DE895537C

DE895537C - Instrument zur Feuchtigkeitsmessung in Gasgemischen

Info

Publication number: DE895537C
Application number: DET5428A
Authority: DE
Inventors: George De Mestral
Original assignee: Tesa SARL
Current assignee: Tesa SARL
Priority date: 1950-12-12
Filing date: 1951-12-13
Publication date: 1953-11-02
Also published as: FR1039587A; NL91666C; CH290933A; US2651201A; GB708960A

Description

Die Instrumente zur Feuchtigkeitsmessung, die auf dem bekannten Prinzip der Diffusion von Gasen durch eine poröse Wand beruhen, d. h. also ein Manometer zur Feststellung des Druckunterschiedes zwischen dem Gas bzw. Gasgemisch und einer Kammer mit teilweise poröser Wandung, welche entweder gesättigten Wasserdampf oder eine Entfeuchtungssubstanz enthält, besitzen, weisen einen erheblichen Nachteil auf. Wenn man nämlich den

ίο relativen Feuchtigkeitsgrad des· gasförmigen Mediums bestimmen will, ist es notwendig, den durch das Manometer angegebenen Wert des Überdruckes auf eine Umrechnungskurve zurückzubeziehen und unter Berücksichtigung der Temperatur des gasförmigen Mediums den Wert des relativen Feuchtigkeitsgrades in Prozenten auf der Kurve abzulesen. Das Instrument zur Feuchtigkeitsmessung gemäß der Erfindung unterscheidet sich von bekannten Einrichtungen dieser Art dadurch, daß es eine bewegliche Umrechnungskurve aufweist, welche in Abhängigkeit von der Temperatur die Manometerangaben selbsttätig korrigiert.

Auf diese Weise wird es überflüssig, den durch das Manometer angezeigten Überdruck durch indirekte Rückbeziehung auf eine Umrechnungskurve gesondert zu bestimmen, da nunmehr diese Arbeit durch ein Korrekturorgan, selbsttätig vorgenommen wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. ι gibt einen Vertikalschnitt durch das Meßgerät, von der Seite gesehen, wieder;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Gerätes unter Weglassung eines Schutzgehäuses;

Fig. 3 stellt eine Draufsicht dar;

Fig. 4 veranschaulicht eine Einzelheit im Schnitt.

Das neuartige Meßgerät weist einen Sockel ι auf, der eine Verdunstungskammer 2 von teilweise poröser Wandung trägt, welche eine bestimmte Menge destillierten Wassers enthält. Der Raum der Kammer 2. oberhalb des Wasserspiegels wird auf diese Weise mit Wasserdampf im Bereiche des Sättigungszustandes gefüllt. An die Kammer ist ein Manometer 3 angeschlossen, mit dessen Hilfe man den Druckunterschied messen kann, der zwischen dem Inneren der Kammer 2 und der umgebenden Atmosphäre herrscht. Das Manometer stellt ein U-förmig gekrümmtes Rohr dar und enthält eine Anzeigeflüssigkeit 4. Am Krümmungspunkt des Manometers ist eine Gleichgewichts'kammer 5 vorgesehen. Infolgedessen reicht eine schwache Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Kammer 2 und dem Äußeren bereits aus, um einen erheblichen Höhenunterschied der Anzeigeflüssigkeit 4 in den beiden Zweigen des Manometers 3· hervorzurufen. Außerdem variiert infolge des großen Volumens der Flüssigkeit 4 in der Kammer S der Flüssigkeitsspiegel in der letzteren nur wenig in bezug auf den Spiegel der Flüssigkeit, die im anderen Zweig 7 des Manometers 3 enthalten ist.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besitzt der Zweig 6 des Manometerrohres, der mit der Kammer 2 in Verbindung steht, einen größeren Durchmesser als der Zweig 7, auf welchem die Druckunterschiede abgelesen werden. Auf diese Weise wird vermieden, daß die Kondensation der Anzeigeflüssigkeit 4 im unteren Teil des Zweiges 6 einen Flüssigkeitspfropfen bildet, der die angezeigten Werte fälschen könnte.

Um das Manometer 3 weniger empfindlich gegen Stöße beim Transport des Instrumentes zu machen, werden das Rohr 6 und die Gleichgewichtskammer 5 aus Metall hergestellt. Nur das Rohr 7 besteht aus Glas. Außerdem weist das Glas 7 eine ebene Fläche 8 auf, um auf diese Weise einen Linseneffekt zu verhüten, wie er durch die Krümmung * des Rohres 7 hervorgerufen werden könnte, und der die Flüssig-

. keitssäule 4 dicker erscheinen ließe, als sie in Wirklichkeit ist. Man kann die ebene Fläche 8 beispielsweise durch Schleifen des Rohres 7 herstellen.

