DE2821190C2

DE2821190C2 - Gas-Analyseverfahren

Info

Publication number: DE2821190C2
Application number: DE19782821190
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner 5000 Köln Weber
Original assignee: Zellweger Uster 4000 Duesseldorf De GmbH
Current assignee: Zellweger Uster 4000 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 1978-05-13
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1985-03-14
Also published as: DE2821190B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gas-Analyseverfahren sowie ein Analysegerät zur Bestimmung der Zusammensetzung einer kleinen Gasprobe, wobei das Meßgas mit Hilfe einer Umwälzpumpe über ein Rohrleitungssystem durch eine Meßzelle gedrückt wird.

Bekannte im Betrieb einsetzbare Analysegeräte werden dadurch betrieben, daß Meßgas in das Gerät eingeleitet, durch die Meßzelle hindurchgeführt und anschließend wieder abgeführt wird. Diese offenen Systeme können zuverlässig betrieben werden, wenn genügend Meßgas zur Verfügung steht Wenn jedoch nur kleine Meßgasproben vorhanden sind, d. h. Probemengen von unter 100 ecm, so werden die Meßsignale ungenau, da diese eine bestimmte Anlaufzeit benötigen. Sehr kleine Meßgasproben können mit den bekannten Betriebsmeßgeräten überhaupt nicht analysiert werden, da unter einer bestimmten Probenmenge kein Meßsignal erzeugt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgtte zugrunde, eine Gasanalysemethode zu schaffen, mit der auch kleine Meßgasmengen unter Betriebsbedingungen zuverlässig analysiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß zunächst eine bestimmte Meßgasmenge in das Rohrleitungssystem eingebracht wird, daß das Rohrleitungssystem dann über die Umwälzpumpe und die Meßzelle zu einem geschlossenen Kreislauf geschaltet wird und daß das in dem geschlossenen Kreislauf befindliche Gas schließlich beliebig lange kontinuierlich durch den Kreislauf gepumpt wird.

Das erfindungsgemäße Gasanalyseverfahren macht üie Anwendung verschiedener Analysemethoden möglich, die bisher lediglich beim Vorhandensein größerer Meßgasmengen anwendbar waren. Beispielsweise kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gasanalyseverfahrens selbst beim Vorhandensein einer nur sehr geringen Meßgasprobe das Prinzip der Wärmetönung durch katalytische Verbrennung eingesetzt werden, das als Betriebsmeßmethode sehr gern angewandt wird.

Zur Einbringung einer bestimmten Meßgasmenge kann ein vorgegebener Abschnitt des Rohrleitungssystems mit Meßgas gefüllt werdea Alternativ ist es aber auch möglich, ein mit Meßgas gefülltes Behältnis in das Rohrleitungssystem zu schalten.

Vorzugsweise wird das gesamte System vor dem Einbringen des Meßgases mit Luft durchspült, so daß jeweils definierte Anfangsbedingungen geschaffen wer-

den können. Die eingebrachte Meßgasprobe kann dann mit der in dem System befindlichen Luft zu einem definierten Mischungsverhältnis gemischt werden, wodurch die Meßgasprobe mit Sauerstoff angereichtert und eine Herabsetzung der Meßgaskonzentration erreicht werden kann. Nach der Durchmischung kann das Gemisch beliebig lange durch die Meßzelle gepumpt werden.

Das Analysegerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das eine Meßzelle, ein mit einem Eingang und einem Ausgang versehenes, durch die Meßzelle führendes Rohrleitungssystem sowie eine Umwälzpumpe aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungssystem einen wahlweise schließbaren, gesonderten Einlaß für das Meßgas aufweist und daß zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs der Rohrleitungseingang und -ausgang über eine Kurzschlußleitung miteinander verbindbar sind.

Der Meßgaseinlaß mündet vorzugsweise in einem bestimmten Abstand von dem Rohrleitungsausgang in das Rohrleitungssystem, wobei der Abschnitt des Rohrleitüngssystems zwischen dem Meßgaseinlaß und dem Rohrleitungsausgang ein definiertes Volumen darstellt Nachdem das gesamte System zunächst mit Luft durchspült worden ist, kann der definierte Abschnitt des Rohrleitungssystems durch Betätigung der in diesem Abschnitt vorgesehenen Umwälzpumpe mit Meßgas gefüllt werden, das anschließend mit der in dem System befindlichen Luftmenge gemischt werden kann.

