DE102019129658A1 - Device for the optical in-situ analysis of a process gas - Google Patents

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Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen In-Situ Analyse einer Prozessgaskomponente eines Prozessgases umfasst einen Gasführungskanal und einen Lichtsender zur Aussendung eines Lichtstrahls in eine Messstrecke, einen Lichtempfänger zum Empfang von Streu- und/oder Transmissionslicht aus der Messstrecke und eine Auswerteeinheit zur Bestimmung von Daten der Prozessgaskomponente aus der empfangenen Lichtintensität. Die Messstrecke ist in einem gasdichten Gehäuse angeordnet ist, das wenigstens eine Öffnung zum Gasführungskanal hin aufweist. In der Öffnung ist ein Filter angeordnet. Mittels einer Gasfördereinrichtung wird Prozessgas auf einem ersten Gasförderweg durch das Filter in das gasdichte Gehäuse und wieder aus diesem heraus, gefördert. Erfindungsgemäß ist zumindest im Bereich der Öffnung eine einer Anströmseite des Filters gegenüberliegende Wandung angeordnet, so dass zwischen Filter und Wandung ein Zwischenraum gebildet ist. in diesem Zwischenraum wird mit der Gasfördereinrichtung oder einer zweiten Gasfördereinrichtung das Prozessgas auf einem zweiten Gasförderweg durch den Zwischenraum gefördert, wodurch eine zweite Gasströmung im Bereich des Filters entlang des Filters gebildet ist.The device according to the invention for the optical in-situ analysis of a process gas component of a process gas comprises a gas duct and a light transmitter for emitting a light beam into a measuring section, a light receiver for receiving scattered and / or transmitted light from the measuring section and an evaluation unit for determining data of the process gas component from the received light intensity. The measuring section is arranged in a gas-tight housing which has at least one opening to the gas guide channel. A filter is arranged in the opening. By means of a gas conveying device, process gas is conveyed on a first gas conveying path through the filter into the gas-tight housing and out of it again. According to the invention, a wall opposite an inflow side of the filter is arranged at least in the region of the opening, so that an intermediate space is formed between the filter and the wall. In this interspace, the process gas is conveyed through the interspace with the gas conveying device or a second gas conveying device on a second gas conveying path, whereby a second gas flow is formed in the area of the filter along the filter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen In-Situ Analyse einer Prozessgaskomponente eines Prozessgases, das in einem Gasführungskanal geführt ist, mit einem Lichtsender zur Aussendung eines Lichtstrahls in eine Messstrecke, einem Lichtempfänger zum Empfang von Streu- und/oder Transmissionslicht aus der Messstrecke und einer Auswerteeinheit zur Bestimmung von Daten der Prozessgaskomponente aus der empfangenen Lichtintensität, wobei die Messstrecke in einem gasdichten Gehäuse angeordnet ist, das wenigstens eine Öffnung zum Gasführungskanal hin aufweist und in der Öffnung ein Filter angeordnet ist und eine Gasfördereinrichtung vorgesehen ist, mit der Prozessgas auf einem ersten Gasförderweg durch das Filter in das gasdichte Gehäuse und wieder aus diesem heraus, förderbar ist, so dass eine erste Gasströmung durch die Messstrecke geführt ist.The invention relates to a device for the optical in-situ analysis of a process gas component of a process gas, which is guided in a gas duct, with a light transmitter for emitting a light beam in a measuring section, a light receiver for receiving scattered and / or transmission light from the measuring section and a Evaluation unit for determining data of the process gas component from the received light intensity, wherein the measurement section is arranged in a gas-tight housing which has at least one opening to the gas duct and a filter is arranged in the opening and a gas delivery device is provided with the process gas on a first Gas conveying path through the filter into the gas-tight housing and out of this again, can be conveyed, so that a first gas flow is guided through the measuring section.

Mit solchen Vorrichtungen werden bestimmte Gasanteile, z. B. Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid, SO2, NH3, NO, N02, HCl, HF oder dergleichen, mittels optischer Transmission oder Lichtstreuung gemessen. Zumeist wird dabei die Konzentration dieser Gasanteile ermittelt. Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Emissionsmessungen von Industrieanlagen, bei denen die Abgase auf ihren Gehalt bestimmter molekularer Verbindungen überwacht werden müssen.With such devices, certain gas proportions, z. B. hydrogen sulfide, carbon monoxide, SO2, NH3, NO, NO2, HCl, HF or the like, measured by means of optical transmission or light scattering. The concentration of these gas components is usually determined. Areas of application are, for example, emission measurements from industrial plants, in which the exhaust gases have to be monitored for their content of certain molecular compounds.

