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Einrichtung zur fortlaufenden Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines
Gasgemisches Es sind bereits Einrichtungen zur fortlaufenden Bestimmung des Sauerstoffgehaltes
eines Gasgemisches durch Verbrennung eines dem Gasgemisch zugesetzten brennbaren
Gases bekannt. Andererseits ist eine Einrichtung bekannt, bei der der Kohlenoxydgehalt
eines Gases in der Weise ermittelt wird, daß dem zu prüfenden Gas Sauerstoff bzw.
Luft zugesetzt und die so entstandene Mischung durch zwei elektrisch beheizte Prüfdrähte
enthaltende, . nach dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeitsmessung arbeitende Meßkammern
geleitet wird, zwischen die ein Verbrennungsofen eingeschaltet ist. Diese bekannten
Einrichtungen leiden insbesondere an dem Mangel, daß sich die in der Praxis meist
nicht zu vermeidenden Schwankungen der Gasströmung als Meßfehler störend bemerkbar
machen und unter Umständen das Meßergebnis sehr erheblich fälschen können.
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Es ist nun an sich bei der Gasprüfung bekannt, die Gasströmung mit
Hilfe einer zum eigentlichen Gasprüfer parallel geschalteten Einrichtung in Gestalt
eines teilweise mit Flüssigkeit gefüllten Behälters gleich zu erhalten. In die Flüssigkeit
des Behälters taucht ein Verbindungsrohr zu der Gaszuführungsleitung ein, und in
dem Luftraum oberhalb der Flüssigkeit des Behälters mündet ein Verbindungsrohr zu
der Gasabführungsleitung.
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Die Erfindung bezweckt, einen verhältnismäßig einfachen, nach dem
Prinzip der elektrischen Wärmeleitfähigkeitsmessung arbeitenden Sauerstoffprüfer
zu schaffen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zum Konstanthalten
der Gasströmung parallel zum Messer mindestens ein teilweise Flüssigkeit enthaltender
Behälter angeordnet ist, in dessen Flüssigkeit ein Verbindungsrohr zur Zuführungsleitung
für das Prüfgas und zweckmäßig auch ein Verbindungsrohr zur Zuführungsleitung des
Zusatzgases entsprechend der gewünschten Druckdifferenz bzw. Strömung eintaucht,
während in den Luftraum über der Flüssigkeit ein Verbindungsrohr zu der Gasabführungsleitung
mündet, daß weiter zwischen der bzw. den Anschlußstellen dieses Flüssigkeitsbehälters
und dem Messer Drosselorgane in die Gasleitung bzw. Gasleitungen eingebaut sind
und daß schließlich als Messer eine elektrische Widerstandsmeßeinrichtung vorgesehen
ist, welche mittels elektrisch beheizter Drähte die Differenz der Wärmeleitfähigkeiten
des mit dem brennbaren Zusatzgas gemischten Prüfgases vor und nach der in einem
getrennten Ofen erfolgenden Verbrennung anzeigt.
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Die neue Einrichtung bietet, wie eingehende Versuche ergeben haben,
den Vorteil, daß selbst kleinste Mengen von Sauerstoff, etwa in der Größenordnung
von 1/iao °/o@ fortlaufend und mit sehr hoher Betriebssicherheit angezeigt werden,
was für zahlreiche Verwendungszwecke, insbesondere für die chemische Industrie,
von
großer Wichtigkeit ist. Es läßt sich z. B. bei Anwendung der neuen Einrichtung die
Gefahr von Knallgasexplosionen sehr weitgehend vermindern. Hinzu kommt noch, daß
die neue Einrichtung ohne besondere ständige Wartung fortlaufende genaue Anzeigen
des Sauerstoffgehaltes irgendwelcher Gasgemische liefert. Die zwischen der Anschlußstelle
des Flüssigkeitsbehälters und den Meßkammern eingebaute Drossel bzw. eingebauten
Drosseln ermöglichen dabei eine Dosierung des zu den Meßkammern fließenden Prüfgasstromes
bzw. des Stromes des brennbaren Zusatzgases, insbesondere Wasserstoffs. Diese Maßnahme
ist zur Erzielung der gewünschten hohen Empfindlichkeit angebracht.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Das auf Sauerstoff zu prüfende Gasgemisch tritt durch eine Rohrleitung i ein und
gelangt nach Durchtritt durch eine Drosselstelle 2 und einen Kühler 3 in einen nach
dem Prinzip der Wärmeleitfähigkeitsmessung arbeitenden Gasanalysator 4. Von diesem
kommt es nach Durchtritt durch eine Verbrennungskammer 5 mittels einer Rohrleitung
6 nochmals in den Kühler 3 und darauf in einen zweiten, nach dein gleichen Prinzip
arbeitenden Gasanalysator 7 und gelangt durch eine Leitung 8, an welche eine Saugpumpe
angeschlossen ist, ins Freie. Vor dem Eintritt in den Kühler 3 wird dem zu prüfenden
Gasgemisch ein brennbares Gas, insbesondere Wasserstoff, beigemischt, der durch
eine Leitung g eintritt. Um die Strömungsgeschwindigkeit des Gases konstant zu halten,
ist an die Rohrleitungen i und 8 eine nach dem Prinzip eines Flüssigkeitsmanometers
arbeitende Regelvorrichtung io angeschlossen mittels der Rohrleitungen ii und 12.
In einem abgeschlossenen Behälter 13 ist eine Sperrflüssigkeit 14 enthalten, in
welche das offene Ende der Anschlußleitung ii eintaucht. Das offene Ende der Anschlußleitung
12 endet in dem oberhalb der Sperrflüssigkeit 14 befindlichen Luftraum. Die Vorrichtung
io,%iird so eingestellt, daß bei dem normalen kleinsten Druck an der Anschlußstelle
15 der Rohrleitung ii keine Sperrflüssigkeit 14 in dem unteren Schenkel der Rohrleitung
ii sich befindet. Steigt nun der Druck bei i5, so tritt eine mehr oder weniger große
Menge überschüssigen Gases durch den offenen Schenkel des Rohres i1 aus, wodurch
sich der Flüssigkeitswiderstand für das durch die Rohrleitungen ii und 12 strömende
Gas in demselben Maße verringert, wie der Druck steigt. Dadurch wird die durch die
Gasanalysatoren 4 und 7 hindurchtretende Gasmenge selbsttätig konstant gehalten.
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Auf der Zeichnung ist angenommen, daß Wasserstoff als brennbares Gas
mittels der Rohrleitung 9 zugeführt wird aus einer elektrolytischen Anlage, welche
unter gleichbleibenden Betriebsverhältnissen Wasserstoff entwickelt. Infolgedessen
strömt stets die gleiche bekannte Menge Wasserstoff in der Zeiteinheit zu, und durch
Messung der Differenz der in den Analysatoren 4 und 7 gefundenen Wärmeleitfähigkeiten
kann man die gesuchte Menge des Sauerstoffes bestimmen. Eine zu diesem Zweck geeignete
Schaltung ist in Abb. 2 dargestellt. Von den vier Zweigwiderständen einer @'6'heatstoneschen
Brückenschaltung liegen die Widerstände 17 und 18 in der ersten Kammer 4 und die
Widerstände i9 und 2o in der zweiten Kammer 7. Alle Widerstände sind temperaturempfindlich.
Das Anzeigegerät 2i der Brückenschaltung ist nach Sauerstoff geeicht.
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Es besteht die Möglichkeit, auch die Strömungsgeschwindigkeit des
zugesetzten Gases mittels einer gleichartigen Einrichtung, wie sie für das eigentliche
Prüfgas dargestellt ist, konstant zu halten. Zu diesem Zweck kann die gestrichelt
gezeichnete Einrichtung 22 Anwendung finden. Diese enthält eine Sperrflüssigkeit
23, in welche eine Anschlußrohrleitung 24, die mit der Rohrleitung 9 in Verbindung
steht, und eine mit dem Rohr i verbundene Anschlußrohrleitung 25 eintauchen. Hinter
der Anschlußstelle der Leitung 24 ist in der Leitung 9 noch eine zusätzliche Drosselstelle
27 angeordnet. Die dritte Anschlußleitung 26 ist mit der Gasführungsleitung 8 verbunden.
Die gestrichelt dargestellte Regelvorrichtung enthält also außer den beiden den
Rohrleitungen ii und 12 entsprechenden Rohrleitungen 25 und 26 noch eine dritte
Rohrleitung 24 und arbeitet im übrigen ähnlich wie die oben beschriebene Vorrichtung
io.
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Die Differenzmessung der Wärmeleitfähigkeit des zu prüfenden Gases
kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß man den Gasstrom in zwei Teile teilt,
von denen einer direkt in eine der beiden Meßkammern tritt, der andere jedoch erst
nach Passieren des vorgeschalteten Verbrennungsofens. Auch in diesem Falle ist die
Voraussetzung für eine richtige Messung die genaue Regelung der beiden Gasströme,
derart, daß das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Prüfgas und Zusatzgas
konstant ist. Das erreicht man am besten, wenn man beide Gasströme an sich konstant
hält.