DE2710394C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der Luft - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der LuftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der Luft, wie es im
Oberbegriff in Anspruch 1 beschrieben ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
Bei bekannten Vorrichtungen ist nicht selten eine verhältnismäßig lange Aufwärmzeit erforderlich, verbunden
mit Temperaturkontrollen der ausgewerteten Luftmengen, damit keine Fehlmessungen entstehen.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bereits bekannt, einem Detektor das zu analysierende Gasgemisch
in zwei Teilströmen zuzuführen, deren einer unverändert ist, während aus dem anderen die zu
bestimmende Gaskomponente entfernt worden ist. Auf diese Weise ist eine Vergleichsmessung des Gasgemisches
mit der zu bestimmenden Komponente und des Restgases ohne die zu bestimmende Komponente
möglich. Um eine einwandfreie Messung zu erreichen, müssen beide Teilströme durch eine Trocknungssub-
stanz geleitet werden. Dabei ist nachteilig, daß diese Trocknungssubstanz, die nicht nur der Entfernung von
Feuchtigkeit dient, sondern auch Giftstoffe entfernen muß, die die katalytische Wirkung der aktiven, zur
Entfernung der zu bestimmenden Gaskomponente
eingesetzten Materialien beeinträchtigen würden, nach ν ier bestimmten Zeit funktionsunfähig werden. Um
eine sichere Funktion zu gewährleisten, müssen die Trockenmaterialien relativ häufig ausgewechselt wer-
den, wodurch einerseits zusätzliche Kosten entstehen, während andererseits die Betriebsdauer begrenzt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
vorzuschlagen, mit welchem bzw. welcher die Bestimmung
des Kohlenmonoxidgehaltes in Luft möglich wird, ohne daß ein Verbrauch der dabei verwendeten
Trocknungssubstanz eintritt. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine gleichbleibend gute Entfernung
der Giftstoffe aus den Gasströmen zu erreichen, damit die Lebensdauer der katalytischen Substanzen nicht
beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die
im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst
Ferner wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die
im kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 beschriebenen Merkmale gelöst
Man erzielt auf diese Weise den besonderen Vorteil, daß zyklisch eine Nullpunktfeststellung durchgeführt
wird und die Messung nicht mehr abhängig ist von der Temperatur des Meßmediums selbst, in diesem Falle
also von der durch die Säulen geführten Luft. Ein weiterer Vorteil ist die besondere Einfachheit des
hochpräzise Meßergebnisse erzielenden Systems, da nur einige wenige Bauteile benötigt werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt. jo
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahien
sowie Aufbau und Wirkungsweise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren
im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße J5
Vorrichtung mit zum Teil weggebrochenen Teilen und
F i g. 2 das Fließschema in einer schematischen Darstellung.
Der Zeichnung 'assen sich zwei parallele hohle Säulen
1 und 2 entnehmen, die von Röhren gebildet sind, deren w Enden in einer solchen Weise miteinander verbunden
sind, daß insgesamt eine rechteckförmige Struktur gebildet ist Im einzelnen ist das eine Ende der beiden
Säulen 1, 2 mit gegenüberliegenden öffnungen eines Vierwegeventils 3 verbunden, bei dem es sich «
gewöhnlich um ein elektrisch betätigbares, solenoidgeschaltetes Ventil handelt. Eine der beiden restlichen
Ventilöffnungen ist dann mit einer Einlaßröhre 4 verbunden, die sich zwischen den beiden Säulen 1, 2
befinden kann. Die verbleibende Ventilöffnung ist über eine Röhre 5 in die Atmosphäre geöffnet. Bei einer der
Schaltpositionen des Ventils 3, die in F i g. 2 gezeigt ist, verbindet dieses Ventil 3 die Einlaßöffnung Λ mit der
Säule 1 und gleichzeitig die Säule 2 mit der Atmosphäre. Wird das Ventil 3 umgeschaltet, dann ist ein Luftfluß
zunächst in die zweite Säule 2 gerichtet, und die erste Säule 1 ist dann mit der Atmosphäre verbunden.
