DE62093C - Vorrichtung zum selbstthätigen Aufzeichnen des Ergebnisses chemischer Untersuchungen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 42: Instrumente.

In chemischen Fabriken sind zur Ueberwachung des Betriebes vielfach beständige und fortlaufende Untersuchungen der chemischen Beschaffenheit von Flüssigkeiten, festen Körpern oder Gasen erforderlich, welche Arbeit meistens untergeordneten Hülfskräften und Arbeitern überlassen wird. Die gegenwärtig für diese Untersuchungen gebräuchlichen Hülfsmittel geben keine Gewähr dafür, dafs die Untersuchung vorschriftsmäfsig erfolgt und die Erfahrung lehrt daher, dafs vielfach eine fehlerhafte und "mit groben Vernachlässigungen verbundene Benutzung jener Apparate stattfindet, kurz, man ist stets nicht nur von der Fähigkeit, sondern auch von dem guten,Willen des betreffenden Arbeiters abhängig, ohne sicher zu sein, dafs die Untersuchung sachgemäfs und treu vorgenommen wurde. Die den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Vorrichtung soll diesem Mangel abhelfen, indem sie ermöglicht, jene Untersuchungen selbstthätig zu überwachen und durch gewisse Merkzeichen das Ergebnifs der einzelnen Untersuchungen aufzuzeichnen. Je nach der Art der Untersuchung kann die Vorrichtung besondere Formen erhalten, das Wesen derselben wird jedoch an dem auf beiliegender Zeichnung durch Fig. 1 in seiner einfachsten Gestalt veranschaulichten Apparat am besten klar. Es ist angenommen, dafs die Untersuchung durch Zusatz einer gewissen,' in der Bürette α enthaltenen Flüssigkeit zu der zu prüfenden, im Gefäfs c befindlichen, ihrer Menge nach vorher abgemessenen Flüssigkeit erfolgt. Die Bürette α gestattet mittelst der an ihr befindlichen Scala, die abgelassene Flüssigkeitsmenge in bekannter Weise abzulesen. Nach dem bisher bekannten Verfahren begnügt man sich mit diesem Ablesen und dem Eintragen der Zahl, bei welcher die im Gefäfs c enthaltene Flüssigkeit eine gewisse Veränderung zeigt (Titrirmethode).

Um diese Zahl nun aufserdem selbstthätig anzumerken, wird die Veränderung des Flüssigkeitsspiegels in der Bürette α während der Untersuchung selbstthätig aufgezeichnet.

Hierfür bieten sich verschiedene Hülfsmittel dar. Man kann z. B. in der Bürette- einen Schwimmer anordnen, der sich senkt, wenn man mittelst eines an der Spitze α¹ der Bürette angebrachten Hahnes in bekannter Weise Flüssigkeit aus der Bürette abläfst. Die Abwärtsbewegung des Schwimmers giebt dann ein Mafs für die abgelassene Flüssigkeitsmenge. Wird die Bewegung des Schwimmers durch einen Schreibstift auf ein Papierblatt übertragen, so giebt die Länge der betreffenden Linie unmittelbar die Menge der aus der Bürette abgelassenen Flüssigkeitsmenge an. Vortheilhafter. ist es jedoch, an Stelle eines Schwimmers einen in der Bürette α beweglichen und genau abgedichteten Kolben b zu benutzen, durch dessen Abwärtsbewegung man gleichzeitig die Flüssigkeit aus der Burette durch die Spitze a¹ herausdrückt. Wird die Spitze a¹ dann genügend fein gewählt, derart, dafs infolge Haarröhrchenwirkung die Flüssigkeit nicht herausläuft, so ermöglicht diese Vorrichtung ein genaues Ablassen der Flüssigkeit.

Um den Kolben b zu bewegen, kann die Kolbenstange b¹ als Zahnstange ausgebildet werden, welche durch ein Zahnrad d getrieben wird, dessen Welle mit Handrädchen oder dergleichen ausgestattet ist.

