DE10030831A1

DE10030831A1 - Indikatorpatrone für die Gasreinigung

Info

Publication number: DE10030831A1
Application number: DE2000130831
Authority: DE
Inventors: Kathleen Claudius; Andreas Donnerhack
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: DE10030831B4

Abstract

Das Gasreinigungssystem mit Indikatorfunktion ist gekennzeichnet durch eine räumliche Trennung von Gasreinigungsfunktion und nutzbarer Indikatorfunktion. Beispielsweise besteht das Gasreinigungssystem aus einer Gasfiltereinheit 3 (Reinigungspatrone), einer losen Verbindung 4, einer Indikatoreinheit 5 mit einer Indikatormasse zur Anzeige einer Gaskomponente in einem Gehäuse mit einem transparenten Bereich und einem nachgeordneten Schutzfilter 6.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasreinigungssystem mit Indikatorfunktion, ein Indikator system für die Anzeige von Verunreinigungen in einem Gas und ein Verfahren zur Reinigung eines Gases.

Im Laborbereich werden heute Gasnachreinigungspatronen verwendet, mit denen Flaschengase von Verunreinigungskomponenten befreit werden, die für die spätere Anwendung hinderlich sind. Besonders verbreitet sind diese Systeme in Analysenla bors, in denen besonders reine Gase als Betriebsgase für Laborgeräte oder als Ka libriergase verwendet werden.

Übliche Funktion solcher Patronensysteme ist die Entfernung von Feuchte, Sauer stoff, Kohlenwasserstoffen oder Kombinationen dieser Komponenten. Besonders leistungsfähige Systeme reinigen Gasströme bis zu Restverunreinigungen von 1 ppb.

Die Reinigungsmassen haben eine begrenzte Kapazität, die jeweiligen Komponenten aus dem Gasstrom zurückzuhalten. Wenn diese Kapazität erschöpft ist, bricht die zu entfernende Komponente durch und passiert das Reinigungssystem.

Da die verwendeten Analysensysteme besonders empfindlich auf die Gasqualität reagieren und Gasverunreinigungen mitunter zu empfindlichen Beschädigungen der Analysensysteme führen können, ist die einwandfreie und zuverlässige Funktion der Reinigungspatronen entscheidend für den Anwender. Deshalb ist eine rechtzeitige und zuverlässige Erkennung des Durchbruchpunktes wichtig für den Einsatz der Rei nigungspatronen.

Reinigungspatronen mit Indikatorfunktion sind für Sauerstoff bekannt. Dabei wird der Reinigungs- oder Adsorbermasse ein Zuschlagstoff beigesetzt, der mit zunehmender Sättigung mit Sauerstoff farblich umschlägt. Ist das Gehäuse der Reinigungspatrone z. B. aus Glas, so kann der Anwender die verbleibende Reinigungskapazität der Pat ronen an der Position der Farbumschlags-Front erkennen und die noch verbleibende Betriebszeit abschätzen. Eine Adsorbermasse für Sauerstoff mit Indikatorfunktion ist z. B. in der DE-AS 16 67 129 beschrieben.

Eine Gasreinigungspatrone mit einem selbstanzeigenden Feuchte-Adsorbens ist in der EP 0 641 592 B1 (interne Bezeichnung MG 1887) beschrieben.

Eine kombinierte Reinigungs-/Indikatormasse hat einen entscheidenden Nachteil: sie erfordert die Konstruktion des Reinigergehäuses aus transparentem Material (meist Glas). Damit sind der Reiniger-Konstruktion hinsichtlich Größe, Volumen und Stabilität enge Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasreinigungssystem mit Indikator funktion bereitzustellen, das die genannten Nachteile vermeidet.

Gelöst wurde die Aufgabe durch ein Gasreinigungssystem mit Indikatorfunktion, bei dem Gasreinigungsfunktion und nutzbare Indikatorfunktion räumlich getrennt sind.

Das Gasreinigungssystem besteht in der Regel aus mindestens einer Gasfilterein heit, das ist z. B. eine Gasfilterpatrone, und mindestens einer nachgeschalteten Indi katoreinheit, die die Indikatorfunktion für eine oder mehrere Komponenten eines mit der Indikatoreinheit in Kontakt gebrachten Gases erfüllt. Im allgemeinen sind Gasfil tereinheit und Indikatoreinheit für durchströmende Gase konstruiert, z. B. als mit ei ner Gasreinigungsmasse oder Indikatormasse gepackte Patronen.

