DE825175C

DE825175C - Method for measuring small gas flows

Info

Publication number: DE825175C
Application number: DEP55911A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Ackermann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1949-09-25
Filing date: 1949-09-25
Publication date: 1951-12-17

Description

Verfahren zum Messen kleiner Gasströme Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen kleiner Gasströme, das beispielsweise dazu dienen kann, sehr kleine Gasreste, die in Form von Bläschen aus einer zur Analyse eines Gasgemisches benutzten Absorptionsflüssigkeit unabsorbiert austreten. kontinuierlich zu messen. Das Verfahren besteht darin, daß man das Gas in Form einzelner Blasen in einem mit konstanter Geschwindigkeit fließenden Strom einer den elektrischen Strom gut leitenden Flüssigkeit durch eine zwischen zwei Elektroden angeordnete, vom elektrischen Strom durchflossene Kapillarstrecke führt und daß man die dabei auftretenden Stromschwankungen als Maß für die hindurchtretende Gasmengelbenutzt.Method for measuring small gas flows is the subject of the invention a method for measuring small gas flows, which can be used, for example, to very small gas residues in the form of bubbles from an analysis of a gas mixture used absorption liquid escape unabsorbed. to measure continuously. The method consists in that you have the gas in the form of individual bubbles in one with constant velocity current is a good conductor of the electric current Liquid through an electric current placed between two electrodes traversed capillary leads and that the current fluctuations that occur used as a measure of the amount of gas passing through.

I)ie Unterbrechung oder Schwächung des elektrischen Stromes, die beim Durchgang einer Gasblase eintritt, kann zur Betätigung einer elektrischen Meß- oder Registriervorrichtung verwendet werden.I) ie the interruption or weakening of the electric current that occurs during Passage of a gas bubble occurs, can be used to operate an electrical measuring or Registration device can be used.

Es ist auf diese Weise möglich, eine genau definierte Änderung des elektrischen Stromes zu erhalten, da der Weg einer Gasblase durch die kapillare Verengung genau vorgeschrieben ist und die Geschwindigkeit des Durchtritts durch die konstante Strömungsgeschwilndigkeit des Absorptionsmittels genau festgelegt ist Durch geeignete Wahl der Strömungsgeschwindigkeit der die Gasblasen mit sich führenden Flüssigkeit hat man es in der Hand, die Verweilzeit der Blasen in der kapillaren Verengung weitgehend zu ändern und damit die Dauer der Stromschwächung oder -unterbrechung den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. Dasselbe kann man auch durch Änderung der Form der kapillaren Verengung erreichen Sind die aufeinanderfolgenden einzelnen Gasblasen alle gleich groß, so kann man als Verengung ein übliches zylindrisches Kapillarstück verwenden nd die Verweilzeit der Gasblasen und damit die Dauer der Stromschwächung durch entsprechende Bemesssung der Länge der Kapillarstrecke auf den gewünschten Wert bringen.In this way it is possible to change the electric current as the path of a gas bubble through the capillary Narrowing is precisely prescribed and the speed of passage through it the constant flow velocity of the absorbent is precisely defined is by suitable choice of the flow rate of the gas bubbles with it You have it in your hand, the dwell time of the bubbles in the leading liquid capillary narrowing largely change and thus the duration of the current weakening or interruption to adapt to the respective requirements. One can do the same also achieve by changing the shape of the capillary constriction Are the successive ones individual Gas bubbles are all the same size, so one can use a conventional cylindrical constriction Use capillary pieces nd the residence time of the gas bubbles and thus the duration of the Current weakening by appropriate dimensioning of the length of the capillary path bring the desired value.

Die Verweilzeit der Gasblasen in der Kapillarverengung soll immer kleiner sein als der zeitliche Abstand, in dem die Blasen aufeinanderfolgen, damit nicht mehrere Blasen gleichzeitig in der Verengung sind. Sind die Gasblasen verschieden groß, so ist eine längere zylindrische Verengung weniger geeignet, sofern das Volumen der zylindrischen Verengung groß ist im Verhältnis zum Volumen der Gasblasen, da dann die durch eine Gasblase bewirkte Stromschwächung ziemlich unabhängig von der Größe der Gasblase ist, im wesentlichen also nur die Zahl der Blasen und nicht ihr Volumen angezeigt wird. Bei wechselnder Blasengröße verwendet man deshalb besser eine sich auf einen ganz kurzen zylindrischen Teil verjüngende und dann sich wieder erweiternde Form der Verengung, wobei das Volumen des zylin, dreschen Teiles klein im Verhältnis zum Volumen der Gasblasen sein soll. Je nach Größe der Blasen legen sich dann die Blasen schon zu Beginn der Verengung oder erst in größerer Nähe des engsten Querschnitts an die Rohrwandung an und entsprechend verhalten sich die Blasen bei der Ablösung nach dem Durchtritt durch die engste Stelle.The dwell time of the gas bubbles in the capillary constriction should always be smaller than the time interval in which the bubbles follow one another, so there are not several bubbles in the constriction at the same time. Are the gas bubbles different large, a longer cylindrical constriction is less suitable provided the volume the cylindrical constriction is large in relation to the volume of the gas bubbles, da then the current weakening caused by a gas bubble is fairly independent of the The size of the gas bubble is essentially only the number of bubbles and not you Volume is displayed. It is therefore better to use when the bubble size changes one tapering to a very short cylindrical part and then again widening form of the constriction, whereby the volume of the cylindrical, threshing part is small should be in relation to the volume of the gas bubbles. Place depending on the size of the bubbles Then the blisters are already at the beginning of the narrowing or only in closer proximity to the the narrowest cross-section on the pipe wall and the bubbles behave accordingly at the detachment after passing through the narrowest point.

