DE1598497B2

DE1598497B2 - Verfahren zum Messen der Konzentration eines Bestandteiles eines unbekannten Gases und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1598497B2
Application number: DE1598497A
Authority: DE
Inventors: Haydn Luton Bedforshire Wilson (Grossbritannien)
Original assignee: GEORGE KENT Ltd LUTON BEDFORSHIRE (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: GEORGE KENT Ltd LUTON BEDFORSHIRE (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1965-06-10
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1975-02-20
Also published as: CH454498A; GB1073099A; DE1598497C3; DE1598497A1; US3442773A; FR1513252A

Description

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bekannt ist und die aus einem festen Elektrolyt und zu halten oder wahlweise die Temperatur in dem Augenzwei chemisch inerten, elektronisch leitenden Elek- blick des Meßvorganges zu messen und einen passentroden besteht, welche voneinander entfernt, aber in den Korrekturfaktor an der Ausgangsgröße anzu-Berührung mit dem festen Elektrolyt vorgesehen sind, wenden. Die so gemachte Messung der Ausgangsgröße das ein Oxyd mit bestimmten, genau definierten Eigen- 5 ändert sich dann wie der Logarithmus des unbekannten schäften ist. Sauerstoffpartialdruckes. Eine solche Messung be-Der sehr breite Bereich der Sauerstoff-Konzen- nötigt jedoch die Anwendung einer Spannungsmeßtrations-Zelle ermöglicht ein Messen des Sauerstoff- schaltung mit hoher Impedanz, wobei die zusätzliche gehaltes von Gasen in einem Bereich, der sich von Schwierigkeit auftritt, daß entweder eine Temperatur-Anteilen von 100% Sauerstoff bis herab zu Sauerstoff- io stabilisierung der Zelle oder eine Temperaturkompen-Partialdrücken im Bereich von 10~²⁰ at erstreckt. sation in der Meßschaltung vorgesehen werden muß. Partialdrücke in diesem zuletzt erwähnten Bereich Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verwerden häufig in reduzierenden Atmosphären von fahren und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Glühofen oder in den Abgasen von Hochöfen ange- automatischen und fortlaufenden Messung der Kontroffen, und um die reduzierende Leistung des Gases 15 zentration eines Bestandteiles eines unbekannten abzuschätzen, ist es üblich gewesen, das CO/COj- Gases zu schaffen, bei denen zwischen dem Meßwert oder H₂/H₂O-Verhältnis der Atmosphäre zu be- und der Gaskonzentration ein direktes Verhältnis stimmen. Die Messung der Sauerstoffkonzentration vorliegt, besondere Aufwendungen hinsichtlich der liefert ein direkteres Maß der reduzierenden Eigen- Schaltung vermieden werden können sowie eine weitschaften eines Gases und kann einfach auf das 20 gehende Temperaturabhängigkeit zu erreichen ist.
CO/CO2- oder H₂/H₂O-Verhältnis bezogen werden, Ein Verfahren zum Messen der Konzentration eines vorausgesetzt, daß die Arbeitstemperatur der Zelle Bestandteiles eines unbekannten Gases durch Ein- und die Temperatur des Gases und der Gaskompo- wirkung eines Bezugsgases auf eine Elektrode einer nenten im chemischen Gleichgewicht sind. Bisher ist elektrochemischen Anzeigevorrichtung, deren andere es praktisch nicht zu verwirklichen gewesen, ein 25 Elektrode dem unbekannten Gas ausgesetzt wird und direktes Maß der Sauerstoffkonzentration zu erhalten die ein Ausgangssignal liefert, kennzeichnet sich auf Grund der sehr geringen, üblicherweise ange- erfindungsgemäß dadurch, daß das Ausgangssignal troffenen Werte. der Anzeigevorrichtung fortlaufend zur Steuerung Das Prinzip der Sauerstoff-Konzentrations-Zelle ist des Druckes des Bezugsgases oder des Partialdruckes eingeführt worden, obgleich in den letzten Jahren nur 3° eines Bestandteiles des Bezugsgases an der einen Elek-Forschungen hinsichtlich der Verwendung wie des trode der Anzeigevorrichtung verwendet wird, um Elektrolyts in solchen Zellen aus handelsmäßig ver- den Druck oder Partialdruck auf einem Wert im fügbaren Materialien durchgeführt worden sind, wie wesentlichen gleich dem des Partialdruckes des Besie der hohen Qualität der in Laboratoriumsherstellung Standteiles des unbekannten Gases zu halten, und daß erzielten Hochtemperaturbeständigkeiten, die in frü- 35 der Druck des Bezugsgases als Maß der Konzentration heren Arbeiten angewendet worden ist, und auch in des unbekannten Gases gemessen wird,
der Brauchbarkeit solcher Vorrichtungen zur Ver- Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wendung als Probegeräte entgegenstehen, die unmittel- mit einer elektrochemischen Anzeigevorrichtung, deren ! bar in die Ofenatmosphäre eingesetzt werden. eine Elektrode der Atmosphäre ausgesetzt wird, die j Die Ausgangsgröße EMK, welche von einer Sauer- 40 das unbekannte Gas enthält, und mit Einrichtungen j stoff-Konzentrations-Zelle entwickelt wird, wird durch zur Zuleitung eines Bezugsgases an die andere Elekj die Gleichung ausgedrückt: trode der Anzeigevorrichtung ist erfindungsgemäß

