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Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Gasanalyse Die Erfindung
betrifft ein verbesserte!s Verfahren zur selbsttätigen Durchführung einer Gasanalyse,
bei der man ein zu analysierendes Gasgemisch mit Hilfe von Gaspumpen durch Vorrichtungen
zur stufenweisen selektiven Gasabsorption hindurchführt, die jeweils zwischen zwei
Gaspumpen geschaltet sind, welche als Mengenmesser für die von ihnen geförderten
Gase benutzt werden. Die Erfin.dung betrifft ferner einen zur Durchführung des verbesserten
Verfahrens geeigneten Gasanalysator.
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Um ein Gasgemisch unbekannter Zusammensetzung zu analysieren, wird
eine bestimmte Menge des Gasgemisches durch hintereinandergeschaltete Vorrichtungen
zur selektiven Gasabsorption geführt, in denen jeweils eine Komponente des Gasgemisches
absorbiert wird. Als Gasabsorptionsvorrichtung kann z. B. auch ein Verbrennungsrohr
dienen. Durch Messung bzw.
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Ermittlung des Mengenverhä,ltnisses der in. eine solche Absorptionsvorrichtung
eingeführten und der diese Vorrichtung verlassenden Gase läßt sich der prozentuale
Anteil desjenigen Gases feststellen, das in der betreffenden Vorrichtung absorbiert
wurde.
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Das Standardgerät für derartige Gasanalysen ist der bekannte Orsat-Apparat,
bei dem man. die Gasmengen jeweils vor und hinter einer Gasabsorptionsvorrichtung
auf gleichen Druck bzw. Zustand bringt, um sie volumetrisch zu messen. Die Ergebnisse
einer derartigen Analyse sind recht genau, der durch die Bedienung des Apparates
bedingte Zeitaufwand ist jedoch verhältnismäßig hoch.
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Man hat infolgedessen bereits vorgeschlagen, derartige Analysen selbsttätig
durchzuführen und das zu analysierende Gasgemisch mit Hilfe von Gaspumpen durch
die Gasabsorptionsvorrichtungen hindurchzuführen, wobei jede der Absorptionsvorrichtungen
jeweils zwischen zwei Gasmesser geschaltet ist. Die Gasmesser sind beispielsweise
rotierende Volumenmeßvorrichtungen, deren Umdrehungszahlen als ein Maß für die Menge
der geförderten. Gase benutzt werden, wobei zur Berücksichtigung unterschiedlicher
Drücke der Gase entsprechende Korrekturen d.urchzuführen sind.
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Es wurde auch schon empfohlen, als Mengenmesser für die Gase Gasblasenzähler
zu verwenden, bei denen die aus einem Tauchröhrchen austretenden Gasblasen durch
die beim Austreten einer Gasblase aus dem Tauchröhrchen erfolgende Unterbrechung
eines elektrischen Stromkreises gezählt werden.
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Diese bekannten, im wesentlichen selbsttätig arbeitenden Gasanalysatoren
haben den Nachteil, daß vor und hinter den einzelnen Gasmessern unterschiedliche
Gasdrücke herrschen und daß die Berücksichtigung der dadurch gegebenen unterschiedlichen
Gas dichten zusätzliche Einrichtungen, z. B. Differenz-
druckmesser, erfordern, die
d.ie Ermittlung eines genauen Analysenergebnfsses recht verwickelt machen.
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Um die durch unterschiedliche Druckänderungen bedingten Korrekturen
bzw. Fehler der Anzeige besonderer Gasmesser klein zu halten und die Messung als
ganzes zu vereinfachen, wurde auch schon der Vorschlag gemacht, bei einem selbsttätig
arbeitenden Gasanalysator jeder Absorptionsvorrichtung Gaspumpen vor- und nachzuschalten,
wobei die Gaspumpen von einem einzigen Elektromotor aus über eine gemeinsame Antriebswelle
kontinuierlich angetrieben und gewissermaßen als Mengenmesser für die von ihnen
geförderten Gase benutzt werden. Die Fördermenge dieser Gaspumpen ist veränderlich,
sie ist durch die Höhe einer die Pumpenräder mehr oder weniger einschließenden Flüssigkeitsmenge
gegeben, wobei die Höhe des Flüssigkeitsspiegels von dem Druck des oberhalb der
Flüssigkeit befindlichen Gases abhängt und sowohl der Gasdruck oberhalb der Flüssigkeit
als auch die Höhe des Flüssigkeitsspiegels vor und nach einer Absorptionskammer
bzw. einem Verbrennungsrohr als Maß für die absorbierte Gasmenge dienen kann. Auch
bei diesem Gerät können vor und nach einer Absorptionsvorrichtung bzw. einem Verbrennungsrohr
erhebliche Druck- und Strömungsunterschiede des Gases auftreten, die die Genauigkeit
der Messung des Gasvolumens empfindlich beeinträchtigen. Außerdem bedingt ein solches
kompliziert
aufgebautes Gerät verhältnismäßig große, nach außen schlecht abschließbare Gasräume,
die ebenfalls eine genaue Bestimmung der Gasanteile erschweren und eine träge Anzeige
der zugehörigen Meßgeräte ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel
zu beheben und die Genauigkeit der möglichst unmittelbar in Prozent Gasanteil erfolgenden
Messungen vor allem durch eine weitestgehende Druckkonstanz der Gase in allen Absorptionsstufen
zu steigern.