Die Verweilzeit und damit die Dauer der Stromschwächung oder -unterbrechung ist also von der Blasengröße abhängig, und die durch die Blasenfolge hervorgerufenen Stromänderungen geben ein Maß für das in der Zeiteinheit durchströmende Gasvolumen.The dwell time and thus the duration of the current weakening or interruption is therefore dependent on the size of the bubbles and those caused by the sequence of bubbles Changes in current give a measure of the volume of gas flowing through in the unit of time.

Die Umformung der Stromschwankungell in eine kontinuierliche Anzeige ist in verschiedener Weise möglich. Ein meßtechnisch besonders vorteilhafter und einfacher Weg besteht darin, daß man einen durch eine 'konstante Spannung und einen 'hohen Vorwiderstand konstant gehaltenen Wechselstrom in der Weise in zwei etwa gleich große Teilströme verzweigt, daß der eine Teilstrom über die von den Blasen durchströmte kapillare Verengung und einen nachgeschalteten kleinen Heizwiderstand und der andere Teilstrom durch eine gleichartige, nicht von Blasen durchströmte Verengung mit einem gleichwertigen nachgeschalteten Heizwiderstand geleitet wird. Die beiden Heizwicklungen werden zweckmäßig in die beiden Schenkel eines dünnwandigen U-Rohres aus Glas eingebaut und zwischen den Schenkeln des U-Rohres eine Thermokette angeordnet. Bei dieser Anordnung nimmt der Strom in dem durch die Blasen unterbrochenen Stromzweig beim Durchgang von Blasen infolge der Widerstandserhöhung stark ab. Da der Gesamtstrom infolge des hohen Vorwiderstandes nahezu konstant bleibt, so steigt in dem zweiten Stromzweig der Strom entsprechend an. Die daraus resultierende unterschiedliche Beheizung der beiden Schenkel des U-Rohres mit den Heizwiderständen. durch welche die Teilströme fließen, wird durch die Thermosäule angezeigt und gil)t ein Maß für die durch die Blasenfolge geffirderte Gasmenge. The conversion of the current fluctuation into a continuous display is possible in various ways. A metrologically particularly advantageous and The simple way is that you get one through a 'constant tension and one 'high series resistance kept constant alternating current in the way in two approximately equally large partial flows that branched one partial flow over that of the bubbles flowed through a capillary constriction and a downstream small heating resistor and the other part flow through a similar one, not flowed through by bubbles Narrowing is conducted with an equivalent downstream heating resistor. The two heating coils are expediently in the two legs of a thin-walled one U-tube made of glass and a thermal chain between the legs of the U-tube arranged. With this arrangement, the flow decreases in the one interrupted by the bubbles Branch of current decreases sharply when bubbles pass due to the increase in resistance. There the total current remains almost constant due to the high series resistance, so increases in the second branch of the current accordingly. The resulting different Heating of the two legs of the U-tube with the heating resistors. by which the partial currents flowing is indicated by the thermopile and is a measure of the amount of gas delivered by the sequence of bubbles.

Eine für die Durchfühlrung des Verfahrens geeignete Vorrichtung sei an Hand der Zeichlluelg näher erläutert. In diesem Aiiwendungsbei s1i eI handelt es sich um ein Gerät zur Prüfung der Reinheit von Gasen, bei dem das zu untersuchende Gas, z., B. Sauerstoff, durch eine Flüssigkeit al)-sorbiert wird und die ver'bleilende Restgasmeng gemessen wird. Aus einem als slariottescbe Flasche ausgebildeten Vorratshehälter 4 strömt die aus einem gut leitenden Elektrolyt l>estehcnde Al>sorptionsflüssigkeit durch die Kapillare K1 in gleichbleibendem Strom in das wendelförmige Ahsorptionsrohr B und von dort durch diie kapillaren Verengungen. L1 und L2 in die Kapillare K2, durch die sie in einzelnen Tropfen aus dem Apparat austritt. A device suitable for carrying out the procedure is said to be explained in more detail on the basis of the drawing. In this application s1i eI acts it is a device for testing the purity of gases, in which the to be examined Gas, e.g., oxygen, is adsorbed by a liquid and the remaining Residual gas quantity is measured. From a storage container designed as a slariottescbe bottle 4 flows the Al> sorption liquid consisting of a highly conductive electrolyte through the capillary K1 in a constant flow into the helical absorption tube B and from there through the capillary constrictions. L1 and L2 into the capillary K2, through which it emerges from the apparatus in individual drops.

