DE1648924C3 - Vorrichtung zur Analyse von Gasen auf Komponenten mit paramagnetischer Suszeptibilität - Google Patents

Description

Es sind zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der magnetischen Suszeptibilität bzw. zur Messung des Sauerstoffgehaltes auf der Grundlage der hohen paramagnetischen Suszeptibilität des Sauerstoffs bekannt. Alle thermomagnetischen Methoden und auch alle mit Hitzdraht-System als Differenzdruckempfänger arbeitender« Methoden scheiden für eine Schnellanalyse mit einer Ansprechzeit in der Größe von weniger als 0,1 Sekunde aus Gründen der thermischen Trägheit aus. Auch die nach dem Pauling-Prinzip arbeitenden Geräte kommen wegen des relativ großen Meßzellenvolumens (einige cm³) und wegen der aus Gründen der Einwirkung auf das Meßsystem begrenzten Strömungsgeschwindigkeit nicht in Frage. Bei dem von Schmidt in der DT-PS 8 40 614 beschriebenen System ist eine Schnellanalyse

ίο mit den zur Messung von Gleichdrücken in der Größe von 0,001 bis 0,01 mm WS verfügbaren Meßgeräten mit der unvermeidbaren Trägheit dieser Geräte ebenfalls nicht möglich. Bei dem von Hummel (DT-AS 1149 187) beschriebenen Gerät ist eine Schnellanalyse prinzipiell möglich, doch ist bei einer Auflösung von weniger als 0,1 Sekunde das Arbeiten mit höheren Frequenzen (über etwa 25 Hertz) erforderlich. Magnetische Kreise lassen sich bei diesen Frequenzen, insbesondere bei hochpermeablem Ferromagnetikum, nur aus Blcchkernen aufbauen. Dabei entsteht ein relativ hoher magnetomechanischer Störeffekt, der zudem noch trägergasabhängig ist. Es wird unten gezeigt, wie die erfindungsgeniäße Vorrichtung diese Nachteile vermeidet. Als weitere Nachteile der thermomagnetischen Geräte sind zu nennen: Trägergasabhängigkeit für Nullpunkt und Empfindlichkeit, aufwendige und individuelle Justier- und Eichbarkeit der Geräte sowie besondere Anforderungen an die Geräteferligung. Die letzteren beiden Mängel treffen auch für die Geräte nach dem Pauling-Prinzip zu. Diese Geräte besitzen zudem eine starke Durchflußabhängigkeit. Bei den auf der Messung der Druckänderung eines sauerstolfhaltigen Gases im Magnetfeld beruhenden Geräten (S c h m i d t, DT-PS 8 40 614, Hummel, DT-AS 11 49 187, und Luft, »Chemie-Ing.-Technik«, Mai 1967) entsteht eine Durchflußabhängigkeit und damit verknüpft auch eine Trägergasabhängigkeit auf Grund der Tatsache, daß die Strömungs- und Konzentrationsverhältnisse in der für den Meßdruck wirksamen Inhomogenitätszone von der Strömungsgeschwindigkeit und der Zusammensetzung von Meß- und Vcrgleichsgas abhängen. Zu bemerken ist ferner, daß bei den genannten Anordnungen (einschließlich der thermomagnetischen Me-

Ihodeund dem Pauling-Prinzip) stets bestimmte Polformen mit besonders ausgeprägten Inhomogenitätszonen und definierter Zuordnung derselben zum übrigen System verwendet werden.

In der US-PS 32 87 95«), welche weitgehend dem Aufsatz von Luft (Chemie-Ingenieur-Technik, Mai 1967. S. 575 ff.) bzw. der DT-AS 12 12 747 entspricht, wird in den Fig. I und 2 eine Anordnung mit inhomogenem Magnetfeld gezeigt. Für die Anordnung gilt bezüglich der Durchllußabhängigkeit,

der Trägergasabhängigkeit und der Polform das im vorigen Absatz gesagte.

