DE903749C

DE903749C - Apparat zum Messen der magnetischen Suszeptibilitaet von Gasen

Info

Publication number: DE903749C
Application number: DED7590A
Authority: DE
Inventors: Charles Walter Munday
Original assignee: Distillers Co Yeast Ltd
Current assignee: Distillers Co Yeast Ltd
Priority date: 1949-12-22
Filing date: 1950-12-21
Publication date: 1954-02-11
Also published as: NL81406C; US2666893A; GB703240A; FR1031737A; BE500154A; CH290345A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. FEBRUAR 1954

D/5poIX bI42I

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zum Bestimmen der magnetischen Suszeptibilität von Gasen und zur entsprechenden Bestimmung der Zusammensetzung der betreffenden Gb.se.

Es ist bekannt, daß die magnetische ,Suszeptibilität von Gasen sich dadurch bestimmen läßt, daß man einen festen Körper in einem ungleichförmigen magnetischen Felde und umgeben von dem zu bestimmenden Gase aufhängt und die Kraft mißt, welche auf den Körper einwirkt, wie dies von Faraday in »Royal Institution Proceedings«, Bd. ι (1851), S. 254 beschrieben worden ist.

Die Eigenschaft der magnetischen !Suszeptibilität von Gasen kann dazu benutzt werden, die Zusammensetzung von zu untersuchenden, Gasen festzustellen. Wenn daher beispielsweise ein Gas kontinuierlich oder diskontinuierlich um den Prüfkörper herumgeführt wird, verursachen Änderungen in der Zusammensetzung des Gases eine Lageveränderung des in dem magnetischen Felde aufgehängten Körpers. Diese Bewegung des festen Körpers kann, wenn sie in geeigneter Weise kalibriert ist, dazu benutzt werden, Änderungen in der Zusammensetzung der zu untersuchenden Gase zu bestimmen.

Es ist bereits eine Vorrichtung für die Feststellung von Änderungen in der Zusammensetzung von Gasen beschrieben worden, bei welcher die Gase durch eine Vorrichtung, welche sich in einem ungleichförmigen magnetischen Felde befindet, geleitet werden und welche einen Prüfkörper enthält,

der an einem Quarzfaden frei aufgehängt ist. Dieser Faden trägt einen Spiegel. Ablenkungen des Prüfkörpers, welchen Änderungen in der Gaszusammensetzung entsprechen, werden mit Hilfe dieses Spiegels und eines Lichtfleckes beobachtet, wie dies bei Spiegelgalvanometern geschieht.

Vorrichtungen dieser Art sind nicht für die technische Verwendung zum kontinuierlichen Prüfen von Gasen in Anlagen durch die in der Anlage beschäftigten Arbeiter geeignet. Der frei aufgehängte Prüfkörper ist überaus empfindlich gegenüber dem Vorbeistreichen der Gase durch ■ den Apparat und gegenüber mechanischen Erschütterungen. Es ist ein wichtiger Zweck der vorliegenden Erfindung, einen praktisch brauchbaren Apparat zur Bestimmung der magnetischen Suszeptibilität von Gasen vorzusehen, welcher leicht von den Arbeitern in einer Anlage gehandhabt werden kann.

ao Die Erfindung betrifft somit eine neue Vorrichtung und ihre Kombinationen, deren besondere Ausgestaltungen ebenso wie die praktische Durchführung der Erfindung nur beispielsweise hier beschrieben worden sind.