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Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen
darin, daß man jeder der Gaspumpen, zwischen die eine Gasabsorptionsvorrichtung
geschaltet ist, in Abhängigkeit von dem Druck der von der Pumpe zu fördernden Gase
derart absatzweise die Pumparbeit unterbrechen läßt, daß die betreffende Pumpe stets
nur unter jeweils gleichen Druck- und Strömungsverhältnissen arbeitet, wobei sie
gleiche Gasmengen je Zeiteinheit fördert, so daß man die Werte der Einschaltdauer
der einzelnen Pumpen als Maß für die jeweils geförderte Gasmenge benutzen kann.
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Wesentlich ist vor allem das Aufrechterhalten gleicher Druck- und
Strömungsverhältnisse während der Arbeitszeiten der einzelnen Pumpen, da nur eine
Konstanz dieser Verhältnisse die Gewähr dafür bietet, daß bei rotierenden Pumpen
die Zahl der Umdrehungen oder bei hubweise arbeitenden Verdrängerpumpen die Zahl
der Verdrängungshübe der jeweils geförderten Gasmenge proportional ist. Um gleiche
Strömungsverhältnisse zu schaffen, muß bei gleichem Druck bekanntlich auch die Arbeitsfrequenz
der Pumpen konstant gehalten werden, was bei einer rotierenden Pumpe eine konstante
Drehzahl oder bei einer hubwei se arbeitenden Verdrängerpumpe eine konstante Hubfrequenz
bedeutet. Damit wird aber - wie leicht einzusehen sein dürfte - die leicht und sicher
meßbare Arbeitszeit bzw. die Einschaltdauer jeder einzelnen Pumpe ein genaues Maß
für die von ihr geförderte Gasmenge.
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Als selbstverständlich kann eine Temperaturkonstanz der Gase vorausgesetzt
werden; falls eine solche Temperaturkonstanz nicht voll erreichbar sein sollte,
ist die Berücksichtigung von Temperaturunterschieden der Gase - die auch eine gewisse
Anderung der Strömungsverhältnisse hervorrufen (Änderung des spezifischen Gewichtes)
- durch entsprechende bekannte Korrekturen zu berücksichtigen.
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Durch technische Auswertung des soeben erläuterten Grundgedankens
werden die bei den bisher hekannten Systemen aus Druckänderungen oder unterschiedlichen
Strömungsverhältnissen hervorgehenden Nteßungenauigkeiten praktisch vollkommen ausgeschaltet,
so daß die angestrebte hohe Genauigkeit der Analyse bei einem selbsttätig arbeitenden
Analysenverfahren erreicht werden kann.
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Um den Zeitaufwand für die Durchführung einer solchen Gasanalyse
bei Anwendung des neuen, verbesseren Verfahrens klein zu halten und die Meßgenauigkeit
weiter zu steigern, empfiehlt es sich, die Gasräume innerhalb der Pumpen möglichst
klein zu bemessen, so daß die Trägheit des gesamten Systems klein ist und bereits
geringe Mengen eines zu analysierenden Gasgemisches zur Durchführung einer genauen
Gasanalyse ausreichen.
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Bei Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man die Differenzen
der Einschaltdauer zweier jeweils unmittelbar vor und hinter einer Gasal>sorptionsvorrichtung
eingeschalteten Pumpen
zur Ermittlung der in der betreffenden Gasabsorptionsvorrichtung
absurberenden Gasmenge verwenden. Benutzt man Gaspumpen, die in der Zeiteinheit
ihrer Einschaltdauer jeweils gleiche Gasmengen fördern, so kann man die Differenz
oder das Verhältnis der Laufzeiten der Gaspumpen ohne weitere Umrechnung als Meßgröße
für die absorbierte Gasmenge oder ihren prozentualen Anteil an dem zu analysierenden
Gasgemisch anzeigen lassen.
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Verwendet man dagegen Pumpen, die je Zeiteinheit ihrer Einschaltdauer
unterschiedliche Gasmengen fördern, so läßt sich diese unterschiedliche Gasmengenförderung
der Pumpen durch als Korrekturglieder wirkende Einstellvorrichtung in einer z. B.
da.s Verhältnis der Einschaltdauern der Pumpen anzeigenden Einrichtung ausgleichen.
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Ein zur Durchführung des verbesserten Gasanalysenverfahrens bestimmter
sebsttätig arbeitender Gasanalysator besteht aus mehreren Vorrichtungen zur selektiven
Gasabsorption, die jeweils zwischen zwei Gaspumpen geschaltet sind, von denen jede
durch ein von dem Druck der von ihr zu fördernden Gase abhängiges Steuerorgan ein-
und ausschaltbar ist, wobei vorzugsweise mit Einstellvorrichtungen versehene Meßeinnchtungen
zur Ermittlung und Anzeige der Einschaltdauerdifferenz oder des Einschaltdauerverhältnisses
zweier jeweils vor und hinter einer Absorptionsvorrichtung geschalteten Pumpen dienen,
z. B. an sich bekannte elektrische Zähl- oder Zeitmeßgeräte bzw. -meßschaltungen,
deren Anzeigevorrichtungen auf die jeweils absorbierte Gasmenge oder ihren Anteil
im gesamten Gasgemisch eichbar sind.
