DE1648861A1

DE1648861A1 - Brenner fuer die Flammenphotometrie,insbesondere fuer Einrichtungen zur Bestimmung physikalischer und chemischer Eigenschaften von aerodispersen Systemen

Info

Publication number: DE1648861A1
Application number: DE19671648861
Authority: DE
Inventors: Bedrich Binek; Blanka Dohnalova
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1966-09-09
Filing date: 1967-08-22
Publication date: 1971-05-13
Also published as: SE322359B; US3486827A; DE1648861B2; DE1648861C3; GB1140476A

Description

Ceskoslovenska akademie ved, Praha (TseheohoSlowakei)

Brenner für die Flammenphotometrie, insbesondere für Einrichtungen zur Bestimmung physikalischer und chemischer Eigenschaften von aerodispersen Systemen

Die Erfindung betrifft einen Brenner, bei dem duz"ch Verbrennen geeigneter Gase (H₂, ^2^2' ^2^2^ ^e^^ne Plamme entsteht, welche die analysierte Masse in Form von Aerosolteilchen so erhitzt, daß diese ihr Emissionsspektrum ausstrahlen.

Wie allgemein bekannt, werden bei der Flammen-Spektralanalyse verschiedene Arten von Brennern verwendet, bei denen durch Verbrennen von Gasen eine Flamme entsteht, in der es zu einer Anregung der zu analysierenden Masse und hierdurch zu einem Emissionsspektrum kommt. Solche Breru.or sind z.B. aus folgenden Veröff eat J ichimgen bekannt: E\. Burriel-Marti and J. Ramirez-Munoζ: Pioii.-e Phüto:i:uüry η*ιΊ Applications, London 1957}

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B. Lewis, Günther: Combustions, Flames and Explosions of G-ases, Hew York 1961; Hermann, Alkemade: Flammenphotometrie, Springer 1-957.

Bei der Konstruktion solcher Brenner für die Flamnienanalyse wird angestrebt, ein möglichst ruhiges Brennen der Flamme bei hoher innerer Temperatur zu erzielen. Weiterhin soll die Flamme möglichst wenig licht im Gehiet der Wellenlängen der Emissionsspektren des untersuchten Stoffes ausstrahlen.

Bei den meisten Flammenphotometern wird der analysierte Stoff in Form eines Aerosols so zugeführt, daß dieser vorher mit Luft (oder O₂) und dem Verbrennungsgas gemischt wird. Es kommt so zu einer Verteilung der Masseteilchen in alle Teile der Flamme, also auch an Stellen mit ungünstigen Bedingungen für die Wärmeexcitation (Anregung) der Masse. Zur Sicherung der Excitationsbedingungen ist es darum notwendig, daß die Flamme eine ausreichende Höhe und Breite besitzt. Kit steigenden Abmaßen der Flamme kommt es jedoch zu einem intensiveren Erhitzen der umgebenden Luft, v/as Turbulenzerscheinungen im äußeren Kegel der Flamme hervorruft, die einerseits ein Entweichen von Teilchen aus der Flamme und andererseits Veränderungen des Lichthintergrundes zur Folge haben. Die intensivaten Quellen für den Lichthintergrund sind der sogenannte innere und äußere Kegel der Flamme, wo die eigentliche Verbrenrungsreaktion entsteht. Es ist darum nötig, dai3 die Excitation der analysierten Masse und die Ausstrahlung ihrer Spektren dem inneren, nichtleuchtenden Raum entnommen wird, wo ein beinahe thermodynamisches Gleichgewicht besteht.

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Die Erfindung schafft einen Brenner, der diese Anforderungen erfüllt. Es werden damit die oben erwähnten Nachteile "beseitigt und insbesondere der Lichthintergrund erniedrigt.

Der erfindungsgemäße Brenner ist dadurch gekennzeichnet, daß beim Verbrennen geeigneter Gase eine Flamme von elliptischem Querschnitt .und einer Höhe von nur 10 - 20 min entsteht. Diese relativ kleine Flamme brennt in einem abgeschlossenen Raum, aus dem die 7erbrennungsprodukte so abgesaugt werden, daß ein Unterdruck gegenüber der Atmosphäre entsteht. Das Verbrennungsgas wird durch zwei Düsen zugeführt, die an der oberen Fläche des Brenners an den Punkten münden, die den Brennpunkten des elliptischen Flammendurchmessers entsprechen. Die Luft oder der Sauerstoff wird in den unteren Teil des zylindrischen Verbrennungsraumes und gleichzeitig mit dem untersuchten Stoff in Form eines Aerosols durch eine in der Mitte des Brenners angeordnete Düse eingeführt. Diese Anordnung verhindert lokale Unruhen des Brenners und bildet einen Raum mit gleichmäßiger Temperaturverteilung in dem nichtleuchtenden Teil der Flamme. Dadurch, daß die Flamme in einem zylindrischen, abgeschlossenen Raum brennt, dessen Wände durch den zwangsläufig geführten Luftstrom über die Kondensationstemperatur der Verbrennungsprodukte gekühlt sind, wird auch die Oberfläche der Flamme so gekühlt, daß kein abgegrenzter äußerer Lichtkegel entsteht. Weiterhin erhöht der Unterdruck im Verbrennungsraum die Diffusion des nichtverbrannten Gases in der Flamme, so daß die Flammenoberfläche einen diffusen und nichtleuchtenden Charakter hat. Das Licht des inneren leuchtenden Lichtkegels wird durch seitliche Blenden so abgeschirmt, daß es nicht in das optische System der Registriereinrichtung

