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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen SO&sub2;-Gasanalysator, der ein
stromaufwärts eines SO&sub2;-Analyseteils in einer Probenleitung angeordnetes
Probengasleitungsrohr, gebildet durch eine hochmolekulare Membran, die in
der Lage ist, Interferenzgase für SO&sub2; selektiv durchzulassen, eine
Spülgasleitung, zur Zuführung eines Spülgases durch eine den äußerenUmfang des
besagten Probengasleitungsrohres umgebende Spülgaskammer zu einer
Probenleitung stromabwärts des SO&sub2;-Gas analysierenden Teils, eine Durchsatz-
Kontrolleinrichtung, angeordnet in der Probenleitung stromabwärts des SO&sub2;-
Gas analysierenden Teils und eine mit der besagten Probenleitung
verbundene Saugpumpe in einer Position stromabwärts der Durchsatz-
Kontrolleinrichtung, umfaßt.
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Bei einem SO&sub2;-Gasanalysator dieses Typs wird im allgemeinen die UVF-
(Ultraviolett-Fluoreszenz-) Methode benutzt, kurz die Methode, bei welcher
ultraviolette Strahlen auf ein Probengas fallen, um eine Fluoreszenz von einem
im Probengas enthaltenen SO&sub2;-Gas zu emittieren, und eine Intensität der
ausgesandten Fluoreszenz gemessen wird. Dennoch gibt es in vielen Fällen in
dem oben beschriebenen Probengas enthaltene Gase (z.B. aromatische
Kohlenwasserstoffe, wie Ethyl-Benzol, Xylol und Naphtalin und dergleichen),
die Ultraviolettstrahlen aufnehmen, um eine dem zu messenden SO&sub2;
ähnliche Fluoreszenz zu emittieren. Dementsprechend ist, da sich diese Gase für
ein SO&sub2;-Gas wie Interferenzgase verhalten, in einer Messung von SO&sub2;-Gas die
Genauigkeit der Messung außerordentlich verringert. Deshalb ist es nötig, im
voraus die besagten Interferenzgase aus dem Probengas zu entfernen, bevor
der SO&sub2;-Gas analysierende Teil mit dem Probengas beschickt wird.
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So umfaßt in einem herkömmlichen SO&sub2;-Gasanalysator, wie in Figur 1
dargestellt, eine Probenleitung S eine Probengas-Einlaßöffnung 1, einen
Filter 2, eine SO&sub2;-Gas analysierenden Teil 3, einen Flußmesser 4, ein
Probengas-Durchsatzkontrollnadelventil 5, eine Saugpumpe 6, eine Probengas-
Auslaßöffnung 7 und dergleichen, angeordnet in dieser Reihenfolge. Ein
Probengasleitungsrohr 8 als Vorbehandlungseinrichtung, gebildet durch eine
hochmolekulare Membran, die aromatische Kohlenwasserstoffe, welche für
SO&sub2;-Gas Interferenzgase sind, selektiv durchläßt, ist in den vorderen
Bereichen des SO&sub2;-Gas analysierenden Teils 3 in der besagten Probenleitung S
angeordnet. Eine Spülgaskammer 9 für die Strömung eines Spülgases ist
aneinem äußeren Umfang des Probengasleitungsrohres 8 ausgebildet, wobei
gereinigte Luft in die Kammer 9 zugeführt wird durch eine
Spülgaszuführungsleitung 15, die eine Einlaßoffnung 10 für Außenluft als Spülgas, einen
Filter 11, einen Flußmesser 12, eine Kapillare 13, eine Heizkatalysator-
Vorrichtung 14 zur Oxidation und Entfernung von Verunreinigungen wie
Kohlenwasserstoffen und dergleichen in dieser Reihenfolge umfaßt, damit
gereinigte Luft innerhalb der Kammer 9 strömt, und eine
Spülgasabflußleitung 16, die sich von der Spülgaskammer 9 bis in die hinteren Bereiche des
Probengas-Durchsatzkontrollnadelventils 5 in der besagten Probenleitung S
erstreckt, vorgesehen ist, um eine Spülleitung P zu bilden.
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Jedoch sind mit dem SO&sub2;-Gasanalysator, der die oben beschriebene
Konstruktion aufweist, die folgenden Probleme aufgetreten.
