DE84890C

DE84890C -

Info

Publication number: DE84890C
Application number: DENDAT84890D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES Jk IMPERIAL Jk

PATENTAMT. WPATENT OFFICE. W.

(Jefferson, Alabama).(Jefferson, Alabama).

Verfahren zur Analyse von Gasen.Process for the analysis of gases.

Wir bestimmen den Procentgehalt verschiedener Gase in einer Gasmischung auf continuirliche und automatische Weise derart, dafs die jeweilige Zusammensetzung des Gemisches fortwährend beobachtet und, wenn nöthig, abgemessen werden kann.We determine the percentage of various gases in a gas mixture on a continuous basis and automatic manner in such a way that the respective composition of the mixture is continuous can be observed and, if necessary, measured.

Bisher sind die verschiedenen Bestandtheile einer Gasmischung nie automatisch und continuirlich während der Erzeugung des Gases analysirt worden. Unsere Erfindung ist auf alle Gasmischungen beliebigen Ursprungs anwendbar. Der Hauptzweck ist indessen der, die quantitative Analyse der Gasmischung während ihrer Fabrikation auszuführen, um so die Herstellung der Gase von irgend einer gewünschten Zusammensetzung zu erleichtern. Die bisherigen Verfahren zur Analyse sind sehr zeitraubend und kostspielig und werden gewöhnlich auf folgende Weise ausgeführt:So far the various components of a gas mixture have never been automatic and continuous analyzed during the production of the gas. Our invention is on all gas mixtures of any origin can be used. The main purpose, however, is to carry out the quantitative analysis of the gas mixture during its manufacture so as to To facilitate preparation of the gases of any desired composition. The previous methods of analysis are very time consuming and costly, and become usually carried out in the following way:

Es wird eine Probe des Gases bei der Fabrikation entnommen und in einem Gefäfs ins Laboratorium gebracht. Hierauf wird ein kleiner Theil mit Hülfe einer graduirten Röhre abgemessen und in eine Absorptionsröhre gebracht, in welcher ein Bestandtheil des Gases vermittelst eines Reagens absorbirt wird, worauf das zurückbleibende Gas wieder in die graduirte Röhre zurückgelangt. Der quantitative Verlust des Gases wird bestimmt und vermerkt. Das zurückgebliebene Gas wird dann in eine zweite Absorptionsröhre geleitet, einem zweiten Reagens zur Absorbirung eines zweiten Bestandtheiles des Gases ausgesetzt, worauf das zurückbleibende Gas wiederum in die graduirte Röhre zurückgeführt und der quantitative Verlust nochmals bestimmt wird. Dieses Verfahren wird so häufig wiederholt, als Bestandtheile in dem Gase enthalten sind, und es müssen die Bestandtheile der Mischung nach den quantitativen Verlusten nach jeder Absorption bestimmt werden. Das geschilderte Verfahren ist mühsam, theuer und beansprucht einen solchen Aufwand an Zeit, dafs es für den praktischen Gebrauch fast unbrauchbar erscheint, da die Analyse den Procentsatz der Bestandtheile nur für die Zeit der Probeentnahme angiebt.A sample of the gas is taken during manufacture and placed in a vessel Brought to the laboratory. A small portion is then placed with the aid of a graduated tube measured and placed in an absorption tube in which a component of the Gas is absorbed by means of a reagent, whereupon the remaining gas is again released into the graduated tube returned. The quantitative loss of the gas is determined and noted. The remaining gas is then fed into a second absorption tube, exposed to a second reagent to absorb a second component of the gas, whereupon the remaining gas is again returned to the graduated tube and the quantitative loss is determined again. This procedure is repeated so often are contained as constituents in the gases, and the constituents of the Mixture can be determined according to the quantitative losses after each absorption. The described The process is laborious, expensive, and takes so much time that it is almost useless for practical use appears, since the analysis determines the percentage of the constituents only for the time of the Specifies sampling.

Auf diese Weise kommt es, dafs die Gase selten analysirt werden, um die Fabrikation einer bestimmten Gasmischung zu contrdliren, und doch würde eine solche Controle bei der ■Leuchtgasfabrikation und dem Hochofenbetrieb sehr wichtig sein. Unsere Erfindung überwindet nun die angegebenen Schwierigkeiten. Ein nach unserer Erfindung eingerichteter Apparat kann in eine Gasleitung eingeschaltet werden; es nimmt derselbe continuirlich eine kleine Menge aus dem durchströmenden Gasgemisch auf und analysirt dieselbe continuirlich derart, dafs die Zusammensetzung der Mischung an einer Scala abgelesen werden kann. Es wird somit ohne jede Handhabung und Mühe irgend welche anormale Zusammensetzung der Mischung sichtbar, so dafs die. Zusammensetzung geändert werden kann, was sowohl für den Fabrikanten als den Consumenten sehr werthvoll sein dürfte. Bei der Anwendung unserer Erfindung zur Ueberwachung der Zusammensetzung der Gase bei Hochöfen kann dieselbe dazu dienen, Unregelmäfsigkeiten imIn this way it comes about that the gases are seldom analyzed to control a certain gas mixture, and yet such a control would be necessary in the case of the gas ■ The production of luminous gas and the blast furnace operation are very important. Our invention overcomes now the stated difficulties. Apparatus made in accordance with our invention can be connected to a gas line will; it continuously takes a small amount from the gas mixture flowing through it and analyzes it continuously in such a way that the composition of the mixture can be read on a scale. It is thus made without any handling or effort any abnormal composition of the mixture is visible, so that the. composition can be changed, which should be of great value to both the manufacturer and the consumer. In the application our invention for monitoring the composition of the gases in blast furnaces the same serve to detect irregularities in the

Betriebe zu erkennen und demnach auch abzustellen. To recognize companies and therefore to shut them down.

Fernerhin gestattet unsere Erfindung die Controle der Beheizung bei gewerblichen Anlagen. Eine Analyse des Rauches ergiebt dann immer den Procentgehalt des Kohlendioxydes und des Monooxydes, derart, dafs der Grad der Verbrennung beständig angezeigt wird und ein Urtheil über die besten !Bedingungen für Heizkraft möglich ist.Furthermore, our invention allows the control of heating in commercial systems. An analysis of the smoke always gives the percentage of carbon dioxide and of the monoxide, in such a way that the degree of combustion is constantly displayed and a judgment about the best conditions for heating power is possible.