Häufig sind die Gasströme, denen die optoelektronische Vorrichtung ausgesetzt ist, um die gewünschten Gasanteile zu messen, durch hohe Partikelbelastungen, wie zum Beispiel Rauch, Stäube, kondensiertes Wasser oder andere Aerosole, gekennzeichnet. Diese hohen Partikelbelastungen verursachen eine große Lichtabsorption und/oder eine hohe Lichtstreuung, die die eigentliche Messung stark behindert bis unmöglich macht. So hat beispielsweise Schwefelwasserstoff eine sehr breite Absorption wie auch ultrafeiner Staub. Es kann dann nicht mehr unterschieden werden, ob die Absorption von Schwefelwasserstoff herrührt oder von dem Staub.The gas flows to which the optoelectronic device is exposed in order to measure the desired gas proportions are often characterized by high particle loads, such as smoke, dust, condensed water or other aerosols. These high particle loads cause a great deal of light absorption and / or a high degree of light scattering, which hampers the actual measurement or makes it impossible. For example, hydrogen sulfide has a very broad absorption capacity, as does ultra-fine dust. It can then no longer be distinguished whether the absorption is due to hydrogen sulfide or to the dust.

Zum Fernhalten derartiger Partikel, die die Messung stören, ist es bekannt (z.B. US 4,549,080 ) Filter vorzusehen, die aus einem Rohrstück aus porösem Material bestehen, in dessen Innerem sich die Messstrecke befindet. Aufgrund der porösen Struktur kann zwar das zu messende Gas in die Messstrecke gelangen, aber je nach Porengröße können Partikel, wie Rauch, Stäube oder Aerosole, abgehalten werden. Nachteilig daran ist, dass das Filter aufgrund der Filterwirkung der porösen Struktur einen begrenzten Gasdurchlass aufweist, der einen schnellen Gasaustausch behindert. Ein hoher Gasaustausch wäre wünschenswert, um die Ansprechzeit dieser Geräte zu verbessern.To keep such particles away, which interfere with the measurement, it is known (e.g. U.S. 4,549,080 ) Provide filters, which consist of a piece of pipe made of porous material, in the interior of which the measuring section is located. Due to the porous structure, the gas to be measured can get into the measuring section, but depending on the pore size, particles such as smoke, dust or aerosols can be kept away. The disadvantage here is that the filter has a limited gas passage due to the filter effect of the porous structure, which hinders a rapid gas exchange. A high gas exchange would be desirable in order to improve the response time of these devices.

Aus der EP 3 112 845 A1 ist es bekannt zur Verbesserung der Ansprechzeit, das Gas aktiv mit einer Pumpe durch die Filter zu „ziehen“ durch Erzeugung eines Druckunterschiedes. Nachteilig hieran ist jedoch, dass das Filter sich im Laufe der Zeit zusetzt und je nach Partikelbelastung des Gasstroms entsprechend häufig eine Wartung zur Reinigung des Filters erfolgen muss.From the EP 3 112 845 A1 it is known to improve the response time to actively "pull" the gas through the filter with a pump by creating a pressure difference. The disadvantage of this, however, is that the filter becomes clogged over time and, depending on the particle load in the gas flow, maintenance must be carried out frequently to clean the filter.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine verbesserte In-Situ Gasanalyse, insbesondere zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile.Based on this prior art, the object of the invention is to provide a device with which an improved in-situ gas analysis, in particular to avoid the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a device with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen In-Situ Analyse einer Prozessgaskomponente eines Prozessgases weist einen Gasführungskanal auf, in dem das Prozessgas geführt ist, mit einem Lichtsender zur Aussendung eines Lichtstrahls in eine Messstrecke, einem Lichtempfänger zum Empfang von Streu- und/oder Transmissionslicht aus der Messstrecke und einer Auswerteeinheit zur Bestimmung von Daten der Prozessgaskomponente aus der empfangenen Lichtintensität, wobei die Messstrecke in einem gasdichten Gehäuse angeordnet ist, das wenigstens eine Öffnung zum Gasführungskanal hin aufweist und in der Öffnung ein Filter angeordnet ist und eine Gasfördereinrichtung vorgesehen ist, mit der Prozessgas auf einem ersten Gasförderweg durch das Filter in das gasdichte Gehäuse und wieder aus diesem heraus, förderbar ist, so dass eine erste Gasströmung durch die Messstrecke geführt ist. Erfindungsgemäß ist zumindest im Bereich der Öffnung eine einer Anströmseite des Filters gegenüberliegende Wandung angeordnet, so dass zwischen Filter und Wandung ein Zwischenraum gebildet ist. in diesem Zwischenraum wird mit der Gasfördereinrichtung oder einer zweiten Gasfördereinrichtung das Prozessgas auf einem zweiten Gasförderweg durch den Zwischenraum gefördert, wodurch eine zweite Gasströmung im Bereich des Filters entlang des Filters gebildet ist.The device according to the invention for optical in-situ analysis of a process gas component of a process gas has a gas duct in which the process gas is guided, with a light transmitter for emitting a light beam into a measuring section, a light receiver for receiving scattered and / or transmission light from the measuring section and an evaluation unit for determining data of the process gas component from the received light intensity, wherein the measuring section is arranged in a gas-tight housing which has at least one opening to the gas duct and a filter is arranged in the opening and a gas delivery device is provided with which process gas a first gas conveying path through the filter into the gas-tight housing and out of this again, can be conveyed, so that a first gas flow is guided through the measuring section. According to the invention, a wall opposite an inflow side of the filter is arranged at least in the region of the opening, so that an intermediate space is formed between the filter and the wall. In this interspace, the process gas is conveyed through the interspace with the gas conveying device or a second gas conveying device on a second gas conveying path, whereby a second gas flow is formed in the area of the filter along the filter.

