DE2901807A1 - Vorrichtung zur ausbildung eines gegenstroms zur reinigung einer rohrleitung eines gasanalysators - Google Patents

Vorrichtung zur ausbildung eines gegenstroms zur reinigung einer rohrleitung eines gasanalysators

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Description

Thermo-Lab Instruments, Inc. Pittsburgh, Pennsylvania 15206, USA
Vorrichtung zur Ausbildung eines Gegenstroms zur Reinigung einer
Rohrleitung eines Gasanalysators
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Gegenstroms in einer Fluidbeförderungs-Rohrleitung eines Gasanalysators zum Entfernen von Ablagerungen an der Innenseite der Rohrleitung und Verhindern des Eintretens eines explosiven Brennstoffgemisches in den Gasanalysator.
In der älteren deutschen Patentanmeldung 27 47 619 (Offenlegungstag: 15.6.78) ist ein Gasanalysator beschrieben, der zwei Rohrleitungsschleifen aufweist, die miteinander verbunden sind und einen Gasprobenstrom von Verbrennungsabgasen in eine Meßeinrichtung leiten, um die verbrennbaren Bestandteile und die Sauerstoffkonzentration in der Gasprobe festzustellen. Die eine Rohrleitungsschleife wirkt als "eduktive" Schleife zur Entnahme des Abgases über einen Einlaßteil aus dem Verbrennungsprozeß und leitet die Probe zu einem Auslaß. Auf diese Weise wird eine Probe des Verbrennungsabgases aus dem Verbrennungsprozeß zur Analyse entnommen. An die eduktive Schleife ist eine konvektive Schleife stromoberhalb eines Aspirators angeschlossen, der in der Nähe des Auslasses der eduktiven Schleife liegt und bewirkt, daß die Gasprobe durch die eduktive und die konvektive Schleife strömt. In der konvektiven Schleife liegt die Gasmeßeinrichtung zum Analysieren einer aus der eduktiven Schleife entnommenen Gasprobe hinsicht-
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lieh ihres absoluten Sauerstoffüberschusses oder absoluten BrennstoffÜberschusses in der Gasprobe.
Wenn ein verschmutztes Gas untersucht wird, das Makroteilchen enthält, lagert sich nach einiger Zeit eine Schicht aus Makroteilchen an der Innenseite der Rohrleitungsschleifen ab. Wenn sich diese Ablagerung ungehindert fortsetzen kann, werden die Rohrleitungen schließlich soweit verstopft, daß sie entweder den Gasdurchfluß erheblich behindern oder ganz verhindern. Infolgedessen wird die Betriebsfähigkeit des Gasanalysators zumindest erheblich beeinträchtigt. Ferner stellt die Anwesenheit eines brennbaren explosiven Gasgemisches in den Rohrleitungen des Gasanalysators eine erhebliche Gefahr dar, wenn der Gasanalysator mit erhöhter Temperatur arbeitet bzw. erwärmt wird. Dieser Fall kann beispielsweise dann auftreten, wenn die Flamme des Verbrennungsprozesses erlischt, so daß ein explosives Gemisch aus Gas und Luft in die Rohrleitungen des Gasanalysators eintritt.
Um ein Verstopfen der Rohrleitungen durch Ablagerung von Festteilchen in den Rohrleitungen zu verhindern, werden in der erwähnten Patentanmeldung Rückblasvorrichtungen zur Ausbildung eines Gegenstroms in der eduktiven und konvektiven Schleife zum Lösen der Makroteilchen von den Innenseiten der Rohrleitungsschleifen und Ausblasen der Teilchen aus den Rohrleitungen vorgeschlagen. Zu diesem Zweck wird ein herkömmliches drehbares Ventil verwendet, das bei Drehung in einer vorbestimmten Richtung den Gasprobenstrom durch die eduktive Schleife unterbricht und die Zufuhr von Druckluft in die eduktive Schleife entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Gasprobe freigibt. Auf diese Weise wird die eduktive Schleife von Ablagerungen befreit und der ungehinderte Gasprobendurchfluß durch den Gasanalysator sichergestellt.
Die üblicherweise zur Ausbildung eines Gegenstroms oder Reinigungsstroms verwendeten Ventile enthalten Dichtungen, die nach längerer Betriebsdauer undicht und schadhaft werden, wenn
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sie einer Gasprobe mit höherer Temperatur ausgesetzt werden. Außerdem müssen mechanische Ventile an einer Stelle angeordnet sein, die der Größe des Ventils angepaßt ist und für eine Betätigung des Ventils zugänglich ist. Bei großen Ventilen ist dies schwierig, weil die Rohrleitungsschleife entsprechend konstruiert sein muß, um das Ventil zugänglich zu machen. Häufig stört der Raumbedarf des Rückblasventil den Betrieb des Gasanalysators. Ferner behindern mechanische Rückblasventile die Gasprobenströmung in den Rohrleitungsschleifen während des normalen Betriebs des Gasanalysators.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die es ermöglicht, sich in der Fluidförderungs-Rohrleitung des Gasanalysators ablagernde Makroteilchen durch Ausbildung eines Gegenstroms zu beseitigen. Insbesondere soll die Gegenstrom-Ausbildungsvorrichtung an eine vorgegebene Rohrleitung des Gasanalysators angepaßt werden können. Ferner sollte die Gegenstrom-Ausbildungsvorrichtung den Gasprobendurchfluß durch die Rohrleitung nicht behindern, wenn kein Gegenstrom erforderlich ist, und so betreibbar sein, daß sie ein Gasprobenleck im Gegenstrombetrieb verhindert und einer Gasprobe mit höherer Temperatur standhält.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.
