DE2404006A1 - Verfahren und vorrichtung zur wartungsfreien messung des feuchtigkeitsgehalts von gasen oder gasgemischen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur wartungsfreien Messung des Feuchtigkeitsgehalts von Gasen oder Gfisyemzschen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wartungsfreien Messung des FouchWigkeitsgeholts von verunreinigten oder von Spritzwasser durchsetzten Gasen oder Gasgemischen durch Bestimmung des Taupunkts, wobei sich bei Abkühlung auf einer spiegelnden Flache ein Feuchtigkeitsniederschlag bildet, der mittels einer strohlungsempfindlichen Anordnung registriert wird.
• Es ist bekannt (deutsche Patentschrift 510 953), daß der Taupunkt ermittelt und registriert werden kann, wenn mon zur Beobachtung oder Registrierung des Taubelags eine strahlungsempfindliche Anordnung benutzt. Zu diesem Zweck ldßt man die Strahlen einer Licht- oder Würmequelle an der zur Erzeugung des Feuchtigkeitsniederschlags dienenden gekuhlten spiegelnden Fläche reflektieren und sie darnach auf einen für Licht- oder Wärmestrahlen empfindlichen Detektor (z. B. Selenzelle, Fotozelle, Thermosdule oder ein Widerstendsthermsmeter) fallen und benutzt die beim Auftreten oder Verschwinden des Feuchtigkeitsniederschlags eintretenden Änderungen in der Bestrahlung der strahlungsempfindlichen Anordnung mit Hilfe der dadurch hervorgerufenen Änderungen der betreffenden elektrischen Größen, wie des elektrischen Widerstands, der Stromstärke, der thermoelektrischen Spannung, der genannten Anordnungen zur Anzeige oder Registrierung des Taupunkts.
• Solche Einrichtungen arbeiten in der Regel einwandfrei, wenn die spiegelnde Flache und die optischen Einrichtungen in kürzeren Zeitabständen gereinigt werden können und wenn die Strahlungsquelle und der Detektor bei Leistungsverlust austauschbar ist.
• Unter erschwerten Umgebungsbedingungen, wie sie beispielsweise auf See oder bei Vorhandensein verunreinigter Gase anzutreffen sind, ist eine genaue Messung mit den bekannten Einrichtungen nicht mehr möglich. Auf See verfälschen die Einwirkung von salzhaltiger Luft, hohen Windgeschwindigkeiten, Sonnenstrahlen, salzhaltigem Spritz- und Spruhwasser das Meßergebnis, und die Lichtdurchlässigkeit der optischen Abtasteinrichtung wird verringert.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wartungsfreien Messung des Feuchtigkeitsgehalts von verunreinigten oder von Spritzwasser durchsetzten Gasen oder Gasgemischen zu schaffen, die die vorgenannten Einflüsse eliminiert und gleichwohl zu exakten Meßergebnissen führt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemdß dadurch gelöst, daß zu Beginn der Messung die vor der Taubildung bestehende Intensität des an der spiegelnden Fläche reflektierten Lichtes gemessen und gespeichert wird und daß während des Abkühlens des Spiegels dieser Wert mit der bei Taubildung vorhandenen Intensität des reflektierten Lichtes verglichen wird.
• Schaltungstechnisch wird dies dadurch erreicht, daß des bei taufreiem Spiegel, d. h. vor dem Abkühlen, gemessene Detektorsignal mit dem Detektorsignal bei Taubildung elektronisch verglichen wird.
• Die methodische Verbesserung bei diesem Verfahren liegt darin, daß vor jeder Messung die Lichtintensität bei tau freiem Spiegel automatisch abgerufen wird. Dies ist insbesondere für den Einsatz des Gerätes in erschwerenden Umgebungsbedingungen wichtig, weil Verunreinigungen auf den Spiegel gelangen und so die Ausgangslichtintenzitrat verändern können. Außerdem haben bei diesem Verfahren Intensitatsönderungen durch Alterung der Lichtquelle und des Strahlungsdetektors keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit.
• Bei einer vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht die spiegelnde Fläche aus korrosionsfestem, poliertem Edelstahl geringer Wandstärke, der auf einem gut wärmeleitenden Tragkörper aufgebracht ist. Auf der RUckseite des Tragkörpers befindet sich ein Peltierelement zur Kühlung der spiegelnden Fläche.
• Bisher wurden in der Regel auf Kupfer aufgedampfte Schichten aus Gold, Aluminium oder anderen Materialien als Spiegelflächen benutzt.
• Versuche hoben jedoch gezeigt, daß solche Spiegel bei einem Einsatz in Seeatmosphäre schon nach kurzer Zeit blind werden. Das erfindungsgemäß verwendete Edelstahlmaterial hat eine schlechte Warmeleitfähigkeit, so daß kein Spiegel aus Vollmaterial fUr ein Taupunktshygrometer verwendet werden konn. Aus diesem Grund wird eine dünne Stohlscheibe auf einen aus Kupfer bestehenden Tragkörper mittels Hartlöten aufgebracht.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind.
• Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgembßen Taupunktshygrometers und Fig. 2 eine Schnittansicht eines Taupunktspiegels.
• Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemaß4n Taupunktshygrometers 2, das aus einem Schaftteil 4 und einer Schutzeinrichtung 6 besteht. Innerhalb der Schutzeinrichtung 6 ist eine Meßeinrichtung 8 angeordnet, die aus einem Spiegel 10, einem Tempercturfühler 11 (Fig. 2), einem PeltierkUhlelement 12, einer Lichtquelle 14 und einem Detektor 16 besteht.
• Die die Meßeinrichtung 8 umgebende Schutzeinrichtung 6 besteht aus vier außen polierten und innen geschwärzten Kugelhalbschelen 18.
• Sie bewirkt, daß die Meßeinrichtung gegen Sonnenstrahlung, Regen und gegen Spritz- und Sprühwasser geschUtzt ist. Durch versetzte Anordnung der Kugelhalbschalen mit unterschiedlichen Durchmessern ist sichergestellt, daß zwischen dem Inneren des Schutzgehäuses und der Außenluft ein genügender Luftaustousch stattfindet. Dieser Luftaustausch wird durch die auf See fast ständig vorhandenen Luftbewegungen begünstigt.
• Damit bei Abkühlung des Spiegels 10 mittels Peltierelement 12 (Fig. 2) die Wärmemenge in die Umgebungsluft abgefuhrt werden konn, ist das Schaftteil 4 mit Kühlrippen 20 versehen. Schaftteil 4 weist ferner einen Leitungsanschluß 22 auf, durch welchen die elektrischen Leitungen fUr Betrieb und Steuerung des Meßvorganges geführt werden. Die elektronische Geräteeinheit zur Steuerung des gesamten Meßvorgangs zur Abrufung und Speicherung des Taupunktmeßwertes ist in den Figuren nicht gezeigt.
• Der in Fig. 2 dargestellte Taupunktspiegel besteht aus einer als Spiegel 10 dienenden polierten Platte aus dem korrosionsbestundigen Edelstahl X2 CrNiMo 1810 und ist mittels Hartlötung 24 auf einem Kupfertrager 26 aufgebracht. Der Spiegel 10 weist vorzugsweise eine Wondstörke von weniger als 0,1 mm auf, wodurch der Temperaturgradient klein geholten werden kann und die geforderte Meßgenauigkeit fur die Taupunktstemperatur erreicht wird. Durch die geringe Wandstärke des Spiegels 10 werden Nachteile, die sich durch Verwendung von schlecht wörmeleitendem Edelstahl ergeben, ausgeglichen.
• Auf der dem Spiegel 10 abgewandten Seite des Kupferträgers 26 befindet sich das der Kühlung des Spiegels 10 dienende Peltierelement 12.
• Im Kupferträger 26 ist ferner nahe beim Spiegel 10 der Temperaturfühler 11 angeordnet. Kupfertrager 26 und PeltierelementP sind zvm Korrosionsschutz mit elektrisch- und wärmeisolierenden Kunstharz 32 vergossen, so daß nur noch die Spiegeloberflöche 10 freiliegt.