Die Kammer 2 besteht aus einem durchsichtigen zylindrischen Körper 9, beispielsweise einem solchen aus einer plastischen Masse, und außerdem aus einem Ring 10, der aus porösem Werkstoff besteht und durch einen Deckel 11 abgedeckt ist. Die drei Teile 9, 10 und 11 werden durch einen Schraubenbolzen miteinander verspannt, dessen Kopf 12 den Boden der Kammer 2 bildet, während sein mit Gewinde versehener Schaft 13 durch die Teile 9, 10 und 11 läuft und oben eine Schraube 14 trägt, die sich in einer Vertiefung des Deckels 11 gegen letzteren abstützt.

Die ganze Kammer 2 wird von einer Konsole 15 getragen, die am Sockel 1 befestigt ist und ein Loch 16 aufweist, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich der Bohrung des Ringes^: 10 ist.

Der Deckel 11 weist eine Öffnung auf, durch die man destilliertes Wasser in die Kammer 2 füllen kann. Diese öffnung wird durch einen Schraubverschluß 17 geschlossen gehalten.

Zwischen den Ring 10 und die ihm benachbarten Teile ir und 15 sind Dichtungen 18 eingesetzt. Ebenso befindet sich zwischen den Teilen 15 und 9 und zwischen der Mutter 14 und dem Deckel 11 eine Dichtung.

Die Umrechnungskurve Ί9 befindet sich auf einem zylindrischen Körper 20 aus plastischem Material, der sich unter dem Einfluß der Temperatur um seine Achse drehen kann. Der zylindrische Körper ist mit einem Boden 21 versehen, in dessen Mitte sich ein Zapfen 22· befindet.

Der Zapfen 22 stützt sich, wie man aus Fig. 4 ersieht, auf einen Stein 23 ab, der in das obere Ende eines mit Gewinde versehenen Bolzens 24 eingelassen ist. Der letztere ist in eine Muffe 25 eingeschraubt, die auch Außengewinde trägt und auf diese Weise gegenüber einer Konsole 26 verstellt werden kann. Eine Mutter 27 gestattet es, die Muffe 25 gegenüber der Konsole 26 festzulegen, während eine andere Mutter 28 den Bolzen 24 gegenüber der Muffe 25 arretiert. Auf den oberen Teil des Bolzens 24 ist eine Büchse 29 aufgesetzt, an welcher mittels einer Schraube 30 das innere Ende eines spiralförmigen Elementes 31 aus Bimetall angesetzt ist. Das andere Ende dieses Elementes ist mit dem Zylinder 20· so verbunden, daß dieser unter dem Einfluß der Temperatur gedreht wird. Im oberen Teil des zylindrischen Körpers 20 ist ein Querträger 32 befestigt. Er ist mit einem Stein versehen, in welchen das Ende eines Zapfens 34 greift, der fest mit dem Boden 12 der Kammer 2 verbunden ist.

Es sind Mittel vorgesehen, um den Zylinder 20 während des Transportes des Instrumentes zu blockieren. Diese Mittel bestehen aus einer Schraube 35, die in der Konsole 15 sitzt und deren Spitze sich gegen den Rand des Zylinders 20 abstützen kann.

Am Sockel 1 ist im übrigen ein in Fig. 2 nicht dargestelltes Schutzgehäuse 36 mittels Haken 37 befestigt, der in Schlitze 38 des Sockels greift. Das Schutzgehäuse ist mit einem Hauptfenster 39 ausgestattet, durch welches die Umrechnungskurve 19 und hinter ihr das Rohr 7 des Manometers sichtbar ist. Ein zweites Fenster 40 ist im unteren Teil des Gehäuses 36 ausgespart. Man kann durch dasselbe eine Temperatureinteilung 4 beobachten, die auf dem unteren Teil des Zylinders 20 angebracht ist. Die Außentemperatur kann an einem Zeiger 42 abgelesen werden, der durch einen zurückgebogenen Teil des Schutzgehäuses 36 gebildet wird.