Die Vorrichtung nach der Erfindung betrifft einen Apparat zum Messen der magnetischen Suszeptibilität von Gasen und umfaßt einen Magneten und eine Zelle, welche vorteilhaft zwangsweise zwischen . die beiden einander gegenüberliegenden Pole des besagten Magneten einschiebbar ist und so eine Kammer zwischen diesen Polen bildet. Diese Zelle besteht aus im wesentlichen nichtmagnetischem Material und besitzt einen Rahmen und zwei magnetische Polstücke, die derart geformt sind, daß ein ungleichförmiges magnetisches Feld gebildet wird. Sie sind in die Enden des Rahmens dicht eingepaßt. Die Vorrichtung besteht ferner aus einem Prüfstück, welches in besagter Kammer zwischen den zwei Polstücken an einem Faden aufgehängt und an beiden Enden innerhalb der Kammer starr gestützt ist. Weiterhin gehören Vorrichtungen für das Durchleiten von Gas durch die Kammer, welche in sonstiger Beziehung praktisch gasdicht ist, wenn sie sich an ihrem Platze zwischen den Polen des Magneten befindet, und Mittel zum Messen der Winkelablenkung des Prüfstückes infolge der magnetischen Suszeptibilität des in der Kammer befindlichen Gases dazu.

Die Erfindung umfaßt ebenfalls die Zelle, welche zweckmäßig derart gestaltet ist, daß sie sich zwischen die einander gegenüberliegenden Polenden des Magneten einschieben läßt. Sie besteht aus einem an beiden in der Nähe der Magnetpole sich befindenden Enden offenen Rahmen, welcher aus praktisch nichtmagnetischem Material gefertigt und vorteilhaft darin einschiebbar ist und, in die Rahmenenden passend, zwei Polstücke enthält. Diese sind so* ausgestaltet, daß sie ein ungleichförmiges magnetisches Feld hervorbringen. Zwischen ihnen befindet sich, aufgehängt, ein Prüfstück der noch zu beschreibenden Art, aufgehängt an einem Faden, welcher an beiden Enden innerhalb der Zelle starr gestützt ist. Die Zelle ist praktisch gasdicht, wenn sie sich an ihrem Platze zwischen den Polen des Magneten befindet, und ist mit Einrichtungen für die Durchleitung von Gas und einer Vorrichtung zum Messen der Winkeldrehung des Prüfstückes, z. B-. einem Spiegel, der durch den Faden gehalten wird, versehen.

Das Prüfstück kann atts einem massiven oder hohlen Körper aus einem Material bestehen, welches eine magnetische Suszeptibilität von praktisch Null oder eine geringe diamagnetische Volumempfindlichkeit, ζ. B. im Ausmaße von —0,5 X io~⁹ bis —2,5 X io~⁹ cgs Einheiten besitzt und irgendeine geeignete Ausgestaltung haben kann, derart, daß, wenn der Körper in der Zelle aufgehängt ist, er auf Änderungen in der magnetischen Suszeptibilität der in der Zelle enthaltenen Gase anspricht. Quarz ist besonders als Material für das Prüfstück geeignet; aber andere Materialien, wie schwer schmelzbares Glas, ,Sodaglas und Kunstharze von geeigneten magnetischen und physikalischen Eigenschaften können ebenfalls Anwendung finden. Das Prüfstück kann irgendeine passende Gestalt besitzen, welche auf die magnetischen Kräfte anspricht. Es mag die Gestalt eines Stabes oder eines Hohlzylinders oder vorzugsweise Hantelform haben.

Die Polstücke können aus magnetisch weichem go Siemens-Martin-Stahl von geringer Hysterese oder aus einem anderen Metall von geringer Hysterese gefertigt sein. Diese Materialien bestehen z. B, aus 74% Nickel, 20°/o Eisen, 5,3 %> Kupfer und 0,7% Magnesium, oder 3,5 bis 4% Silizium, 0,1 bis 0,2% Aluminium und Rest Eisen. Der Zellrahmen kann aus einem praktisch nichtmagnetischem Material, wie Kupfer, Bronze, Duraluminium od. dgl., bestehen.

Die günstigste Form für die Polstücke, welche die gewünschten Resultate haben, z. B. maximale Feldstärke oder maximalen Feldabfall, der mit dem Minimalvolumen der Zelle vereinbar ist, läßt sich nach bekannten Prinzipien errechnen. Die vorzüglich anwendbare Gestalt der Polstücke läßt sich aus den Zeichnungen ersehen.

