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Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Gasspuren in gasförmigen
Medien, insbesondere von aggressiven Gasen und Dämpfen.
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Um Spuren von insbesondere verunreinigenden Gasen in einem zu messenden
Gas feststellen und messen zu können, ist es bekannt, dieses Meßgas durch eine Flüssigkeit
zu leiten, mit welcher die Gasspuren reagieren. Mit der Reaktion ändert sich die
elektrische Leitfähigkeit der Reaktionsflüssigkeit. Der Unterschied zwischen der
Leitfähigkeit der reinen Reaktionsflüssigkeit und deren Leitfähigkeit nach erfolgter
Reaktion mit dem Meßgas ist ein Maß für die im Meßgas enthaltenen Gasspuren bzw.
Verunreinigungen, wie z.B. C12, S02, F, OH4, AsH3 usw.
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Ein nach diesem Prinzip aufgebautes Gerät arbeitet wie folgt: Aus
einem Vorratsbehälter (vorzugsweise einer Mariotteschen Flasche) fließt über ein
Kapillarsystem eine in der Zeiteinheit
konstante Flüssigkeitsmenge
zu einer Kapillarspirale, in der die Flüssigkeit mit dem zu messenden uas reagiert.
Reaktionsflüssigkeit und Länge der Kapillare sind so ausgelegt, daß die Meßkomponente
praktisch 1C0 ig reagiert. Diese Reaktion wird weiterhin durch Auswahl einer geeigneten
Reaktionsflüssigkeit wnterstützt.
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Zum Messen von Chlor wird z.B. eine ca. 0,001 n - 0,01 n Na-Arseniklösung
verwendet.
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Sollen im Meßgas mehrere verschiedene Gasspuren gemessen werden, so
läßt sich jeweils nur eine Komponente messen. Weitere Komponenten müssen vorher
aus dem Meßgas ausgeschieden odem -ne zifische Reaktionsflüssigkeit gewählt werden.
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Die Reaktionsflüssigkeit muß nach der Reaktion mit dem Meßgas verworfen
werden.
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Die zur praktisch 100 %igen Absorption der Meßkomponente benötigte
Länge der Kapillare und die pro Zeiteinheit durchgesetzte Durchflußmenge des Reaktionsmittels
bestimmen die Ansprechzeit des Gerätes.
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Da der Vorratsbehälter in der Praxis nicht beliebig groß gemacht werden
kann un-d die wartungslose Zeit bis zum Nachfüllen der Reaktionsflüssigkeit relativ
lang sein soll, ergibt sich eine lange Ansprechzeit. Umgekehrt bedingt eine Icurze
Ansprechzeit eine häufige Wartung.
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Die wrfineung hat sich die Aufgabe gestellt, das Spurenmesse~ im Meßgas
zu vereinfachen, eine kurze Ansprechzeit zu erreichen, ein kontinuierliches Arbeiten
über sehr lange wartungslose Zeiten zu ermöglichen und chne Kapillaren auszukommen,
was die Verstopfungsgefahr beseitigt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem erfindungsgemäß
die Reaktionsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, im Mreislauf über einen Austauscher
geführt wird und darin von den jeweils aufgenommenen Gasspuren gereinigt wird. Damit
ist eine kurze Ansprechzeit gewährleistet und erreicht, daß die Reaktionsflüssigkeit
nicht mehr - wie bisher - nach weder erfolgten Reaktion mit einer der zu messenden
Gasspuren verloren geht, sondern erhalten bleibt. Es brauchen lediglich die Verdunstungsverluste
arsetzt zu werden, die dadurch entstehen, daß mit dem aus dem Reaktionsgefäß austretenden
Meßgase auch Reaktionsflüssigkeit mitgenommen wird. Dieses @achfüllen der vorzugsweise
aus Wasser besteherden Reaktionsflüssigkeit braucht höchtenfalls alle Vierteljahre
zu erfolgen. Auch der Austauscher läßt sich so auslegen, daß er je nach dem gewünschten
Meßbereich und Größe des Austauschers erst nach 1/2 bis 1 Jahr erschöpft ist. Demit
ist ein über lange Zeiträume wartungsfreies und damit kontinuierliches Messen jeweils
einer Komponents aus einem zu messenden Gas erreicht.
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Die Erfindung betrifft weiter @ine Vorrichtung zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung besteht au
einem
Vorratsbehälter für eine Flüssigkeit, einem mit dieser über eine Fördereinrichtung
beschiclcten Austauscher, einem daran anschließenden Resktionsgefäß mit Zufuhrleitung
und Austrittsleitung für das meßgas und einer Rückführleitung zum Vorratsbehälter,
wobei Elektroden zwischen Austauscher und Reaktionsgefäß und zwischen diesem und
den Vorratsbehälter angeordnet sind, mit deren Hilfe mit an sich bekannten elektrischen
und rneßtechnischon litteln die Leitfähigkeitsdifferenz zwischen der reinen Reaktions
flüssigkeit und dieser Reaktionsflüsig'keit nach der Reaktion cit der Meßkomponente
angezeigt bzw. registriert wird als Maß für die jeweilige Verunreinigung in eine
meßgas.