durch Einrichtungen gekennzeichnet, welche in Ab-

j . _ 2,303 RT - (PC) hängigkeit von einem Ausgangssignal der Anzeige-

4 ρ (P 2) ' 45 vorrichtung arbeiten und den Druck des Bezugsgases

oder den Partialdruck eines seiner Bestandteile an der

wobei E die Ausgangsgröße EMK in Volt, R die Gas- anderen Elektrode forlaufend auf einem Wert im

konstante, T die Temperatur in ⁰K, F die Faraday- wesentlichen gleich dem Partialdruck des Bestandteiles

j Konstante und P₁ und P₂ die Partialdrücke des Sauer- des unbekannten Gases halten, und durch Einrich-

stoffes an den beiden Elektroden der Zelle sind. 50 tungen zum fortlaufenden Messen des Druckes des

Aus der Gleichung ist ersichtlich, daß die Ausgangs- Bezugsgases als Maß der Konzentration des unbe-

größe E auf einem einfachen Verhältnis der Sauer- kannten Gases.

j stoff partialdrücke an den beiden Elektroden beruht Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter-

und direkt von dem Logarithmus des Verhältnisses der ansprüchen gekennzeichnet.

ι beiden Sauerstoffpartialdrücke abhängt. Bei Ver- 55 Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nun

j wendung als Meßvorrichtung muß die Temperatur an Hand eines erläuternden Ausführungsbeispieles

der Zelle auf über etwa 750⁰K zur Messung der Aus- unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben;

gangsgröße gehalten werden, die durch praktikable in diesen zeigt

Verfahren infolge des hohen Widerstandes des Elek- F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung einer be-

trolyts zu erhalten ist. Bei niedrigeren Temperaturen 60 kannten Ausführungsform einer Sauerstoff-Konzen-

ist der Innenwiderstand der Zelle so hoch, daß ein trations-Zelle, die als elektrochemische Anzeigevor-

! Messen der Zellenausgangsgröße durch industrielle richtung in Systemen zum Messen des Sauerstoff-

Vorrichtungen außerordentlich schwierig gemacht anteiles in Systemen zum Messen des Sauerstoffanteiles

wird. oder des Sauerstoffpartialdruckes von Gasen ver-

Bei der Durchführung der Messung der Sauerstoff- 65 wendbar ist,

! konzentration ist es üblich gewesen, Sauerstoff mit F i g. 2 und 3 zwei Ausführungsformen von Meß-

j einem bekannten Druck einer Elektrode zuzuführen systemen in Verbindung mit Sauerstoff-Konzentra-

und die Zellentemperatur auf einem konstanten Wert tions-Zellen,

F i g. 4 eine Abwandlung, die an jeder Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 anwendbar ist,

F i g. 5 ein weiteres abgewandeltes System.

