DE1773480C3 - Vorrichtung zur Messung des Gehaltes eines bestimmten Gases In einem durch eine Leitung strömenden Gasgemisch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Gehalts eines bestimmten Gasps in einem durch eine Leitung strömenden Gasgemisch, mit in eine Meßbrükke geschalteten Heizfäden, von denen mindestens einer als Meß-Heizfaden in einer ersten Kammer angeordnet ist, und dort über eine gasdurchlässige Wand mit dem Gasgemisch in Berührung steht, und von denen mindestens ein anderer als Kompensations-Heizfaden in einer zweiten Kammer angeordnet ist und mit einem Vergleichsgas in Verbindung steht, und mit einem Strömungssystem, welches einen Teil des Gasgemisches aus der Leitung abzweigt und durch die erste Kammer wieder in die Leitung zurückleitet.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DT-PS 10 92 698 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch die den Kompensations-Heizfaden enthaltende Kammer ständig von Vergleichsluft durchströmt, deren Temperatur nicht immer notwendigerweise mit derjenigen des Gasgemisches übereinstimmt

Weiterhin ist bei dieser bekannten Einrichtung der

zur Messung umgeleitete Teil des Gasgemisches äußeren Temperatureinflüssen ausgesetzt, so daß dadurch die Genauigkeit der Messung nachteilig beeinflußt wird.

Weiterhin ist aus der DT-PS 11 29 732 ein Gerät zur

Konzentrationsbestimmung des in der ausgeatmeten Luft enthaltenen Kohlenstoffdioxids bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung entweicht das zu untersuchende Gas in die Luft, was bei der Messung von brennbaren Gasen nicht tragbar ist. Weiterhin ist bei dieser bekannten Einrichtung das. zur Messung abgeleitete Gas äußeren Temperatureinflüssen ausgesetzt.

Weiterhin ist aus der DT-PS 10 40 286 eine Vorrichtung zur Untersuchung ven Gasen durch Messurg ihrer Wärmeleitung durch Vergleich des Widerstandes zweier Heizsonden bekannt, wobei die eine Heinzsonde in dem zu untersuchenden Gas und die andere Heizsonde in einem Vergleichsgas angeordnet ist. Die beiden Heizsonden sind in einer Brückenschaltung angeordnet. Die beiden Heizsonden werden zugleich von einem verhältnismäßig niederfrequenten Wechselstrom und von einem u'i haltnismäßg hochfrequenten Strom durchflossen, wobei hinter der Meßbrükke ein selektiv wirkender und daher nur den Strom mit der höheren Frequenz verstärkender Verstärker im Meßstromkreis angeordnet ist.

Dei Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des Gehaltes eines bestimmten Gases in einem durch eine Leitung strömenden Gasgemisches der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher eine besonders hohe Meßgenauigkeit erreichbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die erste Kammer an einen geschlossenen Behälter angrenzt und diesem gegenüber abgedichtet ist und daß sich der Meß-Heizfaden in der ersten Kammer mitteh unter einer halbkugeligen Kuppel aus porösem Material befindet; und daß die zweite Kammer vollständig abgeschlossen und im Inneren des Behälters angeordnet ist; und daß das Strömungssystem aus einem doppelwandigen Pitot-Rohr besteht, welches nach außen dicht auf die erste Kammer und die Gasgemischieitung gesetzt ist, und dessen Innenkanal mit seiner Einlaßöffnung in der Gasgemischieitung im Strom des Gasgemischs liegt und in einem Jie poröse Kuppel frei umgebenden Trichter ausmündet, und dessen Außenkanal aus der ersten Kammer wieder in die Gasgemischieitung zurückführt.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Da gemäß der Erfindung die zweite, den Kompensations-Heizfaden mit dem Vergleichsgas enthaltende Kammer vollständig abgeschlossen ist und sich zudem im Inneren eines geschlossenen Behälters befindet, ist

sichergestellt, daß das Vergleichsgas keinen Temperaluränderungen unterworfen ist, die unabhängig von der Temperatur des zu untersuchenden Gasgemischs sind. Da weiterhin die vom zu untersuchenden Gasgemisch durchflossene und den Meß-Heizfaden enthaltende Kammer an den geschlossenen Behäter angrenzt, wird dieser Behälter und somit auch die darin befindliche Kammer mit dem Vergleichsgas von der Temperatur des Gasgemisches beeinflußt. Hierdurch kann der Kompensations-Heizfaden als echtes Kompcnsationselement wirken. Ein Kontakt des Kompensations-Heizfadens mit dem zu untersuchenden Gasgemisch wird mit Sicherheit vermieden, da der Behälter gegenüber der den Meß-Heizfaden enthaltenden Kammer abgedichtet ist.