Am gegenüberliegenden Ende sind die beiden Säulen 1, 2 fest über eine Leitung miteinander verbunden, die
ein T-Stück 7 umfaßt. Das T-Stück 7 verfügt über eine zentrale Auslaßöffnung, die über ein Verbindungsstück
8 mit einer üblichen, einen Fluß begrenzenden Einrichtung, beispielsweise einem Druckregler 9 verbunden
ist, dessen Auslaß an einen elektrisch betriebenen Kohlenmonoxyddetektor 10 konventioneller Form t>5
angeschlossen ist. In besonders geeigneter Weise handelt es sich bei diesem Detektor 10 um eine Type, bei
welcher das Kohlenmonoxyd von einem Bett eines katalytischen Materials, für welches beispielsweise
Hopcalite verwendet werden kann, oxydiert wird; es ergibt sich dann ein Anstieg in der Temperatur des
Bettes, der proportional zum Kohlenmonoxydgehalt des Gases ist Bevorzugt ist zwischen dem Druckregler 9
und dem Detektor 10 in der Verbindungsröhre 11 ein übliches Molekularsieb angeordnet Bei einer entsprechenden
Einstellung des Druckreglers 9 zur Begrenzung eines Luftdurchflusses durch diesen fließt dann einige, in
das T-Stück 7 eindringende Luft aus jeder der Säulen 1, 2 geradewegs durch das T-Stück hindurch und dann in
eine Richtung zurück durch die andere Säule.
Am Ende der Säule 1 nahe bzw. angrenzend zum Druckregler 9 befindet sich ein Kohlenmonoxyd
entfernendes katalytisches Material 13, beispielsweise wieder Hopcalite, welches das in der durch dieses
Material fließenden Luft enthaltende CO ausbrennt. Im gleichen Ende der anderen Säule 2 befindet sich ein
Körper eines porösen, aber inaktiven Materials 14, dessen Zweck es ist, dem Luftfluß im wesentlichen den
gleichen Widerstand entgegenzusetzen, wie dies das katalytische Ma»erial 13 tut Darüber hinaus ist zwischen
den soeben erwähnten Materialien in jeder Säule 1, 2 und dem gegenüberliegenden Ende bzw. dem Ventilendbereich
dieser Säule 1, 2 ein Bett einer regenerierungsfähigen, lufttrocknenden Substanz 15 angeordnet, die
Kohlenmonexyd in keiner nennenswerten Weise absorbiert oder zurückhält; bei dieser Trocknungssubs'anz
15 kann es sich um 50g. Alumina, also Aluminiumhydroxyd u. dgl. oder bevorzugter, beispielsweise
um sog. Silicagel handeln. Die Volumenmengen dieses Materials und ihre Flußwiderstände gegenüber
einem Luftdurchfluß in beiden Betten sind im wesentlichen gleich. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das
in jeder Säule 1, 2 angeordnete Material den gleichen Widerstand gegenüber einem Luftdurchfluß bietet,
bezogen auf das Material in der jeweils anderen Säule. Die lufttrocknende Substanz 15 und das andere Material
in jeder Säule werden von einem Filter 16 getiennt; entsprechende andere Filter 17 sind an den sich
gegenüberliegenden Endbereichen jeder Säule ebenfalls angeordnet.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird über das Vierwegeventil 3 einer der Säulen 1, 2 ein Luftstrom
zugeführt. Wenn dieser Luftfluß durch die das katalytische Material 13 enthaltende Säule 1 fließt, dann
wird das in der Luft enthaltende Kohlenmonoxyd entfernt. Bevor der Luftstrom das katalytische Material
13 in dieser Säule 1 erreicht, wird er von dem Bett 15 aus Silicagel oder Alumina getrocknet. Der Luftstrom tritt
dann aus der Säule 1 aus und trennt sich am T-Stück 7 in der Weise auf, daß eine bestimmte Luftmenge über das
T-Stück zur anderen Säule 2 und durch diese im Gegenfluß zurück zum Ventil 3 und wie in F i g. 2
gezeigt zur Atmosphäre fließt. Bei ihrem Durchfluß durch diese zweite Säule 2 entfernt die Luft Feuchtigkeit
aus dem Trocknungsmaterial, welches in dieser Säule 2 enthalten ist. Diese Feuchtigkeit stammt von einem
Luftfluß bei einem früheren Zyklus, bei welchem sich das Vierwegeventil 3 in einer anderen Schaltposition
befunden hat. Der Rest des die Säule 1 verlassenden Luftstroms fließt dann zum und durch den Druckregler
9, das Molekularsieb 11 und schließlich durch den Detektor 10 zur Feststellung von Kohlenmonoxyd.