Das zu untersuchende Gas gelangt in gleichbleibendem Strom über den Druckregler C und das Strömungsmanometer C1 in die Spitze D und tritt aus ihr in einzelnen Blasen von gleichem zeitlichem Abstand in das Absorptionsrohr B ein. Auf dem Weg durch das Absorptionsrohr werden die Blasen bis auf die nicht absorbierbaren Fremdbestandteile absorbiert. Diese steigen als Bläschen in die kapillare Verengung Ll. Je nach ihrer Größe legen sich die Bläschen schon zu Beginn der Verengung oder erst bei ihrer Annäherung an den engsten Teil der Verengung an die Glaswandung an und unterbrechen auf diese Weise den von Er nach E2 fließenden Wechselstrom. Da die Bläschen mittels der strömenden Flüssigkeit zwangsweise durch die Verengung L1 geführt werden, hängt die Dauer der Stromunterbrechung ledigliCh von der Blasengrölle ab. Nach dem Austritt aus der Verengung L1 gelangen die Bläschen in den Sammelraum F und das Gas verläßt den Apparat durch die Kapillare K3.The gas to be examined flows in a constant stream over the Pressure regulator C and the flow manometer C1 in the tip D and emerges from it in individual bubbles at the same time interval into the absorption tube B. on the way through the absorption tube the bubbles become down to the non-absorbable ones Absorbs foreign matter. These rise as bubbles into the capillary constriction Ll. Depending on their size, the vesicles settle at the beginning of the narrowing or only when they approach the narrowest part of the constriction to the glass wall and in this way interrupt the alternating current flowing from Er to E2. There the vesicles forcibly through the constriction by means of the flowing liquid L1, the duration of the power interruption depends only on the rumble of the bubbles away. After exiting the constriction L1, the bubbles enter the collecting space F and the gas leaves the apparatus through the capillary K3.

Die Umformung der Strombeeinflussung in einen kontinuierlichen Meßwert erfolgt mit Hilfe des U-Rohres G. In dessen Schenkel sind die beiden mit den Flüssigkeitswiderständen hei L1 und L2 über die Elektroden E2 und E3 in Reihe geschalteten Heizwiderstände HX und H2 angeordnet. Außen auf den Schenkeln ist die Thermokette J mit Anzeigeinstrument J1 angebracht. The conversion of the current influence into a continuous measured value takes place with the help of the U-tube G. In its legs are the two with the fluid resistances with L1 and L2 heating resistors connected in series via electrodes E2 and E3 HX and H2 arranged. On the outside of the legs is the thermal chain J with display instrument J1 attached.

Ein derartiges Meßgerät benötigt nur außerordentlich geringe Mengen Gas und Flüssigkeit. Such a measuring device only requires extremely small quantities Gas and liquid.

Durch entsprechende Wahl der Verengung L1 können noch Gasbläschen mit Durchmessern von nur wenigen Ze'hntelmillimetern erfaßt werden, und es genügt schon eine Folge von etwa 10 Blasen je Minute zu einer kontinuierlichen Anzeige. Das Gerät gestattet beispielsweise, Gasströme in der Größenordnung von einem Zehntausendstel ccm/Minute kontinuierlich zu registrieren. Es ist möglich, das beschriebene Meßprinzip auf beliebige Gasdrucke anzuwenden.By selecting the constriction L1 accordingly, gas bubbles can still be created can be detected with diameters of only a few tenths of a millimeter, and it is sufficient a sequence of around 10 bubbles per minute leads to a continuous display. The device allows, for example, gas flows in the order of one ten-thousandth ccm / minute to register continuously. It is possible to use the measuring principle described apply to any gas pressure.

Claims

PATENT CLAIMS I. Method for measuring small gas flows. through this characterized in that the gas in the form of individual bubbles in a constant Speed flowing stream of a den electric current good conductive liquid by an ele "ctric one arranged between two electrodes Current leads through the capillary path through which it flows and that the current fluctuations that occur therewith are possible used as a measure of the amount of gas passing through.

2. The method according to claim I, characterized in that one constant alternating current on the capillary section and a similarly designed second Capillary path through which the liquid flows, but not the gas bubbles is branched and that the two partial currents each through a heating resistor sends, where the soldering points of a thermal chain are.

3. Device for measuring non-absorbable foreign matter in a gas stream according to claim 1, consisting of a storage container (4, 4) for the absorption liquid composed of an electrolyte. a van of liquid Helical-shaped flow through which the water flows from bottom to top at a constant speed Absorption tube (B), one connected to the absorption tube, of electrodes (Es and E2) limited capillary section (L), a pressure regulator (C) and flow manometer (C,) for the gas to be examined and an egg, nrichtung (D), which forms the gas single bubbles can enter the absorption tube (B).

4. Apparatus according to claim 3 for performing the method according to Claims I and 2, characterized by a U-tube (G), two in the legs with the fluid resistances of the two capillary sections (L1 and L2) across the corresponding electrodes (E2 un, d Æ3) series-connected healing resistors (H1 and H2) are arranged and on the legs of a thermal chain (J) with display instrument (J1) is attached.