DE1698549C3

DE1698549C3 - Device for the clear display of the proportion of combustible components in a gas sample

Info

Publication number: DE1698549C3
Application number: DE1698549A
Authority: DE
Inventors: Elmar 4630 Bochum Arensmeyer; Karl Dipl.-Ing. Dr. 4630 Bochum-Linden Winter
Original assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFTSKASSE 4630 BOCHUM
Current assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFTSKASSE 4630 BOCHUM
Priority date: 1962-11-10
Filing date: 1962-11-10
Publication date: 1975-05-28
Also published as: DE1698549A1; DE1698549B2; BE639577A; NL300199A

Description

Die !Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur eindeutigen Anzeige des Anteils brennbarer Bestandteile in einer Gasprobe mit einer die Gasprobe aufnehmenden Kammer, in der hintereinandcrgcschallet ein durch seine beim Einschalten des Stroms erfolgende Aufheizung die Verbrennung des brennbaren Bestandteils der Gasprobe bewirkender Meßwiderstandsdraht und ein nur gering aufheizbarer Kornpensationswiderstandsdraht untergebracht sind, deren Verbindungsstelle eine Ecke einer Wheatstone'-ichen Brückenschaltung mit zwei weiteren Widerständen bildet.The! Invention relates to a device for unambiguous Display of the proportion of combustible components in a gas sample with a gas sample recording Chamber in which one behind the other sounds a sound that occurs when the current is switched on Heating the combustion of the combustible component of the gas sample causing the measuring resistor wire and an only slightly heatable compensation resistance wire are housed, the Connection point a corner of a Wheatstone-like bridge circuit with two other resistors forms.

Eine solche Vorrichtung arbeitet auf der Basis der Bestimmung der Wärmetönung, d. h. der Messung der bei der Verbrennung des Methans freiwerdenden Wärme. Mit diesen Geräten kann nach der Verbfennungsgleichung Such a device operates on the basis of the determination of the heat tone, i. H. the measurement the heat released when the methane is burned. These devices can be used according to the verbal equation

CH4 + 2O2 ► CCh+ 2H₂O + 193,5 kcalCH4 + 2O2 ► CCh + 2H ₂ O + 193.5 kcal

der Methangehalt bis zu 9,5% quantitativ richtig bc- «timmt werden. Bei höheren Methangehalten reicht der Sauerstoffgehalt der Probe nicht aus, um das Methan vollständig zu verbrennen. Die Anzeige der Vorrichtung ist daher bei höheren Methangehaltcn als 9,5% der Hälfte des Saucrstoffgehalts annähernd proportional.the methane content of up to 9.5% can be quantitatively correctly determined. Sufficient for higher methane levels the oxygen content of the sample is not enough to completely burn the methane. The display of the The device is therefore approximately half of the oxygen content at methane contents higher than 9.5% proportional.

Man kann daher bei solchen Vorrichtungen nicht unterscheiden, ob die Gasprobe einen Methangehalt von 1% oder etwa 90¹Vo, von 2% oder etwa 80% usw. aufweist. Diese Doppeldeutigkeit der Anzeige ist wegen der Gefahr, die beispielsweise das Methangas unter Tage darstellt, ein erheblicher Nachteil der bisher im Bergbau verwendeten Vorrichtungen.It is therefore possible with such devices do not distinguish whether the sample gas having a methane content of 1% or about 90 ¹ Vo, of 2% or about 80% and so on. This ambiguity of the display is a considerable disadvantage of the devices previously used in mining because of the danger posed by methane gas underground, for example.

Hohe Mcthangehalte treten gelegentlich in der Grube besonders an hochgelegenen Punkten des Grubengebäudes, an der sogenannten Firste, auf. So kann beispielsweise ein Schießmeister, d<".r vor dem Schießen festzustellen hat, wie hoch der Methangehalt der Wetter bis 30 m vom Schießort entfernt ist und der nach den Vorschriften der Bergbehörde nur bei Methangehaltcn bis zu 1% schießen darf, bei der Doppcldeuligkcit der Anzeige nicht immer entscheiden, ob der Mclhangchalt unter 1% oder über 90°/₀ liegt. Ferner besteht die Gefahr, daß matte Wetter, d. h. sauerstoffarme Grubenluft nicht erkannt werden und der Messende im Grubenbau mit zu geringem Sauerstoffgehalt vordringt.Occasionally, high concentrations of methane occur in the pit, particularly at high points in the mine, on the so-called roof. For example, a shooting master who has to determine before shooting how high the methane content is in the weather up to 30 m from the shooting location and who, according to the regulations of the mining authority, is only allowed to shoot at methane contents of up to 1% The display does not always decide whether the Mclhangchalt is below 1% or above 90 ° / _0. There is also the risk that dull weather, ie low-oxygen pit air, will not be recognized and the person measuring will advance into the pit with insufficient oxygen content.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die bekannte Vorrichtung soll durch die Erfindung so umgestaltet werden, daß eine Doppeldeutigkeit der Anzeige nicht mehr möglich ist.The invention aims to provide a remedy here. The known device is intended to be redesigned by the invention that an ambiguity of the display is no longer possible.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der eine der weiteren Widerstände mit in der die Gasprobe aufnehmenden Kammer und der andere weitere Widerstand in einer getrennten, dicht abgeschlossenen Kammer untergebracht ist, die von brennbaren Bestandteilen freies, der Gasprobe ansonsten entsprechendes Gas enthält, und daß die beiden weiteren Widerstände nur geringer als der Mefiwiderstandsdralu vnd dessen Kompensationswiderstandsdraht aufhci.^bar sind.This object is achieved in that one of the further resistors is accommodated in the chamber receiving the gas sample and the other further resistor is accommodated in a separate, tightly sealed chamber which contains gas that is free of combustible components and otherwise corresponding to the gas sample, and that the the two other resistances are only lower than the resistance wire and its compensation resistance wire.