Diese zweite Gasströmung hat den großen Vorteil, dass dadurch sich im Prozessgas befindende Partikel nicht auf dem Filter absetzen können, sondern stattdessen entlang des Filters und schließlich vom Filter weg gefördert werden. Ein Zusetzen des Filters mit Schmutz wird verhindert bzw. zumindest verlangsamt durch eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit des Prozessgases entlang des Filters, also in Querrichtung (Cross-Flow-Effekt).This second gas flow has the great advantage that it means that particles in the process gas cannot settle on the filter, but instead are conveyed along the filter and finally away from the filter. Clogging of the filter with dirt is prevented or at least slowed down by a sufficiently high flow rate of the process gas along the filter, i.e. in the transverse direction (cross-flow effect).

Sollten dennoch abgelagerte Partikel das Filter zusetzen, kann durch Erhöhung der Förderleistung auf dem zweiten Gasförderweg die Gasgeschwindigkeit erhöht werden, so dass die abgelagerten Partikel mitgerissen werden und das Filter somit wieder frei ist. Die eigentliche Messung auf der Messstrecke kann davon unberührt bleiben. Die Prozessgasmenge in der Messstrecke ist abhängig von der Förderleistung auf dem ersten Gasförderweg, also von der ersten Gasströmung, die selbst unabhängig von der zweiten Gasströmung ist. Die eigentliche Messaufgabe kann somit auch bei widrigen Bedingungen, wie hohe Staubbeladungen im Gasführungskanal, einwandfrei weiter durchgeführt werden, bei gleichzeitig längerem Wartungsintervall gegenüber Lösungen aus dem Stand der Technik.However, should deposited particles clog the filter, the gas velocity can be increased by increasing the delivery rate on the second gas delivery path, so that the deposited particles are entrained and the filter is thus free again. The actual measurement on the measuring section can remain unaffected. The amount of process gas in the measuring section depends on the delivery rate on the first gas delivery path, that is to say on the first gas flow, which is itself independent of the second gas flow. The actual measuring task can therefore continue to be carried out properly even under adverse conditions, such as high dust loads in the gas duct, with a longer maintenance interval compared to solutions from the prior art.

Die Ansprechzeit kann durch Einstellung der ersten Gasströmung optimiert werden und zwar unabhängig von der zweiten Gasströmung, die eigentlich nur zur Reinhaltung bzw. Reinigung des Filters verwendet wird.The response time can be optimized by setting the first gas flow, regardless of the second gas flow, which is actually only used to keep the filter clean or to clean it.

In einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse durch ein Innenrohr gebildet. Die Wandung ist durch ein das Innenrohr umgebendes Außenrohr, das stirnseitig zum Gasführungskanal hin geöffnet ist, gebildet. Rohrgeometrien sind mechanisch stabil. Ein Außenrohr bietet darüber hinaus dem Filter auch Schutz vor einer direkten Anströmung des Prozessgases und eventuell darin vorhandenen abrasiven Partikeln. Weiter kann der zwischen Innen- und Außenrohr gebildete Zwischenraum durch Dimensionierung der Rohrdurchmesser in einfacher Weise eng gehalten sein, was eine hohe Gasgeschwindigkeit bei geringer Förderleistung bewirkt.In a preferred first embodiment of the invention, the housing is formed by an inner tube. The wall is formed by an outer tube which surrounds the inner tube and which is open at the end towards the gas duct. Pipe geometries are mechanically stable. An outer tube also offers the filter protection against a direct flow of the process gas and any abrasive particles that may be present in it. Furthermore, the space formed between the inner and outer pipes can be kept narrow in a simple manner by dimensioning the pipe diameter, which results in a high gas velocity with a low delivery rate.

In einer alternativen Ausführung weist das Gehäuse ein Innenrohr und ein Außenrohr auf, wobei jetzt die Messstrecke zwischen Innen- und Außenrohr angeordnet ist. Die Öffnung ist dabei im Innenrohr angeordnet und das Innenohr stirnseitig zum Gasführungskanal hin geöffnet, so dass die Wandung durch das Innenrohr selbst gebildet ist und der Zwischenraum durch das Innere des Innenrohres gebildet ist.In an alternative embodiment, the housing has an inner tube and an outer tube, the measuring section now being arranged between the inner and outer tubes. The opening is arranged in the inner tube and the inner ear is open at the end towards the gas duct, so that the wall is formed by the inner tube itself and the space is formed by the interior of the inner tube.

In einfacher Weise ist die Gasfördereinrichtung als Gebläse oder Pumpe ausgebildet.In a simple manner, the gas delivery device is designed as a fan or pump.

Die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die elektrische Anbindung ist erheblich vereinfacht, wenn Lichtsender und Lichtempfänger auf derselben Seite des Gasführungskanals angeordnet sind.The assembly of the device according to the invention and the electrical connection are considerably simplified if the light transmitter and light receiver are arranged on the same side of the gas duct.

