Beschreibung
Vorrichtung für die Gasanalyse
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Prüfung und Überwachung von Prozessen ist es üblich, Gase aus dem Prozess zu entnehmen und mittels eines Gassensors zu analysieren. Fallen die Gase bei dem Prozess mit hoher Temperatur an, wie dies zum Beispiel bei der Rauchgasanalyse von Verbrennungsprozessen der Fall ist, so kann sich in dem das Gas zu dem Gassensor führenden Gasweg Kondensat bilden. Dieses Kondensat kann zu einer Messwertverfälschung führen, zum Beispiel bei Messgasen, die durch das anfallende Kondensat teilweise absorbiert werden (zum Beispiel S02, N02) . Enthält das Kondensat aggressive Substanzen, zum Beispiel Säuren oder Laugen, so kann das Kondensat die gasführenden Komponenten und gegebenenfalls den Gassensor angreifen und schädigen.
Bei hochwertigen Vorrichtungen werden daher komplett temperierte Gaswege verwendet. Insbesondere werden Kondensa- tabs,cheider verwendet (zum Beispiel DE 41 01 194 Cl und DE 197 10 581 Cl) , die Kondensatanfall in dem nachfolgendem Gasweg verhindern. Vorzugsweise werden die Gase dabei durch 7Abkühlung getrocknet. Zum Beheizen bzw. Abkühlen der gasführenden Komponenten ist ein hoher Energieaufwand notwendig, d. h. die Vorrichtung ist von einem Netzanschluss abhängig oder benötigt leistungsfähige und somit schwere Akkus. Gaskühler bzw. Gastrockner können erst bei Temperaturen über 0°C eingesetzt werden, da die Gefahr des Einfrierens des Kühlers und der kondensatführenden Teile besteht. Einfache netzunabhängig betreibbare Vorrichtung arbeiten daher mit passiven Kondensat- fallen. Diese Kondensatfallen nehmen das Kondensat auf, welches sich bei der Abkühlung des Gases in den gasführenden Komponenten vor dem Kondensatabscheider bildet. Dieses Prinzip ist jedoch nicht sicher, da die Kondensation von den jeweiligen Umge-bungstemperaturen und den Temperaturen der gasführen-
den Komponenten abhängt. Ein Kondensatausfall hinter der Kondensatfalle kann nicht zuverlässig verhindert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, zur Verfügung zu stellen, welche mit einer geringen elektrischen Leistungsaufnahme einen Kondensatanfall im Gasweg mit hoher Zuverlässigkeit verhindern kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, wenigstens eine gasführende Komponente des Gasweges in der Vorrichtung mittels eines elektrisch beheizbaren Materials heizbar auszubilden. Das elektrisch heizbare Material kann unmittelbar formschlüssig an dem Gasweg anliegend angeordnet sein, so dass sich ein guter wärmeleitender Kontakt mit dem in der gasführenden Komponente strömenden Gas ergibt. Eine noch effektivere Beheizung des Gases ergibt sich, wenn die gasführende Komponente selbst aus dem beheizbaren Material gefertigt wird. Vorzugsweise wird als beheizbares Material ein elektrisch leitender Kunststoff verwendet. Dadurch ist es möglich, der jeweiligen Formgebung des Gasweges optimal angepaßte Heizelemente aus Kunststoff zu verwenden.
Die Verwendung von elektrisch leitendem Kunststoff als heizbares Material eignet sich insbesondere für die Herstellung der gasführenden Komponenten unmittelbar aus dem beheizbaren Kunststoff, da Kunststoffe verwendet werden können, die eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit aufweisen und durch die durchgeleiteten Gase in der Regel nicht chemisch angegriffen werden.
Das elektrisch beheizbare Material kann gezielt an den gasführenden Komponenten formschlüssig außen anliegend oder die Wan-
dung bildend eingesetzt werden, wo die Wärme benötigt wird und eine Kondensatbildung zuverlässig verhindert werden muß. Der gute Wärmeübergang von dem beheizbaren Material auf das durchströmende Gas und die gezielte Anordnung des beheizbaren Materials führen dazu, dass mit einer sehr geringen elektrischen Leistungsaufnahme eine zuverlässige Kondensatverhinderung erreicht werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht es, ein Gerät netzunabhängig mit einem leichten Akku zu betreiben.
Herstellungstechnisch ist von Vorteil, dass gasführende Komponenten aus einem elektrisch leitenden Kunststoff als Formteile hergestellt werden können, wobei diese Formteile gleichzeitig die Heizung für das durchgeführte Gas bilden. Die elektrischen Anschlüsse für die Heizung können dabei als Kontakte in das Formteil eingespritzt werden. Dadurch ist es möglich, die beheizbaren gasführenden Komponenten als steckbare Module auszubilden, so dass eine einfache Montage und gegebenenfalls auch eine Nachrüstbarkeit gewährleistet sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 schematisch einen Axialschnitt einer Ausführung,
Figur 2 schematisch einen Querschnitt dieser Ausführung,
Figur 3 schematisch einen Schnitt einer zweiten Ausführung
Figur 4 schematisch einen Schnitt einer dritten Ausführung und
Figur 5 eine Seitenansicht dieser dritten Ausführung.
Bei einer Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, wird eine Probe des zu analysierenden Gases aus dem Prozess entnommen und einem Gassensor zugeführt . Dabei
strömt das zur Analyse entnommene Gas durch einen Gasweg in der Vorrichtung.