Die Zeichnung zeigt inThe drawing shows in

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Vorrichtung; und inFig. 1 is a circuit diagram of a known device; and in

F i g. 2 ein Schaltbild einer Vorrichtung gemäßF i g. 2 shows a circuit diagram of a device according to

der Erfindung.the invention.

Nach F i g. 1 sind bei den bekannten Vorrichtungen in zwei benachbarten Zweigen einer Wheatstone'-schen Brückenschaltung ein Meßwiderstandsdraht D und ein Kompensationswiderstandsdraht K eingebaut. In den beiden anderen Zweigen der Brückenschaltung sitzen weitere Widerstände 6 und 7. In der Diagonale der Brückenschaltung liegt das Anzeigegerät 4. Die Speisespannung der Brückenschaltung wird von einer Stromquelle 2 von etwa 3,5 bis 4 Volt entnommen. Mit 3 ist ein Nullabgleichswiderstand bezeichnet. Mit der im Gerät eingebauten, nicht gezeichneten Ansaugpumpe wird die Gasprobe in die Meßkammer 1 eingebracht, in welcher der Meßwiderstandsdraht /) und der Kompensationswiderstandsdraht K angeordnet sind. Beim Schließen des Stromkreises wird der Meßwiderstandsdraht D auf eine solche Temperatur gebracht, daß der in der Gasprobe vorhandene brennbare Bestandteil, bei Grubenwettern beispielsweise Methan, verbrannt wird. Der Kompensationswiderstandsdraht K wird nur auf eine solche Temperatur aufgeheizt, so daß der zu messende brennbare Bestandteil, im Ausführungsbeispiel Methan, nicht verbrannt wird. Er dient lediglich zum Ausgleich von Störeinflüssen, z. B. Wärmeleitfähigkeitsändcrungen von beigemischten, nicht brennbaren Gasen, wie Kohlendioxid, Wasserdampf und anderen.According to FIG. 1, a measuring resistor wire D and a compensation resistor wire K are installed in two adjacent branches of a Wheatstone bridge circuit in the known devices. In the other two branches of the bridge circuit there are additional resistors 6 and 7. The display device 4 is located in the diagonal of the bridge circuit. The supply voltage of the bridge circuit is taken from a power source 2 of approximately 3.5 to 4 volts. With 3 a zero balancing resistor is designated. With the suction pump (not shown) built into the device, the gas sample is introduced into the measuring chamber 1, in which the measuring resistance wire /) and the compensation resistance wire K are arranged. When the circuit is closed, the measuring resistance wire D is brought to such a temperature that the combustible constituent present in the gas sample, for example methane in the case of mine weather, is burned. The compensation resistance wire K is only heated to such a temperature that the combustible component to be measured, methane in the exemplary embodiment, is not burned. It is only used to compensate for interference, e.g. B. Thermal conductivity changes of admixed, non-flammable gases such as carbon dioxide, water vapor and others.

Durch die bei der Verbrennung freiwerdende Wärme wird die Temperatur des Meßwiderstandsdrahtes /) und damit der Ohm'sche Widerstand dieses Drahtes erhöht. Die Widerstandsänderung des Meßwiderstandsdrahtes O, die mit Hilfe der Wheatstone'schen Brücke gemessen wird, ist ein Maß für den Gehalt an brennbaren Bestandteilen, beim Ausführungsbeispiel Methan, in der Gasprobe.Through the released during the combustion Heat is the temperature of the measuring resistor wire /) and thus the ohmic resistance of this Wire increased. The change in resistance of the measuring resistor wire O, which is determined with the help of the Wheatstone Bridge is measured, is a measure of the content of combustible components in the exemplary embodiment Methane, in the gas sample.