Alternativ kann das Rohrleitungssystem auch Anschlußstellen zum Einschalten eines Meßgasbehälters in den Kreislauf aufweisen, wobei die Anschlußstellen für den Meßgasbehälter vorzugsweise zwischen den Rohrleitungseingang und -ausgang angeordnet sind und der eingesetzte Meßgasbehälter einen Teil der Kurzschlußleitung bildet

In dem Rohrleitungssystem kann ferner ein Mischgefäß vorgesehen sein, welches das Mischen der Meßgasprobe mit der Systemluft erleichtert

Dieses Misrhgefäß kann in demjenigen Abschnitt des Rohrleitungssystems angeordnet sein, der zwischen dem Meßgaseinlaß und dem Rohrleitungsausgang liegt Da das Mischgefäß eine größere Gasmenge aufnehmen kann, kann der für die Aufnahme der Meßgasprobe vorgesehene Rohrleitungsabschnitt relativ kurz gehalten werden.

Parallel zu der Meßzelle ist vorzugsweise eine Bypassleitung angeordnet wobei der Kreislauf entweder über die Meßzelle oder die Bypassleitung schaltbar ist Während des Mischvcrsjangs verläuft der Kreislauf zunächst nur über die Bypassleitung und anschließend, wenn ein hcnogenes Gemisch hergestellt ist wird der Kreislauf über die Meßzelle geschaltet

Zur Durchführung der einzelnen Schaltungen sind vorzugsweise Dreiwegeventile vorgesehen, die zweckmäßig magnetbetätigt sind.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaubild eines Analysegerätes,

Fig.2 bis 6 verschiedene Betriebszustände des Gerätes gemäß F i g. 1 und

F i g. 7 ein Schaubild eines anderen Ausführungsbeispiels des Analysegerätes.

Nach Fig. 1 der Zeichnung besteht das Analysegerät aus einer Meßzelle 1, einem durch die Meßzelle verlaufenden Rohrleitungssystem 2, einem in das Rohrleitungssystem geschalteten MischgcfäQ 3 sowie einer Umwälzpumpe 4. Das Rohrleitungssystem 2 weist einen Eingang 5 sowie einen Ausgang 6 auf, die zuHerstellung eines geschlossenen Kreislaufs über eine

■ Kurzschlußleitung 7 miteinander verbindbar sind. Zur Schaltung vom offenen System auf das geschlossene System sind magnetbetätigte Dreiwegeventile 8 und 9 vorgesehen.

Ferner weist das Rohrleitungssystem 2 einen über ein ι Dreiwegeventil 10 wahlweise schließbaren gesonderten Einlaß 11 für das Meßgas auf. Der Meßgaseinlaß 11 ist in einem Abstand vom Rohrleitungsausgang 6 angeordnet In diesem Abschnitt 12 befinden sich auch das Mischgefäß 3 sowie die Umwälzpumpe 4. Der Abschnitt

■ 12 des Rohrleitungssystems zwischen dem Meßgaseinlaß 11 und dem Rohrleitungsausgang 6 stellen zusammen mit dem Mischgefäß 3 und der Pumpe 4 ein definiertes Volumen dar.

Parallel zu der Meßzelle 1 ist eine Bypassleitung 13

> vorgesehen, die über magnetbetätigte Dreiwegeventile 14 und 15 mit der Rohrleitung 2 verbindbar ist. Gleichzeitig kann durch Betätigung des Dreiwegeventile 14 und 15 der Durchgang durch die Meßzelle 1 unterbrochen werden.

Die Durchführung des Analyseverfahrens mit dem in F i g. 1 schematisch dargestellten Gerät läuft wie folgt ab:

Zunächt wird das gesamte System, wie in F i g. 2 dargestellt mit Spülluft gespült Entsprechend der in

> F i g. 2 dargestellten Stellung der Magnetventile 8, 14, 15,10 und 9 wird über den Eingang 5, die Meßzelle 1, das Mischgefäß 3 und die Umwälzpumpe 4 Spülluft angesaugt und über den Rohrleitungsausgang 6 wieder abgeführt Anschließend wird, wie in F i g. 3 dargestellt,

• durch entsprechende Betätigung der Magnetventile 14 und 15 der Spülluftdurchgang durch die Bypassleitung 13 gelenkt so daß auch diese gespült wird.