Zunächst wird auf F i g. 1 Bezug genommen. Die allgemein mit 10 bezeichnete Ausführungsform der Sauerstoff-Konzentrations-Zelle besteht aus einer abgedichteten undurchlässigen Kammer C, welche aus einem Rohr Γ mit einem geschlossenen Ende hergestellt ist, das vollständig oder teilweise aus einem festen keramischen Elektrolyt besteht.

Es besitzt eine Meßelektrode Xl in Berührung mit dem Elektrolyt auf der Außenseite eines Rohrendes El und eine Bezugselektrode Xl in Berührung mit dem Elektrolyt an der Innenseite des gleichen Rohrendes El. Die Außenfläche des Rohrendes, an welchem die Elektroden befestigt sind, ist so angeordnet, daß sie vollständig von der zu analysierenden Atmosphäre umgeben wird, während die innere Kammer C des Rohres mit einem Bezugsgas gefüllt ist.

Der feste keramische Elektrolyt, der zur Bildung wenigstens des die Elektroden Xl, X2 tragenden Endes des Rohres verwendet wird, muß die geforderten elektrochemischen Eigenschaften haben, d. h. Leitfähigkeit ausschließlich infolge der Ionenwanderung, und nur bestimmte Oxyde oder Oxydmischungen sind geeignet: Kalk oder Magnesia (Magnesiumoxyd) sowie stabilisiertes Zirkoniumdioxyd sind bisher für das Elektrolyt verwendet worden. Ein Anzeigeelement, das durch eine Zelle dieser Art gebildet wird, hat sich in der Funktion bei Temperaturen bis zu wenigstens 1200⁰C als befriedigend erwiesen und kann daher unmittelbar in eine Ofenatmosphäre eingesetzt werden. Die Elektroden Xl, Xl sind üblicherweise an jeder Seite des Elektrolyts durch Überzug beider Seiten mit einem porösen Platinfilm und unter Verwendung von Platinleitungen Ll, Ll gebildet, welche diese Elektroden an eine äußere Meßschaltung anschließen.

Damit die Ausgangsgröße der Zelle bei einer bestimmten Temperatur gemessen oder bei Temperaturänderung kompensiert werden kann, ist ein Thermoelement TC, üblicherweise der Platin-Rhodium-Type, in unmittelbarer Nähe der Platinelektroden angeordnet.

Die F i g. 2 und 3 stellen zwei Ausführungsformen eines Meßsystems dar, das ein Anzeigeelement ähnlich dem in F i g. 1 beschriebenen verwendet, aber weil das im folgenden zu beschreibende System auf dem Prinzip des gleichen Partialdruckes arbeitet, wobei Temperaturänderungen wirkungslos sind, ist das Thermoelement TC der F i g. 1 nicht erforderlich und weggelassen.

F i g. 2 erläutert schaubildlich eine Ausführungsform des Meßsystems, in welchem der Partialdruck des Bezugsgases gesteigert worden ist, um den notwendigen Zustand des Gleichgewichtes zu schaffen. In dieser Ausführungsform sind die Ausgangsleitungen Ll, L2 aus der Sauerstoff-Konzentrations-Zelle 10 mit einer Abgleich-Verstärker-Anzeigevorrichtung 12 verbunden, so daß jegliche Ausgangsgröße von der Meßelektrode Xl und der Bezugselektrode X2 (welche Ausgangsgröße eine Amplitude in Abhängigkeit von dem Unterschied der Sauerstoffdrücke an den entsprechenden Elektroden und eine Polarität in Abhängigkeit davon hat, welcher Sauerstoffdruck der größere ist) verstärkt und als ein Fehlersignal zu einer Steuereinrichtung 18 gespeist wird. Die Steuereinrichtung 18 kann in irgendeiner bekannten Weise als Steuervorrichtung ausgeführt sein, welche entweder eine analoge oder eine ansteigende/abfallende Impuls-Ausgangsgröße liefert. Die Ausgangsgröße von der Steuereinrichtung 18 wird zum Antrieb einer Betätigungsvorrichtung 20, beispielsweise eines Reversiermotors, benutzt, welcher die Einstellung eines Steuerventils 22 in einer Auslaßleitung 23 steuert.

