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Vorrichtung zum Nachweis fremder Gase oder Schwebstoffe in Luft Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis fremder Gase oder Schwebstoffe
in Luft, bei der die Luft mittels einer Kolbenluftpumpe in stetigem Strom durch
ein Reagenzgefäß hindurchgesaugt wird.
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Es ist bekannt, Gase zum Nachweis irgendwelcher Beimengungen in einem
stetigen Strom durch entsprechende Reagenzgefäße hindurchzusaugen, in denen die
Beimengungen auf irgendeine Weise ad- bzw. absorbiert und erkennbar gemacht werden
Die bekannten Geräte haben gewisse Nachteile.
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Bei der einen Gruppe derartiger Geräte wird das zu prüfende Gas mittels
einer Turbine durch das Reagenzgefäß hindurchgesaugt.
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Diese Geräte müssen auf besonderen stabilen Unterlagen aufgebaut werden
und sind demzufolge nicht ortsbeweglich. Weiterhin sind sie, insbesondere gegen
Erschütterungen, sehr empfindlich und erfordern besonders geschulte Bedienung und
sorgsame Pflege.
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Bei einer anderen ebenfalls bekannten Gruppe von Gasnachweisgeräten
wird der zu prüfende Gasstrom mit Hilfe eines Injektors durch umfangreiche Absorptionsvorrichtungen
gesaugt. Diese Geräte sind ebenfalls nicht ortsbeweglich und außerdem unhandlich,
da sie zum Betrieb des Injektors Stahlflaschen mit komprimiertem Gas benötigen.
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Aus allen diesen Gründen eignen sich die erwähnten Geräte nicht für
die Zwecke des Gasspürdienstes im Felde oder im Luftschutz oder für den Gasspürdienst
im Bergbau.
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Man kennt weiterhin Gasuntersuchungsgeräte, bei denen die zu untersuchenden
Gase angesaugt, komprimiert und durch Reagenzgefäße gedrückt werden. Diese Geräte
haben einmal den Nachteil, daß bei einer Gasuntersuchung Spuren von Verunreinigungen
der zu untersuchenden Gase bzw. Luft in der Vorrichtung zurückbleiben und dann bei
der nachfolgenden Untersuchung das Untersuchungsergebnis fälschen können. Dieser
Umstand macht sich vor allen Dingen dann unangenehm bemerkbar, wenn Spuren von Verunreinigungen
eines sehr geringen Dampfdruckes nachgewiesen werden sollen.
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Weiterhin haben diese Vorrichtungen den Nachteil, daß manche Verunreinigungen
von den Apparateteilen der Vorrichtung entweder chemisch gebunden oder adsorbiert
werden und einem Nachweis somit, zumindest teilweise, entgehen. In diesem Falle
ist außerdem noch zu berücksichtigen, daß die Gasverunreinigungen bei der chemischen
Einwirkung auf die verschiedenen Werkstoffe, wie Metall, Gummi und Leder, diese
mehr oder minder weitgehend zerstören.
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Aus allen den genannten Gründen sind die betreffenden Gasuntersuchungsvorrichtungen,
insbesondere für den Nachweis von Kampfstoffen, ungeeignet.
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Schließlich sind noch andern Zwecken dienende Vorrichtungen zur Erzeugung
eines kontinuierlichen Druckluftstromes bekanntgeworden, bei denen die Ansaugung
der Luft absatzweise erfolgt, also ein nicht kontinuierlicher Saugluftstrom erzeugt
wird.
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Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber eine Vorrichtung zum Nachweis
fremder Gase oder Schwebstoffe in Luft, bei welcher zwei gegeneinander achsparallel
zu verschiebende Zylinder Verwendung finden, in deren einem der hin und her gehende
doppelt wirkende Pumpenkolben geführt ist, während der andere mit dem Kolben fest
verbundene Zylinder das Reagenzgefäß sowie gegebenenfalls eine Flüssigkeit bindende
Schicht aufnimmt und einen Luftkanal aufweist, der das Reagenzgefäß bzw. die Flüssigkeit
bindende Schicht mit dem Saugstutzen der Pumpe verbindet.