Claims (3)

1. PatentonsprUchet

   0 Verfahren zur wartungsfreien Messung des Feuchtigkeitsgehalts von verunreinigten oder von Spritzwasser durchsetzten Gasen oder Gasgemischen durch Bestimmung des Taupunkts1 wobei sich bei Abkühlung auf einer spiegelnden Fläche ein Feuchtigkeitsniederschlag bildet, der mittels eines strahlungsempfindlichen Detektors registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Messung die vor der Taubildung bestehende Intensität des an der spiegelnden Fläche (10) reflektierten Lichts gemessen und gespeichert wird, und daß wöhrend des Abkühlens des Spiegels (10) dieser Wert mit der bei Taubildung vorhandenen Lichtintensrtät verglichen wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei ein Metallspiegel (10) mittels eines Peltierelements abkühlbar ist und ein strahlungsempfindlicher Detektor vorhanden ist, dodurch gekennzeichnet, daß die spiegelnde Fläche (10) aus korrosionsfestem, poliertem Edelstahl geringer Wandstärke besteht, die auf einem gut wärmeleitenden tragkörper (26) aus Kupfer oder dergl. aufgebracht ist und sich auf der Rückseite des Tragkörpers (26) ein Peltierelement (12) zur Kühlung der spiegelnden Flache (10) befindet.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnde Fläche (10) eine aus X2 CrNiMo 1810 bestehende Scheibe ist, die mittels Hartlöten am Tragkörper (26) aufgebracht ist.