DE940070C - Messgeraet zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts unter Verwendung eines magnetischen Messverfahrens - Google Patents

Description

• Meßgerät zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts unter Verwendung eines magnetischen Meßverfahrens Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes unter Vorwendung eines magnetischen Meßverfahrens.
• Bei der Sauerstoffmessung, bei der unter Verwendung von Magneten entweder im homogenen Magnetfeld die Änderung der Wärmeleitfähigkeit oder bei Verwendung von Magneten im inhomogenen Magnetfeld die Stärke des sich ausbildenden magnetischen Windes als Maß für den Sauerstoffgehalt dient, wird die Anzeige des Sauerstoffgehaltes noch mehr oder weniger durch andere Gase in dem zu untersuchenden Gas beeinflußt. Sofern eine gesetzmäßige Beziehung zwischen dem-Sauerstoffgehalt und dem die Anzeige störenden zweiten Gas besteht oder sofern der Gehalt an dem zweiten Gas konstant ist, wird die Eichung eines derartigen Meßgerätes unter Berücksichtigung dieser Beziehung bzw. des konstanten Gehaltes durchgeführt, so daß sich der tatsächliche Sauerstoffgehalt unmittelbar ergibt. Ist eine derartige Beziehung jedoch nicht vorhanden oder kann sich die Beziehung zwischen dem Sauerstoffgehalt und dem Gehalt des zweiten Gases ändern, so ergeben sich Meßfehler, die auf diese Weise nicht mehr ausgeschaltet werden können. Ein Beispiel, daß sich die Beziehung zwischen dem Sauerstoffgehalt und dem Gehalt des zweiten Gases je nach den Betriebsverhältnissen ändern kann, liegt beispielsweise bei der Überwachung von Mischgasfeuerungen vor. Solange mit einem Brennstoff gleicher maximaler Kohlensäure gefeuert wird, besteht eine eindeutige Beziehung zwischen Sauerstoff-und Kohlensäuregehalt. Sobald auf einen anderen Brennstoff umgestellt wird, ändert sich diese Beziehung. Man könnte in diesem Falle zwei verschiedene Skalen dem Meßgerät geben und einmal die eine, das andere Mal die zweite Skala der Ablesung zugrunde legen. Sofern aber gleichzeitig mit beiden Brennstoffen gefeuert wird und das Verhältnis außerdem noch unbekannt ist, würde dieses Verfahren nicht mehr möglich sein.
• Zur Beurteilung der Gemischbildung von Otto-Motoren ist es bereits bekannt, mit Hilfe eines Meßgerätes die Wärmeleitfähigkeit der.Abgase und mit einem anderen Meßgerät deren Sauerstofficonzentration zu messen. Die Meßgrößen werden in elektrische Ströme umgeformt und je einer Spule eines Differential-Drehspulgerätes zugeführt. Wird dem Otto-Motor ein zu armes Gemisch zugeführt, so tritt in den Abgasen Sauerstoff auf, und die an den Sauerstoffmesser angeschlossene Spule wird vom Strom durchflossen.
• Die Anzeige des Wärmeleitfähigkeitsmeßgerätes geht hierbei sehr stark zurück, und der Strom in der entsprechenden Drehspule nimmt stark ab. Hier liegen die Verhältnisse also derart, daß jeweils im wesentlichen nur ein Meßgerät arbeitet und die Drehmomente der Spulen addiert werden.
• Bei der Bestimmung des Sauerstoffgehaltes wird gemäß der Erfindung der Einfluß von anderen in dem zu messenden Gas vorhandenen Gasen auf die Anzeige dadurch beseitigt, daß die eine Spule des als Quotientenmeßwerk ausgebildeten Anzeigegerätes von dem magnetischen Sauerstoffmeßgerät und die andere Spule außer von einem konstanten Strom von den durch die Meßgeräte für die anderen Gase erzeugten Strömen beeinflußt ist.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Einfluß von anderen in dem zu untersuchenden Gas vorhandenen Gasen auf die Anzeige zu beseitigen, was dadurch erreicht~wird, daß die diese Gase erfassenden Meßgeräte gleichzeitig mit dem Sauerstoffmeßgerät auf dasselbe Anzeigegerät einwirken.
