Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wässrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, mit einer Messkammer, die auf einander gegenüberliegenden Seiten einen Sensor zum Messen des flüchtigen Bestandteils und eine eine Kammeröffnung verschliessende, für den flüchtigen Bestandteil durchlässige Membran aufweist, und mit einer an die Messkammer angeschlossenen Abluftleitung.
Zum Messen von flüchtigen Bestandteilen einer wässrigen Lösung ist es bekannt (DE 197 03 744), Sonden einzusetzen, die einen Sensor für die flüchtigen Bestandteile in einer mit Luft gefüllte Messkammer besitzen. Die flüchtigen Bestandteile durchdringen eine für sie durchlässige, eine Kammeröffnung verschliessende Membran, die auf der von der Messkammer abgewandten Seite mit der wässrigen Lösung beaufschlagt wird.
Da die Messkammer über eine Abluftleitung mit der Atmosphäre in Verbindung steht, erfolgt der Austausch des Gemisches von Luft und flüchtigen Bestandteilen in der Messkammer mit der Atmosphäre über diese Abluftleitung und wird daher durch Diffusionsvorgänge bestimmt, was vergleichsweise lange Ansprechzeiten bedingt, bis ein entsprechender Messwert aufgrund einer sich ändernden Konzentration der flüchtigen Bestandteile in der wässrigen Lösung erhalten wird.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen (DE 103 02 220 A1), für die Förderung der die Membran durchsetzenden flüchtigen Bestandteile zum Sensor einen Trägergasstrom einzusetzen und die Messkammer durch eine Zwischenwand in zwei einerseits der Membran und anderseits dem Sensor zugewandte Räume zu unterteilen,
die miteinander über eine Durchtrittsöffnung in der Zwischenwand strömungsverbunden sind. Diese Unterteilung soll eine gerichtete Trägergasströmung durch die Durchtrittsöffnung in der Zwischenwand zum Sensor erzwingen, um die die Membran durchsetzenden flüchtigen Bestandteile verzögerungsfrei von dem einen an eine Trägergaszuleitung angeschlossenen Raum dem Sensor im anderen mit einer Trägergasableitung verbundenen Raum zuführen zu können und damit die Ansprechzeit zu verkürzen.
Dies wird allerdings mit dem Nachteil eines grösseren Konstruktionsaufwandes und der Notwendigkeit erkauft, ein unter Druck stehendes Trägergas zur Verfügung stellen zu müssen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wässrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine gute Ansprechzeit bei einem einfachen konstruktiven Aufbau sichergestellt werden kann, ohne ein Trägergas einsetzen zu müssen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Messkammer oben an die Abluftleitung und unten an eine Zuluftleitung angeschlossen ist und eine Wärmequelle aufnimmt.
Da zufolge dieser Massnahme die Luft in der Messkammer erwärmt wird, stellt sich eine Konvektionsströmung ein,
die nicht nur eine innige Mischung der die Membran durchsetzenden flüchtigen Bestandteile mit der Kammerluft gewährleistet, sondern auch zu einer die Messkammer durchsetzenden Luftströmung führt, weil die Messkammer sowohl an eine Zu- als auch an eine Abluftleitung angeschlossen ist, und zwar unter Berücksichtigung der sich ausbildenden Konvektionsströmung im Bodenund im Deckenbereich der Messkammer. Dies bedeutet, dass sich im Vergleich zu Sonden mit einem Trägergasstrom durch die Messkammer hinsichtlich der Ansprechzeiten vergleichbare Verhältnisse ergeben, ohne die sonst damit verbundenen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Die Wärmequelle kann unterschiedlich ausgebildet und angeordnet werden, da es vorrangig um eine ausreichende Erwärmung der Kammerluft geht.
Da übliche Sensoren Halbieiterelemente umfassen, die mit elektrischer Energie versorgt werden müssen und daher auch Wärme abgeben, ergeben sich in diesem Zusammenhang besonders einfache Konstruktionsverhältnisse, wenn die Wärmequelle durch den Sensor selbst gebildet wird. Selbstverständlich können auch gesonderte oder zu sätzliche Wärmequellen eingesetzt werden, was allerdings in vielen Fällen nicht nötig sein wird.
Die Luftströmung durch die Messkammer kann einerseits durch die Leistung der Wärmequelle und anderseits durch den Strömungswiderstand der Luftleitungen gesteuert werden.