Der in beiliegender Zeichnung dargestellte Apparat veranschaulicht eine Ausführungsform unserer Erfindung, es sei indessen bemerkt, dafs auch andere Modificationen zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens möglich sind.The apparatus shown in the accompanying drawing illustrates one embodiment of our invention, it should be noted, however, that there are also other modifications for its realization of the inventive concept are possible.

Fig. ι zeigt einen vollständigen Apparat im Verticalschnitt,Fig. Ι shows a complete apparatus in vertical section,

Fig. 2 giebt ein Detail an, welches zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens dient,Fig. 2 gives a detail which is used to illustrate the idea of the invention serves,

Fig. 3 eine entsprechend liniirte Tafel zur graphischen Darstellung des Procentgehaltes des Gasgemisches.Fig. 3 is a correspondingly lined table for the graphic representation of the percentage of the Gas mixture.

Der Grundgedanke unserer Erfindung ist folgender:The basic idea of our invention is as follows:

Wenn eine Röhre durch Scheidewände mit engen Oeffnungen in drei Abtheilungen getheilt und eine der äufseren Abtheilungen mit Gas von höherer Spannung als die andere gefüllt wird, und wenn fernerhin die Spannung in den beiden genannten Kammern constant bleibt, so tritt das Nachfolgende ein:When a tube is divided into three sections by partitions with narrow openings and one of the outer compartments is filled with gas of higher tension than the other and if, furthermore, the voltage in the two chambers mentioned remains constant, so the following occurs:

Das Gas mit höherer Spannung strömt nach der Kammer mit niederer Spannung, wobei es durch die mittlere Kammer streicht und hier eine constante Spannung annimmt (wir nennen letztere die Normalspannung). Wird aus der mittleren Kammer continuirlich ein Theil des Gases genommen, so tritt ein Spannungswechsel in derselben ein, welcher von der Menge des entnommenen Gases abhängt.The higher tension gas flows to the lower tension chamber, taking it passes through the middle chamber and assumes a constant tension here (we call the latter the normal stress). If a part of the If the gas is taken, a change of tension occurs in it, which depends on the quantity of the gas withdrawn gas depends.

Wenn das specifische Gewicht des Gases in der mittleren Kammer geändert wird, so wird hierdurch die Spannung beeinflufst, derart, dafs der Grad des Spannungswechsels abhängig ist von dem Grad des Wechsels des Gases in der Kammer hinsichtlich seines specifischen Gewichtes. Wir benutzen diese Thatsachen und bilden die mittlere Kammer zu einer Absorptionskammer aus, in welche das Gas aus der ersten Kammer mit constanter Spannung continuirlich einströmt und aus welcher es continuirlich in die dritte Kammer von niederer constanter Spannung entweicht. Den Einlafs und den Auslafs bilden kleine Oeffnungen. Die Absorptionskammer steht mit einem Mefsinstrument für die Spannung in Verbindung. Das specifische Gewicht des Gases wird entweder vor dem Eintritt des letzteren oder vor . dem Austritt aus der Absorptionskammer vermittelst eines Mefsinstrumentes für das specifische Gewicht festgestellt.If the specific gravity of the gas in the middle chamber is changed, so will thereby influences the tension in such a way that the degree of the tension change is dependent the degree of change of the gas in the chamber with regard to its specific gravity. We use these facts and form the middle chamber into an absorption chamber from, into which the gas from the first chamber flows continuously with constant tension, and from which it flows escapes continuously into the third chamber of lower constant tension. The inlet and the outlet form small openings. The absorption chamber stands with a measuring instrument for the tension in connection. The specific gravity of the gas is either before the entry of the latter or before . the exit from the absorption chamber by means of a measuring instrument for the specific Weight noted.

Wenn ein Bestandtheil des Gases vermittelst eines passenden Reagens continuirlich durch Absorption entnommen wird, ohne die Spannung zu ändern, so tritt eine Aenderung in dem Druck innerhalb der Absorptionskammer ein und es kann an dem Druckmesser die dieser Spannung entsprechende Menge absorbirten Gases vermittelst Scala abgelesen werden. Die Scala richtet sich nach dem specifischen Gewicht der gesammten Gasmischung und demjenigen der Absorptionsbestandtheile.If a component of the gas is carried out continuously by means of a suitable reagent Absorption is taken without changing the voltage, a change occurs in the pressure inside the absorption chamber and it can be measured on the pressure gauge The voltage corresponding to the amount of absorbed gas can be read off by means of a scale. the Scala depends on the specific gravity of the entire gas mixture and that the absorption constituents.

Im Folgenden ist diese Darstellung noch Weiter erläutert und ihre Richtigkeit erwiesen.This representation is explained in more detail below and its correctness has been proven.

Werden zwei Kammern, von welchen die erste mit Gas von höherer Spannung und die zweite mit Gas von geringerer Spannung gefüllt ist, durch eine sehr kleine Oeffnung mit einander in Verbindung gesetzt, so strömt das Gas aus der Kammer mit gröfserer Spannung durch die erwähnte Oeffhung in die Kammer mit geringerer Spannung. Die Durchströmgeschwindigkeit hängt von dem Spannungsunterschied des Inhaltes der beiden Kammern und von dem specifischen Gewicht des Gases mit höherer Spannung ab. Gas von gröfserem specifischen Gewicht strömt unter gleichen Verhältnissen langsamer durch die Oeffnungen als Gas von geringerem Gewicht, da eine gröfsere Masse durch gleiche Kräfte langsamer in Bewegung gesetzt wird als eine kleinere.Become two chambers, the first of which with gas of higher tension and the the second is filled with gas of lower tension, through a very small opening with connected to each other, the gas flows out of the chamber with greater tension through the mentioned opening in the chamber with lower tension. The flow rate depends on the difference in voltage between the contents of the two chambers and on the specific gravity of the gas with higher voltage. Gas of greater specific gravity flows under the same conditions slower through the openings than gas of lighter weight, since a larger mass moves more slowly due to equal forces is set as a smaller one.

