DE2754277A1

DE2754277A1 - Wasserstoffdetektor

Info

Publication number: DE2754277A1
Application number: DE19772754277
Authority: DE
Inventors: Ichiro Ikemoto; Naomichi Kanegae; Ibaragi Japan Mito
Original assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1976-12-06
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2754277C2; FR2373049A1; US4181005A; FR2373049B1

Description

Wasserstoffdetektor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln von Wasserstoff, der in Fluiden, wie z.B. flüssigem Natrium,oder verschiedenartigen Gasen enthalten ist.

Bei einem schnellen Brüter dient flüssiges Natrium als Kühlmittel, und die vom Natrium aufgenommene Wärme wird zum Wasser in einem Dampferzeuger abgegeben. Wenn hierbei Wasser in das Natrium im Dampferzeuger gelangt, läuft eine vehemente Reaktion zwischen Natrium und Wasser ab, wodurch sich die verschiedenartigsten Störungen ergeben können. Da bei dieser Reaktion Wasserstoff erzeugt wird, ist üblicherweise ein Wasserstoffdetektor in dem Natriumkreislauf mit einem Dampferzeuger oder im Schutzgas vorgesehen, falls ein Dampferzeuger einen Schutzgasraum aufweist, so daß man ausströmendes Wasser so bald wie möglich ermitteln kann.

Ein an sich bekannter Wasserstoffdetektor, der in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt einen Aufbau, gemäß welchem der Innenraum des Detektors durch eine metallische Membrane 3 in einen Fluidabschnitt 1 und einen Vakuumabschnitt 2 unterteilt ist. Der Fluidabschnitt 1 wird von Natrium oder einen Gas durchströmt, das Wasserstoff enthalten kann. Der Vakuumabschnitt 2 ist mit einer Ionenpumpe 6 über ein Rohr 4 verbunden, das ein Absperrventil 5 enthält. Ein Vakuummeter 7, das zum groben Messen des Vakuums bestimmt ist,und ein weiteres Vakuummeter 8, das zum Messen eines starken Vakuums bestimmt ist, sind in Verbindung mit dem Saugrohr 4 vorgesehen. Für die metallische Membran 3 wird als Werkstoff üblicherweise Nickel verwendet. Ein derartiger Wasserstoffdetektor kann im allgemeinen zwei Ar-

809823/0938

beitsweisen ausführen: eine Arbeitsweise bei statischem Gleichgewichtszustand und eine Arbeitsweise bei dynamischem Gleichgewichtszustand, wobei die zuletzt genannte Arbeitsbedingung üblicherweise für Messungen verwendet wird. Beim Betrieb im statischen Gleichgewicht wird das Absperrventil geschlossen gehalten, und der Partialdruck des Wasserstoffs im Vakuumsystem wird ins Gleichgewicht gebracht mit dem Partialdruck des Fluids durch den Wasserstoff, der durch die metallische Membran 3 geht. Der Wert des Partialdruckes, d.h. die Wasserstoffkonzentration im Fluid, wird im wesentlichen durch das Vakuummeter 7 gemessen, das für geringfügiges Vakuum bestimmt ist. Beim Betreiben im dynamischen Gleichgewichtszustand wird das Absperrventil 5 geöffnet, und die Wasserstoffeconzentration im Fluid wird von dem Ausgangswert der Ionenpumpe 6 beim Arbeiten derselben oder von dem Wert ermittelt, der von dem Vakuummeter 8 für starkes Vakuum angezeigt wird. Zur Ermittlung der Wasserstoffkonzentration in dem Fluid von dem Ausgangswert der Ionenpumpe oder von der -Anzeige des Vakuummeters für starkes Vakuum wird beim Betrieb im dynamischen Gleichgewichtszustand normalerweise eine sogenannte ''Eichkurve" verwendet, die man durch einen Eichversuch erhält, der vor der Durchführung von Messungen ausgeführt wird. Die Eichkurve erhält man auf die folgende Art und Weise: die Wasserstoffkonzentration im Fluid wird stufenweise geändert, und die Betriebsweise bei statischem Gleichgewicht und bei dynamischem Gleichgewicht wird wechselweise ausgeführt, währenddem die Bedingungen frei von Schwankungen bezüglich der Wasserstoffkonzentration in jeder Stufe eingestellt werden, um den Zusammenhang zwischen den Messungen bei den beiden Betriebsarten ermitteln zu können.