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Bei einem erfindungsgemäßen Gasanalysator, bei welchem zumindest
eine Absorptionsvorrichtung aus einem mit einer selektiven Absorptionsflüssigkeit
gefüllten Absorptionsgefäß besteht, ist das Absorptionsgefäß gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung mit einer Druckausgleichskammer versehen, so daß die Höhe des Flüssigkeitsspiegels
vom Gasdruck des aus der Absorptionsfiüsigkeit nach oben entweichenden Gases abhängig
ist, wobei mit dem Flüssigkeitsspiegel der an einer unteren Stelle ständig mit einem
Kontakt der Kontaktvorrichtung in Verbindung stehenden Absorptionsflüssigkeit ein
anderer oberer Kontakt der Kontaktvorrichtung derart zusammenwirkt, daß ein bei
niedrigerem Gasdruck und entsprechendem Eintauchen des oberen Kontaktes geschlossener
Erregerstromkreis eines Relais der Kontaktvorrichtung, welches in dieser Stellung
den Stromkreis der dem Absorptionsgefäß nachgeschalteten Gaspumpe unterbricht. bei
Uberschreitung des bestehenden Gasdruckes und dementsprechendem Austauchen des oberen
Kontaktes unterbrochen wird, wodurch während der Dauer dieser Unterbrechung durch
dieses Relais der Stromkreis der genannten Gaspumpe geschlossen und diese dadurch
eingeschaltet wird.
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Zur Messung der Laufzeiten der Gaspumpen und hierdurch mittelbar
der in einer Absorptionsvorrichtung absorbierten Gasmenge ist dabei den beiden Antriebsstromkreisen
der jeweils einer Absorptionsvorrichtung vor- und nachgeschalteten Gaspumpen vorteilhaft
gemeinsam ein elektrisches Zählwerk parallel geschaltet, welches lediglich proportional
der Differenz der von den Antriebsmotoren dieser Gaspumpen aufgenommenen Leistungen
angetrieben wird und damit als Meßgerät zur Messung der durch die genannte Absorptionsvorrichtung
absorbierten Gasmenge dient.
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Um unmittelbar über die Lauf dauer der einzelnen Gaspumpen zu einer
Anzeige oder Registrierung eines Gasauteiles in Prozent zu kommen, kann die Differenzlaufzeit
der beiden einer Absorptionsvorrichtung vor- und nachgeschalteten Pumpen gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine Ladung mindestens eines Kondensators großer
Kapazität bewirken, welcher als Mittelwertbildner für ein augenscheinlich vorhandenes
Laufzeitverhä.ltnis der beiden Pumpen wirkt und. über einen verhältn.ismäßig großen
geeichten Widerstand geladen wird, wobei die sich an dem Kondensator bzw. an den
Kondensatoren ausbildende Spannung durch ein elektrisches Spannungsmeßgerät mit
großem Widerstand gemessen wird und als Maß der Gaszusammensetzung dient.
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Einzelheiten und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung
zu entnehmeni, in der drei Ausführungsbeispiele eines eirfindungsgemäßen Gasanalysators
an Hand entsprechender schematisch gehaltener Figuren der Zeichnung erläutert sind.
Es zeigt Fig. 1 den dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Gasanalysator
mit Zählwerksvorrichtungen zur Zählung der Differenzlaufzeiten der einzelnen Gaspumpen,
Fig. 2 den dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Gasanalysator, bei dem
das Laufzeit verhältnis zugeordneter Gaspumpen über Kondensatoren in eine Spannung
umgewandelt wird, die zur unmittelbaren Anzeige der Gaszusammensetzung in Prozent
dient, Fig. 3 den dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechenden Gasanalysator mit
verschiedenen Meßvorrichtungen, die ebenfalls eine unmittelbare Anzeige oder Registrierung
der Gaszusammensetzung ermöglichen.
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Der dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Gasanalysator besteht
gemäß Fig. 1 zunächst aus drei durch Rohrleitungen miteinander verbundenen Absorptionsgefäßen
4, in denen sich jeweils eine bestimmte selektive Absorptionslösung 4', 4" und 4"'
befindet. Sowohl zwischen diesen drei Absorptionsgefäßen 4 als auch unmittelbar
vor dem ersten. und nach dem letzten dieser Absorptionsgefäße befinden sich Gaspumpen
Pt, P2, P3 und P4 vollkommen gleicher Ausführung, welche bei ihrer Einschaltung
das Gas durch die jeweils dort befindliche Rohrleitung fördern. Diese Pumpen können
z. B. mit Eichzeichen S1, S2, S3 und S4 zur Kennzeichnung bestimmter Eicheinstellungen
versehen sein.
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Jedes Absorptionsgefäß 4 weist etwa die Gestalt einer jedoch lediglich
einwandig ausgeführten Thermosflasche auf, deren oberer verhältnismäßig stark verengter
und kurzer Hals bis auf eine kleine Anschlußöffnung für das wegführende bzw. zum
nächsten Absorptionsgefäß 4 führende Rohr verschlossen ist. Die Zuführungsleitungen
münden jeweils unten an der tiefsten Stelle in jedes Absorptionsgefäß 4 ein.
