-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor für ein Messsystem zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder eine aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mittels eines Reaktionsstoffs, der ausgebildet ist, um mit einer zu messenden Komponente des Gasgemischs oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Die Erfindung betrifft ferner eine Messvorrichtung, einen Reaktionsträger und ein Messverfahren für ein derartiges Messsystem.
-
Aus dem Stand der Technik sind Gasprüfröhrchen bekannt, die mit einem Reaktionsstoff gefüllt sind, welcher mit einer bestimmten chemischen Verbindung eine optisch erkennbare Reaktion eingeht. Dabei wird beispielsweise mit einer Handpumpe eine definierte Menge eines Gasgemisches durch das Gasprüfröhrchen gepumpt. Anschließend wird mittels einer Verfärbung des Reaktionsstoffs eine Konzentration der zu messenden chemischen Verbindung bestimmt.
-
Darüber hinaus sind so genannte Chip-basierte Messsysteme bekannt, bei welchen der Reaktionsstoff in einer Mehrzahl von auf einem Reaktionsträger angeordneten Reaktionskammern, die jeweils für eine Messung gebraucht werden können, vorgesehen ist. Der Reaktionsträger kann in eine Messvorrichtung eingeführt werden, welche den Reaktionsträger erkennt und ein entsprechendes Messverfahren zur Messung einer Konzentration der entsprechenden Komponente des Gasgemisches durchführt. Bei Messungen, bei denen keine Konzentration gemessen wird, weil die zu messende Komponente nicht oder unter einer Detektionsschwelle im Gasgemisch vorliegt, ist eine Funktionsprüfung des Messsystem erforderlich, um eine Fehlfunktion auszuschließen.
-
DE 28 43 651 A1 beschreibt ein Funktionsprüfgerät für Gas-Messeinrichtungen wobei nach der Bewegung einer Membran ein optisches Signal erzeugt wird.
-
Die Druckschrift „Dräger-Röhrchen & CMS-Handbuch 16. Aufl.“, Kapitel 3,4,5, ISBN 3-926762-05-5, beschreibt den bekannten technischen Hintergrund zu Gasprüfröhrchen und entsprechenden Chip-basierten Messystemen für solch Gasprüfröhrchen.
-
DE 39 02 402 C1 beschreibt eine Vorrichtung zur Messung der Konzentration von Komponenten eines Gasgemisches unter Verwendung von optisch wahrnehmbaren Reaktionszonen aus Gasprüfröhrchen, die eine mit einer der Komponenten reagierende Substanz enthält.
-
DE 38 22 001 C1 beschreibt eine Balgpumpe für Gasprüfröhrchen, wobei durch die Balgpumpe nur vollständige, nicht manipulierbare Saughübe ausgeführt werden können.
-
Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Sensorik für ein derartiges Messsystem und ein entsprechendes Messverfahren bereitzustellen.
-
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor für ein Messsystem zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Reaktionsträger, der zumindest einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet, welcher ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen, und einer Messvorrichtung, die eine Gasanschlussbaugruppe zum Anschluss eines Gaszuflusskanals und eines Gasabflusskanals an den Strömungskanal des Reaktionsträgers und eine Gasfördereinrichtung zur Förderung des Gasgemisches durch den Strömungskanal des Reaktionsträgers umfasst. Der Drucksensor ist ausgebildet, um eine Druckdifferenz eines durch die Gasförderbaugruppe und/oder Strömungskanal des Reaktionsträgers strömenden Gasgemisches zu messen und weist ein elastisches Element auf, welches ausgebildet ist, um sich in Abhängigkeit der Druckdifferenz zu verformen. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte und leichte Bauweise eines Drucksensors für ein Messsystem, welche insbesondere für tragbare mobile Messsysteme vorteilhaft ist.
-
Beispielsweise ist der Drucksensor im Messsystem angeordnet und ist ausgebildet, um den Druck des durch die Gasförderbaugruppe und/oder Strömungskanal des Reaktionsträgers strömenden Gases gegenüber einem Umgebungsdruck zu messen. Dies ermöglicht eine einfache Bauweise des Drucksensors mit minimaler Beeinträchtigung der Strömung durch den Strömungskanal und die Gasanschl ussbaug ruppe.
-
Alternativ ist der Drucksensor im Messsystem angeordnet und ausgebildet, um den Druck des durch die Gasanschlussbaugruppe der Messvorrichtung und/oder den Strömungskanal des Reaktionsträgers strömenden Gases als Druckabfall über einer Restriktion in der Strömung zu messen. Auf diese Weise kann der Drucksensors flexibel im Messsystem an einer beliebigen Stelle in der Gasanschlussbaugruppe oder dem Strömungskanal angeordnet werden.
-
Vorzugsweise umfasst Drucksensor ein optisches Anzeigeelement, welches ausgebildet ist, um durch einen optischen Sensor der Messvorrichtung erfasst zu werden. Auf diese Weise ist keine komplexe separate Sensorik zur Bestimmung des Drucks notwendig, da vorteilhafterweise der Drucksensor so angeordnet und ausgebildet sein kann, dass eine gleichzeitige Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion durch einen gemeinsamen optischen Sensor möglich ist.
-
Das optische Anzeigeelement kann durch eine Änderung der Helligkeit, des Kontrasts und/oder der Farbe, durch ein bewegliches Bauelement, beispielsweise einem Zeiger, oder durch eine Kombination davon realisiert werden. Vorzugsweise ist der optische Sensor ein Farbsensor, welcher eine Unterscheidung verschiedener Farben ermöglicht, und das optische Anzeigeelement umfasst eine Farbcodierung, wobei sich die vom Farbsensors erfassten Farben des optischen Anzeigeelements mit einer Veränderung der Druckdifferenz verändern.
-
Erfindungsgemäß ist das elastische Element durch eine diffus reflektierende transparente Membran gebildet und eine Anlagefläche ist vorgesehen, welche ausgebildet sind, sodass die Membran in Abhängigkeit mit zunehmender Druckdifferenz zu zunehmenden Flächenanteilen an der Anlagefläche zur Anlage kommt, wobei die an der Anlagefläche anliegenden Flächenanteile von den nicht-anliegenden Flächenanteilen der Membran optisch unterscheidbar sind. Dies ermöglicht eine einfache Bestimmung unterschiedlicher Druckdifferenzen durch den optischen Sensor. Insbesondere ist auch eine farbliche Unterscheidung durch verschieden farbige Anlageflächen möglich.
