-
Filterplatte
Um eine rückschlagsichere, laufende Verhrennung von entflammbaren
Gasgemischen bzw. von vergasten, brennbaren Stoffen in einem bestimmten Raumteil,
beispielsweise in einem bestimmten Abschnitt eines Verbrennungsrohres aus Quarzglas
zu erhalten, benutzte man bisher poröse Fritten, welche wegen der geforderten Hitzeheständigkeit
aus Quarz bestanden. Diese wurden in den Gasstrom eingeschaltet und hatten die Aufgahe,
die auf der Ausgangsseite in Gang gehaltene Verbrennung vor einem Rückschlag gegen
die Gasströmung zu hindern.
-
Filterplatten sind auch geeignet, um zur Ausfilterung von festen,
staubförmigen oder flüssigen Beimengungen aus Gasen und zur Aggregation von Oxydationsprodukten
zu dienen.
-
Praktische Bedeutung haben solche Anwendungen von Filterplatten besonders
in der analytischen Laboratoriumstechnik zur quantitativen Bestimmung von Schwefel
oder Halogenen in verbrennlichen Stoffen gefunden. Eine dafür gebräuchliche, nach
Grote und Krekeler benannte, zur Makro-, Mikro- und Halbmikroanalyse entwickelte,
grundsätzlich bekannte Vorrichtung sei zum Verständnis der hier betrachteten Erfindung
zunächst an Hand der Fig. I erläutert.
-
Zur Aufnahme des mit der zu analysierenden Substanz gefüllten Schiffchens
2 dient ein enges,
auf einer Länge von 80 bis I00 mm beheizbares
Rohr I aus Quarzglas, das von einem Gestell II getragen wird. Das eine Ende 12 des
Rohres ist zum Anschluß an eine zur Zuführung von Sauerstoff oder Luft geeignete
Anlage bestimmt. Das andere Ende führt zu einer zur Absorption von Verbrennungsprodukten
dienende Vorlage 9.
-
Etwa in der Mitte des Verbrennungsrohres I sitzt eine zentrisch durchlochte
Quarzplatte I3, und in einigem Abstand davon in Strömungsrichtung folgen zwei Quarzfilterplatten
7 und 8. Die durch- -lochte Platte 13 hat die Aufgabe, -die brennbaren Dämpfe gut
mit Luft zu durchmischen und auf jeden Fall ein Weiterlaufen des etwa noch nicht
verdampften, flüssigen Analysenmaterials zur Filterplatte 7 zu verhindern. Letztere
hat die wichtige Aufgabe, ein Rückschlagen der hinter ihr im Raum zwischen den Filterplatten
7 und 8 bei Beheizung durch den Brenner 5 sich entzündenden Flamme zu verhindern,
während die Filterplatte 8 etwa infolge ungenügender Sauerstoffzufuhr sich bildende,
unverbrannte Rußteile auffangen soll.
-
Der durch den Brenner 5 bzw. mittels eines elektrischen Muffelofens
zu beheizende Abschnitt zwischen den beiden Filterplatten 7 und 8 ist von einem
mit Asbest verkleideten und zweckmäßig von einer mit dem Gestell II verbundenen
Verstrebungsleiste 4 unterstützten und in der richtigen- Lage gehaltenen Gehäuse
3 umschlossen, um zu verhindern, daß von außen ein kühlender Luftstrom an das Verbrennungsrohr
gelangt und um eine -Wärmeleitung und Wärmeabstrahlung nach außen zurückzuhalten.
Das Schiffchen 2 wird mit Hilfe des Brenners 6 erst dann erhitzt, wenn der die beiden
Filterplatten führende Rohrabschnitt durch den Brenner 5 mit Sicherheit auf eine
so hohe Temperatur gebracht ist, daß dort eine vollkommene Verbrennung stattfinden
kann. Auch die Absorptionsvorlage g enthält, um eine Aggregation, beispielsweise
des durch die Verbrennung entwickelten Schwefeltrioxyds herbeizuführen, eine Filterplatte
10 aus Quarzglas.
