DE1201091B - Dosiereinrichtung fuer ein Gasanalysegeraet - Google Patents

Description

• Dosiereinrichtung für ein Gasanalysegerät Ein bekanntes Gasanalysegerät, insbesondere zur Erfassung geringer Spuren von Schwefelwasserstoff in Gasen aller Art und in Luft, arbeitet nach folgendem Prinzip: Ein mit einem Reagenz getränktes schmales Papierband, das auf das betreffende Gas, beispielsweise auf Schwefelwasserstoff, reagiert und sich durch dessen Einwirkung je nach der Konzentration mehr oder weniger verfärbt, durchläuft mit konstantem Vorschub nacheinander eine Vergleichskammer und eine Meßkammer. Die Vergleichskammer enthält Luft. Der Meßkammer wird das zu untersuchende Gas in gleichbleibender Menge zugeführt. Das Reagenzpapierband wird in beiden Kammern durch eine gemeinsame Lampe angestrahlt. Die Papierhelligkeit wirkt auf zwei Lichtelemente ein. Das erste Lichtelement empfängt das Licht des weißen Papierbandes der Vergleichskammer, während das von dem mehr oder weniger geschwärzten Papier innerhalb der Meßkammer ausgehende Licht dem zweiten Lichtelement zugeführt wird. Der daraus resultierende Differenzstrom ist dem Gasgehalt, beispielsweise dem Schwefelwasserstoffgehalt, des untersuchten Gases proportional und wird mit einem Meßgerät gemessen.
• Dieses Gasanalysiergerät hat einen normalen Meßbereich von 0 bis 25 mg H2S/Nm3 bei einem Meßgasdurchfluß von 100 cm3/min. Man kann wohl durch Verringerung des Durchsatzes auf 50 cm3/min und Verdoppelung der Papiergeschwindigkeit auf den vierfachen Wert kommen, größere Konzentrationen sind aber nicht mehr meßbar, da die zu messende Menge den Meßbereich des Analysegerätes übersteigt. Diese Fälle treten dann auf, wenn es sich um Spurenmeßgeräte, beispielsweise für Schwefelwasserstoff, handelt, mit denen Verunreinigungen in einem gereinigten Gas festgestellt werden sollen, und die außerdem zur Messung des ungereinigten Gases benutzt werden sollen. Das Mengenverhältnis kann in diesem Falle 1 : 1000 und mehr betragen.
• Man hat sich in diesen Fällen bisher so geholfen, daß man zu einer abgemessenen Menge Luft, zu einem inerten Gas oder zu einem anderen Gas, das die Analyse nicht beeinflußt, eine dem Meßbereich des Analysegerätes entsprechende Menge des zu messenden Gases hinzufügt.
• Es ist auch eine Vorrichtung bekanntgeworden, mit der eine Flüssigkeitsprobe in einen Gaschromatographen eingespritzt wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem länglichen Kolben mit einer diagonalen Bohrung, der in einem Rohr verschiebbar angeordnet ist. In der einen Endstellung wird die zu untersuchende Flüssigkeit entnommen, in der ande- ren Endstellung nimmt das Spülgas die Flüssigkeitsprobe mit und bringt sie zu dem Gaschromatographen. Damit das Spülgas den Dosierkolben durchspülen kann, ist das Rohr in der einen Endstellung des Kolbens mit zwei Einlaßöffnungen und einer Auslaßöffnung für das Spülgas versehen. Wenn sich der Dosierkolben nicht in dieser Endstellung befindet, strömt das Spülgas durch das Rohr und füllt dieses bis an den Kolben. Befindet sich der Dosierkolben in dieser Endstellung, so strömt das Spülgas durch die diagonale Bohrung des Kolbens und nimmt die Flüssigkeitsprobe mit. Außer der sehr kleinen Flüssigkeitsprobe hat diese Vorrichtung den Nachteil, daß sich vor dem Kolben Spülgas und hinter dem Kolben Probeflüssigkeit befindet, wobei jeweils der ganze Kolben ausgefüllt ist. Bei der Bewegung des Kolbens entsteht eine unerwünschte Pumpwirkung, denn das Spülgas bzw. die Probenflüssigkeit muß jeweils wieder aus dem Kolben herausgedrückt werden. Diese Pumpwirkung ist bei der Untersuchung von Flüssigkeiten nicht schädlich. Bei der Untersuchung von Gasen ergeben sich durch diese Pumpwirkung jedoch Druckänderungen und damit Mengenänderungen, die das Untersuchungsergebnis in unerwünschter Weise beeinträchtigen.