-
Es ist auch möglich, dass ein Sichtfenster vorgesehen ist, welches angeordnet ist, um durch den optischen Sensor erfasst zu werden, und ein Anzeigekörper vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von der Druckdifferenz mit zunehmender Druckdifferenz zunehmend im Sichtfenster sichtbar ist.
-
Ferner kann das elastische Element als Volumenelement ausgebildet sein, welches in Abhängigkeit der Druckdifferenz sein Volumen ändert und in Abhängigkeit der Volumenänderung eine optisch detektierbare Translations- oder Rotationsbewegung vollzieht.
-
Alternativ kann der Drucksensor ein elektrisches oder magnetisches Messelement umfassen, welches eine elektrische Leitfähigkeit, eine elektrische Kapazität oder eine magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit der Verformung des elastischen Elements erfasst. Auf diese Weise kann die Druckdifferenz über eine Messung der elektrischen Kapazität oder magnetischen Leitfähigkeit erfolgen.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Messvorrichtung für ein Messsystem zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Reaktionsträger, der zumindest einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet, welcher ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Die Messvorrichtung umfasst eine Gasanschlussbaugruppe zum Anschluss eines Gaszuflusskanals und eines Gasabflusskanals an den Strömungskanal des Reaktionsträgers, eine Gasfördereinrichtung zur Förderung des Gasgemisches durch den Strömungskanal des Reaktionsträgers und einen Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüchen aufweist, wobei der Drucksensor an Gasanschlussbaugruppe und vorzugsweise an einem Gasanschluss der Gasförderbaugruppe zum Anschluss an Strömungskanal des Reaktionsträgers vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Druckdifferenz in der Gasförderbaugruppe gemessen werden und beispielweise Leckageströme überprüft werden. Vorzugsweise ist der Drucksensor am stromabwärtsseitigen Gasanschluss vorgesehen.
-
Die Erfindung betrifft ferner einen Reaktionsträger für ein Messsystem zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einer Messvorrichtung, die eine Gasanschlussbaugruppe zum Anschluss eines Gaszuflusskanals und eines Gasabflusskanals an einen Strömungskanal des Reaktionsträgers und eine Gasfördereinrichtung zur Förderung des Gasgemisches durch den Strömungskanal des Reaktionsträgers umfasst. Der Reaktionsträger weist zumindest einen Strömungskanal auf, wobei der Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet, welcher ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Der Reaktionsträger umfasst zumindest einen oben beschriebenen Drucksensor, wobei der Drucksensor am zumindest einen Strömungskanal (42) ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der Drucksensor nicht an der wiederverwendbaren Messvorrichtung angeordnet sondern an dem austauschbaren Reaktionsträger. Da ein Strömungskanal üblicherweise nur einmal oder wenige Male genutzt wird, ist eine einfache Bauweise des Drucksensors möglich, da der Drucksensor insbesondere so nicht über lange Zeit vielen verschiedenen Chemikalien ausgesetzt ist. Vorzugsweise ist der Drucksensor stromabwärtsseitig, in einem Anschlusselement des Reaktionsträgers vorgesehen.
-
Es ist auch möglich, dass das elastische Element des Drucksensors in einem transparent ausgebildeten Abschnitt des Strömungskanal und/oder der Gasförderbaugruppe vorgesehen ist und in Abhängigkeit der Druckdifferenz eine optisch detektierbare Translations- oder Rotationsbewegung vollzieht.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Messverfahren für ein Messsystem zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Reaktionsträger, der zumindest einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet, welcher ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen, und einer Messvorrichtung. Das Messverfahren umfasst die Verfahrensschritte des Messens einer Referenz-Druckdifferenz in einer Gasanschlussbaugruppe der Messvorrichtung oder einem Strömungskanal des Reaktionsträgers gegenüber dem Umgebungsdruck oder über einer Restriktion in der Strömung, des Förderns eines Gasstroms durch den Strömungskanal des Reaktionsträgers und des Messens einer Druckdifferenz in einer Gasanschlussbaugruppe der Messvorrichtung oder einem Strömungskanal des Reaktionsträgers gegenüber dem Umgebungsdruck oder über einer Restriktion in der Strömung während des Förderns des Gasstroms durch den Strömungskanal. Die Messung erfolgt mittels eines Drucksensors, der ein optisches Anzeigeelement umfasst, welches ausgebildet ist, um durch einen optischen Sensor der Messvorrichtung erfasst zu werden, wobei das Anzeigeelement gleichzeitig mit der optisch detektierbaren Reaktion von dem optischen Sensor erfasst wird.
-
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander und mit den vorstehend beschriebenen Aspekten kombiniert werden, um erfindungsgemäße Vorteile zu erreichen. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen, wobei:
- 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems mit einer Messvorrichtung und einem erfindungsgemäßen Reaktionsträger zeigt;
- 2 eine detaillierte Ansicht des Messsystems aus 1 zeigt;
- 3 eine detaillierte Ansicht des Messsystems aus 1 mit eingeführtem Reaktionsträger zeigt;
- 4a einen Drucksensor gemäß einer ersten Ausführungsform in Schnittansicht und Draufsicht bei einer ersten Druckdifferenz zeigt;
- 4b den Drucksensor aus 4a bei einer zweiten Druckdifferenz zeigt;
- 5 einen Drucksensor gemäß einer zweiten Ausführungsform in Schnittansicht zeigt;
- 6 einen Drucksensor gemäß einer nicht-erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform in Schnittansicht zeigt;
- 7 einen Drucksensor gemäß einer nicht-erfindungsgemäßen vierten Ausführungsform in Schnittansicht zeigt;
- 8 einen Drucksensor gemäß einer nicht-erfindungsgemäßen fünften Ausführungsform in Schnittansicht zeigt; und
- 9 einen Drucksensor gemäß einer nicht-erfindungsgemäßen sechsten Ausführungsform in Schnittansicht zeigt.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Gasmesssystems, im Folgenden auch Messsystem 10 bezeichnet. Das Messsystem 10 umfasst eine Messvorrichtung 12 und einen Reaktionsträger 14. Der Reaktionsträger 14 weist zumindest einen Strömungskanal 42 auf, welcher eine Reaktionskammer 46 mit einem Reaktionsstoff 48 bildet. Der Reaktionsstoff 48 ist ausgebildet, um mit zumindest einer zu messenden Komponente eines Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Auf diese Weise kann entweder die zu messende Komponente direkt eine Reaktion mit dem Reaktionsstoff eingehen oder es kann eine Zwischenreaktion vorgesehen sein, in der die zu messende Komponente mit einem Zwischenreaktionsstoff eine Reaktion eingeht und das dabei entstehende Reaktionsprodukt anschließend mit dem Reaktionsstoff die optisch detektierbare Reaktion eingeht.
