DE1168669B - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von Gasen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KI.: G Ol k

Deutsche Kl.: 42i-18

Nummer: 1 168 669

Aktenzeichen: C 27404 IX b / 42 i

Anraeldetag: 7.JuIi 1962

Auslegetag: 23. April 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes von Gasströmen die bedeutende Volumenanteile der Bestandteile des Wassers besitzen und durch hygroskopische Elektrolysezellen fließen, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Eine typische, bei derartigen Verfahren verwendete Zelle besitzt ein Paar getrennter Elektrodenspulen aus Bifilardrähten, wobei die Spulen an der Innenwand eines sie umgebenden Rohres oder Gehäuses gelagert sind. Auf den Spulen und an der Gehäuseinnenwand ist eine Schicht aus hygroskopischem Material, z. B. Phosphorpentoxyd, abgelagert, um den Zwischenraum zwischen benachbarten Windungen der beiden Drahtspulen elektrisch zu überbrücken.

An die beiden Elektrodenspulen wird eine passende Spannung angelegt, und wenn das hygroskopische Material nach Aufnahme von Feuchtigkeit leitend geworden ist, besteht eine elektrolytische Verbindung zwischen den voneinander getrennten Windungen der Elektrodenspulen. Im Betrieb, wenn Feuchtigkeit durch das hygroskopische Material aus einem an den Spulen vorbeifließenden Gasstrom aufgenommen wird, wird daher das hygroskopische Material elektrisch leitend, in den Bereichen der Leitfähigkeit fließt ein Strom zwischen den Spulen, und das Wasser wird zu Wasserstoff und Sauerstoff elektrolysiert. Dadurch wird das hygroskopische Material ständig regeneriert, und der fließende elektrische Strom ist auf Grund des Faradayschen Gesetzes ein genaues Maß für die Größe der Feuchtigkeitsaufnahme.

Wenn Zeilen dieser Art, insbesondere solche, die Phosphorpentoxyd als Elektrolyt und Platindrähte als Elektroden besitzen, benutzt werden, um Anzeigen des Feuchtigkeitsgehaltes in Gasströmen zu erhalten, die nur Spuren von Wasserstoff oder Sauerstoff aufweisen, ist es in den meisten Fällen möglich, den Feuchtigkeitsgehalt als eine direkte Funktion des in der Zelle fließenden Stroms zu erhalten. Diese Feststellung muß getroffen werden, da beispielsweise, wenn der normale Feuchtigkeitsgehalt des Gasstroms sehr niedrig ist und etwa 20-ΙΟ"⁸ Teile des Gases beträgt, abseits der Zelle ständig Feuchtigkeit in das System eingeführt werden kann, so daß die »Leckanzeige« den Wert der von der Zelle gelieferten Anzeige des Gesamtstroms überdeckt. Die Ausschaltung der Leckanzeigen wird später erläutert werden.

Wenn hohe Konzentrationen der Bestandteile des Wassers in Gasform in dem zu analysierenden Gas-Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung
des Feuchtigkeitsgehaltes von Gasen

Anmelder:

Consolidated Electrodynamics Corporation,

Pasadena, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. H. Schroeter, Patentanwalt,

München 5, Papa-Schmid-Str. 1

Als Erfinder benannt:
Michael Czuha jun., Temple City, CaHf.,
Clifford Edward Berry, Altadena, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 13. Juli 1961 (127 080)

strom vorliegen, d. h., wenn die Konzentration von

as H₂ oder O₂ größer ist als etwa 0,5 · ΙΟ"⁶ Teile, wurde beobachtet, daß der durch die Strommessung erhaltene Feuchtigkeitsgehalt höher ist als der mit anderen Verfahren, z. B. durch direkte Feuchtigkeitsmessung, bestimmte Feuchtigkeitsgehalt. Es wurde auch beobachtet, daß ein Fehler in der Feuchtigkeitsbestimmung durch Strommessung in einer gegebenen Elektrolysezelle unabhängig ist von der durch die Zelle strömenden Gasmenge, wenn der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt in dem Wasserstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasstrom konstant ist. Der absolute Fehler zwischen Feuchtigkeitsbestimmungen durch Strommessung und anderen Bestimmungsarten bleibt konstant, wenn der tatsächliche Feuchtigkeitsgehalt in dem Gasstrom ansteigt. Auf Grund dieses Phänomens und weil die Größe dieses Phänomens sich von Zelle zu Zelle ändert und eine genaue und wirtschaftliche Eichung der Zellen erfordert, war die kommerzielle Anwendung von Elektrolysezellen bisher beschränkt.

