DE2900624C3 - Zweistrahl-Gasanalysator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweistrahl-Gasanalysator, wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben.

Zur Gasanalyse werden heute häufig nichtdispersive Infrarot- oder Ultraviolett-Gasanalysatoren verwendet, das heißt, die ohne Lichtzerlegung arbeiten und zur M essung z. B. der Kohlenmonoxid-Konzentration in der Luft Verwendung finden.

Bekannte nichtdispe.-siv arbeitende Infrarot-Gasanalysatoren sind in Fig. 1 und 2 der anliegenden Zeichnung dargestellt. Der bekannte Gasanalysator nach F i g. 1 arbeitet mit zwei Strahlengängen und zerhacktem Lichtstrom; er enthält Lichtquellen 44, 44, einen Chopper 45, eine Referenzzelle 46, eine Meßzelle 47 und einen Detektor 4t. Es sind für diesen Zweck schon verschiedene Arten von Detektoren 41 benutzt worden; die hier vorliegende Ausführung weist einen pneumatischen Detektor mit einem Kondensatormikrophon auf. Zur Ausschaltung des Einflusses von Änderungen der Umgebungstemperatur auf den Detektor 41 hat dieser eine rechte und eine linke Kammer 42, 42, die über eine Öffnung 43, über die sich der Druck immer statisch ausgleicht, in Verbindung stehen, so daß der Detektor 41 nur dynamische Drücke mit kurzem Zyklus feststellen kann. Der Chopper 45 unterbricht die beiden von den Lichtquellen 44, 44 abgegebenen Infrarotstrahlen periodisch. Ferner ist ein Infrarotstrahlen nicht absorbierendes Gas, beispielsweise Stickstoff, in einer Referenzzelle 46 enthalten. In eine Meßzelle 47 wird Eich-Gas eingegeben. Dabei wird die Energie der die beiden Kammern 42 des Detektors 41 erreichenden Infrarotstrahlen im Gleichgewicht gehalten und außerdem werden ihre Phasen so angeglichen, daß der Ausgang des Detektors auf Null justiert werden kann. Dann wird das Prüfgas in die Meßzelle 47 eingeführt, und während es die Meßzelle durchströmt, absorbiert es Energie der Infrarotstrahlen, so daß zwischen den durch die Referenzzelle 46 und durch die Meßzelle 47 hindurchtretenden Infrarotstrahlen ein Energieunterschied auftritt, der zur Erzeugung eines unausgeglichenen Drucksignals führt, welches synchron zu den Zyklen des Choppers 45 zwischen den beiden Kammern 42, 42 des Detektors auftritt. Durch Verstärkung dieses Differenzwertes kann die Konzentration der spezifischen Gaskomponente in dem Prüfgas auf einer Anzeigeeinrichtung 48 abgelesen bzw. gemessen werden.

Das optische System der bekannten Anordnung neigt jedoch zum Driften und zeigt daher keine Stabilität im hochempfindlichen Meßbereich. Deshalb ist dieses Verfahren bzw. dieses Gerät nicht zur Messung besonders kleiner Mengen gasförmiger Komponenten geeignet. Weil bei einem Energieausgleich eine besonders hohe Präzision erforderlich ist, ist das Justieren zum Angleichen der Phasen (Nulljustierung am Detektor 41) sehr mühselig und zeitraubend, und für die Justierung ist eine teuere Apparatur erforderlich. Ferner treten bei dem genannten Gerät Wartungsprobleme auf, weil es mechanisch bewegliche Teile enthält.