• Zweckmäßig wird als Anzeigegerät ein Quotientenmesser verwendet, bei dem die eine Spule von dem magnetischen Sauerstoffmeßgerät beeinflußt wird und die andere Spule außer von einem konstanten Strom von den Strömen beeinflußt wird, die von den Meßgeräten erzeugt werden, die auf die die Sauerstoffanzeige beeinflussenden Gase ansprechen.
• Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens sei noch folgendes ausgeführt: Sofern sich in dem zu untersuchenden Gas Bestandteile befinden, die die Sauerstoffanzeige beeinflussen, wie z. B. Kohlensäure, wird die Anzeige des Sauerstoffgehaltes gefälscht, und zwar ist bei ovo/, Sauerstoffgehalt kein Einfluß auf die Sauerstofhnessung vorhanden, während mit steigendem Gehalt an Sauerstoff der Einfluß des anderen Gases wachsend zunimmt.
• Außerdem ist bei einem bestimmten Sauerstoffgehalt der Einfluß um so größer, je größer die Konzentration des anderen Gases ist. Um deshalb den Einfluß eines anderen Gases zu beseitigen, muß die Anzeige entsprechend der Beziehung A °/0°2 = b + B verändert werden, wobei A der vom Sauerstoffmeßgerät herrührenden Spannung proportional ist, b eine konstante Vorspannung und B die voh dem Meßgerät für das andere Gas gegebene Spannung bedeutet. Um bei gegebener Spannung des Meßgerätes des anderen Gases B eine Anzeige zu erhalten, die unabhängig von diesem Gasbestandteil ist, muß die Größe der konstanten Vorspannung b empirisch so gewählt werden, daß der oben angegebene Quotient unabhängig von diesem Gasbestandteil wird. Ist noch beispielsweise ein weiterer Gasbestandteil in dem zu untersuchenden Gas vorhanden, der die Anzeige beeinflußt, so gilt für die Berichtigung die Formel 'A 0/002 = b + B + *-C In diesem Fall ist C die Spannung, die von dem Meßgerät für das zweite die Anzeige beeinflussende Gas geliefert wird. Der Proportionalitätsfaktor k ist in seiner Größe und seinem Vorzeichen durch das Verhältnis und die Richtung gegeben, in denen dieser Gasbestandteil in die Messung eingeht.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die Fig. I zeigt die Schaltung eines magnetischen Sauerstoffmessers in Verbindung mit einem Wärmeleitfähigkeitsmesser, während Fig. 2 einen magnetischen Sauerstoffmesser in Zusammenschaltung mit mehreren Konzentrationsmeßgeräten beliebiger Art zeigt.
• In Fig. I ist mit I der magnetische Sauerstoffmesser bezeichnet. In diesem sind von den vier Meßdrähten zwei Meßdrähte von einem Magneten 2 und 3 umgeben.
• Zur Einstellung des Brückengleichgewichtes dient der Nullpunktsrücker 4. Das Wärmeleitfähigkeitsmeßgerät 5 besteht in bekannter Weise aus vier elektrisch geheizten Meßdrähten und enthält gleichzeitig den Nullpunktsrücker 6. Beide Meßgeräte sind an die gleiche Stromquelle 7 angeschlossen. Der Diagonalstrom, der von dem magnetischen Sauerstoffmesser I geliefert wird, geht durch die Hauptspule 8 eines Quotientenmeßgerätes, während der Diagonalstrom des Wärmeleitfähigkeitsmessers 5 durch die Richtspule g dieses Anzeigegerätes fließt. Der Nullpunktsrücker6 wird nun so eingestellt, daß durch die Diagonalvorspannung an dem Wärmeleitfähigkeitsmeßgerät 5 bei fehlendem Gehalt des auf diesesWärmeleitfähigkeitsmeßgerät störend einwirkenden Gases, z. B. Kohlensäure, der Richtstrom in der Spule g eine solche Größe erhält, daß nur der Sauerstoffgehalt angezeigt wird.
