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"Verfahren zur Messung des Wasserdampfdruckes in Gasen, insbesondere
in der Atmosphäre und Anordnung zur Ausilbung des Verfahrens" BESCHRE BUNGs Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Wasserdampfdruokes insbesondere
in der Atmosphäre. Als Maß dient dabei diejenige Temperatur eines Elektrolyten,
bei der Salz, gesättigte Lösung und Wasserdampf im Gleichgewicht stehen.
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Das neue Verfahren wird, wie an sich bekannt, ausgeübt, mittels einer
Meßkammer, die vom zu messenden Gas-Dampfgemisch durchstrdmt ist, enthaltend elektrolytische
Zelle und Thermometer und ist gekennzeichnet durch ein auf die elektrolytische Zelle
wirkendes Heizelement, welches von einem mit dem Zellenstrom wachsenden Heizstrom
durchflossen wird, insbesondere unter Einschaltung eines Verstärkers zwischen Zelle
und Heizelement, Diese Anordnung mißt genauer und weniger träge als die bisher bekannten.
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Es sind Meßanordnungen, gemäß dem Oberbegriff, bekannt, bei denen
z. B. ein mit LiCl-Lösung getränkter und mit einem Elektrodenpaar 1 bewiokelter
Docht 2 auf einem Thermometer 3 aufgebracht ist. (s. Abb. 1 a) Das System ist in
einer mit Luftlöchern 4 und 5 versehenen Kammer angeordnet. (Abb. 1 b) Eine Spannungsquelle
6 wirkt über .i4'en Begrenzungswiderstand 7 auf die Elektrolytstrecke swtsoh.n den
Silberdrähten 1 (Abb. 1 a) und erwärmt diese samt dem von Ihr umschlossenen Thermometer
3 (Abb. 1 a) so lange, bis Salz, gesättigte Lösung und Wasserdampf im Gleichgewient
stehen. Die am
Thermometer 3 sich einstellende Temperatur ist dabei
ungefähr diejenige, bei der der über gesättigter LiCl-Lösung herrschnnde Dampfdruck
gleich demjenigen in der umgebenden liuft ist. Insofern kann die mit dem Thermometer
3 ermittelte Temperatur als Maß für den Dampfdruck bzw.
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Taupunkt des durch die Kammer strömenden Gases dienen.
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Nach obigem Prinzip aufgebaute Meßanordnungen haben jedoch gewisse
Mängel und auch systematische Fehler, die Fehlanzeigen des Taupunktes um mehrere
Grad Celsius verursachen können.
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Dies hat u. a, folgende Ursachen: Die in der Elektrolytschicht 1 entwickelte
Wärme wird überwiegend an das durchströmende Gas abgegeben. Bei rascher Änderung
des Wärmeüberganges von der Elektrolytschicht auf das Gas treten vorübergehende
grosse Fehlanzeigen auf. Ursachen für die Änderung des Wärmedberganges sind sowohl
eine Änderung der Strömungsgeschwindig keit z.B. durch aussen auftretende über 4
und 5 wirkende Windboen als auch die Änderung der Temperatur des zuströmenden Gases.
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Zwar passt sich die Wärmeentwicklung in der Elektrolytschicht den
veränderten Verhrltnissen allmählich an, jeedoch ist die Zeit, in der dies geschieht,
beträchtlich.
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Bis zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes kann die Temperaturabweichung
mehrere Grad Celsius erreichen. Diese Fehlerart wird üblicherweise durch starke
Drosselung der Ventilation klein gehalten, wodurch dann aber die Einstellträgheit
besonders gross wird, Ausser solchen vorübergehenden Anzeigefehlern treten aber
auch permanente Fehler au9, die,ausser von der Belüftung und Temperatur des zuströmenden
Gases, von der geometrischen
Gestalt der Anordnung der Dicke des
Drahtes u,a, mehr abhängen.
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Hat z.B. die aussenliegende Schicht des Elektrolytträgers die dem
Dampfdruckgleichgewicht entsprechende Temperatur erreicht, so werden die weiter
innen liegenden Schichten wärmer, als die äusseren Schichten, da die gesättigte
Lösung sich über die ganze Dicke des Elektrolytträgers verteilt und die in der Schicht
entstehende Wärme an der Oberfläche leichter abgegeben wird.
