DE102005050914B4

DE102005050914B4 - Tragbares Gasmessgerät

Info

Publication number: DE102005050914B4
Application number: DE102005050914A
Authority: DE
Inventors: Markus Wansing
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2025-10-22
Also published as: DE102005050914A1; GB0620590D0; US20070089481A1; GB2431471B; US7395692B2; GB2431471A

Abstract

Gasmessgerät mit
a) einem Gehäuse mit einer Messzelle (5) und
b) einer Auswerteschaltung auf einer Leiterplatte (6),
c) wobei die Messzelle (5) mittels eines flexiblen Verbindungselementes (5b) mechanisch von der Leiterplatte (6) entkoppelt und elektrisch mit der Leiterplatte (6) verbunden ist und
d) durch Öffnungen (40) im Gehäuse in Gasströmungsverbindung mit der Umgebung steht und wobei
e) die Messzelle (5) in Richtung von und zu den Öffnungen (40) und in dazu senkrechter Richtung stoßabsorbierend im Gehäuse gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasmessgerät mit einem Gehäuse mit einer zylinderförmigen Messzelle und einer Auswerteschaltung auf einer Leiterplatte mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Aus der JP 07 035 717 A geht der innere Aufbau einer Messzelle mit katalytischen Detektionselementen hervor.
Bekannte Gasmessgeräte sind sogenannte tragbare Gasmessgeräte und in einer speziellen Ausbildung sind diese explosionsgeschützt, wobei gleichzeitig erforderlich ist, dass auch bei Stoßbelastungen der Explosionsschutz bestehen bleibt. Zur Messung von brennbaren Gasen in der Umgebung eines Messortes werden aufgrund ihrer bekannten Messeigenschaften insbesondere explosionsgeschützte, vorzugsweise zylinderförmige katalytische Wärmetönungsgassensoren als Messzellen verwendet. Eine derartige Messzelle geht beispielsweis aus US 6,202,472 B1 hervor. Diese Messzellen sind Messwandler zur Messung des Partialdrucks explosibler Gase in der Umgebungsluft. Die zu überwachende Umgebungsluft diffundiert durch eine Sintermetallscheibe in die Messzelle. Die Sintermetallscheibe verhindert eine Entzündung der Umgebungsluft aus der Messzelle heraus. In der Messzelle befindet sich ein Detektorelement, ein Pellistor, der aus einem dünnen gewendelten Platindraht besteht, der von einer kleinen Keramikperle mit einer katalytisch aktiven Oberfläche, insbesondere aus Edelmetallen, umgeben ist. Die explosiblen Gase werden an dem aufgeheizten Detektorelement kontrolliert katalytisch verbrannt. Der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff wird der Umgebungsluft entnommen. Durch die bei der Verbrennung entstehende, für das oder die verbrennenden Gase charakteristische Verbrennungswärme wird das Detektorelement zusätzlich erwärmt. Diese Erwärmung hat eine Widerstandsänderung des Detektorelements zur Folge, die proportional zur Konzentration der explosiblen Gase ist. In der Messzelle befindet sich außer dem katalytisch aktiven Detektorelement ein ebenfalls aufgeheizter, inaktiver Pellistor, das Kompensatorelement. Beide Elemente sind Teil einer Brücken schaltung, insbesondere einer Wheatstone'schen Brückenschaltung. Umwelteinflüsse wie Temperatur, Luftfeuchte oder Wärmeleitung der zu überwachenden Umgebungsluft wirken auf beide Elemente in gleichem Maße ein, wodurch diese Einflüsse auf das Messsignal nahezu vollständig kompensiert werden. Katalytische Wärmetönungsgassensoren werden seit vielen Jahren in großer Zahl zur Messung und frühzeitigen Warnung dort eingesetzt, wo brennbare Gase oder Dämpfe zusammen mit Luft explosionsfähige Gemische bilden können. Tragbare Gasmessgeräte und insbesondere explosionsgeschützte Gasmessgeräte sind hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt und sollten zur Erhaltung der Funktionssicherheit fall- und stoßgesichert ausgeführt sein. Bekannte Lösungen hierfür sind beispielsweise eine Gummiumhüllung des Gerätes mit dem Nachteil, dass für eine ausreichende mechanische Dämpfung eine dicke Schicht dämpfendes Material aufgebracht werden muss, so dass das Gasmessgerät klobig und schwer wird.
Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Stoßdämpfung für ein Gasmessgerät und speziell für die Messzelle im Gerät bereitzustellen, so dass einerseits die Messeigenschaften der Messzelle nicht beeinträchtigt werden, andererseits die Lösung effizient für das Gasmessgerät ist.
Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1. Der wesentliche Vorteil des Gasmessgeräts nach Anspruch 1 besteht in der Entkopplung der effektiven Massen von Gasmessgerät mit Leiterplatte einerseits und Messzelle andererseits. Die Messzelle ist stoßabsorbierend aufgehängt.
Die Unteransprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Gasmessgerätes nach Anspruch 1 an.
Durch die vorzugsweise aus einem Elastomer, besonders vorzugsweise aus einem geschäumten Elastomer, gefertigten Zwischenelemente zwischen der Messzelle und den Halteelementen in Längsrichtung der Messzelle wird die notwendige Stoßdämpfung erreicht.
Im Ergebnis ist besonders vorteilhaft, dass nur die im Vergleich zum Gasmessgerät wesentlich geringere Masse der Messzelle gedämpft wird, im konkreten Anwendungsfall beispielsweise 17 Gramm gegenüber 200 bis 300 Gramm für das Gasmessgerät, je nach Ausstattung.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Gasmessgerätes mit Hilfe der Figuren erläutert.
Es zeigen
1 eine Explosionszeichnung eines Gasmessgerätes mit den wesentlichen Bauelementen,
2 einen Schnitt durch das zusammengesetzte Gasmessgerät der 1 senkrecht zur Längsachse durch die Messzelle 5.
Das tragbare Gasmessgerät in 1 weist ein Gehäuse auf, das aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt wird. Die Vorderschale besteht aus einer Hartkomponente 1a, beispielsweise aus einem Polycarbonat, und aus einer Weichkomponente 1b, beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer. In gleicher Weise besteht die Hinterschale aus einer Hartkomponente 2b und einer Weichkomponente 2a. Auf den beiden Gehäuseinnenseiten bildet die Weichkomponente 1b, 2a je ein ringförmiges Halteelement 20 für die Aufnahme der Messzelle 5, die insbesondere ein katalytischer Wärmetönungsgassensor ist. Dadurch kann die Messzelle 5 in radialer Richtung, also quer zu seiner Längsachse, gedämpft schwingen. Die Aufnahme ist so stark gestaltet, dass sich die Messzelle 5 bei der maximal auftretenden Stoßbelastung bis zur Endlage bewegen kann. Diese ist 1 bis 2 Millimeter in jeder Richtung von der Ursprungslage entfernt. Vor und hinter der Messzelle 5 sind dämpfende Zwischenelemente 3, 4 beispielsweise aus einem geschäumten Polymer oder aus einem Zellkautschuk angeordnet. Diese lassen eine gedämpfte Bewegung in Richtung der Längsachse der Messzelle 5 zu. In der Leiterplatte 6 ist eine Öffnung 30 vorgesehen, die so groß ist, dass eine mögliche Bewegung der Messzelle 5 bei einem Stoß nicht behindert wird.
Die Messzelle 5 ist mit einem beweglichen, flexiblen Verbindungselement 5b mit dem Stecker 6b verbunden. Über die Öffnungen 40 im Gehäuse besteht Gasströmungsverbindung zur Umgebung. Das Bauelement 7 ist ein optionales Gehäuseteil, welches als elektrische Versorgungseinheit dient. Die tatsächlichen Abmessungen des tragbaren Gasmessgerätes in der gezeigten Ausführungsform sind 130 × 46 × 32 Millimeter für das Gasmessgerät und 20 × 16 Millimeter für die zylinderförmige Messzelle 5. Für ein Mehrfachgasmessgerät sind zusätzlich mehrere elektrochemische Gassensoren zur spezifischen Messung bestimmter Gase, wie speziell CO, O₂, H₂S vorgesehen.
Das Gasmessgerät ist vorzugsweise durch entsprechende Dichtigkeit des zusammengesetzten Gehäuses und/oder durch eine explosionsgeschützte Ausführung der elektrischen Bauelemente für einen Explosionsschutz ausgelegt.

