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Verfahren zur fortlaufenden Messung und Registrierung leicht absorbierbarer
Bestandteile in Gasgemischen Für viele praktische, besonders auch wissenschaftliche,
biologische und medizinische Zwecke besteht die Notwendigkeit, sehr kleine Konzentrationsänderungen,
beispielsweise von Kohlensäure und Acetylen, in Gasräumten und Gasleitungen. fortlaufend
zu messen und die genaue zeitliche Zuordnung der Konzentrationsänderungen zu irgendwelchen
anderen Vorgängen festzustellen. Als Beispiele seien Atmungs- und Gärungsvorgänge
sowie auch die Kontrolle der Luft in geschlossenen Räumen oder Bergwerken genannt.
Es fehlt nicht an Methoden, welche in nicht kontinuierlicher Einzelanalyse @es gestatten,
sehr feine Gasanalysen für die genannten Zwecke durchzuführen. Anderseits gibt es
auch beispielsweise Köhlensäureanalysatoren, die fortlaufend, aber verhältnismäßig
träge registrieren und die namentlich für heiztechnische Zwecke bei der Rauchgasprüfung
verwendet werden und .auch. nur für diese Zwecke ausreichen, da sie für die obergenannten
Zwecke viel zu unempfindlich und zu träge und auch ihrer ganzen Anordnung nach unbrauchbar
sind.
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Auch die bekannten Hitzdrahtmeth,oden, welche die wechselnde Wärmeleitfähigkeit
der zu untersuchenden Gase mit wechselndem CO.-Giebalt ausnützen, sind für die genannten
Zwecke unbrauchbar, weil die Empfindlichkeit ;nicht genügt und die Wärmeleitfähigkeit
der Gemische auch durch Anderung des Sauerstoffgehaltes verändert wird. Das Verfahren
nach der Erfindung vermeidet diese Mängel der bekannten Methoden. Erfindungsgemäß
wird ein bereits bekanntes Verfahren zur Messung leicht absorbierbarer Bestandteile,
bei welchem der Gasstrom geheilt, der eine Teilstrom durch ein Absorptionsmittel
geleitet und die Strömungsdifferenz der Teilströme gemessen wird, dadurch besonders
empfindlich gestaltet, daß als Strömungsmesser zwei elektrisch beheizte M@eßdr.äht@e
zweckmäßig in Wheatstones,cher Brückenschaltung benutzt werden, welche in kapillaren
Leitungen so angeordnet sind, daß die Teilströmie derselben Gasprobe beide Drähte
praktisch gleichzeitig treffen und der eine Teilstrom hinter dem Hitzdraht das Absorptionsmittel
durchströmt. Insbesondere - bedeutet das letztere Merkmal einen wesentlichen Unterschied
des Verfahrens nach der Erfindung ,gegenüber den bekannten Verfahren, bei dienen
die Strömung nach erfolgter Absorption gemessen wird und daher die Widerstandsänderung
des Hitzdrahbes nicht proportional der erfolgten Absorption ist, da sich durch den
Absorptionsvorgang sowohl die Zusammensetzung, als auch die Temperatur dies Gasgemisches
ändern. Es wird also außer der Strömungsänderung durch Ausfall des ,absorbierten
Gasbestandteiles auch noch das Wärmeleitvermögen, die Dichte und die Eigentemperatur
verändert, wodurch erhebliche Fehlmessungen eintreten müssen. Der technische Fortschritt
des vorliegenden Verfahrens besteht hauptsächlich in der Schaffung einer kontinuierlichen,
empfindlichen und schnell reagierenden Methode der Gasanalyse, die absolut proportionale
und nicht von Änderungen des Wärmeleitvermögens oder von Temperaturänderungen beeinflußte
Werte
ergibt, die weiterhin von Konzentrati@onsänderungien anderer, nicht absorbierbarer
Gasanteile nicht beeinflußt wird und somit Fehlmessungen ausschließt.
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An Hand der Abb. i soll das Wesen der.Fg=, findung verdeutlicht werden.