Es kann Applikationsfälle geben, in denen es vorteilhaft ist, wenn Lichtsender und Lichtempfänger auf gegenüberliegenden Seiten des Gasführungskanals angeordnet sind und das Gehäuse mit der Messstrecke quer durch den Gasführungskanal geführt ist. Das ist aber mechanisch aufwändiger.There may be application cases in which it is advantageous if the light transmitter and light receiver are arranged on opposite sides of the gas guide channel and the housing with the measuring section is guided transversely through the gas guide channel. But that is mechanically more complex.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Filter als ein Sinterfilter oder Membranfilter oder dergleichen ausgebildet.In a further development of the invention, the filter is designed as a sintered filter or membrane filter or the like.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Gasfördereinrichtung oder sind die Gasfördereinrichtungen geregelt. Dadurch kann die erste und die zweite Gasströmung vorzugsweise unabhängig voneinander eingestellt werden, so dass ein gewünschter Gasdurchsatz in der Messstrecke und/oder in dem Zwischenraum vorliegt, insbesondere eine gewünschte Strömungsgeschwindigkeit in dem Zwischenraum.In a further development of the invention, the gas delivery device or the gas delivery devices are regulated. As a result, the first and the second gas flow can preferably be set independently of one another, so that there is a desired gas throughput in the measuring section and / or in the intermediate space, in particular a desired flow velocity in the intermediate space.

Insbesondere wenn das Prozessgas giftige Komponenten enthält, ist es vorteilhaft, wenn das aus der Messstrecke und/oder dem Zwischenraum geförderte Gas in den Gasführungskanal zurückgeführt wird.In particular, if the process gas contains toxic components, it is advantageous if the gas conveyed from the measuring section and / or the intermediate space is fed back into the gas duct.

Sollte das Filter sich trotz der Erfindung einmal zugesetzt haben, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass eine Förderrichtung der Gasförderenirichtung umkehrbar ist. Dann kann das Filter mit einem umgekehrten Gasstrom „freigeblasen“ werden.Should the filter become clogged in spite of the invention, a further development of the invention provides that a conveying direction of the gas conveying direction can be reversed. Then the filter can be "blown free" with a reverse gas flow.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine alternative Ausführungsform in einer Darstellung wie 1.
In the following, the invention is explained in detail on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing. In the drawing show:
  • 1 a schematic representation of a device according to the invention of a first embodiment;
  • 2 an alternative embodiment in a representation like 1 .

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur In-Situ Gasanalyse eines Prozessgasstroms, der durch Pfeile 28 angedeutet ist und in einem Gasführungskanal 26 geführt ist, weist in einem in 1 dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel einen Lichtsender 12 auf, der einen Sendelichtstrahl 14 aussendet. Der Lichtsender kann je nach Einsatzzweck als UV- und/oder als IR-Lichtquelle ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Lichtsender 12 als durchstimmbarer Laser ausgebildet sein, um die Wellenlänge des Laserlichts über eine Absorption der zu messenden Messgaskomponente durchstimmen zu können. Der Sendelichtstrahl 14 definiert eine Messstrecke 16 und wird nach Reflexion an einem Retroreflektor 18 und einem Teilerspiegel 20 von einem Lichtempfänger 22 empfangen.A device according to the invention 10 for in-situ gas analysis of a process gas flow indicated by arrows 28 is indicated and in a gas duct 26th is led, has in an in 1 illustrated, first embodiment a light transmitter 12th on, the one transmitting light beam 14th sends out. The light transmitter can be designed as a UV and / or IR light source, depending on the intended use. In another embodiment, the light transmitter 12th be designed as a tunable laser in order to be able to tune the wavelength of the laser light via an absorption of the measuring gas component to be measured. The transmitted light beam 14th defines a measuring section 16 and is after reflection on a retroreflector 18th and a splitter mirror 20th from a light receiver 22nd receive.

Der Lichtempfänger 22 erzeugt in Abhängigkeit des auftreffenden Lichts elektrische Empfangssignale, die in einer Auswerteeinrichtung 24 ausgewertet werden.The light receiver 22nd generates electrical energy depending on the incident light Received signals in an evaluation device 24 be evaluated.

Eine solche Vorrichtung 10 kann beispielsweise als Transmissiometer ausgebildet sein, so dass mit dem Lichtempfänger 22 die Intensität des durch die Messstrecke 16 hindurchtretenden und nicht absorbierten Lichts gemessen wird. In der Regel ist der Lichtsender 12 auf eine bestimmte Wellenlänge abgestimmt bzw. wird über eine Absorptionslinie einer zu untersuchenden Gaskomponente, beispielsweise Schwefelwasserstoff, gescannt. Über die Intensität des am Lichtempfänger 22 empfangenen Lichts kann dann eine Aussage gemacht werden, wie hoch die Konzentration der interessierenden Gaskomponente, z. B. des Schwefelwasserstoffs, in dem Prozessgasstrom 28 ist.Such a device 10 can for example be designed as a transmissiometer, so that with the light receiver 22nd the intensity of the measured section 16 transmitted and unabsorbed light is measured. Usually the light transmitter is 12th tuned to a specific wavelength or is scanned over an absorption line of a gas component to be examined, for example hydrogen sulfide. About the intensity of the light receiver 22nd Received light can then be made a statement of how high the concentration of the gas component of interest, z. B. the hydrogen sulfide, in the process gas stream 28 is.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte auch in einer nicht-kollinearen Anordnung von Sende- und Empfangslichtpfad die Erfassung einer Rückwärtsstreuung in bekannter Weise realisiert sein.In an embodiment not shown, the detection of back scattering could also be implemented in a known manner in a non-collinear arrangement of the transmission and reception light path.