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Es tritt nämlich ein Problem dahingehend auf, daß das Fähigkeit, die
Interferenzgase durch das Probengasleitungsrohr 8 zu entfernen, das durch
eine hochmolekulare Membran als Vorbehandlungsvorrichtung für das in den
besagten SO&sub2;-Gas analysierenden Teil 3 zugeführte Probengas gebildet ist, in
großem Maße von dem Durchsatz des Probengases und des Spülgases
abhängt.
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Wie durch jede der in den Figuren 4,5 schematisch dargestellten
Durchsatzeinfluß-Charakteristiken des besagten Probengasleitungsrohres 8 durch den
Durchsatz des Probengases und den des Spülgases verdeutlicht wird, liegt
der Grund für das oben beschriebene Problem darin, daß in dem Fall, wo der
Durchsatz des Spülgases konstant ist, die Durchlässigkeit der Interferenzgase
mit einer Erhöhung des Durchsatzes des Probengases verringert wird,
während in dem Fall, wo der Durchsatz des Probengases konstant ist, die
Durchlässigkeit der Interferenzgase mit einer Erhöhung des Durchsatzes des
Spülgases vergrößert wird, welches eine beachtenswerte Tendenz ist.
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Zusätzlich dringt auch das SO&sub2;-Gas selbst, als ein zu messender Bestandteil
durch das besagte Probengasleitungsrohr 8, obwohl es bemerkenswert wenig
ist, so daß nicht nur ein Verlust von SO&sub2;-Gas aufritt, sondern auch der
Verlustanteil des SO&sub2;-Gases durch das Probengasleitungsrohr 8 von dem
Durchsatz des Probengases und des Spülgases in der gleichen Weise abhängig ist,
wie besagte Interferenzgase.
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Der Grund für das oben Beschriebene liegt darin, daß die Durchlässigkeit des
SO&sub2;-Gases für das Probengasleitungsrohr 8 bemerkenswert klein in der
Menge ist, im Vergleich mit der der besagten Interferenzgase, aber nahezu
die gleiche Tendenz wie die in den Figuren 4,5 dargestellten
Durchsatzeinfluß-Charakteristiken hat.
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Andererseits hat die gemeinsam für die Leitung zur Probenleitung S und die
Spülleitung P angeordnete Saugpumpe 6 nicht nur eine Eigenschaft, daß Ihre
Kapazität mit einer Temperaturveränderung in großem Maße geändert wird,
sondern daß sich ihre Kapazität auch unvermeidlich wegen ihres eigenen
Verschleißes mit dem Lauf der Zeit verringert, wie in Figur 6 dargestellt ist.
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Und wenn, bei einem SO&sub2;-Gasanalysator, der die oben beschriebene
Konstruktion hat, die Kapazitätsänderung der Saugpumpe 6 wegen der
Temperaturveränderung und des Verschleißes im Laufe der Zeit auftritt, wird im
Prinzip der Durchsatz in der Probenleitung S und der Spülleitung P getrennt
(kurz gesagt, in vonander verschiedenem Ausmaß) verändert, mit der Folge,
daß die Fähigkeit, Interferenzgase durch das besagte Probengasleitungsrohr
zu entfernen, und der Verlustanteil des zu messenden Bestandteils (SO&sub2;
- Gas) in großem Maße verändert werden, so daß die Genauigkeit der Messung
außerordentlich verringert wird.
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So wurde, um den Nachteil zu auszugleichen, daß die Genauigkeit der
Messung durch den Einfluß des Durchsatzes verringert wird, versucht, der
Saugpumpe 6 eine außerordentlich große Kapazität zu geben. Eine
Ersatzgasleitung D, die eine Einlaßöffnung 17 für Außenluft als Ersatzgas, einen Filter
18, ein Ersatzgas-Durchsatzsteuerungs-Rückschlagventil 19 und dergleichen
in dieser Reihenfolge umfaßt, ist unmittelbar vor der besagten Saugpumpe 6
angeschlossen worden, und ein Druck (ein Druckschalter 20) wurde mittels
des besagten Rückschlagventils 19 kontrolliert, so daß der Druck unmittelbar
vor der Saugpumpe 6 konstant gehalten werden kann, um die Änderung der
Kapazität der Saugpumpe 6 durch Regulieren des Durchsatzes des
Ersatzgases zu kompensieren, selbst wenn die Kapazität der Saugpumpe 6,
wie in der Figur 3 durch die gepunktete Linie dargestellt, in gewissem
Umfang geändert wird. Alternativ wurde ein spezieller Mechanismus (nicht
dargestellt), wie eine Schalldüse oder ein Druckregulator hinzugefügt, so daß
der Durchsatz sowohl in der Probenleitung S als auch in der Spülleitung P
immer konstant gehalten werden kann, selbst wenn die Kapazität der
Saugpumpe 6 in gewissem Umfang verändert wird. Dennoch ist in jedem Fall
eine Saugpumpe, die eine große Kapazität hat, erforderlich gewesen oder der
komplizierte Druckregulator und dergleichen muß verwendet werden, so daß
das Gerät als ganzes grße Abmessungen hatte und auch ein Nachteil in den
Kosten aufgetreten ist.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen SO&sub2;-Gasanalysator
zuentwickeln und zu schaffen, der in der Lage ist, eine Saugpumpe zu benutzen,
die eine genügend kleine Kapazität hat und immer eine hochgenaue Messung
ausführt, ohne durch den Durchsatz, der aus der Kapazitätsänderung der
Saugpumpe wegen des Einflusses der Temperatur und des Verschleißes im
Laufe der Zeit resultiert, beeinflußt zu werden, welcher sehr einfach ist,
kompakt und günstig konstruiert werden kann, ohne die Verwendung eines
speziellen Mechanismus, wie einer Ersatzleitung, einer Schalldüse oder eines
Druckregulators zu erfordern.
