DE3446277A1

DE3446277A1 - Messwertaufnehmer zur messung des taupunkts

Info

Publication number: DE3446277A1
Application number: DE19843446277
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Phys. Dr. 7507 Pfinztal Fehler; Dieter Prof. Dr. 7601 Durbach Schwandtner
Original assignee: FORSCH PROF DR ING HABIL DR PH
Current assignee: FORSCH PROF DR ING HABIL DR PH
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1986-06-19

Description

Meßwertaufnehmer zur Messung des Taupunkts.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwertaufnehmer zur Messung des Taupunkts in Gasen, insbes. des Säuretaupunkts in Rauchgasen, mit einer durch zwei als Elektroden ausgebildeten Leitern begrenzten, kühlbaren Leitfähigkeitsmeßstrecke auf einem elektrischen Isolator.
Es besteht die Aufgabe, einen derartigen Meßwertaufnehmer so auszubilden, daß er einfach herstellbar und zum Einbau in die Spitze eines in das Gas ragenden, Kühlmittel zur Kühlung der Leitfähigkeitsmeßstrecke führenden Sondenrohrs geeignet ist. Die Kühlung kann gegebenenfalls auch durch ein Peltier-Element erfolgen.
Die Aufgabe ist mit dem die Merkmale des Anspruchs eins aufweisenden Meßwertaufnehmer gelöst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2, ein Einbauschema in Fig. 3 dargestellt und im folgenden beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung, bei der alle Betriebselemente, nämlich die Elektroden, ein Widerstandsthermometer und ein Widerstandsheizelement auf einer Oberfläche 10 eines scheibenförmigen, elektrisch isolierenden Keramiksubstrats 1 geeigneter Wärmeleitfähigkeit aufgebracht sind.
Zwei parallel bzw. mäanderartig verlaufende Metallschichten bilden die Elektroden E 1, E 2 einer Leitfähigkeitsmeßstrecke L. Elektrische Anschlüsse e führen zu den Elektroden E 1, E 2. Diese umgebend ist eine weitere Metallschicht mit Kammstruktur als Widerstandsthermometer T aufaufgebracht mit den Anschlüssen t.
Es folgt eine dritte Metallschicht, die als elektrisches Widerstandsheizelement H mit den Anschlüssen h ausgebildet ist.
Eine andere Ausführungsform, die einen noch kompakteren Aufbau des Meßwertaufnehmers zuläßt, zeigt Fig. 2 im Querschnitt. Auf einer Oberfläche 10 des Keramiksubstrats 1 sind als Metallschichten die Elektroden E 1, E 2 beiderseits der Leitfähigkeitsmeßstrecke L angeordnet.
Sie sind umgeben von der das elektrische Widerstandsheizelement H bildenden Metallschicht.
Auf der Oberfläche 10' der Unterseite des Keramiksubstrats 1 ist die Metallschicht des Widerstandsthermometer T aufgebracht und mit einer, dem scheibenförmigen Keramiksubstrat 1 gleichenden Keramikscheibe 1' abgedeckt.
Da die Metallschicht des Widerstandsthermometers T nur einige Mm dick ist, können die Scheiben 1 und 1' so miteinander verbunden werden, daß sie in gutem Wärmekontakt miteinander stehen.
Zum Schutz der Metallschichten vor korrosivem oder erosivem Angriff können diese auf der dem Gas ausgesetzten Fläche des Meßwertaufnehmers mit einer Schutzschicht S, beispielsweise aus Glas, überzogen werden, die die Leitfähigkeitsmeßstrecke nicht überdecken darf.
In Fig. 3 ist eine Anwendung des Meßwertaufnehmers zur in-situ- Messung des Säuretaupunkts im Rauchgas schematisch dargestellt.
Der Meßwertaufnehmer 2 in einer Ausführung nach Fig. 1 oder Fig. 2 ist in der Stirnfläche eines in den Rauchgaskanal 3 ragenden Sondenrohrs 4 so angebracht, daß seine Oberseite mit der Leitfähigkeitsmeßstrecke L dem vorbeiströmenden Rauchgas ausgesetzt ist, während seine Unterseite durch die durch das Sondenrohr 4 zugeführte Kühlluft so lange gekühlt wird, bis der Säuretaupunkt des Rauchgases erreicht ist und sich zwischen den Elektroden E 1, E 2 ein leitfähiger Kondensatfilm bildet. Die mit dem Widerstandsthermometer T dann gemessene Temperatur ist die Taupunkttemperatur. Zum Abbau des Kondensatfilms wird dann die elektrische Widerstandsheizung H eingeschaltet. Diese ist so ausgelegt, daß im Bedarfsfall auch eine zur pyrolytischen Reinigung der Leitfähigkeitsmeßstrecke L erforderliche Temperatur erreichbar ist.
Die Metallschichten können nach bekannten Methoden aufgebracht werden z.B. durch Aufdampfen oder durch Siebdruck. Herstellungsmäßig von Vorteil ist z.B. das Aufbringen einer Platinschicht, aus der dann die einzelnen Elemente durch Trennschnitte mit Laser- oder Elektronenstrahl herausgearbeitet werden. Die Platinschicht für das Widerstandsthermometer T ist so ausgebildet, daß sie als Thermometer vom Typ Pt 100 betrieben werden kann. Mit verschiedenen Masken können auch Schichten verschiedener Metalle aufgebracht werden, insbes. mit dem Siebdruckverfahren. Z.B. kann die das Widerstandsheizelement bildende Schicht aus Metall hohen elektrischen Widerstands, die übrigen Schichten aus Platin oder anderen Metallen bestehen.
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Claims

Patentansprüche 1) Meßwertaufnehmer zur Messung des Taupunkts von Gasen, insbes. des Säuretaupunkts in Rauchgasen, mit einer durch zwei als Elektroden ausgebildeten Leitern begrenzten, kühlbaren Leitfähigkeitsmeßstrecke auf einem elektrischen Isolator, gekennzeichnet durch: a) ein scheibenförmiges Keramiksubstrat (1) als Isolator, b) auf einer Oberfläche (10) des Keramiksubstrats (1) mit kleinem Abstand zueinander parallel oder mäanderförmig verlaufende Metallschichten als Leitfähigkeitsmeßelektroden (E 1, E 2), c) eine auf einer Oberfläche (10 oder 10') des Keramiksubstrats (1) aufgebrachte Metallschicht als Widerstandsthermometer (T), d) eine auf einer Oberfläche (10) des Keramiksubstrats (1) aufgebrachte Metallschicht als elektrisches Widerstandsheizelement (H).
2) Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallschichten der Merkmale b), c), und d) in einer Ebene angeordnet sind.
3) Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallschichten der Merkmale b) und d) sich auf der einen Oberfläche (10) des Keramiksubstrats (1) befinden, die Metallschicht nach Merkmal c) und gegebenenfalls d) auf der anderen (10').
4) Meßwertaufnehmer nach Anspruch 3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallschicht nach Merkmal c) tragende Oberfläche (10') des scheibenförmigen Keramiksubstrats (1) mit einer vorzugsweise gleichen Keramikscheibe (1') abgedeckt ist und daß beide Scheiben (1, 1') wärmeleitend miteinander verbunden sind.
5) Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alle dem Meßgas ausgesetzte Metallschichten,außer der Leitfähigkeitsmeßstrecke, mit einer Schutzschicht, vorzugsweise aus Glas, abgedeckt sind.