-
Die Messvorrichtung 12 umfasst eine Gasförderbaugruppe 2 mit einer Gasfördereinrichtung 28 zur Förderung des Gasgemisches durch den Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14.
-
Die Gasförderbaugruppe 2 umfasst ferner einen Gaszuflusskanal 16 mit einer Gasgemischeinströmöffnung 20, durch die das Gasgemisch in den Gaszuflusskanal 16 einströmen kann, und einem Gasanschluss 22, welcher mit dem Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 verbunden werden kann.
-
Des Weiteren umfasst die Gasförderbaugruppe 2 einen Gasabflusskanal 18 mit einem Gasanschluss 24, welcher mit dem Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 verbunden werden kann. Die Gasfördereinrichtung 28 ist im Gasabflusskanal 18 angeordnet und ermöglicht ein Fördern des Gasgemischs in einer in 1 durch Pfeile gekennzeichneten Strömungsrichtung. Die gasleitenden Bauteile der Gasförderbaugruppe 2, insbesondere die Gasanschlüsse 22, 24 und den Gaszuflusskanal 16 und Gasabflusskanal 18, bilden eine Gasanschlussbaugruppe 5.
-
Eine Steuerung-/Regelungseinheit 31 ist vorgesehen, die ausgebildet ist, um einen Durchfluss des Gasgemischs durch den Strömungskanal in Abhängigkeit zumindest eines Reaktionsgeschwindigkeitsparameters zu steuern oder zu regeln. Reaktionsgeschwindigkeitsparameter können beispielsweise die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Reaktionsfront der optisch detektierbaren Reaktion oder eine Temperatur des durch den Strömungskanal 42 strömenden Gasgemischs sein. Zur Messung der Temperatur des durch den Strömungskanal 42 strömenden Gasgemischs sind Temperaturmesselemente 84 vorgesehen, die eine Messung der Temperatur des Gasgemisches direkt im Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14, oder indirekt über eine Messung der Temperatur des Reaktionsträgers 14 und/oder der Messvorrichtung 12.
-
Die Messvorrichtung 12 umfasst darüber hinaus eine Detektionsbaugruppe 3 mit einer Beleuchtungseinrichtung 37 zur Beleuchtung der Reaktionskammer 46 des Reaktionsträgers 14. In der gezeigten Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung 37 ausgebildet, um die Reaktionskammer mit einem Breitbandspektrum zu beleuchten. Beispielsweise entspricht das Breitbandspektrum weißem Licht. Es können jedoch auch benachbarte Spektralbereiche, sowie Infrarot-Spektralbereiche oder Ultraviolett-Spektralbereiche durch das Breitbandspektrum umfasst sein.
-
Die Detektionsbaugruppe 3 umfasst ferner einen optischen Sensor 38 zur Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion in der Reaktionskammer 36 des Reaktionsträgers 14, sowie eine Auswertungseinheit 4 zur Auswertung der vom optischen Sensor erfassten Daten der optisch detektierbaren Reaktion und Bestimmung einer Konzentration der Komponente des Gasgemischs.
-
Der optische Sensor 38 ist ein Mehrkanalsensor, welcher mehrere Farbkanäle erfassen kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der optische Sensor 38 als Digitalkamera ausgebildet, und wird im Folgenden auch Digitalkamera 38 bezeichnet.
-
Die Auswertungseinheit 4 ist ausgebildet, um bei der Auswertung der Daten des optischen Sensors 38 eine Gewichtung der Farbkanäle vorzunehmen.
-
In 1 ist die Beleuchtungseinrichtung 37 der Übersichtlichkeit halber auf der dem optischen Sensor 38 gegenüberliegenden Seite des Reaktionsträgers 14 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung kann jedoch an verschiedenen Positionen an der Messvorrichtung 12 angeordnet sein und eine entsprechende Beleuchtung ermöglichen. Beispielsweise kann die Beleuchtung und die Beobachtung durch den optischen Sensors 38 aus der gleichen Richtung und somit auf der gleichen Seite des Reaktionsträgers 14 erfolgen.
-
Die Detektionsbaugruppe 3 umfasst ferner eine Auswertungseinheit 4, welche ausgebildet ist, um die Konzentration der zu messenden Komponente im Gasgemisch ausschließlich aus optisch bestimmbaren Parametern der Reaktionsfront zu bestimmen. Dazu wird bei einer Detektion einer sich in der Reaktionskammer 46 ausbreitenden Reaktionsfront beispielsweise die Frontgeschwindigkeit und ein Intensitätsgradient der sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer 46 ausbreitenden Reaktionsfront gemessen und daraus die Konzentration der zu messenden Komponente bestimmt.
-
In dem Fall, indem das Gasgemisch jedoch die zu messende Komponente nicht enthält oder diese unter einer Detektionsschwelle vorliegt, muss eine Funktionsprüfung des Messsystems 10 durchgeführt werden, um einen Messfehler aufgrund einer Fehlfunktion des Messsystems, beispielsweise aufgrund einer Leckage oder einer Verstopfung des Strömungskanals, auszuschließen.
-
Zur Funktionsprüfung sind Drucksensoren 100 vorgesehen, die in 1 jeweils an den beiden Gasanschlüssen 22, 24 und an einem Strömungskanal 42 mit der Reaktionskammer 46 an beidseitigen Anschlusselementen 44 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass beispielsweise nur ein Drucksensor 100 an einem der beiden Gasanschlüsse 22, 24 oder dem Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 angeordnet sind.
-
Die Drucksensoren 100 sind jeweils im durch die unterbrochenen Linien dargestellten Blickfeld des optischen Sensors 38 angeordnet und können somit optisch erfasst und ausgewertet werden. Auf diese Weise ist keine komplexe separate Sensorik zur Erfassung des Drucks notwendig und die Drucksensoren können einfach ausgebildet sein.