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gelangen kanne Das analysierte Aerosol wird mit der filtrierten Luft (oder Sauerstoff) vermischt, und so kann seine Konzentration bis auf einen solchen Wert herabgesetzt werden, daß die Teilchen einzeln in die Flamme eintreten. Duron diese Verdünnung und die axiale Zuführung des entstandenen Gemisches mit Hilfe der zentralen Düse wird erreicht, daß die Teilchen in den genau bestimmten Raum der Flamme mit konstanter Temperatur eintreten. Die Volumenmengen sowohl des Verbrennungsgases wie auch der Luft (oder des Sauerstoffs) sind regulierbar und werden gemessen. Es wird hierdurch die Möglichkeit einer genauen und dauernden Einstellung der für den analysierten Stoff günstigsten Verbrennungsverhältnisse erreicht.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann nicht nur bei der üblichen Flammenspektroskopie, sondern auch bei der Flammen-Scintillationsspektroskopie verwendet werden«

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen und dem nachfolgend anhand einer Zeichnung geschilderten Ausführungsbeispiel hervor.

In der Figur bezeichnet 15 die Flamme, welche durch die Verbrennung der Gase entsteht, die durch die beiden Düsen 10 zugeführt werden; die gereinigte Luft, oder der Sauerstoff 7 werden am Boden des Verbrennungsraumes 17 und durch die mittlere, zentral angeordnete Düse 11 zugeführt. Durch die mittlere Düse wird gleichzeitig auch der zu analysierende Stoff in Form eines Aerosols in die Flamme 15 geführt, welcher durch das Rohr 1, gegebenenfalls unter Vermischen mit reiner Luft oder Sauerstoff im Ventil 4, 5, zugeleitet wird. Die Menge der zugeführten Luft oder des S..uersfcoffes,

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die von dispergieren Teilchen durch das filter 26 gereinigt wird, kann durch das Ventil 25 eingestellt werden, wobei das Volumen am Durchflußmesser 24 abgelesen wird. In ähnlicher Weise wird die Zuleitung des Verbrennungsgases durch das Ventil 2 reguliert, und seine Menge durch den Durchflußmesser 3 bestimmt. Der zylindrische Verbrennungsraum 17 ist abnehmbar mit dem Gasverteiler 6 verbunden, die Verbrennungsprodukte werden durch die Pumpe 21 abgesaugt. Das Ventil 20 ermöglicht die Einstellung der notwendigen Größe des TJnterdruckes in der zylindrischen Verbrennungskammer 17, der gleichzeitig mit Hilfe des Unterdruckmeßganges 23 gemessen wird« Am Körper des Brenners 9 sind die Blenden 14 und 18 angeordnet, die den inneren Lichtkegel 16 abschirmen. Die zylindrische Verbrennungskammer 17 ist in dem abgeschlossenen Raum 8 angeordnet, aus welchem die atmosphärische Luft 22 so abgesaugt wird, daß die angesaugte Luft 13 nicht nur die Wände des zylindrischen Verbrennungsraumes 17» sondern auch die optischen Systeme 12 und 19 kühlt, die zur Aufnahme des Lichtes der Emissionsspektren aus dem inneren nichtleuchtenden Teil der Flamme dienen.

- Patentansprüche -

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Claims

|b48861 Patentansprüche

1. Brenner für die Flammenphotometrie, insbesondere aur Bestimmung physikalischer und chemischer Eigenschaften aerodisperser Systeme, der eine laminare Flamme elliptischen Querschnittes ohne den äußeren leuchtenden Kegel durch Verbrennung geeigneter Gase mit

^ Hilfe von Luft oder Sauerstoff ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuleitung der Verbrennungsgase zwei Düsen (10) vorgesehen sind, zwischen denen sich eine zentrale Düse (11) für die Zuleitung des zu analysierenden Aerosols befindet, und diese Düsen zentral in einem von außen gekühlten, zylindrischen, unter Unterdruck stehenden und mit einer Zuleitung für luft oder Sauerstoff (7) versehenen Verbrennungsraum (17) angeordnet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen für die Zuleitung der Verbrennungsgase in den Brennpunkten des elliptischen Querschnittes der

w entsteheiien Flamme (15) angeordnet sind.

3« Brenner nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Unterdruck stehende zylindrische Verbrennungsraum (17) in einem geschlossenen Raum (8), in dem das Kühlgas strömt, angeordnet ist.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (14, 18), welche den inneren leuchtenden Kegel (16) abschirmen, gleichlaufend mit der Hauptachse des elliptischen Querschnitts der Flamme angeordnet sind.

Starnberg, den 21. August 1967/425

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