Das Bezugsgas wird von einer Quelle GS zu einem Kompressor 26 geliefert und von diesem unter Druck

ίο in die Bezugskammer C der Zelle 10 über die Leitung 28 gefördert. Der Auslaß aus der Leitung 28 ist so in der Kammer angeordnet, daß das Bezugsgas neben der Bezugselektrode X2 zugeführt wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß kein Stau des Bezugsgases an der Elektrode X2 auftritt

Weil das Ventil 22 den Auslaß des Bezugsgases aus der Kammer C der Zelle 10 steuert, steuert es somit indirekt den Druck des Bezugsgases innerhalb des Systems.

ao Der Gesamtdruck des in der Kammer C und der Leitung 23 vorhandenen Bezugsgases wird mittels einer üblichen Druckmeßvorrichtung gemessen, die bei 30 angegeben ist, beispielsweise einem Instrument mit einer Bourdon-Röhre oder Manometer, das mit

as der Leitung 23 verbunden ist

Jeglicher Unterschied in den Partialdrücken an der Sauerstoff-Konzentrations-Zelle 10 verursacht die Erscheinung einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden Xl und X2. Dieses Potential wird verstärkt und sein Polaritätssinn mittels des Abgleichverstärkers 12 aufgenommen, der ein entsprechendes Fehlersignal zu der Steuereinrichtung 18 liefert. Das Ausgangssignal der Steuereinrichtung ändert sich dann, um das Steuerventil 22 so zurückzustellen, daß der Gesamtdruck des Bezugsgases in der Kammer C verändert wird, bis die Partialdrücke wieder gleich sind und keine Potentialdifferenz an den Elektroden Xl und Xl auftritt.

Der Sauerstoffpartialdruck des Bezugsgases steht in unmittelbarer Beziehung zu dem Gesamtdruck in dem System. Wenn somit der Gesamtdruck verdoppelt wird, wird der Sauerstoffpartialdruck verdoppelt, oder wenn der Gesamtdruck halbiert wird, wird der Sauerstoffpartialdruck halbiert werden. Da die Zusammelheizung des Bezugsgases bekannt ist, kann daher der Sauerstoffpartialdruck des unbekannten Gases aus dem Gesamtdruck des Bezugsgases abgeleitet werden, der erforderlich ist, um einen Ausgleich zu erhalten. Dies ergibt sich aus dem folgenden Beispiel I, in welchem das Bezugsgas 1 Volumprozent O₂ in N₂ war.

Bei spiel I

Äußeres Gas
(1,03 kg/cm¹ absolut)

pQ_t kg/cm*
Volumen absolut

1,0
1,5
2,0

0,0135
0,0155
0,0206

Bezugsgas

/K)₁ kg/cm» absolut

0,0135
0,0155
0,0206

Gesamtdruck

kg/cm*
absolut

1,35
1,55
2,06

Der Gesamtdruck des Bezugsgases ändert sich somit linear zum Sauerstoffpartialdruck des äußeren Gases und kann daher zur Anzeige des prozentualen Volumens des Sauerstoffes des äußeren Gases unmittelbar benutzt werden. Das Verhältnis zwischen der