-
Die erwähnten porösen, bisher aus Quarifritten hergestellten Filterplatten
haben also die Aufgabe, unter Filterung bzw. zur Kontaktgebung Gas durchzulassen
bzw. ein Rückschlagen einer Flamme entgegen dem Gasstrom zu verhindern. Die'Flamme
kühlt sich nämlich an der Wandung der feinen Poren so schnell ab, daß die -Z-ündtemperatur
für das Gasgemisch schnell unterschritten wird. Die Filterplatten bestanden demnach
bisher aus mehr oder weniger feinporigen Quarzfritten mit Porenweiten von 10 bis
200 ß und mehr. Gerade für analytische Arbeiten ist aber dieser Unterschied in der
Porenweite und die dadurch bedingten Abweichungen in der Gasdurchlässigkeit ein
empfindlicher Mangel, weil sich dann eine gleichförmige Strömungsgeschwindigkeit
nicht einstellt und beispielsweise eine genaue Berechnung der für eine Analyse erforderlichen
Zeit nicht möglich ist.
-
Mit der vorliegenden Erfindung werden Filterplatten vorgeschlagen,
die aus kompaktem Quarzglas bestehen und künstlich mit einer vorbestimmten Anzahl
von vorzugsweise gleich langen, durchgehenden, geraden Bohrungen wenigstens gruppenweise
gleicher Form in einer vorbestimmten Anordnung versehen sind.
-
Beispielsweise wird für Filterplatten, die für die Rückschlagsicherung
- vorgesehen sind, eine ringförmige Anordnung der im Durchmesser 10 bis 200, vorzugsweise
30 bis 100 y messenden, künstlich herzustellenden Poren gewählt. Für eigentliche
Filter und Aggregationsfilter wird man möglichst Quarzplatten mit sehr feinen künstliche
Poren heranziehen.
-
Derartige erfindungsgemäß mit künstlich gebohrten Poren versehene
Filterplatten erbringen insofern einen überraschenden Fortschritt, als sie den durchzuleitenden
Gasen einen genau gleichbleibenden Strömungswiderstand bieten, weil die Poren und
ihre Anordnung in genauer Reproduzierbarkeit hergestellt sind. Man ist von Zufälligkeiten,
denen man bei der Verwendung von Quarzfritten bezüglich der Gasdurchlässigkeit unterliegt,
unabhängig und kann auch einen geringeren Strömungswiderstand erzielen, um einen
gleichmäßigen Durchsatz und eine gleichmäßige Verbrennung bzw. eine gleichmäßige.Filterung
zu erreichen.
-
Als zweckmäßigstes Verfahren für die künstliche Herstellung der feinen,
gleichmäßigen Poren in den Filterplatten hat sich die Lochung mittels eines fein
gebündelten, energiereichen Ladungsträgerstrahls, vorzugsweise eines Elektronenstrahls,-bewährt.
Die Bohrung läßt sich unter Vakuum oder auch unter einem mit Atmosphärendruck vergleichbaren
Druck vornehmen, wenn der Ladungsträgerstrahl mittels einer geeigneten Vorrichtung,
wie einer dynamischen Druckstufenstrecke, aus dem Vakuum herausgeführt wird. Die
Zeitdauer des Bohrvorgangs läßt sich durch bestimmte Maßnahmen sehr genau steuern,
etwa indem nach Erreichen eines gewünschten Lochdurchmessers der Korpuskularstrahl
sich selbsttätig ausschaltet. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin,
daß sich von selbst eine Lochform ergeben kann, wie an Hand einer in Fig. 2 im Querschnitt
und in Fig. 3 in Aufsicht gezeigten Lochplatte veranschaulicht ist, die sich bei
Rotationssymmetrie zur Öffnung 14 der künstlichen Poren 13 ohne Kantenbildung stetig
erweitert und einen ganz geringen Strömungswiderstand bietet. Die Rückschlagsicherheit
wird erhöht, wenn die erweiterten Öffnungen I4-demVerhrennungsraum zugekehrt sind.
-
Für die beschriebenen, zur Schwefel- und Halogenbestimmung bestimmten
Analyseneinrichtungen nach Grote und Krekeler sind infolge dieser Vorteile die erfindungsgemäßen,
künstlich gebohrten Filterplatten von größter Bedeutung. Sie können zur Rückschlagsicherung
der brennenden Flamme, wie auch zur Ausfilterung von nicht verbrannten Stoffen oder
als Aggregationsfilterplatten verwendet werden. Es kann noch empfehlenswert sein,
den Raum zwischen den beiden Filterplatten 7 und 8 einer Analysenapparatur mit Quarzglasbruch
zu füllen. Die erfindungsgemäßen Filterplatten aus Quarzglas lassen sich vorteilhaft
auch in anderen