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Vorrichtung zur selbsttätigen Entnahme von Gassammelproben
Zur Verfolgung
<ler \rl'eitsweise von chemischen Gaserzeugungsanlagen u.i. sowie für die Kostenbereebiiun
voll TTeizgasen in Verbindung mit Mengenmessungen werden Gassammelproben entnommen.
die einen der wechselnden Zusammensetzung des Gases möglichst genau entsprechenden
Tagesdurchschnitt aufweisen sollen. Da aber in der Praxis sowohl Gasdruck als auch
Gasdurchgangs-bzw. Erzeugungsmenge ständigen Schwankungen unterworfen ist, können
die zahlreichen bisher bekanntgewordenen Entnahmevorrichtungen sogeiiaiiiite Aspiratoren,
der genannten Bedingung eines wi rkl ichkei tsgetreuen Tagesdurchschnittes eiitweler
ülierllaupt nicht oder nur in eng liegrenztem tJmfang genügen. So ist z. B. ein
Aspirator vorgeschlagen worden, bei dem ein Schwimmer in einem Gassammelgefäß eine
Düse trägt. die an einen Sperrflüssigkeitsablauf angeschlosseii ist. Diese Einrichtung
arbeitet aher nicht befriedigend, da der abnehmende Einfluß der hydrostatischen
Höhe nicht ausgeschaltet werden kann.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die vollkommen selbsttätig
und ohne Zuhilfenahme von zufälligen Störungen ausgesetzten mechanischen Antriebsmitteln
mit frei nach dem Betriebsablauf und den Versuchszwecken einstellbaren Ansauggeschwindigkeiten
Gasmengen entnimmt und aufspeichert und die erstmalig diesen Bedingungen zu genügen
vermag. Der Gegenstand der Erfindung stimmt mit den bekannten Vorrichtungen darin
überein, daß ein das Gas ansaugendes flüssigkeitsgefülltes Gassammelgefäß mit einem
Schwimmer vorgesehen ist, der eine in Verbindung mit dem Gasdruck die Größe der
ablaufenden Sperrflüssigkeitsmenge bestimmende Düse und einen Flüssigkeitsablauf
trägt. Das BTesen der Erfindung ist darin zu erblicken, daß Düse und Ablauf getrennt
voneinander in einen gemeinsamen Raum münden, der entlüftbar ist. Hier-
durch
wird die Ansauggeschwindigkeit oder, was dasselbe ist, die Ablaufgeschwindigkeit
der Sperrflüssigkeit unabhängig von der Heberwirkung der mit sinkendem Flüssigkeitsspiegel
sich ändernden hydrostatischen Höhe. Andererseits können störende Gasdruckschwankungen
ausgeschaltet werden.
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Die Zeichnung zeigt in Abb. I bis 3 ein Ausführungsb.ispiel der Erfindung
(in Abb. 1 a und 2a Einzelheiten in größerem Maßstab).
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Abb. Abt. I zeigt eine Vorrichtung im Längsschnitt.
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Durch ein Zuleitungsrohr 1 wird bei geöffnetem Ventil 2 das Gas in
den anfänglich wassergefüllten Behälter 3 durch Senken seines Flüssigkeitsspiegels
angesaugt, wobei der Wasserablauf durch einen im Behälter 3 frei beweglichen Schwimmer
4 geregelt wird. Das in dem Schwimmer4 eingebaute flaschenartige Gefäß 5, das in
Abb. 1 a in größerem Maßstabe gezeichnet ist, weist drei Öffnungen auf: Eine Offnung
für den Wassereintritt mit überlaufrohr 19 Ig und Düse 7, eine Offnung für das Entlüftungsrohr
g und schließlich eine Öffnung 10 für die Entwässerung des Gefäßes 5. Das ablaufende
Wasser wird über einen Entwässerungsschlauch Ir, über ein Ventil 12 und ein mit
Filterschicht 6 versehenes Schauglas I3 in den Wassersammelbehälter 14 abgeführt.
Das Entlüftungsrohrg ist über den Entlüftungsschlauch I5 und Ventil I6 mit der Außenluft
verbunden, wodurch in dem Entwässerungsschlauch II jegliche Heberwirkung auf die
Düse 7 ausgeschaltet wird. Entlüftungs- und Entwässerungsschlauch sind zweckmäßigerweise
durch Anbringen von Belastungsringen Isa bzw. Korkscheiben I 1a S0 ausgewogen, daß
sie im Betriebszustande den Schwimmer nicht zusätzlich belasten und dadurch sein
Arbeiten stören. Sie sollen praktisch im wassergefüllten bzw. luft- oder gasgefüllten
Zustand das gleiche spezifische Gewicht besitzen wie die Sperrflüssigkeit im Aspirator.
In an sich bekannter Weise kann durch eine Diffusionssperre 20 ein Diffusionsausgleich
zwischen dem bereits gespeicherten Gas und dem Frischgas der Rohrleitung 1 verhindert
werden. Ferner kann der Aspirator durch Nachschalten einer Uberströmflasche 2I stets
mit dem gerade anfallenden Frischgas, z. B. einer Gaserzeugungsanlage, gespeist
werden.