Sauerstoffkonzentration und dem Gesamtdruck ist linear, was ein beträchtlicher Vorteil gegenüber dem logarithmischen Gesetz von pO₂.zu E ist. Die Druckmeßvorrichtung 30 kann daher unmittelbar in Prozenten der Sauerstoffkonzentration oder des Sauerstoffpartialdruckes geeicht werden.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung des Meßsystems, in welcher der Partialdruck des Bezugsgases vermindert werden muß, um die notwendige Bedingung des Nullabgleiches zu schaffen. Das Steuerventil 22, das über die Betätigungsvorrichtung 20 durch die Steuereinrichtung 18 geregelt wird, ist nun vorgesehen, um die Strömung des Bezugsgases in die Bezugskammer C zu regulieren, die fortlaufend durch eine Vakuumpumpe 32 evakuiert wird. Das Steuerventil 22 wird so die Einströmung des Bezugsgases regeln, daß der Unterdruck innerhalb der Kammer C sich auf einem Wert befindet, bei welchem die beiden Partialdrücke Pl und Pl gleich sind. Das Druckanzeigegerät 30 gibt wiederum den Gesamtdruck in der Bezugskammer C an und kann wiederum in seiner Skala unmittelbar in Prozentgrößen der Sauerstoffkonzentration oder des Sauerstoffpartialdruckes ausgelegt werden. Im Beispiel II, das folgt, war das Bezugsgas Luft (21 Volumprozent O₂).

B e i s ρ i e 1 II

Äußeres Gas
(1,03 kg/cm² absolut)

O₂%
Volumen

21,0

10,5

2,1

pO₂ kg/cm²
absolut

0,217
0,108
0,0217

Bezugsgas Luft

/)O₂ kg/cm²
absolut

0,217
0,108
0,0217

Gesamtdruck

kg/cm²
absolut

1,035
0,516
0,1035

Diese Vakuumanordnung hat besondere Vorteile, weil sie Luft als Bezugsgas verwendet und daher keine Notwendigkeit für Vorkehrungen zur Zuführung eines besonderen Bezugsgases besteht. Jegliche Änderung des Druckes des unbekannten Gases führt zu einer Änderung des Partialdruckes und infolgedessen des Gesamtdruckes des Bezugsgases für den gleichen Sauerstoffanteil. Wenn das Meßgerät 30 in seiner Skala unmittelbar in Größen des O₂-Anteiles ausgelegt ist, dann können die Wirkungen von Änderungen im Druck des unbekannten Gases durch Messen des Differentialdruckes zwischen dem Bezugsgas und der unbekannten Gasatmosphäre, anstatt gerade des Druckes des Bezugsgases vermindert werden. F i g. 4 erläutert eine solche Abwandlung jeder der Anordnungen nach den F i g. 2 und 3, wobei gleichzeitig eine Differentialdruck-Meßvorrichtung 34, wie ein übliches Quecksilber-U-Rohr oder Differentialdruck-Meßinstrument mit einer Membran an eine Seite der Leitung 23 und an die andere Seite des Gasraumes angeschlossen ist, der mit der Elektrode Xl der Zelle 10 in Verbindung steht.

Das Meßsystem liefert so eine Anordnung hoher Empfindlichkeit, wie durch Beispiel II oben nachge-

wiesen worden ist; eine 10 : 1-Änderung in der Sauerstoffkonzentration liefert unter Verwendung von Luft als Bezugsgas einen Meßbereich für die Sauerstoffkonzentration von 2,1 Volumprozent bis 21 Volumprozent O₂ bei einer Druckänderung von 76,2 bis 762 mm Quecksilbersäule. Wahlweise kann die Skala für die gleiche Druckänderung durch Verwendung eines Bezugsgases mit geringer Sauerstoffkonzentration und Steigerung des Gesamtdruckes des Bezugsgases zum Ausgleich gestreckt werden.