Die optoelektronische Vorrichtung 10 umfasst ein außerhalb des Gasführungskanals 26 gelegenes und an den Gasführungskanal 26 angeflanschtes Komponentengehäuse 29, in dem die optoelektronischen Komponenten, wie Lichtsender 12, Lichtempfänger 22 und Auswerteeinrichtung 24 angeordnet sind. Sende- und Empfangslicht treten durch ein Fenster 30 aus dem Komponentengehäuse 29 aus bzw. ein.The optoelectronic device 10 includes an outside of the gas duct 26th located and to the gas duct 26th flanged component housing 29 in which the optoelectronic components, such as light transmitters 12th , Light receiver 22nd and evaluation device 24 are arranged. Sending and receiving light come through a window 30th from the component housing 29 off or on.

Die Messstrecke 16 ist in einem gasdichten Gehäuse 32 angeordnet, das aus einem in den Gasführungskanal 26 hineinragenden Innenrohr 34 besteht. An seinem außerhalb des Gasführungskanal 26 gelegenen Ende ist ein Anschlussflansch 36 angeordnet, an den das Komponentengehäuse 29 anflanschbar ist, so dass das Fenster 30 eine Stirnseite des Innenrohres 34 verschließt und der Lichtstrahl 14 in das Innenrohr 34 treten kann.The measuring section 16 is in a gas-tight housing 32 arranged, the one in the gas duct 26th protruding inner tube 34 consists. At his outside of the gas duct 26th located end is a connection flange 36 arranged to which the component housing 29 can be flanged so that the window 30th an end face of the inner tube 34 closes and the beam of light 14th into the inner tube 34 can kick.

An seinem innerhalb des Gasführungskanals 26 gelegenen Ende ist der Reflektor 18 innenseitig gehalten. Das Innenrohr 34 ist gasdicht ausgebildet und hat in einem Bereich, in dem es in den Gasführungskanal 26 hineinragt, wenigstens eine Öffnung 38. In der Öffnung 38 ist ein Filter 40 angeordnet, so dass das Prozessgas 28 nur durch das Filter 40 in die Messstrecke 16 gelangen kann.At his inside the gas duct 26th located end is the reflector 18th held on the inside. The inner tube 34 is designed to be gas-tight and has an area in which it enters the gas duct 26th protrudes, at least one opening 38 . In the opening 38 is a filter 40 arranged so that the process gas 28 only through the filter 40 in the measuring section 16 can arrive.

Damit das Prozessgas 28 überhaupt durch die Öffnung 38 und das Filter 40 in das Innenrohr 34 und damit in die Messstrecke 16 gelangen kann, ist an das Innenrohr 34 über eine Gasleitung 42 an eine Gasfördereinrichtung 44, z.B. Gebläse 44, angeschlossen, die eine erste Gasströmung 46 bewirkt. Auf diese Weise wird zu messendes Prozessgas 28 über einen ersten Gasförderweg aus dem Gasführungskanal 26 über das Filter 40 in die Messstrecke 16 gefördert und über das Innenrohr 34, die Leitung 42 und das Gebläse 44 und über einen Auslass 48 wieder zurück in den Gasführungskanal 26 gefördert. Das ist in 1 durch dünne Pfeile als Gasströmung 46 verdeutlicht. Über einen Druckminderer 50 kann die Gasströmung 46 eingestellt werden.So that the process gas 28 at all through the opening 38 and the filter 40 into the inner tube 34 and thus into the measuring section 16 can get is to the inner tube 34 via a gas pipe 42 to a gas conveyor 44 , e.g. blower 44 , connected to a first gas flow 46 causes. In this way, process gas to be measured becomes 28 via a first gas delivery path from the gas duct 26th through the filter 40 in the measuring section 16 promoted and via the inner tube 34 , The administration 42 and the fan 44 and via an outlet 48 back into the gas duct 26th promoted. Is in 1 by thin arrows as gas flow 46 made clear. Via a pressure reducer 50 can the gas flow 46 can be set.

Damit liegt in der Messstrecke 16 das Prozessgas 28 bei nahezu gleichem Druck, der nur geringfügig kleiner sein kann als der in dem Gasführungskanal 26, vor. Da das Innenrohr 34 in den Gasführungskanal 26 hineinragt, hat es im Wesentlichen die im Gasführungskanal 26 vorherrschende Temperatur, so dass in der Messstrecke 16 auch in etwa die gleiche Temperatur vorherrscht. Für eine Regelung der Förderleistung auf dem ersten Gasförderweg kann ein nicht dargestellter Drucksensor beispielsweise im Innenrohr 34 vorgesehen sein.This is in the measuring section 16 the process gas 28 at almost the same pressure, which can only be slightly lower than that in the gas duct 26th , in front. Because the inner tube 34 in the gas duct 26th protrudes, it has essentially the one in the gas duct 26th prevailing temperature, so that in the measuring section 16 also about the same temperature prevails. A pressure sensor (not shown), for example in the inner tube, can be used to regulate the delivery rate on the first gas delivery path 34 be provided.