Man denke sich nun das zu analysirende Gasgemisch dadurch durch eine Rohrleitung getrieben, dafs das eine Ende derselben mit einem dieses Gasgemisch enthaltenden Behälter und das andere Ende mit einem das Gasgemisch von geringerer Spannung enthaltenden Behälter in Verbindung gesetzt wird; es seien fernerhin in dieser Rohrleitung zwei Scheidewände, welche jede mit einer sehr feinen Oeffnung versehen ist, angebracht, so wird die Rohrleitung durch diese Scheidewände in drei Kammern ABC (Fig. 2) getheilt, von denen die mittlere mit einem Manometer i verbunden sein soll. Diese Combination sei im Folgenden Absorptiometer genannt. In der Kammer A hat das Gasgemisch die Spannung b₀ (die höhere Spannung), in der Kammer C sei die Spannung des Gases b.₂ (die geringere Spannung). Das Gas fliefst durch die Oeffnung α nach B und dann durch die Oeffnung b nach C. Wenn die Spannungen b₀ b₂ constant sind (d. h. wenn die Spannung b₀ immer dieselbe bleibt, gleichgültig, welche Menge Gas nach C fliefst, und wenn die Spannung b₂ dieselbe bleibt, unabhängig von der aus A durchströmenden Gasmenge), so wird die Spannung in B constant werden. Diese Normalspannung wird durch das Manometer i gemessen. Ist das Gleichgewicht hergestellt, so passiren in gleichen Zeiten gleiche Gewichtsmengen des Gases die beiden Oeffnungen, da ja dasselbe Gas die letzteren beide durchströmen mufs.Now imagine the gas mixture to be analyzed being driven through a pipeline by placing one end of it in connection with a container containing this gas mixture and the other end with a container containing the gas mixture of lower voltage; there are henceforth in this pipeline two partitions, which is each provided with a very fine opening, mounted, then the pipeline by these partitions into three chambers ABC (Fig. 2) divided, one of which is to be medium with a manometer i connected . This combination is called an absorptiometer in the following. In chamber A , the gas mixture has the voltage b ₀ (the higher voltage), in chamber C the voltage of the gas is b. ₂ (the lower voltage). The gas flows through the opening α to B and then through the opening b to C. If the voltages b ₀ b _{2 are} constant (ie if the voltage b ₀ always remains the same, regardless of the amount of gas flowing to C , and if the Voltage b ₂ remains the same, regardless of the amount of gas flowing through from A ), then the voltage in B will become constant. This normal stress is measured by the manometer i. Once equilibrium has been established, equal amounts of gas by weight pass through the two openings at the same time, since the same gas must flow through both of the latter.

Zugleich wird die Durchflufsgeschwindigkeit bei beiden Oeffnungen constant. Diese Geschwindigkeit bei α ist abhängig von dem Unterschiede der beiden Spannungen b₀ und b_l (der Spannung in B) und die Geschwindigkeit bei b richtet sich nach dem Unterschied zwischen den Spannungen b_x und b.₂. Das specifische Gewicht des Gases ist an beiden Oeffnungen dasselbe, da das Gas unverändert bleibt und deshalb keinen Einflufs ausüben kann. Die Verhältnisse ändern sich aber, wenn in der Kammer B ein Theil des Gases continuirlich entnommen wird, z. B. durch Absorption, Verbrennung oder Condensation. Sobald dies geschieht, sinkt die Spannung in B, so dafs infolge dessen das Gas durch die Oeffnung b langsamer und durch die Oeffnung α schneller hindurchströmt. Es sinkt demnach die Spannung so lange, bis durch die erste Oeffnung α ein der entnommenen Menge entsprechender Ueberschufs an Gas mehr einströmt, als durch die zweite Oeffnung b ausströmt. Die Spannung wird dann wieder constant, aber geringer als die Normalspannung. Wird durch die Wegnahme des Gases eine Veränderung des specifischen Gewichtes des durchströmenden Gasgemisches verursacht, ' so entsprechen den Procenten fortgenommenen Gases bestimmte Spannungen in der Kammer B, welche wir zum Messen des absorbirten Gases vermittelst des Manometers und einer Scala der »Normalscala des Absorptiometers« benutzen. At the same time the flow rate is constant in both openings. This speed at α depends on the difference between the two voltages b ₀ and b _l (the voltage in B) and the speed at b depends on the difference between the voltages b _x and b. ₂ . The specific gravity of the gas is the same at both openings, since the gas remains unchanged and therefore cannot exert any influence. The conditions change, however, if part of the gas is continuously withdrawn from chamber B, e.g. B. by absorption, combustion or condensation. As soon as this happens, the voltage in B drops, so that as a result the gas flows through the opening b more slowly and through the opening α faster. Accordingly, the voltage decreases until an excess of gas corresponding to the amount withdrawn flows in through the first opening α than flows out through the second opening b . The voltage then becomes constant again, but less than the normal voltage. If the removal of the gas causes a change in the specific gravity of the gas mixture flowing through, the percentage of gas removed corresponds to certain voltages in chamber B, which we use to measure the absorbed gas by means of the manometer and a scale of the "normal scale of the absorptiometer." .

Die Gasgemische, welche der Analyse unterzogen werden sollen, sind aus Gasen von sehr verschiedenem specifischen Gewicht zusammengesetzt, so hat Kohlensäure, bezogen auf Luft, annähernd ein specifisches Gewicht von 1,5, Kohlenoxyd ein solches von 1,0 und Wasserstoff ein solches von 0,07. Es ist also Kohlensäure ungefähr 1,5 mal so schwer als Luft, Wasserstoff dagegen 14 mal so leicht. Absorbirt man nun z. B. Kohlensäure' aus einem Gemisch von 80 pCt. Kohlensäure, 10 pCt. Luft und ι ο pGt. Wasserstoff, so ist das ganze Gemisch specifisch viel schwerer wie das nach Absorption übrig bleibende Restgemisch mit 50 pCt. Wasserstoff und 50 pCt. Luft. Das erste Gemisch hat ein specifisches Gewicht von 1,3, das Restgemisch aber nur ein solches von 0,53, beide Gewichte bezogen auf Luft.The gas mixtures to be subjected to the analysis are made up of gases from very composed of different specific gravity, carbonic acid, in relation to air, approximately a specific gravity of 1.5, carbon dioxide 1.0 and hydrogen one of 0.07. So carbonic acid is about 1.5 times as heavy as air, Hydrogen, on the other hand, is 14 times as light. If one now absorbs z. B. carbonic acid 'from one Mixture of 80 pCt. Carbonic acid, 10 pCt. Air and ι ο pGt. Hydrogen, that's the whole thing The mixture is specifically much heavier than the residual mixture remaining after absorption 50 pct. Hydrogen and 50 pCt. Air. The first mixture has a specific gravity of 1.3, but the remainder of the mixture was only 0.53, both weights based on air.

