Titel: Siemens und Halske's Alkohol-Meßapparat.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1868, Band 187, Nr. LXIX. (S. 295–300)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj187/ar187069

LXIX. Alkohol-Meßapparat von Siemens und Halske in Berlin.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Apparat hat den Zweck, in landesüblichem Maaße anzugeben: einmal wie viel Spiritus seit einer letzten Beobachtung durch ihn geflossen ist; dann wie viel absoluter Alkohol in diesem enthalten war.

Die Aufgabe des Apparates ist demnach eine doppelte. Die erste, die Messung und Registrirung der Quantität der durchgeführten Flüssigkeit ist in folgender Weise gelöst:

Der Spiritus tritt aus der Röhre i, Fig. 1, in den inneren cylindrischen Raum D einer dreitheiligen, aus verzinntem Kupferblech hergestellten Meßtrommel B, welche um die Achse F drehbar ist. Das Zuleitungsrohr endigt in einem die Achse der Trommel ringförmig umgebenden, sie aber nicht berührenden, unten offenen Gefäße, welches so eingerichtet und angebracht ist, daß es die Trommel nicht durch Reibung zurückhält und das Niveau der Flüssigkeit im Cylinder D ruhig erhält.

Die drei Fächer I, II, III sind durch radial stehende Zwischenwände gebildet und fassen genau ein bestimmtes Flüssigkeitsmaaß, z.B. 4 preuß. Quart jedes. Sie stehen durch drei schmale, zur Achse F parallele Schlitze r¹, r², r³ mit dem cylindrischen Raum D in Verbindung. Durch drei flache Canäle, welche in ähnlichen Schlitzen s¹, s², s³ enden, münden sie nach Außen.

Die drei Röhrchen p¹, p², p³ dienen zur Abführung der Luft aus dem sich füllenden Fache. Da sie immer das Niveau in D überragen, so kann kein Spiritus durch sie einströmen.

Bei der Stellung, welche die Figur zeigt, fließt Spiritus durch den Schlitz r¹ in das Fach I. Da die Mitte dieses Faches ungefähr unter der Drehachse der Trommel liegt, so wird dieselbe durch allmähliche Füllung des Faches nicht wesentlich gedreht. Gegen Ende der Füllung, wenn der Schlitz r¹ den zuströmenden Spiritus nicht mehr abzuführen vermag, hebt sich das Niveau im Cylinder D. Kurz nachdem die letzte Luftblase aus Fach I durch das Rohr p¹ entwichen – Fach I also vollständig gefüllt ist – erreicht es den Zuflußschlitz r² des nächsten Faches. Der Spiritus fließt nun in dieses ein und bewirkt so ein seitliches Uebergewicht, durch welches eine Drehung der Trommel im Sinne des Pfeiles hervorgebracht wird. Bei dieser Drehung geht der Schlitz r² und mit diesem das Niveau im |296| Cylinder D nieder, der Zuflußschlitz r¹ des vollen Faches dagegen steigt und wird hierdurch über das Niveau in D gehoben. Beginnt nun die Entleerung des vollen Faches I durch den sich senkenden Ausflußcanal s¹, so kann durch r¹ nur Luft für den ausfließenden Spiritus eintreten, und aller, während der Entleerung von Fach I in D einlaufende Spiritus muß in das nächste Fach II abfließen. Die Messung ist daher ganz unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher der Spiritus einströmt, sowie von der Größe der Reibung im Achsenlager.

Da der Ausfluß durch s¹ eine Verminderung des Gewichtes auf der entgegengesetzten Seite der Trommel zur Folge hat, so beschleunigt er seinerseits die Drehung derselben. Die Entleerung des gefüllten Faches geschieht also, nachdem sie einmal begonnen, schnell und kräftig. Sie bringt das folgende Fach II an die Stelle des ersteren und es erneuert sich nun mit diesem dasselbe Spiel.

Die Function der Trommel entspricht hiernach einem wiederholten getrennten Füllen und Wiederentleeren einer weiten Maaßflasche mit engem Halse. Die kräftige, sprungweise Bewegung der Trommel kann unbeschadet der genauen Messung zu einer Arbeit wie zum Ueberwinden von Reibungen und zum Treiben von Zählwerken benutzt werden.

Ein an der Vorderseite des Apparates angebrachtes Zählwerk wird durch ein, auf die Achse F der Trommel aufgesetztes Getriebe bewegt, und zählt direct das Quantum des durchgelaufenen Spiritus in Einheiten des gewählten Maaßes.

