DE650401C

DE650401C - Vorrichtung zur Anzeige chemischer Stoffe von gas-, troepfchen- oder staubfoermiger Beschaffenheit

Info

Publication number: DE650401C
Application number: DER90732D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-06-02
Filing date: 1934-06-02
Publication date: 1937-09-22
Also published as: GB447813A; US2080953A; FR801237A

Description

Vorrichtung zur Anzeige chemischer Stoffe von gas-, tröpfchen- oder staubförmiger Beschaffenheit Es ist bekannt, daß Wasserstoff von gewissen Metallen, wie z. B. Platin, Palladium und - Iridium, aufgenommen wird, und daß durch die Sorption der Gase der elektrische Leitungswiderstand der genannten Metalle vergrößert wird. Die Sorption des Wasserstoffes geht bereits bei gewöhnlicher Temperatur des Metalls vor sich, nimmt aber zu, wenn das Metall erwärmt wird.
Das Gasaufnahmevermögen der bezeichneten Metalle wird in Anzeigegeräten für den Nachweis von Wasserstoff in Gasgemischen ausgenutzt. Derartige Geräte bestehen im wesentlichen aus einem Meßdraht, z. B. aus Platin, Palladium oder Iridium, dessen elektrischer Widerstand in einer geeigneten Schältung, z. B. in einer Wheatstoneschen Brücke, laufend gemessen werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um folgendes: Eingebende Versuche haben ergeben, daß, neben Wasserstoff auch andere Gase, insbesondere Kampfgase, wie beispielsweise Phosgen, Chlorpikrin usw., eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes des Drahtes bewirken, wenn erfindungsgemäß ein Meßdraht aus einer Palladium-Silber-Legierung benutzt wird. Zweckmäßig wählt man einen sehr dünnen Draht, um eine im Verhältnis zum Querschnitt möglichst große Oberfläche zu erhalten. Derartige Gase können auch bei geringem mengenmäßigem Anteil an dem zu untersuchenden Gasgemisch festgestellt werden, wenn außerdem eine Behei zung derzuuntersuchenden Gase vorgenominen wird, und zwar zweckmäßig annähernd bis auf die etwa bei 85° liegende Temperatur des Meßdrahtes. Es ist dann möglich, auf Grund der verschieden großen Gasbeladungen und der Zeiten, in denen die Widerstände sich ändern, Feststellungen über die Art und Konzentration des Gases zu treffen.
Durch die Beheizung des zu untersuchenden Gasgemisches wird einerseits die Aufnahmefähigkeit der Meßdrähte für die Gase erhöht, andererseits die Meßgenauigkeit gesteigert.
Das Aufnahmevermögen des Meßdrahtes ist abhängig von der Temperatur des Drahtes, die daher möglichst gleich gehalten werden muß. Sie setzt sich zusammen aus der Temperatur des umgebenden Gases und der Übertemperatur, die der Draht gegenüber dem Gase durch den Heizstrom erhält.
Beispielsweise beträgt bei einer Temperatur des Heizdrahtes von i io° und einer Gastemperatur von 25° die Übertemperatur 850, dagegen bei einer Gastemperatur von 85° die Übertemperatur nur 25°. Um also die Temperatur des Drahtes konstant zu halten, müssen Gastemperatur und Übertemperatur des Meßdrahtes konstant gehalten werden. Die Gastemperatur läßt sich durch eine regelbare Heizung konstant halten, nicht dagegen die Übertemperatur des Drahtes. Sie ist abhängig von der Wärmeleitfähigkeit und der Strömungsgeschwindigkeit des Gases.
Um nun den Einfluß der Einwirkung der Übertemperatur des Meßdrah.tes möglichst gering zu halten, wird die Beheizung des Gases so weit getrieben, daß nur eine ganz geringe Übertemperatur des Drahtes notwendig ist,. um die gewünschte Medrahttemperatur u erhalten. Beispielsweise würden bei einer Beheizung des Gases auf 85' und einer gewünschten Meßdrahttemperatur von 1000 nur 150 Übertemperatur erforderlich sein; eine Änderung der Übertemperatur des Drahtes unter dem Einfuß der verschiedenen Wärmeleitfähigkeit würde. daher prozentual auf die tatsächliche Temperatur des Drahtes wenig Einfluß haben. Bei der angegebenen Temperatur von 850 für das Gas und 150 Übertemperatur für den Draht würde bei einer Änderung der Übertemperatur. um 1(3 nach oben und unten der Einfluß dieser Änderung nur 51/0 betragen.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsfarm dieser Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
Es ist i das Meßgerät, in dem die Messung stattfindet. Der Mantel 2 dieses kapselförmigen Gerätes ist aus einem weder 'chemisch noch katalytisch auf das in Frage kommende Gasgemisch wirkenden Material hergestellt, z. B. Porzellan oder Kunstharz.