Eine Grundvoraussetzung für eine hochpräzise Wasserstoffbestimmung liegt darin, daß man eine Eichkurve mit hoher Genauigkeit erstellt hat, d.h., daß die Wasserstoffkonzentration

* im statischen Gleichgewichtszustand während des Eichversuches

809823/0938

genauer gemessen v/erden konnte, und daß man jegliche Änderung der Sauerstoffkonzentration in dem Fluid mit hoher Genauigkeit während der Arbeitsweise in dynamischem Gleichgewicht erfassen kann. Weiter müssen die entsprechenden Teile des Detektors so ausgelegt sein, daß sie im Hinblick auf ihre Gestalt und Abmessung zur Erfüllung dieser Bedingungen entsprechend ausgelegt sind.

Die optimalen Bedingungen für die Messung bei statischem Gleichgewicht kann man aus dem Schaubild in Fig. 2 entnehmen. Unter der Annahme, daß das Verhältnis A/d (cm) von Oberflächenbereich

A (cm ) der Metallmembrane zur Dicke d (cm) der Metallmembrane und die Menge an austretendem Gas q* (mm Hg*i/s) einer Oberflächeneinheit der Innenwandungsfläche des Vakuumabschnittes konstant sind, wird die Messung umso genauer, je kleiner der

Oberflächenbereich Ap (cm ) der Innenwandfläche im Vakuumabschnitt ist. Bei einem Wasserstcffdetektor, beispielsweise mit

einer Metallmembrane mit einer Oberfläche A von 200 cm und einer Dicke d von 0,05 cm beläuft sich das Verhältnis A/d auf 4 χ 10^ cm. Da die von der Innenwandfläche im Vakuumteil bei

hohen Temperaturen abgegebene maximal mögliche Gasmenge q*

— 11
ungefähr 10" mm Hg«i/s beträgt, müßte der Wandflächenbereich

ρ Ap im Vakuumsystem kleiner als 450 cm sein.

Da jedoch bei dem Wasserstoffdetektor der üblichen Bauart entsprechend Fig. 1 zwei Vakuummeter 7»8, ein Absperrventil 5 und eine Ionenpumpe 6 an das Saugrohr 4 angeschlossen werden müssen, ist es sehr schwierig, die Innenwandfläche des Vakuumsystemes innerhalb der optimalen Bedingungen einzuregeln.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Wasserstoffdetektor derart auszubilden, daß die Nachteile beim Stand der Technik überwunden sind. Insbesondere soll er die Durchführung eines Eichversuches mit hoher Präzision ermöglichen und somit eine hohe Genauigkeit bei der Messung im Grundbetrieb gewährleisten. Vor-

809823/0938

zugsweise soll die Betriebsweise bei der Durchführung des Eichversuches möglichst einfach durchführbar sein.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Wasserstoffdetektor, bei dem der Innenraum des Detektors durch eine Metallmembrane in einen Fluidabschnitt und einen Vakuumabschnitt unterteilt ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich ein derartiger Detektor dadurch aus, daß zv;ei Einheiten der Metallmembrane vorgesehen sind sowie Saugrohre, die unabhängig voneinander an die entsprechenden Einheiten der Metallmembrane anschließbar sind. Eines der Saugrohre ist mit einem Vakuummeter zur Messung beim statischen Gleichgewicht verbunden, während das andere Saugrohr mit einer Ionenpumpe oder einer Baugruppe verbunden ist, die eine Ionenpumpe und ein Vakuummeter umfaßt, die beide zur Messung beim dynamischen Gleichgewicht ausgelegt sind.