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Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist ein SO&sub2;-Gasanalysator
gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchsatzkontrollvorrichtung in einer Saugleitung stromabwärts der
Verbindungsposition der Spülleitung positioniert ist, wodurch der Durchsatz in der
Probenleitung und in der Spülleitung in einer proportionalen Weise kontrolliert
wird.
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Die Arbeitsweis aufgrund einer solchen charakteristischen Konstruktion ist
die folgende:
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Die Erfindung wurde auf der Grundlage einer detaillierten Untersuchung von
jeder, der in den unten beschriebenen Figuren 4 und 5 dargestellten
Durchsatz-Einflußcharakteristik erreicht. Die Fähigkeit, Interferenzgase durch das
als eine hochmolekulare Membran als Vorbehandlungsvorrichtung
ausgebildete Probengasleitungsrohr zu entfernen, und der Verlustanteil (kurz
die Durchlässigkeit) von SO&sub2;-Gas, welches der zu messende Bestandteil ist,
zeigen nicht nur gegenläufige Tendenzen bei den Charakteristiken für den
Durchsatz des Probengases und des Spülgases, sondern zeigen auch
Änderungsraten der sich auf den Durchsatz des Probengases beziehenden
Durchlässigkeit und Änderungsraten der sich auf den Durchsatz des Spülgases
beziehenden Durchlässigkeit, die in einem solchen Verhältnis stehen, daß
sie sich gegenseitig kompensieren (zueinander im Vorzeichen (+,-)
verschieden sind, aber fast gleich im numerischen Wert).
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Und mit einem SO&sub2;-Gasanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung ist
das-Durchsatzkontrollmittel (Nadelventil) nicht bloß in der Probenleitung, wie in
dem in der Figur 1 dargestellten Gerät eingesetzt, sondern es wird die sehr
einfache Verbesserung in der Konstruktion verwendet, daß das gemeinsame
Durchsatzkontrollmittel gleichzeitig auf die Probenleitung und die
Spülleitung wirkt, wie durch die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform,
welche später erwähnt wird, noch weiter verdeutlicht wird. Deshalb werden,
selbst wenn die aus der Kapazitätsänderung der Saugpumpe und dergleichen
wegen des Temperatureinflusses und des Verschleißes mit dem Lauf der Zeit
resultierende Änderung des Durchsatzes auftritt, der Durchsatz in der
Probenleitung und in der Spülleitung in einer proportionalen Weise geändert (im
gleichen Verhältnis), wodurch die aus der Änderung des Durchsatzes des
Probengases in der Probenleitung resultierende Änderung der
Durchlässigkeit und die aus der Änderung des Durchsatzes des Spülgases in der
Spülleitung resultierende Änderung der Durchlässigkeit gegeneinander
ausgeglichen werden, und als ein Ergebnis kann die aus dem Einfluß durch
den Durchsatz resultierende Änderung der Durchlässigkeit (kurz gefaßt, die
Änderung der Fähigkeit, Interferenzgase zu entfernen, und des Verlustanteils
von SO&sub2;-Gas, welches der zu messende Bestandteil ist) fast am Auftreten
gehindert werden, ohne die herkömmliche Saugpumpe zu benutzen, die eine
große Kapazität hat, und unfangreiche und unwirtschaftliche Maßnahmen zu
ergreifen, wie die Verwendung eines solch speziellen Mechanismus, wie die
Ersatzgasleitung, die Schalldüse oder der Druckregulator.
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Dementsprechend ist der SO&sub2;-Gasanalysator gemäß der vorliegenden
Erfindung bemerkenswert einfach und kompakt und kann durch die Benutzung
einer Saugpumpe, die eine außerordenlich kleine Kapazität hat, günstig
konstruiert werden und kann immer eine ausgezeichnete Genauigkeit der
Messung sichern, ohne durch den aus der Änderung der Kapazität der
Saugpumpe und dergleichen wegen der Temperaturänderung und des
Verschleißes mit dem Lauf der Zeit resultierenden Durchsatz beeinflußt zu
werden.
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Die obigen und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch
die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen offenbar.
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Fig. 1 ist ein allgemeines Blockdiagramm, das einen herkömmlichen
SO&sub2;-Gasanalysator zeigt;
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Fig. 2 ist ein allgemeines Blockdiagramm eines SO&sub2;-Gasanalysators gemäß
der Erfindung;
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Fig. 3 ist ein schematisches Durchsatzcharakteristik-Diagramm zur
Beschreibung der Wirkungsweise;
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Fig. 4 ist ein sich auf einen Durchsatz des Probengases beziehendes
schematisches Durchsatzcharakteristik-Diagramm;
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Fig. 5 ist ein schematisches Durchsatzcharakteristik-Diagramm für
einen Durchsatz eines Spülgases; und
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Fig. 6 ist ein schematisches Temperatur-Charakteristik-Diagramm einer
Saugpumpe.
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Wie in Figur 1 dargestellt, sind die Probengaseinlaßöffnung 1, der Filter 2,
der SO&sub2;-Gas analysierende Teil 3 auf der Basis der UVF (UltraViolett
Fluoreszenz) Methode, der Flußmesser 4, eine Kapillare C, das
Durchsatzkontrollmittel (zum Beispiel das Nadelventil) V, die Saugpumpe 6, die
Probengasauslaßöffnung 7 und dergleichen in dieser Reihenfolge angeordnet, um
die Probenleitung S zu bilden, während das Probengasleitungsrohr 8, als eine
Vorbehandlungsvorrichtung, gebildet durch ein aus einer aromatische
Kohlenwasserstoffe, welche für SO&sub2;-Gas Interferenzgase sind, durchlassenden
hochmolekularen Membran (zum Beispiel eine hauptsächlich Polysiloxan, im
besonderen Polymethylvinylsiloxan umfassende Membran) hergestelltes
zylindrisches Element, in den vorderen Bereichen des SO&sub2;-Gas analysierenden-
Teils 3 in der Probenleitung S angeordnet ist, und die Spülgaskammer 9
istzum Hindurchleiten eines Spülgases an dem äußeren Umfang des
Probengasleitungsrohres 8 ausgebildet. Um die gereinigte Luft als Spülgas, mit einem
geringeren Druck als der Druck des Probengases (gewöhnlich
Atmosphärendruck)
in dem Rohr 8, zum Beispiel evakuiert auf ein Maß von ca. 0. 1 bis 0.2
kg/cm² durch die Spülgaskammer 9 strömen zu lassen, wird gereinigte Luft
durch die Spülgaseinlaßleitung 15, die die Außenlufteinlaßöffnung 10, den
Filter 11, den Flußmesser 12, die Kapillare 13, die
Heizkatalysatorvorrichtung 14 zur Oxidation und Entfernung von solchen Verunreinigungen wie
Kohlenwasserstoffen und dergleichen in dieser Reihenfolge angeordnet
enthält, in die Spülgaskammer 9 eingelassen, und die Spülgasabflußleitung 16,
die sich von der Spülgaskammer 9 bis zu den oberen Bereichen des in der
besagten Probenleitung S angeordneten Durchsatzkontrollmittels V
erstreckt, wird verwendet, um eine Spülleitung P zu bilden.
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Im Kurzen ist, wie oben beschrieben, das Durchsatzkontrollmittel V
dazueingerichtet, gleichzeitig auf die Probenleitung S und die Spülleitung P zu
wirken, durch die Anordnung des Durchsatzkontrollmittels V in der
Probenleitung S stromabwärts der mit der Probengasleitung S verbundenen
Spülgasleitung P (Spülgasabflußleitung 16).
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Mit solch einer Konstruktion wird, selbst wenn der Durchsatz wegen der aus
der Temperaturänderung und des Verschleißes mit dem Lauf der Zeit
resultierenden Änderung der Kapazität der Saugpumpe 6 und dergleichen
geändert wird, der Durchsatz in der Probenleitung S und in der Spülleitung P in
einer proportionalen Weise (im gleichen Verhältnis) geändert, wodurch die
aus der Änderung des Durchsatzes des Probengases in der Probenleitung S
(die Änderung auf der Grundlage der Durchsatzcharakteristik in der oben
beschriebenen Figur 4) resultierende Änderung der Durchlässigkeit und die
aus der Änderung des Durchsatzes des Spülgases in der Spülleitung P (die
Änderung auf der Grundlage der Durchsatzcharakteristik in der oben
beschriebenen Figur 5) resultierende Änderung der Durchlässigkeit
gegeneinander ausgeglichen werden, und als Resultat wird die
Durchsatzcharakteristik des SO&sub2;-Gasanalysators im ganzen flach, wie in der Figur 3 dargestellt ist
(dies ist gleichbedeutend mit einer Überlagerung der Figur 4 und der Figur
5). Dementsprechend wird nicht nur kaum ein Meßfehler hervorgerufen,
selbst wenn der Durchsatz in gewissem Umfang wegen der Änderung der
Kapazität der Saugpumpe 6 und dergleichen geändert wird, sondern auch die
Rückkehr der Durchsätze in der Probenleitung S und der Spülleitung P zu
den ursprünglichen Nennwerten kann sehr einfach lediglich durch
Bedienung des einen (gemeinsamen) besagten Durchsatzkontrollmittels V
ausgeführt werden.
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Zusätzlich, verweisend auf die Figuren 2 und 3, bezeichnet Position 21 eine
unmittelbar vor der besagten Saugpumpe 6 angeschlossene Kapillare, und
Position 22 bezeichnet einen unmittelbar vor der besagten Saugpumpe 6
angeschlossen en Druckschalter. Das besagte Durchsatzkontrollmittel V
(Nadelventil) ist dazu eingerichtet, automatisch überprüfbar zu sein, so daß ein Druck
unmittelbar vor der Saugpumpe 6 auf der Grundlage des
Überprüfungsergebnisses durch den Druckschalter 22 konstant gehalten werden kann.
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Wie durch die obige detaillierte Beschreibung verdeutlicht wird, kann ein
SO&sub2;-Gasanalysator gemäß der vorliegenden Erfindung einen praktisch sehr
überragenden Effekt aufweisen, lediglich durch Anwenden einer solch
außerordentlich einfachen Verbesserung in der Konstruktion, daß das gleichzeitig
auf die Probenleitung und die Spülleitung wirkende gemeinsame
Durchsatzkontrollmittel vorhanden ist, so daß der Durchsatz in der Probenleitung und
der in der Spülleitung in einer proportionalen Weise (im gleichen Verhältnis)
geändert werden, selbst wenn der Durchsatz wegen der aus
derTemperaturänderung und dem Verschleiß mit dem Lauf der Zeit resultierenden
Kapazitätsänderung der Saugpumpe geändert wird, wodurch die aus der
Änderungdes Durchsatzes des Probengases in der Probenleitung resultierenden
Änderung der Durchlässigkeit und die aus der Änderung des Durchsatzes des
Spülgases in der Spülleitung resultierende Änderung der Durchlässigkeit
gegeneinander ausgeglichen werden, und als ein Resultat hieraus kann die
aus dem Einfluß durch den Durchsatz (kurz, die Fähigkeit, Interferenzgase zu
entfernen, und der Verlustanteil von SO&sub2;-Gas, welches ein zu messender
Bestandteil ist) resultierende Änderung der Durchlässigkeit weitgehend
beseitigt werden, ohne solch großartige und unwirtschaftliche Maßnahmen zu
ergreifen wie die Benutzung einer Saugpumpe, die eine große Kapazität hat,
und die Ausstattung mit solch speziellen Mechanismen wie die
Ersatzgasleitung, Schalldüse oder Druckregulator, wie in einen
herkömmlichen Gerät, um durch die Benutzung einer Saugpumpe, die eine genügend
kleine Kapazität hat, einen einfachen, kompakten und billigen
SO&sub2;-Gasanalysator zu schaffen und eine außerordentliche Verbesserung der
Meßgenauigkeit zu erreichen.