Die Form, Gestalt, Größe und Gehäusematerial der Gasfiltereinheit des Gasreini gungssystems mit Indikatorfunktion unterliegen aufgrund des neuartigen Aufbauprin zips keiner Beschränkung. Das heißt die Gasfiltereinheit kann in unterschiedlichen Gehäusen mit unterschiedlichen Dimensionen und aus unterschiedlichen Materialien untergebracht werden. Das Gehäuse der Gasfiltereinheit besteht beispielsweise aus Metall (z. B. Stahl oder Aluminium) oder Kunststoff. Das Gehäusematerial der Gasfil tereinheit ist transparent oder undurchsichtig.

Die Indikatoreinheit weist mindestens ein transparentes Fenster oder eine transpa rente Wandung (z. B. ringförmiger transparenter Abschnitt oder Teil des Indikatorge häuses). Das transparente Teil besteht in der Regel aus Glas oder transparentem Kunststoff. Die Indikatoreinheit ist beispielsweise eine Indikatorpatrone mit transpa renter Wandung. Die Indikatoreinheit enthält eine Indikatormasse, z. B. Silicagel mit einem Indikator ("Blaugel") oder "Hydrosorb" (von Messer Griesheim) für Feuchtigkeit oder Oxysorb® " (von Messer Griesheim) für Sauerstoff. Geeignete Indikatormassen oder Indikatoren für die Anzeige von chemischen Verbindungen sind dem Fachmann bekannt.

Es sind heute Reinigungsmassen bekannt, die mehrere der oben genannten Kompo nenten aus einem Gasstrom entfernen können. Auch der Durchbruch solcher Reini gungspatronen sollte erkannt werden können. Zu diesem Zweck kann man Indika tormassen verwenden, die selektiv auf einzelne Verunreinigungskomponenten rea gieren. Vorteilhaft werden zwei oder mehrere Indikatoreinheiten oder zwei oder meh rere Indikatorsysteme in einer Indikatoreinheit kombiniert. Beispielsweise wird eine Indikatorpatrone zur Anzeige von Sauerstoff (z. B. mit Oxysorb®) und eine Indikator patrone zur Anzeige von Feuchtigkeit (z. B. mit Hydrosorb) durch Hintereinander schalten kombiniert. Sehr vorteilhaft werden die Indikatormassen in jeweils unter schiedlichen Abschnitten einer Indikatorpatrone (z. B. aufeinanderfolgende Schichten von Indikatormassen) untergebracht (siehe Fig. 2: Multi-Komponenten- Indikatorpatrone mit Schutzfilter). Damit hat man nicht nur den Durchbruch der vor geschalteten Reinigungspatrone sichtbar gemacht, sondern kann auch die Kompo nente identifizieren, die den Durchbruch ausgelöst hat. Gleichzeitig verhindert wieder der Schutzfilter, daß die durchbrechende Komponente auch die Indikatorpatrone passiert und z. B. in ein nachfolgendes Analysengerät gelangt.

Besonders bevorzugt wird der Indikatoreinheit ein Schutzfilter, insbesondere für die anzuzeigende Komponente, nachgeschaltet. Diese Anordnung verhindert, daß der "Durchbruch" einer Verunreinigung bei der Reinigerpatrone (Gasfiltereinheit, Gasrei nigungseinheit) erst dann erkannt wird, wenn die Verunreinigung bereits das Reini gungssystem passiert hat und beispielsweise in das Analysengerät gelangt ist.

Vorteilhaft wird als Indikatoreinheit mit Schutzfilter eine nach der Gasfiltereinheit an geordnete Indikatorpatrone mit integriertem Schutzfilter eingesetzt. Diese Patrone beinhaltet in Richtung des Gasstroms zunächst die Indikatormasse und nachfolgend, z. B. getrennt durch eine poröse Scheibe, eine Reinigungsmasse, wie sie z. B. auch in der vorgeschalteten Reinigungspatrone enthalten ist (siehe Fig. 1: Anordnung Rei nigungspatrone und Indikatorpatrone mit Schutzfilter). Reinigungsmassen und Indi katormassen sind einzeln für die relevanten Verunreinigungskomponenten bekannt.

Diese Indikatorpatrone zeigt im Bereich des Indikators sofort an, wenn die vorge schaltete Reinigungspatrone durchbricht. Die in die Indikatorpatrone integrierte Rei nigermasse stellt jedoch sicher, daß für einen gewissen Zeitraum nach dem Durch bruch das nachfolgende Analysengerät noch vor der Verunreinigungskomponente geschützt bleibt.