Diese aufgezeigten Probleme bestehen immer, wenn mehr als eine Spur von molekularem Wasserstoff in dem Gasstrom vorliegt. Bei Konzentrationen, die denen in Luft entsprechen oder die niedriger sind, ist die Größe des Fehlers in den meisten Fällen erträglich. Die gleichen Probleme bestehen bei Sauerstoff, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem Gasstrom bei oder etwa bei dem gleichen absoluten

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Gehalt liegt, der bei Wasserstoff Probleme hervorruft. Die gleichen Probleme bestehen, wenn Wasserstoff und Sauerstoff nebeneinander in ihrer molekularen Form in einem Gasstrom vorliegen. Bei den folgenden Erläuterungen ist die Erwähnung eines der Bestandteile des Wassers im allgemeinen so zu verstehen, daß beide Bestandteile je für sich allein oder gemeinsam vorliegen sollen.

Die ungenaue Arbeitsweise von Elektrolysezellen bei der Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes von Gasströmen, die reich an Wasserstoff oder Sauerstoff sind, ist seit vielen Jahren erkannt worden. Die Tatsache, daß die fehlerhafte Anzeige unabhängig von der Durchflußmenge des Gasstroms ist, wurde erst vor sehr kurzer Zeit erkannt. Noch später lernte man, den diese fehlerhaften Ströme hervorrufenden Mechanismus zu verstehen. Aber jetzt, wenn die Fehlerquellen bekannt sind, können die Fehler selbst bekämpft werden. Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung mit Verwendung von Elektrolysezellen, wobei diese Elemente sehr nützlich sind, wenn der überwachte Gasstrom reich an Wasserstoff oder Sauerstoff ist.

Der bei der Anwesenheit von Wasserstoff oder Sauerstoff auftretende Fehler ist als »Wasserbildungsfehler« bekannt. Man nimmt an, daß der Wasserstoff in dem Gasstrom sich mit dem durch die Elektrolyse frei gewordenen Sauerstoff nach oder während der Elektrolyse der aus dem Gasstrom aufgenommenen Feuchtigkeit verbindet. Dasselbe Phänomen tritt auf zwischen dem im Gasstrom enthaltenen Sauerstoff und dem durch die Elektrolyse frei werdenden atomaren Wasserstoff. Diese Wasserbildung hebt den Feuchtigkeitsgehalt in der Probe an und ruft die mit dem Phänomen verbundenen fehlerhaften Anzeigen hervor. Es wurden bereits Versuche unternommen, diese Fehler zu beseitigen. Ein unter dem Stichwort »kurze Zelle« bekannter Versuch bestand darin, die Länge der Zelle zu reduzieren, so daß die Wasserbildung nicht in einem Maße stattfinden konnte, das ausgereicht hätte, einen bedeutenden Fehler hervorzurufen; aber die Verkürzung der Zellenlänge verminderte auch die Zuverlässigkeit, Empfindlichkeit und Lebensdauer der Zelle.