Es wird also das Restgemisch leichter und schneller die zweite Oeffnung b passiren, als wenn es dasselbe specifische Gewicht hätte, wie das ganze Gemisch; die Folge davon ist, dafs die Spannung in B stärker fällt, als wenn das Restgemisch dasselbe specifische Gewicht hätte wie das Gesammtgemisch, nachdem 8o pCt. des Gases absorbirt sind.The remaining mixture will pass the second opening b more easily and more quickly than if it had the same specific gravity as the whole mixture; the consequence of this is that the tension in B falls more sharply than if the residual mixture had the same specific gravity as the total mixture after 80 pCt. of the gas are absorbed.

Die Veränderung des specifischen Gewichtes in B ist dadurch herbeigeführt, dafs das ganze Gasgemisch nicht immer dasselbe specifische Gewicht hat, wie das absorbirte Gas. Jede Veränderung des specifischen Gewichtes des ganzen Gemisches verursacht auch ein verschiedenes Verhältnifs des specifischen Gewichtes des ganzen Gemisches zu dem specifischen Gewichte des Restgemisches,, wenn gleiche Procente Gas absorbirt werden.The change in the specific gravity in B is brought about by the fact that the whole gas mixture does not always have the same specific gravity as the absorbed gas. Every change in the specific gravity of the whole mixture causes a different ratio of the specific gravity of the whole mixture to the specific gravity of the remainder of the mixture, if equal percentages of gas are absorbed.

Deshalb werden auch für jede Veränderung des specifischen Gewichtes des ganzen Gemisches die Spannungen im Absorptiometer von den Spannungen abweichen, welche die Normalscala für gleiche Procente absorbirten Gases angiebt, so dafs für jedes specifische Gewicht, welches das ganze Gasgemisch annimmt, demselben entsprechend adjustirte Scalen angewendet werden müssen.Therefore, for every change in the specific gravity of the whole mixture the tensions in the absorptiometer deviate from the tensions which the normal scale absorbs for equal percentages Of the gas, so that for every specific gravity which the whole gas mixture assumes, accordingly adjusted scales must be used.

Man kann die Scalen ebenso gut für die verschiedenen specifischen Gewichte'adjustiren, welche der das Absorptiometer verlassende Rest des Gasgemisches annimmt. Wir messen deshalb, um die Procente des in dem Absorptiometer weggenommenen Gases genau zu bestimmen, entweder das specifische Gewicht des ganzen Gasgemisches oder das des Restgemisches mittelst eines Mefsinstrumentes für specifische Gewichte. Wir bringen alsdann die dem specifischen Gewichte entsprechend graduirte Scala an das Manometer und lesen aus der Spannung in demselben die Procente des zu bestimmenden Gases von der Scala ab.One can just as easily adjust the scales for the various specific weights, which the remainder of the gas mixture leaving the absorptiometer assumes. We measure therefore, in order to accurately determine the percent of the gas removed in the absorptiometer, either the specific gravity of the whole gas mixture or that of the remaining mixture by means of a measuring instrument for specific weights. We then bring the graduated according to the specific gravity Scale to the manometer and read from the voltage in the same the percentage of the gas to be determined from the scale.

Will man eine praktische Gasanalyse auf mehrere Gase zu gleicher Zeit machen, so mufs man der Anzahl der zu bestimmenden Gasarten entsprechend viele derartige Absorptiometer anwenden, und es können die letzteren den Erfordernissen entsprechend neben oder hinter einander geschaltet werden. Unter Nebeneinanderschalten verstehen wir die Anordnung, bei welcher ein Bruchtheil des durch Filtration und sonstige Mittel gereinigten Gasgemisches durch ein Absorptiometer, ein anderer Theil durch ein zweites und ein dritter durch ein drittes u. s. w. geleitet wird. Unter Hintereinanderschalten wird die Anordnung verstanden, gemäfs deren dasselbe Gasgemisch hinter einander durch zwei oder mehrere Absorptiometer geführt wird. Es können auch eine Absprptionsröhre und ein Absorptiometer hinter einander geschaltet werden, um einen Bestandtheil der nicht bestimmt zu werden braucht, vor dem Absorptiometer zu entfernen.If you want to do a practical gas analysis on several gases at the same time, you have to there are many such absorptiometers corresponding to the number of types of gas to be determined apply, and the latter can be used in addition to or as required can be switched one after the other. By side-by-side connection we mean the arrangement at which a fraction of the gas mixture purified by filtration and other means through an absorptiometer, another part through a second, and a third a third and s. w. is directed. Series connection is understood to mean the arrangement according to them the same gas mixture in succession through two or more absorptiometers to be led. An aspiration tube and an absorptiometer can also be used in series be switched to a component that does not need to be determined, remove from the absorptiometer.

Das Nebeneinanderschalten ist die meistens angewendete Anordnung, das Hintereinanderschalten wird nur da angewendet, wo dasselbe Absorptionsmittel mehr als ein Gas des Gasgemisches beeinflufst, wie z. B. bei einer Analyse auf Wasserstoff unter Gegenwart von Kohlenoxyd. Hier mufs zuerst Kohlenoxyd entfernt werden, da bei der Verbrennung des Wasserstoffes vermittelst Sauerstoff zu Wasser auch Kohlenoxyd zu Kohlensäure verbranntThe side-by-side connection is the most commonly used arrangement, the side-by-side connection is only used where the same absorbent has more than one gas in the gas mixture influences, such as B. in an analysis for hydrogen in the presence of Carbon dioxide. Here, carbon oxide must first be removed, because when the Hydrogen converts oxygen to water and carbon dioxide is burned to carbonic acid

werden würde, was die Analyse auf Wasserstoff stört.which would interfere with the analysis for hydrogen.

