DE3315085C2

DE3315085C2 - Verfahren zur Nullpunktkontrolle an Wärmeleitfähigkeitsmeßzellen in Begasungsbrutschränken

Info

Publication number: DE3315085C2
Application number: DE19833315085
Authority: DE
Inventors: Helmut 6369 Nidderau Loscher
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1985-09-05
Also published as: DE3315085A1; FR2545219A1; GB8410531D0; SE8402259L; JPH0350978B2; GB2138949B; SE8402259D0; GB2138949A; JPS59208447A

Abstract

Verfahren zur Nullpunktkontrolle an Wärmeleitfähigkeitsmeßzellen in Begasungsbrutschränken, die einen CO2-Gehalt in der Nutzraumatmosphäre aufweisen, der regelbar ist mit Hilfe der Wärmeleitfähigkeitsmeßzellen, indem eine kontinuierliche CO2-Messung für die Eichung unterbrochen, ein gespeicherter Wert mit dem gemessenen Wert verglichen und gegebenenfalls der Nullpunkt korrigiert wird (im frei programmierbaren Mikrocomputer oder Mikroprozessor).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nullpunktkontrolle an eine Meßseite und eine Referenzseite aufweisenden Warmeleitfäl.igkeitsr^eßzellen in Begasungsbrutschränken mit eiitir CO2 enthaltenden Nutzraumatmosphäre, die mit Hilfe der ^v "armeleitfähigkeitsmeßzellen regelbar sind, wobei der Meßseite des Warmeleitfähigkeitsdetektors stetig Nutzraum-Gasatmosphäre zugeführt wird.

Ein Begasungsbrutschrank, in dem solche Wärmeleitfähigkeitsmeßzellen eingesetzt werden, ist beispielsweise in der DE-PS 29 24 446 beschrieben. Mit solchen Brutschränken werden Begasungen durchgeführt, die eine Dauer bis zu einem Jahr haben können. Über solche Zeiträume, aber auch über kürzere Zeiträume, ist es unerläßlich, von Zeit zu Zeit den Nullpunkt der in den Begasungsbrutschränken zur CO2-Regelung eingesetzten Wärmeleitfähigkeitsdetektoren zu überprüfen.

Diese in Begasungsbrutschränken eingesetzten Wärmeleitfähigkeitsdetektoren bzw. -meßzellen weisen in einer Ausführungsform vier Meßwiderstände auf, die durch direkten Stromdurchgang auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt werden. In dieser Ausführung sind zwei Meßwiderstände der zu messenden Gasatmosphäre ausgesetzt (Meßzweig). Die beiden anderen Widerstände sind in abgeschlossenen Bohrungen untergebracht und befinden sich in einem Gas bekannter Zusammensetzung, z. B. Luft (Referenzzweig).

Ändert sich nun die Wärmeleitfähigkeit der Gasatmosphäre, so ändert sich, durch die vorgegebene zugeführte Heizleistung, die Temperatur der Meßwiderstände im Meßzweig gegenüber der Temperatur des oder der so Meßwiderstände im Referenzzweig. Diese Temperaturdifferenz verursacht durch die damit verbundene Widerstandsänderung ein der Wärmeleitfähigkeit und damit der CO2-Konzentration proportionales Ausgangssignal. An die Dichtigkeit der Referenzseite werden bei dieser Ausführung nach dem Stand der Technik sehr hohe Anforderungen gestellt. Diffundiert während der Betriebszeit CO₂ oder Feuchtigkeit an die Referenzfühler, so ändert sich das AusgangssignaL Im Extremfall entsteht bei Undichtigkeiten überhaupt kein Signal, da sowohl die Meß- als auch die Referenzseite der gleichen Gasatmosphäre ausgesetzt sind. Dieser Fehler führt bei Begasungsbrutschränken zu sehr hohen COrKonzentrationen.

Darüber hinaus ist die Stabilität und damit die Genauigkeit dieser Meßanordnungen sehr stark von d»;n thermischen Verhältnissen im Referenzzweig abhängig. Eine Änderung der Temperatur von nur 0,1° C verursacht ein Ausgangssignal von 1% CO2. Ändert sich z. B. die Wärmeleitfähigkeit im Referenzzweig durch Ausgasung organischer Materialien, wie z. B. Epoxydharz, so entsteht eine stetige Temperaturänderung an den Fühlern, die dann eine entsprechende Änderung des Ausgangssignales zur Folge hat

Diese »Nullpunktänderung« kann mehr oder weniger stark ausgeprägt sein und erfordert im Grunde eine Oberprüfung und Einstellung der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle in regelmäßigen Zeitabständen durch die Anwender der Begasungsbrutschränke.