Die Metallmembrane zur Messung beim statischen Gleichgewicht ist vorzugsweise bezüglich des Oberflächenbereiches größer und bezüglich der Dicke kleiner als die Metallmembrane für die Messung beim dynmischen Gleichgewicht ausgelegt.

Die bei der Erfindung vorgesehenen Metallmembranen sind vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, an dem vorstehenden Ende verschlossen und erstrecken sich in die entsprechenden Saugrohre. Ein mit dem Fluidabschnitt in Verbindung stehendes Fluideinlaßrohr ist in jede rohrförmige Metallmembrane eingelegt.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in der Schaffung eines Wasserstoffdetektors, bei dem der Innenraum des Detektors durch eine Metallmembrane in einen Fluidabschnitt und einen Vakuumabschnitt unterteilt ist. Zwei Einheiten der Metallmembrane und Saugrohre sind vorgesehen, die unabhängig voneinander an die entsprechenden Einheiten von der Metallmembrane anschließbar sind. Ein Saugrohr ist mit einem Vakuummeter für den Betrieb beim statischen Gleichgewicht verbunden, und ein

809823/0938

anderes Saugrohr ist mit einer Ionenpumpe oder einer Baugruppe verbunden, die eine Ionenpumpe und ein Väkuummeter umfaßt, die beide für die Betriebsweise beim dynamischen Gleichgewicht ausgelegt sind.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines an sich bekennten Wasserstoffdetektors;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung der Verfahrensweise zum Bestimmen der optimalen Bedingungen bei Messungen im statischen Gleichgewicht dient;

Fig. 3»^ und 5 sind schematische Ansichten mehrerer Ausführungsformen des Wasserstoffdetektors nach der Erfindung;

Fig. 6 ist ein schematischer Aufbau einer weiteren Ausführungsform eines Wasserstoffdetektors nach der Erfindung ;

Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines rohrförmigen metallischen Membranabschnittes; und

Fig. 8 und 9 sind schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen des Wasserstoffdetektors nach der Erfindung.

In Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Wasserstoffdetekors nach der Erfindung gezeigt. Hierbei sind zwei Metallmembranen 13a und 13b für ein Fluidrohr 10 vorgesehen, das von einem Fluid,wie z.B. flüssiges Natrium oder Gas, durchströmt wird, sowie Saugrohre 14a und 14b, die unabhängig voneinander an die entsprechenden Metallraembranen 13a und 13b anschließbar sind. Auf diese Weise wird der Innenraum des Detektors durch die Metallmembranen 13a und 13b in einen

809823/0938

Fluidabschnitt 11 und zwei Vakuumabschnitte 12a und 12b unterteilt. Ein Vakuummeter 17 zur Messung von niedrigen Vakuumwerten ist in Verbindung mit den Saugrohren 14a vorgesehen, welche in ihrer Gesamtheit die Meßanordnung bei statischem Gleichgewicht bilden. Eine Ionenpumpe 16 und ein Vakuummeter 18 zur Messung eines starken Vakuums sind in Verbindung mit dem anderen Saugrohr 14b vorgesehen, die insgesamt eine Meßanordnung bei dynamischen Gleichgewicht bilden. Obgleich die beiden Metallmerabranen 13a und 13b vorzugsweise benachbart zueinander liegen, können sie auch entfernt voneinander angeordnet sein. Eine Pumpe zum vorläufigen und schnellen Absaugen von Gas in jedem Vakuumabschnitt 12a, 12b ist erforderlich, die jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig. 3 und in anderen Figuren der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Grundmessung der Wasserstoffkonzentration in dem Fluid erfolgt auf an sich bekannt Art und Weise. Die Ionenpumpe 16 wird demnach derart betrieben, daß Wasserstoff in dem Fluid durch die Metallmembrane 13b durchgehen kann und in den Vakuumabschnitt 12b eintritt. Der Ausgangswert der Ionenpumpe 16 oder der von dsm Vakuummeter 18 angezeigte Wert wird erfaßt und einer zuvor aufgestellten Eichkurve gegenübergestellt. Zur Aufstellung der Eichkurve wird die Wasserstoffkonzentration in dem Fluid stufenweise verändert, und die Messungen bei statischem Gleichgewicht und dynamischem Gleichgewicht werden gleichzeitig durchgeführt, wobei darauf geachtet wird, daß die Bedingungen in jeder Stufe frei von Konzentrationsschwankungen des Wasserstoffs sind, so daß man einen Zusammenhang zwischen den Meßwerten beider Meßanordnungen erhält. Wenn die Meßanordnung bei statischem Gleichgewicht und die Meßanordnung bei dynamischem Gleichgewicht wie bei der Erfindung getrennt voneinander ausgebildet sind, kann der Innenwandflächenbereich des Saugrohres 14a bei der Meßanordnung für statisches Gleichgewicht vermindert werden, um die Meßgenauigkeit und somit die Genauigkeit der Eichung beim Betreiben im statischen Gleichgewicht verbessern zu können. Auch braucht das Ventil, wie z.B. das in Fig.