Bei den auf dieser Meßgrundlage aufgebauten Geräte ist die Anzeige bei bestimmten niedrigen und hohen Methangehalten gleich.In the devices built on this measurement basis, the display is at certain low and high methane levels.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird diese Doppeldeutigkeit der Anzeige vermieden, ind?m dem Wärmetiinungseffckl ein Wärmeleitungseffekt überlagert wird. Dadurch wird zunächst einmal qualitativ eine eindeutige Anzeige insofern erreicht, als bei allen über den Meßbereich hinausgehenden Methangehaltcn bis zu 100·/» der Zeiger über die Meßbereichsendmarke hinaus, z. B. in ein besonders gekennzeichnetes Feld, ausschlägt. Eine Fehleinschätzung der Anzeige kann somit nicht mehr auftreien. Dadurch wird eine erhebliche Gefahrenquelle für den Messenden selbst und den Betrieb beseitigt.In the device according to the invention this is Ambiguity of the display avoided by superimposing a heat conduction effect on the heat transfer effect will. As a result, an unambiguous qualitative indication is achieved to the extent that it is the case with all of them Methane contents exceeding the measuring range up to 100 · / »the pointer above the measuring range end mark addition, z. B. in a specially marked field turns out to be. A misjudgment the ad can no longer appear. This creates a significant source of danger for the Measuring itself and eliminating the operation.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an Hand der F i g. 2 beschrieben.The mode of operation of the device according to the invention is illustrated in FIGS. 2 described.

Von den nach F i g. 1 verwendeten Festwiderständen 6 und 7 wird der Widerstand 7 gemäß der Erfindung durch einen Wärmeleitungsmeßwiderstandsdraht L und der Widerstand 6 durch einen Wännelcitungskompensationswiderstandsdraht K' ersetzt. Der Widerstandsdraht L ist mit dem Meßwiderstandsdraht D und dem Kompensationswiderstandsdraht K in einer gemeinsamen Meßkammer 10 untergebracht. Der Widerstand K' ist getrennt in einer kleinen, dicht abgeschlossenen Kammer 11 untergebracht, die je nach Meßaufgabe mit methanfreier Luft oder mit einem anderen Gas gefüllt ist. Der Widerstand L und der Kompensationswiderstand K' werden auf eine geringere Temperatur aufgeheizt als der Meßwiderstandsdraht D und der Kompensationswiderstandsdraht K, so daß an L und K' nur ein Wärmeleitungseffekt, jedoch kein Wärmetönungseffekt auftritt.Of the according to FIG. 1, the fixed resistors 6 and 7 used, the resistor 7 according to the invention is replaced by a thermal conduction measuring resistor wire L and the resistor 6 is replaced by a thermal conduction compensation resistor wire K ' . The resistance wire L is accommodated with the measuring resistance wire D and the compensation resistance wire K in a common measuring chamber 10. The resistor K ' is housed separately in a small, tightly sealed chamber 11 which, depending on the measurement task, is filled with methane-free air or with another gas. The resistor L and the compensation resistor K ' are heated to a lower temperature than the measuring resistor wire D and the compensation resistor wire K, so that only a heat conduction effect occurs at L and K', but no heat tinting effect.

ίο Der Widerstand L kann z. B. für Methanmeßgeräte so ausgelegt werden, daß er im normalen Meßbereich der Geräte von 0 bis 2% bzw. 0 bis 5% Methan nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Anzeige ausübt. Bei höheren Methangehalten bis zu 100% wird wegen des dann entsprechend geringeren Sauerstoffgehalts der Effekt der Wärmetönung am Meßwiderstandsdraht D kleiner. Dafür wird die Wirkung der Wärmeleitung am Widerstandsdraht L so groß, daß bei hohen Methangehalten bis zu 100%ίο The resistor L can z. B. for methane meters designed in such a way that it is within the normal measuring range of the devices from 0 to 2% or 0 to 5% Methane only has a negligible influence on the display. With higher methane contents up to Because of the correspondingly lower oxygen content, the effect of the heat tint is 100% Measuring resistor wire D smaller. For this, the effect of the heat conduction on the resistance wire L is so big that with high methane contents up to 100%

gewährleistet ist, daß der Zeiger über den Meßbereich hinaus ausschlägt und auch bei längerer Einschaltzeit des Meßstromkreises am Anschlag stehen bleibt.it is guaranteed that the pointer deflects beyond the measuring range and also with a longer switch-on time of the measuring circuit stops at the stop.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Device for the clear display of the proportion of combustible constituents in a gas sample with a chamber receiving the gas sample, in which, switched on one behind the other, a heating-up, which takes place when the current is switched on, the combustion of the combustible constituent of the gas sample, and a measuring resistance wire that can only be heated up slightly, are housed The connection point forms a corner of a Wheatjtone bridge circuit with two further resistors, characterized in that one of the further resistors (L) with the gas sample receiving chamber (10) and the other further resistor (K ') is housed in a separate, tightly sealed chamber (II), which contains free of * ° combustible components, the gas sample otherwise corresponding gas, and that the two other resistors (L, K ') only lower than the measuring resistor wire (D) and its Compensation resistance wire [K) heat up- * 5 bar s ind.