Sehr gut geeignet sind Prüfstücke aus Quarz, welche Hantelform haben und aus zwei geblasenen Quarzhohlkugeln von ungefähr gleichen Ausmessungen und gleichem Gewicht bestehen, welche durch einen Quarzstab miteinander verbunden sind. Dieser Verbindungsstab ist in der Mitte und im rechten Winkel an den haltenden Faden angekittet. Gewichtszunahme der Quarzhanteln ist mit Verlust in der Empfindlichkeit des Instrumentes verbunden. Zweckmäßig beträgt das Gewicht des Quarzhantelprüfstückes nicht mehr als 5 mg. Je leichter die Hanteln sind, um so mehr ist die Zelle geeignet, mechanischen Erschütterungen Widerstand zu leisten, um so geringer ist auch die Volumempfindlichkeit des Prüfstückes. Der Faden muß imstande sein, die Hantel zu tragen, doch dürfen seine Ausmessungen nicht derartige sein, daß es unmöglich ist, die Ablenkungen des Prüfstückes in zufriedenstellender Weise zu vervielfältigen. Das Messen der Winkelablenkung wird

zweckmäßig dadurch bewirkt, daß ein (Spiegel auf das Prüfstück aufgekittet wird und die Ablenkungen des Prüfstückes und des Fadens mit Hilfe eines Lichtfleckes in der üblichen Weise gemessen werden. Ein Gegengewicht kann vorgesehen sein, so daß das Trägheitszentrum des Prüfstückes praktisch mit der Achse des Torsionsfadens zusammenfällt.
Das Aufkitten eines solchen Gegengewichtes auf

ίο das Prüfstück ist jedoch mit erheblichen praktischen Schwierigkeiten verbunden. Es ist ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Prüfstück der beschriebenen Art, das von einem Faden der beschriebenen Art gehalten wird, vorzusehen, bei welchem die Notwendigkeit der Verwendung eines Gegengewichtes vermieden wird. Dies kann zweckmäßig so bewirkt werden, daß das hanteiförmige Prüfstück in der Mitte und im rechten Winkel an den Aufhängefaden gekittet wird und der Stab zwischen den Hohlkugeln des Prüfstückes so gekrümmt ist, daß der Trägheitsmittelpunkt des Prüfstückes mit der Achse des Torsionsfadens zusammenfällt.

Wenn ein Spiegel in Verbindung mit dem Prüfstück zur Anwendung gelangt, kann er auf den Verbindungsstab der Hohlkugeln des Prüfstückes in einer Lage praktisch im Schwerpunkt aufgekittet werden und die Krümmung des Stabes eine solche sein, daß das Trägheitszentrum des Prüfstückes mit dem Spiegel mit der Achse des Torsionsfadens zusammenfällt.

Der Grad der Krümmung des Verbindungsstabes zwischen den Hohlkörpern des Prüfstückes kann nach bekannten Prinzipien berechnet werden. iBeispielsweise ist in einem Prüfstück der Krümmungsgrad, welcher benötigt wird, um den Trägheitsmittelpunkt des Prüfstückes zum Zusammenfallen mit der Achse des Torsionsfadens zu bringen, ein solcher, daß der besagte Stab in das Segment eines Ankerringes mit dem mittleren Radius R gekrümmt ist, wobei R ungefähr durch die Formel

R —

6e(b

gegeben ist. Hierin ist α der Radius des zylindrischen Stabes der Hantel, 2 b die Länge, c die Masse. An jedem Ende desselben befindet sich eine Hohlkugel mit dem Radius d und der Masse e. Der im Mittelpunkt des Stabes befestigte quadratische Spiegel hat die Seite 2 f, die Dicke 2 g und die Masse h.

Wenn z. B. die folgenden Zahlen in die Formel eingesetzt werden für

	a = 0,125	mm
	b = 1,5	mm
	C — I,O	mgm
	d = i,35	mm
	e = 2,25	mgm
	/= 1,0	mm
	g = 0,09	mm
	& = 0,5	mgm,
dann ist R	— 21,7 mm.

Es ist von Wichtigkeit, daß die Hanteln, vorausgesetzt, daß die Kalibrierung des Instrumentes unbeeinflußt von Änderungen in der Ebene sein soll, in ihrem Trägheitsmittelpunkt befestigt werden. Dies kann leicht durch die bereits angegebenen Maßnahmen erreicht werden.