Endlich können bei demselben Analysirapparat die Absorptiometer sowohl neben als hinter einander geschaltet werden. Für viele Fälle in der Praxis werden die Analysen durch den Apparat auch ohne ein Mefsinstrument für specifische Gewichte genügend genau bestimmt, da die Veränderung des specifischen Gewichtes des Restgases so gering ist, dafs sie nicht in Betracht kommt. Wo die Messung des specifischen Gewichtes nöthig wird, genügt ein gemeinschaftliches Mefsinstrument für alle neben einander geschalteten Absorptiometer, wenn dasselbe das specifische Gewicht des ganzen Gasgemisches angiebt.Finally, with the same analyzer, the absorptiometers can be used both next to and can be switched one after the other. For many cases in practice the analyzes are carried out determines the apparatus with sufficient accuracy for specific weights even without a measuring instrument, since the change in the specific gravity of the residual gas is so small that it cannot be taken into account. Where the measurement of the specific weight becomes necessary, a common measuring instrument is sufficient for all next to each other connected absorptiometer, if the specific gravity of the whole gas mixture.

In beiliegender Zeichnung bedeutet S ein Instrument zur Bestimmung des specifischen Gewichtes des Gases und D ein Filter. C¹ C² sind Absorptionskammern und F ist ein Regulator, welcher mit dem Aspirator G verbunden ist. s² und S₁'² sind Flüssigkeitsverschlüsse. Der Apparat ist dazu bestimmt, die Gasmischung auf Kohlendioxyd und Kohlenmonooxyd zu analysiren, wobei das specifische Gewicht des Restgemisches veränderlich ist (wie bei den Gichtgasen der Hochöfen und den Abgasen bei der Leuchtgasfabrikation). Das vorher von Staub und condensirbaren Bestandteilen befreite Gas wird continuirlich von einer Hauptgasleitung bei geringem Druck geliefert und tritt durch den Hahn α¹, worauf ein Theil des Gases durch das Rohr 2 zu dem Mefsinstrument S für specifische Gewichte gelangt und dann durch Rohr 3 ausströmt. Wird der Hahn α¹ etwas geöffnet, so wird das Gas, nachdem es durch denselben getreten ist, unter dem Druck der Atmosphäre stehen, welcher Druck der höheren Spannung b₀ entspricht. Die geringere Spannung b_o wird durch den Aspirator G geschaffen und durch den Regulator F constant erhalten. Letzterer besteht aas einem luftdicht verschlossenen Gefä'fs, welches theilweise mit Wasser angefüllt ist; in dieses Wasser strömt das Gasgemisch, von den Absorptiometern kommend, ein.In the accompanying drawing, S means an instrument for determining the specific gravity of the gas and D means a filter. C ¹ C ² are absorption chambers and F is a regulator, which is connected to the aspirator G. s ² and S ₁ ' ² are liquid closures. The apparatus is designed to analyze the gas mixture for carbon dioxide and carbon monoxide, the specific gravity of the residual mixture being variable (as is the case with the furnace gases from the furnace and the exhaust gases from the manufacture of luminous gas). The gas previously freed from dust and condensable components is continuously supplied from a main gas line at low pressure and passes through the cock α ¹ , whereupon part of the gas passes through the pipe 2 to the measuring instrument S for specific weights and then flows out through pipe 3. If the cock α ¹ is opened a little, the gas, after it has passed through it, will be under the pressure of the atmosphere, which pressure corresponds to the higher voltage b _0. The lower voltage b _o is created by the aspirator G and kept constant by the regulator F. The latter consists of an airtight vessel, which is partly filled with water; The gas mixture from the absorptiometers flows into this water.

Der durch Wasserdampf oder Luft (im vorliegenden Falle vermittelst Wasser, welches durch die Röhre 4 mit dem Ventil 9 eintritt) bethä'tigte Aspirator G entzieht durch die Röhre 5, welche an dem oberen Theile des Regulators mündet, dem Regulator beständig ein gröfseres Volumen Gas, als von den Absorptiometern geliefert werden kann. Durch das Rohr F, welches ungefähr 65 mm in das Wasser eintaucht und an beiden Enden offen ist (das obere Ende communicirt mit der Atmosphäre), tritt eine beständige Ergänzung der Spannung ein; wenn der Aspirator die Spannung im Regulator herabdrückt, so wird nämlich der atmosphärische Druck das Wasser in der Röhre/entsprechend niederdrücken, und zwar so lange, bis Luft durch die Regulotorflüssigkeit nach oben steigt, so dafs eine constante Spannung aufrecht erhalten wird. The aspirator G , operated by water vapor or air (in the present case by means of water which enters through the pipe 4 with the valve 9) continuously withdraws a larger volume of gas from the regulator through the pipe 5, which opens at the upper part of the regulator than can be supplied by the absorptiometers. Through the tube F, which is about 65 mm into the water and is open at both ends (the upper end communicates with the atmosphere), there is a constant replenishment of the tension; if the aspirator depresses the tension in the regulator, the atmospheric pressure will depress the water in the tube correspondingly, until air rises through the regulator fluid, so that a constant tension is maintained.

Das Manometer h'² giebt die Spannung im Regulator an. Diese Spannung hängt ab von der Wassersäule in F. Die Röhre f hat nun ein Zahnradgetriebe 20, vermittelst dessen sie gehoben und gesenkt werden kann, um die Spannung zu reguliren. An dem Boden des Regulators ist die Röhre 6 angebracht, um vermittelst der Hähne 7 und 8 Wasser zu oder abfliefsen lassen zu können.The manometer h ' ^{2 shows} the voltage in the regulator. This tension depends on the water column in F. The tube f now has a gear train 20 by means of which it can be raised and lowered in order to regulate the tension. The tube 6 is attached to the bottom of the regulator in order to be able to let water flow in or out by means of the taps 7 and 8.