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Im unteren Bereich weist jede!s Absorptionsgefäß 4 eine kleine, zu
einer Druckausgleichskammer 14 führende Abzweigleitung auf, und die in dem Absorptionsgefäß
befindliche Absorptionslösung 4' bzw. 4" oder 4"' füllt dieses etwa bis zum unteren
Ran.d des oberen verengten Hals stückes aus, wobei in der etwa auf gleicher Höhe
daneben befindlichen Druckausgleichskammer 14 über dem Flüssigkeitsspiegel noch
ein bestimmtes Luftpolster besteht.
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In das verengte Halsstück ragt von oben ein Kontakt 9' bis nahezu
an den unteren Rand dieses Hals-
stückes hinein. und im unteren Teil des Absorption.sgefäßes
4 befindet sich ebenfalls ein Kontakt 10', der in die dortige Absorptionsflüssigkeit
eintaucht. Beide Kontakte9' und 10' sind dicht durch die Wand des Absorptionsgefäßes
hindurchgeführt, indem sie. z. B. in die aus Glas bestehende Wandung eingeschmolzen
sind.
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Alle Absorptionsgefäße 4 sind gleich ausgebildet, und lediglich zum
besseren Verständnis der Wirkungsweise des Analysators sind die im übrigen völlig
gleich ausgebildeten oberen und unteren Kontakte an den verschiedenen Absorptionsgefäßen
mit 9', 9" und 9"' bzw. mit 10', 10" und 10"' bezeichnet.
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Die Pumpen.P1, P2, P3 und P4 sind durch im einzelnen nicht dargestellte
Elektromotoren antreibbar, von denen in Fig. 1 unmittelbar neben diesen Pumpen lediglich
je eine Antriebswicklung A1, A2, A3 und A4 dargestellt ist, die im Falle der Einschaltung
dieser Motoren an ein Wechselstromnetz NS angeschlossen sind. Zur Einschaltung der
dem ersten Absorptionsgefäß 4 vorgeschalteten Pumpe P1 dient ein Einschalter E,
der in Fig. 1 in seiner geöffneten Stellung gezeigt ist. Die Einschaltung der weiteren
Gaspumpen P2, P3 und P4 erfolgt über zugeordnete Relais R1, R2 und R3 selbsttätig,
derart, daß die Stromkreise der Antriebswicklungen 242 A3 und 4 der entsprechenden
Elektromotoren bei abgeschalteten Relais an das Wechselstromnetz NS angeschlossen
sind.
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Die Relais R1, R2, R3 befinden sich einander parallel geschaltet
an einem eigenen Netz, welches von dem genannten Wechselstromnetz NS über einen
Transformator T gespeist wi.rd. Während sie jedoch einerseits unmittelbar an diesem
Netz liegen, sind sie anderseits je mit einem der genannten Kontakte 10', 10" und
10"' verbunden, so daß ihre Erregung nur möglich ist, wenn die genannten, ihrerseits
mit dem anderen Pol des Netzes verbundenen oberen Kontakte 9', 9'' und 9'''in die
jeweils darunter befindliche Absorptionsflüssigkeit 4', 4'' bzw. 4''' eintauchen.
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Je zwei aufeinanderfolgenden Gaspumpen P1, P2 bzw. P2, P3 bzw. P3,
P4 ist ein Zählwerk Z2 bzw. Zs bzw. Z4 zugeordnet, wogegen der Pumpe P3 außerdem
noch ein Zählwerk Z1 zugeordnet ist. Jedes dieser Zählwerk Z1, Z2, Z3, Z4 welist
eine Zåhlwelrksscheibe, einen Dämpfungsmagneten N und eine unmittelbar an das Wechsel
stromnetz NS angeschlossene Spannungsspule D auf, die Zählwerke Z2, Z3 und Z4 außerdem
noch je zwei Antriebsspulen DR2 und DL2 bzw.
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DR3 und DL3 bzw. DR4 und. DL4, die im Falle ihrer Erregung die Zählwerks
scheibe in entgegengesetzter Richtung antreiben, womit diese Scheibe also im Falle
der gleichzeitigen Erregung der beiden zugehörigen Antriebsspulen DR und DL stehenbleibt.
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Von den genannten Antriebsspulen ist die Antriebsspule DR2 dem Antriebsstromkrelis
der Antriebswicklung A1 von dem Antriebsmotor zur Gaspumpe P1 und die Antriebsspule
DL2 dem Stromkreis der Antriebswicklung 2 des Elektromotors zur Gaspumpe P2 parallel
geschaltet. Daraus ergibt sich, daß das Zählwerk Z2 und dementsprechend auch die
übrigen Zählwerke Z3 und Z4, die mit ihren Antriebsspulen DR3, DL3 bzw. DR4, DL4
entsprechend in die Stromkreise der Antriebswicklungen A3 und A4 parallel eingeschaltet
sind, jeweils nur die Laufzeit registrieren bzw. zählen, die die eine der beiden
zugehörigen Pumpen länger als die andere läuft. Lediglich das bereits erwähnte,
außerdem noch vorhandene Zählwerk Z1 welches nur eine Antriebsspule DR1
benötigt,
zählt den vollen Umlauf der Pumpe P1 in üblicher Weise und gibt damit ein Maß für
das dem Gasanalysator zugeführte Gesamt-Gasvolumen. die aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht,
ist jed.er Antriebsspule DR1, DR2, DR3, DR4 sowie DL2, DL3 und DL4 je ein Abgleichwiderstand
1V vorgeschaltet, der nicht nur die Abgleichung der vorhandenen Leitungswiderstände,
sondern auch einen Ausgleich unterschiedlicher Charakteristiken zwischen den einze@nen
Gaspumpen bzw. deren Antriebsmotoren zuläßt. sc daß trotz derartiger Unterschiede
eine einwandfreie Volumenmessung möglich ist.
