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Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes eines Gases
Zusatz zum Patent 697I23 Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichtes eines Gases, bei der man während
der Messung den gasförmigen Inhalt von Meßgefäßen unter dem Druck einer auf ihm
lastenden Flüssigkeitssäule eine Meßdrossel durchströmen läßt. Es sind für diesen
Zweck bereits ein- und zweigefäßige Ausführungen bekannt. Dabei hat man das spezifische
Gasgewicht bisher immer aus zwei Vergleichsmessungen festgestellt, einmal für das
zu untersuchende Gas und einmal für ein Vergleichsgas, vorzugsweise Luft. Als MaB
wurden entweder die Ausströmzeiten genommen, während der ein bestimmtes Volumen
Gas bzw. Luft durch eine Drossel unter dem Druck einer auf dem Gas lastenden Elüssigkeitssäule
gedrückt wird, oder man bestimmte das spezifische Gewicht aus den Druckunterschieden,
welche das aus strömende Gas bzw. die Vergleichsluft an der Drossel erzeugt.
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Das Patent 697 123 betrifft eine Einrichtung der zuletzt erwähntenArt.
Nach diesem Patent ist außer den beiden Drosselstellen für das zu untersuchende
und das Vergleichsgas noch je eine Drosselstelle -zahlenmäßig bekannten Widerstandes,
vorzugsweise eine scharfkantige Blende, vorgesehen, durch welche die die Gase verdrängende
Flüssigkeit in die Meßgefäße eintritt, derart, daß die zwischen den Drosselstellen
für das Gas und die verdrängende Flüssigkeit herrschenden Drücke, welche gemessen
werden, wesentlich
geringer als der Druck der treibenden Flüssigkeitssäulen
sind.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß es
bei Benutzung einer Einrichtung nach dem Patent 697 123 möglich ist, das spezifische
Gewicht eines Gases zu bestimmen, ohne eine Vergleichsmessung, z. B. mit Luft, durcllzuführen.
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Für den Drucliunterschied, der beim Strömen des zu untersuchenden
Gases am Gasstaurand entsteht. gilt die Formel: lt=iooo.H.k. 7g ~ (I000 Cs + yg
»-) Hierin bedeutet: lt = Diizerenzdruck am Gasstaurand in mm Wassersäule, H = Niveauhöhe
der Flüssigkeit in m Wassersäule, y g = spezifisches Gewicht des untersuchten Gases,
C, k = Konstanten, die sich aus den bekannten Abmessungen der Widerstände im Gasweg
und im Flüssigkeitsweg lt errechnen lassen.
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Betrachtet man die vorerwähnte Formel, so sieht man, daß lt = f (v
g) ist. Das spezifische Gewicht des Gases läßt sich also ebenso genau nur mit einem
einzigen Meßgefäß für das zu untersuchende Gas, also mit nur einer einzigen Messung
bestimmen, wenn der Druckunterschied an der Gas drossel gemessen wird. Eine Vergleichsmessung
mit Luft ist also zur Bestimmung des spezifischen Gasgewichtes gar nicht nötig.
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Erfindungsgemäß besitzt daher die neue Meßeinrichtung nur ein einziges
Meßgefäß mit einem zahlenmäßig bekannten Flüssigkeitswiderstand im Flüssigkeitseintritt
des Meßgefäßes. Die Druckmessung an der Gasdrossel erfolgt zweckmäßig über einen
Feindruckmesser bzw. -schreiber.
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Außer dem bereits erläuterten grundlegenden Vorteil, das spezifische
Gewicht nur aus einer Messung bestimmen zu können, ergeben sich nodl eine Reihe
weiterer Vorteile.
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I. Zur fortlaufenden Bestimmung des spezifischen Gasgewiclltes ist
keine Rechnung nötig. Die Anzeige am Feindruckmesser in mm WS kann mit Hilfe von
Kurventafeln oder Zahlentabellen in das Meßergebnis umgewandelt werden.
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2. Bei der Registrierung der Druckwerte kann zur Mittelung über eine
Zeitspanne planimetriert werden.
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3. Das Gerät kann nicht nur als Handgerät, sondern auch als automatisches
Gerät hergestellt werden. Das automatisch arbeitende Gerät hat den Vorteil des Fortfalls
aller subjektiven Beobachtungsfehler. Dies gilt besonders mit Rücksicht auf das
bisher noch meist verwendete Bunsen-Schilling-Gerät, bei dem das spezifische Gasgewicht
aus der Messung der Zeit bestimmt wird, während der ein bestimmtes Volumen Gas bzw.
Vergleichsluft durch eine Drossel gedrückt wird, und bei dem der Quotient der Quadrate
der .\usströmungszeiten für Gas und Luft dann ein Maß für das spezifische Gewicht
des untersuchten Gases ist. Außerdem kann gegenüber diesem bekannten Gerät der Anzeigewert
nach der kurzen Meßdauer am Druckmesser festgehalten werden.
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Alle diese Vorteile machen das erfindungsgemäß vorgeschlagene Gerät
zu einem vollständigen Ersatz für das bisher meist verwendete Bunsen-Schilling-Gerät.
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Wählt man beispielsweise für die Gasbiende den Durchmesser d = 1,2
mm und für die Wasserblende D = 6 mm, dann errechnen sich bei H = I m WS für die
nachstehenden y Werte folgende Druckwerte lt am Feindruckmesser: r = 1,29 lt = 445
mm WS = I,O =382mmWS = = 236 mm WS Die Zeichnung zeigt an einem Ausführungsbeispiel
den Gegenstand der Erfindung.
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I bedeutet einen wassergefüllten Behälter, in welchen das Meßgefäß
2 für das zu untersuchende Gas eintaucht. Dieses Meßgerät besitzt eine Wasserdrossel
3 sowie eine aus dem Behälter herausführende Leitung 4. Diese Leitung endigt in
einen Rohrstutzen 5, durch den das Gas dem Meßgefäß 2 zugeführt wird.
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Weiterhin steht mit der Leitung 4 ein Stutzen 6 mit der Gasdrossel
7 in Verbindung. Ein Rohrstutzen 8 dient dazu, die Leitung 4 an einen Druckmesser
bzw. Differenz druckmesser anzuschließen. Sämtliche Rohrstutzen sind je durch eines
der Ventile g bis II verschließbar, die durch eine Nockenwelle 12 gesteuert werden,
Die Messung geht folgendermaßen vor sich: Zunächst wird das Ventil g durch Drehung
der Nockenwelle 12 geöffnet. Hierdurch strömt durch das Rohr 4 Gas in das Meßgefäß
2, bis das in dem Meßgefäß enthaltene Wasser völlig verdrängt ist. Während des Einfüllvorganges
bleiben die Ventile 10 und II verschlossen. Nach Beendigung des Einfüllvorganges
werden durch weitere Drehung der Nockenwelle 12 das Ventil 9 verschlossen und dafür
das Ventil Io geöffnet. Nunmehr strömt unter dem Druck der auf der Öffnung der Wasserdrossel
3 lastenden Flüssigkeit das Gas durch die Drosesl 7 ins Freie. Sobald das Wasser
des Behälters in dem Meßgefäß die Bodenfläche bedeckt hat, wird das Ventil II geöffnet
und dadurch ein nicht dargestellter Differenzdruckmesser an den Stutzen 8 angel
schlossen. Die während der Strömung vor
der Drossel 7 entstehenden
Drücke werden durch den Differenzdruckmesser kurzzeitig gemessen. Sobald der Wasserspiegel
im Meßgefäß 2 eine bestimmte Höhe erreicht hat, wird das VentiEII wieder geschlossen.
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Dabei wird der Anzeigewert am Druckmesser bis zur Vornahme der nächsten
Messung festgehalten. Infolge der großen Flüssigkeitssäule von der Höhe H, die auf
der Eintrittsstelle der Wasserdrossel 3 lastet, haben die während des Meßvorganges
eintretenden Höhenänderungen des Wasserspiegels in dem Meßgefäß 2 praktisch keinen
Einfluß auf die Meßgenauigkeit. Sobald die Messung beendet ist, beginnt das Spiel
der Ventile wieder von vorn.