Dieser Detektor 10, der von beliebigem und bekanntem Aufbau sein kann, ist über eine geeignete Kabelverbindung
19 mit einem in Fig. 2 gezeigten und den Kohlenmonoxydgehalt angebenden Anzeigegerät 20
verbunden. Ein solches Anzeige- und Lesegerät 20 ist für den Fachmann bekannt, so daß hierauf nicht weiter
eingegangen zu werden braucht. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer wird die Ventilstellung reversiert,
beispielsweise mit Hilfe einer nicht dargestellten Zeitschaltung ode einer ähnlichen Anordnung, so daß
nunmehr der in die öffnung 4 des Vierwegeventils 3 eindringende Luftstrom zunächst durch die zweite Säule
2 und das in dieser befindliche inaktive poröse Material 14 fließt. Da dieses Material 14 Kohlenmonoxyd nicht
entfernt, wird dann der den Detektor 10 erreichende Teilluftstrom bei dieser Ventilstellung diesen veranlassen,
die Gegenwart von Kohlenmonoxyd anzuzeigen und zu registrieren. Der Rest des Luftstroms fließt durch
die Säuie i zurück und trocknet das in dieser enthaltene Trocknungsmaterial.
Der Detektor 10 vergleicht das angezeigte und registrierte Ergebnis der Kohlenmonoxydprobe mit der
Nullanzeige und Nullregistrierung an Kohlenmonoxyd vom vorhergehenden Halbzyklus; das so gewonnene
Ergebnis wird dann von dem Gerät 20 angezeigt und gegebenenfalls registriert. Es läßt sich so feststellen, daß
jeweils einmal bei jedem Zyklus, und zwar immer dann, wenn der Luftstrom in der Richtung der in Fig. 2
angegebenen Pfeile zeigt, ein Nullpunkt-Bezugswert gewonnen wird. Auf diese Weise ist es nicht mehr
erforderlich, die Temperatur der Luft zu kontrollieren, denn die Signalhöhenstabilität ist unabhängig von der
Langzeit-Nullpunktstabilität. Beispielsweise führt eine Umgebungstemperaturänderung von 10% zu keiner
feststellbaren Änderung in der Anzeige und Registrierung des Meßwerts. Außerdem sind bei dem erfindungsgemäßen
System längere Aufwärmperioden nicht mehr erforderlich, um zu einer sinnvollen und zuverlässigen
Anzeige zu gelangen. Selbst dann, wenn beispielsweise
ίο eine Stunde lang ein Leistungsverlust oder eine sonstige
Stromabschaltung aufgetreten ist, genügt eine zehnminütige Aufwärmperiode.
Die verwendeten Trocknungsbetten beispielsweise aus dem erwähnten Alumina oder Silicagel entfernen
nicht nur "wasserdampf aus dem Luftstrom, sondern treten auch in eine Wirkverbindung mit solchen
schädlichen Materialien wie H2S, SO2 und NH3. Auf
diese Weise läßt sich die Lebensdauer des Katalysators erheblich verlängern. Jeweils einmal pro Zyklus wird
jedes Bett regeneriert.
Als besonders vorteilhaft hat sich bei vorliegender Erfindung herausgestellt, daß erheblich weniger Komponenten
und Bauteile als bisher verwendet werden müssen und dennoch präzise Angaben erlangt werden
können. Die Erfindung ist daher auch besonders preisgünstig.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der Luft, bei dem man einem Kohlenmonoxiddetektor
einen ersten Luftstrom, der vorher durch eine Trocknungssubstanz und anschließend
durch eine aktive, das Kohlenmonoxid katalytisch aus dem Luftstrom entfernende Substanz geleitet
worden ist, sowie einen zweiten Luftstrom, der vorher durch eine Trocknungssubstanz geleitet
worden ist, zuführt und bei dem man die Differenz des Kohlenmonoxidgehaltes der beiden Luftströme
in dem Kohlenmonoxiddetektor bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten
Luftstrom nach dem Durchlaufen einer ersten regenerierfähigen, lufttrocknenden Trockensubstanz
und der aktiven Substanz in zwei Teils'röme aufspaltet, deren erster dem Detektor zugeleitet
wird, während deren zweiter durch ein inaktives Material und durch eine zweite regenerierfähige,
lufttrocknende Trockensubstanz geführt und in die Umgebung abgegeben wird, daß man den zweiten
Luftstrom nach dem Durchlaufen der zweiten Trocknungssubstanz durch das inaktive Material
leitet und es anschließend in zwei Teilströme aufteilt,
deren erster dem Detektor zugeleitet wird, während deren zweiter durch das aktive Material und die
erste Trocknungssubstanz geführt und in die Umgebung abgegeben wird, und daß man den ersten
und den zweiten Luftstrom abwechselnd die Vorrichtung durchströmen läßt.