• Eine andere bekannte Vorrichtung zum Einführen von Gasen, Flüssigkeiten oder Gas-Flüssigkeit-Mischungen in einen Trägergasstrom besteht aus einem mindestens auf zwei Positionen einzustellenden Ventil, das einerseits durch zwei Öffnungen mit einer Schlange zur Aufnahme der Probe, andererseits durch zwei Öffnungen mit einer Zufluß- und einer Abflußleitung für einen ununterbrochenen Trägergaskreislauf sowie über zwei weitere Öffnungen mit einer Zufluß- und einer Abflußleitung und über diese Leitungen mit einem Ventil verbunden ist, das zugleich Öffnungen zu einer Druck- und einer Saugleitung besitzt und dessen bewegliches Organ auf mindestens drei Positionen einzustellen ist. - Bei der bekannten Vorrichtung läuft der Kolben mit großem Spiel in der Zylinderbohrung, und die Steuerabschnitte des Ventils werden durch in Ringnuten des Kolbens liegende O-Ringe gebildet. Nachteilig ist, daß der Kolben durch den Anpreßdruck der vielen O-Ringe sehr schwergängig ist und daß an den scharfkantigen Gas ein und -austrittsbohrungen ein unerwünschter Antrieb an den O-Ringen auftritt, der zur Verschmutzung der Kanäle und mit der Zeit zu einer zunehmenden Undichtheit führt.
• Außerdem wird der ungehinderte Durchfluß des Trägergases gestört, da die O-Ringe mindestens zeitweilig beim Überschieben die Bohrungen verschließen, so daß unerwünschte Staudrücke auftreten.
• Weiterhin ist es sehr nachteilig, daß das Schiebergehäuse mit der Meßkammer erst nach der Evakuierung mit Meßgas gefüllt werden kann. Hierzu ist ein zweiter Schieber erforderlich. Schließlich wird zum Ausspülen der Zuleitungen und des zweiten Schiebergehäuses sowie zum neuen Evakuieren und Aufsetzen einer Ampulle mit Meßgas eine längere Zeit gebraucht, so daß sich zwischen zwei Messungen große Zeitabstände ergeben.
• Es ist auch ein Mehrwegehahn mit drehbarem zylindrischem Küken für ein Gasanalysegerät bekanntgeworden; dabei werden die einzelnen Sektoren der Gaswege bzw. des Kükens durch O-Ringe gegeneinander und nach außen abgedichtet.
• Weiterhin ist eine Dosiereinrichtung für ein Gasanalysegerät vorgeschlagen worden, die aus einem in einem Gehäuse hin und her bewegbaren Kolben schieber besteht. In der Mitte des Kolbens ist eine Aussparung als Dosierkammer, und an beiden Enden des Kolbenweges sind an dem Ort der Dosierkammer in dem Gehäuse Ringnuten vorgesehen. Durch die eine Ringnut des Gehäuses fließt das zu untersuchende Gas, und durch die andere Ringnut fließt das Spülgas bzw. Luft dauernd mit konstanter Geschwindigkeit. Der Kolbenschieber befördert in seiner Dosierkammer ein vorbestimmtes Volumen des zu untersuchenden Gases von der einen Ringnut in die andere Ringnut des Gehäuses, von der es der Meßkammer des Gerätes zugeführt wird.
• Obgleich bei der vorgenannten Dosierkammer die Größe derselben beispielsweise durch Anderung des Außendurchmessers des Kolbenschiebers innerhalb gewisser Grenzen variiert werden kann, entstehen bei der Dosierung größerer Volumen, beispielsweise über 1,5 cm3, Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten. sind darauf zurückzuführen, daß einerseits der Kolbenschieber der Dosiereinrichtung einen größeren Durchmesser und längere Überdeckungen haben muß und andererseits die größere Dosierkammer des Kolbenschiebers nicht mehr einwandfrei von dem Spülgas ausgeblasen werden kann.

