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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
für die Gasanalyse,
insbesondere die Rauchgasanalyse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Zur Prüfung und Überwachung von Prozessen ist
es üblich,
Gase aus dem Prozess zu entnehmen und mittels eines Gassensors zu
analysieren. Fallen die Gase bei dem Prozess mit hoher Temperatur
an, wie dies zum Beispiel bei der Rauchgasanalyse von Verbrennungsprozessen
der Fall ist, so kann sich in dem das Gas zu dem Gassensor führenden Gasweg
Kondensat bilden. Dieses Kondensat kann zu einer Messwertverfälschung
führen,
zum Beispiel bei Messgasen, die durch das anfallende Kondensat teilweise
absorbiert werden (zum Beispiel SO2, NO2). Enthält
das Kondensat aggressive Substanzen, zum Beispiel Säuren oder
Laugen, so kann das Kondensat die gasführenden Komponenten und gegebenenfalls
den Gassensor angreifen und schädigen.
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Bei hochwertigen Vorrichtungen werden
daher komplett temperierte Gaswege verwendet. Insbesondere werden
Kondensatabscheider verwendet (zum Beispiel
DE 41 01 194 C1 und
DE 197 10 581 C1 ),
die Kondensatanfall in dem nachfolgendem Gasweg verhindern. Vorzugsweise
werden die Gase dabei durch Abkühlung
getrocknet. Zum Beheizen bzw. Abkühlen der gasführenden
Komponenten ist ein hoher Energieaufwand notwendig, d. h. die Vorrichtung
ist von einem Netzanschluss abhängig
oder benötigt
leistungsfähige
und somit schwere Akkus. Gaskühler
bzw. Gastrockner können
erst bei Temperaturen über
0°C eingesetzt
werden, da die Gefahr des Einfrierens des Kühlers und der kondensatführenden
Teile besteht. Einfache netzunabhängig betreibbare Vorrichtung
arbeiten daher mit passiven Kondensatfallen. Diese Kondensatfallen
nehmen das Kondensat auf, welches sich bei der Abkühlung des Gases
in den gasführenden
Komponenten vor dem Kondensatabscheider bildet. Dieses Prinzip ist
jedoch nicht sicher, da die Kondensation von den jeweiligen Umge-bungstemperaturen
und den Temperaturen der gasführen den
Komponenten abhängt. Ein
Kondensatausfall hinter der Kondensatfalle kann nicht zuverlässig verhindert
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, eine Vorrichtung für
die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, zur Verfügung zu
stellen, welche mit einer geringen elektrischen Leistungsaufnahme
einen Kondensatanfall im Gasweg mit hoher Zuverlässigkeit verhindern kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der wesentliche Gedanke der Erfindung
besteht darin, wenigstens eine gasführende Komponente des Gasweges
in der Vorrichtung mittels eines elektrisch beheizbaren Materials
heizbar auszubilden. Das elektrisch heizbare Material kann unmittelbar
formschlüssig
an dem Gasweg anliegend angeordnet sein, so dass sich ein guter
wärmeleitender Kontakt
mit dem in der gasführenden
Komponente strömenden
Gas ergibt. Eine noch effektivere Beheizung des Gases ergibt sich,
wenn die gasführende Komponente
selbst aus dem beheizbaren Material gefertigt wird. Vorzugsweise
wird als beheizbares Material ein elektrisch leitender Kunststoff
verwendet. Dadurch ist es möglich,
der jeweiligen Formgebung des Gasweges optimal angepaßte Heizelemente
aus Kunststoff zu verwenden.
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Die Verwendung von elektrisch leitendem Kunststoff
als heizbares Material eignet sich insbesondere für die Herstellung
der gasführenden
Komponenten unmittelbar aus dem beheizbaren Kunststoff, da Kunststoffe
verwendet werden können,
die eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit aufweisen und durch
die durchgeleiteten Gase in der Regel nicht chemisch angegriffen
werden.
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Das elektrisch beheizbare Material
kann gezielt an den gasführenden
Komponenten formschlüssig
außen
anliegend oder die Wan dung bildend eingesetzt werden, wo die Wärme benötigt wird
und eine Kondensatbildung zuverlässig
verhindert werden muß.
Der gute Wärmeübergang
von dem beheizbaren Material auf das durchströmende Gas und die gezielte
Anordnung des beheizbaren Materials führen dazu, dass mit einer sehr
geringen elektrischen Leistungsaufnahme eine zuverlässige Kondensatverhinderung
erreicht werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht es, ein Gerät netzunabhängig mit
einem leichten Akku zu betreiben.
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Herstellungstechnisch ist von Vorteil,
dass gasführende
Komponenten aus einem elektrisch leitenden Kunststoff als Formteile
hergestellt werden können,
wobei diese Formteile gleichzeitig die Heizung für das durchgeführte Gas
bilden. Die elektrischen Anschlüsse
für die
Heizung können
dabei als Kontakte in das Formteil eingespritzt werden. Dadurch
ist es möglich,
die beheizbaren gasführenden Komponenten
als steckbare Module auszubilden, so dass eine einfache Montage
und gegebenenfalls auch eine Nachrüstbarkeit gewährleistet
sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen
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1 schematisch
einen Axialschnitt einer Ausführung,
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2 schematisch
einen Querschnitt dieser Ausführung,
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3 schematisch
einen Schnitt einer zweiten Ausführung
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4 schematisch
einen Schnitt einer dritten Ausführung
und
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5 eine
Seitenansicht dieser dritten Ausführung.
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Bei einer Vorrichtung für die Gasanalyse,
insbesondere die Rauchgasanalyse, wird eine Probe des zu analysierenden
Gases aus dem Prozess entnommen und einem Gassensor zugeführt. Dabei strömt das zur
Analyse entnommene Gas durch einen Gasweg in der Vorrichtung.
