DE712762C

DE712762C - Sauerstoffmesser nach dem magnetischen Waermeleitfaehigkeitsmessprinzip

Info

Publication number: DE712762C
Application number: DES142231D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Otto Dobenecker; Dr-Ing Fritz Lieneweg
Original assignee: Sieens & Halkse Akt Ges
Current assignee: Sieens & Halkse Akt Ges
Priority date: 1940-09-12
Filing date: 1940-09-12
Publication date: 1941-10-24

Description

Sauerstoffmesser nach dem magnetischen Wärmeleitfähigkeitsmeßprinzip Die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Gase ist verschieden groß, eine Tatsache, auf der eine bekannte Methode zur Untersuchung von Gasgemischen aufgebaut ist. Insbesondere wird nach diesem Prinzip der CO2-Gehalt von Rauchgasen bestimmt. Dabei wird eine Einrichtung verwendet, bei der stromdurchflossene und dadurch erhitzte Widerstandsdrähtc in Kammern ausgespannt sind. die teils vom Meßgas. teils von Luft oder einem Vergleichsgas durchspült werden. Die Drähte sind zu einer Brückenschaltung zusammengefaßt. Der Ausschlag eines in die Brückendiagonale eingeschalteten Meßgerätes zeigt die Änderung der Gaszusammensetzung an. Dic Bestimmung von O2 in Rauchgasen ist nach diesem Verfahren nicht möglich. da die Wärmeleifähigkeit von 0., nur wenig von der der Luft und des N2 abweicht.
Es ist bekannt. daß die Wärmeleitfähigkeit paramagnetischer Gase in starken Alagnetfeldern sich ändert. Eine theoretische Deutung für diesen Effekt liegt bislang noch nicht vor. Dieser Effekt ist jedoch als Grundlage zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Gasgemischen besonders geeignet. da der Effekt bei Sauerstoff um vieles größer - ist als bei den übrigen technisch wichtigen Gasen.
Es hat sich beispielsweise herausgestellt, daß bei einem Gehalt von 20 Wo Sauerstoff, 25% Stickstoff und 5% Wasserstoff die Anzeige durch. den Wasserstoffgehalt nur um 0,1% verfälscht wird, also einen Betrag, der un gefähr der Ablesegenauigkeit det venvendeten Instrumente entspricht. Eine Messung nach dem gewöhnlichen Wärmeleitfähigkeitsmeßprinzip ohne Anwendung eines magnetischein Kraftfeldes würde bei einem so hohen Wasserstoffgehalt nicht durchführbar sein.
Auch die Änderung des Effektes mit der Temperatur ist so gering. daß sie in den meisten Fällen vemachlässigt werden kann.
Die Sauerstoffmessung nach dem magnetischen Wärmeleitfähigkeitsmeßprinzip, die nach dem Vorbergehenden zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes beliebiger Gasgemische unabhängig von den sonstigen in ihnen entlialtenen Bestandteilen sehr gut geeignet wäre, hat jedoch folgende Nachteile: Durch das magnetische Feld wird die Brücke stark unsymmetrisch, und zwar dadurch, daß I. infolge des Halleffektes eine Stromverkrängung auftritt und 2. eine Verschiebung des Meßdrahtes durch elektrodynamische Auslenkung von stromdurchflossenen Drähten in einem magnetischen Feld auftritt.
Diese Effekte bedingen eine Verschiebung des Brückengleichgewichtes beim Einschalten des Magnetfeldes, die ungefähr zehnmal größer ist als die Verschiebung, die durch eine Änderung des Sauerstoffgehaltes von 0% auf 20<,1O 0 auftritt.
Diese Nachteile lassen sich durch eine besondere Anordnung des vom elektrischen Strom durchflossenen erhitzten Meßdrahtes vermeiden. Zur Beseitigung des Halleffektes wird der Widerstandsdraht nicht geradlinig ausgespannt. sondern in Form einer Wendel angeordnet, wie dies bei Meßdrähten nach dem Wärmeleitfähigkeitsprinp an sich schon bekannt ist. Der Auslenkungseffekt wird dadurch beseitigt, daß an Stelle von frei gespannten Meßdrähten die Meßdrähte in an sich bekannter Weise auf isolierende Grundkörper, wie beispielsweise Glas ,oder keramische Massen, aufgebracht werden. Durch die erflndungsgemäße Vereinigung dieser beiden Maßnahmen wird eine Anordnung geschaffen, die in ihrer Fonn an die bekannten Quarzglaswiderstandsthermometer erinnert, wobei jedoch der äußere Durchmesser verhältnismäßig gering gehalten wird. Um den Meßdraht gegen die äußere Atmosphäre zu schützen, kann er in an sich bei der Wärmeleitfähigkeitsmessung von Gasen bekannter Weise im Innern eines Isolationskörpers in Form einer Wendel angeordnet sein.
Eine solche Anordnung zeigt beim Einschalten des Magneten nur noch eine Verschiebung des Brückengleichgewichtes, die klein gegenüber der zu messenden Größe ist. Diese Verschiebung des Brückengleichgewichtes kann in bekannter Weise durch Einschaltung eines Potentiometers vollständig abgeglichen werden. Die Brücke bleibt somit hinsichtlich der Größe der einzelnen NViderstände symmetrisch, und Strom- sowie Temperaturveränderungen üben auf den Nullpunkt keinen Einfluß mehr aus. Bei nicht in der erfindungsgemäßen Art kompensierten Anordnungen hat man wegen der stark unsymmetrischen Brücke große und nicht immer gleichmäßige Änderungen des Nullpunktes infolge von Spannungsveränderungen des Netzes oder Temperaturänderungen. Um einen geringen evtl. noch auftretenden Einfluß der Temperatur zu beseitigen, wird in bekannter Weise entweder eine Temperaturkompensationsschal tung mittels temperaturempfindlicher Widerstände vorgenommen, oder es wird ein temperaturempfindlicher Strommesser zur Einstellung des Stromes benutzt. Zweckmäßig ist es jedoch den Meßwertgeber stets auf eine konstante Temperatur unter Verwendung eines Reglers zu erhitzen, weil dadurch Verschiebungen der Nullpunktslage infolge Temperaturänderungen völlig beseitigt sind. Den Einfluß des Druckes, der bei einfachen Wärmeleitfähigkeitsmeßgeräten nicht vorhanden, bei den magnetischen aber recht beträchtlich ist, kann man zweckmäßig dadurch beseitigen, daß man die Ansaugung des zu prüfenden Gases unter Zwischenschaltung eines Druckreglers erfolgen läßt, wobei der Druck zweckmällig auf einen konstanten. möglichst hohen Unterdruck eingeregelt wird. Als Druckregler kommen beispielsweise Membran regler in Fragc.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H : Sauerstoffmesser nach dem magnetischen Wärmeleitfähigkeitsmeßprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdrähte in Form einer Wendel auf dem Umfang oder im Innern eines festen, isolierenden Grundkörpers aufgewickelt sind.