Danach enthält die Gegenstromausbildungsvorrichtung eine erste Rohrleitung zur Beförderung eines Probenfluids in einer ersten Richtung. Diese erste Rohrleitung hat einen Einlaß und einen Auslaß. Zwischen Ein- und Auslaß der ersten Rohrleitung ist eine zweite Rohrleitung angeschlossen, über die der ersten Rohrleitung ein Fluid im Gegenstrom zuführbar ist. Die erste Rohrleitung enthält einen Ventilsitz, der gegenüber dem Auslaß der zweiten Rohrleitung angeordnet ist. In der zweiten Rohrleitung ist ein Verschlußstück verschiebbar gelagert und so betreibbar, daß es die Fluidströmung aus der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung steuert. Das Verschlußstück
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wird normalerweise in der zweiten Rohrleitung von der ersten Rohrleitung entfernt gehalten, so daß das Probenfluid durch die erste Rohrleitung in der ersten Richtung vom Einlaß zum Auslaß der ersten Rohrleitung strömen kann. Wenn das Gegenstromfluid durch die zweite Rohrleitung strömt, verschiebt es das Verschlußstück aus der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung bis in eine Schließlage am Ventilsitz, in der es den Durchfluß vom Einlaß zum Auslaß der ersten Rohrleitung sperrt und die Strömung von der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung und durch die erste Rohrleitung entgegengesetzt zur Probenstromrichtung leitet«
In der zweiten Rohrleitung ist ein Sitz vorgesehen, der das Verschlußstück in der zweiten Rohrleitung abstützt, um einen Fluidprobenstrom durch die erste Rohrleitung in der ersten Richtung zu ermöglichen. Die zweite Rohrleitung enthält einen Einlaß und einen Auslaßf wobei der Auslaß mit der ersten Rohrleitung zwischen Einlaß und Auslaß der ersten Rohrleitung in Verbindung steht. Das Verschlußstück ist aus dem zweiten Rohrleitungsauslaß in die Schließlage verschiebbar, in der es abdichtend an einem Schulterteil anliegt, der den Ventilsitz der ersten Rohrleitung bildet, wenn der auf das Verschlußstück durch den Fluidstrom in der zweiten Rohrleitung ausgeübte Fluiddruck ausreichend hoch ist, um das Verschlußstück aus der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung zu verschieben«, Das Verschlußstück wird durch das aus der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung strömende Fluid dicht an die Schulter gedrückt» Wenn der Auslaß zur ersten Rohrleitung durch das Verschlußstück versperrt ist, wird der Fluidstrom vom Verschlußstück zum Einlaß der ersten Rohrleitung geleitet. Auf diese Weise wird ein Fluid-Gegenstrom in der ersten Rohrleitung entgegengesetzt zur normalen Strömungsrichtung des Probenfluids, z.B. eines Brenngases, ausgebildet. Der Fluid-Gegenstrom kann Ablagerungen von Makroteilchen von der Innenseite der ersten Rohrleitung und der Rohrleitungen des Gasanalysators entfernen. Ferner verhindert der Gegenstrom das Eintreten eines explosiven Materialgemisches, z. B# eines explosiven Gasgemisches, in die
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Rohrleitungen des Gasanalysators.
In der ersten Rohrleitung ist eine Führung, z. B. ein genuteter Teil oder ein Stift, angeordnet. Der genutete Teil erstreckt sich vom Auslaß der zweiten Rohrleitung zum Schulterteil der ersten Rohrleitung, Der genutete Teil bewirkt eine Führung der Verschiebung des Verschluß Stücks aus der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung bis in die Verschlußlage am Schulterteil, wenn der Fluiddruck auf das Verschlußstück ausreicht, dieses aus der zweiten Rohrleitung in die erste Rohrleitung zu verschieben. Bei Verwendung eines Stifts wird das Verschlußstück zum Schulterteil der ersten Rohrleitung umgeleitet. Venn das Verschlußstück, bei dem es sich vorzugsweise um ein kugelförmiges Verschlußstück handelt, die Schließlage am Schulterteil einnimmt, versperrt es den Durchfluß durch die erste Rohrleitung zu deren Auslaß. Wenn das kugelförmige Verschlußstück am Schulterteil anliegt, wird die Fluidströmung aus der zweiten Rohrleitung und durch die erste Rohrleitung entgegengesetzt zur normalen Durchflußrichtung der Fluidprobe durch die erste Rohrleitung geleitet.
Vorzugsweise ist die Gegenstromausbildungsvorrichtung an eine Rohrleitungsschleife angeschlossen, die mit ihrem Einlaßteil und ihrem Auslaßteil mit einem Abgaskanal, wie einem Schornstein einer Esse oder einer das zu analysierende Gas enthaltenden Kammer in Fluidverbindung steht. Die Gegenstromausbildungsvorrichtung ist im Auslaßteil stromunterhalb eines luftbetätigten Aspirators angeordnet, der am Auslaßteil angeschlossen ist. Zwischen Einlaß- und Auslaßteil der Rohrleitungsschleife ist ein Gasanalysator angeschlossen. Die aus dem Analysator austretende Gasprobe wird vom Aspirator durch die Gegenstromausbildungseinrichtung in den Abgaskanal gesaugt. Bei dem Gasanalysator handelt es sich vorzugsweise um eine elektrochemische Zelle, die derart betreibbar ist, daß sie den Sauerstoffpartialdruck eines Rauchgases mißt. Der Gasanalysator nimmt einen Teil der Probe des Rauchgases auf, das aus dem Abgaskanal entnommen wird, der von einem Verbrennungsprozeß
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wegführt. Die Gasprobe wird in den Einlaßteil der Rohrleitungsschleife gesaugt. Von dort wird sie im Normalbetrieb zum Auslaßteil und über die GegenstromausMldungsvozrLchtung zurück in den Abgaskanal geleitet.