Die US-PS 32 40 051 zeigt eine Anordnung, bei der die beiden Zuleitungen für Meß- und Vergleichsgas und die gemeinsame Ableitung im Magnetfeld

münden. Das Magnetfeld, ein magnetisches Wechselfeld, wird mit Hilfe eines Permanentmagneten und zwei Magnetpolpaaren mit je einem Meßspalt in Verbindung mit einem um seine Achse rotierenden eisernen Schrägzylinder durch periodische Änderung des magnetischen Widerstandes erzeugt. Da bei dieser Anordnung Sondenrohre für Meß- bzw. Vergleichsgas verwendet werden, wird wegen der dabei notwendigen größeren Spalilänge eine Verjüngung der

Magnetpole erforderlich, um hinreichend große Feldstärken im Meßspalt zu erhalten. Hieraus ergibt sich eine wesentliche technische Schwierigkeit, eine ausreichend große homogene Feldzone zu erzielen, bei welcher die Mischzone zwischen Meß- und Verglsichsgas auch im homogenen Bereich verbleibt. Durchfluß- und trägerßasabhängige Durchmischungseffekte zwischen Meß- und Vergleichsgas üben daher einen störenden Einfluß auf die Messung aus. Auch hier sind bestimmte Polformen mit definierter Zuordnung der Inhomogenitätsbereiche zum übrigen System erforderlich. Ferner wandert das Magnetfeld bei der Drehung des zylindrischen Eisenkörpers in Richtung der Achse des Meßröhrchens, so daß auch in dieser Richtung ein Feldgrudient existiert.

Es wird nun eine Vorrichtung zur Messung der magnetischen Suszeptibilität von Gasgemischen beschrieben, die es gestattet, die aufgezeigten Nachteile der bekannten Arbeitsweisen zu vermeiden, und mit dessen Hilfe es gelingt, die Analyse von Gasgemischen, wie insbesondere die Saucrstollschnellanalyse, mittels magnetischer Wcchseldruckmessung in einer den Anforderungen der Praxis genüge leistenden Weise durchzuführen.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Analyse von Gasen auf Komponenten mi^r paramagnetischer Suszeptibilitüt, insbesondere zur Sauerstolfniessung, bestehend aus einem geschlossenen, wechselflußcrregtcn ferromagnetische)! Kreis mit einem homogenen Qucrspalt sowie Zuführungen tür zuströmendes Meß- und Vergleichsgas und einer gemeinsamen Abführung für beide Gase, wobei die Zuführung des Vergleichsgases im homogenen Teil des Magnetfeldes erfolgt, mit ferner einer Wechseldriickdiffcrcnzmcßcinrichtung für den zwischen Meß- und Vergleichsgas entstehenden Differenzdruck. Sie ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) daß der Querspalt, in dem das homogene Magnetfeld herrscht, unmittelbar als Küvettenraum ausgebildet ist und

b) daß die Meßgaszuleitung im Bereich der Inhomogenitätszone des Magnetfeldes als flacher Spalt, flacher Kanal oder dünnes Röhrchen ausgebildet ist und im Querspalt mündet.

In der DT-AS 12 12 747 ist ein Sauerstoltmesser mit einem Permanentmagneten beschrieben, dessen homogener Luftspalt durch zwei Uegrcnzungstlächen als rechteckige Kammer ausgebildet ist. An der einen Seite dieser Kammer strömt ein Vergleichsgus in den Luftspalt ein, während an der anderen Seite das Meßgas durch Diffusion zugeführt wird. Die infolge des magnetischen Druckes auftretende Strömung wird mit Hilfe eines sich außerhalb des Magnetfeldes belindcnden thermoelektrische!! Gasströimmgsmessers gemessen. Bei diesem Sauerstollnicsser sollen die dem Meßgas zugewandten Begrcnziingsliächen des Magnetspaltes solche Form aufweisen, daß das den magnetischen Druck bewirkende inhomogene Feld im wesentlichen im Meßgas verläuft. Wie die Formgebung der Begren/ungsflüchcn gestaltet sein soll, um das gewünschte Ziel zu erreichen, ist nicht gesagt.

Da das den Luftspalt durchströmende Vergleichsgas an der Stelle austritt, an der das Meßgus durch das inhomopcne Feld hindurch eindiifundiert, ist in dem den magnetischen Druck bewirkenden inhomogenen Feld immer ein Gemisch von Meß- und Vergleichsgas vorhanden. Die Ausbildung dieser Mischzone, die nicht nur von den magnetischen Eigenschaften der Gase abhängt, beeinflußt das Meßergebnis.