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Der dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Gasanalysator arbeitet
folgendermaßen; Durch Einschalten des Einschalters E wird die Gaspumpe P1 in Betrieb
gesetzt, wodurch außerdem das dieser Pumpe allein zugeordnete Zählwerk Z1 angetrieben
wird.
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Durch die Gaspumpe P1 wird das zu analysierende Gas zunächst in das
Absorptionsgefäß 4 der ersten Al>sorptionsvorrichtung gefördert. steigt dort
durch die Absorptionsflüssigkeit 4' hoch, tritt aus der Absorptionsflüssigkeit,
soweit es von dieser nicht absorbiert wurde, an der Stelle des verengten oberen
Halsstückes des Absorptionsgefäßes wieder aus und gelangt dara.n anschließend durch
die an dieses Hajsstück anschließende Rohrleitung weiter zur Pumpe P2 die zunächst
noch so lange stillsteht, wie die Absorptionsflüssigkeit 4' den oberen Kontakt 9'
benetzt. Sofern nicht das gesamte Gasvolumen in dem ersten Absorptionsgefäß 4 absorbiert
wird, vergrößert sich das in dem Halsstück vorhandene Restgasvolumen 5' unter einem
gleichzeitigen entsprechenden Druckanstieg und einem ebenfalls entsprechenden Flüssigkeitsdurchtritt
aus dem Absorptionsgefäß nach der zugehörigen Druckausgleichskammer 14 hin so lange,
bis der Kontakt 9' bereits nach einem geringfügigen Druckanstieg aus der Absorptionsflüssigkeit
4' austaucht. Während vorher vom ersten Augenblick des Anlaufens der Gaspumpe P1
bis zu diesem Augenblick des Austauchens des Kontaktes 9' aus der Absorptionsflüssigkeit
4' die Zählwerksscheibe des Zählwerkes Z29 durch die Antriebsspule DR2 angetrieben,
zählte, wird nunmehr durch das infolge der Kontaktöffnung abgeschaltete Relais R1
die Antriebswicklung A2 des Elektromotors der Gaspumpe P2 an das Wechselstromnetz
NS angeschlossen, wodurch mit dem Förderbeginn der Gaspumpe P2 auch die Antriebsspule
DL2 des Zählwerkes Z2 erregt wird. Das hat zur Folge, daß die Zählwerksscheibe des
Zählwerkes Z2 nunmehr stehenbleibt, da sich die Drehmomente der beiden Antriebsspulen
DR2 und DL2 gegenüber der Zählwerksscheibe uegcn seitig aufheben. lurch die Tätigkeit
der Gaspumpe P2 wird das Restgasvolumen 5' im oberen Halsstück des Absorptionsgefäßes
4 der ersten Absorptionsvorrichtung schnell kleiner, wodurch der Flüssigkeitsspiegel
der Absorptionsflüssigkeit 4' wieder steigt und schließlich der Kontakt zwischen
der Flüssigkeit und dem Kontakt 9' wiederhergestellt wird. Hierdurch wird das Relais
R1 über sein Netz eingeschaltet und der Stromkreis der Antriebswicklung A2 des Elektromotors
der Gaspumpe P2 wieder unterbrochen. Im selben Augenblick wird die Antriebsspule
DL2 des Zählwerkes Z2 wieder stromlos, und die zugehörige Zählwerksscheibe setzt
ihren Lauf, nunmehr wieder allein durch die Antriebsspule DR2 angetrieben, fort.
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In gleicher Weise, wie vorstehend bezüglich der ersten Absorptionsvorrichtung
geschildert, gelangt das zu analysierende Gas von der Gaspumpe P2 aus
in das Absorptionsgefäß
4 der zweiten Absorptionsvorrichtung und von dort bei entsprechender Größe des Restgasvolumens
5'' über die Gaspumpe P3 in das Absorptionsgefäß der letzten Absorptionsvorrichtung,
aus der es schließlich, soweit seine Gasbestandteile in den verschiedenen Absorptionsvorrichtungen
nicht absorbiert wurden und ein entsprechend großes Restgasvolumen 5"' erreicht
ist, über die Gaspumpe P4 wieder abgepumpt wird. Aus Fig. 1 geht ohne weiteres hervor,
daß dabei die Zählwerke Z3 und Z4 in der gleichen Weise wie das Zählwerk Z2 arbeiten,
so daß durch sie das in der zweiten und dritten Absorptionsvorrichtung absorbierte
Gasvolumen gezählt wird. Nach Ausschaltung des Einscha,lters E bleibt zumindest
die Gaspumpe P1 stehen. Sofern jedoch noch Gas aus einer Absorptionsflüssigkeit
aufsteigt. werden auch jetzt noch die nachgeordneten Pumpen angetrieben, wodurch
z. B. auch eine da.s Meßergebnis richtig beeinflussende Rückwärtszählung eines Zählwerks
eintreten kann.
