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Handapparat nach Art eines Orsatapparates zur Überwachung von Verbrennungs-und
Vergasungsvorgängen Gegenstand des Patents 6o5 366 ist ein Verfahren zur Überwachung
und Regelung von Verbrennungs- und Vergasungsvorgängen durch Feststellung des Sauerstoffüberschusses
oder Sauerstoffmangels in den Verbrennungsgasen, bei welchem eine Probe der Verbrennungsgase
einer so vollständigen Nachverbrennung ohne Zufuhr von zusätzlichem Sauerstoff oder
Brennstoff unterworfen wird, daß danach Sauerstoff und Unverbranntes nicht mehr
nebeneinander vorhanden sind, und anschließend an diese Verbrennungsvollendung der
in der Gasprobe verbliebene restliche Sauerstoffüberschuß oder Sauerstoffmangel
(gleich Sauerstoffbedarf zur Verbrennung der restlichen unverbrannten Bestandteile)
als Maß der Luftüber- oder -unterschußzahl der ursprünglichen Verbrennungsgasprobe
bzw. des Verbrennungsvorganges gemessen wird. Bei Verbrennungsvorgängen mit Luftmengenzahlen
kleiner als i (Luftunterschußzahlen) wird gemäß dem Hauptpatent ferner, um einen
Sauerstoffüberschuß der Verbrennungsprobe herbeizuführen, diese nach der Verbrennungsvollendung
und vor der Sauerstoffbestimmung mit einer Luft- oder Sauerstoffmenge vermischt
und einer nochmaligen Verbrennung unterworfen. Die-bei der Verbrennungsvollendung
stattfindende teilweise Verbrennung dient gleichzeitig zur Bestimmung des Verlustes
durch unvollendete Verbrennung. Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent bezweckt im
Gegensatz zu anderen Überwachungsmethoden nicht die Feststellung des Gehaltes der
Verbrennungsgase an einzelnen bestimmten Bestandteilen, sondern ergibt unmittelbar
die für die eindeutige Beurteilung des Verbrennungsvorganges erforderlichen Größen:
Luftmengenzahl und Verlust durch unvollendete Verbrennung. Das Verfahren gemäß dem
Hauptpatent ist in erster Linie zur Ausführung mittels selbsttätiger Verbrennungsgasprüfer,
welche eine fortlaufende Überwachung und Regelung der Verbrennungsvorgänge gestatten,
bestimmt und geeignet.
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Die vorliegende- Erfindung betrifft nun einen tragbaren Handapparat
nach Art eines Orsatapparates, der gegenüber den bekannten Orsatapparaten so umgewandelt
ist, daß er sich zur Ausführung von Einzeluntersuchungen nach dem Verfahren gemäß
dem Hauptpatent eignet. Die bekannten Orsatapparate bestehen aus einer Zusammenstellung
mehrerer Absorptionspipetten, die durch ein Harnrohr mit einer Meßbürette verbunden
sind; in manchen -.,Fällen : ist auch parallel zu den,
Absorptionspipetten
eine Verbrennungseinrichtung -vorhanden. Diese bekannten Zusammenstellungen sind
für die Durchführung des Verfahrens nach dem Hauptpatent ungeeignet und unzweckmäßig.
Der Apparat gemäß vorliegender Erfindung zeigt den bekannten Orsatapparaten gegenüber
eine neuartige Zusammenstellung, die eine Reihe wesentlicher Vorteile mit sich bringt.
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Der neue Apparat unterscheidet sich von den bekannten Ausführungen
dadurch, daß zu der Meßbürette eine Hilfsmeßbürette für die Verbrennungsluft parallel
geschaltet ist und beide Büretten mit einer Sauerstoffabsorptionspipette (Phosphorpipette).,
einer aus einer Erhitzungsstelle, z. B. einem Verbrennungsröhrchen, und einer Leerpipette-bestehenden
Verbrennungseinrichtung und einem Hahnrohr derart vereinigt sind, daß sowohl die
Meßbürette. als auch beide Büretten über eine gemeinsame Verbindungsleitung wahlweise
mit der Phosphorpipette oder mit der Leerpipette verbunden werden können. Bei Verwendung
eines Verbrennungsröhrchens als Erhitzungsstellewird dieses zweckmäßig in die gemeinsame
Verbindungsleitung der beiden Büretten und der beiden Pipetten eingeschaltet.
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Die neuartige Zusammenstellung bringt folgende wesentliche Vorteile
mit sich: Vereinfachung des Apparates, Vermeidung jedes. schädlichen toten Raumes,
Vermeidung der Gefahr von Verpuffungen, stete Betriebsbereitschaft des Apparates,
erhebliche Abkürzung der Untersuchungszeit, bedeutend schnellere und sichere Ermittlung
der für die Beurteilung des Verbrennungsvorganges maßgebenden Größen, insbesondere
der Luftmengenzahl, des Verlustes durch unvollendete Verbrennung, des Vergasungswirkungsgrades,
des Gasheizwertes und des Wasserstoffgehaltes.