Die Kolbenstange b¹ ist mit einem Zeiger oder Schreibstift b² versehen, der bei der Bewegung der Zahnstange auf der Trommel f unmittelbar oder durch * Vermittelung eines Schreibbandes eine Linie vermerkt. Die Trommel wird vorteilhaft mit Papier beklebt, das eine Eintheilung besitzt, welche der Bürettenscala entspricht. Giebt beispielsweise die Scalaeintheilung Cubikcentimeter an, so würde die von Stift b² beschriebene Linie i-i auf der Trommel bedeuten, dafs bei der betreffenden Untersuchung 5 ecm Flüssigkeit mittelst des Kolbens b aus der Bürette α getrieben waren. Nach jeder Untersuchung mufs die Trommel f so weit gedreht werden, dafs eine freie Stelle des Papiers dem Schreibstift b² sich darbietet. Die Linie 2-2 würde also z. B. einem Flüssigkeitsverbraiich von 3,5 ecm entsprechen. Läfst man die Trommel f durch ein Uhrwerk sich drehen, so giebt die Lage der Linien i-i, 2-2 u. s.w. gleichzeitig die Zeit an, wann die betreffenden Untersuchungen vorgenommen sind. Die Trommel / wird zweckmäfsig in einem verschlossenen, dem Arbeiter unzugänglichen Gehäuse angeordnet, derart, dafs der Arbeiter seine Aufzeichnungen lediglich nach der Beobachtung an der Bürette α machen mufs. Diese Aufzeichnungen müssen dann mit den vom Schreibstift b² auf der Trommel f vermerkten Linien übereinstimmen. Letztere ermöglichen also eine untrügliche Ueberwachung der Beobachtungen.

Der Apparat kann mehrfache Abänderungen erfahren und Ergänzungen erhalten. Erfolgt z. B. die Untersuchung nicht durch Zusatz einer gewissen Flüssigkeitsmenge, sondern durch die Veränderung, welche eine gewisse Gasmenge bei der Einwirkung des Untersuchungsmittels auf den zu untersuchenden Stoff erfährt, so kann das betreffende Gas auch auf einen Kolben wirken. Fig. 2 zeigt, wie mittelst der Bürette α mit Kolben b die Ausdehnung der im Behälter g eingeschlossenen Gasmenge gemessen werden kann, wenn das durch Stutzen g¹ eingebrachte Mittel auf den durch Stutzen g² eingeführten, zu untersuchenden Stoff wirkt; der Kolben b wird hierbei derart von Hand eingestellt, dafs der am Gefäfs g angeordnete Druckmesser i stets die gleiche Spannung des eingeschlossenen Gases zeigt. Nach Fig. 3 wird die Druckveränderung, welche die im Behälter g eingeschlossene Gasmenge bei der Untersuchung erfährt, benutzt, um durch Vermittelung der im Heberrohr h befindlichen AbsperrflUssigkeit einen Schwimmer / oder Kolben zu bewegen und auf diese Weise das Ergebnifs der Untersuchung aufzuzeichnen.

Anstatt die Kolbenstange b\ Fig. i, unmittelbar mit dem Schreib- oder Merkstift zu verbinden, kann auch ein Zwischentriebwerk eingeschaltet werden, um die Bewegung des Stiftes zu verkleinern oder zu vergröfsern. Fig. 4 zeigt ein Triebwerk, bei welchem auf der Welle des Zahnrades d zum Betriebe der Zahnstange ^¹ ein kleiner Trieb d¹ aufgesetzt ist, der die den ■ Merkstift m¹ tragende Zahnstange m treibt. Die Höhe der Trommel f kann auf diese Weise entsprechend vermindert werden.

Anstatt den Stift m¹ eine Linie auf der Trommel beschreiben zu lassen, kann man auch der Trommel gegenüber federnde Stifte 0, Fig. 5, anordnen, welche bei der Verschiebung der Zahnstange m in der einen Richtung durch eine drehbare Klinke m² des Armes m¹ der Zahnstange nach einander gegen den Umfang der Trommel f gedrückt werden und auf derselben unmittelbar oder mit Hülfe eines Farbbandes eine Punktreihe erzeugen, während bei der Rückwärtsbewegung der Zahnstange die Klinke m² frei über die Köpfe der Stifte 0 hinweggleitet. Sind die Stifte ο der Höhe nach so angeordnet, dafs ihre Entfernung unter Berücksichtigung der Uebertragung der Bewegung der Kolbenstange b¹ auf die Zahnstange m den Theilstrichen der Bürette a. entspricht, so giebt die Anzahl der Punkte auf der Trommel f unmittelbar die Zahl der Theilstriche der Bürette an, um welche die Flüssigkeit in derselben durch den Kolben b herausgetrieben war. Die Stifte 0 werden entweder von Spiralfedern o², Fig. 5 a, beeinflufst und sind dann einfach im Gestell des Apparates verschiebbar oder sind nach dem Horizontalschnitt Fig. 5 b mit den freien Enden von Flachfedern o³ verbunden, welche sie nach Beeinflussung durch die Klinke m² wieder in ihre Anfangslage zurückbefördern; im ersten Falle sitzt der abgeschrägte Kopf ο⁴ unmittelbar am Ende des Stiftes 0, im zweiten Falle aber zweckmäfsig an der Flachfeder ο³.

