DE384423C

DE384423C - Device for measuring high dilutions of gases and vapors

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Publication number: DE384423C
Application number: DEP45343D
Authority: DE
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Publication date: 1923-11-09

Description

Die Vakuummessung gründet sich in den meisten Fällen auf das Boylesche Gesetz: p ' ν = konst. In einem Meßsystem wird das zu messende Gas, Dampf usw. von dem betreffenden Verdiinnungsgrade zum Zeitpunkt der Messung eingeschlossen und durch eine Quecksilbersäule zusammengedrückt. Das Volumen des Gases im zusammengedrückten Zustande wird abgelesen und der Druck, unter ίο dem es sich nun befindet, ergibt sich aus der Differenz der Quecksilberhöhen im Meßsystem und in einem parallelen Steigrohr.The vacuum measurement is based in most cases on Boyle's law: p 'ν = const. In a measuring system, the gas, vapor, etc. to be measured is enclosed by the relevant degree of dilution at the time of measurement and compressed by a mercury column. The volume of the gas in the compressed state is read off and the pressure under which it is now results from the difference between the mercury levels in the measuring system and in a parallel riser pipe.

Dieses Verfahren benutzt, also flüssiges Quecksilber zur Kompression. Der Meßbereich — solcher Vakuummeter ist einfach ben This method uses liquid mercury for compression. The measuring range - such vacuum gauge is simply be n

dingt durch den Quotienten des kleinsten Kompressionsvolumens ν zu dem Gesamtvolumen des Meß syst ems V. Da ν aus praktischen Gründen nicht unter 10 cmm herabgesetzt werden kann, weil eine Ablesung sonst nicht mehr möglich ist, so ist die maßgebende Abmessung für den Meßbereich — das Volumen V. due to the quotient of the smallest compression volume ν to the total volume of the measuring system V. Since ν cannot be reduced below 10 cmm for practical reasons, because otherwise a reading is no longer possible, the decisive dimension for the measuring range is the volume V.

Aus der Gleichung:From the equation:

ν = V ν = V

η ■
folgt für ν — 10 cmm = η ■
follows for ν - 10 cmm =

1,1,

V= ηV = η

IOO 000100,000

100 000100,000

in Litern.in liters.

Ist also der MeßbereichSo is the measuring range

er-he-

100 000100,000

wünscht, so muß V = 1 1 sein. Dies ist zugleich die obere praktische Grenze des Meßbereichs, da zur Erfüllung eines i-l-Volumens 13 kg Quecksilber gehören. Ein Meßsystem von 101 mit 130 kg Quecksilber ist ein Ding der Unmöglichkeit, zumal das Quecksilber vollkommen rein sein muß.wishes, then V = 1 1 must be. At the same time, this is the upper practical limit of the measuring range, since 13 kg of mercury are required to meet an il volume. A measuring system of 101 with 130 kg of mercury is an impossibility, especially since the mercury has to be completely pure.

Aber auch 13 kg Quecksilber in einem Meßsystem sind ein hohes totes Kapital. Daher befaßt sich die nachstehende Erfindung mit einem Verfahren und einer Einrichtung, die grundsätzlich auf das Quecksilber als Mittel zur Zusammendrückung verzichtet.But even 13 kg of mercury in a measuring system is a large amount of dead capital. Hence concerned the following invention with a method and a device that basically dispensed with the mercury as a means of compression.

Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß die Zusammendrückung durch einen festen Verdrängungskörper erfolgt, der in das Meßsystem hineingeschoben wird.This is done in a simple manner that the compression by a solid Displacement body takes place, which is pushed into the measuring system.

Quecksilber wird lediglich zur Abdichtung gegen die Außenatmosphäre verwendet. Es könnte aber auch jede andere Flüssigkeit mit hinreichend niedrigem Dampfdruck (z. B. Spezial vakuumöl) verwandt werden. Da jedoch Quecksilber das höchste spezifische Gewicht aller in Betracht kommenden Flüssigkeiten besitzt, ist die zur Abdichtung erforderliche Barometersäule die kürzeste, so daß Quecksilber am praktischsten ist.Mercury is only used to seal against the outside atmosphere. It but could also be any other liquid with a sufficiently low vapor pressure (e.g. special vacuum oil) can be used. However, because mercury has the highest specific weight of all liquids in question, is the one required for sealing Barometer column the shortest, so that mercury is the most practical.

In den Abb. 1 und 2 ist das Verfahren an Hand eines schematisch gezeichneten Vakuummeters dargelegt im Anfangs- und Endzustand der Messung. Das Vakuummeter besteht aus zwei Teilen, die in sich geschlossene, völlig hahnlose Räume sind, α ist der feststehende, das eigentliche Meßsystem, b der bewegliche, den Verdrängungskörper bildende Teil.In Figs. 1 and 2, the method is shown on the basis of a schematically drawn vacuum gauge in the initial and final state of the measurement. The vacuum meter consists of two parts, which are self-contained, completely tap-free spaces, α is the fixed, the actual measuring system, b the movable part that forms the displacement body.

Das Meßsystem ist zweckmäßig ein weites Glasrohr α mit angeschlossenem Kapillarrohr f, das weite mit Teilung etwa bei */.,, ¹I-, ¹I₁₉, Vjooj das Kapillarrohr mit einem Durchmesser und einer Teilung von 100 Teilstrichen, so daß ein Teilstrich 10 mm³ Volumen bedeutet. Bei c zweigt das H-förmig mit dem Meßrohr verschmolzene Steigrohr ab. Nach unten haben beide eine Länge, die die dem höchsten Barometerstande entsprechende Säule der Dichtungsflüssigkeit übersteigt. Bei d schneidet dasThe measuring system is expediently a wide glass tube α with a connected capillary tube f, the wide one with a division approximately at * /. ,, ¹ I-, ¹ I ₁₉ , Vjooj the capillary tube with a diameter and a division of 100 graduation lines, so that one graduation line 10 mm ³ means volume. At c the riser pipe, which is fused to the measuring tube in an H-shape, branches off. At the bottom, both have a length which exceeds the column of the sealing liquid corresponding to the highest barometer level. This cuts at d

884423884423

Steigrohr in Höhe des' Endes der Meßkapillare f ab, so daß die Oberfläche durch Überlauf in die Kugel eine feste Höhe erhält. Am unteren Ende der Kugel ist ein sehr· enges Loch in dem Steigrohr, so daß übergelaufene Flüssigkeit langsam zurücklaufen kann, sobald die Messung beendet ist. Die Anbringung eines solchen Loches ist leicht möglich und einwandfrei, da die Ablesung nur einige SekundenRiser pipe at the level of the 'end of the measuring capillary f so that the surface is given a fixed height by overflowing into the ball. At the lower end of the sphere there is a very narrow hole in the riser pipe so that overflowing liquid can slowly run back as soon as the measurement is finished. Making such a hole is easy and flawless, as the reading only takes a few seconds

ίο dauert, in dieser Zeit also die Höhe praktisch konstant bleibt. Das Gefäß e ist nur als Sicherung angebracht, um Flüssigkeit, die bei unsachgemäßer Handhabung hochschießen könnte (durch kinetische Energie), aufzuhalten. ίο lasts, during this time the altitude remains practically constant. The vessel e is only attached as a safety device to stop liquids that could shoot up if improperly handled (due to kinetic energy).

Der Verdrängungskörper besteht aus einem oben geschlossenen inneren Rohr b und einem oben offenen äußeren Rohr A. Das letztere wird zweckmäßig doppelwandig gestaltet, um es als Dewargefäß zur Temperierung zu benutzen. Auf dem Rohr b sitzt eine Spitze g, welche zur Zusammendrückung im Kapillarrohr / dient. Am Rohr h befindet sich ein Hahn i, um die Entleerung des Dewargefäßes oder die Verdampfung einer Flüssigkeit zur Kälteerzeugung in diesem zu ermöglichen. Auf diese Weise wird auch bei Ausführung des Teiles d aus Metall eine vielleicht vorhandene Undichtigkeit infolge einer Porosität des Rohres unschädlich gemacht. Zur Temperaturmessung dient ein Thermometer k, das in die Dichtungsflüsigkeit eingetaucht ist.The displacement body consists of an inner tube b closed at the top and an outer tube A which is open at the top. The latter is expediently double-walled in order to use it as a dewar vessel for temperature control. A tip g sits on the tube b and serves to compress the capillary tube /. There is a tap i on the tube h to allow the dewar vessel to be emptied or a liquid to be evaporated to generate cold in it. In this way, even if part d is made of metal, any leakage that may be present due to the porosity of the pipe is rendered harmless. A thermometer k, which is immersed in the sealing liquid, is used to measure the temperature.

Die Arbeitsweise des Vakuummeters gestaltet sich wie folgt:The vacuum gauge works as follows:

Das Meßsystem wird bei A an den Arbeitsraum angeschmolzen. Solange Luft darin ist, steht die Dichtungsflüssigkeit in α und b gleich hoch. Wird nun entleert, so steigt sie bis unter c, d. h. bis Barometerhöhe. Dementsprechend ist der Außenrand von A zur Aufnahme der Flüssigkeitsmenge in seiner Höhe bemessen.The measuring system is melted to the working area at A. As long as there is air in it, the sealing liquid in α and b is the same. If it is now emptied, it rises to below c, ie to barometer height. The height of the outer edge of A is dimensioned accordingly to accommodate the amount of liquid.

Soll gemessen werden, so hebt man b durch eine geeignete, gut zentrierende Hebevorrichtung so hoch, daß die Dichtungsflüssigkeit im Steigrohr d den oberen Rand erreicht hat (Abb. 2). Man liest am Kapillarrohr den Teilstrich χ ab und erhält den Druck zuIf measurements are to be taken, b is lifted using a suitable, well-centering lifting device so that the sealing liquid in the riser pipe d has reached the upper edge (Fig. 2). Read the graduation χ on the capillary tube and obtain the pressure

χ · — mm Hg. χ - mm Hg.

Aus dem Vergleich, der Abb. 1 und 2 ist deutlich der grundsätzliche Vorteil und Gegensatz des neuen Verfahrens ersichtlich. Man bewegt lediglich den Verdrängungskörper. Die Dichtungsflüssigkeit bleibt relativ zum Verdrängungskörper völlig in Ruhe. Nur in dem Steigrohr steigt ein Bruchteil derselben hoch. Es ist daher auch möglich, in sehr kurzer Zeit Messungen auszuführen. Während es bei Vakuummetern mit Flüssigkeitsverdrängung von ι 1 Quecksilber etwa 1 Minute dauert, bis man messen kann, und wieder 1 Minute dauert, bis man wieder Verbindung hergestellt hat, so daß also Messungen günstigstenfalls in 3-Minuten-Abständen erfolgen können, kann bei dem neuen Verfahren in jeder Minute eine Messung erfolgen, selbstwenn das Meßvolumen mehr als 11 umfaßt.From the comparison, Fig. 1 and 2 is clear the fundamental advantage and contrast of the new process can be seen. One moves only the displacement body. The sealing liquid remains relative to the displacement body completely at peace. Only a fraction of it rises in the riser pipe. It is therefore also possible in a very short time Take measurements. While vacuum gauges with liquid displacement of ι 1 mercury takes about 1 minute to measure, and again 1 minute takes until you have re-established the connection, so that measurements can be made at best can take place in 3-minute intervals, the new method can take one every minute Measurement take place even if the measurement volume is more than 11.

Zum Schluß sei bemerkt, daß praktisch folgende Meßgrenzen erreicht werden.Finally, it should be noted that in practice the following measurement limits are reached.

Meßvolumen 11 10~⁵ mm Hg.
» 10 1 10 ~⁶ mm Hg.Measurement volume 11 10 ~ ⁵ mm Hg.
»10 1 10 ~ ⁶ mm Hg.

Weiter zu gehen ist unratsam, da dann die Entleerung des Meßvdlumens zu lange Zeit erfordert. Immerhin bedeutet dies eine Erweiterung der bisher üblichen Meßbereiche von io*~⁴ oder ¹Z₁₀₀₀₀ mm Hg. um das Hundertfache oder zwei Zehnerpotenzen. Der große Vorteil aber besteht in der Quecksilberersparnis und der Schnelligkeit der Messungen.It is not advisable to go any further, as emptying the measuring volume will then take too long. After all, this means an extension of the previously customary measuring ranges of 10 * ~ ⁴ or ¹ Z _10,000 mm Hg. By a hundred times or two powers of ten. The big advantage, however, is the mercury saving and the speed of the measurements.

Claims

Patent Claims:

1. Device for measuring high dilutions of gases and vapors using the compression of the gas to be measured, characterized by a solid, rigid displacement body (&) which can be introduced into the measuring chamber of the measuring system (a) and whose penetration into the measuring chamber causes the measurable compression of the gas to be measured is caused.

2. Device according to claim 1, characterized by a -barometric Column of liquid, in particular a column of mercury, which is used to seal the Measuring system (α) and the displacement body (&) against the atmosphere is used.

3. Device according to claim 1, characterized in that the displacement body (b) is surrounded by an appropriately double-walled vessel Qi) which contains the sealing liquid.

4. Device according to claim 1, characterized in that the double-walled vessel (A) is designed as a Dewar vessel or is provided with a vacuum valve (i) so that the sealing liquid can be kept cool or cooled by evaporation of liquid from the Dewar vessel Reduction of the vapor pressure of the sealing liquid.

For this purpose ι sheet of drawings.