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Durch die prozentuale Volum8nverminderung bei der Verbrennungsvollendung
wird die ursprüngliche Verbrennungsgasprobe von ioo Raumteilen entsprechend verkleinert.
Es ist jedoch zweckmäßig, bei der Bestimmung der Luftmengenzahl, des Vergasungswirkungsgrades,
des Gasheizwertes und des Wasserstoffgehalts der umgewandelten Ver.-brennungsgäsprobe
wiederum von ioo Raumteilen auszugehen. Auf diese Weise wird es nämlich möglich,
aus nur zwei weiteren Messungen mit Hilfeeinfacher Formeln oder entsprechender Nomogramme
die genannten Werte sofort festzustellen, während andernfalls langwierige Umrechnungen
erforderlich wären. Um diese bedeutende Vereinfachung der Überwachung zu ermöglichen,
ohne- daß zur-Messung des Verlustes duxch unvollendete Verbrennung die Hiifsmeßbürette
mit. herangezogen werden muß, wird erfindungsgemäß dieMeßbürette außer mit der üblichenTeilung
in i oo Raumteile in Verlängerung dieser Teilung mit einer Teilung in i oo Raumteile
versehen, die mit der ersten Teilung den Nullpunkt gemeinsam hat, deren Raumteile
jedoch um etwa 15 °1o größer sind. Auf diese Weise wird es ermöglicht, vor und nach
der Verbrennungsvollendung bei derselben Verbrennungsgasprobe jeweils von ioo Raumteilen
auszugehen.
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In der Zeichnung ist in Abb. i der Erfindungsgegenstand schematisch
dargestellt. Abb. s gibt eine Einzelheit in vergrößertem Maßstabe wieder.
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In Abb. i ist i die Meßbürette, die mit einer genauen, nicht dargestellten
Maßteilung versehen ist. 2 ist die Hilfsmeßbürette für die Nachverbrennungsluft.
Sie ist ebenfalls mit einer Maßteilung versehen, doch genügen liier schon einige
Meßmarken für mehrere Raummengen. Die beiden Büretten sind parallel zueinander geschaltet.
Ihre oberen Enden stehen über die Hähne 3 und 4 mit der gemeinsamen Leitung 5 in
Verbindung. Ihre unteren Enden sind mit dem Rohr 6 verbunden, an- das der Schlauch
eines nicht dargestellten gemeinsamen Ausgleichgefäßes (Niveauflasche) angeschlossen
wird. Die Leitung 5 führt über einen Umstellhahn 7 zu einer Sauerstoffabsorptionspipette8
und einer Verbrennungspipette 9. Die Pipette 8 ist mit einem Absorptionsmittel gefüllt,
das nur den Sauerstoff beseitigt, zweckmäßig mit Phosphor. Die Pipette 9 enthält
eine nicht absorbierende Flüssigkeit, z. B. eine gesättigte Salzlösung, und dient
als Leerpipette bei der Vornahme der Verbrennung. Die Erhitzungsstelle, an der die
Verbrennung erfolgt, ist in Gestalt eines Verbrennungsröhrchens io, z. B. eines
Quarzröhrchens, in dem sich eine elektrisch erhitzte Platinspirale i i befindet,
in die Leitung 5 eingeschaltet. Diese Einschaltung in die gemeinsame Verbrennungsleitung
5 hat gegenüber einer anderen Einschaltung den Vorteil; daß der Rauminhalt des Verbrennungsröhrchens
io nicht als toter Raum wirkt. In die gemeinsameVerbindungsleitung 5 ist ferner
der Hahni2 eingeschaltet, der es ermöglicht, die Büretten mit der Leitung 13 zu
verbinden, durch die das zu untersuchende Gas - eingesaugt wird. Die Hähne 3 und
4 ermöglichen es, die Büretten i bzw. 2 wahlweise über die Rohre 14 bzw. 15 mit
der Außenluft oder mit der gemeinsamen Verbindungsleitung 5 zu verbinden oder die
Büretten ganz abzuschließen. Die sämtlichen vier Hähne 3,.4, 7, 12 sind mit einer
Winkelbohrung versehen. In der Verbindungsleitung #16 zwischen der Hilfsmeßbürette
und der ge-
meinsamen Niveauflasche ist eine Absperrvorrichtung
17,
z. B. ein einfacher Hahn, vorgesehen. Der Apparat wird mit den erforderlichen Zubehörteilen
in einem verschließbaren Tasten befestigt, der jedoch der Einfachheit halber nicht
dargestellt ist.