-
In der gezeigten Ausführungsform erfasst das Blickfeld des optischen Sensors 38 im Wesentlichen die gesamte Breite des Reaktionsträgers. Es ist jedoch auch möglich, dass das Blickfeld des optischen Sensors nur bestimmte Bereiche des Reaktionsträgers, beispielsweise nur die rechte, stromabwärtsseitige Hälfte des Reaktionsträgers erfasst. In diesem Fall sind die Drucksensoren 100 entsprechend in diesem Bereich angeordnet.
-
Die 2 und 3 zeigen eine detailliertere Ansicht des Messsystems 10 zur Messung bzw. Erfassung der Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten. In die Messvorrichtung 12, auch bezeichnet als Gasmessanordnung oder übriges Gasmesssystem, wird ein austauschbarer Reaktionsträger 14, auch bezeichnet als Reaktionsträgereinheit, manuell von Hand von einem Benutzer eingeführt. Dabei ist das Messsystem 10 bzw. die Messvorrichtung 12 eine kleine, tragbare Vorrichtung, die mobil einsetzbar ist und mit einer Batterie als Energieversorgung versehen ist. 2 zeigt die Messvorrichtung 12 und den Reaktionsträger 14 getrennt und 3 zeigt die Messvorrichtung 12 mit darin eingeführtem Reaktionsträger 14.
-
An einem Gehäuse der Messvorrichtung 12 ist die Gasfördereinrichtung 28 angeordnet, die durch eine als Saugpumpe ausgebildete Pumpe realisiert ist. Das Gehäuse bildet außerdem eine Lagerung, insbesondere Gleitlagerung, für den verschieblichen Reaktionsträger 14. Mittels einer Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 mit einem Motor, z. B. einem als Servomotor ausgebildeten Elektromotor und einer von dem Servomotor in eine Rotationsbewegung versetzbares Getriebe, insbesondere Antriebsrolle, kann der Reaktionsträger innerhalb des Gehäuses der Messvorrichtung bewegt werden, da ein mechanischer Kontakt bzw. eine Verbindung zwischen der Antriebsrolle und dem Reaktionsträger besteht.
-
Das Messsystem 10 umfasst die Messvorrichtung 12 und zumindest einen Reaktionsträger 14. Der Gaszuflusskanal 16 erstreckt sich von der Gasgemischeinströmöffnung 20 zum ersten Gasanschluss 22. Der Gasabflusskanal 18 erstreckt sich vom zweiten Gasanschluss 24 zu einer Gasgemischausströmöffnung 26.
-
Der Gaszuflusskanal 16 ist aus Glas gefertigt, wodurch eine chemische Reaktion oder eine Ablagerung von Gaskomponenten an der Wand des Gaszuflusskanals verhindert oder reduziert wird.
-
Ein Ventil 54 ist an der Gasgemischeinströmöffnung 20 stromaufwärts des Gaszuflusskanals 16 angeordnet. Das Ventil ermöglicht in seiner gezeigten ersten Stellung einen Gasstrom durch den Gaszuflusskanal 16 und verhindert in einer zweiten Stellung einem Gasstrom durch den Gaszuflusskanal 16. In der gezeigten Ausführungsform ist das Ventil 54 als 2/2-Wegeventil ausgebildet.
-
Es ist jedoch auch möglich, dass die Messvorrichtung 12 ohne ein Ventil 54 an der Gasgemischeinströmöffnung 20 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Anzahl der vom Gasgemisch durchströmten Bauteile vor der Reaktionskammer 46 reduziert werden und somit eine chemische Reaktion oder eine Ablagerung von Gaskomponenten an den Bauteilen verhindert oder reduziert werden.
-
Ferner ist im Gasabflusskanal 18 ein Puffer 32 angeordnet, welcher einen gleichförmigen Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18 ermöglicht.
-
Die Messvorrichtung 12 umfasst darüber hinaus eine Reaktionsträgerfördereinrichtung 34, welche ein Bewegen des Reaktionsträgers 14 relativ zum Gaszuflusskanal 16 und dem Gasabflusskanal 18 ermöglicht.
-
Ein Positionssensor 36 dient zum Erfassen einer Relativposition von Reaktionsträger 14 und den Gasanschlüssen 22,24.
-
Der optische Sensor 38 zur Erfassung einer optisch detektierbaren Reaktion ist in Form einer Digitalkamera 38 vorgesehen und ermöglicht eine Aufnahme des in 1 durch das gepunktete Rechteck gezeigten Aufnahmefeldes 40.
-
Eine zentrale Steuerungseinheit 41 ist vorgesehen, welche die von dem optischen Sensor erfassten Daten verarbeiten kann und das Messverfahren steuert. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die zentrale Steuerungseinheit die Auswertungseinheit 4.
-
Der Reaktionsträger 14 weist eine Mehrzahl von Strömungskanälen 42 auf, die sich jeweils zwischen zwei Anschlusselementen 44 erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform bildet jeder der Strömungskanäle 42 eine Reaktionskammer 46, welche mit Reaktionsstoff 48 gefüllt ist. Der Reaktionsstoff 48 ist eine chemische Verbindung, welche mit einer zu messenden Gas und/oder ein aerosolförmigen Komponente eines Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion eingeht. Dies ist beispielsweise eine kolorimetrische Reaktion.
-
In der gezeigten Ausführungsform sind die Strömungskanäle 42 jeweils auf ihrer rechten Seite mit dem Reaktionsstoff 48 gefüllt. Auf der linken Seite der Strömungskanäle 42 ist ein anderes Gasbehandlungselement vorgesehen, beispielsweise eine Trocknungssubstanz.
-
Jedem Strömungskanal 42 ist ein Anzeigestift 50 zugeordnet, welcher eine Codierung 51 bildet, die vom Positionssensor 36 erfasst wird und eine unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers 14 in jeweils den Strömungskanälen 42 zugeordneten Relativpositionen ermöglicht. Es kann auch eine andere Art der Codierung 51, beispielsweise eine elektrische, elektronische oder magnetische Codierung vorgesehen sein, welche von einen entsprechenden Positionssensor 36 erfasst werden kann. Vorzugsweise ist jedoch zumindest zusätzlich eine optische Codierung 51 vorgesehen, damit ein Benutzer des Messsystems 10 durch Betrachten des Reaktionsträgers 14 auf einen Blick feststellen kann, ob der Reaktionsträger noch unbenutzte Reaktionskammern aufweist.