Um die Flüssigkeitssäule 4 deutlicher sichtbar zu machen, kann ein hellgefär!bter Schirm hinter der Flüssigkeitssäule, angeordnet werden, etwa derart, daß man die der ebenen Fläche 8 gegenüberliegende Rückseite des Rohres 7 mit einem hellen Anstrich versieht.

Infolge der Anordnung des bimetallischen Elementes 31 zwischen Zylinder 20 und Sockel 1 verstellt sich die Umrechnungskurve 19 des Zylinders automatisch in Abhängigkeit von der Temperatur. Auf diese Weise kann man, indem man den mit dem

Spiegel der Anzeigeflüssigkeit 4 zusammenfallenden Kurvenpunkt ermittelt, ohne weiteres den relativen Feuchtigkeitsgrad des umgebenden gasförmigen Mediums feststellen.

Um zu verhüten, daß die Anzeigeflüssigkeit 4 beim Transport des Instrumentes aus dem Manometer ausläuft, ist es angezeigt, einen Verschlußpfropfen auf das Ende des Rohres 7 zu setzen. Naturgemäß muß dieser Pfropfen vor der Inbetriebnähme des Gerätes abgenommen werden. Es ist im übrigen zu bemerken, daß die Anordnung der Kammer 2 des Manometers 3 und der Gleichgewichtskammer 5 im Inneren des Zylinders 20 das Instrument weniger empfindlich gegen Stöße macht.
Bei einer anderen Ausführungsform des Instrumentes könnte der Zylinder 20 anstatt durchsichtig zu sein, auch aus einem undurchsichtigen Material bestehen. In diesem Falle würde das Rohr 7 des Manometers außerhalb des Zylinders 20 verlaufen, indem es beispielsweise durch eine Aussparung am unteren Teil des Zylinders geführt ist. Eine weitere Variante bestünde darin, daß' das Manometer einen Zeiger aufweist und daß die Umrechnungskurve 19 auf einer Scheibe in Polarkoordinaten dargestellt wird. Diese Scheibe könnte dann drehbar auf dem Sockel 1 sitzen und dem Einfluß eines bimetallischen Elementes, wie etwa des Elementes 31, unterworfen sein. Auf diese Weise könnte mit dem Gerät dasselbe Ergebnis wie mit dem in der Zeichnung dargestellten erzielt werden. Da nämlich die die Kurve 19 tragende Scheibe sich in Abhängigkeit von der Temperatur dreht, wird der relative Feuchtigkeitsgrad des umgebenden gasförmigen Mediums durch die Kurve der Prozente gegeben sein, die mit der Spitze des Manometerzeigers zusammenfällt.

Schließlich könnte man ein Instrument der zuletzt

beschriebenen Art auch so ausbilden, daß das mit einem Zeiger ausgestattete Manometer durch ein solches des in der Zeichnung bei 3 angegebenen Typs ersetzt wird.

Bei allen Instrumenten zur Messung von Feuchtigkeit, wie sie oben beschrieben sind, wird angenommen, daß die Atmosphäre der Kammer 2 sich immer in dem Zustand der Sättigung befindet. Es versteht sich aber, daß alle diese Instrumente auch dann in ähnlicher Weise funktionieren könnten, wenn man die mit Feuchtigkeit gesättigte Atmosphäre der Kammer 2 durch eine trockene Atmo-Sphäre ersetzt. Es würde hierzu im Effekt genügen, das in der Kammer 2 enthaltene destillierte Wasser durch eine Entfeuchtungssubstanz zu ersetzen, welche alle in die Kammer 2 eindringende Feuchtigkeit absorbieren würde. In diesem Falle würden die Angaben des Manometers umgekehrt ausfallen als diejenigen bei dem zeichnerisch dargestellten Instrument. Wenn nämlich bei dem letzteren der Feuchtigkeitsgrad der umgebenden Atmosphäre 100% beträgt, sind die Drücke im Inneren und außerhalb der Kammer 2 gleich, so daß* sich die Anzeigeflüssigkeit 4 in dem Rohr 7 am tiefsten Punkt befindet. Das Gegenteil tritt ein, wenn das Meßgerät eine Entfeuchtungssubstanz enthält; denn wenn in diesem Falle die umgebende Atmosphäre °/o Feuchtigkeit aufweist, erreicht die Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Kammer 2 und der äußeren Umgebung ihr Maximum, so daß auch der Spiegel der Anzeigeflüssigkeit 4 im Rohr 7 den höchsten Punkt erreicht. Es wäre in diesem letzteren Falle also notwendig, die Krümmung der Kurve 19 umzukehren, um den Feuchtigkeitsgrad unmittelbar ablesen zu können.