Die Erfindung schafft ein Verfahren, mit dem man durch die ständige Beobachtung des in einer Elektrolysezelle fließenden Stroms genaue Messungen der Feuchtigkeitskonzentration in Gasproben erhält, die bedeutende Volumenanteile von molekularem Wasserstoff und/oder molekularem Sauerstoff, den Bestandteilen des Wassers, besitzt. Für eine gegebene Gasprobe wird eine Messung des in der Zelle fließenden elektrischen Stroms bei zwei verschiedenen Durchflußmengen der Probe durch die Zelle vorgenommen. Die Messungen der Durchflußmengen werden ebenfalls festgehalten. Die eine Durchflußmenge wird als Verhältniswert zu der anderen Durchflußmenge bestimmt. Diese Beziehung wird als Modifizierungsoder Bewertungsfaktor auf die quantitative Differenz zwischen den beobachteten Strömen angewendet, um einen Stromwert zu erhalten, der direkt proportional zu der in dem Gasstrom tatsächlich vorliegenden Feuchtigkeitskonzentration und unabhängig von dem Wasserbildungseffekt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt eine hygroskopische Elektrolysezelle, die mit einer Hauptgasleitung durch eine Sekundärleitung verbunden ist. Die Sekundärleitung besitzt zwei wechselweise zu benutzende Gasströmungswege, die jeweils Mittel zum Durchleiten eines Gasstroms und Mittel zum Messen der Gasdurchflußmenge besitzen. Die Gasdurchflußmenge in einer der Zweigleitungen ist verschieden von der Durchflußmenge in der anderen Zweigleitung. Eine elektrische Spannung kann an die Pole der Zelle angelegt werden. Es sind elektrische Mittel vorgesehen, um den in der Zelle fließenden elektrischen Strom zu messen, wenn durch die Zelle Gas

ίο von der Hauptleitung durch die eine oder die andere der wechselweise zu benutzenden Sekundärgasleitungen fließt.

Die folgende Analyse der durch dieses Verfahren beseitigten Probleme und die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann, werden an Hand der Zeichnung gegeben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht der elektrischen und mechanischen Teile der zur Durchführung des Verfahrens benutzten Vorrichtung,

F i g. 2 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Beziehung zwischen der Größe eines durch eine Elektrolysezelle fließenden Gasstroms und der Stromstärke als Funktion des Feuchtigkeitsgehaltes für eine Wasserstoff oder Sauerstoff enthaltende Gasprobe.

Das Phänomen der Wasserbildung wird als Grundlage für die fehlerhaften Anzeigen von Phosphorpentoxyd-PIatin-ElektroIysezellen in Gegenwart von Wasserstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasströmen betrachtet. Während es als wünschenswertes Hilfsmittel erscheinen kann, nur die Konstruktionsmaterialien einer solchen offensichtlich unangenehmen Zelle auszutauschen, wird man durch die Untersuchung der vergleichsweisen Lebensdauer irgendwelcher anderer wirtschaftlich in Frage kommender Materialgruppen, die die erforderlichen Eigenschaften besitzen, überzeugt, daß Phosphorpentoxyd als Elektrolyt und Platin als Elektrodenmaterial sehr vorteilhaft sind. Phosphorpentoxyd ist stark hygroskopisch und daher sehr empfindlich gegenüber der Anwesenheit von Feuchtigkeit in einer darüberliegenden Gasschicht. Auch zersetzt es sich nicht, wenn es dem Elektrolysestrom unterworfen wird, sondern wird vielmehr regeneriert, um mehr Feuchtigkeit aufnehmen zu können. Durch die Feuchtigkeitsaufnahme dieses hygroskopischen Materials wird in der Nähe der Elektroden der Zelle Polyphosphorsäure gebildet. Die relative Trägheit des Platins gegenüber einer Reaktion mit dieser Säure macht dieses Metall zu einem erwünschten Elektrodenmaterial. Jedoch ist zu beachten, daß zwischen dem Phosphorpentoxyd und dem Platin während der Elektrolyse eine Reaktion auftritt, die für die Wasserbildung verantwortlich ist, welche zu Anzeigefehlern führt, wenn die Gasprobe Wasserstoff ist oder Wasserstoff enthält. Das Wasserbildungsphänomen im Zusammenhang mit einem sauerstoffreichen Gasstrom beruht auf den kathalytischen Eigenschaften des Platins und der chemischen Aktivität von atomarem Wasserstoff.

