DE1598635B2 - Tragbares waermetoenungs gasanalysengeraet - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein tragbares Speisespannung abnimmt, wobei eine dadurch be-Wärmetönungs-Gasanalysengerät, vorzugsweise zur wirkte Zunahme des Ausgangssignals den Abfall ausBestimmung des Methangehaltes in der Atmosphäre gleicht. Dadurch ist eine automatische Stabilisierung von Kohlengruben, mit einer eigenen Speisespan- der Meßschaltung ohne irgendwelche Stabilisierungsnungsquelle und mit einer von dieser gespeisten 5 einrichtungen gesichert.

Brückenschaltung, in deren Zweigen Fühlelemente in Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausfüh-Form eines Meß- und eines Vergleichsfühlers ange- rungsbeispiels unter Bezugnahme auf das elektrische ordnet sind, die aus einem zylindrischen Trägerkörper Prinzipschaltbild näher erläutert,
aus porösem Werkstoff bestehen, der mit einer Platin- Ein Meßfühler 8 und ein Vergleichsfühler 9, die spirale bewickelt ist, wobei der Trägerkörper des io durch eine Abschirmung getrennt übereinander in Meßfühlers mit einem aktiven, die Oxydation von einer von einem Explosionsschutzdoppelsieb umbrennbaren Gasen bzw. Dämpfen beschleunigenden schlossenen Meßkammer angeordnet sind, bestehen Katalysator überzogen ist und wobei ferner Meß- und aus einer Platinspirale und einem porösen Träger-Vergleichsfühler unmittelbar nebeneinander und in körper. Der Trägerkörper des Meßfühlers 8 ist mit einer gegen den störenden Einfluß von Luftströmun- 15 einer aktiven Schicht aus feindispersen Metallen der gen in der Umgebung des Gerätes abschirmenden ge- Platingruppe überzogen. Der poröse Trägerkörper meinsamen Schutzvorrichtung angeordnet sind. des Vergleichsfühlers 9 weist keine aktive Oberin dem deutschen Gebrauchsmuster 1 872 191 ist flächenschicht auf. Die Platinspiralen des Meßfüheine Einrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins lers 8 und des Vergleichsfühlers 9 bilden zwei Zweige entflammbarer Gase mit einer Wheatstoneschen 20 einer nicht abgeglichenen Brücke 14.
Brückenschaltung beschrieben, bei der wenigstens Die Fühler 8, 9 sind so bemessen und so gestaltet, zwei Arme ein Anzeigeelement und ein Abgleich- daß die Wärmeabgabe des Meßfühlers 8 bei sinkender element aufweisen, die beide nah beieinander ange- Speisespannung abnimmt, was eine entsprechende ordnet sind, so daß sie den gleichen Umgebungs- Zunahme des Ausgangssignals bewirkt, die den erbedingungen ausgesetzt sind und etwa den gleichen 25 wähnten Abfall der Speisespannung ausgleicht. Hier-Temperaturwiderstandskoeffizienten aufweisen, wo- durch wird eine automatische Stabilisierung der Meßbei das Anzeigeelement einen spiralförmig um einen schaltung erreicht. Die Fühler 8, 9 können im Prinzip Kern gewickelten Draht mit voneinander getrennten kugel-, würfel- bzw. zylinderförmig gestaltet sein. Bei Windungen aufweist, der katalytisch aktiver ist als der vorliegenden Ausführungsform sind diese hohle, das Abgleichelement, die dadurch gekennzeichnet ist, 30 mit Platindraht bewickelte Zylinder aus aktivem daß die Entfernung der Abstände der einzelnen Win- Aluminiumoxyd. Eine selbsttätige Stabilisierung der düngen der Drahtwendel zwischen dem zweifachen Meßschaltung wird erreicht, wenn die ..Fühler 8, 9 und dem halben Wert des Durchmessers beträgt und folgende Maßverhältnisse aufweisen:
vorzugsweise gleich dem Drahtdurchmesser ist. Auf

diese Weise soll der erforderliche Heizstrom herab- 35 Zylinderhöhe/Zylindergesetzt werden. außendurchmesser 1: (0,65 bis 0,85)

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Genauig- Zylinderinnendurchmesser/

keit von Gasanalysengeräten mit Platinspirale wird Zylinderaußendurchmesser .. 1: (2,8 bis 3,2)
eine stabilisierte Speisespannung benötigt. Bei Trag- Drahtdurchmesser/Windungsgeräten legt man jedoch großen Wert auf geringes 40 abstand 1: (2,5 bis 3,5)

Gewicht. Diese Stabilisierungseinrichtungen haben

aber nicht nur ein beträchtliches Gewicht, sondern In der Meßdiagonale der Brücke 14 befindet sich

stellen auch zusätzliche Verbraucher elektrischer ein Anzeigegerät 15 mit Grenzwertschaltern, an dem

Energie dar, was wiederum eine Erhöhung der Kapa- der gemessene Gas- bzw. Dampfgehalt abgelesen

zität der Speisestromquelle erfordert, wodurch das 45 werden kann.