Die Spannung in dem Regulator ist nicht eine absolut constante, da sie etwas unter der Spannung der Atmosphäre steht und letztere naturgemäfs immer schwankend ist. Es ist dies aber für den Apparat gleichbedeutend mit einer constanten Spannung, da das Gas ebenfalls unter dem Druck der Atmosphäre eintritt. Ein Theil des Gases strömt durch das Mefsinstrument S und ein Theil zu den Absorptiometern C¹ C². Das Mefsinstrument S kann beliebiger Construction sein. In der Zeichnung ist das Durre-Siegert-Dasymeter angenommen worden, welches aus einem constant mit dem zu analysirenden, fortwährend durchströmenden Gas gefüllten Glaskasten besteht. Eine Hohlkugel 11 ist an einem Waagbalken aufgehängt und wirkt vermittelst eines Zeigers 12 auf eine Scala 10 ein. Je nachdem das Gas ein höheres oder geringeres specifisches Gewicht hat, wird die Hohlkugel mehr oder weniger ausschwingen, so dafs das specifische Gewicht vermittelst des Zeigers 12 auf der Scala angegeben wird. Der kleinere Theil des Gases geht durch das Filter D, welches aus zwei durch eine Scheibe 13 aus Platinagaze getrennten Abtheilungen besteht; die untere Abtheilung kann ohne Störung der oberen gereinigt werden, welch letztere selten einer Ueberwachung bedarf. In D werden die letzten Staubspuren entfernt, was zur Verhinderung von Verstopfungen in dem Apparat nothwendig erscheint. Nachdem das Gas aus dem Filter herausgetreten ist, wird es getrennt, derart, dafs ein Theil durch die Röhre b¹ nach C¹, um auf Kohlendioxyd analysirt zu werden, fliefst, während der andere Theil durch die Röhre b,¹ nach C'² gelangt, um auf Kohlenmonooxyd analysirt zu werden. Es strömt hierbei das Gas durch die Oeffhungen c^l bezw. C₁ ¹ zu den Kammern C¹ bezw. C'². The tension in the regulator is not absolutely constant, since it is somewhat under the tension of the atmosphere and the latter is naturally always fluctuating. For the apparatus, however, this is equivalent to a constant voltage, since the gas also enters under the pressure of the atmosphere. Part of the gas flows through the measuring instrument S and part to the absorptiometers C ¹ C ² . The measuring instrument S can be of any construction. In the drawing the Durre-Siegert-Dasymeter has been assumed, which consists of a glass case constantly filled with the gas to be analyzed and continuously flowing through it. A hollow ball 11 is suspended from a balance beam and acts on a scale 10 by means of a pointer 12. Depending on whether the gas has a higher or lower specific gravity, the hollow sphere will oscillate more or less so that the specific gravity is indicated by means of the pointer 12 on the scale. The smaller part of the gas passes through the filter D, which consists of two compartments separated by a disk 13 of platinum gauze; the lower part can be cleaned without disturbing the upper part, which the latter seldom requires supervision. In D the last traces of dust are removed, which appears to be necessary to prevent blockages in the apparatus. After the gas has emerged from the filter, it is separated in such a way that one part flows through tube b ¹ to C ¹ to be analyzed for carbon dioxide, while the other part flows through tube b ¹ to C ² to be analyzed for carbon monoxide. It flows here the gas through the openings c ^l respectively. C ₁ ¹ to the chambers C ¹ respectively. C ' ² .

Diese Kammern bestehen aus den Röhren c^s bezw. C₁ ³. Letztere sind mit Material angefüllt (Feldspath), welches durch das Reagens nicht angegriffen wird. Als Reagens wird in der Röhre c³ Aetzkali und in der Röhre C₁ ³ eine schwache Lösung von Kupferchlorid in Salzsäure verwendet, wobei das Gas durch das aus kleinen Stücken bestehende Füllmaterial mit einer gröfseren Oberfläche des Reagens in Berührung gelangt.These chambers consist of the tubes c ^s respectively. C ₁ ³ . The latter are filled with material (feldspar) that is not attacked by the reagent. As a reagent is in the tube ³ c caustic alkali and a weak solution of copper chloride in hydrochloric acid used in the tube C ₁ ^3, wherein the gas passes through the small pieces consisting of a filler material with gröfseren surface of the reagent in contact.

Die Reagentien sind in den Behältern 14 aufgespeichert und gelangen durch die mit Hähnen r³ r³ versehenen Leitungen 1 5 zu den Absorptiometern. Sie fiiefsen dann durch die Röhren s¹ S₁ ¹ zu den Gefäfsen s² s,², durch die Röhren sⁱ s,⁴ in den Abflufsbehälter 16. Das Gas strömt durch das von den Reagentien befeuchtete Füllmaterial der Absorptionskammern, und es werden die zu messenden Bestandtheile absorbirt, und zwar in der Kammer c³ das Kohlendioxyd, in der Kammer C₁ ³ das Kohlenmonooxyd. Die Restgase gelangen durch die Oeffnungen c⁵ c,⁵ durch Röhren 17 nach dem Regulator F und werden dann durch die Röhre 5 von dem Aspirator G aus abgesaugt. Die Manometer z'² z'/², welche durch die Röhren 18 mit den Absorptionskammern verbunden und auf diese Weise zwischen die Röhren c³ c,³ und die Oeffnungen c⁵ C₇ ⁵ eingeschaltet sind, messen die Spannung, welche von dem Procentgehalte der absorbirten Gase abhängt.The reagents are stored in the containers 14 and pass through the ^{lines 15, which are provided with taps r 3} r ³ , to the absorptiometers. Then fiiefsen through the tubes s ¹ S ₁ ¹ to the Gefäfsen s ² s, ^2, 16 through the pipes s ⁱ s, ⁴ in the Abflufsbehälter The gas flows through the wetted by the reagents filler material of the absorption chambers, and it will be the absorbed, to be measured constituents and c, although in the chamber ^3, the carbon dioxide in the chamber C ₁ ^3, the Kohlenmonooxyd. The residual gases pass through the openings c ⁵ c, ⁵ through tubes 17 to the regulator F and are then sucked off through the tube 5 from the aspirator G. The pressure gauges z ' ² z' / ² , which are connected to the absorption chambers through the tubes 18 and are connected in this way between the tubes c ³ c, ³ and the openings c ⁵ C ₇ ⁵ , measure the voltage which is derived from the percentage depends on the gases absorbed.

Für jedes Manometer wird ein Cylinder ζ'⁸ und z',³ vorgesehen, welche eine zur Angabe des Procentgehaltes des absorbirten Gases dienende Scala besitzt. Es wird dieser Procentgehalt durch die Spannung für jedes specifische Gewicht des Gesammtgemisches angedeutet. Diese Cylinder sind drehbar, und zwar um eine Achse, welche durch die hinter den Manometern z'² z',² angebrachten Lager 19 getragen wird. Die Scala ist auf einen Papierstreifen aufgetragen und um die drehbaren Cylinder gewickelt. Als Abscissen sind in der Scala die vorkommenden specifischen Gewichte aufgetragen und als Ordinaten die zugehörigen Spannungen für die verschiedenen Procente des absorbirten Gases. Hierdurch erhält man Curven, welche als Procentlinien zu bezeichnen sind.For each manometer a cylinder ' ⁸ and z', ^{3 is} provided, which has a scale serving to indicate the percentage of gas absorbed. This percentage is indicated by the voltage for each specific gravity of the total mixture. These cylinders are rotatable, specifically about an axis which is carried by the bearings 19 attached ^{behind the pressure gauges z '2} z', ^2. The scale is applied to a strip of paper and wrapped around the rotating cylinder. The specific weights occurring are plotted on the scale as abscissae, and the associated voltages for the various percentages of the absorbed gas are plotted as ordinates. This gives you curves that can be referred to as percentage lines.