Unter dem Ausdruck Faden, wie er hier gebraucht wird, ist ein Aufhängemittel von beliebigem Querschnitt und aus irgendeinem Material von geeigneter Elastizität zu verstehen. Die Anwendung eines Quarzfadens, eines Aufhängungsstreifens aus einer Goldlegierung oder aus Platin—Iridium wurde als geeignet befunden.

Zweckmäßig wird der Faden von einer Stützvorrichtung oder einem in der Zelle vorgesehenen Teil gehalten, wobei ein Ende des Fadens fest an dem einen Arm dieses Teiles befestigt ist, während das andere Ende des Fadens fest an dem von dem anderen Arm dieses Teiles gehaltenen Torsionskopf befestigt ist. Die zweckmäßig verwendete Stützvorrichtung oder der Stützteil besteht aus einem in G-Form ausgestalteten Körper od. dgl., welcher mit Armen versehen ist, zwischen denen der das Prüfstück tragende Faden aufgehängt werden kann, und welcher die freie Drehung des Prüfstückes zuläßt.

Für den zufriedenstellenden Gebrauch des Instrumentes ist es sehr wünschenswert, daß die Lage, welche das Prüfstück in der Zelle einnimmt, rasch auf die Zusammensetzung der durch die Zelle geleiteten Gase anspricht. Infolgedessen soll die Zelle derart ausgebildet sein, daß sie sich in kurzer Zeit mittels Gas auswaschen läßt, ohne daß andererseits dadurch irgendwelche Wirbelströmungen in der Zelle erzeugt werden, welche mechanische Störungen des Prüfstückes zur Folge haben und so die befriedigende Benutzung des Instrumentes ungünstig' beeinflussen.

Es ist also ein weiterer Zweck dieser Erfindung, sicher dafür zu sorgen, daß der Durchgang von Gas durch die Zelle ohne mechanische Störung des Prüfstückes und ohne Verursachung von Wirbelströmen in der Zelle vor sich gehen kann. Dies kann zweckmäßig dadurch erreicht werden, daß man die Gase durch eine Kapillare in die Zelle einleitet, wobei die Kapillare von der Stellung des Prüfstückes hinweg gerichtet ist und an einem Platz endet, der möglichst weit von dem Prüfstück entfernt ist. Dabei ist es erwünscht, daß die eintretenden Gase auf eine Oberfläche in der Zelle auftreffen, die im rechten Winkel zu der Richtung des Gasstromes gelagert ist. Es ist zweckmäßig, daß sowohl das Zuleitungs- wie das Austrittsrohr für die Gase in der gleichen Weise, wie sie oben beschrieben worden ist, vorgesehen sind, und daß sie in ungefähr entgegengesetzten Richtungen weisen. Diese Art der Ausgestaltung hat den Vorteil, daß ein zufälliges Vertauschen der Zuleitungs rohre und der Austrittsrohre keine schädlichen Folgen zeitigt. (Auf diese Weise kann ein Stromliniengasstrom in der Zelle erzeugt werden, was zur Folge hat, daß die Zelle sehr schnell mit Gas ausgewaschen werden kann, ohne daß dadurch der Prüfkörper gestört

wird. Der Druckabfall durch die Zelle darf jedoch nicht groß sein, da sich sonst Wirbelströme in der Zelle nicht vermeiden lassen. Er soll zweckmäßig innerhalb der ;Spanne von io bis 3 mm Wasser liegen. Es ist wünschenswert, daß das in die Zelle eintretende Gas praktisch unter Atmosphärendruck steht und daß die Gaszuleitung mit einem Druckverminderungsventil von geeigneter Konstruktion versehen ist.

