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Gasspürapparat
Die Erfindung bezieht sich auf solche Vorrichtungen
zur Feststellung von Gasmengen in der Luft, die sich insbesondere für Bergbaubetriebe
und Gruben eignen, um durch Feststellung des in der Luft befindlichen Methans die
Möglichkeit von Schlagwetterexplosionen rechtzeitig zu erkennen.
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Bekannte Vorrichtungen dieser Art lassen entweder eine laufende Kontrolle
nicht zu, sind zu umständlich gebaut, geben den Prozentgehalt des Gases nicht genau
genug an, oder aber sie sind selbst nicht explosionssicher.
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Bei Diffusionsanzeigern diffundiert die Meßluft in die Zelle hinein,
so daß die Wirkung des Apparates sich auf eine einmalige Anzeige erstreckt und folgende
Veränderungen des Gasgehaltes der Meßluft, insbesondere Gasanreicherungen, vom Apparat
nicht festgestellt werden können, wenn nicht besondere Spüleinrichtungen mit Reinluft
nach jeder Messung in Tätigkeit gesetzt werden. Diese sind umständlich in der Handhabung
und verteuern die Herstellung des Apparates.
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Vorrichtungen, die auf der Messung des Druckes von Methanexplosionen
beruhen, sind selbst nicht ungefährlich, zumal sie Wärme entwickeln.
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Letzteres gilt auch für Vorrichtungen, bei denen die Methanmessung
durch Krackung der Meßluft
in eine Wasserstoffmessung übergeführt
wird. Die bisher bekannten, mit einem Katalyt arbeitenden Vorrichtungen, bei welchen
die Katalytwärme z.B. auf -ein Kontaktausgleichsthermometer bekannter Bauart einwirkt,
enveisen sich nicht als empfindlich genug für Methan, dessen Explosionsgrenze bei
etwa 5°'o liegt, wobei aus Sicherheitsgründen schon ein Gehalt von I bis I,5 Volumprozent
festgestellt werden muß. Dies gilt auch insbesondere für solche bekannten Gasspürvorrichtungen,
bei welchen die Katalysatorwärme in Verbindung mit einer Flüssigkeit von hohem Dampfdruck
auf einen Elektrokontakt einwirkt. Durch besondere Maßnahmen werden derartige Vorrichtungen
nun ausreichend gasempfindlich, explosionssichier und unempfindlich gegen die Temperatur
der Umluft gemacht, so daß sie allen Anforderungen des Bergbaubetriebes gerecht
werden.
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Dies geschieht gemäß der Erfindung dadurch, daß der Katalyt ein aus
gut wärmeleitendem Stoff bestehendes, an dem einen Ende geschlossenes Röhrchen umgibt,
das einen mit einer Flüssigkeit von hohem Dampfdruck getränkten, saugfähigen Stoff
enthält, und an dem offenen Ende mit einem Raum in Verbindung steht, der durch eine
Kontaktmembran abgeschlossen ist.
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Da durch, daß die Verdampfungsflüssigkeit nicht wie bei den bekannten
Bauarten in tropfbar flüssigem Zustande, sondern in aufgesaugtem Zustande, also
mit sehr großer Oberfläche, zur Wirkung kommt und die Katalysatorwärme dank des
umgebenden Metallröhrchens schnell und vollständig auf sie einwirkt, wird die Empfindlichkeit
wesentlich über das bekannte Maß hinaus gesteigert.
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Eine weitere Steigerung erfährt die Empfindlichkeit durch die Anwendung
einer Kontaktmembran, die an sich bei ähnlichen Gasspürervorrichtungen bekannt ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Gestalt einer teilweise
im Schnitt gehaltenen Seitenansicht dargestellt.
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In einem Gehäuse 1 ist eine durch öffnungen o sichtbare Signallampe
3 angebracht, die von einer in der Hülse 4 angeordneten und durch einen Kontakt
5 einschaltbaren Stabbatterie gespeist wird.
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Der Stromkreis enthält einen Kontakt 6, 7, der gewöhnlich offen ist.
Der Küntaktstift 6 sitzt an einer federnden Scheibe 8, welche zwischen einem Isolationskörperg
und einem Isoiationsring 1 1 festgehalten wird. Auf die Scheibe 8 kann die Spitze
12 einer Stellschraube 13 einwirken, die sich in den Körper g schraubt und vermittels
eines durch einen Schlitz 14 nach außen ragenden Armes 15 gedreht werden kann. Dabei
zeigt ein auf einer Skala des Gehäuses I laufender Zeiger 16 die jeweilige Versteflage
oder Schraube 13 und damit des Kontakt stiftes 6 an. Die Verstellung der Schraube
13 kann auch vermittels eines Übersetzungsgetriebes, z. B. eines Schneckensgetriebes,
erfolgen.
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Djer Kontaktstift 7 sitzt an einer sehr empfindlichen, vorzugsweise
aus Cellophan bestehenden Membran 17 die durch eine Abschlußplatte 18 unter Vermittlung
eines Ringes 19 an den Ring rI dichtend angepreßt wird. Dler nach oben abgedichtete
Membraiiraum 21 steht durch eine Öffnung 22 mit Teilen in Verbindung, welche auf
die Abschlußplatte I8 aufgebracht werden.
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Die bisher beschriebene Einrichtung ist bei Diffusionsanzeigern bekannt.
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An die Öffnung 22 wird nun ein Röhrchen 23 aus gut wärmeleitendrem
Stoff, ,also Metall, angeschraubt.
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Das Röhrchen ist am freien Ende verschlossen und innen angefüllt mit
einem gut Flüssigkeit aufsaugenden Stoff, der mit einer Flüssigkeit von hohem Dampfdruck,
wie z. B. Äther, Äthylbroinid, Methylenchlorid od. dgl., getränkt ist. Als saugfähiger
Stoff wird zweckmäßig ein einfacher, leicht zu handhabender Docht 20 benutzt, doch
kann an seine Stelle auch Watte, Kieselgur u. dgl. treten.
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Über das Röhrchen 23 wird ein für das zu messende Gas besonders empfindlicher
Katalyt 24 gebracht, der in bekannter Weise aus einzelnen Ringen bestehen und von
einer Vorreinigungsmasse 25 umgeben sein kann, die den Zweck hat, die schädlichen
Einwirkungen von Kohlenoxid auf den Katalyt 24 zu verhindern und den Wasserstoff
abzufangen. Katalyt und Vorreinigungsmasse sind von einem einfachen oder doppelten
Drahtkorb 26 umgeben, welcher mittels eines Schraubenringes 27 auf einen Schraubansatz
28 der Abschlußplatte 18 aufschraubbar ist.
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Die Vorrichtung wird durch eine metallene oder gut wärmeleitende
Haube 29 vervollständigt, welche dichtend auf einen Schraubansatz des Schraubringes
27 des Drahtkorbes oder unmittelbar auf die Abschlußplatte 18 aufschraubbar ist.
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Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß das Röhrchen 23 fest
in dem Drahtkorb 26 sitzt und beide Teile zusammen auf die Platte 18 aufgeschraubt
werden.
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Bei abgenommener Haube 29 zieht bei der Messung das Methan infolge
seines Diffusionsbestrebens unter Zurücklassungldes Kohlenoxyds in den Katalyt 24
ein und verursacht eine Wärmetömmg. welche Xden in dem Röhrchen23 befindlichen Äther
zum Verdampfen bringt, was eine Erhöhung des Druckes im Membranraum 21 und eine
Bewegung des Kontaktes 7 gegen den Kontakt 6 zur Folge hat, so daß bei eingeschaltetem
Kontakt 5 die Lampe 3 zum Leuchten kommt. Statt der Signalgebung durch die Lampe
3 kann durch den Schluß der Kontakte 6, 7, gegebenenfalls über ein Relais, jede
beliebige andere Signaleinrichtung oder aber auch die Bewetterungsanlage ,oId. dg1.
eingeschaltet werden.