Gewicht des Gerätes zwangläufig nochmals ver- Das Anzeigegerät 15 liegt in Reihe mit einem Eich-

größert wird. widerstand 16. und parallel zu dem Anzeigegerät sind

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- ein Widerstand 17 und Druckknopfschalter 18 einge-

grunde, ein tragbares Wärmetönungs-Gasanalysen- schaltet. Durch Betätigung des Druckknopfes 18 kann

gerät zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren 50 das Gerät von der Fein- auf die Grobmessung umge-

Gasen und Dämpfen anzugeben, das Fühlelemente schaltet werden.

hoher Lebensdauer aufweist, die keine speziellen Ein- Die übrigen Zweige der Meßbrückenschaltung 14 richtungen zur Stabilisierung der Speisespannung er- werden von Festwiderständen 19, 20, 21 gebildet,
fordert. Der an der Speisespannung liegende Diagonalzweig Dies wird bei einem tragbaren Wärmetönungs-Gas- 55 der Brücke 14 ist über Einstellwiderstände 22, 23 und analysengerät erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einen Knopf schalter 24 an eine hermetisch abgeschlosdie hohlen zylindrischen Trägerkörper der Fühlele- sene Akkumulatorenbatterie 25 angeschlossen. Die mente aus y-Al-Oxyd bestehen, daß ihre Abmessun- Speisespannung wird mittels eines Anzeigegeräts 26 gen im Verhältnis Zylinderhöhe zu Zylinderaußen- mit Grenzwertschalter kontrolliert, das über den durchmesser = 1: (0,65 bis 0,85) und Zylinderinnen- 60 Knopfschalter 24 in die Batterieklemmen angeschlosdurchmesser zu Zylinderaußendurchmesser = 1: (2,8 sen ist. Der Knopfschalter befindet sich während der bis 3,2) zueinander stehen und daß die Platinspirale Messung in Schließstellung und wird nur beim Nachderart gewickelt ist, daß das Verhältnis Drahtdurch- laden der Akkumulatorenbatterie 25 geöffnet,
messer zu Windungsabstand = 1:(2,5 bis 3,5) er- Außer der Meßbrücke 14 ist auch ein Tonfrequenzfüllt ist. 65 generator an die Batterie 25 ständig angeschlossen, Durch eine derartige Bemessung der zylindrischen zu dem ein Transistor 27, Widerstände 28, 29, Kon-Trägerkörper und der Wicklung der Platinspirale densatoren 30, 31 und ein Transformator 32 gehöwird erreicht, daß die Wärmeabgabe bei sinkender ren. Die Sekundärwicklung des Transformators 32

steht über parallelgeschaltete Kontakte 33, 34 des Anzeigegerätes 15, Kontakte 35 des Anzeigegerätes 26 für die Speisespannung und einen Begrenzungswiderstand 36 mit einem Anpassungstransformator 37 in Verbindung. Die Sekundärwicklung des Transformators 37 ist ihrerseits über eineii Transistor 38 in der Verstärkerstufe an einen Ausgangstransformator 39 angeschlossen, in dessen Primärwicklung über einen Begrenzungswiderstand 40 eine Signallampe 41 und in dessen Sekundärwicklung die Hupe (eine elektrodynamische Kapsel) einer Signaleinheit 42 eingeschaltet ist.

Eine Diode 43 im Ladestromkreis der Akkumulatorenbatterie 25 sichert das Gerät bei fehlerhafter Polung für das Laden.

Wie erwähnt, beruht die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gasanalysengerätes auf der flammenlosen Verbrennung der zu messenden Dämpfe oder Gase an der Oberfläche eines katalytischen Meßfühlers 8, die mit einer Platinspirale bis auf eine Temperatur von 500° C erhitzt wird. Der Heizstrom wird von der Akkumulatorenbatterie 25 bezogen. Die Platinspirale liegt in einem Zweig der nicht abgeglichenen Brückenschaltung 14 und dient gleichzeitig als Widerstandsthermometer. Der andere Zweig der Brückenschaltung wird durch die Spirale des Vergleichsfühlers 9 gebildet. In der Meßdiagonale der Brücke 14 liegt das in Prozent des zu messenden Gasoder Dampfgehaltes geeichte Anzeigegerät 15 mit Grenzwertschalter. Steigt der Gehalt des zu messenden Gases bzw. Dampfes über den zulässigen Wert hinaus, so schlägt der Zeiger des Anzeigegerätes 15 bis zum Skalenende aus und schließt die Kontakte 33, 34, wodurch die Signaleinheit 42 betätigt wird.