Fig.2 zeigt einen lichtstreuungsfrei arbeitenden

Einstrahl-Gasanalysator, bei dem — im Gegensatz zu dem bekannten Ausführungsbeispiel von F i g. 1 — ohne Referenzzelle und ohne Umlaufzerhacker mit intermittierendem Licht gearbeitet wird. Die bekannte Ausführung von Fig.2 enthält einen Detektor 58, der als pneumatischer Detektor ausgebilde ist, obwohl hier verschiedene Detektorarten schon benutzt worden sind. Die von einer Lichtquelle 55 abgegebenen Infrarotstrahlen werden so lange nicht absorbiert, wie eine Meßzelle 51 mit einem Eich-Gas gefüllt ist Andererseits absorbiert eine spezielle gasförmige Komponente in einem Prüfgas Infrarotstrahlen, wenn dieses Prüfgas in die Meßzelle 51 eingeführt wird. In diesem Falle wird eine Kondensatormembran 57 in einer separaten Kammer 56 mit einem Druck beaufschlagt, so daß sich die statische Kapazität des Kondensators mit einem konstanten Zyklus ändert, der synchron zu einem Wechselzyklus von elektromagnetischen Dreiwegeventilen 52a, 52£> abläuft. Die Messung der gasförmigen Komponente erfolgt durch elektrische Messung solcher Änderungen in der statischen Kapazität des Kondensators. Ein nach dem Prinzip der periodisch wechselweisen Füllung der Küvette mit der Meß- und der Referenzsubstanz arbeitendes Einstrahlgerät ist aus der DE-OS 26 49 190 bekannt.

Zwar ist dieser Einzellentyp dem zuvor beschriebenen bekannten Gasanalysator in mancher Beziehung überlegen; andererseits aber muß die Meßzelle 51 verlängert werden, um besonders kleine Mengen gasförmiger Komponenten in dem Prüfgas messen zu können. Weil die Quantität der absorbierten Infrarotstrahlen sich proportional zur Länge der Zelle verhält, muß also der Raum zur Aufnahme des Prüfgases in der Meßzelle 51 erhöht werden. Dabei erhöht sich beim Messen von gasförmigen Komponenten in kleinen Mengen die Menge des in die Meßzelle 51 eingeführten Prüfgases oder Eich-Gases erheblich. Beispielsweise benötigt man für die Messung von Kohlenmonoxid in Luft eine Zellenlänge L von 30 bis 50 cm und dadurch ein Gasaufnahrr.evolumen V von 90 bis 150cm^J. Wenn man in dem Detektor mit einer Frequenz von 5 Hz arbeitet, dann müssen etwa 27 bis 45 1/rnin Prüfgas oder Eich-Gas in die Meßzelle 51 gegeben werden. Dafür benötigt man eine Pumpe mit großer Kapazität und eine umfangreiche Apparatur. Das führt zu Problemen auf « der Kostenseite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für den praktischen Einsatz geeignete, stabil jnd präzise arbeitende Vorrichtung zur Gasanalyse der eingangs genannten Art aufzuzeigen, die sich insbesondere i.ur Messung von in kleinen Mengen vorhandenen gasförmigen Komponenten eignet.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weilerbildungen der Vorrichtung sind in Unleransprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der auch der Stand der Technik enthalten ist, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 den eingangs erläuterten Stand der Technik,

F i g. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Erfindung,

F i g. 4(a) bis (c) graphische Darstellungen des Detektorausgangssignals, F i g. 5(a) bis (d) ein zweites Ausführungsbeispiel,

F i g. 6 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seijenansicht der Ausführung von F i g. 6,

F i g. 8 eine geöffnete perspektivische Darstellung der Elemente von F i g. 7 und

F i g. 9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels.

Das in Fig.3 der Zeichnung dargestellte erste Ausführungsbeispiel enthält einen eine erste Kammer 7 und eine zweite Kammer 8 aufweisenden Kammerabschnitt E, in den über einen Zuführabschnitt C das zu prüfende Gas und das Standardgas eingeführt werden, ferner einen Umschaltabschnitt D zum Vertauschen der Zuführleitungen in konstanten Intervallen und einen Detektorabschnitt F. Innerhalb eines ersten Gasströmungspfades 1 und eines zweiten Gasströmungspfades 2 vnit je einem Einlaß A bzw. B sind je ein Druckregler 3a bzw. 3b, ein Nadelventil 4a bzw. 4b und ein elektromagnetisches Drei-Wegeventil 5a bzw. Sb in Serie angeordnet. Die beiden Gasströmungspfade 1 und 2 sind jeweils mit einem Einlaß 7a der ersten Kammer 7 bzw. einem Einlaß 8a der zweiten Kammer 8 verbünden, und jede Kammer hat einen Auslaß Tb bzw. 86. Außerdem ist vom in Strömungsrichtung hinten liegenden Ende Hes ersten Strömungspfade¹; 1 ein dritter Strömungspfad 9 zum Drei-Wegeventil 5b und vom gegenüberliegenden Ende des Strömungspfades 2 ein vierter Strömungspfad 10 zum Drei-Wegeventil 5a geführt.