809823/0938

mit 5 bezeichnete Ventil, zum Umschalten von der Messung beim statischen Gleichgewicht zur Messung beim dynamischen Gleichgewicht während des Eichversuches nicht betätigt zu werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wasserstoffdetektors nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind das Saugrohr 14a für die Meßanordnung im statischen Gleichgewicht und das Saugrohr 14b für die Meßanordnung im dynamischen Gleichgewicht miteinander über ein Rohr 20 verbunden, das mit einem Absperrventil 19 versehen ist. Das Absperrventil 19 wird während des Eichversuches und bei der Messung im dynamischen Gleichgewicht geschlossen gehalten, so daß bei diesem Detektor die gleichen Bewegung im Betriebszustand v/ie bei der Ausführungsform nach Fig. 3 auftreten. V/ie sich dem Diagramm in Fig. entnehmen läßt, sollte die von der Innenwandfläche der Vakuumanordnung beim Messen im statischen Gleichgewicht abgegebene Gasmenge q so klein wie möglich gemacht werden. Somit ist während des Betriebs ab und zu ein Ausheizen erforderlich, und ein solches Ausheizen ist unerläßlich, wenn ein beschädigtes Vakuummeter 17 ersetzt werden muß. Bei diesen Anwendungsfällen können das Abziehen des Wasserstoffes in dem Vakuumabschnitt 12a der Meßanordnung für das statische Gleichgewicht und das Ausheizen dadurch durchgeführt werden, daß man das Absperrventil 19 öffnet. Selbstverständlich kann zum Ausheizen eine andere Pumpe vorgesehen sein. Bei einem Aufbau, bei dem die beiden Saugrohre 14a, 14b miteinander über das Rohr 20 verbunden sind, das mit einem Absperrventil 19 versehen ist, sind die beiden Metallmembranen 13a und 13b so nahe wie möglich aneinanderliegend anzuordnen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform weist im wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleiche Betriebsweise wie die Ausführungsform nach Fig. 4 auf. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Metallmembrane 13a für die Meßanordnung bei statischem Gleichgewicht bezüglich

809823/0938

des Oberflächenbereiches A größer und bezüglich der Dicke d kleiner als die Metallmembrane 13b für die Meßanordnung bei dynamischem Gleichgewicht ausgelegt. Durch ein größeres Verhältnis A/d erhält man nach F.ig. 1 eine Verbesserung der Meßgenauigkeit beim Eichversuch.

