Stromes des brennbaren Zusatzgases, insbesondere Wasserstoffs. Diese Maßnahme ist zur Erzielung der gewünschten hohen Empfindlichkeit angebracht.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das auf Sauerstoff zu prüfende Gasgemisch tritt durch eine Rohrleitung i ein und gelangt nach Durchtritt durch eine Drosselstelle 2 und einen Kühler 3 in einen nach dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeitsmessung arbeitenden Gasanalysator 4. Von diesem kommt es nach Durchtritt durch eine Verbrennungskammer 5 mittels einer Rohrleitung 6 nochmals in den Kühler 3 und darauf in einen zweiten, nach dein gleichen Prinzip arbeitenden Gasanalysator 7 und gelangt durch eine Leitung 8, an welche eine Saugpumpe angeschlossen ist, ins Freie. Vor dem Eintritt in den Kühler 3 wird dem zu prüfenden Gasgemisch ein brennbares Gas, insbesondere Wasserstoff, beigemischt, der durch eine Leitung g eintritt. Um die Strömungsgeschwindigkeit des Gases konstant zu halten, ist an die Rohrleitungen i und 8 eine nach dem Prinzip eines Flüssigkeitsmanometers arbeitende Regelvorrichtung io angeschlossen mittels der Rohrleitungen ii und 12. In einem abgeschlossenen Behälter 13 ist eine Sperrflüssigkeit 14 enthalten, in welche das offene Ende der Anschlußleitung ii eintaucht. Das offene Ende der Anschlußleitung 12 endet in dem oberhalb der Sperrflüssigkeit 14 befindlichen Luftraum. Die Vorrichtung io,%iird so eingestellt, daß bei dem normalen kleinsten Druck an der Anschlußstelle 15 der Rohrleitung ii keine Sperrflüssigkeit 14 in dem unteren Schenkel der Rohrleitung ii sich befindet. Steigt nun der Druck bei i5, so tritt eine mehr oder weniger große Menge überschüssigen Gases durch den offenen Schenkel des Rohres i1 aus, wodurch sich der Flüssigkeitswiderstand für das durch die Rohrleitungen ii und 12 strömende Gas in demselben Maße verringert, wie der Druck steigt. Dadurch wird die durch die Gasanalysatoren 4 und 7 hindurchtretende Gasmenge selbsttätig konstant gehalten.
Auf der Zeichnung ist angenommen, daß Wasserstoff als brennbares Gas mittels der Rohrleitung 9 zugeführt wird aus einer elektrolytischen Anlage, welche unter gleichbleibenden Betriebsverhältnissen Wasserstoff entwickelt. Infolgedessen strömt stets die gleiche bekannte Menge Wasserstoff in der Zeiteinheit zu, und durch Messung der Differenz der in den Analysatoren 4 und 7 gefundenen Wärmeleitfähigkeiten kann man die gesuchte Menge des Sauerstoffes bestimmen. Eine zu diesem Zweck geeignete Schaltung ist in Abb. 2 dargestellt. Von den vier Zweigwiderständen einer @'6'heatstoneschen Brückenschaltung liegen die Widerstände 17 und 18 in der ersten Kammer 4 und die Widerstände i9 und 2o in der zweiten Kammer 7. Alle Widerstände sind temperaturempfindlich. Das Anzeigegerät 2i der Brückenschaltung ist nach Sauerstoff geeicht.
Es besteht die Möglichkeit, auch die Strömungsgeschwindigkeit des zugesetzten Gases mittels einer gleichartigen Einrichtung, wie sie für das eigentliche Prüfgas dargestellt ist, konstant zu halten. Zu diesem Zweck kann die gestrichelt gezeichnete Einrichtung 22 Anwendung finden. Diese enthält eine Sperrflüssigkeit 23, in welche eine Anschlußrohrleitung 24, die mit der Rohrleitung 9 in Verbindung steht, und eine mit dem Rohr i verbundene Anschlußrohrleitung 25 eintauchen. Hinter der Anschlußstelle der Leitung 24 ist in der Leitung 9 noch eine zusätzliche Drosselstelle 27 angeordnet. Die dritte Anschlußleitung 26 ist mit der Gasführungsleitung 8 verbunden. Die gestrichelt dargestellte Regelvorrichtung enthält also außer den beiden den Rohrleitungen ii und 12 entsprechenden Rohrleitungen 25 und 26 noch eine dritte Rohrleitung 24 und arbeitet im übrigen ähnlich wie die oben beschriebene Vorrichtung io.
Die Differenzmessung der Wärmeleitfähigkeit des zu prüfenden Gases kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß man den Gasstrom in zwei Teile teilt, von denen einer direkt in eine der beiden Meßkammern tritt, der andere jedoch erst nach Passieren des vorgeschalteten Verbrennungsofens. Auch in diesem Falle ist die Voraussetzung für eine richtige Messung die genaue Regelung der beiden Gasströme, derart, daß das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Prüfgas und Zusatzgas konstant ist. Das erreicht man am besten, wenn man beide Gasströme an sich konstant hält.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur fortlaufenden Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gasgemisches durch Verbrennung eines dem Gasgemisch zugesetzten brennbaren Gases, dadurch gekennzeichnet, daß zum Konstanthalten der Gasströmung parallel zum Messer mindestens ein teilweise Flüssigkeit enthaltender Behälter angeordnet ist, ,in dessen Flüssigkeit ein Verbindungsrohr zur Zuführungsleitung für das Prüfgas und. zweckmäßig auch ein Verbindungsrohr zur Zuführungsleitung des Zusatzgases entsprechend der gewünschten Druckdifferenz bzw. Strömung eintaucht, während in den Luftraum über der Flüssigkeit ein Verbindungsrohr zu der Gasabführungsleitung mündet, daß weiter zwischen der bzw. den Anschlußstellen dieses Flüssigkeitsbehälters und dem Messer Drosselorgane in die Gasleitung bzw. Gasleitungen eingebaut sind und daß schließlich als Messer eine elektrische Widerstandseinrichtung vorgesehen ist, die mittels elektrisch beheizter Drähte die Differenz der Wärmeleitfähigkeiten des mit dem brennbaren Zusatzgas gemischten Prüfgases vor und nach der in einem getrennten Ofen erfolgenden Verbrennung anzeigt.