Weiterhin liegt gemäß der Erfindung vorteilhafterweise der Meß-Heizfaden in der betreffenden Kammer mitten unter einer halbkugeligen Kuppel aus porösem Material, über welche ein Trichter mündet, der mit einem das Gasgemisch aus der Leitung entnehmenden Pitot-Rohr verbunden ist. Die dadurch entstehenden Druck- und Strömungsverhähnisse an und in der Kuppel haben zur Folge, daß der Meß-Heizfaden einem gleichmäßigen Gasdruck unterworfen ist.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 2;, den Vorteil auf, daß sie außerordentlich kompakt aufgebaut ist. Die gesamte Vorrichtung ist starr und kann mit dem unteren Ende des doppelwandigen Pitot-Rohres mit einfachen Mitteln auf eine Gasleitung aufgesetzt werden. Die gesamte Vorrichtung kann mittels einer einzigen Schraubverbindung dicüt an ein Gasrohr angeschlossen und dort betriebssicher befestigt werden.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figur einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

Diese Vorrichtung weist ein Pitot-Rohr I auf. das mittels einer Kammer 3 unter dem Boden eines hohlen zylindrischen Behälters 2 befestigt ist, wobei dieses Verbindungsteil beispielsweise durch Schweißen starr und dicht mit einem Außenkansl 4 des Pitot-Rohres verbunden ist.

Ein Innenkanal 5 des Pitot-Rohrs ist mit einem Trichtere versehen.

Der zylindrische Behälter 2 ist durch einen Deckel 7 verschlossen und enthält die Bestandteile der katharometrischen Meßbrücke, und insbesondere den Meß-Hei/faden D (oder die Meßheizfäden) und die hermetisch verschlossene Kammer 8, welche den Kompensations-Heizfaden (oder die Kompensations-Heizfäden) enthält.

Der Meßheizfäden ist ungefähr in der Mitte einer halbkugelförmigen Kuppel 9 angeordnet, die aus porösem Material besteht und am Boden des Behälters 2 mittels eines Schraubrings 10 befestigt ist und aus dem Behälter 2 nach außen vorsteht, wobei der vorstehende Teil der Kuppel 9 im Inneren des Trichters 6 liegt.

Die Vorrichtung ist an der das, zu überwachende Gusgemisch transportierenden Leitung 11 mittels einer Befestigungsschraube 12 befestigt, welche längs des Außenkanals und des Pitot-Rohrs gleitet und in einen Gewindesitz 13 geschraubt werden kann, der durch die Wand der Leitung 11 geführt und starr, z.B. durch Schweißen, mit ihr verbunden ist.

Dichtheit ist gewährleistet:

— Zwischen dem Gewindesitz 13 und dem Pitot-Rohr einerseits durch eine zwischen die Schraube 12 und den Sitz 13 geklemmte Ringdichtung 14 und andererseits durch eine von der konisch-zylindrischen Dichtung 15 gebildete Stopfbuchse, einen zylindrischen Dichtring 16 und eine Gegenmutter 17,

— zwischen der ersten Kammer 3 und dem Boden des zylindrischen Behälters 2 mittels einer Ringdichtung 18.

— zwischen dem Inneren der halbkugelförmigen Kuppel 9 und dem Inneren des zylindrischen Behälters 2 durch beliebige, an sich bekannte und nicht dargestellte Mittel, deren Wahl von dem Aufbau des Trägerblocks der Heizfäden (nicht dargestellt) und seiner Ar! der Verbindung mit der porösen Kuppel abhängt.

Eine beliebige Bezugseinrichtung ermöglicht eine derartige Einstellung der Vorrichtung, daß die Achse der zum Innenkanal 5 führenden Einlaßöffnung 19 und die Ai-hse der zum Außenkana! 4 führenden Auslaßöffnung 20 parallel zur Achse XX der Leitung 11 sind und daß die Öffnung 20 in die Leitung 11 in Strömungsrichtung f des zu überwachenden Gasstromes mündet.