Ein Detektor 11 enthält einen Verstärker 16 und eine Anzeigeeinrichtung 17. Der Detektor wird je nach dem von Lichtquellen 6a und 6i> abgegebenen Licht ausgewählt, beispielsweise ein Infrarotdetektor für Infrarotstrahlen und ein Ultraviolett-Detektor für Ultraviolettstrahlen. Im vorliegenden Beispiel ist es ein Infrarotdetektor, 'n einem solchen Detektor kann eine pyroelektrische, eine halbleitende, oder eine thermoelektrische Kopplung verwendet werden; im vorliegenden Falle ist es ein pneumatischer Detektor mit einer eine Öffnung 12 aufweisenden Kondensatormembran 13, die den Detektor in zwei Räume a und b trennt, welche Strahlen von den Lichtquellen 6a bzw. 6£> durch die Kammern 7 bzw. 8 empfangen. Eine feste Elektrode 14 bildet den anderen Kondensatorbelag und liegt der Membran 13 gegenüber. Die feste Elektrode 14 ist über eine Leitung 15 an den Verstärker 16 und die Anzeigeeinrichtung 17 angeschlossen.

Die Bezugszeichen 18, 19 und 20 kennzeichnen eine Steuereinrichtung für den Umschaltvorgang der beiden Drei-Wegeventile 5a, 5b, Infrarotlicht durchlassende Fenster und eine Isolierung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in den einen Einlaß A beispielsweise das zu prüfende Gas, und in den anderen Einlaß das Standardgas, beispielsweise ein Eich-Gas wie Stickstoff oder dergleichen, kontinuierlich eingeführt. Die Steuereinrichtung 18 schaltet die beiden elektromagnetischen Drei-Wegeventile 5a, 5b zunächst so, daß ein Strömungspfad la über das Drei-Wegeventil 5a zu einem dahinterliegenden Strömungspfad \b und ein Strömungspfad 2a über das andere Drei-Wegeventil 5b in einen in Strömungsrichtung dahinterliegenden Strömungspfad 2b führt. Dabei strömt das zu prüfende Gas in die erste Kammer 7 und das Standard- bzw. Eich-Gas in die zweite Kammer 8. Aufgrund eines entsprechenden Signals der Steuereinrichtung 18 verbindet das Drei-Wegeventil 5a den Strömungspfad la mit dem vierten Gasströmungspfad 10 und das andere Ventil den Strömungspfad 2a mit dem dritten Gasströmungspfad 9. Jetzt fließt das zu prüfende Gas in

die zweite Kammer 8 und das Standardgas in die erste Kammer 7, so daß das jeweils vorher in den Kammern 7 und 8 enthaltende Prüfgas bzw. Standardgas durch den Auslaß Tb bzw. 86 ausströmt. Anschließend ist die erste Kammer 7 mit Standardgas und die zweite Kammer 8 mit Prüfgas gefällt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Menge des strömenden Prüfgases und Standardgases mit Hilfe der Druckregler 3a, 3b und der Nadelventile 4a, 46 reguliert. Dabei wird der Wechselzyklus der elektromagnetischen Drei-Wegeventile 5a und 5b durch die Steuereinrichtung 18 bestimmt und so die Frequenz, mit der die Kondensatormembran 13 des Detektors 11 schwingt, festgelegt.

