DE10100242A1 - Device for gas analysis - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a device for gas analysis, especially the flue gas analysis according to the preamble of the An saying 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 Tempe ratur 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 Bei spiel bei Messgasen, die durch das anfallende Kondensat teil weise absorbiert werden (zum Beispiel SO2, NO2). Enthält das Kondensat aggressive Substanzen, zum Beispiel Säuren oder Lau gen, so kann das Kondensat die gasführenden Komponenten und gegebenenfalls den Gassensor angreifen und schädigen.For testing and monitoring processes, it is common to remove gases from the process and analyze them using a gas sensor. If the gases occur in the process at high temperature, as is the case, for example, in the flue gas analysis of combustion processes, condensate can form in the gas path leading to the gas sensor. This condensate can lead to a measurement falsification, for example in the case of sample gases which are partially absorbed by the condensate (for example SO 2 , NO 2 ). If the condensate contains aggressive substances, such as acids or lye, the condensate can attack and damage the gas-carrying components and possibly the gas sensor.
Bei hochwertigen Vorrichtungen werden daher komplett tempe rierte Gaswege verwendet. Insbesondere werden Kondensa tabscheider verwendet (zum Beispiel DE 41 01 194 C1 und DE 197 10 581 C1), die Kondensatanfall in dem nachfolgendem Gasweg verhindern. Vorzugsweise werden die Gase dabei durch Abkühlung getrocknet. Zum Beheizen bzw. Abkühlen der gasführenden Kompo nenten ist ein hoher Energieaufwand notwendig, d. h. die Vor richtung ist von einem Netzanschluss abhängig oder benötigt leistungsfähige und somit schwere Akkus. Gaskühler bzw. Ga strockner können erst bei Temperaturen über 0°C eingesetzt werden, da die Gefahr des Einfrierens des Kühlers und der kon densatführenden Teile besteht. Einfache netzunabhängig be treibbare Vorrichtung arbeiten daher mit passiven Kondensat fallen. Diese Kondensatfallen nehmen das Kondensat auf, wel ches sich bei der Abkühlung des Gases in den gasführenden Kom ponenten vor dem Kondensatabscheider bildet. Dieses Prinzip ist jedoch nicht sicher, da die Kondensation von den jeweili gen Umgebungstemperaturen und den Temperaturen der gasführenden Komponenten abhängt. Ein Kondensatausfall hinter der Kon densatfalle kann nicht zuverlässig verhindert werden.With high-quality devices, therefore, are completely tempered gated gas paths used. In particular, condensates tabscheider used (for example DE 41 01 194 C1 and DE 197 10 581 C1), the accumulation of condensate in the subsequent gas path prevent. The gases are preferably cooled dried. For heating or cooling the gas-carrying compo high energy consumption is necessary, d. H. the pre direction depends on or needs a mains connection powerful and therefore heavy batteries. Gas cooler or Ga dryers can only be used at temperatures above 0 ° C be, because the risk of freezing the radiator and the con there are parts in contact with the Simple network-independent drivable device therefore work with passive condensate fall. These condensate traps take up the condensate, wel ches when the gas cools down in the gas-bearing com components in front of the condensate separator. This principle is however not certain since the condensation of the respective ambient temperatures and the temperatures of the gas-carrying Components depends. A condensate failure behind the con The trap cannot be reliably prevented.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, zur Ver fügung zu stellen, welche mit einer geringen elektrischen Lei stungsaufnahme einen Kondensatanfall im Gasweg mit hoher Zu verlässigkeit verhindern kann.The invention is based on the object of a device for gas analysis, especially flue gas analysis, for ver to provide, which with a low electrical Lei a condensate accumulation in the gas path with a high rate can prevent reliability.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a Vorrich device with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and developments of the invention are specified in the subclaims.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, wenig stens eine gasführende Komponente des Gasweges in der Vorrich tung 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 gasfüh renden Komponente strömenden Gas ergibt. Eine noch effektivere Beheizung des Gases ergibt sich, wenn die gasführende Kompo nente selbst aus dem beheizbaren Material gefertigt wird. Vor zugsweise wird als beheizbares Material ein elektrisch leiten der Kunststoff verwendet. Dadurch ist es möglich, der jeweili gen Formgebung des Gasweges optimal angepaßte Heizelemente aus Kunststoff zu verwenden.The main idea of the invention is little least a gas-carrying component of the gas path in the Vorrich device heated by means of an electrically heated material train. The electrically heatable material can be used immediately be arranged in a form-fitting manner on the gas path, so that there is good heat-conducting contact with the one in the gas guide flowing component results in flowing gas. An even more effective one Heating of the gas results when the gas-carrying compo nente itself is made of the heatable material. before preferably, an electrically conductive as the heatable material the plastic used. This makes it possible to Heating elements optimally adapted to the shape of the gas path To use plastic.
Die Verwendung von elektrisch leitendem Kunststoff als heizba res 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.The use of electrically conductive plastic as a heatable Res material is particularly suitable for the production of gas-carrying components directly from the heatable Plastic, since plastics can be used that have a have high chemical resistance and through the gases passed through are generally not chemically attacked become.
Das elektrisch beheizbare Material kann gezielt an den gasfüh renden Komponenten formschlüssig außen anliegend oder die Wandung bildend eingesetzt werden, wo die Wärme benötigt wird und eine Kondensatbildung zuverlässig verhindert werden muß. Der gute Wärmeübergang von dem beheizbaren Material auf das durch strömende Gas und die gezielte Anordnung des beheizbaren Mate rials führen dazu, dass mit einer sehr geringen elektrischen Leistungsaufnahme eine zuverlässige Kondensatverhinderung er reicht werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht es, ein Gerät netzunabhängig mit einem leichten Akku zu betreiben.The electrically heated material can be targeted to the gas guide components are form-fitting on the outside or the wall educational where the heat is needed and condensate formation must be reliably prevented. The good heat transfer from the heatable material to the through flowing gas and the targeted arrangement of the heated mate rials cause that with a very low electrical Power consumption reliable condensate prevention can be enough. The device enables one device to operate independently of the mains with a light battery.
Herstellungstechnisch ist von Vorteil, dass gasführende Kompo nenten 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 be heizbaren gasführenden Komponenten als steckbare Module auszu bilden, so dass eine einfache Montage und gegebenenfalls auch eine Nachrüstbarkeit gewährleistet sind.From a manufacturing point of view, it is advantageous that the gas-carrying compo made of an electrically conductive plastic as molded parts can be produced, these moldings simultaneously form the heating for the carried gas. The electrical Connections for the heating can be used as contacts in the Molded part to be injected. This makes it possible to be heatable gas-carrying components as plug-in modules form, so that easy assembly and possibly also upgradeability is guaranteed.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail.
Es zeigenShow it
Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt einer Ausführung, Fig. 1 shows schematically an axial section of an embodiment,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt dieser Ausführung, Fig. 2 shows schematically a cross section of this embodiment,
Fig. 3 schematisch einen Schnitt einer zweiten Ausfüh rung Fig. 3 shows schematically a section of a second Ausfüh tion
Fig. 4 schematisch einen Schnitt einer dritten Ausfüh rung und Fig. 4 schematically shows a section of a third embodiment and
Fig. 5 eine Seitenansicht dieser dritten Ausführung. Fig. 5 is a side view of this third embodiment.
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.In a device for gas analysis, in particular the Flue gas analysis, becomes a sample of the gas to be analyzed removed from the process and fed to a gas sensor. there the gas taken for analysis flows through a gas path the device.
Um zu verhindern, dass durch Abkühlung des Gases in einer gas führenden Komponente des Gasweges Kondensat abgeschieden wird, kann gemäß der Darstellung der Fig. 1 und 2 die gasführende Komponente, zum Beispiel eine gasführende Leitung 10, aus ei nem beheizbaren Material, insbesondere aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, gefertigt sein. In die Wandung der Lei tung 10 sind elektrische Anschlusskontakte 12 und 14 einge spritzt, an welche ein Akku 16 oder eine Batterie angeschlos sen werden kann.In order to prevent condensate from being deposited by cooling the gas in a gas-carrying component of the gas path, the gas-carrying component, for example a gas-carrying line 10 , can be made of a heatable material, in particular of a material, as shown in FIGS . 1 and 2 electrically conductive plastic. In the wall of the Lei device 10 electrical connection contacts 12 and 14 are injected, to which a battery 16 or a battery can be ruled out.
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 hin durchströmt, wie in Fig. 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.Since the wall of the gas-carrying line 10 itself is heated by the electrical heating, there is an optimal thermal contact with the gas which flows through the line 10 , as shown by an arrow in FIG. 1. Due to this favorable heat transfer from the electrically heated wall of the line 10 to the gas flowing through, only a small electrical power is required to heat the gas flowing through or to prevent the gas from cooling so that no condensation occurs. A small, light, rechargeable battery 16 or a battery is sufficient for this low power consumption, so that the device can be operated independently of the mains.