Unabhängig von der Art des Gases, das in einer Zelle der oben beschriebenen Art geprüft wird, wird das hygroskopische Phosphorpentoxydmaterial oder -elektrolyt durch die Feuchtigkeitsaufnahme aus dem

Gasstrom auf Grund der hygroskopischen Eigenschaften des P₂O₅ zu Polyphosphorsäure hydrolysiert. Eine an die Elektroden angelegte Gleichspannung ruft einen Strom hervor, der zwischen der Platin-

anode und der Kathode fließt, wenn das P₂O₅ durch die zunehmende Hydrolyse mehr und mehr leitend wird. Die Hydrolyse des P,O_g ändert die Wertigkeit der Bindungen zwischen den Phosphor- und den Sauerstoffatomen, da die OH-Gruppe sich mit einem P-Atom verbindet und das Wasserstoffatom sich mit einem O-Atom verbindet. Diese Wertigkeitseinstellung in Verbindung mit der statistischen Wanderung der Wasserstoffionen an die negative Kathode unter dem Einfluß der angelegten Gleichspannung trägt zur Bildung einer komplexen Platin-Sauerstoff-Verbindung an der Anodenoberfläche als eine Zwischenverbindung in einer aufeinanderfolgenden Reihe von Reaktionen bei, die zum Freiwerden von Sauerstoffgas führen.

Normalerweise beeinflußt die Anwesenheit dieser Zwischenverbindung nicht merklich die Wirkungsweise der Zelle, da das hygroskopische Material regeneriert wird (dauernde Hydrolyse und Elektrolyse). Das gewöhnliche Verhalten ist so, daß Sauerstoff an der Anode frei wird und daß die (auf statistischer Basis) wandernden Wasserstoffionen an der Kathode in den Gasstrom entlassen werden, nachdem sie an der Kathode entsprechend dem Coulombschen Prinzip ein Elektron aufgenommen haben. Die Gegenwart eines wasserstofffreien oder wenig Wasserstoff enthaltenden Gasstroms entfernt die Wasserstoffmoleküle aus der Umgebung, ehe eine wesentliche Reaktion zwischen dem Wasserstoff und der Platinzwischenverbindung auftreten kann. Wenn jedoch eine Wasserstoff enthaltende Gasprobe in der Zelle fließt, verbindet sich der Wasserstoff aus der Gasprobe mit der Sauerstoffzwischenverbindung an der Anode und bildet Wasser, welches an der Hydrolyse teilnimmt und (wegen des durch die Zelle fließenden elektrischen Stroms) eine fehlerhafte Anzeige des in der Gasprobe vorliegenden Feuchtigkeitsgehaltes liefert.

Der an der Kathode der Zelle vorliegende Wasserstoff verbindet sich mit dem Sauerstoff aus einem sauerstoffreichen Gasstrom und bildet Wasser, das in gleicher Weise an der dauernden Hydrolyse und Elektrolyse in der Zelle teilnimmt. Es wurde jedoch beobachtet, daß die Größe des bei Sauerstoff enthaltenden Gasproben auftretenden Fehlers geringer ist als die Größe des bei Wasserstoff enthaltenden Gasproben auftretenden Fehlers. Diese Differenz in den relativen Fehlern wird höchstwahrscheinlich durch die unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeit der Reaktionen an der Anode und an der Kathode hervorgerufen.

In Fig. 1 ist schematisch das elektrische und mechanische System gezeigt, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Eine Leitung, ein Kanal, ein Rohr oder ein Schlauch 10 führt einen Gasstrom durch das System. Eine Umgehungsleitung zu der Hauptleitung 10 wird zunächst durch ein Rohr oder eine Leitung 11 gebildet, die mit der Hauptgasleitung 10 verbunden ist, und wird durch eine Leitung 12 geschlossen, die mit der Hauptleitung 10 in Strömungsrichtung hinter der Umgehungsleitung 11 verbunden ist. Die Umgehungsleitung für den Sekundärgasstrom enthält einen Abschnitt, in dem zwei Gasströme parallel fließen können. Die Leitung 11 endet in der Strömungsrichtung in einem Drei-Wege-Absperr-Ventil 13, das sowohl in der Art eines Ein-Aus-Strömungsreglers als auch als Wählschalter für einen Strömungsmesser wirkt. Das Rohr oder die Leitung 12 beginnt an einem Drei-Wege-T-Stück oder an einer Rohrvereinigung 14. Zwischen dem Strömungsmesserwählventil 13 und dem T-Stück