Wenn gleichzeitig Standardgas in beide Kammern 7 und 8 einströmt, werden die von den Lichtquellen 6a. 6b ausgesandten Infrarotstrahlen nicht absorbiert; der Detektor 11 hat dann einen Ausgang O. Aber wenn sich die verschiedenen Gase im Zuge der zuvor erläuterten Operationen mit festgelegten Mengen und in festgelegten Intervallen abwechselnd in die beiden Kammern 7 und 8 bewegen, wird die Energie der Infrarotstrahlen durch die spezielle gasförmige Komponente des in der ersten Kammer 7 enthaltenen Prüfgases in gleicher Weise w,ie bei einem Gasanalysator vom Einzelzellentyp absorbiert, so daß ein in dem abgetrennten Raum a des Detektors auftretender Druck APa den in Fig. 4(a) gezeigten Wechsel aufweist. In Fig.4 ist horizontal die Zeit und vertikal die Druckänderung aufgetragen. Der innerhalb des abgetrennten Raumes b herrschende Druck ist in Fig.4(b) aufgetragen, weil abwechselnd Standardgas und Prüfgas mal in Kammer 7 und mal in Kammer 8 eingeführt werden. Die Druckbeträge Pa und Pb sind an sich gleich, nur die Phasen differieren um einen halben Zyklus. Daher ist der auf die Kondensatormembran 13 wirkende Druck eine Differenz zwischen dem Druck Pa im Raum a und dem Druck Pb in Raum b, nämlich P-Pa-Pb [siehe Fig.4(c) ], und diese Druckdifferenz führt zu einer Änderung der statischen Kapazität des im Detektor 11 enthaltenen Kondensators. Diese Kapazitätsänderung wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, verstärkt und in der Anzeigeeinrichtung 17 abgelesen, so daß man hier die gemessene gasförmige Konzentration einer in dem zu prüfenden Gas enthaltenen bestimmten gasförmigen Komponente ablesen kann.

Das in F i g. 5(a) bis (d) dargestellte zweite Ausführungsbeispiel hat folgenden Aufbau: Eine erste Kammer 21 und eine zweite Kammer 22 sind in je drei Zellen 21a, b. c bzw. 22a. b. c unterteilt, und zwar durch Infrarotstrahlen durchlassende Fenster 19. Ferner gibt es Rohrverbindungen 23 zwischen verschiedenen Zellen, beispielsweise von Zelle 21a zu Zelle 22b. von ZeMe 21 h zu Zelle 22j usv. _ lieh? F^gS Wird eine dem Zellenvolumen entsprechende Prüfgasmenge durch einen mit χ χ χ bezeichneten Einlaß 2\d in die Zelle 21a und Standardgas in der gleichen Menge, die dem Zellenvolumen entspricht, durch einen in der Zeichnung mit O O O bezeichneten Einlaß 22d in die Zelle 22a eingelassen und wird dann durch Umschalten der elektromagnetischen Drei-Wegeventile 5a bzw. 5b das Standardgas in die Zelle 21 a und das zu prüfende Gas in die Zelle 22a eingelassen, dann erfolgt die Weitergabe des zuvor eingeführten Prüfgases bzw. Standardgases in die Zelle 21 £> bzw. 226. Dadurch ergibt sich der in F i g. 5(b) dargestellte Zustand. Werden dann wieder die Drei-Wegeventile 5a und 5ό umgeschaltet und Prüfgas in Zelle 21a und Standardgas in Zelle 22a eingegeben, dann erreicht man den in Fig. 5(c) dargestellten Zustand, d. h., die gesamte erste Kammer 21 enthält das zu prüfende Gas und die gesamte Kammer 22 das Standardgas. Der nächste Operationsschritt führt dann zu dem in F i g. 5(d) gezeigten Zustand, d. h. Standardgas in Kammer 21 und Prüfgas in Kammer 22. Der nächste Operationsschritt würde dann wieder zu dem in F i g. 5(c) dargestellten Zustand führen, d. h. abwechselnd enthält immer die eine Kammer das Prüfgas und die andere das Standardgas und umgekehrt. Die dabei

ίο auf die Kondensatormembran 13 wirkende Druckdifferenz zeigt die gleiche Änderung wie in Fig.4(c) dargestellt. Die Anzahl der Zellen 21a ... und 22a ... kann man ganz nach Wunsch wählen, je nach der Diffusion des Gases.

Bei dem in Fig. 6 bis 8 dargestellten dritten Äusführungsbeispiei sind die bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erwähnten elektromagnetischen Drei-Wegeventile 5a, 5b durch eine weiter unten beschriebene Strömungspfadaustauschkammer 117 ersetzt. In einem Kammerblock 111 sind längliche Öffnungen 112, 113 zum Einführen je einer länglichen Kammer 114 bzw. 115 im Bereich ihres Gaseinführendes vorgesehen. In dem Kammerblock 111 befindet sich ferner eine Öffnung 116 zum Installieren eines Ventils zwischen der Öffnung 112 und 113, und an das untere Ende der Öffnung 116 schließt sich die bereits erwähnte Strömungspfadaustauschkammer 117 an. Ferner enthält der Kammerblock 111 vier Gasströmungspfade 118, 119,120 und 121. Auf einer Seite des Kammerblocks 111

jo ist der Gasströmungspfad 118 offen und bildet einen Einlaß 118a beispielsweise für ein Prüfgas A. während das andere Ende dieses Gasströmungspfads 118 in den Umfang der Strömungspfadaustauschkammer 117 einmündet und einen Auslaß 1186 für das Prüfgas A bildet.