Da bei den bekannten Schränken diese Korrektur nicht durchgeführt wird und normalerweise die Drift der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle sehr stark ausgeprägt ist, differiert hier die im Begasungsbrutschrank vorhandene CO2-Konzentrition erheblich vom angezeigten Wert

Eine weitere Ungenauigkeit bei den bekannten in Begasungsbrutschränken eingesetzten Wärmeleitfähigkeitsdetektoren tiiit als Folge einer Abnutzung der Meßfühler während langer Einsatzzeiten auf.

Eine Meßeinrichtung für Gasanalysegeräte mit einem Detektorblock ist aus der DE-OS 30 47 601 bekannt Mit dieser Meßeinrichtung soll erreicht werden, daß die Temperatur des ankommenden Gases sowie dessen Strömungsgeschwindigkeit keinen merklichen Einfluß auf das Meßergebnis hat. Hierzu ist vor der Gaszuleitung des Detektorblocks in Strömungsrichtung gesehen ein Wärmetauscher angeordnet, der auf die gleiche Temperatur aufheizbar ist wie das Gehäuse.

Weiterhin sind dem »Handbuch der industriellen Meßtechnik«, Seite 243 bis 245, im Kapitel »Automatisierung von Meßvorgängen« unter dem Abschnitt »Mittel der Automatisierung« allgemeine Ausführungen zur Mechanisierung, insbesondere des Ablesens und Registrierens von Meßwerten, zu entnehmen. Unter anderem wird hier auch die Nullpunktkontrolle angesprochen. In einem konkreten Beispiel wird eine automatische Abgleicheinheit für Gasanalysatoren beschrieben. Zur Eichung werden spezielle Eichgase, und zwar ein Nullpunkt- und ein Eichwertgas, benutzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf einfachste Weise ein automatischer Ausgleich auftretender Nullpunktänderungen ermöglicht wird, um deren Einfluß und insbesondere auch die Driftprobleme an CXVMeßzellen, auf das Meßsystem und somit auf die (^-Konzentration auszuschließen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Referenzseite der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle während einer Meßphase Luft oder ein anderes externes Gas aus dem Umgebungsraum des Begasungsbrutschrankes im Durchfluß ständig zugeführt wird, daß dieser Durchfluß während einer Eichphase unterbrochen und die Rei'erenzseite der Nutzraumatmosphäre ausgesetzt wird, das sich einstellende Signal gespeichert und in der Meßphase vom über die Meßseite der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle erhaltenen Meßsignal substrahiert wird, um so ein Nullpunkt-Korrektursignal zu erhalten bis zu

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darauf folgenden nächsten Eichphase, wo- In F i g. 2a gelangt nun ein Teilstrom der Gasatmo-

im BralLhrank vorband«» organischen dnngsMückSlundd,_eDross.«taplib»»W»?»»«^

brutschrank zu verändert Der

des KontroUe des pH-Wertes möglich und von Vorteil ist

mung, der Feuchtefühler 4 sowie

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ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines

AÄiU. anhand der Zeichnun, In der ^2^-2ΐΤα^

FigⁿT_e ^gin^eFSßdiagrammdesVerfahrensablaufes, Fühler sind jedoch an anderer Stelle angeordnet, bevor

F Ϊ 2 ein Schema der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle zugt im Nutzraum 10 insbesondere .m flüssigen Kultur

der Ze,le

^{mit eingebauter}

S5£%ria»« arbeitet im AusfOhranSSd so, daß zunächst die Regelelektronik geartetwird Danach folgt die Meßphase, beginnend mi dem Messen im Wärmeleitfähigkeitsdetektor, gefnhri von der Anzeiee des Meßergebnisses.

^iiirSEShSrSTn«* dem Eichen die Nuüpunktkorfektur. Am Schluß des Verfahrens ist im Proenunin z. B eines Mikrocompuu-rs oder eines MikrofrozSors die Gegenfrage installiert, Nullpunkt Ok · MöSh Antworten Ja oder Nein. Bei Ja - Wie-2JSS? SSdeien Ablaufs, bei Nein - er-Leitung 8 und über Vorwärmer 9 im Doppelte! ti des Brutschrankes dem Bypasskanal 1 zugeführt und dort mit Wasserdampf aus der Leitung 7-vemadj^eI-eher durch Überhitzen im Verdampfer^O außerhalb des Nutzraumes sterilisiert und abgekühlt wurde.

Der Nutzraum 10 und der Doppelmantel Il sind von einer Wärmeisolat.onsschicht11,^umgehen die wusderum durch eine wasserdampfdichte Haut llfc, z. B. aus Aluminium-Folie, nach außen abgeschlossen .st und sowohl vor eindringender Außenluft als auch vor Djirchfeuchtung im Kühlbereich schützt. Die ^ff^

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sterilisiert, und danach dem Bypasskanal 1 für den Umlauf durch den Nutzraum 10 zuführt. Das Psychometer besteht aus einem Trockenthermometer 16 und einem Naßthermometer 17, z. B. ein Widerstandsthermometer, wobei letzteres einen Docht 17a aufweist, der in einen Saugnapf hineinragt, wobei diese Teile in dem Bypasskanal 1 angeordnet sind.

Das Psychometer ist dabei an einer solchen Stelle des Kanals, vorzugsweise mit Querschnittverengung, angeordnet, daß der Meßfühler 4 zumindest am Naßthermo- ι ο meter einer optimalen Anströmgeschwindigkeit des umgewälzten Mediums ausgesetzt ist. Im Bypasskanal 1 ist noch der Meßfühler 2 für die Konzentration des CO₂-Gases und der Meßfühler 3 für die Temperatur der umgewälzten Strömung angeordnet.

Die CO2-Regelung erfolgt ebenfalls in einem eigenen Regelkreis, wobei der Meßfühler 2 eine Wärmeleitfähicrlceitsmeßzelle ist. welche einen Meß- und einen Referenzzweig aufweist. Die Meßseite ist kontinuierlich der Gasatmosphäre des Innenraums ausgesetzt, während die Referenzseite mit Luft oder einem anderen Gas bekannter Zusammensetzung gespült wird.

Ändert sich die Wärmeleitfähigkeit in der Nutzraumatmosphäre, dann wird durch unterschiedliche Abkühlung der eingebrachten Meßfühler ein elektrisches, dem CO₂-Anteil in der Nutzraumaimosphäre direkt proportionales Signal erzeugt und dem Regler zugeführt

Auch für die Temperaturregelung wird als Meßfühler 3 ein Platinmeßwiderstand Pt 100 und ein Regler mit PID-Verhalten bevorzugt, wobei eine Anschlußmöglichkeit für einen Zeit-Temperaturgeber vorgesehen ist

Der Kühlfalle 5 ist eine Abtauheizung 5a zugeordnet und eine Sammelrinne 5b. Anfallendes Kondenswasser wird einem Auffanggefäß 24 mit eigenem Niveaufühler 24a zugeführt von wo es bedarfsweise von Zeit zu Zeit mit Hilfe einer Pumpe 23 abgesaugt werden kann, die es dem Verdampfer 20 und von dort der Umgebung zuführt

Der Verdampfer 20 weist etwa die Form eines Rohrofens auf und ist vorzugsweise mit einer im Ofenmante! angeordneten elektrischen Heizung auf die angegebene Temperatur beheizbar. Es ist ferner noch eine Kondensationseinrichtung 25 (z. B. Rohrschlange) und Magnetventil 22 in der Dampfleitung vom Verdampfer 20 zum Bypasskanal 1 angeordnet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur NullpunktkontroUe an eine Meßseite und eine Referenzseite aufweisenden Wärmeleitfähigkeitsmeßzellen in Begasungsbrutschränken mit einer CO2 enthaltenden Nutzraumatmosphäre, die mit Hilfe der Wärmeleitfähigkeitsmeßzellen regelbar sind, wobei der Meßseite des Wärmeleitfähigkeitsdetektors stetig Nutzraum-Gasatmosphäre zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzseite der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle während einer Meßphase Luft oder ein anderes externes Gas aus dem Umgebungsraum des Begasungsbrutschrankes im Durchfluß ständig zugeführt wird, daß dieser Durchfluß während einer Eichphase unterbrochen und die Referenzseite der Nutzraumatmosphäre ausgesetzt wird, das sich einstellende Signal gespeichert und in der Meßphase vom über die Meßseiiz der Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle erhaltenen Meßsignals substrahiert wird, um so ein Nullpunkt-Korrektursignal zu erhalten bis zur jeweiligen darauf folgenden nächsten Eichphase, wonach dann dieses Korrektursignal durch ein neues Nullpunkt-Korrektursignal ersetzt wird.