Nachdem das ganze System mit frischer Spülluft gefüllt ist wird, wie in Fig.4 veranschaulicht ist, die Meßgasprobe angesaugt Hierbei werden die Magnetventile 10 und 9 in die in F i g. 4 dargestellte Stellung gebracht, so daß die Meßgasprobe über den Meßgaseinlaß 11, das Mischgefäß 3 sowie die Meßgaspumpe 4 angesaugt wird. Nachdem der gesamte Rohrleitungsab-

• schnitt 12 zwischen den Magnetventilen 9 und 10 mit Meßgas gefüllt ist wird das Magnetventil 10 wieder in die in F i g. 5 dargestellte Stellung gebracht, in der der Meßgaseinlaß 11 verschlossen ist Gleichzeitig werden die Magnetventile 8 und 9 derart geschaltet, daß der Rohrleitungseingang 5 und der -ausgang 6 über die Kurzschlußleitung 7 miteinander verbunden werden. Die in das System eingebrachte Meßgasprobenmenge wird dann mit der in dem übrigen System befindlichen Spülluft über die Bypassleitung 13 gemischt

Nacti Abschluß der Mischphase werden die Magnetventile 14 und 15 umgeschaltet so daß der Kreislauf nicht mehr über die Bypassleitung 13 sondern zur Durchführung der Analyse durch die Meßzelle 1 verläuft wie in F i g. 6 veranschaulicht ist Die Meßphase wird solange ausgedehnt bis die Analyse abgeschlossen ist

Danach kann das System erneut gespült werden, wozu die Magnetventile dann wieder in die in F i g. 2 dargestellte Stellung gebracht werden.

Das in dem System befindliche Mischgefäß 3 kann gleichzeitig als Kondr nsatabscheider dienen.

Die in F i g. 7 veranschaulichte Ausführungsform des Analysegerätes arbeitet nach einem ähnlichen Schema.

Entsprechend sind gleiche Teile mit gleichen Positionszahlen versehen worden, wobei diese mit einem Apostroph versehen sind. Auch dieses Gerät umfaßt eine Meßzelle 1', ein durch diese verlaufendes Rohrleitungssystem 2', ein Mischgefäß 3' sowie eine Umwälzpumpe 4'. Auch bei dieser Ausfiihrungsform ist parallel zu der Meßzelle 1' eine Bypassleitung 13' vorgesehen, die über Magnetventile 14' und 15' ein- oder ausgeschaltet werden kann. Der Rohrleitungseingang 5' sowie der Ausgang 6' können Magnetventile 8' und 9' verschlossen werden. Zwischen den Magnetventilen 8' und 9' ist allerdings keine durchgehende Kurzschlußleitung zur Herstellung eines geschlossenen Kreislaufs vorgesehen, sondern es sind lediglich Anschlußstellen 16 und 17 zum Zwischenschalten eines abgeschlossenen, mit einer Meßgasprobe gefüllten Behälters 18 vorgesehen. Der Behälter 18 ist an beiden Enden mit Absperrventilen 19 und 20 versehen, so daß beim öffnen dieser beiden Ventile und bei entsprechender Stellung der Magnetventile 8' und 9' ein geschlossener Kreislauf durch das System hergestellt werden kann.