Da insbesondere bei der Verwendung des Sensors als Wärmequelle mit einer weitgehend konstanten Heizleistung zu rechnen ist, kann der Luftaustausch in der Messkammer in einfacher Weise durch eine einstellbare Drossel in der Zu- oder Abluftleitung den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wässrigen Lösung, insbesondere zum Messen von Alkohol, in einem schematischen Schnitt gezeigt.
Die dargestellte Vorrichtung zum Messen zumindest eines flüchtigen Bestandteils einer wässrigen Lösung weist ein Gehäuse 1 auf, das eine Messkammer 2 bildet. Auf der der Messkammer 2 zugehörigen Stirnseite des Gehäuses 1 ist eine durch eine Membran 3 verschlossene Öffnung 4 vorgesehen.
Die Membran 3, die für die zu messenden flüchtigen Bestandteile, beispielsweise Alkohol, durchlässig ist, wird auf der Aussenseite mit der wässrigen Lösung beaufschlagt, so dass sich in der Messkammer 2 flüchtige Bestandteile der wässrigen Lösung in Abhängigkeit von der Konzentration dieser Bestandteile in der wässrigen Lösung ansammeln.
Auf der der Kammeröffnung 4 gegenüberliegenden Seite der Messkammer 2 ist ein Sensor 5 zum Messen der flüchtigen Bestandteile vorgesehen. Dieser Sensor 5, der üblicherweise wenigstens ein Halbleiterelement umfasst, ist auf einer Steckereinheit 6 montiert, die in einem Gehäuseeinsatz 7 gehalten wird. Die mit der Steckereinheit 6 verbundenen elektrischen Versorgungs- und Signalleitungen sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt. Die Messkammer 2 ist unten an eine Zuluftleitung 8 und oben an eine Abluftleitung 9 angeschlossen.
Die Zu- und Abluftleitungen 8, 9 sind durch das Gehäuse 1 geführt und stehen mit der Umgebungsluft in Verbindung. Um durch die Messkammer 2 über die Zu- und Abluftleitungen 8, 9 eine Luftströmung zu erhalten, die sich mit den die Membran 3 durchsetzenden flüchtigen Bestandteilen mischt und für eine entsprechende Beaufschlagung des Sensors 5 mit den flüchtigen Bestandteilen in Abhängigkeit von der jeweiligen Konzentration dieser Bestandteile in der wässrigen Lösung sorgt, ist die Messkammer 2 mit einer Wärmequelle versehen.
Obwohl die Wärmequelle durch eine gesonderte elektrische Heizung gebildet werden kann, ergeben sich besonders einfache Konstruktionsverhältnisse, wenn die Wärmequelle durch den Sensor 5 selbst gebildet wird, und zwar durch dessen mit elektrischer Energie versorgtes Halbleiterelement, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist.
Aufgrund der Wärmequelle 10 stellt sich in der Messkammer 2 eine Konvektionsströmung ein, die für einen entsprechenden Luftdurchsatz durch die Messkammer 2 sorgt.
Die aufgrund dieser Konvektionsströmung in die Messkammer 2 durch die Zuluftleitung 8 strömende Frischluft vermischt sich mit den die Membran 3 durchsetzenden flüchtigen Bestandteilen, die mit dem Förderluftstrom über die Abluftleitung 9 wieder aus der Messkammer 2 ausgetragen werden, so dass die jeweilige Konzentration der flüchtigen Bestandteile in der Messkammer 2 ein Abbild der Konzentration dieser Bestandteile in der wässrigen Lösung darstellt. Damit sind vorteilhafte Voraussetzungen für eine im wesentlichen verzögerungsfreie Messung dieser Bestandteile durch den Sensor 5 geschaffen.
Um den Förderluftstrom durch die Messkammer 2 an die jeweiligen Verhältnisse anzupassen, kann die Wärmequelle 10 hinsichtlich ihrer Leistung gesteuert werden.
Eine solche Steuerung der Wärmequelle 10 verbietet sich allerdings für den Fall, dass die Wärmequelle 10 durch den Sensor 5 selbst gebildet wird. Anstatt der Wärmequelle 10 wird der Strömungswiderstand für den Förderluftstrom über eine einstellbare Drossel 11 in der Zu- bzw. Abluftleitung 8, 9 gesteuert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Drossel 11 durch eine in die Abluftleitung 9 ragende Stellschraube 12 gebildet.