14 erstrecken sich in Strömungsrichtung zwei parallele Leitungen 15 und 16. In der Leitung 11 ist ein Absperrventil 17 vorgesehen, das in Strömungsrichtung oberhalb der Elektrolysezelle 18 liegt, die ebenfalls in der Leitung 11 angeordnet ist. Die Leitung

15 enthält vor ihrer Vereinigung mit der Leitung 16 ίο an dem T-Stück 14 ein Druckminderventil 19, eine Druckspeicherkammer und einen Strömungsmengenmesser 21. Entsprechend enthält die Parallelleitung

16 der Umgehungsleitung ein Druckminderventil 22, eine Druckspeicherkammer 23 und einen Strömungsmengenmesser 24 in Hintereinanderschaltung.

Der mit der Elektrolysezelle 18 verbundene Stromkreis besitzt zwei Leitungen oder Verbindungen 25 und 26, und eine Gleichstromquelle mit veränderlicher Spannung 27 sowie ein Mehrbereichs-Schreib-Amperemeter 28 in Hintereinanderschaltung. Ein Voltmeter 29 ist parallel zu der Spannungsquelle 27 und dem Amperemeter 28 direkt zwischen die zu der Zelle 18 führenden Leitungen 25 und 26 geschaltet. Die Gleichstromquelle 27 ist mit veränderlicher Spannung dargestellt. Sie kann selbstverständlich auch konstante Spannung besitzen. Auch kann selbstverständlich der registrierende Strommesser 28 durch ein direkt abzulesendes, nicht registrierendes Amperemeter ersetzt werden.

F i g. 2 stellt graphisch die Wasserbildung in einer Elektrolysezelle dar. Die horizontale Koordinate oder Abszisse 41 gibt quantitativ die Gasströmung durch die Hauptleitung 10 an, während die vertikale Koordinate 42 ein Maßstab für den gesamten angezeigten Strom ist, der durch die Zelle 18 fließt, einschließlich des durch die Wasserbildung hervorgerufenen Stromfehlers. Die Linie 43 mit positiver Steigung gibt die Beziehung zwischen dem gesamten angezeigten ZellstromI₁ und der Durchflußmenge/ an. Während eine Ablesung des Zellstroms bei einer nicht vorhandenen Durchflußmenge nichts aussagt (tatsächlich ist dieser Zellstrom gleich Null, da eine ständig angelegte Spannung an den Leitern 25 und 26 schließlich eine totale Dehydration des Elektrolyts in der Zelle 18 hervorruft, wobei kein Strom fließt), zeigt die Extrapolation der Linie 43, wie sie durch die gestrichelte Verlängerung bis zur Ordinate 42 dargestellt ist, den Feuchtigkeitsbildungsstrom I_REC an. Wie durch den Pfeil 40 angedeutet ist, ist der gesamte angezeigte Strom I_f in der Zelle 18 die Summe des Wasserbildungsstroms I_REC und des durch die Feuchtigkeit hervorgerufenen Stroms I₁₁₂₀ in Beziehung gesetzt zum absoluten Maß der Wasserzufuhr, d.h.:

If = /h₂o + Irec · (1)

Unter der Voraussetzung, daß I_REC für einen gegebenen absoluten Feuchtigkeitsgehalt in dem Gasstrom in der Leitung 10 konstant ist, ist die Ablesung für den Strom in der Zelle 18 bei einer Strömungsmenge Z₁ von Wasserstoff oder Sauerstoff:

If, = /h₂o _h + h

REC ·

Wenn dann eine Ablesung bei einer zweiten Gasdurchflußmenge /₂ vorgenommen wird, ist der gesamte angezeigte Strom

+ IREC ·

Diese Größe kann in anderer Form durch die Gleichung 4 dargestellt werden:

Λ r

If₂ ~ J- ' ^H,O + JREC ■

Ji '

(4)

Wenn die Gleichungen (3) und (4) kombiniert werden, um die Konstante I_RFC zu eliminieren, ergibt sich die folgende Gleichung:

τ τ — τ IJ ² Vi ~~ Vi ~ -"H₂O

oder, anders ausgedrückt:

ft /ι

/l

(5) (6) (7)