Bei A wird da> zu untersuchende Gasgemisch in eine Glaskapillare von i mm, lichter
Weite eingesaugt. Die Gasgeschwindigkeit beträgt je nach dem Verwendungszweck
2o bis 6o ccm pro Minute. Die Kapillare teilt sich in zwei symmetrische Äste, denen
unterer in die beispielsweise mit Kalilauge gefüllte Absorptionskammer, deren oberer
in eine 2 nun weite Glasröhre führt, die in der Mitte durch einen Hahn 2 in ihrem
Gesamtströmungswiderstand verändert toder ganz abgesperrt werden kann. Die Absorptionskammer
kann durch den Hahn i mit der Absorptionsflüssigkeit gefüllt oder wieder entleert
-werden. Nach Durchtritt durch die Absorptionskammer vereinigt sich der Gasstrom
wieder zum Absaugstutzen F, zu dem Glaskapillaren von 0,4 mm lichter Weite führen.
In der Absorptionskammer streicht das Gasgemisch über das Absorptionsmittel,oder
es kann durch verteilende Körper auch ganz oder teilweise durch dasselbe hin.-durchtreten.
Die zu absorbierenden Gasanteile werden von der Flüssigkeit aufgenommen, und es
entsteht ein Unterdruck in der Kammer, der .sich über den Weg des geringsten Strömungswiderstandes,
also über die weitere Zuflußkapillare, ,ausgleicht. Das Ergebnis ist, daß das bei
A einströmende Gas, sobald darin nur Spuren absorbierbarer Bestandteile enthalten
sind, nicht mehr im gleichen Maße symmetrisch durch die obere Röhre und das Absorptionsgefäß
fließt, sondern daß der Gasstrom in Richtung des letzteren rascher wird, während
eine entsprechende Verlangsamung im oberen Leitungszweig eintritt. In die beiden
Leitungszweige sind besonders empfindliche Hitzdrahtdüsen H, und H. feinster Dimensionen
eingebaut, die in bekannter Brückenschaltung mit einem Präzisionskurbel-«zderstand
W, mit einem einzigen Akkumulator Ak als Heiz- und zugleich Brückenstromquelle,
über das Galvanometer G die feinsten Druckänderungen in der Absorptionskammer bzw.
die feinsten Änderungen der Gasspannung im eingesaugten Gemisch augenblicklich photographisch
zu registrieren gestatten.
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Wesentlich ist, daß die Hitzdrähte so ange-,ord:net sind, daß jede
Änderung der Wärmeleitfähigkeit des eingesaugten Gemisches ebenso wie jede Temperaturänderung
desselben die Angaben der Apparatur nicht stören, d. h. nicht fälschen kann. Denn
solche Änderungen werden die beiden Hitzdrähte bei der gegebenen Anordnung stets
praktisch gleichzeitig und gleich stark beeinflussen und sich dadurch- aufheben,
da die Hitzdrähte beide gleich weit vom Eingangspunkte der '4nsaugleitung entfernt
angeordnet sind. Nur l-
auf diese Weise wird eine streng spezifische Angabe
Beines bestimmten Gasanteiles überhaupt möglich.
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Die Arbeitsweise der Anordnung wird an Hand :der Abb. 2, die eine
mit der Anordnung registrierte Kurve wiedergibt, ersichtlich. Als Nullinie für die
Einstellung derApparatur gilt die Linie, die beim Durchsaugen praktisch kohlensäurefreier
Frischluft registriert wird. Dann wird aus einem Behälter, beispielsweise einem
Gummibeutel oder Gasometer, menschliche, Atmungsluft in die Apparatur eingesaugt.
Gegenübler der Frischluft hat diese Ausatmungslvft beispielsweise eine Kohlensäurespannung
von 4.,85 0/0 rund eine gleichzeitige Verarmung an Sauerstoff gegenüber der Frischluft
von 6,29%. Diese Feststellungen werden durch Gasanalyse beispielsweise mit dem Haldaneschen
Apparat getroffen. Die untere Kurve gibt die hier allein interessierende Kohlensäureaufzeichnung.
Die Zeitschreibung, die sich als Unterbrechung der Kurve anzeigt, bedeutet io Sekundenmarken.
Binnen 30 Sekunden ist der Wert eingestellt. Die Ausschläge gehen dabei praktisch
linear der Kohlensäurekonzentration. Die Empfindlichkeit ist eine Frage der Galvanometerempfindlichkeit.
In der vorliegenden Kurve werden Schwankungen von o,o5 % CO. noch genau aufgezeichnet.;
es besteht jedoch keinerlei Schwierigkeit, mit entsprechend empfindlicherem Galvanometer
noch o,oi oio zu messen. Die Abb. 2 zeigt weiterhin den übergang auf ein weniger
konzentriertes Gemisch und schließlich die Wiedereinstellung auf Frischluftanalyse,
die, wie bereits gesagt, als Nullinie .dient.