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Das Thermometer wird daher, solange dessen Wärmeableitung durch Halterungen
oder durch von der LiCl-Schicht nicht beheizte Teile überwiegt, su kalt anzeigen,
jedoch zu warm anzeigen, wenn die Wärmeableitung des Thermometers zurücktritt, wie
dies B. bei relativ warmen@ Gas der Fall ist.
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Die oben geschilderten Pehler vorübergehender und permanenter Art,
sowie die grosse Trägheit, die bei herkömmlichen Anordnungen auftreten, werden durch
die erfindungsgemässe, im nachfolgenden beschriebene, Anordnung vermieden.
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AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE: Die mit einem geeigneten Elektrolyten getränkte
zylindrisohe Steuerstrecke 101 (Abb. 2) befindet sich in der Meßkammer 102 (Abb.
2). Sie ist elektrisoh mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden und reguliert
je nach ihrem Leitwert die ai Ausgang des Verstärkers 103 liegende Heizung 104 (Abb.
2). Der Motor 105 (Abb. 2) sorgt, zusammen mit dem Rührer 106 (Abb. 2), für eine
gute Verwirbelung des Gases in der Kammer 102 und für den dosierten Durchsatz des
Gases durch die Kammer. Das
Gas tritt durch 108 in die Kammer ein
und verlässt diese nach einer grossen Zahl von Umläufen durch 109. Der Platin- oder
NTC-Fühler 107 (Abb, 2) dient als Thermometer zur Messung der Lufttemperatur in
der Kammer.
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Bei Inbetriebnahme des Gerätes steuert die zunächst völlig feuchte
Elektrolytschicht 101 gemäss ihrem noch grossen Leitwert den Verstärker so, dass
die Kammer kräftig aufgeheizt wird Dadurch erniedrigt sich der Leitwert der Elektrolytschicht
und auch die Heizung in 104 bis eine Dufttemperatur erreicht ist, bei der Salz,
gesättigte Lösung und Wasserdampf im Gleichgewicht stehen.
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Die nunmehr in der Meßkammer herrschende Temperatur ist ein Maß für
den Taupunkt des Gases in der Meßkammer 102.
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Durch die vom Rührwerk 105 (hbb. 2) hervorgerufene kräftige Verwirbelung
des Gases in der IEeßkammer ist gewährleistet, dass sich Elektrolytschicht 101 und
Thermometer 107 auf gleicher Temperatur befinden. Die vom Thermometer 107 angezeigte
Temperatur ist also die tatsächliche an der Elektrolytschicht herrschende Gleichgewichtstemperatur
und damit ein genaues Maß für den Herrschenden Wasserdampfdruck.
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Dadurch, dass die Elektrolytschicht nicht mehr selbst die notwendige
Heizenergie aufbringen muss, kann die an der Schicht liegende Spannung klein und
die schicht selbst dünn gehalten werden, was die Anordnung weniger träge macht.
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Fehler, die infolge Änderung der Umgebungstemperatur oder der Belüftung
bei herkömnlichen Anordnrngen auftreten, werden daher hier unverzüglich aufgefangen.
Ferner hat die plötzliche Änderung der äusseren Ventilation keinen Binfluss mehr
auf das Meßergebnis, da in der Meßkammer eine dauernde starke Turbulenz herrscht.
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Abb. 3 zeigt mehrere elektrolytische Zellen, die zur Ausübung des
neuen Meßverfahrens besonders geeignet sind.
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In Abb, 3 a sind die Elektroden 201 zu zwei Drahthaken vereinfacht,
auf denen der Docht 202 als ringartiger Faden aus Gas oder Teflonfaser oder dergleichen
aufgespannt ist. Die Elektroden stehen auf einem Isoliersockel 203, Abb. 3 b zeigt
eine elektrolytische Zelle, bei der gestreckte Elekitroden 201 einen Gewebestreifen
202 als Docht klemmen und mit den ebenfalls an 201 befestigten Isolierstegen 203
gehalten werden.
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Beide Formen Abb. 3 a und 9 b eignen sich für rasche Durchlüftung.
Die Form Abb. 3 a passt besser zu Steuerverstärkern 103 mit hochohmigem Eingang,
Abb. 3 b zu niederohmigen.