-
Der Reaktionsträger 14 weist ferner ein Informationsfeld 52 auf, auf welchen Informationen gespeichert sind. In der gezeigten Ausführungsform ist das Informationsfeld 52 als optisches Informationsfeld ausgebildet, auf dem Informationen gespeichert sind, die durch die Digitalkamera 38 ausgelesen werden können. Alternativ kann das Informationsfeld 52 als elektronischer Speicher für Informationen vorgesehen sein und beispielsweise als RFID-Chip oder SROM-Chip ausgebildet sein, die über Funk oder über elektrische Kontakte ausgelesen und/oder beschrieben werden können.
-
Das Aufnahmefeld der Digitalkamera 38 ist in der gezeigten Ausführungsform so ausgebildet, dass die Reaktionskammern 46, die Anzeigestifte 50, und das Informationsfeld 52 in jeweils zumindest einer Relativposition des Reaktionsträgers 14 in der Messvorrichtung 12 durch die Digitalkamera 38 erfasst werden. Auf diese Weise kann die Digitalkamera 38 einerseits für die Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion des Reaktionsstoffes 48 in den Reaktionskammern 46 des Reaktionsträgers 14 und andererseits für das Auslesen der Information im Informationsfeld 52 und als Positionssensor 36 zum Erfassen der Relativposition von Reaktionsträger und den Gasanschlüssen 22, 24 verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass Positionssensor 36 und eine Auslesevorrichtung zum Auslesen des Informationsfeldes 52 als ein oder zwei separate Vorrichtungen ausgebildet sind.
-
Eine Funktionsprüfung des Messsystems 10, insbesondere für den Fall, dass das Gasgemisch die zu messende Komponente nicht enthält oder diese unter einer Detektionsschwelle vorliegt, bei der eine Druckdifferenz im Strömungskanal 42 und/oder in der Gasanschlussbaugruppe 5 insbesondere optisch durch die Drucksensoren 100 gemessen werden kann wird im Folgenden beschrieben.
-
In den 4a und 4b ist ein Drucksensor 100 gemäß einer ersten Ausführungsform jeweils links in einer Schnittansicht in rechts in einer Draufsicht dargestellt. Der Drucksensor 100 ist ausgebildet, um eine Druckdifferenz eines durch die Gasanschlussbaugruppe 5 der Messvorrichtung und/oder den Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 strömenden Gasgemischs zu messen. Der Drucksensor 100 weist ein elastisches Element 102 auf, welches ausgebildet ist, um sich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zu verformen.
-
Die erste Ausführungsform zeigt einen Drucksensor 100 der ausgebildet ist, um eine Druckdifferenz zwischen einem Innendruck P1 oder P2 innerhalb der Gasförderbaugruppe 5 oder des Strömungskanals 42 zu messen und einem Umgebungsdruck PA zu messen. Der Drucksensor 100 weist ein festes Sensorgehäuse 104 auf, welche mit dem elastischen Element 102 in Form einer Membran einen Innenraum bildet, welcher mit der den gasleitenden Räumen der Gasanschlussbaugruppe 5 oder dem Strömungskanal 42 verbunden ist oder Teil dieser ist. Ferner bildet das Sensorgehäuse 104 Anlageflächen 106.
-
4a zeigt den Sensor bei einer Druckdifferenz, bei der der Innendruck im Wesentlichen dem Umgebungsdruck entspricht und das elastische Element 102 im Wesentlichen in einer entspannten Mittellage ist. In dieser Mittellage ist das elastische Element 102 von den Anlageflächen 106 des Sensorgehäuses 104 beabstandet. Die Membran des elastischen Elements 102 ist diffus reflektierend transparent ausgebildet, sodass in der Mittellage der Membran in der Draufsicht auf den Sensor nur eine zusammenhängende Fläche von diffus reflektiertem Licht zu erkennen ist.
-
4b zeigt hingegen den Drucksensor 100 bei einer Druckdifferenz, in der im Innenraum des Drucksensors 100 ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck herrscht. In diesem Fall wird das elastische Element zu den Anlageflächen 106 hin gezogen und kommt mit zunehmender Druckdifferenz zu zunehmenden Flächenanteilen an der Anlagefläche zur Anlage kommt, wobei die an der Anlagefläche anliegenden Flächenanteile von den nicht anliegenden Flächenanteilen optisch unterscheidbar sind.
-
Bei der in 4b gezeigten Druckdifferenz liegt das elastische Element an den inneren beiden der drei ringförmigen Anlageflächen 106 vollständig an und hat einen geringen Abstand zur äußeren ringförmigen Anlagefläche 106. In der Draufsicht lassen sich somit die Flächenbereiche die an den beiden inneren Anlagefläche 106 anliegen durch dunkle Ringe erkennen, da an diesen Flächenanteilen kein oder ein geringerer Anteil von Licht durch die Membran reflektiert wird. Die Flächenanteile an denen das elastische Element 102 zur Anlage kommt können durch die Digitalkamera 38 erfasst werden und eine entsprechende Druckdifferenz kann bestimmt werden. In der gezeigten Ausführungsform ist die Anzahl der sichtbaren Ringe ein Maß für die Druckdifferenz. Das elastische Element 102 bildet somit gemeinsam mit den Anlagefläche 106 ein optisches Anzeigeelement 108, welches ausgebildet ist, um durch den optischen Sensor in Form der Digitalkamera 38 der Messvorrichtung 12 erfasst zu werden.
-
Vorzugsweise sind die Anlageflächen 106 farblich gekennzeichnet, beispielsweise durch verschieden farbige Ringe in der vorliegenden Ausführungsform, und bilden somit eine Farbcodierung, so dass die durch die Kamera 38 erfasste Farbinformation ein Maß für die Druckdifferenz bildet, wobei mit zunehmender Druckdifferenz die verschiedenen Ringe in verschiedenen Farben sichtbar werden.
-
Der Drucksensor 100 nach der ersten Ausführungsform kann beispielsweise auf einfache Art direkt am Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers ausgebildet sein, wobei die Auswertung und Verarbeitung der Messergebnisse durch die Messvorrichtung mittels der Digitalkamera 38 möglich ist. Der Drucksensor 100 kann somit einfach, kompakt und kostengünstig am Reaktionsträger 14 vorgesehen werden.