In Fig. 6 ist eine schematische Anordnung einer weiteren Ausführungsform eines Wasserstoffdetektors nach der Erfindung gezeigt. Der Fluiddurchlaß umfaßt hierbei einen Ekonomizer 24 mit eingebauter Heizung, der ein Innenrohr 21, ein Außenrohr 22 und eine Heizeinrichtung 23 aufweist, die in das Innenrohr 21 eingesetzt ist. Der Boden des Innenrohres 21 ist mit zwei Öffnungen in den Seitenwandungen in der Nähe des unteren Endes versehen, und die Fluideinlaßrohre 25a und 25b sind mit den entsprechenden öffnungen verbunden. Das Außenrohr 22 ist mit einem Ablaßventil 26 am unteren Ende versehen, und an der Seitenwandung sind zwei Rohr 27a und 27b so verbunden und angeordnet, daß sie die entsprechenden Fluideinlaßrohre 25a und 25b umgeben. Jedes Rohr 27a oder 27b weist an der Innenseite ein blockförmiges Tragelement 28a, 28b auf, und ein am Ende geschlossene zylindrische Metallmembrane 29a,29b ist an dem blockförmigen Tragteil 28a,28b fest angebracht, so daß das Fluideinlaßrohr 25a,25b bedeckt ist. Somit ist der Innenraum jedes Rohres 27a,27b durch die Metallmembrane 29a,29b in einen Fluidabschnitt und einen Vakuumabschnitt unterteilt. Das Rohr 27a ist mit einem Vakuummeter 30 verbunden, das zur Messung bei statischem Druckgleichgewichtszustand bestimmt ist. Das Rohr 27b 1st mit einem Vakuumeter 31 verbunden, das zur Messung beim dynamischen Druckgleichgewichtszustand bestimmt ist, und an dieses Rohr sind ferner zwei Ionenpumpen 33a und 33b, die verschiedene Ausflußmengen liefern, über Schaltventile 32a und 32b angeschlossen. Die beiden Rohre 27a und 27b sind ebenfalls miteinander über ein Rohr 35 verbunden, das ein Absperrventil 34 aufweist.

809823/0938

Das zu messende Fluid tritt von dem oberseitigen Einlaßende 21a des Innenrohres 21 ein, strömt in dem Innenrohr 21 nach unten, geht durch die Fluideinlaßrohre 25a,25b, kehrt zu den Enden der Rohre 25a,25b um, steigt zwischen dem Innenrohr 21 und dem Außenrohr 22 nach oben und tritt an dem Auslaß 22a aus, was mit dem Pfeil in Fig. 6 angedeutet ist. Bei diesem Verlauf der Fluidströmung diffundiert V/asserstoff in dem Fluid durch die Metallmembrane 29a,29b. Bei der Messung im dynamischen Gleichgewicht, wenn die V/asserstoff konzentration in dem Fluid gering ist, ist das Schaltventil 32a offen, während das Schaltventil 32b geschlossen ist, und die Ionenpumpe 33a mit geringer Fördermenge wird so betrieben, daß man die Wasserstoffkonzentration messen kann. Wenn die Wasserstoffkonzentration in dem Fluid groß ist, wird das Schaltventil 32a geschlossen, während das Schaltventil 32b geöffnet wird, und die Ionenpumpe 33b mit größerer Förderleistung ist zum Messen der Wasserstoffkonzentration in Betrieb. Die Verwendung zweier Ionenpumpen mit unterschiedlicher Förderleistung ist vorteilhaft, da man einen größeren Meßbereich erfassen kann. Wenn ein zylindrischer Aufbau, wie in Fig. 6 gezeigt,vorgesehen ist, der an einem Ende mit der Metallmembrane verschlossen ist, kann man die Metallmembranen auf einfache Art und Weise mit gleichmäßiger Dicke auslegen, und der Membranoberflächenbereich läßt sich vergrößern, während man die Dicke der Membrane verringern kann, ohne daß Nachteile bezüglich der Festigkeit zu befürchten sind. Hierdurch erhält man eine besseren Präzision bei der Messung. Da ebenfalls jede rohrförmige Metallmembrane an einer Stelle festgelegt ist, kann sie leicht montiert werden. Auch wird jegliche Längenausdehnung der rohrförmigen Metallmembrane infolge der Wärmeausdehnung durch das freie Ende der rohrförmigen Membrane ausgeblichen, so daß sich bei Temperaturänderungen keine Beanspruchungen bilden können. Da ferner jedes Fluideinlaßrohr innerhalb der zugeordneten rohrförmigen Metallmembrane angeordnet ist, kann das Fluid gleichmäßig und eben durchströmen, ohne daß es in der rohrförmigen Membrane stehenbleibt.