Zum Zweck der klareren Beschreibung der Erfindung soll einzelne Anordnung des Instrumentes lediglich als Erläuterung der Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. ι stellt eine Aufsicht der Zelle und Fig. 2 und 3 Querschnitte entlang den Linien A-A bzw. B-B der Fig. 1 dar;

Fig. 4 ist ein Aufriß, welcher Einzelheiten in der Stütze für das Prüfstück erkennen läßt; Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer abgeänderten Stütze für das Prüfstück und

Fig. 6 ein \-ergrößerter Querschnitt entlang der Linie C-C in Fig. 5;

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht eines Fadens mit der dazugehörigen Feder.

Die Zelle besteht aus dem aus einem praktisch nichtmagnetischem Material, z. B. Bronze, gefertigten Rahmen. Dieser setzt sich aus einer Vorrichtung mit drei Seiten 1 zusammen, während die vierte Seite 2 sich in besagte Vorrichtung fest einpassen läßt. Diese Seite 2 besitzt ein Fenster 3 aus durchsichtigem Material, z.B. Glas. In den Rahmen lassen sich die Polstücke 4 und 5 einschieben, deren Außenflächen 6 und 7 von den einander gegenüberliegenden Polen des verwendeten permanenten Magneten gedeckt werden. Das Polstück 4 trägt den Stützkörper 8, zweckmäßig aus Bronze, dessen Basis in das Polstück fest einschiebbar ist. An den Armen des Körpers 8 ist der Aufhängefaden 9, zweckmäßig aus Quarz, befestigt, und auf den Faden ist im rechten Winkel dazu in einer Stellung, welche der Neigung der für die (Anwendung des Instrumentes am besten geeigneten Feldstärke entspricht, das Prüfstück 10 aufgesetzt, welches im vorliegenden Fall eine Quarzhantel ist. Der Aufhängefaden 9 trägt ferner den Spiegel 11 und ein Gegengewicht 12.

Die Zelle ist mit Gaseintritts- und Gasaustrittsrohren 13 und 14 versehen, welche von dem Prüfstück hinweg gerichtet sind und aus Kapillarrohren bestehen. Diese enden in der Nähe der Oberflächen 15 und 16 des Rahmens.

In Fig. 5 trägt der Stützkörper 21, welcher G-förmig gestaltet ist, den Teil 212 und den Torsionskopf 23, zwischen welchen der Faden 24 aufgehängt ist. Der Teil 22 ist einschiebbar in eine Aussparung in dem unteren Arm des Stützkörpers 21 eingepaßt und kann darin mittels einer eingelassenen Schraube 25 fest verschraubt werden. Der Torsionskopf 23 hat runden Querschnitt, sein unterer Teil ist einschiebbar in eine runde Aussparung in dem oberen Arm des Stützkörpers 21 eingepaßt. Der Torsionskopf kann dadurch gedreht werden, daß man einen Stift in eines der darin be- I findlichen Löcher 26 einführt und mit seiner Hilfe den Torsionskopf in gewünschtem Ausmaße in bezug auf den Stützkörper 21 dreht. Der Torsionskopf kann in dieser Lage mit Hilfe der Schraube 27 gesichert werden. Sowohl die (Spannung wie die Torsion des Fadens kann leicht in der vorliegenden Vorrichtung geregelt werden, die Torsion mit Hilfe des Torsionskopfes 23, wie oben gezeigt, und die Spannung durch vertikale Verschiebung des Teiles 22 innerhalb der ihn haltenden Aussparung.

Der Faden 24 ist im Punkt 28 in den Torsionskopf und in den unteren Teil des Stützkörpers 22, wie in der Zeichnung dargestellt, eingekittet. Bei Verwendung eines Quarzfadens besteht der Torsionskopf zweckmäßig aus Silber und der Quarzfaden ist am zweckmäßigsten mit Hilfe von Silberchlorid an denselben angeschmolzen. Andererseits kann bei Verwendung eines Streifens oder Fadens aus Metall der Torsionskopf aus irgendeinem nichtmagnetischen Metall, zweckmäßig aus Bronze oder Kupfer, gefertigt und der Metallfaden daran angelötet sein. In dem iStützkörper 21 ist zweckmäßig ein Loch mit innerem Schraubengewinde, wie abgebildet, vorgesehen, in welches ein Stützglied eingeschraubt werden kann. Dies erleichtert seine Einführung in die Zelle und seine Entfernung.