Nach dem der Anmeldung zugrunde liegenden Prinzip werden Meß- und Vergleichsgas dem homogenen Magnetfeld an getrennten Stellen zugeführt, kommen dort in Berührung und strömen gemeinsam ίο der Ableitung zu. Eine Vermischung der beiden Gase (Meß- und Vergleichsgas) oder eine Veränderung der Gaszusammensetzung durch wechselseitige Diffusion kann nur in der homogenen Zone und in der Ableitung erfolgen. Hierdurch wird erreicht, daß die eine für das Zustandekommen des Meßeffekts erforderliche Inhomogenitätszone nur Meßgas und die andere nur Vergleichsgas enthält.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren beispielsweise näher erläutert.

Im Bild 1 ist ein derartiges Gerät gezeigt. In einem Magneten 1 wird mittels einer Erregerspule 2 ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Die Erregung erfolgt mit pulsierendem Gleichstrom, der aus 50 Hertz Wechselstrom durch Einweggleichrichtung (Gleichrichter 3) hergestellt wird. Der Magnet enthält einen parallelen Querspalt mit einem Spaltraum 4 und dem Spaltraumabschluß 5 und 6. Meß- bzw. Vergleichsgas strömt durch Röhrchen 7 bzw. 8 und werden von dort durch Drosseln 9 bzw. 10 und Zuleitungen 11 bzw. 12 in den Spaltraum 4 gesaugt. Aus 4 wird das Gas gemeinsam über ein Ableitungsröhrchen 13, eine Drossel 14, ein Puffervolumen 15 und eine Drossel 16 mittels einer Säugpumpe 17 abgesaugt. Ein U-Rohr 18 dient zur Anzeige des Saug-Unterdruckes zum Zwecke der Durchllußeinstellung und Kontrolle. Die Zuleitungen 11 und 12 sind über Leitungen 19 und 20 mit einem Wechseldruckdifferenzempfänger 21 (z. B. einem Kondensatormikrophon) verbunden. Dieser ist über eine Gleichspannungsquelle 22 an einen hochohmigcn Arbeitswiderstand 23 von etwa M)⁷ ii gelegt. Der Arbeitswiderstand 23 liegt am Eingang eines Wechselspannungsverstärkers 24 mit phasen richtiger Gleichrichtung. Sein Steuersignal erhält der Gleichrichter von einer Steuerspule 25. Das Steuersignal wird durch den Wechselfluß des Magneten 1 in 25 induziert. Ein Schreiber 26 registriert das Ausgangsglcichstromsignal des Verstärkers. Wenn Meß- und Vergleichsgas im Überdruck vorliegen, kann die Säugpumpe 17 mit U-Rohr 18 entfallen. Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung wird davon ausgegangen, daß im Spaltraum ein räumlich homogenes, zeitlich zwischen 0 und der Feldstärke W₀ mit der Frequenz 50 Hertz schwankendes Magnetfeld herrscht. Lediglich an den Eintrits- bzw. Austrittsstellen der Röhrchen 11, 12 und 13 ist das homogene Feld gestört. Für den übrigen Feldraum sei angenommen, daß der homogene Feldverlauf praktisch ungestört ist. Die Drosseln 9, 10 und 14 sollen das innere Meßsystem, bestehend aus Spaltraum mit Meßempfiinger nebst den Leitungen 11, 12, 13, 19 und 20 gegen Druckstöße und Druckschwankungen von der Gasz.u- bzw. -ableitung abtrennen und gleichzeitig die fortlaufende Beströmung sicherstellen. Die Gaszuleitungen 11 und 12 sind wegen der fortlaufenden Zufuhr neuen Gases bis in den Bereich des homogenen Feldes hinein stets mi! Meßcas bzw. Verplri.-Vxnias