Auf diese Weise ist die Differenz AI_f in der beobachteten Gesamtstromablesung der Zelle 18 ausgedrückt als eine Funktion des absoluten Feuchtigkeitsgehaltes in dem Gasstrom in der Hauptleitung 10. (Eine genaue Anzeige der Strommenge auf Grund des Feuchtigkeitsgehaltes des Gasstroms wird auf diese Weise durch die Differenz der beobachteten Stromstärken erhalten, die im Verhältnis der den beobachteten Stromstärken entsprechenden Durchflußmengen modifiziert oder bewertet werden.)

Wenn das volumetrische Verhältnis der durch die Zelle 18 geleiteten Strommengen 2:1 ist, dann wird der genaue Feuchtigkeitsgehalt des Gasstroms in der Leitung 10 direkt durch die Differenz der beiden Ablesungen des in der Zelle 18 fließenden Gesamtstroms gegeben. Die Grunddurchflußmenge f_x sollte vorzugsweise der Durchflußmenge entsprechen, für welche die Zelle geeicht ist, sonst muß eine Eichkonstante auf die sich ergebende Anzeige angewendet werden, um eine wirklich genaue Angabe des Feuchtigkeitsgehaltes zu erhalten.

In bezug auf die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung kann die Funktion dieser Elemente in Hinblick auf die beschriebene Art des Vorgehens zum Ausschalten der konstanten Fehlerquelle bei der Feuchtigkeitsbestimmung besser verstanden werden. Die Reduzier- ventile 19 und 22 in den Leitungen 15 und 16 sind auf zwei verschiedene Werte eingestellt, um zwei verschiedene Durchflußmengen durch die Leitungen 15 und 16 zu erzeugen. Die Speicher 20 und 23 in den Leitungen 15 und 16 sind vorgesehen, um irgendwelche Schwankungen in der Gasströmung auszuschalten, die von der Hauptgasleitung 10 herrühren können. In den Leitungen 15 und 16 sind Durchflußmengenmesser 21 und 24 vorgesehen, so daß eine sehr genaue Bestimmung der durch diese Leitung fließenden Gasmengen erreicht werden kann. Das Dreiwegeventil 13 dient als Wählschalter zwischen den Leitungen 15 und 16.

Das in dem elektrischen Stromkreis der Zelle 18 vorgesehene registrierende Amperemeter 28 ist in vielen Fällen vorteilhafter als ein nicht registrierendes Amperemeter. Wenn in der Gasströmung durch die Zelle 18 irgendwelche Schwankungen auftreten sollten, bietet die Registrierung des Stroms für irgend eine der Gasströmungen durch die Zelle 18 die Möglichkeit, einen Hauptwert oder einen Durchschnittswert des elektrischen Stroms zu erhalten, so daß eine genauere Bestimmung durchgeführt werden kann.