Das Innenrohr 34 ist von einem Außenrohr 54 koaxial umgeben, wobei eine Stirnseite des Außenrohrs 54 zum Gasführungskanal 26 hin offen ist, so dass das Innenrohr von Prozessgas 28 angeströmt werden kann. An seinem außerhalb des Gasführungskanal 26 gelegenen Ende ist ein Anschlussflansch 56 angeordnet, an den das Innenrohr 34 mit seinem Flansch 36 angeflanscht ist, so dass das Innenrohr 34 koaxial im Außenrohr 54 gehalten ist. Mit einem zweiten Flansch 58 ist das Außenrohr 54 an einen Stutzen 60 des Gasführungskanals 26 angeflanscht. Insgesamt ragen damit Innenrohr 34 und Außenrohr 54 lanzenartig in den Gasführungskanal 26 hinein.The inner tube 34 is from an outer tube 54 Surrounded coaxially, one end face of the outer tube 54 to the gas duct 26th is open so that the inner tube of process gas 28 can be flowed against. At his outside of the gas duct 26th located end is a connection flange 56 arranged to which the inner tube 34 with its flange 36 is flanged so that the inner tube 34 coaxial in the outer tube 54 is held. With a second flange 58 is the outer tube 54 to a nozzle 60 of the gas duct 26th flanged. Overall, the inner tube protrude 34 and outer tube 54 like a lance into the gas duct 26th into it.

Zumindest im Bereich des Filters 40 bildet das Außenrohr 54 eine einer Anströmseite 62 des Filters 40 gegenüberliegende Wandung 64, so dass zwischen Filter 40 und Wandung 64 ein Zwischenraum 66 gebildet ist. Des Weiteren ist ein zweiter Gasförderweg ausgebildet, auf der mit der Gasfördereinrichtung 44 oder einer (nicht dargestellten, separaten) zweiten Gasfördereinrichtung eine zweite Gasströmung 70 aufrechterhalten wird. Die zweite Gasströmung 70 ist durch fetter gedruckte Pfeile 70 verdeutlicht. Der zweite Gasförderweg umfasst eine an des Außenrohr 54 angeschlossene Gasleitung 72, einen zweiten Druckminder 74 und das Gebläse 44 mit Auslass 48. Somit wird Prozessgas 28 auf dem zweiten Gasförderweg in der zweiten Gasströmung 70 vom Gasführungskanal 26, durch den Zwischenraum 66 und entlang des Filters 40 und damit quer zur Filterrichtung, zwischen Innenrohr 34 und Außenrohr 54 durch die im Bereich des außen gelegenen Endes des Außenrohres 54 angeschlossene Gasleitung 72 gefördert. Über den Druckminderer 74 und die Gasfördereinrichtung 44 kann die Fördermenge und damit die Gasgeschwindigkeit im Zwischenraum 70 eingestellt werden.At least in the area of the filter 40 forms the outer tube 54 one on an upstream side 62 of the filter 40 opposite wall 64 so that between filters 40 and wall 64 a gap 66 is formed. Furthermore, a second gas delivery path is formed on which the gas delivery device is connected 44 or a (not shown, separate) second gas delivery device a second gas flow 70 is maintained. The second gas flow 70 is indicated by arrows in bold 70 made clear. The second gas delivery path includes one on the outer tube 54 connected gas line 72 , a second pressure reducer 74 and the fan 44 with outlet 48 . Thus becomes process gas 28 on the second gas delivery path in the second gas flow 70 from the gas duct 26th , through the space 66 and along the filter 40 and thus transversely to the filter direction, between the inner pipe 34 and outer tube 54 by those in the area of the outer end of the outer tube 54 connected gas line 72 promoted. Via the pressure reducer 74 and the gas conveyor 44 can control the flow rate and thus the gas velocity in the gap 70 can be set.

Durch die Querströmung, also die quer zur Filterrichtung (Strömungsrichtung durch das Filter) verlaufende, zweite Gasströmung 70 kann bei ausreichend hoher Strömungsgeschwindigkeit des Prozessgases 28 im Zwischenraum eine Ablagerung von Schmutzpartikeln und dergleichen auf der Anströmseite 62 des Filters 40 verhindert oder zumindest reduziert werden. Darin steckt der Kerngedanke der Erfindung.Through the cross flow, i.e. the second gas flow running transversely to the filter direction (flow direction through the filter) 70 can with a sufficiently high flow rate of the process gas 28 a deposit of dirt particles and the like on the upstream side in the gap 62 of the filter 40 prevented or at least reduced. This is the core idea of the invention.