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Um einen möglichst gleichmäßigen Saugluftstrom zu erreichen, ist
es besonders vorteilhaft, den hin und her gehenden Kolben hohl auszubilden und seinen
Hohlraum in den Strömungsweg der Luft als Windkessel zwischen das Reagenzgefäß und
den Zylinderraum der Pumpe einzuschalten. Zweckmäßig wird dabei eine Drosseldüse
an der Einlaßöffnung des Windkessels für die vom Reagenzgefäß zuströmende Luft vorgesehen.
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Eine besonders einfache Ausführungsform der Kolbenpumpe wird dadurch
erhalten, daß der Pumpenkolben als Differentialkolben ausgebildet wird, dessen Kolbenfläche
etwa das Doppelte des Kolbenstangenquerschnittes beträgt.
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Ein wesentlicher Vorteil des Gasnachweisgerätes gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht zunächst darin, daß das Gerät sehr handlich ist und auch von ungeschulten
Personen bedient werden kann, wobei eine besondere Wartung nicht erforderlich ist.
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Weiterhin kann das Gerät ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen transportiert
und an jeder beliebigen Stelle, z. B. im Gelände oder für Luftschutzzwecke oder
unter Tage, benutzt werden. Ein weiterer Vorteil des Gerätes besteht darin, daß
die Menge der zu untersuchenden Luft, deren genaue Kenntnis für quantitative Bestimmungen
und auch bereits für grobe Überschlagsbestimmungen sehr wesentlich ist, in einfachster
Weise, nämlich durch die Anzahl der Saughübe, bestimmt wird. Dadurch entfallen umständliche
Meß- und Zählvorrichtungen, wie sie z. B. eine Turbine oder ein Injektor erfordern.
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Schließlich hat das Gasuntersuchungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung den Vorteil, daß das Reagenzgefäß vor der Luftförderung angeordnet ist
und somit die zu untersuchende Luft, ohne zunächst mit irgendwelchen Apparateteilen
in Berührung zu kommen, sofort in das Reagenzgefäß hineingesaugt wird. Die Gasverunreinigungen
können demnach nicht in der Vorrichtung festgehalten werden, wodurch die Werkstoffe
vor Zerstörung bewahrt und richtige Untersuchungsergebnisse gewährleistet werden.
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Erst die durch das Reagenzgefäß hindurchgetretene und von den Verunreinigungen
befreite Luft gelangt in die Vorrichtung.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigen die Abb. I und 2 im Schnitt zwei verschiedene
Ausführungsformen, bei denen die Pumpe seitlich neben dem das Auffang- und Reaktionsmittel
aufnehmenden Behälter angeordnet ist, während diese bei den nach den in Abb. 3 und
4 ebenfalls im Längsschnitt dargestellten Ausführungsformen über der Kolbenpumpe
liegen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. I ist in dem Pumpenzylinder 1,
der mit Rückschlagventilen 7 und 8 ausgestattet ist, ein Hohlzylinder 2 angeordnet,
dessen Stirnflächen 3 und 4 als doppelt wirkende Pumpenkolben dienen und mit Rückschlagventilen
5 und 6 versehen sind. Der Pumpenzylinder ist mit einem als Gleitführung ausgebildeten
Längsschlitz I' versehen, durch den ein seitlich, etwa in der Mitte mit dem Hohlzylinder
2 verbundenes Rohr g hindurchragt.
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Dieses Rohr g nimmt beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Drosseldüse
14 auf und ist mit dem Behälter 10 fest verbunden, und zwar mündet es bei 10' in
den genannten Behälter. In dem Behälter 10 ist ein Gefäß 12 angeordnet, das eine
Flüssigkeit bindende Schicht, z. B. eine Korksteinschicht, enthält und oben ein
Röhrchen mit dem Auffang-oder Reaktionsmittel 13 trägt. Die Korksteinschicht soll
etwa mitgerissene Teilchen eines flüssigen Reaktionsmittels festhalten.