Die zweite Aufgabe des Apparates – die Messung und Registrirung der Quantität des absoluten Alkohols, welcher in dem durch den Apparat geflossenen Spiritus enthalten war – ist dadurch gelöst, daß die Bewegung eines zweiten, von der Trommel getriebenen Zählwerkes durch die jedesmalige Stellung eines zweckmäßig construirten Alkoholometers derart begrenzt wird, daß es diese Quantität unmittelbar angibt.

Das Alkoholometer, Fig. 2, besteht aus einem von dem durchfließenden Spiritus umgebenen, an der Feder Q aufgehängten Körper P von später zu beschreibender Form.

Derselbe verliert durch das Eintauchen mehr oder weniger von seinem Gewichte; je nachdem im Gefäße A, worin er spielt, Spiritus von geringerem oder größerem Alkoholgehalte sich befindet, wird also die Feder Q verschieden stark durchbiegen und dem entsprechend eine höhere oder tiefere Stellung einnehmen. Diese Bewegung theilt sich durch die Stange r und den Hebel T dem um die Achse y drehbaren Zeiger S in der Weise mit, daß dessen Spitze x durch höheren oder tieferen Stand einen stärkeren oder schwächeren Spiritus im Gefäße A anzeigt.

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Auf der Achse der Trommel ist außer dem Getriebe, welches den Spirituszähler treibt, noch die runde Scheibe M befestigt. Diese hat drei tiefe Ausschnitte, in deren einen der mit der Rolle v auf ihrer Peripherie aufliegende, um m drehbare Hebel H jedesmal einfällt, wenn sich die Trommel bei Entleerung eines Faches um 120 Grad dreht, jedoch nur um sofort wieder von dem nächsten, stehen gebliebenen Theile der Scheibe M auf die ursprüngliche Höhe gehoben zu werden. Bei dieser aufsteigenden Bewegung nimmt der Hebel durch einen der sechs bei w an ihm befestigten Sperrhaken das fein gezahnte Rad R mit, welches sammt dem an ihm befestigten Getriebe K auf die Achse des Hebels H drehbar aufgeschoben ist. Dieses Getriebe überträgt die Drehung des Rades R in geeigneter Weise auf das Zählwerk N. Beim Niederfallen des Hebels H ist das Rad R durch ein zweites Sperrhakensystem, das hinter dem Spirituszählwerke festliegt, vor rückgängiger Bewegung geschützt.

Offenbar dreht sich nun das Rad R um so mehr, je größer die Hubhöhe des Hebels H ist, d.h. je tiefer er in die Einschnitte der Scheibe M einfällt. Die Folge davon ist, daß auch das Zählwerk N in demselben Verhältniß mehr zählt. Die Tiefe dieses Einfallens wird aber jedesmal begrenzt durch Anschlagen der mit dem Hebel H fest verbundenen Curve X an die erwähnte Spitze x des Alkoholometerzeigers.

Durch eine passende Form der Curve X kann man daher dem Alkoholzähler eine von der Stellung des Zeigers x, mithin von dem specifischen Gewichte der durchfließenden Flüssigkeit abhängige, derartige Drehung ertheilen, daß die Angaben dieses Zählers dem Gehalte an absolutem Alkohol genau entsprechen. Zu dem Ende muß die Curve X so construirt werden, daß bei einer bestimmten Stellung der Zeigerspitze x – also bei einer bestimmten Stärke des durchfließenden Spiritus – das Zählwerk N jedesmal genau um so viel vorrückt, als absoluter Alkohol in dem Spiritus des Faches enthalten war.

Um dieß zu erzielen, ist erforderlich, daß das Alkoholometer in jedem Momente das richtige mittlere specifische Gewicht des durchfließenden Alkohols anzeigt. Würde der Spiritus mit Hülfe einfacher Zu- und Abflußrohren durch das Gefäß A geführt, so wäre es unvermeidlich, daß er sich bei wechselndem Gehalte in Schichten von verschiedenem spec. Gewichte ablagerte. Der Schwimmkörper würde mithin in Spiritus von anderem mittleren Gehalte spielen, als dem wirklich durch die Trommel fließenden entspräche. Um die hierin liegende Fehlerquelle zu beseitigen, mußte der Durchfluß des Spiritus in einer Weise geregelt werden, daß er sich in geeigneter Weise im Alkoholometergefäße mischt.