In der beiliegenden Zeichnung ist in Fig. 3 das Princip dieser Anordnung auf einer abgerollten Scala dargestellt.In the accompanying drawing, the principle of this arrangement is shown in FIG. 3 on an unrolled basis Scala shown.

Will man nun die Zusammensetzung des Gasgemisches absehen, so liest man an dem Mefsinstrument S das specifische Gewicht des Gasgemisches ab und stellt dann durch Drehung der Cylinder i² z',² die den abgelesenen specifischen Gewichten auf den Scalen entsprechenden Abscissen hinter die Manometerröhren z'² und z,² und liest ab.If one now wants to see the composition of the gas mixture, one reads off the specific gravity of the gas mixture on the measuring instrument S and then, by turning the cylinder i ² z ', ² , places the abscissa corresponding to the specific weights read on the scales behind the manometer tubes z' ² and z, ² and reads.

Dieses Stellen der Scala ist aber nur nothwendig, wenn das Gas sein specifisches Gewicht wirklich ändert. Die Zusammensetzung kann jedoch eine sehr veränderliche sein, ohne dafs das specifische Gewicht sich ändert.This setting of the scale is only necessary if the gas has its specific gravity really changes. However, the composition can be very changeable without that the specific gravity changes.

Um nun die Handhabung des Apparates noch mehr zu verdeutlichen, sowie auch zu zeigen, in welcher Weise die den Procentgehalt des absorbirten Gases anzeigenden Scalen erhalten werden, möge in Folgendem eine Analyse als Beispiel angeführt werden.In order to make the handling of the device even more clear, as well as to show how these indicate the percentage of gas absorbed Scales are obtained, an analysis may be given below as an example.

Die Analysen sollen auf Kohlensäure gemacht werden. Das specifische Gewicht der Kohlensäure ist 1,52 bezogen auf Luft,, dasjenige von Wasserstoff 0,069, von Stickstoff 0,97.The analyzes should be made for carbonic acid. The specific gravity of carbonic acid is 1.52 based on air, that of hydrogen 0.069, that of nitrogen 0.97.

Da die Scalen auf empirischen Wege erhalten werden, so schicken wir durch den Apparat ein Gas von bekannter Zusammensetzung. Dasselbe enthalteSince the scales are obtained empirically, we send through the Apparatus a gas of known composition. Contain the same

I. Wasserstoff 20 pCt., Stickstoff 60 pCt., Kohlensäure 20 pCt. Das ganze Gasgemenge hat also das specifische Gewicht von 0,8998. .I. Hydrogen 20 pCt., Nitrogen 60 pCt., Carbonic acid 20 pCt. The whole lot of gas thus has the specific gravity of 0.8998. .

Die Kohlensäure, welche ein sehr hohes specifisches Gewicht hat, wird in der Kammer c³ absorbirt und infolge dessen tritt das Restgemisch aus der Oeffnung c⁵ nur mit einem specifischen Gewicht von 0,744 aus.The carbonic acid, which has a very high specific gravity, is absorbed in chamber c ^3, and consequently the residual mixture exits from opening c ⁵ only with a specific gravity of 0.744.

II. Das Gasgemenge enthalte Wasserstoff 80 pCt., Stickstoff überhaupt nicht, Kohlensäure 20 pCt.II. The gas mixture contains 80 pCt. Hydrogen, no nitrogen at all, and carbonic acid 20 pct.

Das die erste Oeffnung c¹ passirende Gasgemenge hat also' das specifische Gewicht von 0,36. Nach Absorption der Kohlensäure hat der Rest, welcher durch die zweite Oeffnung c⁵ hindurchgeht, nur noch das specifische Gewicht von 0,069.The gas mixture passing through the first opening c ¹ thus has the specific gravity of 0.36. After absorption of the carbonic acid, the remainder which passes through the second opening c ^{5 has} only the specific gravity of 0.069.

III. Wasserstoff nicht vorhanden, Stickstoff 80 pCt., Kohlensäure 20 pCt. Das bei c¹ eintretende Gasgemenge hat dann das specifische Gewicht 1,08, der bei c⁵ austretende Rest ein solches von 0,97.III. Hydrogen not available, nitrogen 80 pCt., Carbonic acid 20 pCt. The gas mixture entering at c ¹ then has the specific gravity 1.08, the ^{remainder exiting at c 5} has a specific gravity of 0.97.

Im Nachstehenden sind die auf diese Weise erhaltenen einzelnen Daten übersichtlich zusammengefafst. The individual data obtained in this way are clearly summarized below.

Wasserstoff , 20 pCt.Hydrogen, 20 pCt.

Stickstoff 60 pCt.Nitrogen 60 pCt.

Kohlensäure 20 pCt.Carbonic acid 20 pCt.

Specifisches Gewicht bei Oeffnung e¹ 0,8998Specific weight at opening e ¹ 0.8998

Specifisches Gewicht bei Oeffnung c⁵ 0,744Specific weight at opening c ⁵ 0.744

II.II. III.III. 80 pCt.80 pct. .—.— —- 80 pCt80 pct 20 pCt.20 pct. 20 pCt20 pct 0,360.36 1,081.08 0,0690.069 0,97.0.97.