Unter Umständen kann es erwünscht sein, die Untersuchungsergebnisse von mehreren gleichartigen Flüssigkeiten auf eine und dieselbe Trommel übersichtlich aufzuzeichnen. Die Zahnstange ö¹ bezw. m wird dann mit mehreren Merkstiften oder Klinken ausgerüstet, welche nach einander zur Wirkung gebracht werden können. Fig. 6 zeigt eine solche Einrichtung für die Untersuchung von zwei Flüssigkeiten. Dementsprechend hat die Trommel die doppelte Höhe erhalten und ist dieselbe mit zwei Gruppen von Stiften 0 und o¹ versehen, welche Punkte auf den Zonen ff¹ der Trommel verzeichnen können, je nachdem die eine oder andere Stiftreihe bei

der Untersuchung beeinflufst wird. Um dies zu ermöglichen, sind die beiden Klinken m²m\ an zwei entgegengesetzten Seiten einer Stange m³ angeordnet, welche .drehbar mit der Zahnstange m derart verbunden ist, dafs sie den Auf- und Abwärtsbewegungen dieser Stange stets folgen mufs. ■ Bei dieser Verschiebung geht das untere Ende der Stange m³ prismatisch geführt durch die Nabe eines am Gestell des Apparates gelagerten Kegelrades p, derart, dafs bei Drehung dieses Rades durch Vermittelung der Welle q und des auf dieser sitzenden Kegelrades p^l die Stange m³ so gedreht werden kann, dafs die eine oder die andere Klinke m² bezw. 7n\ den Stiften ο bezw. o¹ gegenüber zu liegen kommt.

Bei der Stellung Fig. 6 wird nur die untere Stiftreihe ο von der Klinke m² beeinflufst, während die obere Klinke m²j unthätig bleibt. Dreht man die Welle q und damit die Stange m³ um i8o°, so kommt die obere Klinke W^₁ den Stiften o¹ gegenüber zu liegen, während die untere Klinke m² bei der Verschiebung der Stange m³ unthätig bleibt. In dieser Weise kann man also, je nachdem die Flüssigkeit aus dem einen oder anderen Behälter untersucht werden soll, durch Einstellung der Welle q auf der oberen oder, unteren Zone der Trommel die Aufzeichnung vornehmen. Es ist ohne Weiteres erkennbar, dafs die Anzahl der Zonen, Stiftgruppen und Klinken erhöht werden kann, wenn derselbe Apparat dazu dienen soll, Flüssigkeiten aus mehr als zwei Betriebsstellen beständig zu untersuchen. So könnte man z. B. bei vier Zonen vier auf der Stange m³ um je 90⁰ versetzte, in verschiedener Höhe den Zonen der Trommel entsprechend angeordnete Klinken m² benutzen, derart, dafs durch Drehung der Welle q um je 90⁰ jedesmal eine andere Klinke in den Bereich einer Stiftgruppe 0 gelangt. Das Griffrad q¹ der Welle q kann hierbei benutzt werden, um durch Einstellung auf einen festen Zeiger anzugeben, welche Klinke m² eingestellt ist.

An Stelle einer drehbaren Trommel könnte natürlich auch eine verschiebbare Tafel angewendet werden, auf welcher das für die Aufzeichnung bestimmte Papier befestigt wird.

Wie bereits vorhin erwähnt, ist es für die richtige Durchführung der Ueberwachung erwünscht, dieTrommelaufzeichnung dem Arbeiter unsichtbar zu machen. Eine weitere Sicherheit für die Richtigkeit und Sorgfalt der Untersuchungen wird dadurch erzielt, dafs man dem Arbeiter auch die Verschiebung des Kolbens b in der Bürette α verdeckt, derart, dafs er lediglich die Wirkung der Untersuchungsfiüssigkeit auf den zu untersuchenden Stoff zu beobachten gezwungen ist. ·