809823/0938

Eine derartige rohrförmige Membrane kann auch nach der Erfindung anders ausgebildet werden. Bei der in Fig. 7 beispielsweise gezeigten Metallmembrane 4a ist eine zylindrische Gestalt vorgesehen, wobei ihre beiden Enden offen sind und das proximale Ende der zylindrischen Metallmembrane ist an einem blockförmigen Tragteil 48 befestigt, das auf dem Innenraum eines Außenrohres 47 vorgesehen ist. Eine Endplatte 50 aus demselben Material, wie das blockförmige Tragteil 48 ist an dem vorstehenden Ende des Zylinders zum Verschließen desselben vorgesehen. Die anderen Einrichtungen sowie die Fluiddurchlaufbahn entsprechen denjenigen der Ausführungsform in Fig. 6, so daß diese nicht näher erläutert zu werden brauchen. Mit 45 ist ein Fluideinlaßrohr bezeichnet.Wemeine so ausgebildete zylindrische Metallmembran vorgesehen ist, braucht das vorstehende Ende nicht gekrümmt ausgebildet zu sein, und es bietet sich an,den zylindrischen Abschnitt allein auszubilden, so daß man die Dicke der Membrane gleichmäßiger gestalten kann. Eine Endbearbeitung auf beispielsweise 0,5 mm + 0,02 mm ist hierbei möglich, so daß man die Erraittlungsgenauigkeit steigern kann.

In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform des Wasserstoffdetektors nach der Erfindung gezeigt. Nach Fig. 8 ist ein blockförmiges Gebilde 58 mit zwei kreisförmigen Öffnungen an einem Außenrohr 52 vorgesehen. Vakuumseitig sind Zylinder 57a, 57b dem Außenrohr 52 gegenüberliegend angeordnet, um die entsprechenden öffnungen in dem blockförmigen Gebilde 58 bedecken zu können. In einer der öffnungen in dem blockförmigen Gebilde 58 ist eine dickwandige, kurze, rohrförmige Metallmembrane 59a vorgesehen, die sich in den vakuumseitigen Zylinder 57b erstreckt, wobei das Ende der rohrförmigen Metallmembrane 59b mit einem Ende eines zylindrischen Rohres 60b verbunden ist, dessen vorstehendes Ende verschlossen ist. In der anderen öffnung in dem blockförraigen Gebilde 58 ist eine dünnwandige, längliche, rohrförmige Metallmernbrane 59a vorgesehen, die sich in die Vakuumseite des Zylinders 57a erstreckt, wobei das vorstehende Ende

