DE3400140C1

DE3400140C1 - Auf den magnetischen Eigenschaften eines Gases beruhender Gasanalysator

Info

Publication number: DE3400140C1
Application number: DE19843400140
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. 6240 Königstein Hummel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-04-11
Filing date: 1984-01-04
Publication date: 1984-10-18

Description

9 in einander gegenüberliegenden sichelförmigen Ausbuchtungen 10, 11 der zylindrischen Meßkammerboh-
rung ein, von wo sie zur Mitte des Parallelspaltes strömen, um sodann durch die Mittelbohrung 6 des Polschuhes 3 und die Bohrung 7 in der Platte 1 wieder aus der Meßkammer auszutreten. Von den sichelförmigen Ausbuchtungen 10, 11 führen noch zwei Kanälc 12, 13 nach außen zum Anschluß eines empfindlichen Differenzdruckmessers.
Der bei diesem Gasanalysator zu beobachtende große Meßeffekt ist eine Folge der Eigenschaften der Mcßkammer. Zum einen ergibt sich bei der Meßkammer durch die Polschuhanordnung mit der zentralen Gasableitung ein sehr schmaler Luftspalt hoher Feldstärke, deren Wert die Größe des Meßeffektes bstimmt. Da die Meßkammer formschlüssig an den Polflächen des wechselerregten Magneten anliegt, wird außerdem eine Magnetostriktion, die zu Störsignalen Anlaß geben würde, vermieden. Des weiteren bewirken die sichelförmigen Ausbuchtungen, daß ein großer Teil des Randfeldes zur Kraftwirkung auf die Gasmoleküle ausgenutzt wird. Die Gaszuleitungen können, ohne daß der Meßcffekt geringer wird, sehr eng ausgeführt werden, was wiederum dazu führt, daß Druckverluste infolge Druckausgleich mit dem Außenraum auf ein Minimum herabgesetzt werden. Schließlich ist auf Grund er Formgestaltung der Meßkammer im Kammergehäuse eine weitgehend laminare Gasströmung gegeben, was bedeutet, daß der Störpegel sehr klein bleibt.
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Claims

Patentanspruch: Auf den magnetischen Eigenschaften eines Gascs beruhender Gasanalysator, bei dem zwischen die planparallelen Polflächen eines wechselstromerregten Magneten eine Meßkammer mit formschlüssig an den Polflächen anliegenden Weicheisenpolschuhen eingesetzt ist, in die Kammer an gegenüberliegenden Stellen Me13- und Vergleichsgas einslrömcn, die Gase sich vermischen und das Gemisch durch eine Mittelbohrung in einem der Wcicheisenpolschuhe aus der Kammer austritt und bei dem zur Messung der zwischen Meß- und Vcrglcichsgas entstehenden Differenzdruckschwankungen an die Zuführungsleitungen für das Meß- und Verglcichsgas eine Differenzdruckmeßeinrichtung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet kreisförmige Polflächen aufweist. daß der Gasraum der Meßkammer zylindrisch und mit krcisförmig begrenzten Weicheisenpolsehuhen (2, 3) abgcschlossen ist und am Luftspaltrand des Magneten einander gegenüberliegende sichelförmigc Ausbuchtungen (10, 11) aufweist, die jeweils mit zwei Gasanschlüssen (8, 12 bzw. 9, 13) für das Meßgas und die Differenzdruckmeßeinrichtung bzw. das Vergleichsgas und die Differenzdruckmcßeinrichtung verbunden sind.

Die Anmeldung betrifft einen Gasanalysator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Zur Messung der Konzentration parainagnetischer Gasbestandteile in Gasgemischen haben sich Gasanalysatoren eingeführt, bei welchen die Kraftwirkung eines inhomogenen Magnetfeldes auf die Moleküle des Gasbestandteiles als Meßeffekt herangezogen wird. Eine Ausführungsform eines derartigen Gasanalysators zeigt z. B. F i g. 1 der US-PS 32 87 959. An die abgeschrägten Pole eines Permanentmagneten sind zwei Gaskammern mit einer gemeinsamen Gasableitung angesetzt. Mittels einer Pumpe in der Gasableitung wird durch die eine Kammer das Meßgas und durch die andere Kammer ein Vergleichsgas konstanter Suszeptibilität gesaugt. Durch die Einwirkung des inhomogenen Randfeldes des Magneten auf die paramagnetischen Gasbestandteile entsteht zwischen den Kammern eine Druckdifferenz, die in einer Verbindungsleitung der beiden Kammern zu einer Gasströmung führt. Die Gasströmung wird mit Hilfe einer temperaturabhängigen Brückenschaltung nach der Wärmeleitfähigkeitsmethode gemessen. Enthalten die beiden Gase als paramagnetischen Bestandteil z. B. Sauerstoff, so ist das elektrische Ausgangssignal der Brücke ein Maß für die Differenz der Sauerstoffkonzentration in beiden Gasen bzw. für den Sauerstoffgehalt des Meßgases. Zur Messung der Druckdifferenz eignen sich auch Membrankondensatoren. wobei es in meßtechnischer Hinsicht günstig ist, einen Magneten mit Wechselerregung vorzusehen. Das Ausgangssignal des Gasanalysegerätes ist dann eine Wechselspannung mit einer entsprechend der Saucrstoffkonzcntntion sich ändernden Amplitude.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (ältere deutsche Patentanmeldung gemäß DE-AS 16 48 924), zwischen die planparallelen Polflächen eines wechselstromerregten Magneten eine Meßkammer mit formschlüssig an den Pol flächen anliegenden Weicheisenpolstücken einzusctzcn, in die Kammer an gegenüberliegenden Stellen Meß- und Vergleichsgas einströmen zu lassen und nach Mischung beider Gase das Gemisch durch eine Mittelbohrung im oberen Weicheisenpolstück aus der Kammer abzuführen. Bei diesem Gerät ist die Meßkammer entsprechend den rechteckigen Polflächen des Magneten gestaltet und der Gasraum der Kammer weist eine längliche Form auf, wobei Meß- und Vergleichsgas von unten her in die Kammer einströmen und gegen deren Oberseite gelenkt werden. Die in der inhomogenen Zone des Magnetfeldcs zwischen Meß- und Vergleichsgas entstehenden Differenzdruckschwankungen werden einer Differenzdruckmeßeinrichtung zur Anzeige der Suszeptibilitätsdiffcrenz beider Gase geführt.

Der bei diesen magnetischen Gasanalysatoren sich ergebende Mcßeffekt ist sehr gering, so daß jede Maßnahme zur Erhöhung des Differenzdruckes von Bedeutung ist. Dic Erfindung befaßt sich mit dieser Aufgabe und stellt sich das Ziel, eine Erhöhung des Meßeffektes durch eine besondere Ausbildung einer Magnetanordnung mit Meßkammer zu erreichen, die eine sehr weitgehende Ausnutzung des inhomogenen Randfeldes des Magneten zur Kraftwirkung auf die Gasmoleküle bewirkt und die Gase so in die Meßkammer einleitet, daß bei geringem Störpegel die entstehenden Druckänderungen ohne wesentlich gedämpft zu werden die Differcnzdruckmcßcinrichtung beaufschlagen.

Der erfindungsgemäße Gasanalysator ist dadurch gekennzeichnnt, daß der Magnet kreisförmige Polflächen aufweist, daß der Gasraum der Meßkammer zylindrisch und mit kreisförmig begrenzten Weicheisenpolschuhen abgeschlossen ist und am Luftspaltrand des Magneten einander gegenüberliegende sichelförmige Ausbuchtungen aufweist, die jeweils mit zwei Gasanschlüssen für das Meßgas und die Differenzdruckmeßeinrichtung bzw. das Vergleichsgas und die Differenzdruckmeßeinrichtung verbunden sind.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher crläutert.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Meßkammer des Gasanalysators und F i g. 2 einen waagerechten Schnitt längs der Linie 1-1 inFig. 1.

Eine Platte 1 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise Messing, ist mit einer zylindrischen, an den beiden Öffnungen stufenförmig erweiterten Bohrung versehen. Zwei Polschuhe 2, 3 aus Weicheisen, deren Form den Öffnungen der Bohrung genau angepaßt ist, verschließen die Stirnseiten der Bohrung. Es ist zweckmäßig, zusätzlich ein Klebemittel zu verwenden, um einen vollkommen gasdichten Abschluß zu erzielen. Die Polschuhe liegen formschlüssig an den parallelen Polflächen der Pole 4 eines wechselerregten Magneten an.

Handelt es sich um einen Elektromagneten, so kann die Erregung beispielsweise durch einen pulsierenden Gleichstrom konstanter Amplitude erfolgen. Die Polschuhe stehen sich sehr nahe gegenüber, so daß sich ein enger Luftspalt 5 ergibt. Der Polschuh 3 ist höher als der Polschuh 2, um ohne Schwierigkeiten darin eine Mittelbohrung 6 unierzubringen, die zunächst in Richtung der Feldlinien verlauft, dann senkrecht abbiegt und sich in einer Bohrung 7 der Platte 1 nach außen fortsetzt. Das MeB- und ein Vergleich', gas treten durch Kanäle 8 bzw.