Zu diesem Zwecke wird die Bürette a in der aus Fig. 7 bis 9 erkennbaren Weise mit einer undurchsichtigen rohrförmigen Hülle r umgeben, welche drehbar ist und einen Längsschlitz r¹ besitzt, durch welchen man die Scala der Bürette α sehen kann. Diese Stellung nimmt das Rohr r aber nur ein, wenn der Kolben b oben steht. Man kann dann die Bürette mittelst des seitlichen, in die Bürette mündenden Rohres a² bis zum Nullpunkt füllen. Die Bürette α ist oben derart erweitert, dafs bei der Abwärtsbewegung des Kolbens b die überflüssige Flüssigkeit zurückgedrängt wird und der Kolben erst am Nullpunkt der Scala abdichtet. Die überflüssige Flüssigkeit fliefst dann durch Rohr a² wieder ab. Wird der Kolben b dann herabbewegt, so gleitet der Stift i>⁴ des mit der Kolbenstange fr¹ fest verbundenen Armes b³ in einer am oberen Ende schraubenförmig gewundenen Nuth r² des Rohres r derart, dafs dieses Rohr gleich beim Beginn der Abwärtsbewegung um etwa 90⁰ gedreht und die Bürettenscala verdeckt wird. Ist die Untersuchung beendet, so kann der Arbeiter zunächst die Stellung des Kolbens in der Bürette noch nicht erkennen, er mufs vielmehr erst den Kolben nach oben bewegen und erst gegen Ende dieser Bewegung dreht der Stift £>⁴ das Rohr r so weit zurück, dafs die Bürettenscala wieder sichtbar wird.

Die Füllung der Bürette kann zweckmäfsig aus einer Flasche s mittelst GummibaUes t erfolgen, durch den man die Luft in der Flasche s verdichtet und so die Flüssigkeit durch Rohr α² in die Bürette treibt.

lsi der Inhalt der Flasche s vor Uebergabe an den Arbeiter gemessen, so mufs die Gesammtmenge der aus der Flasche entnommenen Flüssigkeit der Summe der für die einzelnen Untersuchungen durch die Merkzeichen auf der Trommel bestimmbaren verbrauchten Flüssigkeitsmengen entsprechen. Man kann also auf diese Weise durch Verbindung der beschriebenen Einrichtungen die richtige Füllung der Bürette feststellen, während die aufzubewahrenden Papierblätter mit den Merkzeichen dem Betriebsleiter in übersichtlicher Weise die Ergebnisse der Untersuchungen zu überwachen gestatten und ihm gleichzeitig ein Schaubild der chemischen Vorgänge an der betreffenden Belriebsstelle geben.

Die Trommel kann gleichzeitig dazu verwendet werden, um beispielsweise mittelst des in der Patentschrift No. 22497 beschriebenen Apparates die Anzahl der Füllungen der Behälter für die zu untersuchenden Flüssigkeiten sowie die Menge dieser Flüssigkeiten fortlaufend zu messen und aufzuzeichnen.

Die beschriebene Vorrichtung ist nicht nur in chemischen Fabriken, sondern auch in Zuckerfabriken, Theerschwelereien, Brauereien,

Färbereien, kurz in allen Gewerben und Laboratorien anwendbar, wo eine fortlaufende Ueberwachung der chemischen Beschaffenheit von Flüssigkeiten, festen Körpern oder Gasen erwünscht ist.

Claims (3)

1. Patent-Anspbüche:

   ι . Eine Vorrichtung zum selbstthä'tigen Aufzeichnen des Ergebnisses chemischer Untersuchungen, dadurch gekennzeichnet, dafs die mit solchen Untersuchungen verbundene Aenderung des Spiegels der aus einem Mefsgefäfs (Bürette) zugesetzten Untersuchungsflüssigkeit oder die durch die Untersuchung bewirkte Veränderung der Menge oder des Druckes von eingeschlossenen Gasen durch Vermittelung eines Kolbens oder Schwimmers auf einen Schreibstift oder eine Gruppe von Schreibstiften übertragen wird.
2. 2. Eine Ausführung der zu i. angegebenen Vorrichtung mit mehreren Stiftgruppen (o) derart, dafs letztere durch Klinken (m²) zur Wirkung gebracht werden, welche an einer einstellbaren drehbaren Stange (m³) angeordnet sind, zu dem Zwecke, die Vorrichtung bei mehreren zu untersuchenden Proben auf jede einzelne derselben umstellen zu können.
3. 3. Bei der zu 1. angegebenen Vorrichtung die Anordnung des drehbaren Rohres (r) mit Schlitz (r^l), welches die Bürette (a) umgiebt und bei der Bewegung des Kolbens (b) so gedreht wird, dafs die Bürettenscala bis zur gänzlichen Beendigung der Untersuchung verdeckt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.