DE29723567U1

DE29723567U1 - Kalibriervorrichtung für Gasanalysatoren

Info

Publication number: DE29723567U1
Application number: DE29723567U
Authority: DE
Original assignee: WWU WISSENSCHAFTLICHE WERKSTAT
Current assignee: WWU WISSENSCHAFTLICHE WERKSTAT
Priority date: 1997-10-04
Filing date: 1997-10-04
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2007-10-05

Description

Kalibriervorrichtung für Gasanalysatoren

1 Problemdarstellung

Um mit Gasanalysatoren akzeptable Meßergebnisse zu erzielen, ist es notwendig, sie in regelmäßigen Abständen zu kalibrieren. Diese Kalibrierung wird an zwei Punkten vorgenommen, am Nullpunkt und an der sogenannten Empfindlichkeit, einem festgelegten Punkt bestimmter Konzentration, meistens bei etwa 80% des Meßbereichsendes gelegen.

Bei der Kalibrierung beider Punkte wird jeweils ein entsprechendes Prüfgas auf den Gasanalysator gegeben. Nach dem Einschwingen des Meßwertes wird der Istwert mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen und entsprechend korrigiert. Die Umschaltung aus dem Meßbetrieb in den Kalibrierzustand erfolgt bei - Handmeßgeräten (2) manuell, entweder drucklos durch den Anschluß eines Kalibriergasbeutels (1), s. Fig. 1, oder mit einer Kalibriergasdose (3) mit nachgeschaltetem Druckminderer (4), s. Fig.2 - wandbündigen Geräten (5) mit Stromanschluß (8) automatisch mit Hilfe von Kalibriergasflaschen (6) und Magnetventilen (7), s. Fig.3

Die zur Kalibrierung verwendeten Gase sind meistens teure spezielle Prüfgase. Zur Kalibrierung des Nullpunktes kann eventuell die Umgebungsluft genutzt werden. Diese hat aber nicht immer die dazu erforderliche Qualität, so daß die Luft gereinigt werden muß, zum Beispiel mit Filtern, Ad- bzw. Absorptionsmitteln, durch Oxidation von brennbaren Bestandteilen mittels thermischer Vorschaltöfen etc. Die für die Empfindlichkeit verwendeten Prüfgase sind zertifizierte Spezialgase, die aufgrund der Herstellungs- und Prüfverfahren viel kosten. Dazu kommt, je nach Gassorte, eine begrenzte Haltbarkeit von etwa sechs Monaten. Diese Kalibriermethoden sind so kostspielig, daß die Verwendung preiswerter Alternativen ratsamer ist.

2 Anwendungsgebiet

Für Gasanalysatoren mit einer Kalibriervorrichtung könnte man zur Einstellung der Empfindlichkeit im Handel erhältliche Druckkapseln verwenden. Zur Herstellung von Sodawasser gibt es Kohlendioxid (CO2)- Druckkapseln, für die Schlagsahnezubereitung sind Lachgas (N₂O)- Druckkapseln im Angebot. Beide Gase, Kohlendioxid und Lachgas, haben in der Technik eine außerordentliche Bedeutung.

Kohlendioxid ist in kleinen Konzentrationen zwar nicht giftig, hemmt aber die Atmung. Bei höheren Konzentrationen führt das Einatmen zu gesundheitsgefährdenden Beschwerden. Die Atemfrequenz erhöht sich, ebenso Blutdruck und Pulsfrequenz. Es setzen Kopfschmerzen, Sehstörungen und Schwindelgefühle ein und schließlich folgt Bewußtlosigkeit und Erstickungstod.

Aus diesem Grund wird die CO2 - Konzentration in Gaststätten ständig überwacht, da dort die Getränke, z.B. Bier, mit Hilfe von CO₂ aus Druckgasflaschen (10) gezapft werden /1/. Fig.4 zeigt eine Gaststätte mit Zapfanlage (9), COr Druckgasflaschen (10), dem C02-Meßgerät (11) und einer abgesetzten Alarmmeldeeinrichtung (12). Kohlendioxid hat einen MAK-Wert von 5000 ppm.

Lachgas wird in Krankenhäusern im Narkosebereich eingesetzt. Dort wird es bei einer Operation noch vor dem Einsatz anderer Narkosegase verabreicht. Fig.5 zeigt ein wandbündiges Lachgasmeßgerät (13) im Aufwachraum eines Krankenhauses, mit dem die Restkonzentration des vom Patienten ausgeatmeten Lachgases überprüft werden kann. Je nach Land und Gesetzgebung liegt der MAK-Wert hier bei 25 bis 100 ppm.

3 Lösungsvorschlag

Um die Betriebskosten von Gasanalysatoren so niedrig wie möglich zu halten, wird vorgeschlagen, die Kalibrierung dieser Geräte nicht durch teure Prüfgase, sondern durch billige, im Handel erhältliche Druckkapseln (14) vorzunehmen, s. Fig.6. Dazu müssen die Analysatoren mit einer passenden Anschlußvorrichtung versehen sein.

Diese kann ähnlich den Einschraubvorrichtungen bei Sahnebereitem mit Schnelloder mit Schraubverschluß gestaltet sein. Die Druckkapsel wird entweder durch eine Feder (15) oder einen Schraubdeckel (16) in der Druckkapselaufnahme (17) gehalten.

Der Nullpunkt der Analysatoren kann neben eventuell erhältlichen Sauerstoff-Kapseln mit Hilfe der Umgebungsluft eingestellt wenden. Erfahrungsgemäß ist die Nullpunktsdrift stärker als die Empfindlichkeitsdrift. Somit wird eine Nullpunktkalibrierung häufiger vorgenommen. Daher wird empfohlen, die Geräte, die mit Hilfe der Druckkapsel (14) kalibriert werden sollen, mit einer entsprechenden Vorrichtung zur Nullpunktkalibrierung, unter Verwendung der Umgebungsluft, auszurüsten. Eine solche Vorrichtung kann aus einem Dreiwegemagnetventil und einer Reinigungssäuie (18), gefüllt mit den entsprechenden Ad- bzw. Absorptionsmitteln, bestehen, s. Fig.7. In bestimmten Zeitabständen wird dabei der Meßvorgang unterbrochen und das Ventil schaltet auf die Reinigungssäule um. Damit wird im Gerät die gereinigte Luft gemessen und nachdem sich dieser Wert eingependelt hat, wird er als Nullpunkt definiert. Um die natürlichen Schwankungen des Anaiysators zu kompensieren, wäre die Bildung eines Mittelwertes aus mehreren aufeinanderfolgenden Messungen notwendig.

Die Reinigungssäule (18) wird nach einer gewissen Zeit erschöpft sein. Dieser Zeitpunkt hängt von der Größe der Säule, von der Häufigkeit der Nuilpunktkalibrierung, dem dabei auftretenden Massenstrom der Kalibrierluft und vom Verschmutzungsgrad der Umgebungsluft mit den zu filternden Komponenten ab. Diese Bedingungen könnten so abgeglichen werden, daß ein Wechsel der Säule mit einer Empfindlichkeitskalibrierung zusammenfällt. Eine neue Reinigungssäule wird eingesetzt, anschließend der Nullpunkt kalibriert. Danach wird eine neue Druckkapsel eingesetzt und die Empfindlichkeit kalibriert.

Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, um die Genauigkeit der Kalibrierung zu erhöhen. Der Preis der dabei verwendeten Druckkapseln spielt im Vergleich zu den Kosten der üblichen Prüfgasflaschen keine Rolle.

Von Zeit zu Zeit empfiehlt sich die Überwachung des Gasanalysators mit zertifizierten Prüfgasen.

Literatur *:.·..

IM TRSK 403, Ausgabe Dezember 1996: Einrichtung von Getränkeschankanlagen, Anforderung an Installation, Betrieb und Instandhaltung von Kohlendioxid-Wamgeräten.

121 Universität Hamburg: Narkosegasbelastung am Arbeitsplatz. Manuskript. Hamburg, d. 21.03.1995.

Verzeichnis der Figuren

Fig. 1 Mobiles Gasmeßgerät mit manuellem Abgleich durch druckloses Kalibriergas

1 Kalibriergasbeutel

2 Handmeßgerät

Fig.2 Mobiles Gasmeßgerät mit manuellem Abgieich durch Kalibriergasdose

3 Kalibriergasdose

4 Druckminderer

Fig. 3 Wandbündiges Gaswamgerät mit automatischer Kalibriervorrichtung

5 Wandbündiges Gerät

6 Kalibriergasflaschen

7 Magnetventile

8 Stromanschluß

Fig. 4 Gaststätte mit Schankanlage und Gaswamgerät 9 Zapfaniage

10 COa-Druckgasfiaschen

11 CO2-Gasmeßgerät

12 Abgesetzte Alarmmeldeeinrichtung

Fig. 5 Aulwachraum im Krankenhaus

13 Wandbündiges Lachgasmeßgerät

Fig. 6 Befestigungsmöglichkeit für Druckkapsel

14 Druckkapsel mit Kalibriergas

15 Feder

16 Schraubkappe

17 Druckkapselaufnahme

Fig. 7 Wandgerät mit Druckkapsel und Reinigungssäule

18 Reinigungssäule

Claims

Anspruchspunkte

1. Kalibriervorrichtung für Gasanalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß im Handel erhältliche Druckkapseln zu ausgewählten Zeitpunkten an den Analysator angeschlossen werden, wobei das in der Kapsel enthaltene Gas zur Kalibrierung in das Gerät strömt.

2. Kalibriervorrichtung für Gasanalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine Reinigungssäule enthält, welche die Umgebungsluft von den zu messenden Gasen befreit und dadurch eine Nulipunktkalibrierung ermöglicht.

3. Kalibriervorrichtung für Gasanalysatoren nach den Anspruchspunkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung mit Nullgas häufiger als eine Kalibrierung mit Meßgas vorgenommen wird, so daß ein Wechsel der Druckkapsel mit einem Wechsel der Reinigungssäule zeitlich zusammenfällt.