Obgleich Anordnungen der obengeschriebenen Ausführungsform zur Anwendung geeignet sind, wo die Temperatur des unbekannten Gases genügend hoch ist, beispielsweise in der Größenordnung von 500⁰C oder darüber liegt, um ein ausnutzbares Ausgangssignal der Zelle zu liefern, wenn diese unmittelbar in die Gaskammer eingesetzt wird, ist die Vorrichtung nicht auf eine Anwendung unter solchen Bedingungen beschränkt. In Anwendungen, in denen die unbekannte Gastemperatur zu niedrig ist, um eine befriedigende Messung mit der verfügbaren elektrochemischen Anzeigevorrichtung zuzulassen, kann eine fortlaufende Probe des unter der Messung stehenden Gases entnommen und in der Temperatur auf eine geeignete Höhe gebracht werden, bevor sie in der Zelle verwendet wird.

F i g. 5 stellt eine Ausführungsform einer abgewandelten Anordnung dar, in welcher das unbekannte Gas in dem Raum P, beispielsweise einer Rohrleitung, fortlaufend als Probe durch Herausziehung eines verhältnismäßig kleinen Volumens desselben über Leitung 36 vermittels einer Pumpe 38 entnommen wird. Das entnommene Gas wird dann zu einer Kammer 42 geleitet, die das Ende der Zelle 10 umgibt, welche die Elektrode Xl hat. Diese Kammer 42 enthält einen Erhitzer 40, um die Gastemperatur ohne Verunreinigungen oder Änderung der Gaszusammensetzung anzuheben, beispielsweise einen elektrischen Brenner oder Heizer. Eine Auslaßöffnung 44 aus der Kammer 42 ermöglicht eine fortlaufende Ausströmung des erhitzten unbekannten Gases und eine fortlaufende Messung. Die übrigen Teile des Systems können so ausgeführt sein, wie in den F i g. 2, 3 oder 4 gezeigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509508/129

Claims

1 2 durch das Ausgangssigna] der Verstärker/Abgleich- Patentansprüche: anzeigeschaltung (12) betätigbar ist. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

1. Verfahren zum Messen der Konzentration 5 Heizeinrichtungen (40, 42) zum Aufheizen einer eines Bestandteils eines unbekannten Gases durch Probe des unbekannten Gases, bevor es der AnEinwirkung eines Bezugsgases auf eine Elektrode Zeigevorrichtung (10) zugeführt wird, vorgesehen einer elektrochemischen Anzeigevorrichtung, deren sind.

andere Elektrode dem unbekannten Gas ausgesetzt 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

wird und die ein Ausgangssignal liefert, d a- io Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

durch gekennzeichnet, daß das Aus- als Druckmesser eine Differentialdruckmeßvor-

gangssignal der Anzeigevorrichtung fortlaufend richtung (34) vorgesehen ist, deren einer Eingang

zur Steuerung des Druckes des Bezugsgases oder mit dem Raum, der das unbekannte Gas enthält,

des Partialdruckes eines Bestandteils des Bezugs- und deren anderer Eingang mit der Kammer (C)

gases an der einen Elektrode der Anzeigevorrich- 15 für das Bezugsgas verbunden ist.
tung verwendet wird, um den Druck oder Partialdruck auf einem Wert im wesentlichen gleich dem

des Partialdruckes des Bestandteils des unbe-

kannten Gases zu halten, und daß der Druck des

Bezugsgases als Maß der Konzentration des unbe- 20

kannten Gases gemessen wird. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Messen des Messen der Konzentration eines Bestandteiles in einer Sauerstoffgehaltes oder der Sauerstoffpartialdrücke, Gasmischung und auf eine Vorrichtung zur Durchdadurch gekennzeichnet, daß als elektrochemische führung einer solchen Messung.
Anzeigevorrichtung eine Sauerstoff-Konzentra- 25 Die Messung beispielsweise des Sauerstoff gehaltes tions-Zelle verwendet wird. oder Sauerstoffpartialdruckes von Gasen ist wichtig

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden sowohl als Anzeige für die Leistung eines industriellen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorganges, wie bei der Verbrennung von Brennstoff Probe des unbekannten Gases erhitzt wird, bevor in einem Ofen als auch als Leitfaden für die Eignung sie der elektrochemischen Anzeigevorrichtung zu- 30 eines bestimmten Gases zur Anwendung in einer redugeführt wird. zierenden Atmosphäre in einer Glühbehandlungs-

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden anlage.