Claims

Gasmessgerät mit a) einem Gehäuse mit einer Messzelle (5) und b) einer Auswerteschaltung auf einer Leiterplatte (6), c) wobei die Messzelle (5) mittels eines flexiblen Verbindungselementes (5b) mechanisch von der Leiterplatte (6) entkoppelt und elektrisch mit der Leiterplatte (6) verbunden ist und d) durch Öffnungen (40) im Gehäuse in Gasströmungsverbindung mit der Umgebung steht und wobei e) die Messzelle (5) in Richtung von und zu den Öffnungen (40) und in dazu senkrechter Richtung stoßabsorbierend im Gehäuse gelagert ist.
Gasmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) durch in deren Längsrichtung beabstandete Halteelemente (20) aus einem Elastomer gelagert ist, die mit dem Gehäuse verbunden sind.
Gasmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Messzelle (5) und den Halteelementen (20) in Längsrichtung der Messzelle zusätzliche, stoßabsorbierende, insbesondere ring- oder scheibenförmige Zwischenelemente (3, 4) angeordnet sind.
Gasmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenelemente (3, 4) aus einem geschäumten Polymer oder einem Zellkautschuk gefertigt sind, vorzugsweise aus einem geschlossenporigen Zellkautschuk.
Gasmessgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (20) inhärente Bestandteile des Gehäuses sind oder im Spritzguss hergestellt und mit dem Gehäuse verbunden sind.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus mehreren zusammengesetzten Gehäuseteilen besteht, wobei die Gehäuseteile jeweils aus unterschiedlich harten Kunststoffkomponenten bestehen.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) ein katalytischer Wärmetönungsgassensor für die Messung brennbarer Gase ist.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine oder mehrere elektrochemische Gassensoren für die Messung verschiedener Einzelgase eingebaut sind, die ebenfalls mit der Auswerteschaltung auf der Leiterplatte (6) verbunden sind.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) senkrecht durch eine Öffnung (30) in der Leiterplatte (6) angeordnet und beweglich mit dieser verbunden ist.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) durch eine semipermeable Membran zur Umgebung abgedeckt ist, so dass das Gasmessgerät wassergeschützt und gasdurchlässig an der Messseite der Messzelle (5) zur Umgebung durch die Öffnungen (40) ist.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasmessgerät mit signalgebenden Mitteln für optische und/oder akustische Anzeigen ausgestattet ist.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasmessgerät explosionsgeschützt ist.
Gasmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle (5) in Form eines Zylinders ausgebildet und in Richtung ihrer Längsachse von und zu den Öffnungen (40) sowie in umlaufend radialen Richtungen senkrecht zur Längsachse stoßabsorbierend im Gehäuse gelagert ist.