Um dem Faden größere Nachgiebigkeit zu verleihen und um ihn instand zu setzen, mechanischen Erschütterungen besser zu widerstehen, kann das untere Ende des Fadens 24 an eine Feder, z. B. einen Quarzstab, angefügt sein, der so gebogen ist, daß er eine rechtwinklige Feder bildet. Diese wiederum kann an dem Glied 22 befestigt sein. Der Faden kann auch mit einer U-Feder verbunden sein, wie dies in Fig. 7 veranschaulicht worden ist.

Zweckmäßig sind die Ausmaße der Zelle wie folgt: die äußeren Maße der Zelle sind 26,975 X 32,004 mm, die äußeren Abmessungen der Polstücke 4 und 5: 20,57 X S>738 X ^I0-=°5 ^mm und 20,57 X 8,738 X 9,525 mm, die Eintritts- und Austrittsrohre haben einen inneren Durchmesser von 0,9398 mm und enden in einer Entfernung von 0,894 mm von den Oberflächen 15 und 16 des Rahmens. Bei einer derartigen Zelle beträgt die Zeit, welche erforderlich ist, um sie rein zu waschen, wenn der Unterschied im Druck zwischen dem eintretenden und dem austretenden Gase 10 bis mm Wasser ist, 5 bzw. 10 Sekunden.

Die verschiedenen Elemente der Zelle müssen feinmechanisch bearbeitet sein, um ein genaues Ineinanderpassen eines jeden Teiles zu gewährleisten, so daß, wenn die Zelle sich in Stellung zwischen den einander gegenüberliegenden Polen des benutzten permanenten Magneten befindet, sie praktisch luftdicht ist. Da die Polstücke in den Rahmen einschiebbar sind, können sich ihre Außenflächen 6 und 7 mit den Oberflächen der Pole des permanenten Magneten decken. So können geringe Fehler in der Bearbeitung, welche zu Unterbrechungen in der magnetischen Strömung führen könnten, überwunden werden. Nach Wunsch kann die Zelle mit Schellack oder einem ähnlichen

Material überzogen werden, um sicherzustellen, ■daß sie gasdicht ist.

Zweckmäßig kann das Instrument -derart angeordnet werden, daß der Aufhängefaden entlang einer praktisch vertikalen Achse verläuft. Es ist wichtig, daß das Instrument mit dem Aufhängefaden in der gleichen Achsenlage kalibriert wird, in welcher er sich befindet, wenn das Instrument im Gebrauch ist.

ίο Beim Gebrauch des Apparates, der zweckmäßig zum Messen des Sauerstoffgehaltes von Gasen benutzt wird, wird die Zelle in Stellung zwischen die Pole des permanenten Magneten gebracht und das zu untersuchende Gas durch dieselbe geleitet. Die Ablenkungen des Prüfkörpers werden zweckmäßig mit Hilfe eines Lichtfleckes gemessen, der von dem von dem Aufhängefaden getragenen Spiegel reflektiert wird. Die (Ablenkungen können direkt von einer Skala abgelesen oder besser mit Hilfe ao einer photoelektrischen Zelle und der dazugehörigen elektrischen Schreibvorrichtung festgehalten werden. Derartige Systeme sind bereits beschrieben worden. In Systemen, welche sich solcher Lichtflecke und photoelektrischer Zellen als Meßelemente bedienen, ist es erwünscht, daß die Einwirkung von Lichtveränderungen ausgeschaltet wird. Dies kann zweckmäßig dadurch geschehen, daß man eine Nullausgleichsmethode benutzt. Nach einer solchen Methode wird der xStrom der photoelektrischen Zelle verstärkt und dazu benutzt, einen Hilfsmechanismus in Gang zu bringen, welcher die photoelektrische Zelle in eine solche Stellung bringt, daß beide Seiten der photoelektrischen Zelle gleichmäßig beleuchtet sind, oder mit anderen Worten, daß die photoelektrische Zelle oder Zellen sich im Gleichgewicht oder in ausgeglichener Stellung befinden. Die Verschiebung der photoelektrischen Zelle (mit geeigneten elektrischen oder mechanischen Mitteln gemessen) dient als Maß für die Winkelverschiebung des Prüfstückes. Die Benutzung dieser Methode würde die erhaltenen Ablesungen unabhängig von irgendwelchen Schwankungen in der Lichtquelle machen, welche durch Schwankungen in der Zuleitung verursacht werden. Nach einer anderen Methode kann der durch die photoelektrische Zelle erzeugte Strom nach geeigneter Verstärkung und unter Benutzung eines Hilf smechanismus dazu benutzt werden, den Torsionskopf, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, zu drehen, so daß die Hantel in der gleichen Lage gehalten wird, um beide Hälften der photoelektrischen Zelle gleichmäßig zu beleuchten. Die Drehung des Torsionskopfes kann mit Hilfe eines geeigneten tSchraubantriebes und Zahngetriebes, das mit dem Torsionskopf verbunden ist, geschehen.

Die vorliegende Erfindung begreift unter anderem die Bestimmung von Gasen unter Verwendung des oben beschriebenen Instrumentes und ebenso chemische Verfahren ein, welche durch die Verwendung des Apparates zum Prüfen der Reaktion der Gase gekennzeichnet sind.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann zur Analyse von irgendwelchen Gasgemischen Anwendung finden, welche der Analyse auf Grund ihrer magnetischen Eigenschaften zugänglich sind. Beispielsweise kann das Instrument zur Bestimmung der paramagnetischen Gase Sauerstoff, Stickstoffperoxyd, Stickstoffoxyd und Chlordioxyd gebraucht werden. Seine allgemeinste Anwendung kann' die Vorrichtung für die !Bestimmung von Sauerstoff in Gasgemischen innerhalb der iSpanne von ο bis 100% finden. Natürlich ist es für Bestimmungen von z. B. Sauerstoffgehalten in einem Gasgemisch notwendig, daß andere paramagnetische Gase, wie ßtickoxyd u. dgl., abwesend sind, oder daß, wenn sie zugegen sind, ihre Einwirkung bei der Bestimmung in Anrechnung gebracht wird.

Die Dicke des Aufhängefadens für das Prüfstück ist von erheblicher Wichtigkeit in bezug auf die mechanische Widerstandsfähigkeit des Instrumentes. Wenn ein Quarzfaden in Anwendung ist, soll er zwischen 15 bis 20 μ Durchmesser haben, und wenn ein Metallstreifen, z. BL ein Goldstreifen, benutzt wird, soll dieser ungefähr die folgenden Dirnensionen haben: Breite 0,0076 mm und Dicke 0,00076 mm.

Die bei geeigneter Empfindlichkeit für das Instrument benötigte Ablenkung des Prüfstückes ist nicht groß und soll bei Benutzung von photoelektrischen Zwillingszellen zur Aufzeichnung der Ablenkungen des Prüfstückes sowie den Ausmessungen des benutzten Aufhängefadens, wie oben angegeben, so bemessen sein, daß, wenn die Gaskonzentration sich von einem Nullgehalt an Sauerstoff zu einer Maximalkonzentration ändert, der Lichtfleck nicht den Bezirk der Kathoden der photoelektrischen Zwillingszellen verläßt. Auf diese Weise wird höchste mechanische Widerstandskraft für eine gegebene Empfindlichkeit erzielt.

Die Länge des Fadens soll eine solche sein, daß die Zeit der Schwingungen durch geeignete elektrische Mittel überwunden werden kann, z. B. durch Verwendung von Kondensatoren. Vorzugsweise hat der Faden eine Länge von ungefähr 10 mm.

Der Magnet für die Vorrichtung kann entweder ein permanenter Magnet oder ein Elektromagnet sein. Es wird jedoch vorgezogen, einen permanenten Magneten anzuwenden. Die Feldstärke des Magneten soll so groß wie möglich sein, um dem Instrumente eine maximale Empfindlichkeit zu geben.