Trotzdem also diese drei Gasgemenge gleiche Procente Kohlensäure enthalten, so zeigt sich doch, dafs die Säule in der Glasrohre i² des Manometers für jedes Gemenge eine verschiedene Höhe hat. Es kommt dies daher, dafs, wie bekannt, die Ausströmungsgeschwindigkeit aus den Oeffnungen für Gase von verschiedenem specifischen Gewicht verschieden ist, und zwar umgekehrt proportional der Wurzel aus den specifischen Gewichten. Es mufs also im Fall I und noch viel mehr im Fall II das Gas bedeutend schneller durch die erste Oeffnung eintreten als im Fall III, da das Gesammtgemenge ein höheres specifisches Gewicht hat.In spite of the fact that these three gas mixtures contain the same percentage of carbonic acid, it is shown that the height of the column in the glass tube ^{2 of} the manometer is different for each mixture. This is due to the fact that, as is well known, the rate of flow out of the openings for gases of different specific gravity is different, and inversely proportional to the square root of the specific gravity. In case I, and even more so in case II, the gas must enter through the first opening considerably faster than in case III, since the total mixture has a higher specific gravity.

Es hängt somit die Spannung in der Absorptionskammer . auch von dem specifischen Gewicht des Gesammtgemenges ab, aufserdem natürlich auch noch von der Menge des absorbirten Bestandteiles.It depends on the tension in the absorption chamber. also on the specific gravity of the whole crowd, and of course also on the amount of what is absorbed Component.

Das specifische Gewicht des Gesammtgemenges wird angezeigt im Dasymeter S. Da nun das Gasgernenge, je leichter es wird, auch desto leichter die erste Oeifnung passiren mufs, so mufs für leichter und leichter werdendes Gasgemenge bei derselben Menge absorbirter Kohlensäure die Wassersäule niedriger und niedriger stehen. Die Scala ist deshalb in folgender Weise eingerichtet (s. Fig. 4).The specific gravity of the total mixture is indicated in the Dasymeter S. Since the quantity of gas, the lighter it becomes, the easier it has to pass through the first opening, the column of water must be lower and lower for a mixture of gases which becomes lighter and lighter, with the same amount of absorbed carbonic acid. The scale is therefore set up in the following way (see Fig. 4).

Als Abscissen sind auf derselben die verschiedenen specifischen Gewichte von 0,05 u. s.w. ab-, dagegen als Ordinaten der Procentgehalt des absorbirten Bestandteiles aufgetragen. Bei der im ersten Fall angegebenen Zusammensetzung des Gasgemenges zeigt das Dasymeter S' ein specifisches Gewicht von 0,8998 an. Die Scala mufs also so eingestellt werden, dafs hinter der Glasrohre z"² als Abscisse dieses specifische Gewicht steht. Es wird sich dann zeigen, dafs die Wassersäule an einem bestimmten Punkte steht, der mit 20 pCt. bezeichnet wird. Schicken wir das in Fall II gekennzeichnete Gasgemenge durch den Apparat, so mufs entsprechend den Angaben des Dasymeters die Scala auf ein specifisches Gewicht von 0,36 eingestellt werden. Der dabei sich ergebende Stand der Wassersäule im Rohre i² wird markirt _v und ebenfalls mit 20 pCt. bezeichnet. Bei. der dem dritten Gasgemisch entsprechenden Stellung der Scala auf 1,08 des specifischen Gewichtes hat die Wassersäule wiederum eine andere Stellung, welche in ähnlicher Weise als die beiden anderen bezeichnet wird. Verbindet man nun die erhaltenen Punkte durch eine Curve, so liegen auf derselben alle diejenigen Punkte, welche den Stand der Flüssigkeitssäule bei einem Gehalt von 20 pCt. Kohlensäure angeben, und zwar für die verschiedenen specifischen Gewichte. In ähnlicher Weise bestimmt man die anderen Curven für den Procentgehalt, und es ist klar, dafs man mit Hülfe einer so hergestellten Scala umgekehrt Gasgemische, von denen man das specifische Gewicht kennt, in Bezug auf den einen oder anderen ihrer Bestandtheile bestimmen kann.The various specific weights of 0.05, etc., are plotted on the same as abscissae, on the other hand the percentage content of the absorbed constituent is plotted as ordinates. With the composition of the gas mixture given in the first case, the dasymeter S 'shows a specific gravity of 0.8998. The scale must therefore be set in such a way that behind the glass tube z " ² there is this specific gravity as an abscissa. It will then be shown that the water column is at a certain point, which is denoted by 20 pct gas mixture marked II Scala be through the apparatus, so must, according to the specifications of the Dasymeters adjusted to a specific gravity of 0.36. the thereby resulting state of the water column in the pipes i ² is referred markirt _v and also with 20 per cent.. in the position of the scale corresponding to the third gas mixture at 1.08 of the specific gravity, the water column again has a different position, which is described in a similar way as the other two those points which indicate the level of the liquid column with a content of 20 pCt. of carbonic acid, namely for the various specific weights right. The other curves for the percentage content are determined in a similar manner, and it is clear that with the aid of a scale thus prepared one can, conversely, determine gas mixtures of which the specific gravity is known, with respect to one or the other of their constituents.

Claims

Patent Claims:

ι. Methods for analyzing gases and determining their constituents, characterized in that the gas to be analyzed is continuously under constant Pressure in an absorption chamber filled with a suitable absorbent. driven through a narrow inlet opening and through an equally narrow orifice under an automatically regulated tension lower than that the prevailing in the absorption chamber is sucked off, whereupon the through the Absorption that has taken place causes a change in voltage in connection with the statement, the specific gravity the percentage of the extracted component " is determined.

2. An apparatus for carrying out the method protected according to claim ι, characterized characterized that one or more absorption chambers filled with suitable reactants are arranged through which the gas to be analyzed continues through narrow inlet and outlet openings flows under constant pressure and under a low, constant

. Tenen voltage is sucked off, the in the absorption chambers by absorption of the one component of the gas generated voltage change with relationship on the specific gravity to determine the percentage of the desired constituent is used.

3. An apparatus according to claim 2, wherein the upper container 14, 14 from which the reaction liquids fed, as well as further lower vessels 16, 16, of which the saturated Reaction mixture is discharged, are arranged, with the liquid drips through the absorption chambers and one or more components of the gas flowing through it.

4. An apparatus according to claim 2, wherein a regulator (F). is arranged, which, partly filled with water, the gas contained in the upper part by means of the communicirenden with the ä'ufseren trachea ff) and the aspirator G is automatically under a constant voltage lower than the pressure prevailing in the absorption chambers normal stress.

5. An apparatus according to claim 1, in which scales (Fig. 3) are arranged for reading the percentage of gas absorbed from the pressure gauges in the absorption chambers (i ³ i / ^s J with relation to the specific gravity of the gas to be analyzed Gas.

1 sheet of drawings.