-
5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Drucksensors 100. Der Drucksensor 100 ist an einem Gasanschluss 22 oder 24 angeordnet. Alternativ kann der Drucksensor 100 wie oben beschrieben auch an einer anderen Stelle des Messsystems angeordnet sein.
-
Im Gegensatz zum Drucksensor 100 der ersten Ausführungsform, misst der Drucksensor 100 aus 5 einen Differenzdruck über einer Restriktion 110 innerhalb des gasleitenden Kanals des Gasanschlusses 22, 24, wobei vor der Restriktion ein Druck P1 und nach der Restriktion ein Druck P2 vorliegt.
-
Der Drucksensor 100 weist ein Sensorgehäuse 104 auf, in dem eine erste und eine zweite Kammer 112, 114 ausgebildet sind, welche durch ein elastisches Element 102 in Form einer Membran, welche analog zur vorhergehenden Ausbildungsform ausgebildet ist.
-
Die erste Kammer 112 ist mit dem gasleitenden Kanal des Gasanschlusses 22, 24 stromabwärts der Restriktion 110 verbunden, während die zweite Kammer 114 mit dem gasleitenden Kanal des Gasanschlusses 22, 24 stromaufwärts der Restriktion 110 verbunden ist. In der ersten Kammer 112 bildet das Sensorgehäuse 104 eine ringförmige Anlagefläche 106, an der das elastische Element 102 bei einer entsprechenden Druckdifferenz zu Anlage kommt. Das elastische Element 102 und die Anlagefläche 106 bilden somit analog zur vorhergehenden Ausführungsform ein optisches Anzeigeelement 108.
-
Das Sensorgehäuse ist im Bereich der zweiten Kammer 114 transparent ausgebildet, um zu gewährleisten, dass das optische Anzeigeelement 108 im Sichtfeld der Digitalkamera 38 liegt.
-
6 zeigt eine nicht-erfindungsgemäße dritte Ausführungsform eines Drucksensors 100. In der Wand eines gasleitenden Kanals, beispielsweise dem Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 oder der einem Kanal der Gasanschlussbaugruppe 5, ist ein transparentes Sichtfenster 116 vorgesehen. Ein optisches Anzeigeelement 108 wird durch einen Anzeigekörper 118 gebildet, welcher beweglich gelagert ist und in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz bei zunehmender Druckdifferenz zunehmend im Sichtfenster 116 sichtbar ist. Es ist auch möglich, dass der gesamte Kanal transparent ausgebildet ist und somit der gesamte Kanal das Sichtfenster 116 bildet. In diesem Fall muss der Anzeigekörper 118 so angeordnet werden, dass seine Position in Abhängigkeit der Druckdifferenz optisch eindeutig zu erkennen ist.
-
Der Anzeigekörper 118 ist über elastisches Element 102 mit einer Wand des Kanals verbunden. Der Anzeigekörper 118 sieht somit auf der einen Seite den Umgebungsdruck PA und auf der anderen Seite den Innendruck P1. Bei steigendem Unterdruck wird der Anzeigekörper 118 zunehmen gegen die Federkraft des elastischen Elements 102 in den Kanal gezogen und wird somit durch das Sichtfenster 116 zunehmend sichtbar.
-
In den 7 und 8 ist jeweils ein Drucksensor 100 mit einem als Volumenelement ausgebildeten elastischen Element 102, welches in Abhängigkeit von der Druckdifferenz des Innendrucks P1 zum Umgebungsdruck PA das Volumen ändert.
-
In der nicht-erfindungsgemäßen vierten Ausführungsform in 7 ist das elastische Element 102 ein sichelförmiges Volumenelement, welches in Abhängigkeit von der Volumenänderung eine Translationsbewegung vollzieht, wobei sich die Spitze des sichelförmigen elastischen Elements 102 bei steigendem Unterdruck P1 gegenüber dem Umgebungsdruck PA in Richtung des eingezeichneten Pfeils bewegt. Über eine Skala oder ein Vergleichsbild kann die Druckdifferenz bestimmt werden.
-
In der nicht-erfindungsgemäßen fünften Ausführungsform in 8 ist das elastische Element 102 ein spiralförmiges Volumenelement, welches in Abhängigkeit von der Volumenänderung eine Rotationsbewegung vollzieht, wobei sich das Zentrum des spiralförmigen elastischen Elements 102 bei steigendem Unterdruck P1 gegenüber dem Umgebungsdruck PA um die Spiralachse dreht. Am Zentrum des spiralförmigen Elements 102 ist ein Zeiger als optisches Anzeigeelement befestigt. Über eine Skala oder ein Vergleichsbild und die Rotationsbewegung kann die Druckdifferenz bestimmt werden.
-
9 zeigt eine nicht-erfindungsgemäße sechste Ausführungsform eines Drucksensors 100, wobei der Drucksensor durch eine elastisches Element 102 innerhalb eines transparent ausgebildeten gasleitenden Kanals des Strömungskanals 42 oder der Gasanschlussbaugruppe 5, welches selbst eine Restriktion 110 für den Gasstrom bildet.
-
Das elastische Element 102 ist sichelförmig ausgebildet und ist auf der linken Seite von 9 in einer entspannten Mittellage gezeigt, wobei kein Strom durch den Kanal gefördert wird und entsprechend die Druckdifferenz über der durch das elastische Element 102 gebildeten Restriktion 110 im Wesentlichen Null ist. In der entspannten Mittellage erstreckt sich das elastische Element im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung, wobei die Spitze des sichelförmigen elastischen Elements an einer ersten Position an der Kanalwand angeordnet ist.
-
Auf der rechten Seite der 9 ist das elastische Element 102 bei einem Gasstrom durch den Kanal gezeigt, wobei sich eine Druckdifferenz über der Restriktion 110 ausbildet und das elastische Element verformt wird. Dabei bewegt sich einerseits die Spitze des elastischen Elements 102 in Richtung der Strömung, wobei die Bewegung der Spitze durch eine Skala oder ein Vergleichsbild bestimmt werden kann und als Maß für den Druckunterschied genutzt werden kann. Andererseits verformt sich das elastische Element so, dass die Breite des elastischen Elements aus einer Beobachtungsrichtung von oben mit zunehmender Verformung sich vergrößert. Vorzugsweise ist das elastische Element 102 farblich gekennzeichnet, so dass die Breite des elastischen Elements ein optisches Anzeigeelement 108 bildet, welches von der Digitalkamera 38 erfasst wird und zur Bestimmung der Druckdifferenz ausgewertet wird.
