DE858029C - Verfahren zur Analyse von Stoff-, insbesondere Gasgemischen auf magnetischem Wege - Google Patents

Description

Wird ein geheizter Körper von einem Stoff, z. B. einem Gasgemisch umgeben, in dem eine Komponente enthalten ist, deren magnetische Suszeptibilität vom Wert XuIl abweicht, so ändert sich die Wärmeabgabe dieses geheizten Körpers, wenn das ihn umgebende Stoff-, insbesondere Gasgemisch einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Die Änderung der Wärmeabgabe ist besonders stark, wenn der geheizte Körper im inhomogenen Teil des Magnetfeldes liegt. In diesem Fall nämlich tritt im Stoffgemisch eine Strömung auf, deren Stärke von der Suszeptibilität des Gemisches abhängt.

Man kann diese Änderungen der Wärmeabgabe geheizter Körper nun mit Vorteil zur Analyse von Stoffgemischen ausnutzen. Zu diesem Zweck werden z. B. zwei elektrisch geheizte, in einer Wheatstoneschen Brücke angeordnete Drähte vorgesehen, die von dem zu analysierenden Stoffgemisch umgeben sind und von denen der eine in einem Magnetfeld, insbesondere in dessen inhomogenem Teil, der andere dagegen in einem magnetfeldfreien Raum liegt. Aus der im Ruhezustand auf den Wert Null abgeglichenen Temperaturdifferenz der beiden Drähte gegeneinander läßt sich dann der Gehalt eines die Drähte umgebenden Stoffgemisches an einer Komponente ermitteln, deren Suszeptibilität vom Wert XuIl abweicht.

Versuche haben nun ergeben, daß die Messung dieser Temperaturdifferenzen auf große Schwierigkeiten stößt, wenn, wie in derartigen elektrischen

Brückenschaltungen an sich üblich, zur Speisung der Brücke eine Gleichstromquelle verwendet wird. Das hat seinen Grund in verschiedenen, hier besonders unvorteilhaft zusammenkommenden Ursachen. Die elektrisch geheizten Drähte müssen verhältnismäßig dünn sein, damit ihre Wärmeträgheit und die Heizenergie sowie ihr Widerstand gegen strömende Bewegung des zu untersuchenden Stoffgemisches klein bleiben. Derartig dünne Drähte, deren ίο Durchmesser z. B. in der Größenordnung von ο,ι mm liegt, sind natürlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen sehr wenig widerstandsfähig. Bei der erwähnten Brückenschaltung unterliegt nun aber der eine Draht, nämlich der im Magnetfeld liegende, wenn er vom Gleichstrom durchflossen wird, als Leiter in einem Magnetfeld einem ständigen Druck bzw. Zug. Das bedingt u. a., daß sich sein zunächst bestehender Widerstand, schon infolge Änderung des Kristallgefüges, dauernd ändert, daß also eine definierte Nullage der Brücke nicht erhalten bleibt und infolgedessen dauernd Nacheichuugen erforderlich werden.

Weiterhin ergibt sich folgende Schwierigkeit: Es ist, um eine spezifische Analyse auf einen Stoff durchzuführen, dessen Suszeptibilität sich vom Wert Null unterscheidet, nötig, daß die an beiden Heizdrähten vorhandenen Wärmeverhältnisse einander gleich sind. Nur dann nämlich ist eine Temperaturdifferenz beider Drähte lediglich von dem Gehalt eines Stoffgemisches an diesem Stoff allein abhängig. Die zwei Meßzellen, in denen die beiden Vergleichsdrähte angeordnet sind, müssen also einander vollkommen gleich sein, vor allem hinsichtlich der räumlichen Lage der Heizdrähte zu den inneren Wänden der Meßzellen. Nun ist diese völlige Gleichheit im fertigen Meßsystem bei Verwendung von Gleichstrom aber nicht zu erreichen, da einer der beiden Drähte, nämlich der im Magnetfeld liegende, eine Kraft erfährt, durch die er aus seiner an sich vorhandenen Ruhelage herausbewegt, ihm also gegenüber den Wänden der Meßzelle eine Lage gegeben wird, die sich von der des anderen Drahtes, auf den diese Kraft nicht wirkt, unterscheidet. Daraus folgt also, daß die Erzielung gleicher Wärmeverhältnisse an beiden Heizdrähten bei Verwendung von Gleichstrom nicht ohne weiteres möglich ist.

Die in vorstehendem geschilderte Verlagerung des im Magnetfeld liegenden Drahtes macht sich ganz besonders unangenehm in dem Fall bemerkbar, bei dem an sich der größte zum Zwecke der Analyse ausnutzbare Effekt auftritt, nämlich dann, wenn der eine Heizdraht im inhomogenen Teil eines Magnetfeldes liegt. Hier wird nämlich die Stärke der Strömung gemessen, mit der das erwärmte Stoffgemisch z. B. aus dem Magnetfeld herausgetrieben wird. Nun ist die Stärke der Strömung unter sonst gleichen Bedingungen sehr davon abhängig, an welcher Stelle des inhomogenen Feldes der Heizdraht liegt, d. h. davon, welchen Wert der Ausdruck TT J TT

—-, an der Stelle hat, an der sich der Heizdraht

befindet. Da nun der Luftspalt zwischen den Polen des verwendeten Magneten aus Gründen möglichst hoher Feldstärke verhältnismäßigklein gehalten werden muß, entsprechen schon kleine Verschiebungen im inhomogenen Teil des Feldes großen Änderungen des genannten Wertes. Infolgedessen ergeben bereits geringe, durch die bei Gleichstrom auftretenden Kräfte bedingte Änderungen starke Änderungen der zu messenden Strömung, so daß laufende Nacheichungen unvermeidlich sind.

Gegenstand der Erfindung ist es, die im vorstehenden geschilderten Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die Heizung des im Magnetfeld liegenden Drahtes mit Wechselstrom erfolgt. Die Frequenz dieses Wechselstromes ist dabei so hoch zu bemessen, daß der Draht nicht mehr mechanisch mitschwingen kann. Es hat sich nämlich gezeigt, daß, wenn diese Forderung nicht eingehalten wird, die mechanischen Schwingungen bewirken, daß der Draht entweder sofort oder aber in kurzer Zeit reißt.

Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. In einer Wheatstoneschen Brücke liegen die beiden vom gleichen zu untersuchenden Stoff gemisch umgebenen Heizdrähte 1 und 2, wobei sich der Draht 2 gleichzeitig in dem zwischen den Polschuhen 3 und 4 herrschenden Magnetfeld befindet. 5 und 6 sind die Vergleichswiderstände. Die Brücke wird von der Wechsel- stromquelle 7, beispielsweise einem Röhrensender, gespeist. Die Anzeige erfolgt, z. B. nach entsprechender Verstärkung und Gleichrichtung, am Meßinstrument 8.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Analyse von Stoff-, insbesondere Gasgemischen, auf magnetischem Wege, bei dem die Änderung der Wärmeabgabe gemessen wird, die ein von dem zu messenden Stoffgemisch umgebener, elektrisch geheizter Körper erfährt, \venn das Stoffgemisch einem homogenen oder inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung dieses Körpers mit Wechselstrom erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselstromes oberhalb der mechanischen Grenzfrequenz des geheizten Körpers liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 5513 11 52