809823/0938

der rohrförmigen Metallmembrane 59a durch eine Endplatte 60a verschlossen ist. Der Abstand von dem blockförmigen Gebilde 5β zu dem Ende des abschließenden Rohres 60b ist gleich dem Abstand von dem blockförmigen Gebilde 58 zu der Endplatte 60a. In die entsprechenden rohrförmigen Metallmembrane 59a und 59b sind die Fluideinlaßrohre 55a,55b mit der entsprechenden Gestalt eingepaßt und eingelegt, v/obei die Enden in der Nähe der entsprechenden Fluideinlaßrohre mit einem gemeinsamen Innenrohr 51 verbunden sind. Die rohrförmige Metallmembrane 59b mit großer Wanddicke und kleinem Oberflächenbereich dient zur Messung beim dynamischen Gleichgewicht, während die Metallmembrane 59a mit kleiner Wanddicke und großem Oberflächenbereich zur Messung beim statischen Gleichgewicht bestimmt ist. Wenn eine derartige Endanordnung des Rohres und ähnlich ausgebildete Fluideinlaßrohre vorgesehen sind, können die Strömungswiderstände beim Durchlaufen ausgeglichen und gleichgemacht werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist ein blockförmiges Gebilde 58 mit drei kreisförmigen Öffnungen innerhalb eines Auslaßrohres 72 versehen,und dem Außenrohr 72 gegenüberliegend sind ebenfalls ein vakuumseitiger Zylinder 77b, der nur eine Öffnung in dem blockförmigen Gebilde 78 bedeckt, und ein weiterer vakuumseitiger Zylinder 77a vorgesehen, der die restlichen beiden Öffnungen in dem blockförmigen Gebilde bedeckt. An einen Ende der Öffnungen in dem blockförmigen Gebilde 78 ist eine dickwandige rohrförmige Metallmembrane 79b vorgesehen, die sich in den vakuuraseitigen Zylinder 77b erstreckt,und in den restlichen beiden Öffnungen in dem blockförmigen Gebilde 78 sind dünnwandige, rohrförmige Metallmembrane 79a,79b vorgesehen, die sich in den anderen vakuumseitigen Zylinder 77a erstrecken, wobei das vorstehende Ende jeder der rohrförmigen Metallmembrane 79a,79b durch eine Endplatte 70a,70b verschlossen ist. In die entsprechenden rohrförmigen Metallmembrane 79a,79b sind Fluideinlaßrohre 75a,75b eingesetzt, die mit einem gemeinsamen Innenrohre 71 verbunden sind. Da zwei dünnwandige, rohrförmige Me-

809823/0938

tallmembrane 79a parallel zueinander an der Vakuumseite des Zylinders 77a vorgesehen sind, bildet sich in diesem Zylinder 77a eine doppelt so große Membranfläche wie in dem Zylinder 77b, in den nur eine dickwandige, rohrförmige Metallmembrane 79b eingesetzt ist, so daß die zuerst genannte Anordnung zur Messung beim statischen Gleichgewicht dient. Die Membranfläche läßt sich entsprechend der Anzahl von dünnwandigen, rohrförmigen Metallmembranen 79a vergrößern.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 8 und 9 ist der vakuumseitige Zylinder 57b,77b, der die dickwandige, rohrförmige Metallmembrane 59b,79b enthält, mit einer Vakuumpumpe 62,82 und einem Vakuummeter 63,83 über ein Rohr 61,81 verbunden, während der andere vakuumseitige Zylinder 57a,77a, der die dünnwandige, rohrförmige Metallmembrane oder Metallmembranen 59a,79a enthält, über ein Rohr 64,84 mit einem Vakuummeter 65,85 verbunden ist. Die beiden Rohre 61,64 und 81,84 sind miteinander über ein verstellbares Auslaßventil 66,86 verbunden, das im Grundbetriebszustand geschlossen gehalten ist.

Wenn der Wasserstoffdetektor nach der Erfindung wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, läßt sich der Innenwandflächenbereich der Rohre bei der Meßanordnung im statischen Gleichgewicht minimalisieren, und das Verhältnis A/d der Metallmembrane bei der Meßanordnung im statischen Gleichgewicht kann unabhängig von der Anordnung und der Ausbildung der Meßanordnung für das dynamische Gleichgewicht größer ausgelegt sein. Hierdurch läßt sich die Meßgenauigkeit und somit die Eichgenauigkeit beim Messen im statischen Gleichgewichtszustand verbessern. Auch bei der Eichprüfung sind keine zeitraubenden Betätigungsarten zum Umschalten des Absperrventiles und zur Durchführung und zur Umschaltung vom Messen beim statischen zum Messen beim dynamischen Gleichgewicht erforderlich. Somit läßtsich mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung der Meßvor-

809823/0938

2 / D 4 2 7 7

gang einfacher und mit hoher Präzision ausführen, wobei man den Detektor selbst nicht manuelle zu betätigen zu braucht.