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Der Behälter 10 steht durch eine oeffnung 11 über die Leitung g mit
dem Behälter I2 in Verbindung. Will man die Vorrichtung benutzen, so hält man mit
einer Hand den Pumpenzylinder I fest und bewegt mit der anderen Hand den Behälter
10 auf und ab, wobei sich das Rohr g in dem Schlitz 1' bewegt. Neben der Führung
durch das Verbindungsrohr g kann zwischen dem Pumpenzylinder I und dem Behälter
10 noch eine Parallelführung an sich bekannter Art vorgesehen werden.
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Die Ausführungsform nach Abb. 2 unterscheidet sich von derjenigen
nach Abb. I im wesentlichen dadurch, daß der Hohlzylinder I7 mit Hilfe von Kolbenmanschetten
15, I6 im Pumpenzylinder I geführt ist. Das Rohr g
ist anders ausgebildet
und ragt frei in den Behälter 10 hinein. Beim Abwärtsbewegen des Kolbens I7 entsteht
in dem oberen Raum 19 des Pumpenzylinders 1 ein Unterdruck, so daß Luft durch das
Auffang- und Reaktionsmittel 13, den Behälter II, das Rohr 9, die Düse I4, den Hohlraum
I7 und das Rückschlagventil I8 hindurch in den Raum 19 eingesaugt wird. Bei der
Aufwärtsbewegung des Kolbens entsteht ein Unterdruck im Raum 21, so daß die Luft
durch das Rückschlagventil 22 in diesen Raum eintritt. Die in den Räumen 19 und
21 vorher vorhandene Luft tritt durch den Führungsschlitz I' an den Manschetten
15 und I6, die nur bei der entgegengesetzten Bewegung des Kolbens abdichten, vorbei
ins Freie.
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Die Ausführungsform nach Abb. 3 zeigt eine besonders einfache Bauart.
Bei dieser wird ein Differentialkolben 26, 29 benutzt.
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Die Fläche des Kolbens 26 beträgt etwa das Doppelte der Querschnittsfläche
der Kolbenstange 29. Der Kolben ist durch Manschetten 27 gegen den Pumpenzylinder
25 abgedichtet.
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In letzterem ist unten ein Rückschlagventil 34 vorgesehen. Weitere
Ventile sind nicht vorhanden.
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Das Zylindergehäuse 32 ist gegenüber der Kolbenstange 29 mit Hilfe
einer Dichtung 33 abgedichtet. Die hohle Kolbenstange 29 ist durch eine eine Drosseldüse
14 tragende Wand 29' in zwei Räume 36 und 36' unterteilt. In dem Raum 36 ist ein
Behälter oder eine Patrone mit einer Flüssigkeit bindenden Schicht untergebracht.
Über dieser befindet sich das das Auffang- und Reaktionsmittel enthaltende Gefäß
35. Der Raum 36 ist mit dem zwischen der Kolbenstange 29 und dem Pumpenzylinder
25 liegenden Raum 3I durch eine Luftdurchtrittsöffnung 30 verbunden. Am oberen Teil
der Vorrichtung ist ein unten offenes Rohr 37 angeordnet.
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Bei der Benutzung der Vorrichtung umfaßt man mit einer Hand das Rohr
37 und mit der anderen Hand den Pumpenzylinder 25 und bewegt diese gegeneinander.
Beim Aufwärtsbewegen des Kolbens 26 schließt sich das Ventil3, und im Raum 28 entsteht
ein Unterdruck, so daß die im Ringraum 3I befindliche Luft an der Ledermanschette
27 vorbei in den Raum 28 hineinströmt. Da der Raum 28 doppelt so groß ist wie der
Ringraum 3I, so strömt von außen-Luft durch den Reagenzbehälter 35, den Behälter
36, den als Windkessel wirkenden Raum 36' und die Öffnung 30 in den Raum 3I nach.