-
In den gezeigten Ausführungsformen sind die Drucksensoren 100 jeweils über den optischen Sensor 38 der Messvorrichtung auslesbar. Es ist jedoch auch möglich, dass die Drucksensoren 100 elektrische oder magnetische Messelemente umfassen, welche eine elektrische Leitfähigkeit, eine elektrische Kapazität oder eine magnetische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Verformung des elastischen Elements erfassen. Beispielsweise kann die Membran des elastischen Elements 102 der ersten und zweiten Ausführungsform leitfähig beschichtet sein, um einen elektrischen Kontakt (und dessen Leitfähigkeit) oder eine veränderliche Kapazität (durch veränderlichen Abstand oder veränderliche Fläche) mit entsprechenden leitfähig beschichteten Anlageflächen 106 des Sensorgehäuses 104 zu bilden.
-
Die Erfassung der magnetischen Leitfähigkeit kann durch Induktion erfolgen. Der magnetische Widerstand kann als Spule oder als massives Material mit großer elektrischen Leitfähigkeit erfolgen. Die durch eine fest eingebaute Spule induzierten magnetischen Felder werden je nach Abstand und Fläche durch die Wirbelströme, die in der Spule oder dem massiven Material induziert werden, gedämpft. Die entnommene Energie kann in einem Schwingkreis und der daraus entstehenden reduzierten Resonanzüberhöhung gemessen werden. Die Erfassung der magnetischen Leitfähigkeit kann bei Materialien mit hoher Permeabilität mittels der magnetischen Kopplung gemessen werden. Die zu messende Membran ist in einem Luftspalt eines magnetischen Kreises angeordnet und kann beispielsweise mittels eines Hallsensors als veränderte Funktion von Stromstärke zu Feldstärke oder bei Permanentmagneten direkt als Feldstärke gemessen werden.
-
Im Folgenden wird ein Messverfahren unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
-
Der Reaktionsträger 14 wird in eine Einführöffnung 80 in einem Gehäuse 82 der Messvorrichtung 12 eingeführt. Der Reaktionsträger 14 wird von Hand in die Einführöffnung gesteckt, von der Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 erfasst und in Einfuhrrichtung vorwärts transportiert.
-
Beim Transportieren des Reaktionsträgers 14 durchläuft das Informationsfeld 52 des Reaktionsträgers 14 das Aufnahmefeld 40 der Digitalkamera 38, wobei die Informationen auf dem Informationsfeld 52 von der Digitalkamera 38 erfasst werden und in einer Auswerteeinrichtung der zentralen Steuerungseinheit 41 ausgewertet werden können. Es ist auch möglich, dass der Reaktionsträger in einer Ausleseposition positioniert wird, in der ein Auslesen des Informationsfelds 52 ermöglicht wird. In der gezeigten Ausführungsform ist die Information auf dem Informationsfeld 52 optisch gespeichert und kann somit auf einfache Weise von der Digitalkamera 38 ausgelesen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass ein elektronisches Informationsfeld 52 vorgesehen ist, welches beispielsweise als aktiver oder passiver RFID-Chip oder SRAM-Chip ausgebildet ist und über Funk oder über elektrische Kontakte ausgelesen werden kann. Die elektrischen Kontakte sind vorzugsweise über Datenleitungen zu den Ein- und Ausströmöffnungen der Strömungskanäle 42 und Gasstutzen aus einem stromleitenden Material hergestellt, sodass eine Strom- bzw. Datenverbindung zwischen dem SRAM-Chip und einer entsprechenden Auslesevorrichtung hergestellt wird, während sich die Gasstutzen in den Ein- und Ausströmöffnungen befinden.
-
In einem ersten Verfahrensschritte werden die auf dem Informationsfeld 52 enthaltenen Informationen des Reaktionsträgers 14, insbesondere in Bezug auf die zu messende Komponente des Gasgemisches und einen entsprechenden Konzentrationsbereich, ausgelesen.
-
Anschließend wird der Reaktionsträger 14 in einer Relativposition zu den Gasanschlüssen 22, 24 der Messvorrichtung 12 positioniert, wobei ein Strömungskanal 42 ausgewählt wird, welcher eine unbenutzte Reaktionskammer 46 aufweist, in dem in 3 gezeigten Beispiel der in Einführrichtung erste Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14.
-
Eine Verbindung zwischen den Gasanschlüssen 22, 24 wird durch den zweiten Strömungskanal 42 hergestellt.
-
Vor dem Start der Gasfördereinrichtung 28 wird ein Referenzbild des Strömungskanals 42 aufgenommen, wobei die Drucksensoren 100 am Reaktionsträger 14 und an der Gasanschlussbaugruppe 5 im Sichtfeld der Digitalkamera 38 liegen. Aus der Aufnahme kann einerseits ein momentanes Druckverhältnis gemessen werden. Andererseits kann die Aufnahme für einen Vergleich mit Aufnahmen während des Förderns des Gasgemischs genutzt werden.
-
Nach der Aufnahme des Referenzbilds fördert die Gasfördereinrichtung 28 ein zu messendes Gasgemisch durch den Abflusskanal 18, den zweiten Strömungskanal 42 und den Gaszuflusskanal 16, wobei die Digitalkamera 38 eine eventuelle optische detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer 46 erkennt.
-
Während des Förderns des Gasgemischs durch die Gasfördereinrichtung 28 nimmt die Digitalkamera 38 ein Strömungsbild des Strömungskanals 42 auf. Dieses Strömungsbild kann beispielsweise sowohl für die optische Detektion der Drucksensoren 100 als auch für die Detektion der optisch detektierbaren Reaktion verwendet werden.
-
Die Steuereinheit 108 wertet das Referenzbild und das Strömungsbild der Digitalkamera 38 aus und bestimmt mittels der erfassten optischen Anzeigeelementen 108 die Druckdifferenzen an den Positionen der Drucksensoren 100. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob die Gasfördereinrichtung 28 einen Gasstrom durch den Strömungskanal 42 bzw. die Gasanschlussbaugruppe 5 fördert.