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Zu dem Zwecke tritt derselbe zunächst in das tiefer liegende Gefäß E, welches durch zwei Röhren mit dem Gefäße A in Verbindung steht. Die eine (b) beginnt am Boden des kleinen Gefäßes E und endet in einem, im oberen Theile des Gefäßes A befindlichen durchlochten Ringe d, Fig. 1; die andere (a, c) beginnt im oberen Ende von E, erhebt sich bis zum Niveau der Flüssigkeit im Gefäß A und mündet in gleicher Weise bei c am Boden des letzteren. Hierdurch wird bewirkt, daß in E eintretender ärmerer, mithin schwererer Spiritus durch das im oberen Theile des Gefäßes A mündende Rohr b, der leichtere dagegen durch das unten mündende Rohr a, c fortgeleitet wird. Da hierdurch die schwerere Flüssigkeit immer oberhalb, die leichtere immer unterhalb des Schwimmkörpers eintritt, so findet eine fortlaufende Mischung des neu eintretenden mit dem im Gefäße vorhandenen Spiritus statt.

Der Abfluß zur Trommel geschieht durch die Röhren f, g, h, i (Fig. 1).

Der bisher beschriebene Apparat würde den Alkoholgehalt nur dann richtig registriren, wenn die Temperatur des durchfließenden Spiritus constant und stets die bei Alkoholmessung gebräuchliche Normaltemperatur von 12 1/2° R. wäre. Um seine Angaben auch für andere und wechselnde Temperaturen richtig zu machen, mußte eine Einrichtung getroffen werden, welche die Stellung des Zeigers x (Fig. 2) unabhängig von der Temperatur des durchfließenden Spiritus macht. Es ist dieß dadurch bewirkt, daß der Schwimmkörper P aus dünnem Blech angefertigt und mit Alkohol vollständig luftfrei gefüllt ist. Da der Schwimmer eine Form hat, welche die ungehinderte Ausdehnung der eingeschlossenen Flüssigkeit gestattet, so erleidet derselbe im Mittel durch Temperaturänderungen dieselben Volumenveränderungen wie der umgebende Spiritus; seine Stellung und die des Zeigers x wird also unabhängig von der Temperatur desselben. Bei richtiger Wahl des Ausdehnungscoefficienten der Füllungsflüssigkeit kann man durch eine entsprechende Uebercompensation der Temperatur auch noch die in Folge der veränderten Temperatur unrichtige Volumenmessung der Trommel bei den Angaben des Alkoholzählers corrigiren.

Der Apparat vermeidet dann einen nicht unbedeutenden Fehler der Alkoholbestimmung, den man in der Praxis bisher zu vernachlässigen pflegt. Derselbe besteht darin, daß man ein bei gerade obwaltender, von der Normaltemperatur abweichender Temperatur gemessenes – also unrichtiges – Volumen später der Alkoholbestimmung zu Grunde legt. Die Größe dieses Fehlers zeigt sich in folgendem Beispiele:

Gesetzt, man habe bei einer Temperatur von 5° C. ein Spiritusvolumen von 100 Quart gemessen, so würde sich dieses Volumen durch |299| die Erhöhung auf die Normaltemperatur (15,5° C.) um 0,01, also auf 101 Quart vergrößern. Fände man nun durch das Alkoholometer nach Anbringung der Temperaturcorrection für diese Beobachtung 80 Proc. Alkoholgehalt, so entspräche dieß 80 Quart Alkohol nach bisheriger Messung. In Wirklichkeit sind aber 80/100. 101 also 80,8 Quart, bei der Normaltemperatur gemessen, darin enthalten. Der Apparat vermeidet diesen Fehler, wie schon erwähnt, durch Uebercompensation der Temperatur, was bei einer Controlmessung der Angaben desselben zu berücksichtigen ist.