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Vorteilhafterzeise ist in der Zufuhrleitung des Meßgases eine Einrichtung
zur Einhaltung einer konstanten Meßgasmenge eingebaut.
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Da der gemessene Zeitwert der Leitfähigkeit der Reaktionsflüssigeit
und auch die jeweilige Zeitwertdifferenz von der Temperatur abhängig ist, wird zweckmäßig
die erfindungsgemäße Vorrichtung von einem Gehause umschlossen, in dem eine jeweils
konstante Temperatur gehalten wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Gerätes im Schema dargestellt, an dem weitere Einzelheiten und die Arbeitsweise
erläutert sind.
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Aus einem mit Wasser gefüllten Vorratsbehälter 1 saugt eine Dosierpumpe
2 über ein mit Fritte zur Erzeugung hoher Porosität zum
Festhalten
von Feststoffen versehenes Steigrohr 3 Wasser an und befördert dieses über einen
zur Kontrolle eingebauten Schwebekörperdurchflußmesser 4 in einen Mischbettaustauscher
5. Die darin gemischt enthaltenen Anionenaustauscher und Kationenaustauscher - nit
Schrägstrichen angedeutet - reinigen das wasser in einem einzigen Durchgang von
der jeweils aufgenommenen Meßkomponente, so daß am unteren Ende des Mischbettaustauschers
in der Verbindungsleitung 6 zum Raaktionsgefäß 7 praktisch reines Wasser flie so
daß an dem in dieser Leitung 6 eingebauten Elektrodenpaar 8 ein ziemlich konstanter
Zeitwert der teitfähigkeit gemessen wird.
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Das Wasser tritt in das Reaktionsgefäß 7 ein und verläßt es bei 7
. Das zu messende und bei 9 zutretende Gas, z.3. Luft, wird zum Erreichen eines
konstanten Durchflusses über ein Abtauchgefäß 10 und einen Durchflußmengenmesser
11 dem Reaktionsgefäß zugeleitet und tritt bei 72 ein. Die Meßkomponente reagiert
mit dem Wasser, was eine Leitfähigkeitserhöhung des Wassers ergibt. Diese Leitfähigkeit
des Wassers wird am Elektrodenpaar12gemessen.
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Die Leitfähigkeitsdifferenz zwischen den Elektrodenpaaren 8 und 12
wird elektronisch nach bekannten Verfahren automatisch gebildet und zur Anzeige
gebracht. Sie bildet ein Maß für die im Meßgas vorhandene Mange der Meßkomponente.
Das mit dieser Meßkomponente beladene Wasser fließt hinter dem Elektrodenpaar 12
bei 13 in eine Rücklaufleitung zum Vorratsbehälter 1, womit der Kreislauf geschlossen
ist. Das Meßgas tritt bei 73 aus dem Reaktionsgefäß 7 heraus und schließlich über
eine Leitung 14 ins Freie.
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Das kugelfdnnige Gebilde 15 dient zur Entgasung des Wassers, bevor
die Leitfähigkeit bei 13 gemessen wird.
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Die Apparatur ist - was nicht dargestellt ist - von einem Gehäuse
mit Temperaturkonstanz umgeben, da der Zeitwert und auch die Zeitwertdifferenz der
Leitfähigkeit von der Temperatur abhngig ist.
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Die Absorption der Meßkomponente erfolgt nur zu einem Teil. Es hat
sich jedoch gezeigt, daß eine 100 %ige Absorption nicht rotwendig ist, da mit der
oben beschriebenen Apparatur konstante und jederzeit reproduzierbare Ergebnisse
erzielt werden.
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Durch das Gerät werden je nach Meßkomponente, ljeßbereich und gewinschter
Ansprechzeit ca. 100 - 500 l/h Gas durchgeleitet und ca. 0,5 - 5 1 /h Wasser im
Kreislauf gepumpt. Eine Ansprechzeit von wenigen Sekunden ist leicht erreichbar,
so daß sich dieses Gerät insbesondere dann eignet, wenn es darauf ankommt, zum Schutz
des arbeitenden Menschens die schädliche bzw. tödliche Konzentration von gift gen
Bestandteilen in Gasen raschmöglich festzustellen und anzuzeigen.
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Durch den großen Gasdurchsatz machen sich Absorptionen und Desorptionen
in den Zuleitungen nicht oder nur wenig bemerkbar.
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Patentansprüche .....