Das Gas tritt durch eine Öffnung 3 in den unteren Teil des Gerätes ein und wird dann durch eine Heizspirale 4 auf eine bestimmte Temveratur erwärmt, die etwa gleich der Temperatur des Meßdrahtes 5 ist. Der Meßdraht 5 besteht aus einer Palladium-Silber-Legierung, vorzugsweise aus 3o°/a.Silber und 70'1, Palladium, und bildet einen Zweig einer Wheatstoneschen Brücke. Als -Vergleichswiderstand ist in der Nachbarschaft des Drahtes 5 ein zweiter Palladium-Silberdraht 6 angondnet. Der Draht 6 ist .durch eine Hülse 7 aus indifferentem Material (z. B. Glas, Porzellan) gegen die Einwirkung des Gases geschützt. Zur Erzielung möglichst gleichmäßiger Versuchsbedingungen ist auch der Draht 5 in eine ähnliche Hülse 8 eingeschlossen, die jedoch mit Öffnungen 9 versehen ist, um den Zutritt dfs Gases zum Meßdraht zu ermöglichen.
Nachdem die Gase an dem Meßdraht vorbeigestrichen sind, gelangen sie in einen kaminartigen Ansatz to des Gerätes, in dem infolge der unten vorgesehenen Heizung 4 eine nennenswerte Zugwirkung entsteht, so daß auch bei ruhenden Gasgemischen ein ständiges Durchströmen des Gases stattfindet. Schließlich tritt das Gas durch die Öffnung rr wieder heraus. In dem Kamin to sind auch die Leitungen geführt, die das Meßgerät mit der Stromquelle und den übrigen Teilen der Meßanordnung verbinden. Diese sind in einer von dem Meßgerät getrennten Vorrichtung 12 vereinigt. Als Stromquelle ist hier ein Akkumulator 13 vorgesehen, der zunächst Über die Leitung 14, den Regulierwiderstand 15, das Amperemeter 16, die Leitung 17 und die Leitung 24 die HeizvorrÜchtungq. speist. Von der- Leitung 14.ist eine Leitung 18 abgezweigt, die über einen Eisenwasserstoffwiderstand r9, der zur Konstanthaltung des Stromes dient, einen Regulierwiderstand 2o, ein Amperemeter 21, eine Leitung 22 die Verbindung zu dem Eckpunkt 23 der Wheatstoneschen Biücke herstellt. Von diesem Eckpunkt 23 geht der Strom einerseits durch einen konstanten Widerstand 25, einen Potentiometer 26 und einen zweiten konstanten Widerstand 27 zu dem anderen Eckpunkt der Wheatstoneschen Brücke 28, die durch die Leitung 29 mit der Stromquelle 13 verbunden ist, andererseits durch die Leitung 3o, den Vergleichswiderstand 6, den Meßdraht 5, die Leitung 24 zu dem Eckpunkt 28. Auf dem Potentiometer 26 schleift ein Kontakt 31, der durch eine Leitung 32 mit dem einen Pol des Anzeigeinstrumentes 33 verbunden ist, dessen anderer Pol durch die Leitung 34 mit dem vierten Eckpunkt 35 der Wheatstonesehen Brücke verbunden ist. Ein Schalter 36 dient in üblicher Weise zur Kurzschließung des Anzeigeinstrumentes 33.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Zunächst wird mit dem Regulierwiderstand 2o in dem Meßdraht 5 und dem Vergleichswiderstand 6 ein Strom eingestellt, durch den diese Drähte auf die gewünschte Temperatur von etwa 850 erwärmt werden. Dann wird auch in dem Heizwiderstand mittels . des Regulierwiderstandes 15 ein Strom eingestellt, durch den die Heizvorrichtung 4 ungefähr auf dieselbe Temperatur wie die Drähte 5 und 6 erwärmt wird. Darauf wird durch Verschieben des Schleifkontaktes 31 auf dem Potentiometer 26 die Brücke ins Gleichgewicht gebracht. Treten jetzt durch die Öffnung 3 Gase in das Gerät, so wird das Brückengleichgewicht gestört, und das Anzeigegerät 33 zeigt einen Ausschlag. Die Größe dieses Ausschlages ist ein Maß für die Menge des in dem Gasgemisch enthaltenen Bestandteiles, der auf den Meßdraht 5 einwirkt.
Das beschriebene Anzeigegerät spricht auch dann an, wenn das zu untersuchende Gasgemisch tropfenförmige oder staubförmige Beimengungen (Schwebestoffe) enthält, die auf die Oberfläche des Meßdrahtes einwirken können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE; 1. Vorrichtung zur Anzeige chemischer Stoffe von gas-, tröpfchen- oder staubförmiger Beschaffenheit, bestehend aus einem gasaufnahmefähigen Metalldraht, dessen elektrischer Widerstand durch die Aufnahme der chemischen Stoffe erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht aus einer Palladium-Silber-Legierung besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, da= durch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Gasgemisch annähernd auf die Temperatur des Meßdrahtes (5).' erhitzt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdraht (5) im Innern eines senkrecht stehenden Heizmantels (2) angeordnet ist, der das unten eintretende Gasgemisch auf dem Wege zum Meßdraht erhitzt. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 'die Innenfläche des Heizmantels aus Glas, Quarz, Porzellan oder anderen indifferenten und kaialytisch unwirksamen Stoffen besteht.