2. Vorrichtung zur Feststellung von Kohlenmonoxid in Luft zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, enthaltend eine erste und eine zweite hohle offenendige Säule, ein an einem Ende der
ersten Säule angeordnetes Kohlenmonoxid entfernendes Material, ein in jeder Säule angeordnetes
Bett einer lufttrccknenden Substanz, deren Volumen und Fließwiderstand in den beiden Säulen der
gleiche ist, wobei die Enden der Säulen miteinander unter Bildung einer Auslaßöffnung zwischen den
Säulen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenmonoxid entfernende Material (13) ein
katalytisches Material ist, daß am gleichen Ende der zweiten Säule (2) ein poröses inaktives Material (14)
vorgesehen ist, welches im wesentlichen den gleichen Fließwiderstand wie das katalytische
Material (13) aufweist, daß die lufttrocknende Substanz in jeder Säule (1,2) regenerierungsfähig ist
und zwischen dem katalytischen oder inaktiven Material (13; 14) und dem anderen Säulenende
angeordnet ist, daß ein Umschaltventil (3) vorgesehen ist, welches einen Einlaßluftstrom wahlweise
dem anderen Ende der ersten Säule (1) zuführt und gleichzeitig das entsprechende Ende der zweiten
Säule (2) mit der Atmosphäre verbindet, bzw. dem anderen Ende der zweiten Säule (2) zuführt und
gleichzeitig das entsprechende Ende der ersten Säule (1) mit der Atmosphäre verbindet, und daß die
Auslaßöffnung, durch welche ein Teil der wahlweise dem Einlaßbereich jeder Säule zugeführten Luftgesamtmenge
fließt, mit einem Kohlenmonoxiddetektor (10) in Verbindung steht, dem eine Anzeigeeinrichtung
(20) zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Umschaltventil (3) periodisch
betätigende Anordnung vorgesehen ist, die den Luftfluß durch die Säulen (1, 2) zyklisch reversiert
derart, daß am Anzeige- und/oder Registriergerät (20) neben der Anzeige des Kohlenmonoxydgehalts
zyklisch eine Nullpunktsanzeige erscheint
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der von einem Leitungszwischenstück
(7) gebildeten Auslaßöffnung zwischen den Säulen (1, 2) eine Flußbegrenzungseinrichtung
(Druckregler 9) verbunden ist, derart, daß lediglich
ein Teil der in den Säulen zirkulierender. Gesamtluft-ο menge zum Detektor (10) gelangt
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die in den Säulen (1,2)
angeordnete lufttrocknende Substanz Silicagel oder Alumina ist
li
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (3) als Vierwegeventil aisgebildet und fest mit den
zugeordneten Säulenenden verbunden ist, derart daß ein einer Einlaßöffnung zugeführter Luftstrom
wahlweise über zwei Auslaßöffnungen jeder der beiden Säulen (1, 2) zuführbar und der aus der
jeweils anderen Säule austretende Luftstrom zur Atmosphäre abführbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 2>
dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsverbindungsstück (7) sowie der Druckregler (9) fest
zwischen den Säulen (1,2) sowie dem Umschaltventil (3) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ίο gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxyddetektor
(10) am Druckregler (9) so gelagert ist daß er sich zwischen dem Druckregler (9) und dem Umschaltventil
(3) befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckregler (9) und dem
Detektor (10) ein Molekularsieb (11) angeordnet ist.
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