Eine zweite, in 2 dargestellte Ausführungsform zeigt eine Variante, bei der die Rollen bzgl. Gasführung von Innenrohr 34 und Außenrohr 54 vertauscht sind. Der Einfachheit halber werden gleiche Bezugszeichen benutzt.A second, in 2 The embodiment shown shows a variant in which the rollers or the gas guide of the inner tube 34 and outer tube 54 are swapped. For the sake of simplicity, the same reference symbols are used.

In diesem Ausführungsbeispiel bildet das Innenrohr 34 das gasdichte Gehäuse 32 nicht alleine. Das Innenrohr 34 ist hier nach innen zum Gasführungskanal 26 hin offen, so dass durch die offene Stirnseite das Prozessgas 28 einströmen kann. Das andere, außenliegende Ende des Innenrohrs 34 ist abgeschlossen. Das gasdichte Gehäuse 32 wird jetzt gemeinsam gebildet von Innen- 34 und Außenrohr 54, die stirnseitig miteinander verbunden sind, so dass sich die Messstrecke 16 zwischen Innen-34 und Außenrohr 54 befindet. Das Komponentengehäuse 29 mit seinem Fenster 30 ist dazu entsprechend querversetzt gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Gasleitung 42 ist wie zuvor an das gasdichte Gehäuse 32 angeschlossen und die Gasleitung 72 an den Zwischenraum 66, der wiederum auf der Anströmseite 62 des Filters 40 liegt. Die der Anströmseite 62 gegenüberliegende Wandung 64 wird durch die gegenüberliegende Wandung des Innerohrs 34 gebildet, bzw. in dem dargestellten Beispiel durch einen gegenüberliegenden zweiten Filter, der in der Wandung sitzt, weil in diesem Beispiel Öffnungen 38 mit ihren Filtern 40 sich gegenüberliegen.In this embodiment, the inner tube forms 34 the gas-tight housing 32 not alone. The inner tube 34 is here inwards to the gas duct 26th open so that the process gas through the open face 28 can flow in. The other, outer end of the inner tube 34 is closed. The gas-tight housing 32 is now formed jointly by interior 34 and outer tube 54 , which are connected to one another at the front, so that the measuring section 16 between inner 34 and outer tube 54 is located. The component housing 29 with his window 30th is correspondingly transversely offset compared to the first embodiment. The gas pipe 42 is as before on the gas-tight housing 32 connected and the gas pipe 72 to the space in between 66 , which in turn is on the upstream side 62 of the filter 40 lies. That of the upstream side 62 opposite wall 64 is through the opposite wall of the inner ear 34 formed, or in the example shown by an opposite second filter that sits in the wall, because in this example openings 38 with their filters 40 face each other.

Die erste Gasströmung 46 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel dann von dem Gasführungskanal 26 ins Innere des Innenrohres 34, durch den Filter 40, durch das gasdichte Gehäuse 32, also in dem Bereich zwischen Innen- und Außenrohr durch die Gasleitung 42 mit Druckminderer 50, durch die Gasfördereinrichtung 44 und den Auslass 48 wieder in den Gasführungskanal 26.The first gas flow 46 In this exemplary embodiment, it then runs from the gas guide channel 26th inside the inner tube 34 , through the filter 40 through the gas-tight housing 32 , i.e. in the area between the inner and outer pipe through the gas line 42 with pressure reducer 50 , through the gas conveyor 44 and the outlet 48 back into the gas duct 26th .

Die zweite Gasströmung 70 verläuft von dem Gasführungskanal 26 ins Innere des Innenrohres 34, durch den Zwischenraum 66, am Filter 40 vorbei, durch das Innere des Innenrohrs 34, durch die Gasleitung 72 mit Druckminderer 74, durch die Gasfördereinrichtung 44 und den Auslass 48 wieder in den Gasführungskanal 26.The second gas flow 70 runs from the gas duct 26th inside the inner tube 34 , through the space 66 , on the filter 40 over, through the inside of the inner tube 34 , through the gas pipe 72 with pressure reducer 74 , through the gas conveyor 44 and the outlet 48 back into the gas duct 26th .

Es ergeben sich in dieser Variante die gleichen erfindungsgemäßen „Säuberungseffekte“ für das Filter 40 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch hier wird durch die entsprechend hohe Strömungsgeschwindigkeit der zweiten Gasströmung im Zwischenraum 66 ein Ablagern von Staubpartikeln oder dergleichen verhindert.This variant results in the same “cleaning effects” according to the invention for the filter 40 as in the first embodiment. Here, too, the correspondingly high flow velocity of the second gas flow in the intermediate space 66 a deposit of dust particles or the like is prevented.

Sollte das Filter sich trotz der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einmal zu stark mit Partikeln zugesetzt haben, ist in einer nicht Ausführungsform vorgesehen, dass die Förderrichtung der Gasförderenirichtung 44 umkehrbar ist. Dann kann das Filter mit einem umgekehrten Gasstrom „freigeblasen“ werden. Dabei können die Druckminderer 42 und 50 so eingestellt werden, dass ein ausreichend starker Umkehrgasstrom durch die Leitung 42 und das Gehäuse 32 und damit durch das Filer 40 erfolgt.Should the filter become too heavily clogged with particles despite the configuration according to the invention, it is provided in one embodiment that the conveying direction is the gas conveying direction 44 is reversible. Then the filter can be "blown free" with a reverse gas flow. The pressure reducers 42 and 50 be adjusted so that a sufficiently strong reverse gas flow through the line 42 and the case 32 and thus through the filer 40 he follows.