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Um zu verhindern, dass durch Abkühlung des
Gases in einer gasführenden
Komponente des Gasweges Kondensat abgeschieden wird, kann gemäß der Darstellung
der 1 und 2 die gasführende Komponente, zum Beispiel
eine gasführende
Leitung 10, aus einem beheizbaren Material, insbesondere
aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, gefertigt sein. In die
Wandung der Leitung 10 sind elektrische Anschlusskontakte 12 und 14 eingespritzt,
an welche ein Akku 16 oder eine Batterie angeschlossen werden
kann.
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Da die Wandung der gasführenden
Leitung 10 selbst durch die elektrische Beheizung erwärmt wird,
ergibt sich ein optimaler Wärmekontakt
mit dem Gas, welches durch die Leitung 10 hindurchströmt, wie
in 1 durch einen Pfeil
dargestellt ist. Aufgrund dieses günstigen Wärmeüberganges von der elektrisch
beheizten Wandung der Leitung 10 auf das hindurchströmende Gas
wird nur eine geringe elektrische Leistung benötigt, um das hindurchströmende Gas
soweit zu erwärmen
bzw. eine Abkühlung
des Gases zu verhindern, dass keine Kondensation eintritt. Für diese
geringe Leistungsaufnahme ist ein kleiner, leichter, aufladbarer
Akku 16 bzw. eine Batterie ausreichend, so dass die Vorrichtung
netzunabhängig
betrieben werden kann.
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Beheizte Leitungen 10 sind
als gasführende Komponenten
insbesondere oder zumindest an den Stellen oder in Strömungsrichtung
unmittelbar vor den Stellen angeordnet, an welchen ein Kondensatanfall
schädlich
sein kann.
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3 zeigt
eine Ausführung,
bei welcher die aus dem elektrisch beheizbaren Material hergestellte gasführende Komponente
die Messzelle 18 ist, in welcher das Gas an dem eigentlichen
Sensor 20 vorbeigeleitet wird. Durch die Ausbildung der
Wandung der Messzelle 18 aus einem elektrisch beheizbaren Kunststoff
wird das Gas in dem Bereich, in welchem es mit dem Sensor 20 in
Berührung
kommt, auf eine solche Temperatur aufgeheizt, dass sich kein Kondensat
an dem Sensor 20 und insbe sondere an dessen unmittelbar
mit dem Gas in Berührung
kommende Kontaktfläche 22 niederschlagen
kann.
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Vorzugsweise ist nicht nur die Messzelle 18 aus
dem beheizbaren Kunststoff gefertigt, sondern auch die Aufnahme 24 des
Messzellenkopfes 28, in welchem der Sensor 20 angeordnet
ist. Dadurch kann auch der Sensor 20 erwärmt werden,
so dass vermieden wird, dass die mit dem Gas in Berührung kommende
Kontaktfläche 22 des
Sensors 20 eine niedrigere Temperatur aufweist als die
umgebende Wandung der Messzelle 18. Die Messzelle 18 und
die Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28 sind vorzugsweise
einstückig
aus dem elektrisch leitenden Kunststoff gefertigt, was zum Einen
eine günstige Herstellung
und Montage bedeutet und zum Anderen eine gemeinsame Beheizung über die
eingespritzten Anschlusskontakte 12 und 14 ermöglicht.
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Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführung, die
sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die aus dem elektrisch
beheizbaren Material bestehende Heizung für die gasführende Komponente ein steckbares
Modul bildet.
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In dieser Ausführung ist der Messzellenkopf 28 ein
herkömmliches
Bauelement, welches aus der Messzelle 18 und dem Sensor 20 besteht.
Die Messzelle 18 und die den Sensor einschließende Aufnahme 24 des
Messzellenkopfes 28 bestehen in herkömmlicher Weise aus einem Werkstoff,
der nicht elektrisch beheizbar ist. Der Messzellenkopf 28 ist auf
eine Trägerplatine 26 aufgesetzt,
wobei die Anschlusskontakte des Sensors 20 in die Trägerplatte 26 eingesetzt
und die vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatine 26 kontaktiert
sind.
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Die Messzelle 18 und vorzugsweise
der gesamte Messzellenkopf 28 mit der den Sensor 20 umschließenden Aufnahme 24 werden
durch ein Heizelement 30 beheizt, welches aus dem elektrisch
beheizbaren Material besteht. Das Heizelement 30 umschließt formschlüssig den
Messzellenkopf 28. Hierzu ist das Heizelement 30 in
Form eines U-förmigen Joches
ausgebildet, dessen Schenkel seitlich großflächig an dem Messzellenkopf 28 anliegen,
wobei das obere Querteil die Oberfläche der Messzelle 18 bedeckt
und großflächig mit
dieser in Berührung steht.
Die Schenkel des Heizelementes 30 sitzen mit seitlich abstehenden
Laschen auf der Trägerplatine 26 auf.
In diesen seitlich abstehenden Laschen sind die Anschlusskontakte 12 und 14 als
Kontaktstifte eingespritzt, die in die Trägerplatine 26 eingesetzt werden
und an der Unterseite der Trägerplatine 26 kontatkiert
und gegebenenfalls mit den Leiterbahnen der Trägerplatine 26 verlötet werden.
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Da das Heizelement 30 in
dieser Ausführung ein
separates Bauteil bildet, kann die Vorrichtung in der Erstausstattung
mit oder ohne das Heizelement 30 ausgeführt werden und gegebenenfalls
kann ein vorhandenes Gerät
mit dem Heizelement 30 nachgerüstet werden.