gefüllt. Entsprechend und proportional zum O₂-Gehalt besitzen die beiden Gaströme die Suszeptibilität y._M bzw. x_v. Es läßt sich durch Integration über den Gasweg von einer Empfängerseite über 19, 11, 4, 12 und 20 zur anderen Empfängerseite nachweisen, daß der Differenzwechseldruck am Empfänger proportional der Suszeptibilitätsdifferenz xm~*v '^st- Hierbei liefern nur die Leitungsstücke 11 und 12 an der Übergangstelle vom feldfreien Raum (Längskanal) in den homogenen Feldraum einen Beitrag, da innerhalb des homogenen Feldes auf den Sauerstoff keinerlei Kraftwirkung ausgeübt wird. Von besonderer Wichtigkeil ist die Feststellung, daß der Feldverlauf in der Inhomogenitätszone ohne Einfluß auf die Größe des Meßeffektes ist. Die Berücksichtigung diese für die meßtechnische Funktion sehr wichtigen Feststellung zeichnet die beschriebene Vorrichtung vor den bekannten magnetischen O₂-Messern aus.

Die Anordnung nach der Erfindung hat folgende Vorteile:

1. Da bei einer sprunghaften Konzentrationsänderung im Meßgas nur das einige mm^:) (etwa 5 mm³) betragende Volumen der Inhomogenitätszone erneuert werden muß, beträgt die Anzeigenverzögerung weniger als 0,1 Sekunde bei einer Strömungsgeschwindigkeit von nur 1 Liter pro Stunde.

2. Die Strömungsgeschwindigkeit hat in weiten Grenzen keinen Einfluß auf das Meßcrgehnis.

3. Die Trägergaszusammensetzung des Meßgases (Konzentration und Art der Bcgleitgasc im Meßgas) haben praktisch keinen Einfluß auf das Meßergebnis, soweit nicht die diamagnetische Suszeptibilität bei O₂-Konzentrationen unter 0,5 ⁰Zo eine Rolle spielt.

4. Gemäß 2. und 3. ist das Gerät ein reines Suszeptibilitätsmeßgerät, auf dessen Meßergebnis weder mechanische noch thermische Daten des Meßgases, wie Dichte, spezifische Wärme, Zähigkeit, Diffusionskonstante einen Einfluß haben. Dies ermöglicht bei durchgeführter Grundeichung die rechnerische Ermittlung jeder gewünschten Eichung.