Claims (1)

1. Die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung ist in dem Patentanspruch definiert. Sie hat folgenden entwicklungsraffenden technischen Fortschritt erbracht: Vorteilhaft ist durch die Ausbildung der eigentlichen Dosierkammer als Rohr mit kleinem Innendurchmesser ein einwandfreies Ausblasen des abgemessenen Meßgases durch das Spülgas aus der Dosierkammer gewährleistet. Die Größe des Dosiervolumens ist durch die Länge des auswechselbaren Rohres gegeben. Das Dosiervolumen kann bis zu 10 cm3 und darüber betragen. Der Kolbenschieber mit den verschiedenen Steuerkanten dient nur noch zur Schaltung der Gaswege der Dosiereinrichtung.

   Außerdem ist der verschiebbare Kolben dicht in die Bohrung des zylindrischen Gehäuses eingepaßt. Der Kolben läuft leicht in der Bohrung. Da kein Dichtungsmaterial verwendet wird, tritt kein Abrieb, keine Verschmutzung und damit keine Undichtigkeit auf. Es ist auch von Vorteil, daß das Schiebergehäuse dauernd von Meßgas durchströmt wird, dadurch kann eine automatische Dosierung in kurzen Abständen erfolgen. Da das Spülgas auch die Meßkammer durchströmt, wird das Meßgas restlos aus dieser entfernt. Schließlich arbeitet die Dosiereinrichtung mit sehr kleinen Totzeiten, d. h. kleiner Anzeigeverzögerung bei Änderung der Gaszusammensetzung, weil die Probe dem fortwährenden Meßgasstrom entnommen wird.

   Weitere Einzelheiten der neuen Dosiereinrichtung werden an Hand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

   Fig. 1 zeigt die durch einen Kurbeltrieb angetriebene Dosiereinrichtung in der Stellung, in der sich das Dosierrohr mit Meßgas füllt; Fig. 2 zeigt die Dosiereinrichtung mit um 1800 gedrehtem Kurbeltrieb; in dieser Stellung wird die abgefüllte Menge des Meßgases durch das Spülgas aus der Dosierkammer herausgedrückt.

   In F i g. 1 ist in dem Gehäuse 1 eine zylindrische Bohrung 2 vorgesehen, in die der Steuerkolben 3 dicht eingepaßt ist und durch den Kurbeltrieb 4 hin und herbewegt wird. Der Kolben 3 ist mit mehreren Eindrehungen versehen, um die verschiedenen Gaswege zu steuern. Durch den Einlaßstutzen 5 tritt das Spülgas, beispielsweise Luft, in das Gehäusel des Kolbenschiebers ein, gelangt in die Eindrehung 6 des Kolbens 3, verläßt über den Auslaßstutzen 7 das Gehäuse 1 und wird zur Meßkammer 8 des Gasanalysengerätes geleitet. Die von dem Auslaßstutzen 7 bzw. der Meßkammer 8 abzweigende Leitung 9 ist durch den Kolben 3 abgeschlossen. Das zu untersuchende Meßgas tritt über den Einlaßstutzen 10 in das Gehäusel ein, umspült die Eindrehungll im Kolben 3 und gelangt über den Auslaßstutzen 12 in das als Dosierkammer dienende Rohr 13, füllt dieses mit Meßgas und tritt über den Einlaßstutzen 14 wieder in das Gehäuse 1 ein, gelangt in die Eindrehung 15 im Kolben 3 und wird über den Auslaßstutzen 16 ins Freie geleitet.

   In der Fig.2 ist der Kurbeltrieb gegenüber der Fig.1 um 1800 gedreht. Der Auslaßstutzen 7 für das Spülgas ist jetzt durch den Kolben 3 geschlossen. Das Spülgas fließt nun über den Einlaßstutzen 5, die Eindrehung 6 des Kolbens 3 und den Auslaßstutzen 12 in das Rohr 13, schiebt das Meßgas vor sich her über den Einlaßstutzen 14, die Eindrehung 15 und den Auslaßstutzen 9 zur Meßkammer 8 des Gasanalysengerätes, in dem das Meßgas in bekannter Weise auf das Reagenzpapierl7 einwirkt. Das weiterhin der Dosiereinrichtung zuströmende Meßgas gelangt über den Einlaßstutzen 10 in die Eindrehung 11 des Kolbens 3 und von dort über den Auslaßstutzen 16 ungehindert ins Freie. Die übrigen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1.

   Patentanspruch: Dosiereinrichtung für ein Gasanalysegerät, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse mit einem im Gehäuse zwischen zwei Positionen verschiebbaren Kolben mit zur Steuerung der Einrichtung dienenden Ringnuten, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) senkrecht zur Zylinderachse mit einer Zu- und Ableitung (10, 16) für das Analysengas und auf der entgegengesetzten Seite mit einem auswechselbaren, U-förmigen Rohr (13) zur Dosierung des Analysengases sowie senkrecht zur Zylinderachse und in der Zylinderachse gegenüber der Analysengasleitungen versetzt mit einer Zu- und zwei Ableitungen (5, 7, 9) für das Spülgas und der Kolben (3) mit drei breiten Ringnuten (6, 11, 15) versehen ist, die entweder die Spülgas-Zuleitung (5) mit der Spülgas-Ableitung(7) und die Analysengasleitungen (10, 16) mit dem U-förmigen Rohr (13) oder die Spülgas-Zuleitung (5) mit dem Einlaß (12) des Rohreis(13), den Auslaß(14) des Rohres (13) mit der Spülgas-Ableitung (9) und die Analysengas-Zuleitung (10) mit der Analysengas-Ableitung (16) verbinden. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 754; britische Patentschrift Nr. 850 132; Analytical Chemistry, 32 (1960), Nr. 9, S. 1213.