Um zu verhindern, dass durch Abkühlung des Gases in einer gasführenden Komponente des Gasweges Kondensat abgeschieden wird, kann gemäß der Darstellung der Figuren 1 und 2 die gasführende Komponente, zum Beispiel eine gasführende Leitung 10, aus einem beheizbaren Material, insbesondere aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, gefertigt sein. In die Wandung der Leitung 10 sind elektrische Anschlusskontakte 12 und 14 eingespritzt, an welche ein Akku 16 oder eine Batterie angeschlossen werden kann.
Da die Wandung der gasführenden Leitung 10 selbst durch die elektrische Beheizung erwärmt wird, ergibt sich ein optimaler Wärmekontakt mit dem Gas, welches durch die Leitung 10 hindurchströmt, wie in Figur 1 durch einen Pfeil dargestellt ist. Aufgrund dieses günstigen Wärmeüberganges von der elektrisch beheizten Wandung der Leitung 10 auf das hindurchströmende Gas wird nur eine geringe elektrische Leistung benötigt, um das hindurchströmende Gas soweit zu erwärmen bzw. eine Abkühlung des Gases zu verhindern, dass keine Kondensation eintritt. Für diese geringe Leistungsaufnahme ist ein kleiner, leichter, aufladbarer Akku 16 bzw. eine Batterie ausreichend, so dass die Vorrichtung netzunabhängig betrieben werden kann. 1
Beheizte Leitungen 10 sind als gasführende Komponenten insbesondere oder zumindest an den Stellen oder in Strömungsrichtung unmittelbar vor den Stellen angeordnet, an welchen ein Kondensatanfall schädlich sein kann.
Figur 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher die aus dem elektrisch beheizbaren Material hergestellte gasführende Komponente die Messzelle 18 ist, in welcher das Gas an dem eigentlichen Sensor 20 vorbeigeleitet wird. Durch die Ausbildung der Wandung der Messzelle 18 aus einem elektrisch beheizbaren Kunststoff wird das Gas in dem Bereich, in welchem es mit dem Sensor 20 in Berührung kommt, auf eine solche Temperatur auf- • geheizt, dass sich kein Kondensat an dem Sensor 20 und insbe-
sondere an dessen unmittelbar mit dem Gas in Berührung kommende Kontaktfläche 22 niederschlagen kann.
Vorzugsweise ist nicht nur die Messzelle 18 aus dem beheizbaren Kunststoff gefertigt, sondern auch die Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28, in welchem der Sensor 20 angeordnet ist. Dadurch kann auch der Sensor 20 erwärmt werden, so dass vermieden wird, dass die mit dem Gas in Berührung kommende Kontaktfläche 22 des Sensors 20 eine niedrigere Temperatur aufweist als die umgebende Wandung der Messzelle 18. Die Messzelle 18 und die Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28 sind vorzugsweise einstückig aus dem elektrisch leitenden Kunststoff gefertigt, was zum Einen eine günstige Herstellung und Montage bedeutet und zum Anderen eine gemeinsame Beheizung über die eingespritzten Anschlusskontakte 12 und 14 ermöglicht.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführung, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die aus dem elektrisch beheizbaren Material bestehende Heizung für die gasführende Komponente ein steckbares Modul bildet .
In dieser Ausführung ist der Messzellenkopf 28 ein herkömmliches Bauelement, welches aus der Messzelle 18 und dem Sensor 20 besteht. Die Messzelle 18 und die den Sensor einschließende Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28 bestehen in herkömmlicher Weise aus einem Werkstoff, der nicht elektrisch beheizbar ist. Der Messzellenkopf 28 ist auf eine Trägerplatine 26 aufgesetzt, wobei die Anschlusskontakte des Sensors 20 in die Trägerplatte 26 eingesetzt und die vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatine 26 kontaktiert sind.
Die Messzelle 18 und vorzugsweise der gesamte Messzellenkopf 28 mit der den Sensor 20 umschließenden Aufnahme 24 werden durch ein Heizelement 30 beheizt, welches aus dem elektrisch beheizbaren Material besteht. Das Heizelement 30 umschließt formschlüssig den Messzellenkopf 28. Hierzu ist das Heizelement 30 in Form eines U-förmigen Joches ausgebildet, dessen Schenkel seitlich großflächig an dem Messzellenkopf 28 anliegen, wobei das obere Querteil die Oberfläche der Messzelle 18
bedeckt und großflächig mit dieser in Berührung steht. Die Schenkel des Heizelementes 30 sitzen mit seitlich abstehenden Laschen auf der Trägerplatine 26 auf. In diesen seitlich abstehenden Laschen sind die Anschlusskontakte 12 und 14 als Kontaktstifte eingespritzt, die in die Trägerplatine 26 eingesetzt werden und an der Unterseite der Trägerplatine 26 kon- tatkiert und gegebenenfalls mit den Leiterbahnen der Trägerplatine 26 verlötet werden.
Da das Heizelement 30 in dieser Ausführung ein separates Bauteil bildet, kann die Vorrichtung in der Erstausstattung mit oder ohne das Heizelement 30 ausgeführt werden und gegebenenfalls kann ein vorhandenes Gerät mit dem Heizelement 30 nachgerüstet werden.