Beim Niederdrücken des Kolbens 26 schließt die Ledermanschette 27, so daß die im
Raum 28 befindliche Luft durch das Ventil 34 ausgestoßen wird. Gleichzeitig entsteht
im Ringraum 31 Unterdruck. Dadurch strömt wiederum Luft durch die Behälter 35 und
36 und den Windkessel 36'nach.
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Die Drosseldüse 14 dient dazu, einen stetigen Luftstrom auch während
der Umkehrbewegung des Kolbens aufrechtzuerhalten.
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Die Ausführungsform der Kolbenpumpe nach Abb. 3 als Differentialkolbenpumpe
hat den Vorteil einer äußerst einfachen Bauweise, die sich billig herstellen läßt.
Weitern hin erfordert das für eine Entgiftung des Gerätes wichtige Auseinandernehmen
der Pumpe keine besonderen Sachkenntnisse, da die Pumpe. nur aus einigen wenigen
Bauteilen besteht und somit der Zusammenbau nach der Entgiftung einfach ist. Schließlich
ist auch die Entgiftung einiger weniger und einfach gestalteter, mit möglichst glatten
Oberflächen versehener Geräteteile leicht und schnell durchführbar. Schließlich
werden bei der Ausführungsform nach Abb. 3 Gummiteile vermieden, so daß eine Pflege
sowohl bei der Lagerung als auch beim Gebrauch entfällt.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 trägt der Pumpenzylinder 40 an
seinem oberen bzw. unteren Ende Ventile 41 und 42, die durch aufgeschraubte, der
Form des Pumpenzylinders angepaßte Deckel 43 und 44 geschützt werden. In dem Pumpenzylinder
befindet sich der hohl ausgebildete Pumpenkolben 45, der mit Hilfe von Ledermanschetten
46 gegen den Pumpenzylinder 40 abgedichtet ist und dessen Hohlraum durch eine Bohrung
47 mit der hohlen Kolbenstange 48 in Verbindung steht. Der Pumpenkolben und die
Kolbenstange tragen Ventile 49 bzw. 49'.
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Die Kolbenstange 48 läßt sich durch die auf den Pumpenzylinder aufgesetzte
Stopfbuchse 50 luftdicht gegenüber dem Pumpenzylinder bewegen. An das dem Pumpenkolben
entgegengesetzte Ende der Kolbenstange ist der als Windkessel dienende Behälter
51 angeschlossen, der etwa den halben Inhalt des Pumpenzylinders hat und der an
seinem oberen Ende durch das mit einem kurzen Rohrstutzen versehene Verschlußstück
52 abgeschlossen ist. In den Rohrstutzen ist mit Hilfe einer Dichtung 53 das Reagenzgefäß
54 eingesetzt.
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Bei Aufwärtsbewegung des Kolbens wird die über dem Kolben in dem
Zylinder stehende Luft durch das Ventil 41 ausgestoßen, während in dem unter dem
Kolben befindlichen Raum ein Unterdruck entsteht, so daß sich das Ventil 42 schließt.
Der Unterdruck wird dadurch ausgeglichen, daß die Luft durch das Reagenzgefäß 54,
den Windkessel 51, die hohle Kolbenstange48 durch das Ventil 49' - in den unter
dem Kolben befindlichen Raum des Pumpenzylinders nachströnot.
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Bei der Abwärtsbewegung schließen sich die Ventile und 49', während
sich die
Ventile 42 und 49 öffnen. Die bei der Aufwärtsbewegung
des Kolbens durch das Reagenzgefäß in den unterhalb des Kolbens befindlichen Raum
angesaugte Luft wird durch das Ventil 42 ausgestoßen, während durch den Unterdruck,
der in dem oberhalb des Kolbens befindlichen Raum des Pumpenzylinders entsteht,
erneut Luft durch das Reagenzgefäß 53 gesaugt wird.