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In Abb.2 ist der untere Teil der Meßbürette mit seiner besonderenMaßteilung
dargestellt. 18 ist die übliche Maßteilung in ioo Raumteile, deren Nullpunkt mit
dem oberen Ende der Bürette zusammenfällt. i9 ist das untere Ende einer Maßteilung
in ioo Raumteile, die etwa um i 5 °1o größer sind als die Raumteile der Maßteilung
18. Die Nullpunkte beider Maßteilungen fallen zusammen. Neben dem unteren Ende der
Maßteilung 18 wird zweckmäßig eine Teilung 2o angebracht, die die Luftüberschußzahl
unmittelbar abzulesen gestattet.
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Die Handhabung des Apparates ' ist folgende. Nachdem die Leitung 5
erstmalig mit sauerstoffreiem Stickstoff, der durch Sauerstoffabsorption in Pipette
8 gewonnen wird, oder von der vorhergehenden Analyse mit einem Gasgemisch, das weder
Sauerstoff noch brennbare Gase enthält, gefüllt ist, wird das zu untersuchende Gas
in die Bürette i eingesaugt, und ioo Raumteile der größeren Maßteilung ig werden
abgemessen. Diese Gasmenge wird, wenn es sich um Rauchgase handelt, über die durch
einen elektrischen Strom in helle Glut versetzte Platinspirale i i nach der Leerpipette
9 mehrmals hin und zurück geleitet. Dann wird an der Teilung ig die prozentuale
Volumenverminderung abgelesen, die unmittelbar ein Maß dafür ist, inwieweit der
zu untersuchende Verbrennungsvorgang unvollendet ist, d. h. Sauerstoff und brennbare
Gase in den Rauchgasen nebeneinandervorhanden sind. Die gesonderte Bestimmung dieses
Verlustes durch unvollendete Verbrennung ist für die Beurteilung des zu untersuchenden
Verbrennungsvorganges besonders wichtig. Hierauf wird die Gasmenge durch Ausstoßen
des überschießenden Teiles durch den Hahn 3 und die Leitung 14 ins Freie auf ioo
Raumteile der kleineren Maßteilung 18 verringert. Diese Gasmenge wird zur Sauerstoffabsorption
in die Pipette8 übergeführt. Falls eine Volumenverminderung eingetreten ist, wird
an der Teilung 2o unmittelbar die Luftüberschußzahl abgelesen. Die Teilung 20 gilt
genau nur für einen bestimmten Brennstoff; mit Hilfe einer kleinen Korrekturtabelle
kann sie jedoch auch für jeden anderen Brennstoff benutzt werden.
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Wenn bei der Sauerstoffabsorption keine Volumenverminderung eintritt,
dann ist der zu untersuchende Verbrennungsvorgang entweder gerade mit der theoretisch
erforderlichen Luftmenge oder mit Luftmangel vor sich gegangen. Es wird in diesem
Falle in der Hilfsmeßbürette 2 eine bestimmte Luftmenge abgemessen und dann der
Inhalt beider Büretten zur Nachverbrennung gleichzeitig über die glühende Platinspirale
i i nach der Leerpipette g mehrmals hin und zurück geleitet. Beim letzten Zurückleiten
wird das Gasgemisch. zunächst nur -in die Hilfsmeßbürette 2 geleitet, bis die Marke
der zugesetzten Luftmenge erreicht ist. Dann wird der Hahn 17 geschlossen, das restliche
Gas in die Meßbürette i geleitet und die Volumenverminderung festgestellt. Dann
wird das Gasgemisch zur Sauerstoffabsorption in die Pipette 8 geleitet und . nach
entsprechender Rückleitung wie nach der Nachverbrennung die weitere Volumenverminderung
bestimmt. Aus den beiden Volumenverminderungen kann mit Hilfe einer Rechentafel
sofort die Luftunterschußzahl festgestellt werden.
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Bei der Untersuchung von Generatorgas, Wassergas, Hochofengas usw.
wird genau so verfahren wie bei Rauchgasen mit Luftunterschuß. Aus den beiden Völumenverminderungen
kann hierbei außer der Luftunterschußzahl mit Hilfe einer zweiten Rechentafel ebenso
schnell der Gasheizwert, der Vergasungswirkungsgrad und der Wasserstoffgehalt festgestellt
werden.
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Die Erhitzungsstelle der Verbrennungseinrichtung kann statt in einem
Verbrennungsröhrchen auch in der Leerpipette 9 untergebracht werden. Für besondere
Untersuchungen kann der neue Handapparat auch mit einer Pipette zur Kohlensäureabsorption
versehenwerden. DieKohlensäurebestimmung dient dann jedoch nicht zur Bestimmung
des Luftüberschusses, sondern ermöglicht weitgehende Rückschlüsse auf die Zusammensetzung
des zur Verbrennung . gelangten Brennstoffes.