Claims

Patentansprüche:

i. Vorrichtung zum Messen der magnetischen Suszeptibilität von Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Magneten, eine Zelle, welche zwischen -den einander gegenüberliegenden Polen des genannten Magneten eine Kammer bildet, wobei die Zelle aus einem an beiden in der Nähe der Magnetpole gelegenen Enden offenen Rahmen aus praktisch nichtmagnetischem Material besteht, und zwei Pol- stücke enthält, die so gestaltet sind, daß sie ein

ungleichförmiges magnetisches Feld erzeugen, ferner ein Prüfstück, das zwischen den beiden Polstücken mittels eines Fadens aufgehängt ist, der starr innerhalb der Zelle getragen ist, Mittel für die Durchleitung von Gas durch die Zelle, welche praktisch gasdicht ist, sobald sie sich in Stellung zwischen den Magnetpolen befindet, und Mittel zum Messen der Winkelablenkung des Prüfstückes umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle eine Kammer bildet, welche zwischen die einander gegenüberliegenden Magnetpole einschiebbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke in den Rahmen einschiebbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfstück aus einem massiven oder hohlen Körper aus einem Material von einer magnetischen Suszeptibilität, welche praktisch gleich Null ist, oder von schwach diamagnetischer Suszeptibilität besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfstück aus einer Hantel mit zwei Kugeln besteht, welche durch einen 'Stab oder eine Stange miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase durch eine Kapillare in die Kammer eingeführt werden, wobei die Mündung der Kapillare vom Prüfstück fort gerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare an einem Platz endet, welcher möglichst weit von dem Prüfstück entfernt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eintretenden Gase auf eine Oberfläche in der Zelle aufblasen, welche zweckmäßig im rechten Winkel zur Richtung des Gasstromes gelagert ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase durch ein Kapillarrohr aus der Zelle abgeleitet werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Austrittskapillare und der Zuleitungskapillare von dem Prüfstück fort in praktisch entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Fadens fest mit dem .einen Arm eines Gliedes, das in der Zelle enthalten ist, und das andere Ende fest mit einem Torsionskopf verbunden ist, welcher von dem anderen Arme des besagten Gliedes getragen ist,
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Trageglied aus einem G-förmig gestalteten Körper gebildet ist, der mit Armen ausgestattet ist, zwischen denen der Faden, welcher das Prüfstück trägt, aufgehängt werden kann, derart, daß freie Drehung des Prüfstückes um den Aufhängefaden möglich ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfstück aus praktisch gleichen Kugeln, welche durch einen Stab miteinander verbunden sind, besteht und das Prüfstück mit dem Stabe an dem Aufhängefaden befestigt ist, wobei der Stab derart gekrümmt ist, daß der Trägheitsmittelpunkt des Prüfstückes mit der Achse des Torsionsfadens zusammenfällt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Prüfstückes 5 mg nicht überschreitet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfstück in einer Stellung aufgehängt ist, welche der Nei- 8.0. gung des maximalen magnetischen Feldes entspricht.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als praktisch nichtmagnetisches Material Bronze für den Bau des Zellrahmens und als Material für das Prüfstück und den Aufhängefaden Quarz verwendet wird.
17. Eine Zelle, welche zwischen die einander gegenüberliegenden Pole eines Magneten in Lage gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Rahmen aus praktisch nichtmagnetischem Material besteht, welcher an beiden Enden, die in die Nähe der Magnetpole zu liegen kommen, offen ist, und innerhalb der Zelle zwei in die Rahmenenden passende und so gestaltete Polstücke, daß sie ein ungleichförmiges magnetisches Feld erzeugen, enthält, daß ferner innerhalb der Zelle zwischen den beiden Polstücken ein an einem Faden, der an beiden Enden innerhalb der Zelle starr getragen ist, aufgehängt sich ein Prüfstück befindet, daß außerdem die Zelle Vorrichtungen für die Durchleitung von Gas besitzt und daß die Zelle praktisch gasdicht ist.
18. Eine Zelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstücke in den Rahmen der Zelle einschiebbar vorgesehen sind.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 743 514.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5740 2.54