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Die verschiedenen zum Messen des Sauerstoff-Druckunterschied zwischen dem Bezugsgas und gehaltes in Ofengasen verfügbaren Verfahren verdem unbekannten Gas gemessen wird, um den 35 langen eine von dem Ofen zu entnehmende Gasprobe. Gasanteil des unbekannten Bestandteils zu be- Zu diesem Zweck geschaffene Probenahmesysteme stimmen. enthalten im allgemeinen Einrichtungen zum Filtern

5. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- der Probe und Vermindern ihrer Temperatur, bevor fahrens nach Anspruch 1 mit einer elektrochemi- die abschließende Analyse durch Messung einer sehen Anzeigevorrichtung, deren eine Elektrode 4° physikalischen Eigenschaft der Gasprobe oder durch der Atmosphäre ausgesetzt wird, die das unbe- ein elektrochemisches Verfahren gemacht wird. Zahlkannte Gas enthält, und mit Einrichtungen zur reiche verschiedene Arten von Probenahmesystemen Zuleitung eines Bezugsgases an die andere Elek- sind zu dem Zweck ausgeführt worden, ein System trode der Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet zu schaffen, das eine genau repräsentative Probe des durch Einrichtungen (12, 18, 20, 22), welche in 45 Gases innerhalb einer kleinstmöglichen Zeitverzöge-Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der rung für die Beschaffung an die die Analyse durchAnzeigevorrichtung (10) arbeiten und den Druck führende Person liefert und das ohne Notwendigkeit des Bezugsgases oder den Partialdruck eines seiner einer teueren Wartung fortlaufend arbeitet.
Bestandteile an der anderen Elektrode (X2) fort- Die mit der Ausführung solcher Probenahmesysteme laufend auf einem Wert im wesentlichen gleich 50 verbundenen Probleme haben dazu geführt, daß die dem Partialdruck des Bestandteils des unbekannten Aufmerksamkeit in den vergangenen Jahren auf die Gases halten, und durch Einrichtungen (30, 34) Möglichkeit der Entwicklung eines Systems gerichtet zum fortlaufenden Messen des Druckes des Bezugs- worden ist, das einen Sauerstoff messer einbezieht und gases als Maß der Konzentration des unbekannten die Forderung vermeidet, eine Gasprobe zu entGases. 55 nehmen. Ein derartiges System ist unter Verwendung

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Ver- eines elektrochemischen Sauerstoffmessers erstellt Wendung für das Messen des Sauerstoffanteils oder worden, das gegenüber früheren Verfahren den Vorteil der Sauerstoffpartialdrücke, dadurch gekennzeich- der Betriebsfähigkeit unter hoher Temperatur besitzt, net, daß die elektrochemische Anzeigevorrichtung Dieses Merkmal ermöglicht, daß das Anzeigeelement (10) eine Sauerstoff-Konzentrations-Zelle ist. 60 des Sauerstoffmessers in unmittelbarem Kontakt mit

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, den hohe Temperatur aufweisenden Gasen angeordnet gekennzeichnet durch eine Verstärker/Abgleich- werden kann, die analysiert werden sollen, so daß für anzeigeschaltung (12), deren Eingang mit dem ein Probenahmesystem keine Notwendigkeit mehr Ausgang der Anzeigevorrichtung (10) verbunden besteht.

ist und deren Eingang ein elektrisches Ausgangs- 65 Die Entwicklung des elektrochemischen Meßgerätes

signal aus der Anzeigevorrichtung (10) zugeführt hat sich auf die Verwendung einer besonderen Type

wird, und durch eine in zwei Richtungen arbeitende einer elektrochemischen Anzeigeeinrichtung konzen-

Steuervorrichtung (18) für ein Ventil (22), das triert, die als eine Sauerstoff-Konzentrations-Zelle