Schließlich sey bemerkt, daß an dem Einspielen des Zeigers x, Fig. 2, auf der Scala X der Curve, jederzeit controllirt werden kann, ob der Alkoholometer richtig arbeitet. Um jedoch zu diesem Behufe das Alkoholometergefäß nicht jedesmal mit Spiritus von bekanntem Gehalte und bestimmter Temperatur füllen zu müssen, sind dem Apparate genau abgeglichene Gewichte beigegeben, die den Gewichten des Schwimmkörpers in Spiritus von verschiedenen Stärken entsprechen. Dieselben werden nach Abnahme des Körpers statt seiner an die Feder bei o (paarweise zu beiden Seiten) angehängt und müssen dann den Zeiger x genau auf den entsprechenden Strich der Scala der Curve einstellen. Sollten sich hierin Differenzen zeigen, so können dieselben leicht durch Correctur der Feder mittelst Drehung der Schrauben l und n corrigirt und die Uebereinstimmung der Scala mit den, auf den betreffenden Gewichten eingeschlagenen Procentgehalten dadurch hergestellt werden. Die Schrauben l corrigiren die Feder in ihrer Richtung; eine Drehung der Mutter n, welche nach Lösung der Klemmschrauben p stattfinden kann, verändert die Länge der Feder. Durch eine entsprechende Drehung der Doppelmutter u, an welcher der Körper P in einer Schneide hängt, muß jedoch diese stets wieder in die ursprüngliche Lage zum Hebelende v gebracht werden.

Derartige Apparate haben bereits längere Zeit unter Controlle der Steuerbehörden verschiedener Länder zur fortlaufenden Bestimmung der Alkoholproduction von Brennereien gedient. Es ergab sich dabei, daß die Angaben des Apparates durchaus sicher und ebenso genau wie die schärfsten directen Bestimmungen sind.

Soll der Apparat dazu dienen, die Grundlage zu der von den Fabrikanten zu entrichtenden Productsteuer zu geben, so sind natürlich besondere Sicherheitsmaßregeln zu ergreifen, welche eine absichtliche, nicht nachweisbare Störung des Apparates unmöglich machen. Ist dieß in entsprechender Weise ausgeführt, so genügt eine Ablesung des Alkoholzählers bei Beginn und am Schluß jeder Brenncampagne, um den genauen |300| Betrag des zu besteuernden Objectes zu erfahren. Diese Angabe wird durch den Spirituszähler controllirt, welcher unter Berücksichtigung des durch öfteren Vergleich der Angaben beider Zähler ermittelten mittleren Gehaltes des fabricirten Spiritus nahe denselben Alkoholbetrag angeben muß, wie der Alkoholzähler.

Soll auch controllirt werden, wenn der Destillirapparat während der Brennperiode im Betriebe gewesen ist, und wie stark er jederzeit gearbeitet hat, so wird der Controllapparat noch mit einem Uhrwerke combinirt, welches auf einem continuirlich fortschreitenden Papierstreifen eine Marke bei Ablauf jeder Stunde und eine andere bei Vollendung jeder Trommelumdrehung macht. Das Uhrwerk muß im Laufe jedes Monats einmal aufgezogen werden.

Wird es dagegen als ausreichend befunden, daß nur das Volumen des fabricirten Spiritus genau registrirt und eine abgemessene Probe von jeder Trommelfachfüllung zur nachträglichen Feststellung des mittleren Gehaltes desselben zurückbehalten wird, so wird die beschriebene dreitheilige Trommel mit springender Bewegung mit einer passenden Probeschöpfvorrichtung versehen und bildet mit dieser unter Wegfall des Alkoholometers und des Zählwerkes für die Alkoholregistrirung einen ebenfalls ganz zuverlässigen und weit einfacheren Controllapparat für die Productsteuer. Dem oben beschriebenen Alkoholmeßapparat gegenüber hat er aber die Mängel, daß einmal die Controlle der Angabe des Apparates fehlt, daß ferner die schließliche Feststellung des zu besteuernden Productes von dem mit der Bestimmung des Gehaltes der Probe betrauten Beamten abhängig bleibt, und daß endlich die Alkoholbestimmung selbst weniger genau ist, da die Fehler, welche durch wechselnde Temperatur und die bei der Vermischung von Proben verschiedener Stärke stattfindende Contraction entstehen, nicht compensirt werden können. Während der Alkoholmeßapparat den durchgeflossenen Alkohol bis auf 0,1 Proc. genau angibt, muß man sich bei dem Spiritusmesser mit Probenahme mit einer Genauigkeit von 1/2 Proc. begnügen.

Die Einfachheit der beschriebenen dreitheiligen Meßtrommel und die große Genauigkeit mit welcher sie das durchfließende Flüssigkeitsvolumen registrirt, hat ihr auch bereits Anwendung auf anderen Gebieten der Technik verschafft, wie z.B. zur Messung des Inhaltes zu aichender Gefäße, als Milchmesser, Biermesser etc.

Dr. W. Siemens.

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