ORIGINAL INSPECTED

809823/0938

Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE München a · BrttunausstraBe 4 · Telefon Semmel Nr 935341 ■ Telegramme Zumpat · Telex 539979 6/Li Ref.216 DORYOKURO KAKUNENRYO KAIHATSU JIGYODAN Tokyo/Japan Patentansprüche

1. Wasserstoffdetektor, dessen Innenraum durch eine Metallmembrane in einen Fluidabschnitt und einen Vakuumabschnitt unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembrane in zwei Einheiten (13a,13b;29a,29b) ausgebildet ist und Saugrohre (14a, I4b;271»27b) unabhängig mit den entsprechenden Einheiten (I3a,13b;29a,29b) der Metallmembrane verbindbar sind, wobei ein Saugrohr (1Aa,27a) mit einem Vakuummeter (17,30) zur Messung beim statischen Gleichgewicht und das andere Saugrohr (14b,27b) mit einer Ionenpumpe (16,33a,33b) oder einer Baugruppe verbunden ist. die eine Ionenpumpe (16,

33a,33b) und ein Vakuummeter (18,31) umfaßt, die beide zur Messung beim dynamischen Gleichgewicht bestimmt sind.

2. Wasserstoffdetektor nach "Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von A/d bei der Metallmembrane (13a,29a) zur Messung beim statischen Gleichgewicht größer als bei der Metallmembrane (13b,29b) zur Messung beim dynmischen Gleichgewicht ist, wobei mit A der Oberflächenbereich der Membrane und mit d die Dicke der Membrane bezeichnet ist.

3. Wasserstoffdetektor nach Anspruch 1 oder 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß beide Saugrohre (I4a,i4b;27a,27b) miteinander über ein Rohr (20,35) verbunden sind, das mit einem Absperrventil (19) versehen ist.

4. Wasserstoffdetektor lach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Metallmembranen (59a,59b;79a,79b) rohrförmig ausgebildet ist, am vorstehenden Ende verschlossen ist und in die entsprechenden Saugrohre (57a,57b;77a,77b) ragt, und daß ein Fluideinlaßrohr (55a,55b;75a,75b) in jede der rohrförmigen Metallmembranen (59a,59b;79a,79b) im Fluidabschnitt eingesetzt ist (Figo 8 und 9).

5. Wasserstoffdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Metallmembranen rohrförmig ausgebildet ist und beide Enden offen sind, daß das benachbart liegende Ende der rohrförmigen Metallmembrane an einem blockförmigen Tragteil (58,78) befestigt ist, das im Innenraum des Saugiohres (52,72) angeordnet ist, und daß das vorstehende Ende der rohrförmigen Metallmembrane durch eine Endplatte (50) verschlossen ist, die aus demselben Material wie das blockförmige Tragteil (58,78) besteht.

6. Wasserstoffdetektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge-

809823/0938

* kennzeichnet, daß die rohrförmige Metallmembrane (59b,79b) zur Messung beim dynamischen Gleichgewicht einen kurzen rohrförmigen metallischen Membranabschnitt und ein zylindrisches Rohr umfaßt, das mit dem Ende der kurzen rohrförmigen Metallmembrane verbunden ist, daß das vorstehende Ende des zylindrischen Rohrabschnittes verschlossen ist, und daß die Gesamtlänge der rohrförmigen Metallmembrane (59b,79b) zur Messung beim dynamischen Gleichgewicht im wesentlichen gleich der Länge der rohrförmigen Metallmembrane (59a,79a) zur Messung beim statischen Gleichgewicht ist.

7. Wasserstoffdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere rohrförmige Metallmembranen vorgesehen sind, in die jeweils ein Fluideinlaßrohr eingesetzt ist, und daß die rohrförmigen Metallmembranen parallel zu dem Saugrohr zur Messung beim statischen Gleichgewicht geschaltet ist.

809823/0938