Ferner ist ein Ende des Gasströmungspfads 119 an einer anderen Seite des Kammerblocks 111 offen und bildet dort beispielsweise einen Einlaß 119a für ein Standardgas Sund das andere Ende dieses Strömungspfads 119 mündet als Auslaß 1196 für dieses Standardgas B in den

4ii Umfang der Strömungspfadaustauschkammer 117. Je ein Ende der anderen beiden Gasströmungspfade 120 und 121 mündet in den Innenumfang der Strömungspfadaustauschkammer 117 und bildet dort je einen Einlaß 120a bzw. 121a für das Gas A oder B in Richtung auf die Kammer 114, und das andere Ende dieser beiden Gasströmungspfade 120 und 121 mündet in einen Einlaß 120ό bzw. 121 b der Kammer 114 bzw. 115.

Ein Element 122Λ eines Rotorventils 122 läßt sich so verdrehen, daß seine beiden Endseiten die Innenumfangsoberfläche der Slrömungspfadaustauschkammer 117 berühren können. Dieses Gehäuse 122A des Ventils 122 ist auf der Welle 125 eines auf einer Abdeckplatte 126 montierten Svnchronmotors 124 mittels einer Schraube 123 befestigt. Ein O-Ring 127 dient zur Abdichtung zwischen der aufgesetzten Abdeckplatte 126 und dem Kammerblock 111. An die Einlasse 118a und 119a für das Prüfgas und das Standardgas ist je eine Quelle mit diesen Gasen angeschlossen. Ein Gasausgang aus Kammer 114 und 115 ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Befindet sich das Rotorventil 122 in der in Fig.6 gezeichneten Stellung, dann strömt das Prüfgas A vom Einlaß 118a durch den Gasströmungspfad 118 in die Strömungspfadaustauschkammer 117 und von dort über

b5 den Gasströmungspfad 121 und den Einlaß 121£>in die Kammer 115. Daneben strömt das Standardgas B vom Einlaß 119a durch den Gasströmungspfad 119 und dessen Ausgang 119£> in die Strömungspfadaustausch-

kammer 117 und von dort durch den Gasströmungspfad 120 und den Auslaß 1206 in die Kammer 114. Dann dreht sich das Rotorventil 122 um 90° im Uhrzeigersinne weiter und trennt damit den Gasströmungspfad 118 vom Strömungspfad 121 und den Gasströmungspfad 119 vom Strömungspfad 120. Die Drehung erfolgt durch den Synchronmotor 124. Jetzt besteht eine Verbindung vom Gasströmungspfad 118 zum Strömungspfad 120 und eine zweite Verbindung vom Gasströmungspfad 119 zum Strömungspfad 121. Folglich strömt jetzt das Prüfgas A vom Einlaß 118a in die Kammer 114 und das Standardgas B vom Einlaß 119a in die Kammer 115. Wenn anschließend das Rotorventil 122 sich wiederum um 90° im Uhrzeigersinn weitergedreht hat, dann ist wieder die gleiche Position wie in Fig.6 dargestellt erreicht. Somit werden abwechselnd das Standardgas B und das Prüfgas A in die Kammern 114 und 115 eingeführt. Diese Verdrehung des Rotorventils 122 von 90° zu 90° erfolgt mit Hilfe des Synchronmotors 124, und dabei strömen abwechselnd das Prüfgas und das Standardgas in die Kammern 114 und 115.

Das in F i g. 9 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel hat fast den gleichen Strömungspfadaustauschabschnitt wie das zuvor beschriebene dritte Ausführungsbeispiel. Während beim dritten Ausführungsbeispiel das Rotorventil 122 direkt durch die Welle 125 des laufenden Synchronmotors 124 angetrieben wird, trägt bei dem vierten Ausführungsbeispiel in F i g. 9 die Welle 125 des Synchronmotors 124 einen durch einen Stift 128 mitdrehbaren Magneten 129. Durch die magnetischen Kräfte des Magneten 129 wird beispielsweise eine aus Eisen bestehende und in der öffnung 116 installierte Rotorplatte 130 synchron mit der Motordrehzahl angetrieben bzw. initgedreht. Diese rotierende Platte 130 ist am oberen Ende eines Zapfens 1226 des Rotorventils 122 mittels einer Schraube 131 befestigt, folglich wird durch die Magnetkräfte auch das Rotorventil 122 synchron aber indirekt rotierend angetrieben. In F i g. 9 sind ferner ein Abstandsstück 132, ein Lochverschluß 133 und ein Lager 134 dargestellt Die übrigen Einzelheiten dieses Ausiührungsbeispiels und der Strömungspfadaustauschvorgang sind im wesentlichen die gleichen wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, so daß sich eine Wiederholung dieses Beschreibungsteils erübrigt.

Zu dem Ausführungsbeispiel von Fig.3 ist noch zu sagen, daß anstelle der in ihre öffnungen 112 und 113 einführbaren Kammern 114 und 115 diese oder ähnliche Kammern auch im Kammerblock 111 bereits vorhanden sein können.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wurde die Verwendung von Infrarotstrahlen angegeben, es kann aber ebensogut mit Ultraviolettstrahlen gearbeitet werden, wenn man für Ultraviolettstrahlen durchlässige Fenster anstelle von für Infrarotstrahlen geeigneten Fenstern verwendet Als Detektor 11 kann anstelle des beschriebenen pneumatischen Detektors ein anderer Detektortyp, wie z.B. ein Halbleiterdetektor, ein Bolometer oder Radiometer, als Strahlungsempfänger verwendet werden. Ferner ist es möglich, nur eine Lichtquelle zu verwenden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gasanalysators führt zu folgenden Vorteilen:

Das zu prüfende Gas und das Standardgas werden in festgelegten Intervallen und in festgelegten Mengen in zwei Kammern bzw. Zellen eingeführt, und in Abhängigkeit davon tritt in den separaten Räumen des Detektors je ein Druck Pa bzw. Pb auf, und die Druckdifferenz Pa — Pb wirkt auf die Kondensatormembran 13. Wie aus den F i g. 4(a) bis (c) ersichtlich ist, kann diese Druckdifferenz Pa—Pb die Größe des Signals zur Identifizierung der Konzentration einer gasförmigen Komponente im Gegensatz zu einem herkömmlichen Gasanalysator verdoppeln. Dies beruht darauf, daß die Drücke Pa und Pb einen gleichen Beitrag zur Auslenkung der Kondensatormembran 13 beitragen und außerdem einen Phasenunterschied von einem halben Zyklus aufweisen. Dadurch gewinnt der Gasanalysator einen größeren Meßbereich gegenüber der bekannten Ausführung, und es ist eine stabile Messung bei niedriger Konzentration einer gasförmigen Komponente möglich. Ferner kann bei gleicher Gaskonzentration die Länge der Zelle oder Kammer auf die Hälfte reduziert werden, so daß eine Miniaturisierung möglich ist. Hinzu kommt, daß man das Gasaufnahmevolumen in den Zellen oder Kammern und damit die in die Kammern einzuführende Menge des Prüfgases und des Standardgases ebenfalls auf die Hälfte reduzieren kann, also läßt sich auch die Gasübertragungspumpe in ihrer Kapazität verkleinern.

Aufgrund der genannten Vorzüge eignet sich der erfindungsgemäße Gasanalysator insbesondere für die Messung einer gasförmigen Komponente, die in sehr kleinen Mengen in einem zu prüfenden Gas enthalten ist, beispielsweise zur Messung der Konzentration eines in der Luft enthaltenen schädlichen Gases. Weil der erfindungsgemäße Gasanalysator auch nicht auf die Zufuhr eines großen Volumens von Eich-Gas angewiesen ist, kann man ihn als besonders geeignet für den praktischen Einsatz bezeichnen.

Die in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Aufteilung jeder Kammer in mehrere Zellen führt zu einer weiteren Absenkung der Gasdurchflußmengen und zu einer Vergrößerung der Zellenlänge, was die zuvor aufgeführten Vorteile noch begünstigt.

Die Verwendung eines Kammerblockes mit Gaseinlässen für zwei darin befindliche Kammern und die Verwendung eines Rotorventils in dem Kammerblock beim dritten und vierten Ausführungsbeispiel führt zu einer Vermeidung des toten Raums zwischen Ventil und Kammer im Vergleich zu dem mit einem elektromagnetischen Ventil ausgestatteten Gasanalysator im ersten Ausführungsbeispiel. Auch vermeidet man hier die mit der Verwendung eines elektromagnetischen Ventils verbundenen Wärme- und Vibrationsproblcine, und das ganze Gerät läßt sich kompakter aufbauen, weil man keine Antriebseinheit für ein elektromagnetisches Ventil benötigt Außer den zuvor aufgeführten Vorteilen läßt sich sagen, daß wegen der Durchführbarkeit der Gasverdrängung bei relativ kleinen zugeführten Gasmengen folgende Vorzüge gegeben sind:

(a) die Messung läßt sich genau durchführen;

(b) der Gasanalysator kann billig hergestellt werden;

(c) der Gasanalysator läßt sich für eine lange Lebensdauer herrichten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Zweistrahl-Gasanalysator zum Vergleich des Absorptionsvermögens eines Meßgases mit dem Absorptionsvermögen eines Referenzgases mit

a) einer Lichtquelle,

b) einer ersten Kammer, die von einem ersten Strahlenbündel der Lichtquelle durchsetzt ist,

c) einer zweiten Kammer, die von einem zweiten Strahlenbündel der Lichtquelle durchsetzt ist, sowie

d) einem von den beiden Strahlenbündeln nach Durchgang durch die Kammern beaufschlagten Detektor,

gekennzeichnet durch

e) Gaszuführeinrichtungen (C, D, 18; ill) zur periodisch wechselweisen und gegenphasigen Beaufschlagung jeweils beider Kammern (7, 8; 21,22; 114,115) mit Meßgas und Referenzgas.

2. Zweistrahl-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen umfassen:

a) ein erstes Dreiwege-Magnetventil (5a), das eingangsseitig an eine Quelle für das Meßgas angeschlossen ist und ausgangsseitig entweder mit der ersten oder der zweiten Kammer (7 bzw. 8) verbindbar ist,

b) ein zweites Dreiwege-Magnetventil (5b), das eingangsseitig an eine Quelle für das Referenzgas angeschlossen ist und ausgangsseitig entweder mit der zweiten oder der ersten Kammer (8 bzw. 7) verbindbar ist,

c) eine Steuerschaltung (18) für die beiden Dreiwege-Magnetventile (5a, 5b).

3. Zweistrahl-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (21,22) mittels lichtdurchlässiger Fenster (19) jeweils in eine gleiche Anzahl von Zellen (21 a,b,c; 22a. b, c) unterteilt sind, daß die ungeradzahligen Zellen jeder Kammer (21; 22) mit den geradzahligen Zellen der jeweils anderen Kammer pneumatisch verbunden sind, und daß die Gaszuführeinrichtungen (C, D-A11) jeweils mit der ersten Zelle (21a, 22a) einer Jlden Kammer (21 j 22) in Verbindung stehen.

4. Zweistrahl-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführeinnchtungen eine Ventilkammer (117) aufweisen, die jeweils über einen Strömungsweg (118 bzw. 119 bzw. 120 bzw. 121) mit der Quelle für das Meßgas, mit der Quelle für das Referenzgas, mit der ersten Kammer (114) und mit der zweiten Kammer (115) in Verbindung steht und in der ein Ventilelement (122) derart rotierbar angeordnet ist, daß in einer ersten Stellung des Ventilelements zum einen die Quelle für das Meßgas und die erste Kammer (114) und zum anderen die Quelle für das Referenzgas und die zweite Kammer (115) und in einer zweiten Stellung ium einen die Quelle Tür das Meßgas und die zweite Kammer (115) und zum anderen die Quelle für das Referenzgas und die erste Kammer (114) verbunden sind.

5. Zweistrahl-Gasanulysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Ventilelements (122) ein Synchronmotor (124) vorgesehen ist.

6. Zweistrahl-Gasanalysator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilele' ment (122) über eine Magnetkupplung angetrieben ist, deren Antriebs- und Abtriebsteil (129 bzw. 130) auf entgegengesetzten Seiten ejner Wand (133) der Ventilkammer (117) angeordnet sind.