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Zweckmäßig ist die Düse 7 nur so groß zu bemessen, daß sie weniger
Wasser durchtreten läßt, als die Ablaufeinrichtung zu fördern imstande ist, weil
sonst das Gefäß 5 vollaufen und dann Wasesr in den Entlüftungsschlauch eindringen
kann. Der Schwimmer 4 hat einen solchen Durchmesser, daß er den Querschnitt des
Sammelgefäßes 3 weitgehend ausfüllt. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß die
Berührungsfläche zwischen Gas und Sperrflüssigkeit so klein wird, daß nur eine praktisch
vernachlässigbare Adsorption von Gas durch die Flüssigkeit stattfindet. Zur Verringerung
des schädlichen Raumes, der bei jedesmaliger Wiederinbetriebnahme nach Auffüllen
des Behälters 3 entsteht, ist ist der Schwimmer 4 mit Bleiplatten 25 so weit belastet,
daß der Flüssigkeitsspiegel und die Oberkante des Schwimmers im Betriebszustande
stets in der gleichen Ebene liegen.
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Zur Entnahme einer Gassammelprobe für die Analyse wird nach Schließen
des Ventils 2 und Öffnen des Ventils 22 Wasser aus dem Behälter 14 mittels einer
Handpumpe 23 über das Rohrstück 24 in den Behälter 3 hochgedrückt. Durch diese Anordnung
ergibt sich der Vorteil, daß die aus dem Behälter 3 abgelaufene Sperrflüssigkeit
immer wieder im Kreislauf verwendet werden kann.
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Nach Abb. 2 ist einmal ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum
des Gefäßes 5 und der Gaszuführungsleitung I und dem Gassammelraum S über Entlüftungsschlauch
I5, Ventil I6 und Rohrstück 17 geschaffen und zum anderen der gleiche Druckausgleich
zwischen Innenraum des Gefäßes 5 und dem des Wassersammelgefäßes 14 über das Rohrstück
I8 hergestellt. (Das Schauglas I3a, das mit der Außenluft nicht in Verbindung steht
und mit der Filterschicht 6 versehen ist, ist in Abb. 2a in größerem Maßstabe gezeichnet.)
Hierdurch wird die gesamte Vorrichtung in ihrer Arbeitsweise unabhängig selbst von
erheblichen Gasdruckschwankungen sowie vom Atmosphärendruck. Die Wasserablaufgeschwindigkeit
und die Gasansauggeschwindigkeit hängen dann einzig und allein von dem Höhenunterschied
zl h zwischen Flüssigkeitsspiegel und Oberkante des Uberlaufrohres I9 ab.
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Da dieser Höhenunterschied dh Ji unabhängig vom jeweiligen Stand des
Flüssigkeitsspiegels im Gassammelraum ist, hleibt auchdieGasansauggeschwindigkeit
in jedem Falle stets gleich groß. Die frei gewählte Ablaufgeschwindigkeit der Sperrflüssigkeit
erfolgt dann durch die einstellbare und durch den Schwimmer stets gleiche gehaltene
hydrostatische Höhe dh h und den Gasüberdruck der Gasleitung.
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Wenn bei Abb. I die hydrostatische Höhe ausgeschaltet wird, d.h.
wenn eIh h gleich Null gemacht wird, so erfolgt der Flüssigkeitsablauf allein durch
den Gasdruck. Wenn man aber eine Druckdifferenz zwischen Gassammelraum S und Innenraum
der Flasche 5 herstellt, so kann die neue Vorrichtung zur Aufspeicherung einer Gasmenge
verwendet werden, die verhältnisgleich der eine Rohrleitung durchströmenden Gasmenge
ist. Diese Möglichkeit erläutert die Abb. 3. In der gasführenden Rohrleitung 26
ist eine Stauscheibe 27 angebracht. Der Aspirator wird an diese Leitung so angeschlossen,
daß die Rohrverbindung 28 ein leitende Verbindung mit dem Raum vor der Stauscheibe
und Rohrleitung 29 einen Druckausgleich mit dem Raum hinter der Stauscheibe herstellt.
Außerdem wird durch eine besondere Rohrverbindung 30 ein Druckausgleich zwischen
dem Innenraum des Gefäßes 14 und dem Raum hinter der Stauscheibe hergestellt, um
die Pufferwirkung dieses Innenraumes auszuschalten.
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Der Aspirator arbeitet nun wie folgt: Fließt durch die Rohrleitung
26 kein Gas, so ist auch der Druckunterschied vor und hinter der Stauscheibe und
damit auch an der Düse 7 gleich Null, und demzufolge kann aus dem Überlaufrohr 19
kein Wasser austreten. Durchfließt die Rohrleitung eine der Druckdifferenzdp an
der Stauscheibe entsprechende Gasmenge, so stellt sich diese Druck-
differenz
1 p ebenfalls an der Düse 7 ein und bringt aus dem Uberlaufrohr 19 eine der Gasmenge
genau verhältnisgleiche Wassermenge zum Überströmen, die eine volumengleiche Gasmenge
in den Aspirator einsaugt. Beispielsweise erhält man einerseits aus der von der
Rohrleitung 26 in der Zeiteinheit gelieferten Gasmenge, die genau verhältnisgleich
dem vom Aspirator angesaugten Gasvolumen ist, und andererseits aus dem Heizwert
der Sammelprobe, der durch Analyse feststellbar ist, die tatsächlich von der Rohrleitung
26 in der gleichen Zeiteinheit gelieferte Zahl der kcal. Allein schon dadurch wird
der Aspirator gemäß der Erfindung zu einem äußerst brauchbaren Gerät der NV.irmetechllik.
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Soll Heizgas in kurzen Zeitintervallen auf seinen Hcizwert geprüft
werden, so wird zweckmäßig mit zwei, .\l)li. 3 entsprechenden Aspiratoren gearbeitet,
so daß immer ein Aspirator Gas ansaugt, während aus dem anderen Gas zur Heizwertbestimmung
entiioinmen wird.