Im übrigen müßte bei einem Instrument, das mit einer Entfeuchtungssubstanz arbeitet, die Gleichgewichtskammer 5 nicht mehr an der unteren Krümmung des Manometers, sondern oben im Rohr 6 vorgesehen werden. Die erfindungsgemäßen Instrumente weisen gegenüber solchen bekannter Bauart wirkliche Vorteile auf, da sie keinerlei zusätzliche Manipulationen erfordern, sondern durch eine einzige Ablesung die Bestimmung des relativen Feuchtigkeitsgrades eines gasförmigen Mediums ermöglichen. Darüber hinaus wird bei den beschriebenen Instrumenten kein Wasserdampf in den Strom des Gasgemisches eingeführt, der sich um das Instrument und in demselben bewegt.

Es ist in der Tat sehr wichtig, daß das bimetallische Element 31 nicht in den Wasserdampf taucht, der vom Instrument selbst herrührt und das Meßergebnis verfälschen könnte.

Zu erwähnen ist noch, daß¹ der poröse Teil der Kammerwandung 2 vorteilhaft aus Graphit oder Porzellan besteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Instrument zur Feuchtigkeitsmessung in Gasgemischen mittels der manometrischen Messung von Druckunterschieden, wie sie bei der Diffusion der Gase durch die poröse Wand einer Kammer auftreten, gekennzeichnet durch eine bewegliche Umrechnungskurve (19), welche in Abhängigkeit von der Temperatur die Manometerangaben selbsttätig korrigiert.

2. Instrument nach Anspruch 1, gekenn- i°5 zeichnet durch ein durchsichtiges, mit den Korrekturkurven (19) versehenes Element (20), das vor dem Manometer (3) in Abhängigkeit von der Temperatur verstellbar ist, derart, daß die Manometeranzeige durch das Element (20) durchscheint.

3. Instrument nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durchsichtige Element (20) einen Zylinder darstellt, der in Abhängigkeit von der Temperatur um seine geometrische Achse drehbar ist, wobei das Manometer (3) im Inneren des Zylinders (20) angeordnet ist.

4. Instrument nach Anspruch 1 bis 3 mit einem Manometer aus einem¹ U-förmig gebogenen Rohr, das die Anzeigeflüssigkeit enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6, 7) eine Gleichgewichtskammer (5) aufweist.

5. Instrument nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichtskammer (5) am Krümmungspunkt des Manometers (3)

angeordnet ist, wobei derjenige Rohrzweig (6) des Manometers, der mit der eine poröse Wand aufweisenden Kammer (2) in Verbindung steht, einen größeren lichten Durchmesser als das Rohr (7) besitzt, an welchem die Druckunterschiede abgemessen werden.

6. Instrument nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (7), an welchem die Meßwerte abgelesen werden, ein in der Nähe _ der Innenwandung des zylindrischen Körpers (20) angeordnetes Glasrohr darstellt, welches mit einer ebenen Fläche versehen ist, um eine Linsenwirkung am Manometer zu· verhüten.

7. Instrument nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Anzeigeflüssigkeit (4) des- Manometers ein hellgefärbter Schirm angeordnet ist.

8. Instrument nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit poröser Wandung ausgestattete Kammer (2) aus einem zylindrischen Stück (9,12), einem Ring (10) aus porösem Material und einem Deckel (11) besteht, wobei diese drei Teile miteinander durch einen Bolzen verspannt sind, dessen Kopf (12) den Boden der Kammer bildet, während sein mit Gewinde versehener Schaft (13), die drei Teile durchlaufend, eine Mutter (14) trägt, die sich auf den Deckel (li) abstützt.

9. Instrument nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kammer (2) verbundene Zweig (6) des Manometers und die Gleichgewichtskammer (5) aus Metall bestehen.

10. Instrument nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß· die Kammer (2) mit poröser Wandung und die Gleichgewichtskammer (5) im Inneren, des durchsichtigen Zylinders (20) angeordnet sind, auf welchem sich die Umrechnungskurve (19) befindet und der aus plastischem Material besteht.

11. Instrument nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Elementes (35) zur Sperrung des die Umrechnungskurve tragenden Zylinders (20) während des Transportes.

12. Instrument nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wandung (10) der Kammer (2) aus Graphit besteht.

13. Instrument nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wandung (■10) der Kammer (2) aus Porzellan besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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