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Durch Drehung wider Schraube 13 kann die Vorrichtung auf beliebige
Anzeigetemperaturen eingestellt werden. Dadurch, daß der Katalyt unmittelbar auf
ein Metallröhrchen einwirkt, welches die wärmeempfindliche Flüssigkeit in einem
saugfähigen Stoff verteilt enthält, ist die Empfindlichkeit dieser Vorrichtung sehr
groß, so daß I bis zoio Methan mit Sicherheit angezeigt wird. Geht der Methangehalt
und damit auch die Wärmetönung wieder zurück, so erlischt die Signallampe selbsttätig
und steht damit für eine neue Messung bereit.
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Um Iden Einfluß der Wärme des Meßraumes auf den Dampfdruck im Membranraum
2I zu berücksichtigen, sind besondere Vorkehrungen getroffen.
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Diese bestehen darin, daß die Einwirkung des Meßgas es auf den Katalyt
aufgehoben wird und nur die an sich stets vorhandene Wärmewirkung der Raumluft auf
das Röhrchen 23 zur Einwirkung gebracht wird. Dies geschieht dadurch, daß vor jeder
Messung die Metallhaube 29 gasdicht über den Katalytkörper in der aus der Zeichnung
ersichtlichen Weise geschraubt wird, so daß die Meßluft selbst nicht in den Katalyt
gelangen kann, wohl aber ihre Wärme über die Haube 29 und durch den Katalysator
hindurch an das Röhrchen 23. Gleichzeitig wird dabei der Kontakt 6 auf die gewünschte
Empfindlichkeit eingestellt, also in eine mehr ader weniger große Entfernung von
dem Kontakt 7 gebracht. Im Innenraum der Haube 29 befindet sich eine Einlage 30,
z. B. ein Wattebausch oder Docht, die mit einem chemischen Mittel versehen ist,
das die etwa in der Haube enthaltenen Teile des festzustellenden Gases zu absorbieren
oder zu beseitigen vermag, so daß diese Teile die Messung nicht zu beeinflussen
vermögen.
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Wird nun nach dieser Vorbereitung die Haube 29 entfernt, so kann
die Meßluft in den Katalyt gelangen und durch diesen bei Methangehalt einen zusätzlichen
Dampfdruck im Membranraum 21 erzeugen, der entsprechend der eingestellten Empfindlichkeit
die Signalgebung unabhängig von der eingestellten Raumlufttemperatur bewirkt. Ändert
sich die Temperatur der Meßluft, so muß die beschriebene Einstellung wiederholt
werden. An Stelle der abnehmbaren Haube kann auch jedes andere Mittel, z. B. eine
drehbare, gelochte Hülse, treten, welches den Katalyt zeitweilig abzudecken vermag.
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Die bekannte, auf verschiedene Empfindlichkeiten einstellbare Kontakteinrichtung
wird hier also dazu benutzt, um den Apparat auf die Temperatur des Meßraumes einzustellen.
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Bei der berschriebenen, auf katalytischer Wirkung beruhenden Meßvorrichtung,
fällt die Verwendung des üblichen Quecksilberausgleichkontaktthermometers fort,
da der in dem Röhrchen 23 erzeigte Dampfdruck unmittelbar auf die Membran 17 einwirkt.
Diese Maßnahme macht die Vorrichtung sehr unempfindlich gegen mechanische Stöße
u. dgl. und besonders geeignet als bewegliches Meßinstrument.
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Die Ausbildung der Abschlußplatte 18 kann so erfolgen, daß an Stelle
des Katalysatorkörpers 24 bis 26 nebst Röhrchen 23 eine Diffusionszelle aufschraubbar
ist, so daß gegebenenfalls die Messung mit der gleichen Vorrichtung in bekannter
Weise auch als Diffusionsmessung durchgeführt werden kann. Dabei kann die Metallhaube
29 in gleicher Weise zur Ausschaltung der Meßraumwärme dienen wie bei der Verwendung
des Katalytkörpers.