Die Indikatoreinheit mit integriertem oder nachgeordnetem Schutzfilter bietet den Vorteil, daß nur sehr wenig Indikatormasse benötigt wird, um den Durchbruch der Reinigerpatrone anzuzeigen. Gleichzeitig wird nur eine geringe Menge Reinigermas se benötigt, um die Schutzfunktion für einen begrenzten Zeitraum aufrecht zu erhal ten. Damit kann die Indikatorpatrone oder kombinierte Indikatorpatrone sehr klein konstruiert werden und unbedenklich aus transparentem Material (z. B. Glas) gefertigt werden. Sie kann je nach Bedarf an bestehende Reinigungssysteme angeschlossen werden. Eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Reinigern mit und ohne Indi katorfunktion entfällt für den Anwender.

Gerade bei Reinigungsmassen für Entfernung mehrerer Komponenten aus einem Gasstrom werden Multi-Komponenten-Indikatorpatronen mit integriertem Schutzfilter bevorzugt eingesetzt (siehe Fig. 2: Multi-Komponenten-Indikatorpatrone mit Schutz filter). Damit wird nicht nur der Durchbruch der vorgeschalteten Reinigungspatrone sichtbar gemacht, sondern kann auch die Komponente identifizieren, die den Druchbruch ausgelöst hat. Gleichzeitig verhindert der Schutzfilter, daß die durchbre chende Komponente auch die Indikatorpatrone passiert und in das Analysengerät gelangt.

Die erwähnten Reinigungspatronen (Gasfiltereinheiten) sind außer im Laborbereich auch bei technischen Gasversorgungen im Einsatz, allerdings in wesentlich größerer Dimensionierung. Auch für diese Anwendung kann das beschriebene Prinzip der In dikatorpatrone mit integriertem Schutzfilter vorteilhaft eingesetzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Erkennung des Durchschlagpunktes automatisiert werden: Der von außen sichtbare Farbumschlag der Indikatorpatrone wird vorteilhaft über ein optisches System (optischer Sensor, z. B. photometrischer Detektor für Transmission oder Reflexion; Kamera, insbesondere CCD-Kamera) er faßt. Das System wird beispielsweise von außen auf die Indikatorpatrone gerichtet und ist genau auf die jeweiligen Farben eingestellt, so daß ein Farbumschlag detek tiert wird (siehe Fig. 3: optische Überwachung der Indikatorpatrone mit Schutzfilter). An dieses Detektorsystem wird besonders vorteilhaft eine Warneinrichtung gekop pelt. Wenn die regelmäßige Beaufsichtigung des Systems nicht sichergestellt werden kann, so kann an das Detektorsystem eine automatische Ventilschaltung gekoppelt werden, die im Durchbruchsfall den Gasstrom blockiert und die Weiterführung z. B. in ein Analysengerät verhindert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schema eines Gasreinigungssystems aus einer Anordnung von Gas reinigungspatrone und Indikatorpatrone mit Schutzfilter.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Anordnung von Gasreinigungspatrone und Multikom ponenten-Indikatorpatrone mit Schutzfilter als Gasreinigungssystem.

Fig. 3 zeigt ein Gasreinigungssystem mit optischer Überwachungseinrichtung an der Indikatorpatrone.

Das in Fig. 1 gezeigte Gasreinigungssystem besteht aus einer Gasreinigungseinheit 3 (Gasreinigungspatrone), einer Indikatoreinheit 5 mit nachgeordnetem Schutzfilter 6.

Gasreinigungseinheit 3 und Indikatoreinheit 5 sind über eine lösbare Verbindungs einheit 4 verbunden. Das zu reinigende Gas tritt am Gaseingang 1 in die Reinigungs einheit 3 ein. Am Gasausgang 2 verläßt das Gas das Gasreinigungssystem. Bei spielsweise ist das Gasreinigungssystem zur Trocknung eines Gases(z. B. Entfer nung von Feuchtigkeitsspuren in einem Gas) ausgelegt. In diesem Beispiel enthält die Gasreinigungseinheit 3 eine Gasreinigungsmasse (Trockenmittel) wie Kieselgel oder "Hydrosorb" (Fa. Messer Griesheim). Die Gasreinigungseinheit 3 ist z. B. eine Kleinpatrone oder Großpatrone aus Aluminium oder Glas. Die Indikatoreinheit 5, die ein Gehäuse oder Fenster aus einem transparenten Material wie Glas oder Kunst stoff aufweist, enthält die Indikatormasse (z. B. Trockenmittel mit Feuchteindikator wie Blaugel oder "Hydrosorb". Der Indikatoreinheit 5 ist ein Schutzfilter 6 nachgeschaltet, das in der Regel die gleiche Gasreinigungsmasse wie die Gasreinigungseinheit 3 enthält. Schutzfilter 6 hat in der Regel eine wesentlich geringere Gasreinigungskapa zität als die Gasreinigungseinheit 3. Indikatoreinheit 5 und Schutzfilter 6 können in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden.