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Wenn auch der vorgeschriebene Gasanalysator gemäß Fig. 1 nicht jederzeit
eine unmittelbare Ablesung der Gaszusammensetzung in Prozent des Gesamtvolumens
angibt, so läßt sich eine solche unmittelbare Ablesung doch z. B. dann ermöglichen,
wenn das Zählwerk Z1 gerade eine volle Zehnerpotenz, d. h. 10.
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100, 1000 usw. anzeigt. Unter der Voraussetzung, daß bei Beginn einer
durchgeführten Gasanalyse sämtliche Zählwerke auf 0 standen, zeigen in diesem Falle
die übrigen Zähiwerke Z2, Z3 und Z4 unmittelbar die Prozentwerte der Gaszusammensetzung
an.
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Eine solche Ablesung läßt sich ohne weiteres herbeiführen, wenn z.
B. der Einschalter E durch eine beobachtende Person ausgeschaltet wird, wenn das
Zählwerk Z1 eine vorgenannte Zehnerpotenz gerade erreicht hat. Im Falle einer gleichbleibenden
Gaszusammensetzung de:s zu untersuchenden Gases gilt hierbei selbstverständlich,
daß die Genauigkeit der Gasanalyse mit der Untersuchungsdauer steigt.
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Der dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechende Gasanalysator ist
ganz ähnlich wie der vorgenannte aufgebaut, so daß die nachstehende Beschreibung
im wesentlichen auf die unterschiedlichen Merkmale beschränkt werden kann. Auch
hier sind vier Gaspumpen P1, P2, P3 und P4 vorgesehen, zwischen denen sich je ein
Gasabsorptionsgerät 4 befindet. Die Kontakte 9', 10', bzw. 9'', 10'' bzw.
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9''', 10''' befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch an
der Stelle eines sogenannten Kontaktmanometers M1 bzw. M2 bzw. M3. welches einerseits
durch den Druck der Absorptionsflüssigkeit und anderseits im Falle, daß mit den
Absorptionsgefäßen 4 Druckausgleichskammern 14 verbunden sind, unmittelbar mit der
Atmosphäre (bei den Kontaktmanometern M1 und M2) oder im Falle, daß keine besondere
Druckausgleichskammer 14 vorgesehen ist. mit dem Druck eines dortigen, ebenfalls
als Druckausgleichskammer wirkenden Luftraumes beaufschlagt ist.
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Die vorgenannten Kontaktmanometer können zur unmittelbaren Einschaltung
der Antriebswicklungen A2, A3 bzw. A4 der Elektromotoren zum Antriebe der Pumpen
P2, P3, P4 verwendet werden, womit besondere Relais und ein zur Versorgung dieser
Relais dienendes besonderes Netz entbehrlich sind. Die Schaltung der Antriebswicklungen
A1, A2, A3 und A4 der entsprechenden Elektromotoren ist derart, daß die Antriebswicklung
A1 zunächst in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel über einen
Einschalter an das Wechselstromnetz NS angeschlossen
ist, während
die weiteren Antriebswicklungen 2, A3 und A4 einerseits unmittelbar an diesem Wechselstromnetz
NS und anderseits jeweils über die Kontakte 9' und 10' bzw. 9" und 10" bzw. 9"'
und 10"' eines entsprechenden Kontakt mano.meters M1 bzw. M2 bzw. Ms an dasselbe
Netz angeschlossen sind.
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Die Einschaltung und Ausschaltung der Gaspumpen P2, P3 und P4 erfolgt
damit in genau gleicher Weise wie bei dem bereits beschriebenen ersten Ausführungsbeispiei
in Abhängigkeit vom Druck des Restgases bzw. von der entsprechenden Größe des jeweiligen
Restgasvolumens 5' bzw. 5" bzw. 5"' an der Austrittsstelle der einzelnen Absorptionsgefäße
4.
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Im Gegensatz zu dem Gasanalysator gemäß Fig. 1 dient bei dem Gasanalysator
nach Fig. 2 eine nachstehend näher beschriebene Kondensatoranordnung dazu, je Absorptionsvorrichtung
Mittelwerte augenblicklich vorhandener Laufzeitverhältnisse zwischen jeweils zwei
zugeordneten Gaspumpen zu ermitteln, die dann unmittelbar als Prozentangaben der
Gaszusammensetzung abgelesen oder registriert werden können.
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Der genannten. Antriebswicklung A1 ist ein Transformator T1 parallel
geschaltet, der zur Erzeugung des Heizstromes für drei Gleichrichterröhren G dient,
wobei sich in dem Heizstromkreis jeder Gleichrichterröhre G noch ein üblicher Einstellwiderstand
W3 befindet. Die drei Gleichrichterröhren G selbst liegen je in einem Sekundärstromkreis
eines Transformators T2, dessen Primärwicklung von einer Mittelabzapfstelle aus
unmittelbar an dem Wechselstrom NS liegt, während die beiden Enden der Priinärwicklung
über je einen Abgleichwiderstand W1 jeweils den Antriebswicklungen. A1, A2 bzw.