-
Vorzugsweise nimmt die Digitalkamera 38 kontinuierlich Strömungsbilder des Strömungskanals 42 auf, um eine kontinuierliche optische Detektion der Druckdifferenzen und der optisch detektierbaren Reaktion zu ermöglichen.
-
Die Detektionsbaugruppe 3 erfasst eine sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer 46 ausbreitende Reaktionsfront und deren Geschwindigkeit während des Förderns des Gasgemischs und bestimmt ein vorläufiges Messergebnis der Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs aus der Geschwindigkeit der Reaktionsfront.
-
Ein Endmessergebnisses der Konzentration der Komponente des Gasgemischs wird bestimmt und nach Beendigung des Förderns des Gasgemischs ausgegeben.
-
Ist die zu bestimmende Komponente des Gasgemisches nicht im Gasgemisch enthalten oder liegt in einer Konzentration unter einer Detektionsschwelle des Konzentrationsbereichs des vorliegenden Reaktionsträgers 14 vor, so wird keine optisch detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer 46 festgestellt, es bildet sich also keine Reaktionsfront in der Reaktionskammer 46 aus.
-
Ein entsprechendes Ergebnis der Messung wird durch die Messvorrichtung beispielsweise optisch oder akustisch angezeigt.
-
Vorzugsweise findet bei jedem Herstellen einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen 22, 24 über einen Strömungskanal 42 eine Überprüfung von Leckageströmen statt.
-
In einem ersten Schritt wird der Gasanschluss 24 des Gasabflusskanals 18 mit dem zugehörigen Anschlusselement 44 des Reaktionsträgers 14 verbunden. In einem zweiten Schritt wird Gas durch den Gasabflusskanal 18 und den damit verbundenen Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 gefördert, wobei die Druckdifferenz gegenüber dem Umgebungsdruck oder eine Druckdifferenz über einer Restriktion 110 und somit ein Gasstrom durch den Gasabflusskanal durch die Drucksensoren 100 gemessen wird. Ist das System von Gasabflusskanal und Strömungskanal gasdicht, so wird ein entsprechender Unterdruck sowie im Wesentlichen kein Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18 gemessen, da der Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 über das von der Dichtungsvorrichtung 62 verschlossene zweite Anschlusselement 44 gasdicht verschlossen ist.
-
In einem weiteren Schritt wird der Gaszuflusskanal 16 stromaufwärts durch das Ventil 54 verschlossen und der Gasanschluss 22 des Gaszuflusskanals 16 wird mit dem entsprechenden Anschlusselement 44 des Reaktionsträgers 14 verbunden. Anschließend wird Gas durch die Gasfördereinrichtung 28 durch den Gasabflusskanal 18, den Strömungskanal 42 und den Gaszuflusskanal 16 gefördert, wobei analog wieder die Druckdifferenzen an den Positionen der Drucksensoren 100 zur Überprüfung von Leckageströmen gemessen werden. Ist das System von Gasabflusskanal 18, Strömungskanal 42 und Gaszuflusskanal 16 gasdicht, so wird ein entsprechender Unterdruck sowie im Wesentlichen kein Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18 gemessen, da der Gaszuflusskanal 16 durch das Ventil 54 gasdicht verschlossen ist.
-
Bei einem gasdichten Messsystem 10, bei dem vor Überprüfung der Leckageströme Normaldruck in Gasabflusskanal 18, Strömungskanal 42 und/oder Gaszuflusskanal 16 vorliegt, ist die in den vorhergehenden Absätzen beschriebene Messung von im Wesentlichen keinem Gasstrom dahingehend zu verstehen, dass ein im Wesentlichen exponentiell abnehmender, dem Unterdruck folgendem Gasfluss gemessen wird. In anderen Worten entspricht der gemessene Gasstrom bei einem gasdichten Messsystem 10 der zu Beginn der Messung in den Kanälen 16, 18, 42 vorliegenden Gasmenge, welche bei der Überprüfung der Leckageströme durch die Gasfördereinrichtung 28 abgepumpt wird.
-
Wird bei der Überprüfung ein Leckagestrom, d. h. ein über den im vorhergehenden Absatz genannten Gasstrom hinausgehender Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18, gemessen, so wird eine entsprechende Fehlermeldung durch die Messvorrichtung 12 ausgegeben. Der Strömungskanal 42 auf dem Reaktionsträger 14 oder Gasabflusskanal 18 und Gaszuflusskanal 16 der Messvorrichtung 12 können dann beispielweise durch den Benutzer überprüft werden.
-
Es ist auch möglich, dass bereits in einem ersten Schritt beide Gasanschlüsse 22, 24 des Gasabflusskanals 18 und des Gaszuflusskanals 16 mit den entsprechenden Anschlusselementen 44 des Strömungskanals 42 verbunden werden und entsprechend eine einzige Überprüfung von Leckageströmen durchgeführt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Gasförderbaugruppe
- 3
- Detektionsbaugruppe
- 4
- Auswertungseinheit
- 5
- Gasanschlussbaugruppe
- 10
- Messsystem
- 12
- Messvorrichtung
- 14
- Reaktionsträger
- 16
- Gaszuflusskanal
- 18
- Gasabflusskanal
- 20
- Gasgemischeinströmöffnung
- 22
- Gasanschluss
- 24
- Gasanschluss
- 26
- Gasgemischausströmöffnung
- 28
- Gasfördereinrichtung
- 31
- Steuerungs-/Regelungseinheit
- 32
- Puffer
- 34
- Reaktionsträgerfördereinrichtung
- 36
- Positionssensor
- 37
- Beleuchtungseinrichtung
- 38
- Digitalkamera/optischer Sensor
- 40
- Aufnahmefeld
- 41
- zentrale Steuerungseinheit
- 42
- Strömungskanal
- 44
- Anschlusselemente
- 46
- Reaktionskammer
- 48
- Reaktionsstoff
- 50
- Anzeigestift
- 51
- Codierung
- 52
- Informationsfeld
- 54
- Ventil
- 76
- Bewertungseinrichtung
- 78
- Speichereinrichtung
- 80
- Einführöffnung
- 82
- Gehäuse (der Messvorrichtung)
- 100
- Drucksensor
- 102
- elastisches Element
- 104
- Sensorgehäuse
- 106
- Anlagefläche
- 108
- optisches Anzeigeelement
- 110
- Restriktion
- 112
- Kammer
- 114
- Kammer
- 116
- Sichtfenster
- 118
- Anzeigekörper