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  • EP 3112845 A1 [0005]EP 3112845 A1 [0005]

Claims (9)

Vorrichtung zur optischen In-Situ Analyse einer Prozessgaskomponente eines Prozessgases (28), das in einem Gasführungskanal (26) geführt ist, mit einem Lichtsender (12) zur Aussendung eines Lichtstrahls (14) in eine Messstrecke (16), einem Lichtempfänger (22) zum Empfang von Streu- und/oder Transmissionslicht aus der Messstrecke (16) und einer Auswerteeinheit (24) zur Bestimmung von Daten der Prozessgaskomponente aus der empfangenen Lichtintensität, wobei die Messstrecke (16) in einem gasdichten Gehäuse (32, 34) angeordnet ist, das wenigstens eine Öffnung (38) zum Gasführungskanal (26) hin aufweist und in der Öffnung (38) ein Filter (40) angeordnet ist und eine Gasfördereinrichtung (44) vorgesehen ist, mit der Prozessgas (28) auf einem ersten Gasförderweg (46) durch das Filter (40) in das gasdichte Gehäuse (32, 34) und wieder aus diesem heraus, förderbar ist, so dass eine erste Gasströmung (46) durch die Messstrecke (16) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Öffnung (38) eine einer Anströmseite (62) des Filters (40) gegenüberliegende Wandung (64) angeordnet ist, so dass zwischen Filter (40) und Wandung (64) ein Zwischenraum (66) gebildet ist, und dass mit der Gasfördereinrichtung (44) oder einer zweiten Gasfördereinrichtung Gas auf einem zweiten Gasförderweg (70) durch den Zwischenraum (66) förderbar ist und dadurch eine zweite Gasströmung (70) im Bereich des Filters (40) entlang der Anströmseite (62) des Filters (40) gebildet ist.Device for the optical in-situ analysis of a process gas component of a process gas (28), which is guided in a gas duct (26), with a light transmitter (12) for emitting a light beam (14) into a measuring section (16), a light receiver (22) for receiving scattered and / or transmitted light from the measuring section (16) and an evaluation unit (24) for determining data of the process gas component from the received light intensity, the measuring section (16) being arranged in a gas-tight housing (32, 34), which has at least one opening (38) towards the gas duct (26) and a filter (40) is arranged in the opening (38) and a gas delivery device (44) is provided with which process gas (28) is conveyed on a first gas delivery path (46) can be conveyed through the filter (40) into the gas-tight housing (32, 34) and out of it again, so that a first gas flow (46) is guided through the measuring section (16), characterized in that at least in area d the opening (38) of a wall (64) opposite an upstream side (62) of the filter (40) is arranged so that an intermediate space (66) is formed between the filter (40) and the wall (64), and that the gas delivery device ( 44) or a second gas conveying device, gas can be conveyed on a second gas conveying path (70) through the intermediate space (66) and thereby a second gas flow (70) is formed in the area of the filter (40) along the inflow side (62) of the filter (40) . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse durch ein Innenrohr gebildet ist und die Wandung durch ein das Innenrohr umgebendes Außenrohr, das stirnseitig zum Gasführungskanal hin geöffnet ist, gebildet ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the housing is formed by an inner tube and the wall is formed by an outer tube surrounding the inner tube, which is open at the end towards the gas duct. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Innenrohr und ein Außenrohr aufweist und die Messstrecke zwischen Innen- und Außenrohr angeordnet ist und dass die Öffnung im Innenrohr angeordnet ist und dass das Innenrohr stirnseitig zum Gasführungskanal hin geöffnet ist und dass die Wandung durch das Innenrohr selbst gebildet ist, so dass der Zwischenraum durch das Innere des Innenrohres gebildet ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the housing has an inner tube and an outer tube and the measuring section is arranged between the inner and outer tube and that the opening is arranged in the inner tube and that the inner tube is open at the end towards the gas duct and that the wall is formed by the inner tube itself so that the space is formed by the interior of the inner tube. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfördereinrichtung als Gebläse oder Pumpe ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas delivery device is designed as a fan or pump. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtsender und Lichtempfänger auf derselben Seite des Gasführungskanals angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light transmitter and light receiver are arranged on the same side of the gas duct. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter als ein Sinterfilter oder Membranfilter oder dergleichen ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the filter is designed as a sintered filter or membrane filter or the like. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasfördereinrichtung geregelt ist, um einen bestimmten Druck oder Gasdurchsatz in der Messstrecke und/oder in dem Zwischenraum zu haben.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas delivery device is regulated in order to have a certain pressure or gas throughput in the measuring section and / or in the intermediate space. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Messstrecke und/oder dem Zwischenraum geförderte Gas in den Gasführungskanal zurückgeführt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the gas conveyed from the measuring section and / or the intermediate space is fed back into the gas guide channel. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderrichtung der Gasförderenirichtung umkehrbar ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a conveying direction of the gas conveying direction is reversible.
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