22 A3 bzw. 3, A4 der Antriebsmotoren der Pumpen beiderseits einer Absorptionsvorrichtung
parallel geschaltet sind. Unterschiedliche Charakteristiken zwischen den verschiedenen
Gaspumpen bzw. deren Antriebsmotoren können damit auch bei diesem Gasanalysator
durch eine entsprechende Einstellung der Abgleichwiderstände W. berücksichtigt werden.
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Während die Sekundärwicklung jedes Transformators T2 einerseits über
einen weiteren Eichwiderstand W@ unmittelbar an die Anode der zugehörigen Gleichrichterröhre
G angeschlossen ist, ist die Sekundärwicklung anderseits mit dem einen Pol eines
Kondensators C3 bzw. C2 bzw. C3 verbunden, dessen anderer Pol an die Kathode der
entsprechen den Gleichrichterröhre G angeschlossen ist. Auf diese Weise wird jeder
Kondensator C3 bzw. C2 bzw. C3 von dem gleichgerichteten Sekundärstromkreis des
zugehörigen Transformators T2 entsprechend dem Laufzeitverhältnis der beiden zugehörigen
Pumpen P1, P2 bzw. P2, P3 bzw. P3, P4 mehr oder weniger aufgeladen.
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Infolge der Verwendung von Kondensatoren mit sehr großer Kapazität
und von Eichwiderständen W2 mit sehr hohem Ohmwert ergibt sich an den Kondensatoren.
eine Aufladung, die den einzelnen Schwankungen zwischen dem eingeschalteten und
dem ausgeschalteten Zustand einer Antriebswicklung nur mit sehr großer Trägheit
folgt, so daß das an den Kondensator C1 bzw. C2 bzw. Cs angeschlossene Spannungsmeßgerät
Vt bzw. V2 bzw. V3 mit ausreichender Genauigkeit das über eine längere Zeitspanne
»integrierte« Laufzeitverhältnis zwischen den zwei zugeordneten Pumpen anzeigt.
Diese Spann,ungsmeßgeräte können damit ebenfalls unmittelbar in Prozent Gasanteil
geeicht werden, so daß mit ihnen eine Gas-
zusammensetzung jederzeit unmittelbar
in Prozent abgelesen werden kann. Selbstverständlich können statt anzeligender Meßgeräte
4, V2, V3 auch Registriergeräte oder Fernschreiber bzw. Fernanzeiger angeschlossen
werden.
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Der deIn dritten Ausführungsbeispiel entsprechende Gasanalysator
unterscheidet sich von den. vorbeschriebenen lediglich in. seinem elektrischen Teil.
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Der Einschalter E liegt hier bereits in der Zuführungsleitung des
Wechselstromnetzes. Im Anschluß an den Einschalter E ist an das Wechselstromnetz
zunächst die Antriebswicklung A, angeschlossen, danach die Antriebswicklung A2 über
ein Relais R1 und die Antriebswicklungen A3 und A4 je über ein entsprechendes Relais
R2 bzw. R3. Die Einschaltung jeder der Antriebswicklungen A2, A3 bzw. A4 ist lediglich
dann möglich, wenn im Falle der Antriebswicklung, das Relais R1 eingeschaltet ist
bzw. im Falle: der Antriebswicklung A3 sowohl das Relais R1 als auch das Relais
R2 und im Falle der Antriebswicklung A4 sämtliche Relais Rl, R2 und R3 zugleich
eingeschaltet sind, d. h. daß jede einer anderen Pumpe P1 bzw. P2 bzw. P3 nachgeschaltete
Gaspumpe P2 bzw. P3 bzw. P4 nur umlaufen kann, wenn alle vorgeschalteten Gaspumpen
ebenfalls umlaufen.
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Die Relais R1, R2 und R3 befinden sich, wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
in Parallelschaltung in einem Sekundärstromkreis eines ebenfalls nach dem Einschalter
E an das Wechselstromnetz NS angeschlossenen Transformators T. Während die Relais
einerseits unmittelbar an den einen Pol des Sekundärkreises angeschlossen sind,
sind dieselben anderseits jeweils über ein Kontaktmanometer M1 bzw. M2 bzw. M3 in
gleicher Weise angeschlossen, wie es bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert
wurde. wobei der alleinige Unterschied darin besteht, daß die Kontaktmanometer gemäß
Fig. 2 unmittelbar an das Wechselstromnetz angeschlossen sind, während die zuletzt
beschriebenen Kontaktmanometer mit Rücksicht auf die zu betätigenden Relais Rl,
R2 und R3 an den letztgenannten Sekundärstromkreis angeschlossen sind, wodurch sich
jedoch in der Wirkungsweise der Kontaktmanometer selbst, die bereits beschrieben
wurde, nichts ändert.
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Der Antriebswicklung A1 ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
über einen Angleichwiderstand W ein Kondensator C1 parallel geschaltet, wobei sich
in diesem Stromkreis nach dem Kondensator C1 noch eine Gleichrichterröhre G befindet,
die ihrerseits über einen weiteren Abgleichwiderstand W an dem Wechselstromnetz
NS liegt. Der Heizstromkreis für diese Gleichrichterröhre G ist in Fig. 3 nicht
be sonder dargestellt, obgleich er selbstverständlich analog dem Heizstromkreis
gemäß Fig. 2 ebenfalls vorgesehen ist.
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In gleicher Weise ist auch der Antriebswicklung A2 über einen Abgleichwiderstand
W ein Kondensator C2 parallel geschaltet, wobei sich die genannte Gleichrichterröhre
auch in diesem Stromkreis nach dem Kondensator C2 befindet. Damit ergibt sich also,
daß von den beiden Kondensatoren C1 und C2 die jeweils den Abgleichwiderständen
W entgegengesetzten Pole gemeinsam an eine Zuleitung zur Gleichrichterröhre G angeschlossen
sind. Beide Kondensatoren Cl, C2 sind durch ein Spannungsmeßgerät VI überbrückt,
welches somit das Aufladungsgefälle zwischen diesen Kondensatoren und damit schließlich
das Laufzeitverhältnis zwischen den beiden Pumpen P1 und P2 anzeigt. Auch dieses
Meßgerät kann unmittelbar in Prozent Gasanteil geeicht werden, da die
Kondensatoren
C1 und C2 eine große Kapazität aufweisen und ebenso die Abgleichwiderstände W so
groß gewählt sind, daß die Kondensatoren als Mittelwertbildner wirken und die praktisch
erzeugte Aufladung einem jeweils zwischen den beiden Pumpen P1 und P2 vorhandenen
Laufzeitverhältnis entspricht.
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Um das Spannungsverhältnis den zugeordneten Pumpen anpassen zu können,
sind die beiden Kondensatoren C1 und C2 außer durch das Spannungsmeßgerät V1 auch
durch einen hochohmigen Potentiometerwiderstand PW überbrückt, dessen verschiebbare
Abzapfstelle an die Verbindungsstelle zwischen den beiden Kondensatoren C1 und C2
mit der Gleichrichterröhre G ebenfalls angeschlossen ist.
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Statt der Kondensatoren C1, C2 dient zur Messung des Laufzeitverhältnisses
zwischen den Pumpen P., und P3 als Mittelwertbildner eine Heizanordnung mit einer
Heizdrahtspirale, deren (in Fig. 3) linker Zweig - über einen Abgleichwiderstand
W - unmittelbar an das Wechselstromnetz NS angeschlossen ist, während deren anderer
Zweig über das Relais R2 lediglich dann an das Wechselstromnetz NS angeschlossen
ist, wenn die Pumpe P3 abgeschaltet, die Pumpe P2 jedoch eingeschaltet ist. Auf
diese Weise werden die beiden Zweige der Heizdrahtspirale HS entsprechend dem Laufzeitverhältnis
der beiden Pumpen P2, P, verschieden stark aufgeheizt. Dieser Temperaturunterschied
wird über ein Thermoelement TE zur Erzeugung einer entsprechenden Thermoelementspannung
ausgenutzt, die ihrerseits durch ein Spannungsmeßgerät V2 gemessen wird, welches
da mit zur unmittelbaren Anzeige eines Gasanteiles ebenfalls in Prozent geeicht
sein. kann. In dem Stromkreis des Thermoelementes befindet sich dabei schließlich
in üblicher Weise noch ein Ahgleichwiderstand W.
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Zur Messung der Differenzlaufzeit zwischen den Pumpen P3 und P4 dient
schließlich ein Zählwerk, welches z. B. nach Art eines selbst anspringenden Synchronuhrenzählers
ausgebildet sein kann. Die Antriebsspule dieses Zählers Z liegt einerseits unmittelbar
und anderseits über die Relais R1, R2 und R3 an dem Wechselstromnetz NS. Das Zählwerk
Z kann damit nur umlaufen, wenn die Pumpen P1, P2 und P3 eingeschaltet, die Pumpe
P4 jedoch abgeschaltet ist, und zeigt damit die Differenzlaufzeit zwischen den Pumpen
P3 und P4 an und gibt auch auf diesem Wege Aufschluß über die an der zwischen den
Pumpen P3 und P4 hefindlichen Absorptionsvorrichtun.g absorbierte Gasmenge.
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Der Zähler Z könnte auch statt als Synchronuhrenzähler als ein Wechselstrom-V
ihrations-Periodenzähler ausgebildet sein. Die an den Spannungsmeßgeräten Vt und
V2 gemessenen Werte können natürlich in üblicher Weise auch auf Registriergeräte,
Fernschreiber, Fernanzeiger u. dgl. übertragen verden. AuRerdem könnte, falls dies
gegehenenfalls zur Eichung der Anlage gewünscht wäre, unmittelhar hinter jeder Pumpe
Pt, Po usw. auch ein zusätzlicher Gasmengenmesser angeordnet sein.
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In der Zeichnung sind die Pumpen PX, P2 usw. schema.tisch als Zahnradpumpen
dargestellt. Diese Pumpen könnten auch in irgendeiner anderen geeigneten Weise ausgeführt
sein, z. B. auch als elektromagnetische Membranvibrationspumpen, und als Antriebe
für die Gaspumpen können gleichartige Synchronmotoren dienen, die während ihrer
vorzugsweise elektromagnetischen schlupffreien Einschaltung unter gleichbleibender
Antriebslei stung eine gleichbleibende Förderleistung der Pumpen hewirken.