DE846025C - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Staubgehaltes stroemender Gase - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Staubgehaltes strömender Gase Viele Verfahren der chemischen Technik erfordern eine genaue Überwachung des Staubgehaltes der verwendeten oder durchgesetzten Gase, einerseits weil ein unzulässig hoher Staubgehalt schädliche Substanzverluste verursacht oder einen verschlechterten Wirkungsgrad von Fabrikationseinrichtungen erkennen läßt, anderseits weiol beim Überschreiten einer bestimmten Staubkonzentration eine Schädigung von Fabrikationseinrichtungen oder eine Verschlechterung in der Güte von Fabrikaten eintritt.
• Bei der Ammoniakverbrennung findet bekanntliche eine geringe Zerstäubung der verwendeten Platinkatalysatoren statt, die sich in einer sehr geringen Erhöhung des Staubgehaltes der Verbrennungsluft bemerkbar macht. Zur Überwachung des Betriebes ist es sehr erwünscht, diese Zerstäubung messend zu verfolgen. Beider Ammoniak synthese ist es wichtig, den Gehalt der komprimierten Gase an feinen Öltröpfchen fortlaufend zu überwachen, um Schädingungen des Katalysators zu vermeiden. Weiterhin ist es häufig erwünscht, die Wirksamkeit von elektrischen Entstaubungsanlagell zu kontrollieren. Dies ist besonders wichtig bei Gasen, die wertvolle oder schädliche Be standteile, wie z. B. Metalle oder Arsenverbidungen, enthalten. Auch bei der Fabrikation von photographischem Material ist eine Kontrolle der Staubfreiheit der zur Trocknung des Materials dienenden Luft erforderlich, um Schädigungen der lichtempfindlichen Schicht zu vermeiden.
• Eine einfache Methode, um strömende Gase fortlaufend auf geringsten Staubgehalt prüfen zu können, ist bischer nicht bekannt. Staubfilter oder Waschvorrichtungen sind für derart feine Bestimmungen ungeeignet, außeredem gestatten sie keine unmittelbare und fortlaufende Beobachtung.
• Es wurde gefunden, daß sich auch geringste Staubmengen in strömenden Gasen in sehr einfacher und unmittelbar registrierbarer NVeise feststellen lassen, wenn man in den Strömungsquerschnitt der Gase ein möglichst parallel gerichtetes Lichtstrahlenbündel einfallen läßt und die von den schwebenden Staubteilen erzeugte Streustrahlung registriert. Hierbei arbeitet man am besten derart, daß in einer senkrecht zur Gasströmung liegenden Ebene eine Bogenlampe oder Quecksilberdampflampe angeordnet wird, die den Rohrquerschnitt durchstrahlt. In der gleichen Ebene wird senkrecht zur Strahlungsrichtung eine Registrier- uiid Verstärkungsvorrichtung für die auftretende Streustrahlung angeordnet.
• In der Zeichnung ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemißen Verfahreis. in schematischer NVeise dargestellt.
• Es ist 1 der Querschnitt eines Rohres, das von dem zu untersuchenden Gas durchströmt wird.
• Senkrecht zur Achse des Rohres I ist eine Bogenlampe 2 angeordnet, an deren Stelle auch eine andere intensive Lichtquelle, beispielsweise eine Quecksilber-Hochdrucklampe, treten kann. Mittels der Kondensorlinse 3, dr Blende 4 und der Abbildungslinse 5 wird ein paralleles Lichtbündel 6 erzeugt, welches das Rohr 1 durchsetzt und zur Vermeidung schädlicher Reflexionen an der Rohrwand in dem mit schwarzen Wänden versehenen Kasten 7 endet, der als schwarzer Körper das eingestrahlte Licht praktisch vollständig ahsorl)iert.
• Jedes im strömenden Gas vorhandene Stauhteilchen 8, das von dem Lichtbündel 6 getroffen wird, sendet in an sich bekannter Weise nach allen Seiten Streulicht aus. Dieses wird, senkrecht zur Richtung des primären Lichtbündels 6, mittels der Linse g auf eine Photozelle to geworfen und erzeugt dort einen Strom, der mit dem Galvanometer II gemessen wird. Zur Erzileung eines einwandfreien, von etwa noch vorhandenen Reflexionen freien Hintergrundes ist gegenüber der Linse 9 auf der anderen Seite des Rohres ein zweiter, lichtabsorbierender Kasten 12 angebracht.
• Bei sehr geringen Staubkonzentrationen reicht das Streulicht für die Messung durch die Photozelle nicht mehr aus. Außerdem stört der durch die Streuung an den Gasmolekülen verursachte Untergrund. In diesem Fall verwendet man zweckmäßig Sekundärelektronenvervielfacher (Multiplier), die so empfindlich sind, daß mit ihnen die beim Auftreffen von Alpbateilchen eines radioaktiven Präparates auf einen Leuchtschirm entstehenden Lichtblitze (Szintillationen) quantitativ erfaßt werden.
• Zur Eliminierung des Effektes, der durch das von den Gasmolekülen herrührende Streulicht und den l)unkelstrom der Röhre verursacht wird, ist es vorteilhaft, zwei Vervielfacherröhren in einer an sich bekannten Differenzschaltung (Antikoinzidenzschaltung) zu verwenden, wobei nur die durch das Lichtbündel 6 hindurchtretenden Staubteilchen registriert werden. Die Empfindlichkeit der Aiiordnung kann in diesem Fall so weit getrieben werden, daß jedes einzelne Stauloteilehen, das in den Lichtstrahl 6 eintritt, mittels eines Zählwerks gezählt wird.
• Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die im Gasstrom schwebenden Staubteilchen registriert, aber nicht gewichtsmäßig bestimmt, da das Streulicht von der Teilchengröße praktisch unabhängig ist. Für die Überwachung an sich weitgehend staubfreier Gase reicht jedoch die Zählung der vorhandenen Stauhteile zur Beurteilung der Gasreinheit aus.
• Weiterhin ist zu beachten, daß mit der beschrie-Lohnen Vorrichtung nicht der ganze Strömungsquerschnitt des zu untersuchenden Gases, sondern nur der von der Optik erfaßte Querschnittsanteil geprüft wird. Bei turbulenter Gasströmung, mit der man im allgemeinen rechnen kann, ergil)t der ausgeschnittene Querschnittsanteil durch Multiplikation einen 1>efriedigenden ill)erblick iiber den durchschnittlichen Staubgehalt des gesamten Gasstromes.
• Wenn bei chemischen und katalytischen Prozessen die Ärermehrung des Staubgehaltes gemessen werden soll, dann muß vor und hinter der Reaktionsstelle eine erfindungsgemäße Staubmeßvorrichtung angeordnet werden. L)ies ist z. 13. der Fall, wenn man feststellen will, in welchem Umfang bei der katalytischen Ammoniakoxydation eine Zerstäubung der verwendeten Platinkatalysatoren stattfindet.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung des Staubgehaltes strömender Gase, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strömungsquerschnitt des Gases ein möglichst paralleles Lichtstrahlenbündel (6) eingestrahlt und die von den schwebenden Staubteilen (8) erzeugte Streustrahlung registriert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine Differenzschaltung verwendet wird, so daß nur die von den schwebenden Staubteilen hervorgerufene Streustrahlung registriert wird, während die von den Gasmolekülen herrührende allgemeine Streustrahlung eliminiert wird.
3. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, Bestehend aus einer Lichtquelle (2), einer aussondernden Lichtblende (4), einer Linse (5), einer weiteren Linse (9) für die Streustrahlungen und einer Photozelle (to) oder einer Sekuiidärelektronenvervielfachröhre (Alultiplier) zur Registrierung der von den Staubteilen erzeugten Streustrahlung.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des eingestrahlten Lichtbündels (6) und der Streustrahlung auf der entgegengesetzten Seite des Rohrquerschnitts (1) Lichtstrahlen verschluckende Kästen (7, 12) angebracht sind.