5. Die Anforderungen an die Präzision der feinmechanischen Fertigung sind gering.

Bei der Schweizer Patentschrift 2 80 228 ist in Fig. 3 und 4 eine Anordnung mit einem magnetischen Drehfeld beschrieben, bei der ebenfalls Zuleitungsröhrchen für Meß- und Vergleichsgas und ein gemeinsames Ableitungsröhrchen vorgesehen sind, doch besitzt diese Anordnung den Nachteil, daß die für den Modulationseffekt maßgebende Inhomogenitätszone (das ist die, welche der Trennungslinie der beiden Halbkreissegmente aus Eisen bzw. aus nicht ferromagnetischem Werkstoff entspricht) über das Meßröhrchen hinwegwandert. Da das Konzentrationsprofil in der Mischzone unbestimmt ist und da andererseits der Konzentrationsverlauf einen starken Einfluß auf den Meßeffekt hat, so ergibt sich hierbei eine große Meßunsicherheit, welche zudem von den Gaseigenschaften (Dichte und Zähigkeit) und von der Gasgeschwindigkeit in starkem Maße abhängt. Hinzu kommt ferner, daß die Verbreiterung der Mischzone durch das umlaufende Magnetfeld begünstigt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wurde bei den ersten Modellen auch bei Ο.,-Differenz Null zwischen Meß- und Vergleichsgas ein »Nulleffckl«, dessen Größe von der Trägcrgaszusammcnsclziing abhing, beobachtet. Dieser »Nulleifckt« wird durch einen magnetomechanischen Wechseldruck verursacht, der wegen des unsymmetrischen Aulbaues des Empfängers und der unsymmetrischen Beschikkung der Zuleitungen (Leitung 11 enthält Meßgas, Leitung 12 Vergleichsgas) zu einem Wechseldnicksignal im Empfänger führt. Dieser Wirkung wurde ίο durch zwei Maßnahmen entgegengetreten. Die erste betrifft den Spallraumabschluß 5 und 6, die /weite betrifft die Ausgestaltung dcsSpallraumcs als media nisch stabile Mcßzcllc. Die Pole des Magneten 1 ziehen sich mil einer dem Quadrat der Feldstärke proportionalen Kraft an. Durch diese Kraft wird dei ;ils Rahmen ausgebildete Spaltraumabschluß 5 und ( gestaucht. Diese Stauchung führt zu einer Volumen \crmindcrung des Spaltraumes und als Folge elavoi /u einem WcdiseWlnick im Spall raum. Durch Vor größerung des Rahmenquerschnittes um den Fak tor 5 konnte dieser Effekt praktisch beseitigt werden da hierbei der Druckanstieg um den Faktor 5 kleine: wird und gleichzeitig das »komprimierte« Volumer um den Faktor 5 verkleinert wurde (s. auch Bild 2) Die technische Lösung der zweiten Maßnahme, di< Verwendung einer getrennten Mcßzelle, ist in Bild ; wiedergegeben. Die mit den angedeuteten Anschlüs sen für Zuleitungen 31, 32 und Ableitung 33 vcr sehene Mcßzelle ist kraftschlüssig zwischen die Pol schuhe des Magneten! nach Bild 1 eingeschoben Die Meßzelle besteht aus zwei etwa 5 mm stärket Weicheisenplatten 34, 35, zwischen denen sich — ver lötet eider verklebt — ein aus Messing oder V 4 A Blech bestehender Rahmen 36 von 0,25 bis 0,5 mn Stärke, der den eigentlichen Spaltraum umschließt befindet. Der Magnet 1 ist bei der Frequenz voi 50 Hertz aus hochpermeablen Einzelblechen aufge baut. Die Verwendung einer Meßzelle gemäß Bild \ wurde nötig, um den ebenfalls zu einem »Nulleffekt« führenden magnctostriktiven Wechseldruckeflek (eventuell handelt es sich hierbei auch nur um einer magnetomechanischen Effekt, der als Ergebnis voi Vibrationen der Einzelblcche aufgetreten ist) zu be seitigen. Die Verwendung der Meßzelle hat den mi dem Blechkemaufbau verknüpften »Nulleffekt« wirk sam beseitigt. Der aus hochpermeablen Blechen auf gebaute Magnet bringt als weiteren Vorteil die Er zeugung eines sehr starken Magnetfeldes im Spalt raum bei vergleichsweise sehr geringer elektrische] und magnetischer Verlustleistung mit sich. Ferne; war es möglich, mit Bandkernen von nur 10X15 mn Querschnitt vollausreichende Meßeffekte zu erzielen Bei einer anderen Ausführung wurde die Meßzellf nicht kraftschlüssig, sondern freitragend im Spalt raum montiert. Magnet und Meßzelle wurden dabe unabhängig voneinander an einen Montageblocl montiert. Dies ergibt eine weitere Verringerung de: magnetomechanischen Störeffektes, bringt abei gleichzeitig eine Vergrößerung des magnetischer Widerstandes des magnetischen Kreises mit sich, wai bei gleicher Amperewindungszahl zu einer Verringerung der Feldstärke führt.

Da es — wie erläutert — keine Rolle spielt, ir welcher Weise die Inhomogenitätszone durchlaufer wird, so ist auch die Zufuhr von Meß- bzw. Ver gleichsgas von der Seite her möglich, z. B. inden durch den Spallraumabschluß5 und 6 (Bild 1) je wcils ein dünnes Zuleilungsröhrchen oder besser nocl

ein flacher Zulcitimgsspalt hindurchfühlt. In letzterem Fall kann der gesinnte Spaltraum nebst den Zuleitungen als ein durchgehender llacher Querkanal von z. B. (),2i) () min, senkrei'lu zur Feldriehtung und parallel zur größeren Seite des rechteckigen Kernquorschnitles, ausgeführt werden.

Ein praktisches Anwcndungshcispiel aus der Medizin ist die Messung des Ο.,-Gehaltes in der Atemluft des Menschen. Als Meßbereich wird ein Hereich von 20,5 bis 12,5"ΉΟ., gewählt. Als Vergleiehsgus i< > kann hier die Raumluft dienen. Die geringe Anzeigeverzögerung (kleiner als 0,1 Sekunde) ermöglichte die Registrierung des Ο.,-Gehaltes während einer Hyperventilation mit einer Atemperiode von weniger als einer Sekunde. '5

Ferner ermöglicht das Gerät die Messung de? Ο.,-Gehaltes in schnell verlaufenden Verbrennungsvorgängen in Reaktoren oder im Abgas von Verbrennungsmotoren.