Das in Fig. 7 dargestellte Gerät arbeitet in gleicher Weise wie das in F i g. 1 bis 6 veranschaulichte Gerät. Zunächst wird wie in F i g. 2 und 3 das gesamte System einschließlich der Bypassleitung 13' mit Spülluft gespült. Anstelle des in Fig.4 dargestellten Füllens des Rohrleitungsabschnittes 12 mit Meßgas wird der Behälter 18 an die Anschlußstellen 16 und 17 angeschlossen und es werden die Ventile 19 und 20 des Behälters geöffnet. Dann wird die in dem Behälter 18 befindliche Meßgasprobe mit der in dem System befindlichen Spülluft gemischt, wobei die Magnetventile 8', 9', 14' und 15' die gleiche Stellung einnehmen, wie in F i g. 5 dargestellt. Nach Abschluß des Mischvorgangs werden gemäß Fig. 6 die Magnetventile 14' und 15' betätigt, so daß der Kreislauf durch die Meßzelle 1 führt und das Analyseverfahren durchgeführt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gas-Analyseverfahren zur Bestimmung der Zusammensetzung einer kleinen Gasprobe, wobei das Meßgas mit Hilfe einer Umwälzpumpe über ein Rohrleitungssystem durch eine Meßzelle gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine bestimmte Meßgasmenge in das Rohrleitungssystem eingebracht wird, daß das Rohrleitungssystem dann über die Umwälzpumpe und die Meßzelle zu einem geschlossenen Kreislauf geschaltet wird und daß das in dem geschlossenen Kreislauf befindliche Gas schließlich beliebig lange kontinuierlich durch den Kreislauf und damit durch die Meßzelle gepumpt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einbringung einer bestimmten Meßgasmenge ein vorgegebener Abschnitt des Rohrleitungssystems mit Meßgas gefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zur Einbringung einer bestimmten Meßgasmenge ein mit Meßgas gefülltes Behältnis in das Rohrleitungssystem geschaltet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen des Meßgases das gesamte System mit Luft durchspült wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgas vor dem Durchlauf durch die Meßzeüe mit der in dem System befindlichen Luft gemischt wird.

6. Analysegerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Aasprüct»? 1 bis 5 mit einer Meßzelle, einem mit einem Eingang und einem Ausgang versehenen, durch di Meßzelle geführten Rohrleitungssystem sowie einer Umwälzpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungssystem (2; 2') einen wahlweise schließbaren, gesonderten Einlaß (10,11; 18,19,20) für das Meßgas aufweist und daß zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs der Rohrleitungseingang (5; 5') und -ausgang (6; 6') über eine Kurzschlußleitung (7; 16, 17, 18) miteinander verbindbar sind.

7. Analysegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßgaseinlaß (10, 11) in einem bestimmten Abstand von dem Rohrleitungsausgang (6) in das Rohrleitungssystem (2) mündet, wobei der Abschnitt (12) des Rohrleitungssystems zwischen dem Meßgaseinlaß und dem Rohrleitungsausgang ein definiertes Volumen darstellt

8. Analysegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohrleitungsabschnitt (12) die Umwälzpumpe (4) angeordnet ist

9. Analysegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungssystem (2') Anschlußstellen (16* 17) zum Einschalten eines Meßgasbehälters (18) in den Kreislauf aufweist

10. Analysegerät nach Anspruch 9, daß die Anschlußstellen (16,17) für den Meßgasbehälter (18) zwischen dem Rohrleitungseingang (5') und dem -ausgang (6') angeordnet sind, wobei der eingesetzte Meßgasbehälter (18) einen Teil der Kurzschlußleitung bildet

11. Analysegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohrleitungssystem (2; 2') ein Mischgefäß(3;3') vorgesehen ist.

12. Analysegerät nach den Ansprüchen 7 und 11,

dadurch gekennzeichnet daß das Mischgefäß (3) in demjenigen Abschnitt (12) des Rohrleitungssystems (2) angeordnet ist der zwischen dem Meßgaseinlaß (10,11) und dem Rohrleitungsausgang (6) liegt

13. Analysegerät nach einem der Ansprüche 6 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Meßzelle (1; 1') eine Bypassleitung (13; 13') liegt, wobei der Kreislauf entweder über die Meßzelle oder die Bypassleitung schaltbar ist

14. Analysegerät nach einem der Ansprüche 6 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der einzelnen Schaltungen magnetbetätigte Dreiwegeventile vorgesehen sind.

15. Analysegerät nach einem der Ansprüche 6 bis

14, dadurch gekennzeichnet daß als Meßzelle ein nach dem Prinzip der Wärmetönung durch katalytische Verbrennung arbeitendes Gerät vorgesehen ist