Aufgrund des möglichen Gleitens der Befestigungsschraube 12 auf dem Außenkanal 4 kann die Achse der Eingangsöftnung etwa in der Mitte der Leitung 11 angeordnet werden.

Der abgeleitete Bruchteil des Gasstromes folgt dann der Bahn 19 -5-6-4-20 (siehe Pfeile).

Da die durchlässige Kuppel 9 in dem Trichter in der Bahn des abgeleiteten Teils des Gasstromes liegt, wird der Meßheizfaden D in Berührung mit diesem Gas gebracht.

Jede Änderung des Gehalts des in der Leitung 11 strömenden Gemisches an brennbarem Gas hat eine korrelative, bzw. entsprechende Änderung der Wärmeleitfähigkeit des den Meßheizfaden D umgebenden Mediums zur Folge.

Der heiße Meßheizfaden stellt in an sich bekannter Weise ein Teil einer Wheatstone'schen Brücke dar, die mit elektrischem Strom gespeist ist und deren Widerstandswert sich als Funktion der Wärmeleitfähigkeit des Umgebungsmediums und folglich als Funktion des Gehalts des in der Leitung 11 strömenden Gasgemisches an brennbarem Gas ändert. Die daraus resultierende Unsymmetrie der Wheatstone'schen Brücke äußert sich in einer elektrischen Spannung, die durch beliebige bekannte und nicht dargestellte Mittel übertragen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des Gehalts eines bestimmten Gases in einem durch eine Leitung strömenden Gasgemisch, mit in eine Meßbrücke geschalteten Heizfäden, von denen mindestens einer als Meß-Heizfaden in einer ersten Kammer angeordnet ist und dort über eine gasdurchlässige Wand mit dem Gasgemisch in Berührung steht, und von denen mindestens ein anderer als Kompensations-Heizfaden in einer zweiten Kammer angeordnet ist und mit einem Vergleichsgas in Verbindung steht, und mit einem Strömungssystem, welches einen Teil des Gasgemischs aus der Leitung abzweigt und durch die erste Kammer wieder in die Leitungzurückieitet, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (3) an einen f.eschlossenen Behälter (2) angrenzt und diesem gegenüber abgedichtet ist; und daß sich der Meß-Heizfaden (DJ in der ersten Kammer mitten unter einer halbkugeligen Kuppel (9) aus porösem Material befindet, und daß die zweite Kammer (8) vollständig abgeschlossen und im Inneren des Behälters (2) angeordnet ist.; und daß das Strömungssystem aus einem doppelwandigen Pitot-Rohr

(I) besteht, welches nach außen dicht auf die erste Kammer und die Gasgemischleitung (11) gesetzt ist, und dessen Innenkanal (5) mit seiner Einlaßöffnung (19) in der Gasgemischieitung (11) im Strom des Gasgemischs liegt und in einem die poröse Kuppel frei umgebenden Trichter (6) ausmündet, und dessen Außenkanal (4) aus der ersten Kammer wieder in die Gasgemischleitung zurückführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pitot-Rohr (1) eine lösbare Einrichtung (12 bis 17) zu seiner dichten Befestigung auf der Gasgemischleitung (11) aufweist, die längs des Pitot-Rohrs gleiten kann, um die Lage dieses Rohrs im Inneren der Gjsgemischleiiung einzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Innenkanal (5) des Pitol-Rohres führende Einlaßöffnung (19) und eine zum Außenkanal (4) dieses Rohres führende Auslaßöffnung (20) vorgesehen sind, daß die Achsen dieser Öffnungen parallel zur Achse der das Gasgemisch führenden Leitung angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Einrichtung zur dichten Befestigung des Pitot-Rohres eine Befestigungsschraube (12), welche längs des Außenkanals (4) des Pitot-Rohres gleitet und mit einem Sitz (13) verschraubbar ist, der durch die Gasgemischleitung

(II) führt und starr mit ihr verbunden ist, und eine Ringdichtung (14), die zwischen die Schraube (12) und den Sitz (13) geklemmt ist und eine Stopfbuchse (15,16,17) aufweist.