Auf die Verwendungsmöglichkeit des Gerätes in _2n der gaschromatographischen Schnellanalysc in Verbindung mit Kapillarsäiilen sei ebenfalls hingewiesen. Mit O., als Trägergas lassen sich hier etwa die gleichen konzentrationscmpfiiullichkeiten wie bei den Wärmeleitdetektoren erzielen. Das sehr kleine Meßzellenvolumen und die hohe Ansprechgeschwindigkeit dürften hier die Lösung schwieriger Trennaufgaben wesentlich erleichtern.

Die neue Vorrichtung wurde im Frequenzbereich von 3 Hertz bis 100 Hertz untersucht. Bei 3 Hertz konnte eine massive Topfmagnetanordnung verwendet werden. Die Verwendung höherer Frequenzen als 100 Hertz dürfte vor allem in Hinblick auf eine Reduzierung des Verstärkelaufwandes von Interesse sein.

Da es für manche technischen Anwendungen unpraktisch ist, ein geeignetes Vergleichsgas bereitzustellen, so wurde eine Variante der Vorrichtung entwickelt, bei der der Vergleichgasstrnm aus einem Teilstrom des Meßgases dadurch hergestellt wird, daß dieser Teilstrom vor dem Eintritt in den Spaltraum, unmittelbar vor Beginn der Inhomogenitätszone, auf eine vorgegebene Übertemperatur von z. B. 100" C gebracht wird. Durch entsprechende Dimensionierung des Gasleitungs- und Beheizungssystems ist dafür gesorgt, daß die Temperatur T_v des als Vergleichsgas wirkenden Teilstromes im Bereich der Inhomogenitätszone praktisch konstant und unabhängig von der Triigergaszusammensetzung ist. Diese Bedingung ist im Rahmen der für einen technischen 0.₍-Analysator bei einem Meßbereich von beispielsweise 0 bis 5°/o O., mit einem zugelassenen Fehler von 0,1 °/o O., erfüllt, wenn die Temperatur des Gases um nicht mehr als 3° C beim Durchlaufen der Inhomogenitätszone abfällt. Bei einem Vergleich dieser neuen Methode mit den bekannten thermomagnetischen Meßverfahren stellen sich folgende Vorteile heraus:

const. \/Τ_λι-üc wirksame

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1. Das wirksame Temperaturfeld liegt außerhalb des wirksamen'Magnetfeldes. Infolgedessen sind keine festgelegten Verknüpfungen zwischen Magnet- und Temperaturfeld einzuhalten. Durch die Verlegung ties gesamten Temperalurfeldes nach außen (außerhalb des magnetischen Kreises) ist eine ausreichende Dimensionierung ties Heiz systems möglich, wodurch eine von der Zusammensetzung und Strömungsgeschwindigkeit des Gases sowie von der Neigung des Gerätes unabhängige Temperatur '/',. erzielt werden kann.

2. Es ergibt sich auch hier ein der Suszeplibilitälsdilferenz *„ y.y proportionaler MeLielfekt, wobei für y._st die Suszeptibilität des Meßgases bei der Temperatur 'T_u (von z. B. 40 ' C bzw. 313"' K) und für x_v die Suszeptibilität des Meßgases bei der Temperatur 7,. (von z. B. 140'C bzw. 413" K) zu setzen ist. Der Diamagnctismus des Trägergases, der wegen seiner Abhängigkeit von der Dichte proportional 1/7' ist, sei gegenüber dem l'araniagnetismus wegen seiner quadratischen Tempcralui abhängigkeit (proportional 1 /T-) vernachlässigt. Dann ergeben sich für die parainagnetische Suszeptibilität eines C).,-haltigen diamagnetischen Trägergases bei den Temperaturen T₁₁ bzw. /',. die Werte «„ bzw. a_v const. I /T₁.-, somit ist Sus/eptinililütsdifferenz