Das kugelförmige Verschlußstück der Gegenstromausbildungsvorrichtung wird normalerweise an einem Sitz in einer Rückblasrohrleitung gehalten, die mit dem Auslaßteil in Verbindung steht. Bei Freigabe des Fluiddurchflusses durch die Rückblas-Rohrleitung wird das kugelförmige Verschlußstück in die Schließlage am Ventilsitz im Auslaßteil der Rohrleitungsschleife geschoben, um einen Rückstrom oder Gegenstrom durch den Auslaßteil und den Einlaßteil der Rohrleitungsschleife auszubilden. Auf diese Weise werden Makroteilchen, die sich an der Innenseite der Rohrleitungsschleife abgelagert haben, gelöst und aus der Rohrleitungsschleife herausgespült, um eine Verstopfung des Systems zu verhindern. Außerdem kann die Ausbildung des Gegenstroms angewandt werden, um das Eintreten eines explosiven Brennstoffgemisches in die Rohrleitungen des Gasanalysators zu verhindern.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gasanalysators, der eine Rohrleitungsschleife aufweist, die eine Probe des Verbrennungsabgases aus einem Verbrennungsprozeß über einen Gasanalysator leitet, und eine Gegenstromausbildungsvorrichtung am Auslaß der Rohrleitungsschleife zum Lösen von Ablagerungen von der Innenseite der Rohrleitung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Gegenstromausbildungsvorrichtung mit einem kugelförmigen Verschlußstück in einer ersten Lage, in der die Gasprobe durch die Rohrleitungsschleife strömen kann, und in einer zweiten
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durch gestrichelte Linien dargestellten Lage» in der ein Fluid durch die Rohrleitungsschleife entgegengesetzt zur normalen Durchflußrichtung der Gasprobe durch die Rohrleitungsschleife strömen kann„ und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Gegenstromausbildungsvorrichtung.
In Fig. 1 ist 10 ein Gasanalysator zum Messen des Netto-Überschußsauerstoffs oder -brennstoffe in den gasförmigen Nebenprodukten eines Verbrennungsprozesses und/oder des gesamten Brennstoffs und des gesamten Sauerstoffs in den gasförmigen Nebenprodukten. Der Gasanalysator 10 enthält eine beheizte Gasmeßeinrichtung 12, die vorzugsweise in einem beheizten Gehäuse 42 eingeschlossen und über eine/konvektive Strömung ausbildende Rohrleitungsschleife 14 an eine eine eduktive Strömung ausbildende Rohrleitungsschleife 16 angeschlossen ist. Die Rohrleitungsschleife ist eine kontinuierliche Rohrleitung mit einem Einlaßteil 18, der eine 180°-Biegung und einen daran angeschlossenen Auslaßteil 20 aufweist. Erfindungsgemäß steht der Einlaßteil 18 in Fluidverbindung mit einer Brennkammervorrichtung, z. B. dem Gehäuse oder der Seitenwand 22 eines Abgaskanals 24, z.B. einer Rauchgas-Rohrleitung, eines Abgasrohrs, eiier Esse, eines Schornsteins o. dgl., durch den die gasförmigen Nebenprodukte
einer Verbrennung geleitet werden. Vorzugsweise handelt es sich hier um eine Esse.
Ein Einlaß 26 des eduktiven Rohrleitungsschleifen-Einlaßteils 18 ragt durch eine Öffnung 28 in der Seitenwand 22 des Abgaskanals 24, um eine Probe der gasförmigen Nebenprodukte aus dem Abgaskanal zu entnehmen. Die Probe strömt durch den Einlaßteil 18 und um die Biegung sum Auslaßteil 20. Der Einlaßteil 18 reicht bis zu einem beheizten StPömungsblock 30 und ist an die konvektive Rohrleitungsschleife 14 im Strömungsblock angeschlossen. Der Auslaßteil 20 erstreckt sich durch
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den Strömungsbloek 30 und enthält strosaunterhalb einen Aspirator 32. Der Aspirator 32 wirkt als Saugpumpe und erzeugt einen Unterdruck in der Rohrleitungsschleife 16, so daß eine Probe des Gases aus dem Abgaskanal 24 in den Einlaß 26 des Einlaßteils 18 gesaugt wird»
Während die Gasprobe durch die Rohrleitungsschleife 16 strömt, strömt ein Teil der Probe durch thermische Konvektion in einen Einlaßteil 34 d©r Rohrleitungsschleife 14. Der Einlaßteil 34 und der Auslaßteil 38 dar Rohrleitungsschleife 14 stehen mit der Verbindung von Einlaßteil 18 und Auslaßteil 20 im Strömungsbio eic 30 in Kommunikationsverbindung· Auf diese Weise endet der Einlaßteil 18 und beginnt der Auslaßteil 20 dort, wo die Teile 34 und 38 im Block 30 zusammentreffen. Der Aspirator 32 steht mit seinem stromunterhalb liegenden Ende mit einer Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 in der Rohrleitungsschleife 16 in FittidverMndungc Die Vorrichtung 36 dient zur Beseitigung von Ablagerungen auf den Innenseiten der Einlaß- und Auslaßteile 18 und 20. Zwei Ausführungsbeispiele der Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 sind in den Fig., 2 und 3 ausführlicher dargestellt«,
Wenn die Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 nicht in Betrieb ist, wird die aus dem Abgaskanal 24 entnommene Gasprobe aus der Rohrleitungsschleife 16 in den Einlaßteil 34 der Rohrleitungsschleife 14 und durch die Gasmeßeinrichtung 12 geleitet. Die GasmeßeJarichtung 12 enthält vorzugsweise eine keramische elektrochemische Sauerstoffmeßzelle, die mit erhöhter Temperatur betrieben wird und den Sauerstoffpartialdruck der Gasprobe mißt«, Geeignete elektrochemische Zellen zum Messen von Sauerstoffpartialdriicken sind an sich bekannt, und zur Ausführung der Erfindung geeignete Zellen sind in den US-Patentschriften 3 597 345; 3 865 707 und 3 869 370 beschrieben.