• Bei Auftreten von Kohlensäure entsteht dann ein zusätzlicher Richtstrom, der in diesem Falle proportional der Größe des Kohlensäuregehaltes ist.
• In der Fig. 2 ist mit I wieder das magnetische Sauerstoffmeßgerät mit den Magneten 2 und 3 und dem Nullpunktsrücker 4 bezeichnet. In diesem Falle wird jedoch der konstante Richtstromanteil dem Brückenstrom des magnetischen Sauerstoffmeßgerätes entnommen, indem ein Teil des Stromes durch die Richtspule IO geführt wird. Außerdem erhält die Richtspule IO einen Strom von einem nicht dargestellten Fernsender II, der beispielsweise den Gehalt an Wasserstoff angeben soll. Da angenommen wird, daß außer Wasserstoff auch Kohlensäure in dem Gas vorhanden ist, wird ferner von einem entsprechenden, auch nicht dargestellten Fernsender eines Meßgerätes 12 ein Strom durch eine zweite Richtspule 13 gesandt. Das Verhältnis der von den beiden gasanalytischen Meßgeräten II und 12 in die Richtspulen IO und I3 geschickten Größen untereinander und zum konstanten, durch die Spule IO fließenden Richtstrom wird durch die Vor- und Nebenwiderstände 14 bis 19 im Sinne der obigen Ausführungen bestimmt.
• Es ist zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß außer dem Sauerstoffgehalt sowohl bei der Anordnung nach Fig. I als auch bei der Anordnung nach Fig. 2 unabhängig vom Sauerstoffgehalt durch dasselbe Anzeigegerät jeweils der Einzelbestandteil des anderen Gases angezeigt wird. Dies wird durch eine sinngemäße Umschaltung erreicht, indem der die andere Gaskonzentration bestimmende Strom durch den Hauptrahmen des Quotientenmeßwerkes geleitet wird, während der Richtrahmen an eine konstante Spannung gelegt wird.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Meßgerät zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes unter Verwendung eines magnetischen Meßverfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfluß von anderen in dem zu messenden Gas vorhandenen Gasen auf die Anzeige dadurch beseitigt ist, daß die eine Spule des als Quotientenmeßwerk ausgebildeten Anzeigegerätes von dem magnetischen Sauerstoffmeßgerät und die andere Spule außer von einem konstanten Strom von durch die Meßgeräte für die anderen Gase erzeugten Strömen beeinflußt ist.
2. 2. Meßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Strom und die den Meßgeräten für die anderen Gase entnommenen Ströme auf getrennte oder teilweise getrennte Spulen des Quotientenmessers geleitet werden.
3. 3. Meßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß durch Umschaltung außer dem korrigierten Sauerstoffgehalt auch der jeweilige Gehalt an den anderen Bestandteilen des Gases unter Verwendung der gleichen Meßgeräte für diese Gase und des gemeinsam vorgesehenen Meßwerks ablesbar ist.
4. 4. Meßgerät nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Stromanteil der elektrischen Meßeinrichtung einer für das Messen eines der anderen Gasbestandteile vorgesehenen Meßeinrichtung entnommen wird.
5. 5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Wärmeleitfähigkeitsmessern Schaltmittel vorgesehen sind, durch welche der Meßbrücke eine konstante Diagonalvorspannung erteilt wird.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 724 04I; Zeitschrift »Wissenschaftliche Veröffentlichungen des Siemenskonzerns«, Bd. 15, I936, S. 92 bis 108.