Z₁J y._v const. C ·[ Ι/Τ",,- 1'7,.-|,

wobei C die zu messende (^.-Konzentration ist. Der Meßelfekt ist somit unabhängig von der Dichte, der Zähigkeit und der spezifischen Wärme des Trägergases. Es kommt daher bei hinreichend dimensioniertem Wärmeaustausch gar nicht mehr auf die Trägergaszusammensetzung an. Dies ist ein Ergebnis, das mit keinem der bekannten thermomagnetischen Ο.,-Messcrn erzielt werden konnte. Eine Verminderung der diamagnetischen Störung um den Faktor 2 ist zwar prinzipiell bei den meisten thermomagnetischen Methoden gegeben, doch kann dieses meßtechnisch günstige Faktum erst bei der erfindungsgemäßen Anordnung ausgenutzt werden, weil die anderen Trägergas-Störeffekte ausgeschaltet werden konnten.

In Bild 3 ist der Aufbau der Anordnung ohne Vergleichsgas wiedergegeben. Die Anordnung besteht aus einem Wechselfeldmagneten 41, einem als Querkanal (etwa 0,5 -.6 mm) ausgebildeten Spaltraum 42, mit je einer rechteckigen Eintrittsöffnung (z. B. 0,5X6 mm) versehenen Spaltraum-Abschlußstücken und 44 (aus Isoliermaterial), einem beheizten Rohrstück 45 (Heizung 47), einem unbeheizten Rohrstück 46, Verbindungsleitungen 48 und 49 zum Wechseldruckcmpfänger 50, einer Meßgaszuleitung 51, Meßgasteilslrömen 52 und 53 mit Strömungsdrosseln 54 und 55 sowie einer Gasableitung 56 mit Strömungsdrossel 57.

Die Wirkungsweise der Anordnung entspricht im wesentlichen der für B i 1 d 1 beschriebenen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Analyse von Gasen auf Komponenten mit paramagnetischer Suszeptibilität, insbesondere zur Sauerstoßmessung, bestehend aus einem geschlossenen, wechselflußerregten ferromagnetischen Kreis mit einem homogenen Querspalt sowie Zuführungen für zuströmendes Meß- und Vergleichsgas und einer gemeinsamen Abführung für beide Gase, wobei die Zuführung des Vergleichsgases im homogenen Querspalt erfolgt, mit ferner einer Wechseldruckdiffcrenzmeßeinrichtung für den zwischen Meß- und Vergleichsgas entstehenden Differenzdruck, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) daß der Querspalt (4), in dem das homogene Magnetfeld herrscht, unmittelbar als Küvettenraum ausgebildet ist und

b) daß die Meßgaszuleitung (11, 31, 46) im Bereich der Inhomogenitätszone des Magnetfeldes als flacher Spalt, flacher Kanal oder dünnes Röhrchen ausgebildet ist und im Querspalt (4) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der magnetomechanischen Deformation des Querspaltes ein Teil des Spaltes durch ein nicht ferromagiietisches Blech (36) von der Stärke der Spaltlänge mit einem länglichen Ausschnitt (etwa in der Mitte), der den verbleibenden Spaltraum darstellt, ausgefüllt wird und daß die Zuleitungen etwa an den beiden Enden des Ausschnittes und die Ableitung in der Mitte münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß be^! Verwendung von hochpermeablen Blechkernen (z. B. Schnittbandkernen) zur Vermeidung magnetomechanischer oder magnetcstriktiver Einwirkungen vom Blechkern auf den Spaltraum eine Küvette, bestehend aus zwei ferromagnetischen Platten (34, 35), zwischen denen das nichtferromagnetische Blech (36) eingelötet, eingeklebt, eingeschraubt oder eingepreßt ist, in den Querspalt eingeschoben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführungsleitung für das Vergleichsgas vor der Inhomogenitätszone ein Rohrleitungsstück (45) mit einer Heizung (47) angeordnet ist und daß ferner hinter der Meßgaszuleitung (51) ein Verzweigungsstück angeordnet ist, welches über eine Drossel (54) mit der Zuführungsleitung für das Vergleichsgas verbunden ist.

5. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Messung der magnetischen Suszeptibilität von Gasgemischen.