Wie bereits oben erwähnt wurde, kann das Auftreten von Stromverlusten in der Zelle 18 durch die Erfindung behoben werden. Wenn der Gasstrom reich an molekularem Wasserstoff oder Sauerstoff ist, dann ist die größte konstante Fehlerquelle für den gemessenen Strom das Wasserbildungsphänomen, das im einzelnen oben beschrieben wurde. Oft liegen andere konstante Fehler bei der Feuchtigkeitsbestimmung vor, die unabhängig von der Art des Gases in der Leitung 10 sind. Es können auch einfache elektrische Stromverluste vorliegen, die nicht mit der Elektrolyse zusammenhängen. Bei der Herstellung von gasführenden Rohrsystemen werden im allgemeinen Gummi- oder Kunststoffdichtungen und O-Ringe, z. B. aus Teflon, verwendet, um die Verbindungsstellen des Rohrsystems dicht und sicher miteinander zu verbinden. Diese Dichtungen können Feuchtigkeit enthalten, wenn sie in das System eingebaut werden, oder sie können Feuchtigkeit aus nassen Gasströmen aufnehmen und dann die Feuchtigkeit in konstanter Menge in einen Gasstrom mit geringem Feuchtigkeitsgehalt zurückführen. Das Austreten von Feuchtigkeit aus den Dichtungen des Systems liefert eine falsche Stromanzeige, die jedoch eine geringe Größe hat, wenn man genau den Feuchtigkeitsgehalt des Gasstroms in der Hauptleitung 10 erhalten will. Im allgemeinen werden diese Fehlerquellen als unbedeutend übergangen. Jedoch können diese Leckwerte sehr bedeutend werden, wenn man eine genaue Anzeige des Feuchtigkeitsgehaltes in einem sehr trockenen Gasstrom zu erhalten wünscht. Da diese Dichtungen die Feuchtigkeit in relativ konstanter Menge in den Gasstrom abgeben, ist dieses Problem identisch mit dem im Zusammenhang mit dem Wasserbildungsphänomen beschriebenen, und das oben zur Ausschaltung des Wasserbildungsstroms beschriebene Verfahren kann auch hier angewandt werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes eines molekularen Wasserstoff und/ oder molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases mit Hilfe einer den Feuchtigkeitsgehalt messenden Elektrolysezelle, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas zunächst mit einer ersten Durchflußmenge durch die Zelle geleitet und der in der Zelle entstehende elektrische Strom gemessen wird, worauf das Gas mit einer zweiten, von der ersten verschiedenen Durchflußmenge durch die Zelle geleitet und der entstehende elektrische Strom gemessen wird, und daß der Feuchtigkeitsgehalt des Gases dadurch ermittelt wird, daß der Wert der Differenz des Zellstroms bei der ersten Gasdurchflußmenge und des Zellstroms bei der zweiten Gasdurchflußmenge bestimmt wird, und der Wert dieser Differenz durch ein vorbestimmtes oder gemessenes Verhältnis der ersten Gasdurchflußmenge zur zweiten Gasdurchflußmenge verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt des Gases dadurch bestimmt wird, daß die Differenz der Zellströme mit einem Faktor multipliziert wird, der aus der Division der ersten Gasdurchflußmenge durch die Differenz der zweiten Gasdurchflußmenge und der ersten Gasdurchflußmenge erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gasdurchflußmenge auf einem Wert gehalten wird, der dem zweifachen Wert der ersten Gasdurchflußmenge entspricht, und daß der Feuchtigkeitsgehalt des Gases lediglich mittels der Differenz zwischen dem Zellstrom bei der ersten Gasdurchflußmenge und dem Zellstrom bei der zweiten Gasdurchflußmenge bestimmt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gasdurchflußmenge auf einem Wert gehalten wird, der der Gasdurchflußmenge entspricht, für die die Zelle geeicht ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 mit einer den Feuchtigkeitsgehalt messenden Elektrolysezelle und mit Mitteln zur Bestimmung des durch die Zelle fließenden Stroms, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle mit Mitteln verbunden ist, ao die die getrennte Einstellung einer ersten und einer zweiten durch die Zelle strömenden Gasdurchflußmenge gestatten, und daß Mittel zum getrennten Messen der ersten und der zweiten Gasdurchflußmenge vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur getrennten Einstellung der ersten und der zweiten durch die Zelle strömenden Gasdurchflußmenge aus einem Leitungspaar und aus einem Ventil zur getrennten Verbindung jeder dieser Zweigleitungen mit der Leitung, durch die das Gas durch die Elektrolysezelle fließt, sowie aus einem Druckminderventil in jeder dieser Zweigleitungen bestehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur getrennten Messung der ersten und der zweiten Gasdurchflußmenge aus einem Gasdurchflußmengenmesser in jeder Zweigleitung bestehen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7 zur Verwendung in einem System, das eine Hauptleitung besitzt, durch die ein Strom des Gases fließt, wobei das eine Ende der Zelle an einem ersten Punkt mit dieser Hauptleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweigleitungspaar mit dieser Hauptleitung an einem zweiten Punkt dieser Hauptleitung verbunden ist und daß das Verbindungsventil zwischen dieses Zweigleitungspaar und die durch die Zelle führende Gasleitung eingeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Technische Informationen Feinmechanik und Optik«, Juni 1959, S. 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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