Das Gasreinigungssystem von Fig. 2 zeigt die Besonderheit des kombinierten Ein satzes von z. B. drei Indikatoreinheiten 5, 5', 5". Es werden vorteilhaft zwei, drei oder mehrere Indikatoreinheiten kombiniert, z. B. eine Indikatoreinheit zur Anzeige von Feuchtigkeit, eine Indikatoreinheit zur Anzeige einer Gasverunreinigung wie Sauer stoff und eine Indikatoreinheit zur Anzeige von Kohlendioxid.

In Fig. 3 wird der Farbumschlag der Indikatoreinheit 5 mit Hilfe eines optischen Sen sors 7 überwacht. Als optischer Sensor dient beispielsweise ein CCD-Sensor oder eine CCD-Kamera. Der optische Sensor 7 ist mit einer Steuereinheit 9 verbunden, die bei Farbumschlag einen Alarm auslöst oder mit Hilfe eines steuerbaren Absperr ventiles 8 (z. B. Magnetventil) die Gaszufuhr am Gaseingang 1 unterbricht. Bei Ein satz einer Kamera als optischem Sensor 7 kann eine Computereinheit z. B. mit Hilfe eine Bilderfassungs- und -auswertungsprogammes einen Farbumschlag in der Indi katoreinheit 5 erfassen. Die gestrichelte Linie zwischen Sensor 7 und Steuereinheit 9 und zwischen Steuereinheit 9 und Absperrventil 8 stellt eine Leitung zur Übertragung von Meß- oder Steuersignalen dar.

Bezugszeichen

1

Gaseingang

2

Gasausgang

3

Reinigungsfilter

4

Verbindungsteil

5

,

5

',

5

" Indikatormasse

6

Schutzfilter

7

optischer Sensor

8

Absperrventil

9

Steuerung

Claims

1. Gasreinigungssystem mit Indikatorfunktion, bei dem Gasreinigungsfunktion und nutzbare Indikatorfunktion räumlich getrennt sind.

2. Gasreinigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas reinigungssystem eine oder mehrere Gasfiltereinheiten (3) und eine oder mehrere von den Gasfiltereinheiten (3) räumlich getrennte Indikatoreinheiten (5) enthält.

3. Gasreinigungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfiltereinheit (3) ein undurchsichtiges Gehäuse und die Indikatoreinheit (5) ein Ge häuse mit einem transparenten Bereich aufweisen.

4. Gasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß dem Indikatorsystem (5) ein Schutzfilter (6) nachgeordnet ist.

5. Gasreinigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß das Indikatorsystem (5) mindestens zwei verschiedene Indikatormassen enthält.

6. Indikatorsystem für die Anzeige von Verunreinigungen in einem Gas, umfassend eine oder mehrere Indikatorpatronen (5).

7. Indikatorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Indikatorpatronen (5) mit verschiedenen Indikatormassen kombiniert werden oder eine Indikatorpatrone (5) mindestens zwei verschiedene Indikatormassen enthält.

8. Indikatorsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindes tens einer Indikatorpatrone ein Schutzfilter (6) nachgeordnet ist oder mindestens eine Indikatorpatrone (5) mit integriertem Schutzfilter (6) enthalten ist.

9. Indikatorsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorsystem mit einem optischen Sensor (7) ausgestattet ist.

10. Verfahren zur Reinigung eines Gases, dadurch gekennzeichnet, daß das zu rei nigende Gas durch ein Gasreinigungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 geleitet wird.

11. Verfahren zur Erkennung der Kapazitätserschöpfung einer Gasreinigungs- oder Absorbermasse in einer Reinigungspatrone (3) bei der Gasreinigung, dadurch ge kennzeichnet, daß nach der Reinigungspatrone (3) eine Indikatoreinheit (5) in einem separaten, teilweise oder vollständigen transparenten Gehäuse angeordnet wird.

12. Verwendung eines optischen Sensors (7) zur automatischen Erkennung des Farbumschlages einer Indikatormasse bei der Gasreinigung.

13. Verwendung einer Indikatorpatrone (5) mit integriertem Schutzfilter (6) bei der Gasreinigung.