Eine gefährliche Konzentration der brennbaren Bestandteile (z. B. Methan) wird folgenderweise gemeldet.

Im Gasanalysegerät ist ein stets unter Spannung liegender Tonfrequenzgenerator vorgesehen, der auf dem Transistor 27 basiert. Steigt die Konzentration des zu messenden Gases oder Dampfes über den zulässigen Wert hinaus, so werden die Kontakte 33 bzw. 34 des Anzeigegerätes geschlossen und verbinden die Ausgangswicklung des Transformators 32 mit der Primärwicklung des Anpassungstransformators 37, dessen Sekundärwicklung an den Eingang der auf dem Transistor 38 aufgebauten Verstärkerstufe angeschlossen ist.

Dadurch gelangt die im Transistor 38 verstärkte Generatorspannung an die Primärwicklung des Transformators 39, und die Hupe der Signaleinheit 42 tritt in Tätigkeit, und die Signallampe 41 leuchtet auf.

Wird einer der Brückenzweige unterbrochen bzw. kurzgeschlossen, so schlägt der Zeiger des Anzeigegerätes 15 in der einen oder anderen Richtung voll aus und berührt den linken oder rechten festen Kontakt 33 bzw. 34, welcher sich am Anfang bzw. Ende der Skala befindet. In beiden Fällen wird der Stromkreis der Signaleinheit durch einen der Kontakte 33, geschlossen und somit eine Störung in der Brükkenschaltung 14 gemeldet. Parallel zu den Kontakten

33, 34 liegen die Kontakte 35 des Anzeigegerätes 26, die beim Rückgang der Speisespannung unter den zulässigen Wert geschlossen werden. Um die Sicherheit einer Kontaktgabe durch die Kontaktgruppe 33,

34, 35 zu erhöhen, wird an ihren geöffneten Kontakten stets eine Spannung von 20 V aufrechterhalten. Durch den Anpassungstransformator 37 und den Widerstand wird weiter die zu schaltende Stromstärke bis zum Minimum vermindert, wodurch ein Kleben der Kontakte verhindert wird.

Die Stromversorgung der Meßbrückenschaltung 14 und der Signaleinheit erfolgt durch die hermetisch abgeschlossene Akkumulatorenbatterie 25 mit einer Nennspannung von 2,5 V, deren Kapazität für den lOstündigen ununterbrochenen Betrieb des Gasanalysengerätes ausreicht.

Alle Stromkreise des Gasanalysegerätes sind gegen Funkenbildung gesichert. Das Gewicht des Gerätes liegt unter 2,5 kg.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Tragbares Wärmetönungs-Gasanalysengerät, vorzugsweise zur Bestimmung des Methangehaltes in der Atmosphäre von Kohlengruben, mit einer eigenen Speisespannungsquelle und mit einer von dieser gespeisten Brückenschaltung, in deren Zweigen Fühlelemente in Form eines Meß- und eines Vergleichsfühlers angeordnet sind, die aus einem zylindrischen Trägerkörper aus porösem Werkstoff bestehen, der mit einer Platinspirale bewickelt ist, wobei der Trägerkörper des Meßfühlers mit einem aktiven, die Oxydation von brennbaren Gasen bzw. Dämpfen beschleunigenden Katalysator überzogen ist und wobei ferner Meß- und Vergleichsfühler unmittelbar nebeneinander und in einer gegen den störenden Einfluß von Luftströmungen in der Umgebung des Gerätes abschirmenden gemeinsamen Schutzvorrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlen zylindrischen Trägerkörper der Fühlelemente (8, 9) aus y-Al-Oxyd bestehen, daß ihre Abmessungen im Verhältnis Zylinderhöhe zu Zylinderaußendurchmesser = 1: (0,65 bis 0,85) und Zylinderinnendurchmesser zu Zylinderaußendurchmesser = 1: (2,8 bis 3,2) zueinander stehen, und daß die Platinspirale derart gewickelt ist, daß das Verhältnis Drahtdurchmesser zu Windungsabstand = 1: (2,5 bis 3,5) erfüllt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen