DE3441280A1 - Nichtdispersive infrato-gasanalysator - Google Patents
Nichtdispersive infrato-gasanalysatorInfo
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Description
Fuji Electric Co., Ltd. Unser Zeichen * Kawasaki (Japan) VPA 83 P 8 568 DE
und
5
5
Fuji Electric Corporate
Research and Development Ltd.
Yokosuka (Japan)
Research and Development Ltd.
Yokosuka (Japan)
Die Erfindung bezieht sich auf einen nichtdispersiven (NDIR)-Gasanalysator mit einem Infrarot-Strahler, einer
über Ein- und Auslaßstutzen von dem zu untersuchenden Gasgemisch (Meßgas) durchströmten Meßküvette mit strahlungsdurchlässigen
Stirnflächen und einem selektiven Strahlungsempfänger.
Derartige Analysatoren, deren Funktionsweise als bekannt vorausgesetzt wird, werden häufig zur Analyse von mit
Staub - oder anderen Partikeln verunreinigten, industriellen Prozeßgasen eingesetzt.
Da derartige Verunreinigungen und die dadurch verursachten Ablagerungen im optischen Strahlengang des Analysators zu Meßfehlern führen, ist es erforderlich, das einer Leitung entnommene Prozeßgasgemisch, kurz Meßgas genannt, in einer dem eigentlichen Gasanalysator vorgeschalteten, Grob- und Feinfilter aufweisenden Einrichtung aufzubereiten.
Da derartige Verunreinigungen und die dadurch verursachten Ablagerungen im optischen Strahlengang des Analysators zu Meßfehlern führen, ist es erforderlich, das einer Leitung entnommene Prozeßgasgemisch, kurz Meßgas genannt, in einer dem eigentlichen Gasanalysator vorgeschalteten, Grob- und Feinfilter aufweisenden Einrichtung aufzubereiten.
Dadurch wird jedoch die Ansprechzeit derartiger Analyseneinrichtungen,
d. h. die Zeit zwischen Entnahme der Gasprobe und Eintritt in die Meßküvette, so groß, daß bei
ihrem Einsatz als Meßwertaufnehmer in schnellen Regelstrecken mit erheblichen Schwierigkeiten zu rechnen ist.
Sp 4 Sei / 29.10.1984
dap 8568DE
Zudem ist der gerätemäßige Aufwand und der Platzbedarf relativ groß.
Es besteht deshalb die Aufgabe, einen NDIR-Gasanalysator
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Messung verunreinigter Meßgase, insbesondere staubbeladener
Industrie-Abgase, mit kurzer Ansprechzeit und großer Genauigkeit möglich ist.
Die Aufgabe läßt sich mit einem NDIR-Gasanalysator lösen, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Das nicht vorbehandelte Meßgas tritt durch das Filter in der Meßküvette gereinigt in den Meßstrahlengang ein, so
daß die Zeit zwischen Entnahme des Meßgases und Messung
relativ kurz wird.
Die Meßküvette kann zwecks Reinigung oder Ersatz des Filters auf einfache Weise und ohne merkbare Betriebsunterbrechung
ausgewechselt werden.
Bei stärkeren Verunreinigungen im Meßgas kann das Filter als Mehrlagenfilter ausgebildet werden, d. h. von außen
nach innen folgen Filterschichten abnehmender Partikeldurchlässigkeit aufeinander. *
Weitere Vorteile und Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
verschiedener Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Unteransprüchen und den Figuren 1 bis 8.
Figur 1 zeigt einen NDIR-Gasanalysator vom Einstrahltyp.
Die bekannten Teile wie Strahler und Empfänger sind stark vereinfacht dargestellt. ^
In einem Strahlergehäuse 1 mit einem Austrittsfenster 2 ist ein Infrarot-Strahler 3 angeordnet. Die in den
Meßstrahlengang MS eintretende Strahlung wird von einem mit dem Motor M angetriebenen Unterbrecher 4 periodisch
- ζ - VPA 83 P 3 5 6 8 OE
unterbrochen, bevor sie in die Meßküvette 5 eintritt, die
an ihren Stirnflächen mit strahlungsdurchlässigen Fenstern 6 und 6* versehen ist.
Die aus dem Fenster 6' austretende Strahlung tritt in einen selektiven pneumatischen Empfänger 7 ein, hier vom
Typ eines Doppelschichtempfängers mit zwei hintereinanderliegenden, mit der nachzuweisenden Gaskomponente gefüllten
Meßkammern 8 und 8', die von einer strahlungsdurchlässigen Zwischenwand 9 getrennt sind. Zwischen den Kammern
8 und 8' besteht eine Verbindung 9, in welcher ein auf Wechseldruck oder -strömung ansprechender Detektor 10 angeordnet
ist, der ein elektrisches Signal abgibt, welches der Konzentration der gemessenen Komponente im Meßgas
entspricht.
Dieses, aus einem industriellen Prozeß entnommene, mit nicht gasförmigen Bestandteilen verunreinigte Meßgas wird
über den Einlaßstutzen 11 der Meßküvette 5 kontinuierlich zugeführt und verläßt sie wieder durch den Auslaßstutzen
12.
In der Meßküvette 5 ist koaxial ein rohrförmiges, gasdurchlässiges
Filter 13 derart angeordnet, daß zwischen der inneren Mantelfläche der Meßküvette 5 und der äußpren
Mantelfläche des Filters 13 ein an den Stirnseiten abgedichteter Ringspalt 14 entsteht.
Das durch den Einlaßstutzen 11 eintretende, verunreinigte Meßgas strömt durch den Ringspalt 14 und durch den Auslaßstutzen
12 wieder ab.
Das Meßgas tritt aber auch durch die Wand des Filters in dessen Innenraum 15, wobei die nicht gasförmigen Verunreinigungen
zurückgehalten werden, und befindet sich damit im Meßstrahlengang MS des Gasanalysators. Zweckmäßigerweise
wird der Innendurchmesser des Filters 13 dem Durchmesser des strahlungsdurchlässigen Fensters 6 und 6'
an den Stirnflächen der Meßküvette 5 angepaßt.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführung der Meßküvette 5 liegen die Einlaß- und Auslaßstutzen 11, 12 bzw. de-
_ β _ VPA 83 P 3 5 6 3 DS
ren Mittelachsen in einer Radialebene in der Mitte der Meßküvette 5 und sind vorzugsweise koaxial angeordnet.
Diese Ausführung eignet sich besonders für kurze Meßküvetten, bei denen das Verhältnis zwischen Küvettenlänge und
Küvettendurchmesser relativ klein ist, d. h. gegen Eins geht.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die in Figur 1 dargestellte Ausführung der Meßküvette auf der Höhe der
Ein- bzw. Auslaßstutzen 11 und 12. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Man erkennt, daß das eintretende
Meßgas im Ringspalt 14 das rohrförmige Filter umströmt, so daß seine ganze Oberfläche wirksam wird.
Eine andere Ausführungsform der Meßküvette 5 zeigt die Figur 3.
Einlaßstutzen 11 und Auslaßstutzen 12 sind in zwei verschiedenen Radialebenen in den endseitigen Abschnitten
der Meßküvette 5 angeordnet.
Diese Ausführung eignet sich besonders für relativ lange Meßküvetten 5, bei denen das Verhältnis zwischen Küvettenlänge
und Küvettendurchmesser groß ist, und sichert eine gleichmäßige Beaufschlagung des rohrförmigen Filters 13
durch das durch den Ringspalt 14 strömende Meßgas.
In Figur 4 ist ein Querschnitt durch die Meßküvette nach Figur 3 dargestellt.
Man erkennt die gegeneinanderversetzten Einlaß- und Auslaßstutzen 11 und 12 in der Mantelfläche der Meßküvette 5,
das rohrförmige, gasdurchlässige Filter 13 und den Ringspalt 14.
In dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Meßküvette 5 sind Meßgasein- und -auslaß in einem einzigen
Stutzen 11/12 vereinigt, der mittig in der Mantelfläche der Meßküvette 5 angeordnet ist.
Um die Umströmung des rohrförmigen Filters 13 sicherzu-
stellen, ist, wie auch in Figur 6 dargestellt, eine sich
in einer Axialebene der Meßküvette erstreckende und im Ringspalt 14 und im Stutzen 11/12 angeordnete Trennwand
16 vorgesehen, die Ein- und Auslaßseite trennt. Diese Ausfuhrung ist besonders dann von Vorteil, wenn das
zu untersuchende Meßgas eine toxische Komponente, beispielsweise Kohlenmonoxyd, aufweist, da das austretende
Gas ohne weiteren Leitungsaufwand wieder in den Prozeßgasstrom zurückgeführt werden kann.
Ist der Anteil an nicht gasförmigen Verunreinigungen im . Meßgas relativ hoch und/oder von unterschiedlicher Partikelgröße,
wird das rohrfÖrmige Filter vorteilhafter
Weise aus mehreren Schichten oder Lagen von außen nach innen abnehmender Durchlässigkeit aufgebaut.
In Figur 7 ist eine Meßküvette 5 dargestellt, deren rohrförmiges
Filter 13 eine als Grobfilter 13' und eine als Feinfilter 13" wirkende Lage oder Schicht aufweist.
20
In Figur 8 ist ein Querschnitt durch das in Figur 7 gezeigte Filter gezeigt.
Zur Herstellung der rohrförmigen Filter 13 im allgemeinen und des Feinfilters 13" in dem Mehrlagenfilter 13 nach
Figur 7 und 8 wird bevorzugt ein Quarzfasergewebe oder ein keramischer oder metallischer Sinterwerkstoff verwendet.
Das Grobfilter 13* kann beispielsweise aus einem Drahtgewebe
oder einen großporigen Sinterwerkstoff bestehen.
10 Patentansprüche
8 Figuren
35
8 Figuren
35
- Leerseite -
Claims (10)
1. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator, mit
- einem Infrarot-Strahler,
- einer über Ein- und Auslaßstutzen von dem zu untersuchenden Gasgemisch (Meßgas) durchströmten Meßküvette
mit strahlungsdurchlässigen Stirnflächen,
- einem selektiven Strahlungsempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Meßküvette (5) koaxial ein rohrförmiges, gasdurchlässiges Filter (13) derart angeordnet ist, daß zwischen
der inneren Mantelfläche der Meßküvette (5) und der äußeren Mantelfläche des Filteres (13) ein an den Stirnseiten
abgedichteter Ringspalt (14) entsteht, in welchen Einlaß- und Auslaßstutzen (11, 12) münden.
2. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß-
und Auslaßstutzen (11, 12) in einer Radialebene der Meßküvette (5), vorzugsweise koaxial, angeordnet sind.
3. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß-
und Auslaßstutzen (11, 12) in zwei verschiedenen Radialebenen in den endseitigen Abschnitten der Meßküvette
(5) angeordnet sind.
4. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
in einer Axialebene der Meßküvette (5) sich erstreckende Trennwand (16) im Ringspalt und in einen mittig in der
Mantelfläche der Meßküvette (5) angeordneten Stutzen (11/12) Einlaß- und Auslaßseite trennt.
5. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
I
_ > _ VPA 83 P 8 5 68DE
rohrförmige Filter (13) aus mehreren Schichten oder Lagen
von außen nach innen abnehmender Durchlässigkeit besteht.
6. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
rohrförmige Filter (13) eine als Feinfilter (13") und als Grobfilter (13') wirkende Lage oder Schicht aufweist.
7. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Feinfilter (13") aus Quarzfasergewebe besteht.
8. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Feinfilter aus keramischem oder metallischem Sinterwerkstoff besteht.
9. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Grobfilter (13') aus großporigem Sinterwerkstoff besteht.
10. Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichbet,
daß das Grobfilter (13') aus Drahtgewebe besteht.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: FUCHS, F., DR.-ING., PAT.-ANW., 8036 HERRSCHING |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |