DE8713318U1

DE8713318U1 - Meßzelle

Info

Publication number: DE8713318U1
Application number: DE8713318U
Authority: DE
Original assignee: OSTERMEIER WILHELM 4030 RATINGEN DE
Current assignee: OSTERMEIER WILHELM 4030 RATINGEN DE
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1987-10-03
Publication date: 1987-12-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßzelle zur Messung zumindest einer Eigenschaft eines Gases oder Gasgemisches ■, mit einer zu einer Meßkammer führenden Gaseinlaßleitung, einer in der Meßkammer vorgesehenen Nachweiseinrichtung und zumindest einer von der Meßkammer wegführenden Gasauslaßleitung. Eine derartige Meßzelle ist beispielsweise aus der DE-AS 21 58 715 bekannt.

Die bekannte Meßzelle ist eine Sauerstoffmeßzelle mit einem in der Meßkammer angeordneten hanteiförmigen Probekörper, der an einem längs der Längsachse der Kammex' verlaufenden Torsionsteil zur Ausbildung einer Drehwaage befestigt ist, und mit Magneten zur Erzeugung eines inhomogenen Magnetfelds im Bereich der Drehwaage* 15

Eine derartige Sauerstoffmeßzeile nützt den hohen Wert der magnetischem Suszeptibilität des Sauerstoffes aus. Wenn sauerstoffhaltiges Gas in dia Zelle gelangt, so strebt der Sauerstoff in die Ebene des größten magnetischen Flusses und versucht so die beiden diamagnetischen Gasballans zur Seite zu drücken. Die aus Torsionsteil und Hantel bestehende Drehwaage wird ausgelenkt, und das auf diese Weise erzeugte Drehmoment ist dem SauSrc' \iigehalt des zu analysierenden Gases direkt proportional.

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Das Drehmoment wird üblicherweise über die Auslenkung eines Lichtstrahls gemessen, der von außen in die Meßkammer geleitet wird, auf einen in der Mitte der Hantel angebrachten kleinen Spiegel fällt und von dort wieder nach außen reflektiert wird. Es ist weiterhin bekannt, das durch den Sauerstoffanteil erzeugten Drehmoment durch das Magnetfeld einer Leiterschleife zu kompensieren, die geeignet in der Meßkammer angeordnet ist und von einem elektrischen Strom durchflossen wird. Bei einer bestimmten Stromstärke wird das durch den Sauerstoffanteil des zu analysierenden Gases hervorgerufene Drehmoment genau kompensiert und der Spiegel kehrt daher in seine Nullage zurück. Damit ist der Strom beziehungsweise die an die Leiterschleife angelegte Spannung ein Maß für das vom Sauerstoffgehalt des zu analysierenden Gases hervorgerufene Drehmoment. Die Nullstellung des Spiegels kann auf einfache Weise über den reflektierten Lichtstrahl, etwa mit Hilfe einer Fotozelle oder Differential-Fotozelle, kontrolliert werden. Das Strommeßinstrument kann auf diese Weise direkt in Prozent Sauerstoff geeicht werden.

Die aus der DE-AS 21 58 715 bekannte Meßzelle weist eine Meßkammer mit einem zentralen rohrförmigen Teil auf, der mit zwei seitlich einander gegenüberliegenden, rohrförmigen offenen Abzweigstücken versehen ist. Die Endstücke des Probekörpers ragen in diese Abzweigstutzen herein. Dies gestaltet die Montage des Probekörpers relativ schwierig. Da bei der bekannten Kammer der Gasstrom oben in den zentralen Teil eintritt und dann in drei Teilströme &ufgespalten wird, die unten aus dem zentralen Teil beziehungsweise dem einen und anderen Abzweigstutzen wieder austreten, führt dies zu strömungstechnisch ungünstigen Verhältnissen, etv/a zu Verwirbelungen, die insbesondere den Gasdurchsatz und damit die Ansprechzeit nachteilig beeinflussen &igr;

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Aus der DE-PS 903 749 ist eine Sauerstoffmeßzelle aus einem aus Metallblechen zusammengesetzten quaderförmigen Körper bekannt, der an einer Seite offen und dort mit einer Glasscheibe abgedeckt ist, durch die der Lichtstrahl für den Spiegel hindurchtreten kann. Damit die bekannte Sauerstoffmeßzelle gasdicht ist, sind die Metallplatten sowie die Glasscheibe miteinander über Klebstoffe wie etwa Schellack verklebt. Falls das zu analysierende GtiS eine höhere Temperatur hat, beginnt der Klebstoff auszugasen und gibt hierbei zusätzliches Gas ab, welches die Messung verfälscht. Der Lichtstrahl wird beim Durchtritt durch die ebene Glasplatte sowohl beim Eintritt als auch beim Rücktritt gebrochen, also insgesamt zweimal, wodurch sich Ungenauigkeiten und/oder Justierschwierigkeiten ergeben.

Weiterhin haben die bekannten Sauerstoffmeßzellen ein relativ hohes Totvolumen, welches eine relativ lange Ansprechzeit der Sauerstoffmeßzelle zur Folge hat, etwa in der Größenordnung von 8 Sekunden oder mehr. Wird daher eine derartige Sauerstoffmeßzelle zur Überwachung des Sauerstoffgehalts in Hinblick auf eine mögliche Explosionsgefahr eingesetzt, kann diese lange Ansprechzeit schon zu lange sein, um Maßnahmen einleiten zu können, die der Explosionsgefahr entgegenwirken sollen.

Weiterhin wird bei den bekannten Sauerstoffmeßzellen das zu analysierende Gas mit mehrfachen Umlenkungen in die Meßzelle eingeleitet und wieder aus dieser abgeführt. Dies führt dazu, daß bei höherem Gasdurchsatz Turbulenzen auftreten, die die mechanisch höchst empfindlichen Drehwaagen-Einrichtung stören, und daher können nur geringe Gasdurchflußraten zugelassen werden, bei denen keine Turbulenz auftritt, etwa von 1 bis 15 Litern pro Stunde,

Der Torsionsteil ist bei den bekannten Meßzellen mit dem Gehäuse verbunden. Da der Torsionsteil sehr dünn und mechanisch kaum belastbar ist, ist eine Montage des Tor.sionst.eils bei Meßzellen nach dem Stand der Technik äußerst schwierig und es passiert häufig, daß bei der Montage ein Torsionsteil zerstört v/ird. Hierdurch entstehen hohe Ausschußraten bei der Herstellung. Weiterhin besteht bei den bekannten Konstruktionen praktisch keine Möglichkeit, einen Torsionsteil auszutauschen, wenn dieser überbeansprucht worden ist. In einem solchen Fall muß daher die gesamte Sauerstoffmeßzelle ausgetauscht werden, was hohe Betriebskosten bei der Sauerstoffanalyse verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannte Sauerstoffmeßzelle weiterzuentwickeln und eine Sauerst'off meßzelle zur Verfugung zu stellen, bei welcher die genannten Probleme wesentlich verringert sind oder überhaupt nicht mLfir bestehen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bislang die Strömungsvorgänge in einer derartigen Sauerstoffmeßzelle nicht berücksichtigt worden sind und daß zu große Totvolumina zugelassen wurden, da keine Optimierung in dieser Hinsicht stattgefunden hat.

Der Erfindung liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, daß es vorteilhaft ist, eine derart strömungstechnisch optimierte Meßzelle durch eine Umwegleitung (Bypass) an besonders hohe Gasdurchlaßraten anzupassen, da hierdurch eine Meßzelle nur mit gegebenenfalls unterschiedlichen Umwecjleitungen versehen werden muß, ansonsten aber unverändert bleiben kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine

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Meßzelle mit einer zu einer Meßkismmer fuhrenden Gaseinlaßleitung, einer in der Meßzelle vorgesehenen Nachweisoinrichtung und zumindest einer von der Meßkanmer wegführenden Gasauslaßleitung, bei welcher eine die Gaseinlaßleitung und die Gasauslaßleitung vor dem jeweiligen Zugang zur Meßkammer verbindende ü'mwegleitung vorgesehen ist, durch die ein Teilgasstrom von der Gaseinlaßleitung direkt der Gasauslaßleitung zuführbar ist, ohne in der Meßkammer analysiert zu werden. Hierdurch lassen sich auch große Gasdurchsatzraten sicher beherrschen, da die Ableitung des Teilgasstroms sicherstellt, daß der Meßvorgang in der Meßkammer nicht gestört wird.

Die Umwegleitung kann innerhalb der Meßzelle, was zu einem besonders kompakten Aufbau führt, oder außerhalb vorgesehen werden. Bei sich im Betrieb ändernden Gasdurchsatzraten empfiehlt es sich, in der Umwegleitung eine extern steuerbare Absperrvorrichtung vorzusehen, die bei geringer Durchsatzrate gesperrt wird, um eine rttöglichst kurze Ansprechzeit der Meßzelle zu erreichen, und bei höheren Durchsatzraten vorzugsweise steuerbar geöffnet wird. Hierzu kann in vorteilnafter Weise ein extern steuerbares Ventil, dessen Durchlaßquerschnitt etwa in Reaktion auf den Gasdruck steuerbar ist, vorgesehen werden.

Zur weiteren Vergleiuhmäßigung und Geschwindigkeitsreduzierung des Gasstromes kann eine Gasverteilungskammer am Ein- oder Auslaß der Meßkammer vorgesehen werden, also zwischen Gaseinlaßleit\mj und Meßkammer beziehungsweise Meßkammer und Gasauslaßleitung. Die G/isverteilungskammer kann mit einer oder mehreren Öffnungen versehen sein, die zur Meßkammer führen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung del Hrfindung ist die Meßzelle eine Sauerstoffmeßzelle mit

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einer Einlaßleitung und einer Auslaßleitung für zu analy* gierendes Gas, mit zwei stickstoffgefüllten Gasballons, die jeweils an den Enden einei Hantel angeordnet sind, die mittig an einem quer zur Hantel verlaufenden Torsionsteil zur Ausbilung einer Drehwaage befestigt ist, mit Magneten zur Erzeugung eines ungleichförmigen Magnetfeldes im Bereich der Drehwäage, und mit einer die Drehwääge umgebenden Meßkammer, die zumindest teilweisse rotationssymmetrisch ist und längs deren Längsachse der Torsionsteil verläuft.

Durch die Anordnung des Torsionsteils entlang der Rotationsachse der Meßkammmer ergeben sich besondere Vorteile. Zunächst einmal ist die Brechung, des Lichtstrahls wesentlieh verringert oder überhaupt vermieden, da der Lichtstrahl nunmehr nicht mehr schräg eine planparailele Platte zweimal durchqueren muß, sondern streng radial die um die Längsachse rotationssymmetrisch gekrümmte Meßkammerwand durchquert. Weiterhin sind bei einer derartigen rotationssymmetrischen Meßkammer die Totvolumina wesentlich verringert. Der Innendurchmesser der zuminest teilweise rotationssymmetrischen Meßkammer muß nämlich nur so groß sein wie die Längsausdehnung der schwingenden Hantel. Hierdurch ergeben sich erheblich verbesserte Ansprech- _5l zeiten bei der erfindungsgemäßen Zelle, etwa im Bereich von 3 Sekunden und darunter.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sauerstoffmeßzelle ist der Torsionsteil ein Torsionsdraht oder Torsionsband, vorzugsweise aus einer |

Platin-Rhodium-Legierung. Ein solcher Torsionsdraht oder ein solches Torsionsband läßt sich gut mit gleichbleibenden Eigenschaften herstellen und ist beständig gegen

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zahlreiche Gase und Gasmischungen, insbesondere auch äggfesive Gase. Dies ist von dahor wichtig, daß sich die Fede.Teigenschäftefi des Törsiönsbahds nicht unter dem Einfluß v6fi Gasen ändern dürfen, da sonst die Messung Verfälscht wird.

Vorzugsweise ist die Meßkammer zylindrisch ausgebildet und der Torsionsteil erstreckt sich längs der Zylinderachse. Hohlzylinder zur Aufnahme des Torsionsteils sind vielfältig in standardisierten Abmessungen, Wandstärken und so weiter verfügbar, wodurch sich die Herstellungskosten verbilligen» Das Material der Meßkammer wird voi^J-teilhafterweise in Bezug auf das zu analysierende Gas oder Gasgemisch abgestimmt, damit die Meßkammer aus einem Werkstoff besteht, der gegenüber diesem Gas oder Gasgemisch beständig ist. Insbesondere sollte der Werkstoff auch bei höheren Temperaturen, wie sie kurz - oder langfristig auch bei sonst kühleren Gasen auftreten können, nicht zum Ausgasen neigen, wodurch sonst zusätzliches Gas in der Meßkammer frei wird und die Messung verfälscht.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Meßkammer aus Glas, Hartglas oder Quarzglas. Derartige Gläser sind in der chemischen und physikalischen Analysentechnik weit verbreitet und lassen sich auf eine Vielzahl von Anwendungsgebieten abstimmen * Dadurch, daß derartige Gläser durchsichtig sind, kann eine gesonderte Scheibe zum Durchtritt des Lichtstrahls für den Spiegel entfallen, wodurch sich die Herstellungskosten weiter verringern und Brechungsprobleme vermieden werden.

Bei einer derartigen Ausführungsform läßt sich in vorteilhafter Weise erreichen, daß der Torsionsteil getrennt montiert werden kann. Es ist besonders vorteilhaft, wenn

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gsmäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hierfür sine von der Meßkämmer entfernbare Haltevorrichtung für den Torsiohsteil vorgesehen ist. Dann kann nämlich der Torsionsteil Zunächst separat an der Haltevorrichtung angebracht und überprüft werden. Selbstverständlich kann ! ■ auch bereits die gesamte Drehwaage, bestehend aus Törsiöns-

, teil, Hantel mit Glaskolben, und Spiegel, an der Haltevor-

\ richtung festgelegt und getestet werden. Die aus Haltevor-

&Iacgr; richtung und Drehwaage bestehende Anordnung wird dann

erst in der Meßkammer angebracht. Hierdurch wird zunächst die Montage entscheidend vereinfacht. Weiterhin ergibt aich aber auch erstmalig eine Reparaturmöglichkeit, da bei Beschädigung eines Teils der Drehwaage einfach die Haltevorrichtung mit der Drehwaage aus der Meßkammer herausgenommen wird und einfach eine neue Haltevorrichtung mit einer vormontierten Drehwaage eingesetzt werden kann.

Eine besonders einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßer'! Haltevorrichtung weist eine längliche Platte auf, die zumindest teilweise an die Form der Meßkammer angepaßt und mit zwei Tragarmen versehen ist, zwischen denen der Torsionsteil aufgehängt ist. Die Tragarme bestehen vorzugsweise aus einem leicht federnden Material, damit der Torsionsteil dauernd unter einer definierten Spannung /.'steht. Das Material der Platte und der Tragarme sollte ähnlich korrosions- und alterungsbeständig sein wie das des Torsionsfadens. Die Tragarme können aber auch (ohne Platte) direkt in der Meßkammerwand gehalten sein.

Zur Vermeidung von Turbulenzen des zu analysierenden

Gasstroms ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Zuleitung und/oder die Ableitung für das zu analysierende Gas zu-

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mindest in dem an die Meßkammer anschließenden Bereich in Richtung der Längsachse der Meßkammer verläuft, Das Gas strömt daher in Richtung des Torsionsteils geradlinig in die Meßkammer ein und verläßt sie in derselben Richtung; insbesondere findet in dar Meßkammer keine Umlenkung des Gases statt. Hierdurch werden Turbulenzen vermiede^ und die zulässige Durchflußrate steigt erheblich, ver^ glichen mit dein eingangs genannten Stand der Technik auf etwa 50 Liter pro Stunde.

Zur Erzielung einer ungestörten, nicht turbulenten Gasströmung ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Anschlußbereich zwischen der Gaszuleitung und der Meßkammer beziehungsweiiie der Meßkammer und der Ableitung für das Gas in Hinblick auf eine glatte, ungehinderte Gasströmung optimiert ist. Hierzu werden entweder glatte Übergänge mit konstanten Querschnitt oder aber sich sanft verjüngende oder erweiternde Übergänge zwischen den genannten Bereichen vorgesehen.

Es hat sich herausgestellt, daß eine häufige Ursache für Beschädigungen bekannter Meßzellen daran lag, d*<J in dem zu analysierenden Gasstrom Feststoffteilchen enthalten waren, die die sehr empfindliche Drehwaage beschädigen konnten. Um auch in dieser Hinsicht einen störungsfreien Betrieb ^u gewährleisten wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, in der Gaszuleitung oder im Bereich des züleitungsseitigeh Gaseintritts der Msßkammer ein Sieb vorzusehen, vorzugsweise aus Sintermetall, das gegen die üblichen zu analysierenden Gase beständig ist und auch bei Temperatu"-schwankungen formbeständig bleibt.

Bei einer vorteilhaften offenen Gehäusebauweise sind ein Boden und ein Deckel durch Dis-canzstücke oder -hülsen beabstandet, die sich einfacher mit höherer Präzision herstellen lassen als rechteckige Seitenwände. 5

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus welchem weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht im Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Meßkammer mit Gehäuse;

Figur 2 eine Vorderansicht im Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Meßkammer mit Gehäuse; und

Figur 3 eine Aufsicht auf einen Horizontalschnitt entlang der durch die Buchstaben AB gekennzeichneten Linien von Figur 2 einer erfindungsgemäßen Sauerstoffmeßzelle .

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Meßzelle 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Deckel 14, einem Boden 16 und zwei Seitenwänden 18 und 20 auf. Nach vorn und hinten ist das Gehäuse offen.

Zu analysierendes Gas wird über einen Gaseinlaßstutzen 24 zugeführt, der am Deckel 14 angebracht ist und sich im Inneren des Deckels 14 in einer Einlaßleitung 26 fortsetzt, die senkrecht nach unten in einen Gaseinlaß 28 mündet. Dem Gaseinlaß 28 gegenüberliegend ist im Boden 16 des Gehäuses 12 ein Gasauslaß 30 angeordnet, der mit einer Auslaßleitung 32 verbunden ist, die wiederum an

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stutzen 24 und Gasauslaßstutzen 34 sind durch eine Umwegleitung 35 miteinander verbunden, in der ein extern durch den Gasdruck am Gaseinlaßstutzen 24 steuerbares Ventil 37 vorgesehen ist.
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Der Gaseinlaß 28 und der Gasauslaß 30 erstrecken sich in Richtung der Längsachse einer Meßkammer 22 und konzentrisch zu dieser Längsachse. Die Meßkammer 22 ist als Hohlzylinder aus Glas ausgebildet und an ihren beiden Enden offen.

In der Meßkammer 22 sind ein oberes Polstück 36 mit einer Aussparung 38 und ein gegenüberliegendes unteres Polstück 40 mit einer der oberen Aussparung 38 gegenüberliegenden Aussparung 42 angeordnet. Das obere Polstück 36 ist mit einer oberen Schrägfläche 44 versehen und entsprechend das untere Postück 40 mit einer unteren Schrägfläche 46. Die Schrägflächen 44, 46 liegen einander gegenüber. Zwischen den Endkanten der Schrägflächen 44, 46 wird ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt, aufgrund außen angebrachter Magnete, die auf die aus Weicheisen bestehenden Polstücke einwirken.

An einem Abschnitt der Innenwand der Meßkammer 22 ist eine längliche Halteplatte 48 angeordnet. Von der Halteplatte 48 springen ins Innere der Meßkammer 22 je ein oberer Tragarm 50 und ein unterer Tragarm 52 vor. Die Tragarme 50, 52 reichen jeweils von der Halteplatte bis zur zentralen Längsachse der Meßkammer 22. Zwischen den Enden der Tragarme 50, 52 ist ein Torsionsband 54 aus einer Platin-Rhodium-Legierung gespannt.

Wie besonders aus Figur 2 deutlich wird, ist in der Mitte des Torsionsbands 54 eine Häntelstänge 58 mittig befestigt, an deren Enden je. ein Gasbällön 60, 62 angebracht ist.

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Die Gasballons 60, 62 sind mit Stickstoff gefüllt und hermetisch abgedichtet.

Zur Verringerung der Korrosion sind die Polstücke vernickelt. Wenn diese dennoch korrodieren, was insbesondere die Hant-elbewegung in dem engen Luftspalt beeinträchtigen könnte, können sie einfach ausgewechselt werden.

Leiternin ist an der Verbindungsstelle zwischen Hantelstange 58 und Torsionsband 54 ein Spiegel 56 angebracht, dessen Funktion nachstehend noch genauer in Verbindung mit Figur 3 erläutert wird.

Statt wie beim Stand der Technik als Spiegel ein Glasplättchen mit aufgedampfter Aluminiumschicht zu verwenden, wird be"· der vorliegenden Erfindung eine Platinschicht auf Glas aufgedampft. Hierdurch ergibt sich erstens eine erheblich verbesserte Korrosionsbeständigkeit und zweitens eine verbesserte Abstimmung des (besseren) Korrosionsverhaltens der einzelnen Bauteile.

Der die Meßkammer bildende Glaszylinder 22 ist, wie besonders deutlich aus Figuren 1 und 2 hervorgeht, endseitig gegen den Deckel 14 des Gehäuses 12 über einen O-Ring 70 aus Viton und, am gegenüberliegenden Ende, gegenüber dem Boden 16 des Gehäuses 12 über einen O-Ring 72 aus Viton abgedichtet. Selbstverständlich kann auch eine andere Art von Dichtung Verwendung finden, beispielsweise aus Natur- oder Kunstgummi, aus Silikonkautschuk oder aus PTFE. Auch Dichtungen aus weichen Metallen, beispielsweise aus Iridiumband, können gegebenenfalls eingesetzt werden. Die Auswahl der Dichtung wird im wesentlichen durch die Eigenschaften und die Temperatur der zu analysierenden Gase bestimmt.

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Zur Abdichtung der Meßkammer 22 gegenüber Deckel 14 und Boden 16 können ferner noch zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise kann im Deckel 14 beziehungsweise Boden 16 eine Nut eingelassen sein, die teilweise den O-Ring 70 beziehungsweise 72 aufnimmt, der durch die Heßkammer 22 weiter zusammengedrückt wird, so daß zwischen der Meßkammer 22 und dem Deckel 14 beziehungsweise dem Boden 16 ein gasdichter Anschluß hergestellt wird. In den Endabschnitten der Heßkammer 22 und/oder im Deckel 14 und/oder Boden 16 können weiterhin oder zusätzlich Schrägflächen zur Verbesserung der Abdichtung vorgesehen sein.

Die Anordnung der erfindungsgemä3en Meßzelle und deren Funktion werden noch einmal besonders aus der Aufsicht auf einen Horizontalschnitt der Meßzelle gemäß Figur 3 deutlich. Die Hantel der Drehwaage mit den beiden jeweils an den Enden angeordneten Gasballonen 60, 62 trägt in ihrer Mitte den Spiegel 56, auf den ein Lichtstrahl fällt, der von einer Lampe 66 ausgesandt wird, die über einen Halter 64 an der Seitenwand 20 des Gehäuses 12 befestigt ist. Der Lichtstrahl von der Lampe 66 wird am Spiegel 56 reflektiert und, je nach Verdrillung des Torsionsbands 54 (vergleiche Figur 2) in einem bestimmten Winkel zur Richtung Lampe-Torsionsband wieder nach außen geschickt. Der reflektierte Lichtstrahl gelangt über die Wand der Meßkammer 22 wieder nach außen und kann dort .nit Hilfe einer Fotozelle 68 registriert werden. Die Nullagenjustierung de3 öpiegels 56 kann einfach durch Verdrehen des Glaszylinders 22 erfolgen.

Die Fotozelle 68 ist, wie in Figur 3 angedeutet ist, als Differentialfotozelle ausgebildet, enthtilt also eine (linke) Fotozelle 68a und eine (rechte) Fotozelle 88b.

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üie Fotozelle 68 wird so angeordnet, daß sich in Ruhelage der Drehwäage, also wenn auf diese kein Drehmoment ausgeübt wird, der reflektierte Lichtstrahl genau in der Mitte zwischen den beiden Fotozellen 68ä, 68b befindet. Aus dieser Nullstellung heraus wird, wenn Sauerstoff in die erfindungsgemäße Meßkammer 22 gelangt, die Drehwaage mit einem bestimmten Drehmoment ausgelenkt, das proportional zur Sauerstoffkonzentration ist. Demzufolge bewegt sich der an der Hantelstange 58 der Drehwaage befestigte ■ Spiegel mit und dies führt zu einer Auslenkung des vom Spiegel 56 reflektierten Lichtstrahls, der nunmehr nicht mehr in der Mitte zwischen den beiden Fotozellen 68a, 68b auftrifft -, sondern etwas daneben, beispielsweise auf der Fotozelle 68a. Diese gibt dann ein Steuersignal ab, mit dem die an der eingangs erwähnten Kompensations-Drahtschleife anliegende Spannung und damit der durch die Drahtschleife führende Strom erhöht wird, wodurch eine Magnetfeldstärke erzeugt wird, die dem durch die Sauerstoffkonzentration erzeugten Drehmoment entgegenwirkt. Die Spannung wird so lange erhöht, bis die Fotozelle 68a nicht mehr vom reflektierten Lichtstrahl getroffen wird und der Lichtstrahl daher wieder zwischen den beiden Fotozellen 68a, 68b auftrifft.

Diese Nullpunktmethode mit einer Drehmomentkompensation ist insbesondere deswegen vorteilhaft, weil so sichergestellt ist, daß der lineare Bereich des Torsionsbandes eingehalten wird und daher die Messung streng linear ist;

Die Kompensationsspannung an der Drahtschleife ist dann ein direktes Maß für die Sauerstoffkonzentration. Entsprechendes gilt für eine gegensinnige Auslenkung des Lichtstrahls, etwa von der Nullage hin zur Fotozelle 68b.

Zur Stromzuführung zur Drahtschleife dienen Stifte 74,76, die die Halteplatte 48 und die Meßkammerwand 22 durch-

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ragen und zur Drahtschleife führen, deren Verlauf anhand der jeweils rechtwinklig abknickenden, die Gäsbällöns 60, 62 benachbäi't; umgebenden Drahtabschnitte angenähert deutlich wird j wie sie in Figur 2 dargestellt sind.

Claims

Heßzelle zur Messung zumindest einer Eigenschoft eines Gases oder Gasgemisches, mit einer zu einer Meßkammer führenden Gaseinlaßleitung, einer in der Meßksmmer vorgesehenen Nachweiseinrichtung und zumindest einer von der Meßkammer wegführenden Gasauslaßleitung,

dadurch gekennzeichnet, daß ein die Gaseinlaßleitung (24) und die Gasauslaßleitung (34) vor deren jeweiligem Zugang zur Meßkammer (22) verbindende Umwegleitung (35) vorgesehen ist, durch die ein Teilgasstrom von der Gaseinlaßleitung (24) direkt der Gasauslaßleitung (34) zuführbar ist, ohne in der Meßkammer (22) analysiert zu werden.

Meßzelle nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegleitung innerhalb der Meßzelle (10)

angeordnet ist.

Meßzelle nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Umwegleitung (3S) mit einer extern steuerbaien Absperrvorrichtung (37) versehen ist.

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4. Meßzelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Absperrvorrichtung ein steuerbares Ventil (37) ist, dessen Durchlaßquerschnitt steuerbar ist. 5

5. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gaseinlaßleitung (24) und Meßkammer (22) und/oder zwischen Meßkammer (22) und Dasauslaßleitung (34) eine Gasverteilungskammer angeordnet ist, die jeweils eine oder mehrere öffnungen zur Meßkammer (22) hin aufweist.

6. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5_V dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle eine Sauerstoffmeßzelle (10) ist, die mit einer Gaseinlaßleitung (28) und einer Gasauslaßleitung (30) für zu analysierendes Gas und mit zwei stickstoffgefüllten Gasballons (60, 62) versehen ist, die jeweils an den Enden einer Hantel (58) angeordnet sind, die mittig an einem quer zur Hantel (58) verlaufenden Torsionsteil (54) zur Ausbildung einer Drehwaage befestigt ist, mit Magneten zur Erzeugung eines ungleichförmigen Magnetfeldes im Bereich der Drehwaage, und mit einer die Drehwaage umgebenden Meßkammer (22), die zumindest teilweise rotationssymetrischi ist und längs deren Längsachse der Torsionsteil (54) verläuft.

7. Meßzelle nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsteil ein Torsicdsdraht oder Torsionsbänd (54) ist,

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8. Meßzelle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Torsionsband (54) aus einer Platin-Legierung besteht.

9. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßkammer (22) zylindrisch ist und der Torsions- §

teil (54) sich längs der Zylinderachse erstreckt. f

10. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßkammer (22) aus ainem gegenüber dem zu
analysierenden Gas oder Gasgemisch beständigen Werkstoff besteht.

11. Meßzelle nach Anspruch 10, \ dadurch gekennzeichnet, I daß die Meßkammer (22) aus Glas, Hartglas oder Quarz- 1

glas besteht. |

12. Meßzelle nach einem der Ansprüche 6 bis 11, \ dadurch gekennzeichnet, jj daß eine von der Meßkammer (22) entfernbare Halte- | vorrichtung (48, 50, 52) für den Torsionsteil (54) | vorgesehen ist. \

13. Meßzelle nach Anspruch 12, | dadurch gekennzeichnet i. S

daß die Haltevorrichtung eine längliche Platte (48) |

aufweist, die zumindest teilweise an die Form der |

Meßkammer (22) angepaßt ist, und mit zwei Tragarmen |

(50, 52) versehen ist, zwischen denen der Torsions- |

teil (54) aufgehängt ist. 1

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14. Meßzeile fläch einem der Ansprüche 6 Bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (24, 26, 28) und/oder die Ableitung (30, 32, 34) für das zu analysierende Gas zumindest in dem an die Meßkammer (22) anschließenden Bereich in Richtung der Längsachse der Meßkammer (22) verläuft .

15. Meßzelle nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußbereich zwischen der Zuleitung (28) und/oder Ableitung (30) und der Meßkammer (22) beziehungsweise zwischen der Meßkammer (22) und der Gasverteilungskammer in Hinblick auf eine glatte, ungehinderte Gasströmung optimiert ist.

16. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (28) oder am zuleitungsseitigen Gaseintritt der Meßkammer (22) ein Sieb, vorzugsweise aus Sintermetall, vorgesehen ist.

17. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Meßkammer (22) zumindest teilweise umgebendes Gehäuse (12) vorgesehen ist.

18. Meßzelle nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer ein an beiden Enden offener Hohlz"linder (22) ist und zwischen dem jeweiligen Ende und dem zugeordneten Gehäuseteil (14, 16) jeweils eine Dichtvorrichtung (70, 72) vorgesehen ist.

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19i Meßzelle nach Anspruch 18,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtvorrichtung ein O^Ring (70, 72), vorzugsweise aus Viton, ist.

20, Meßzelle nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurchgekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Deckel (14) und einen Boden (16) aufweist, zwischen denen Distanzstücke öder Distanzhülsen angeordnet sind.