Wie den erwähnten Patentschriften zu entnehmen ist, strömt ein Teil der Gasprobe aufgrund thermischer Konvektion durch die Meßeinrichtung 12. Der Sauerstoffpartialdruck wird durch ein
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elektrisches Signal dargestellt, das in eine unmittelbar lesbare Darstellung des Uberschußsauerstoffs oder Uberschußbrennstoffs, der in der Gasprobe enthalten ist, umgeformt und aufgezeichnet. Der gemessene Teil der Probe wird dann über den Auslaßteil 38 der Rohrleitungsschleife 14 in den Auslaßteil 20 geleitet. Der Aspirator 32 ist so betreibbar, daß er das Fluid durch den Auslaßteil 20 und die Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 in einen Auslaß 40 der Rohrleitungsschleife 16 pumpt. Der Auslaß 40 erstreckt sich durch die Seitenwand 22 in den Abgaskanal 24. Auf diese Weise wird die Gasprobe in den Abgaskanal 24 zurückgeleitet.
Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise,liegen die Öffnungen von Ein- und Auslaßteil 18 und 20 im Abgaskanal 24 an einer Stelle gleichen oder nahezu gleichen Abgasdrucks. Infolgedessen ist der Durchfluß der Gasprobe durch die Rohrleitungsschleife 16 unabhängig oder weitgehend unabhängig von Änderungen des Abgasdrucks. Nachdem der gewünschte Durchflußwert durch entsprechende Wahl der Betriebsparameter des Aspirators 32 eingestellt worden ist, führt der Analysator 10 daher eine im wesentlichen kontinuierliche Analyse der Gasprobe bei imwesentlichen konstantem Durchflußwert durch, ohne daß NachJustierungen aufgrund von Änderungen des Abgasdrucks erforderlich sind.
Wie Fig. 1 weiter zeigt, sind die Rohrleitungsschleifen 14 und 16 sowie die Gasmeßeinrichtung 12 in einem Gehäuse 42 angeordnet, das an einer Mcrtageplatte angeschraubt sein kann, die ihrerseits an der Außenseite der Seitenwand 22 vor der öffnung 28 befestigt ist. Der Einlaßteil 34 der Rohrleitungsschleife 14 ist im Block 30 an eine Rohrleitung 44 angeschlossen, die aus dem Gehäuse 42 über ein Rückschlagventil 46 zu einer Eichöffnung 48 führt. Die Eichöffnung 48 wird mittels eines Stöpsels verschlossen, wenn die Gasmeßeinrichtung 12 nicht geeicht wird, und während des Eichens der Einrichtung 12 wird die Fluidzufuhr zum Aspirator 32 unterbrochen. Der Aspirator 32 ist durch eine Rohrleitung 50, die aus dem Gehäuse 42 herausführt, mit einem Ausgang eines Magnetventils 52 verbunden,
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das seinerseits mit seinem Eingang an eine Rohrleitung 54 angeschlossen ist. Die Rohrleitung 54 ist über einen Luftregler 56 mit einer (nicht dargestellten) Druckfluidquelle verbunden*, Das Magnetventil 52 ist ferner über einen zweiten Ausgang mit einer Rohrleitung 58 verbundens die ins Gehäuse 42 führt und mit dem Einlaß der Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 verbunden ist. Auf diese Weise steuert das Magnetventil 52 den Betrieb der Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 zum Reinigen und den Aspirator 32 zur Gasanalyseo Während des Betriebs des Gasanalysators 10 itfirddie Strömung der Gasprobe durch die Rohrleitungsschleifen 14 und 16 vom Aspirator 32 "bewirkte Zur Ausbildung eines Gegenstroms durch die Rohrleitungsschleife 16 unterbricht das Magnetventil 52 den Antriebsfluidstrom zum Aspirator 52 und die Gasprobenströmung vom Einlaßteil 18 zum Auslaßteil 20o Ferner leitet das Magnetventil 52 das Druckfluid aus der Druckfluidquelle über die Rohrleitung 58 zur Gegenstromausbildungsvorrichtung 36o Die Vorrichtung 36 leitet dann den Fluidstrom durch den Auslaßteil 20 entgegengesetzt zur Richtung der Gasprobenströmung im Auslaßteil 20, Der Gegenstrom löst Ablagerungen vom Makroteilchen von den Innenseiten des Einlaßteüf 54 und des Auslaßteils 58 und entfernt sie-aus der Rohrleitungsschleife 16O Das Rück= "blasenoder Ausblasen wird periodisch durchgeführt0 um ein Verstopfen der Rohrleitungsschleife 16 zu verhindern. Srfindungsgemäß bewirkt das Rückblasen bzwo die Rückströmung auch die Reinigung der Rohrleitungen in der Gasmeßeinrichtung 12„ wenn durch den Kanal 24 ein explosives Brennstoffgemisch strömt. Das Rückblasen verhindert daher das Eintreten eines explosiven Gasgemisches aus dem Kanal 24 in die Einrichtung 12 und das Auftreten einer Explosion in der Einrichtung 12·
Wie Pig, 2 zeigt, enthält die Gegenstromvorrichtung 36 eine erste Rohrleitung 60 mit einem Einlaßteil 62, der am Auslaß des Aspirators 32 (siehe Fig. 1) angeschlossen ist. Ein AuslaBteil 64 der ersten Rohrleitung 60 entspricht dem in den ■ Kanal 24 zurückführenden Auslaß 40 der Rohrleitungsschleife 16 nach Fig. 1. Der Auslaßteil 64 erstreckt sich durch eine
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Öffnung des Gehäuses 42, um die Gasprobe in den Abgaskanal zurückzuführen. Eine zweite Rohrleitung 66 ist an der ersten Rohrleitung 60 angeschlossen und hat einen Auslaßteil 68, der sich im wesentlichen senkrecht zur Rohrleitung 60 erstreckt,, und einen zweiten Teil 70. Der zweite Teil 70 hat einen Einlaß 72, der mit der Rohrleitung 58 (Fig. 1) in Fluidverbindung steht. Auf diese Weise wird über die Rohrleitung 58 Druckfluid in den Einlaß 72 der Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 geleitet. Eine sich von der Innenseite des Rohrleitungsteils 68 nach Innen erstreckende Schulter 74 bildet einen Ventilsitz 76, auf dem ein Verschlußstück 78 aufsitzen kann« Vorzugsweise ist das Verschlußstück kugelförmig ausgebildet,, z, B. als Kugel, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Rohrleitungsteils 68 an der Schulter 74 ist» Wenn eine Gasprobe analysiert wird, bleibt das Verschlußstück 78 dicht am Sitz 76»
Die Rohrleitung 66 steht mit der Rohrleitung 60 zwischen dem Einlaß 62 und dem Auslaß 64 an einer Rohrleitungsschulter 82 in Fluidverbindung. In der Innenseite der Rohrleitung 60 ist ein Führungsteil 80 ausgebildet, der eine Wut 86 aufweist, die sich vom Auslaß 68 der Rohrleitung 66 auf einer gebogenen oder gekrümmten Bahn zum Auslaß 64 der Rohrleitung 60 erstreckt und eine Ausnehmung 88 in der Rohrleitung 60 bildet. Die Ausnehmung 88 endet in einer Schulter 90, die mit der gegenüberliegenden Schulter 84 einen Ventilsitz 92 zwischen Einlaß 62 und Auslaß 64 der Rohrleitung 60 bildet,, Am Ventilsitz 92 kann sich das Verschlußstück 78 so dicht anlegen, daß es den Durchgang vom Einlaß 62 zum Auslaß 64 versperrt und die Fluidströmung aus der Rohrleitung 66 in die Rohrleitung 60 und den Aspirator 32 und durch den Auslaßteil 20 entgegengesetzt zur normalen Strömungsrichtung einer Gasprobe im Auslaßteil 20 und in der Rohrleitung 60 leitet.
Wenn die Gasprobenströmung in der Rohrleitungsschleife 16 unterbrochen und Rückblasluft in den Einlaß 72 des Rohrleitungsteils 70 geleitet wird, reicht der auf das Verschlußstück 78
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einwirkende Differenzdruck aus5 das Verschlußstück vom Sitz abzulieben und gegen den Sitz 92 zu drücken. Das Gegenstromfluid wird unter so hohem Druck eingeführt, daß es Makroteilchen von den Innenseiten der Rohrleitung 14 löst und durch den Einlaß 26 herausspült„ Außerdem verhindert die durch die Rohrleitungsschleife 16 zurückgeblasene Luft, wie bereits erwähnt, daß ein explosives. Brennstoffgemisch in die Gasmeßeinrichtung 12 eintritt 0
Der Durchmesser des Verschlußstücks 78 ist größer als der Durchmesser des Ventilsitzes 92, der von den Schultern 84 und gebildet wird0 Wenn das Verschlußstück 78 daher am Ventilsitz 92 anliegt s ist die Rohrleitung 60 am Ventilsitz 92 nicht abgesperrt. Der Fluidstrom aus der Rohrleitung 66 wird vom Verschlußstück 78 in die Rohrleitung 60 zum Einlaß 62 geleitet» Das Verschlußstück 78 wird durch den Fluidstrom aus der Rohrleitung 66 gegen den Ventilsitz 92 gedrückt« Wenn der Druck der Fluidströmung durch die Rohrleitung 66 den Druck der Fluidströmung durch die Rohrleitung 60 überschreitet, wird das Verschlußstück 78 in der Schließlage am Ventilsitz 92 gehalten.
Das Reinigen der Rohrleitungssohleifen 14 und 16 und der Gasmeßeinrichtung 12 mittels der Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 vermeidet die Schwierigkeiten, die bei herkömmlichen mechanisch betätigten Ventilen zur Einführung von Rückblasluft in das System auftreten» Die erfindungsgemäße Gegenstromausbildungsvorridtung 36 bewirkt eine Reinigung im Rückstromverfahren, bei dem der Durchfluß der Gasprobe durch den Gasanaljsator 10 nicht eingeschränkt und höhere Temperaturen der Gasprobe ungefährlich sind« Ferner enthält die Vorrichtung 36 keine Dichtungen, so daß die damit verbundenen Schwierigkeiten ebenfalls entfallen»
Wenn, während des Betriebs Ausblasluft im Gegenstrom durch die Rohrleitungsschleifen 14 und 16 und die Gasmeßeinrichtung
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12 geleitet werden soll, wird das Magnetventil 52, das außerhalb des Gehäuses 42 liegt, so betätigt, daß es den Betrieb des Aspirators 32 unterbricht. Bei abgeschaltetem Aspirator 32 wird auch die Gasprobenströmung in den Einlaß 26 und durch die Ein- und Auslaßteile 18 und 20 unterbrochen. Gleichzeitig mit der Unterbrechung des Betriebs des Aspirators 32 wird die GegenstromausbUdungsvorrichtung 36 durch die Einführung des Druckfluids aus der Druckfluidquelle über den Regulator 56 und die Rohrleitung 54 durch das Magnetventil 52 ausgelöst. Das Magnetventil 52 leitet das Druckfluid durch die Rohrleitung 58 in den Einlaß 72 der Gegenstromausbildungsvorridtung 36. Wie bereits erwähnt wurde, ist der Fluiddruck, der von dem in den Einlaß 72 strömenden Fluid auf das Verschlußstück 78 ausgeübt wird, ausreichend, um das Verschlußstück aus seiner Anfangslage am Ventilsitz 76 in seine Betriebslage am Ventilsitz 92 zu verschieben, wie es in Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt ist.
Wenn eine Gasprobe analysiert wird, strömt kontinuierlich Probengas aus dem Abgaskanal 24 durch die Rohrleitungsschleife 16 und die Rohrleitung 60 der Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 zum Auslaß 40 und zurück in den Abgaskanal 24. Hierbei wird der Probengasstrom nicht durch das Verschlußstück 78 behindert. Im allgemeinen ist die zu analysierende Gasprobe korrodierend. Um daher zu verhindern, daß das korrodierende Gas mit dem Verschlußstück 78 in Berührung kommt, wird eine schwache Strömung durch Ausbildung eines Bypasses um das Magnetventil 52 herum oder durch Ausbildung einer begrenzten Strömung durch das Magnetventil 52 zur Rohrleitung 58 bewirkt, die verhindert, daß die Gasprobe in die Rohrleitung 66 eintritt. Der Strömungsdruck reicht jedoch nicht aus, um das Verschlußstück 78 aus der Rohrleitung 66 hinauszudrücken.
Der Strömungsdruck reicht vielmehr nur aus, um das Verschlußstück 78 vom Sitz 76 abzuheben und einen Durchfluß in den Rohrleitungsteil 68 freizugeben. Mit anderen Worten, die Strömung ist gerade so stark, daß sie das Verschlußstück 78 vom Sitz 76
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abhebt, aber im Rohrleitungsteil 68 zurückhalte Die Strömung gelangt in die Rohrleitung 60 und verhindert«, daß Probengas in den Rohrleitungsteil 68 strömt und mit dem Verschlußstück 78 in Berührung kommt. Auf diese Weise wird das Verschlußstück vor einem korrodierenden Verbrennungsabgas geschützte Gleichzeitig wird dadurch verhindert,, daß das Verschluß stück 78 am Sitz 76 festklebt,, Damit das Verschluß stück 78 auf den Sitz 76 oder in dessen unmittelbare Nähe zurückkehrt, wird der Fluidstrom durch den Einlaß 72 unterbrochen oder erheblich reduzierte
Fig., 3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Gegenstromaus« bildungsvorrichtung 36 dars bei der die Nut 86 durch einen Stift 94 O8 dgl# ersetzt ist9 um das Verschlußstück 78 in die Verschlußlage am Ventilsitz 92 umzuleiten und zu verhindern» daß es während des Rückblasvorgangs in den Einlaßteil 62 der Rohrleitung 60 gedrückt xi/ird0 Der Stift 94 ist vorzugsweise an der Innenseite der Rohrleitung 60 befestigt und erstreckt sich senkrecht zur Innenseite gegenüber dem Auslaß der Rohrleitung 66. In dieser Lage verhindert der Stift 94 s daß das Verschlußstück 78 in den Einlaßteil 62 gedrückt wird, und gleichzeitig leitet er das Verschlußstück 78 vom Ende eines Adapters 96, der am Einlaß 72 der Rohrleitung 66 befestigt ist, zum Ventilsitz 92.
Der Adapter 96 hat einen axialen Durchgangskanal 98, der sich in die Rohrleitung 66 öffnet, so daß ein Gegenstromfluid aus dem Durchgangskanal 98 in die Rohrleitung 66 eintreten kann,, Der Durchgangskanal 98 steht mit der Rohrleitung 58, die nach Fig. 1 am Magnetventil 52 angeschlossen ist, in Fluidvertoindwng. Während der Analyse einer Gasprobe wird das Verschlußstück 78 in der Rohrleitung 66 zurückgehalten, so daß die Probe vom Einlaß 62 zum Auslaß 64 strömt«, Wie bereits erwähnt wurde, kann der Rückstrom so stark ausgebildet sein„ daß er ein Eindringen der korrodierenden Gasprobe aus der Rohrleitung 60 in die Rohrleitung 66 verhindert.
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Wie Fig. 3 zeigt, drückt der Gegenstrom das Verschlußstück aus der Rohrleitung 66 in die Rohrleitung 6O5 während der Stift 94 das Verschlußstück 78 gegen den Ventilsitz 92 lenkt. Der Fluidstrom aus der Rohrleitung 66 hält das Verschlußstück 78 in der Schließlage am Ventilsitz 92«, Während das Verschlußstück 78 am Ventilsitz 92 anliegt, wird das Fluid aus der Rohrleitung 66 in den Einlaßteil 62 der Rohrleitung geleitet, also entgegengesetzt zur normalen Strömungsrichtung einer Gasprobe in der Rohrleitung 60. Das Rückblasfluid kann auch in den Einlaßteil 62 geleitet werden, während die Gasprobe analysiert wird. In diesem Falle wirkt die Rückströmung der Gasprobenströmung entgegen. Die Strömung durch die Rohrleitungsschleife 16 muß jedoch, ebenso wie die Rückströmung, unterbrochen werden, damit das Verschlußstück 78 nach unten in die Rohrleitung 66 fallen kann.
Die GegenstromausbildungsvorcLchtung 36 verhindert mithin, daß ein explosives Brennstoffgemisch in die Rohrleitung der Gasmeßeinrichtung 12 eintritt und eine Explosion stattfinden kann. Ein solcher Fall kann beispielsweise auftreten, wenn eine Zündvorrichtung ausfällt. In diesem Falle kann ein durch den Abgaskanal 24 strömendes explosives Gemisch aus Brenngas und Luft in die Rohrleitungsschleife 16 und die Gasmeßeinrichtung 12 eindringen. Dort kann das explosive Gemisch aufgrund der hohen Temperatur in der Meßeinrichtung 12 gezündet werden. Erfindungsgemäß kann die Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 jedoch so betrieben werden, daß sie einen Gegenstrom aus einem nicht brennbaren Fluid durch die Einrichtung 12 und die Rohrleitung 16 leitet und auf diese Weise das Eindringen eines explosiven Gemisches verhindert. Zu diesem Zweck kann eine Überwachungseinrichtung vorgesehen sein, die das Ausfallen oder die Abwesenheit einer Flamme in der Brennkammer überwacht und gegebenenfalls den Gegenstrombetrieb durch Betätigung des Magnetventils 52 auslöst. Durch die Betätigung des Ventils 52 wird das Gegenstromfluid in die Gegenstromausbildungsvorrichtung 36 geleitet und der Betrieb des Aspirators 32, wie erwähnt, unterbrochen. Auf diese Weise wird ein
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Gegenstrom in den Rohrleitungssohleifen 14 und 16 ausgebildet^ der das Eindringen eines explosiven Brennstoffgemisehes aus dem Abgaskanal 24 in die Rohrleitungsschleifen 14 und 16 verhinderte
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Claims (10)

  1. Patentansprüche
    ' 1.) Vorrichtung zur Ausbildung eines Gegenstroms in einer ^ Fluidbeförderungs-Rohrleitung eines Gasanalysators zum Entfernen von Ablagerungen an der Innenseite der Rohrleitung und Verhindern des Eintretens eines explosiven Brennstoffgemisches in den Gasanalysator, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Rohrleitung (60) mit einem Einlaß (62) und einem Auslaß (64) vorgesehen ist, durch die ein Fluid in einer ersten Richtung von dem Einlaß (62) zum Auslaß (64) beförderbar ist, daß zwischen dem Einlaß (62) und dem Auslaß (64) der ersten Rohrleitung (60) eine zweite Rohrleitung (66) zum Einleiten eines Fluids in die erste Rohrleitung (60) angeschlossen ist, daß die erste Rohrleitung (60) einen Ventilsitz (92) aufweist, daß in der zweiten Rohrleitung (66) ein Verschlußstück (78) zum Steuern der Richtung des Durchflusses des Fluids aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) verschiebbar angeordnet ist, daß das Verschlußstück (78) normalerweise in der zweiten Rohrleitung (66) von der ersten Rohrleitung (60) entfernt gehalten wird, um eine Strömung durch die erste Rohrleitung (60) in der ersten Richtung zuzulassen und daß das Verschlußstück (78) von einer Strömung durch die zweite Rohrleitung (66) aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) in eine Verschlußlage am Ventilsitz (92) verschiebbar ist, um die Strömung vom Einlaß (62) zum Auslaß (64) der ersten Rohrleitung (60) zu sperren und aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) und durch die erste Rohrleitimg (60) entgegengesetzt zu der ersten Richtung der Strömung durch die erste Rohrleitung (60) zu leiten»
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  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rohrleitung (66) einen Einlaß (72) zur Aufnahme einer Fluidströmung und einen/der ersten Rohrleitung (60) zwischen dem Einlaß (62) und dem Auslaß (64) der ersten Rohrleitung (60) in Verbindung stehenden Auslaß (68) aufweist, daß zwischen dem Einlaß (72.) und dem Auslaß (68) der zweiten Rohrleitung (66) innerhalb dieser zweiten Rohrleitung ein Sitz (76) vorgesehen ist, der das Verschlußstück (78) normalerweise in der zweiten Rohrleitung (66) hält , um eine Strömung durch die erste Rohrleitung (60) in der ersten Richtung vom Einlaß (62) zum Auslaß (64) der ersten Rohrleitung (60) zu gestatten, daß das Verschlußstück (78) aus der zweiten Rohrl eitung (66) in die Schließlage am Ventilsitz (92) verschiebbar ist, wenn der auf das Verschlußstück (78) von der Fluidströmung durch die zweite Rohrleitung (66) ausgeübte Fluiddruck ausreicht, das Verschlußstück (78) aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) zu verschieben, und daß das Verschlußstück (78) durch einen Fluidstrom vom Einlaß (72) zum Auslaß (68) der zweiten Rohrleitung (66) in der Schließlage am Ventilsitz (92) gehalten wird, so daß die Fluidströmung durch die erste Rohrleitung (60) entgegengesetzt zur ersten Richtung geleitet wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rohrleitung (66) einen Einlaß (72) zur Aufnahme einer Fluidströmung und einen zwischen dem Einlaß (62) und dem Auslaß (64) der ersten Rohrleitung (60) an der ersten Rohrleitung (60) angeschlossenen Auslaß (68) aufweist und daß eine Führungseinrichtung (80) in der ersten Rohrleitung (60) angeordnet ist und sich vom Auslaß (68) der zweiten Rohrleitung (66) bis zum Ventilsitz (92) erstreckt, um die Verschiebung des Verschlußstücks (78) aus der zweiten Rohrleitung (66) in die Schließlage am Ventilsitz (92) in der ersten Rohrleitung (60) zu führen, wenn der Fluiddruck auf das Verschlußstück (78) ausreicht, dieses aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) zu ver-
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    schieben.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (78) durch eine Fluidströmung vom Einlaß (72) zum Auslaß (68) der zweiten Rohrleitung (66) in der Schließlage am Ventilsitz (12) der ersten Rohrleitung (60) gehalten wird und daß das Verschlußstück (78) in der Schließlage am Ventilsitz (92) die Fluidströmung in die erste Rohrleitung (64) sperrt und aus der zweiten Rohrleitung (68) in die erste Rohrleitung (62) leitet.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,-dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (78) durch eine vorbestimmte Abnahme der Fluidströmung vom Einlaß (72) zum Auslaß (68) der zweiten Rohrleitung (66) aus der Schließlage am Ventilsitz (92) in der ersten Rohrleitung in die zweite Rohrleitung bewegbar ist und dadurch eine Fluidströmung vom Einlaß (62) zum Auslaß (64) der ersten Rohrleitung (60) zuläßt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einlaß der zweiten Rohrleitung ein Fluidstrom zuführbar ist und sich ihr Auslaß in die erste Rohrleitung öffnet, um dieser eine Fluidströmung zuzuführen, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die das Verschlußstück normalerweise in der zweiten Rohrleitung zwischen deren Einlaß und Auslaß hält, daß der Ventilsitz (92) in der ersten Rohrleitung dem Auslaß der zweiten Rohrleitung gegenüberliegend angeordnet ist, daß die erste Rohrleitung am Ventilsitz (92) einen derart bemessenen Innendurchmesser aufweist, daß dadurch eine Vorbeibewegung des VerschlußStücks (78) am Ventilsitz (92) verhindert wird, daß in der ersten Rohrleitung ein Stift (94) so angeordnet ist, daß das Verschlußstück (78) gegen den Ventilsitz (92) geschoben wird, und daß das Verschlußstück (78) aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung
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    (60) verschiebbar und von dem Stift (94) gegen den Ventilsitz (92) umleitbar ist, so daß der von dem durch die zweite Rohrleitung fließenden Fluid ausgeübte Druck das Verschlußstück in die Schließlage am Ventilsitz drückt.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (78) ein im wesentlichen kugelförmiges Bauteil ist, das durch den Druck des in den beiden Rohrleitungen strömenden Fluids aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) und in die Schließlage am Ventilsitz (92) verschiebbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Rohrleitungsschleife (16) mit einem Einlaßteil (18) und einem Auslaßteil (20) aufweist, daß Einlaß-und Auslaßteil mit einem seitlichen Abstand zueinander angeschlossen und angeordnet sind, daß die erste Rohrleitung (66) den Endteil des Auslaßteils (20) bildet, daß eine Meßeinrichtung (12) zum Analysieren eines Gases an dem Auslaßteil (20) stromoberhalb der ersten Rohrleitung (66) so angeschlossen ist, daß sie eine Probe des normalerweise vom Einlaßteil (18) zum Auslaßteil (20) strömenden Gases aufnimmt, und daß das Verschlußstück (78), wenn der Druck des durch die zweite Rohrleitung (66) strömenden Fluids größer als der Druck des durch die Rohrleitungsschleife (16) strömenden Gases ist, aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) und in die Schließlage am Ventilsitz (92) . schiebbar ist, so daß es das durch den Auslaßteil (20) und den Einlaßteil (18) strömende Fluid entgegengesetzt zur normalen Strömungsrichtung des Gases in der Rohrleitungsschleife (16) leitet.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
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    gekennzeichnet, daß an die zweite Rohrleitung (66) ein Ventil (52) angeschlossen ist, daß die Strömung des unter Druck aus einer Quelle in die zweite Rohrleitung (66) strömenden Fluids steuert, und daß das Ventil (52) derart betreibbar ist, daß der zweiten Rohrleitung (66) das Fluid unter Druck zuführbar ist, um auf das Verschlußstück (78) einen so hohen Druck auszuüben, daß das Verschlußstück aus der zweiten Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) und in die Schließlage am Ventilsitz (92) verschoben wird.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (52) so betreibbar ist, daß der zweiten Rohrleitung (66) ein Fluid unter einem derart vorgewählten Druck zuführbar ist, daß das Verschlußstück (78) in eine Lage innerhalb der zweiten Rohrleitung (66) verschoben wirdj, in der Fluid durch die zweite Rohrleitung (66) in die erste Rohrleitung (60) strömen kann und verhindert wird, daß das durch die erste Rohrleitung in der ersten Richtung strömende Fluid in die zweite Rohrleitung (66) eintritt und das Verschlußstück (78) berührt.
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