Beheizte Leitungen 10 sind als gasführende Komponenten insbe sondere oder zumindest an den Stellen oder in Strömungsrich tung unmittelbar vor den Stellen angeordnet, an welchen ein Kondensatanfall schädlich sein kann.Heated lines 10 are arranged as gas-carrying components in particular or at least at the points or in the flow direction immediately in front of the points at which a condensation can be harmful.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher die aus dem elek trisch beheizbaren Material hergestellte gasführende Komponen te die Messzelle 18 ist, in welcher das Gas an dem eigentli chen 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 insbesondere an dessen unmittelbar mit dem Gas in Berührung kommen de Kontaktfläche 22 niederschlagen kann. Fig. 3 shows an embodiment in which the gas-conducting components made of the electrically heatable material is the measuring cell 18 , in which the gas is conducted past the sensor 20 as such. By forming the wall of the measuring cell 18 from an electrically heatable plastic, the gas in the area in which it comes into contact with the sensor 20 is heated up to a temperature such that no condensate on the sensor 20 and in particular on the sensor 20 can come into direct contact with the gas de contact surface 22 can precipitate.
Vorzugsweise ist nicht nur die Messzelle 18 aus dem beheizba ren 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 ver mieden wird, dass die mit dem Gas in Berührung kommende Kon taktfläche 22 des Sensors 20 eine niedrigere Temperatur auf weist als die umgebende Wandung der Messzelle 18. Die Messzel le 18 und die Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28 sind vor zugsweise 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.Not only is the measuring cell 18 made of the heatable plastic, but also the receptacle 24 of the measuring cell head 28 in which the sensor 20 is arranged. This also allows the sensor 20 to be heated, so that it is avoided that the contact surface 22 of the sensor 20 coming into contact with the gas has a lower temperature than the surrounding wall of the measuring cell 18 . The measuring cell 18 and the receptacle 24 of the measuring cell head 28 are preferably made in one piece from the electrically conductive plastic, which on the one hand means inexpensive manufacture and assembly and on the other hand enables common heating via the injected connection contacts 12 and 14 .
Die Fig. 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. FIGS. 4 and 5 show another embodiment, in particular, is characterized in that the made of the electrically heatable material heater for the gas-bearing component is a pluggable module.
In dieser Ausführung ist der Messzellenkopf 28 ein herkömmli ches 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 aufge setzt, wobei die Anschlusskontakte des Sensors 20 in die Trä gerplatte 26 eingesetzt und die vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatine 26 kontaktiert sind.In this embodiment, the measuring cell head 28 is a conventional component, which consists of the measuring cell 18 and the sensor 20 . The measuring cell 18 and the receptacle 24 of the measuring cell head 28 enclosing the sensor are made in a conventional manner from a material that cannot be heated electrically. The measuring cell head 28 is set on a support plate 26 up, the terminal contacts of the sensor carrier plate 20 used in the Trä 26 and preferably as a circuit board formed carrier board are contacted 26th
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 Heizele ment 30 in Form eines U-förmigen Joches ausgebildet, dessen Schenkel seitlich großflächig an dem Messzellenkopf 28 anlie gen, 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 ab stehenden Laschen sind die Anschlusskontakte 12 und 14 als Kontaktstifte eingespritzt, die in die Trägerplatine 26 einge setzt werden und an der Unterseite der Trägerplatine 26 kon tatkiert und gegebenenfalls mit den Leiterbahnen der Träger platine 26 verlötet werden.The measuring cell 18 and preferably the entire measuring cell head 28 with the receptacle 24 surrounding the sensor 20 are heated by a heating element 30 , which consists of the electrically heatable material. The heating element 30 positively encloses the measuring cell head 28 . For this purpose, the heating element 30 is designed in the form of a U-shaped yoke, the legs of which laterally lie over a large area on the measuring cell head 28 , the upper transverse part covering the surface of the measuring cell 18 and being in large area contact with it. The legs of the heating element 30 sit on the support plate 26 with laterally projecting tabs. In these laterally standing tabs, the contacts 12 and 14 are injected as contact pins, which are inserted into the carrier board 26 and are tattooed on the underside of the carrier board 26 and optionally soldered to the conductor tracks of the carrier board 26 .
Da das Heizelement 30 in dieser Ausführung ein separates Bau teil bildet, kann die Vorrichtung in der Erstausstattung mit oder ohne das Heizelement 30 ausgeführt werden und gegebenen falls kann ein vorhandenes Gerät mit dem Heizelement 30 nach gerüstet werden.Since the heating element 30 forms a separate construction part in this embodiment, the device can be carried out in the initial configuration with or without the heating element 30 and, if necessary, an existing device can be upgraded with the heating element 30 .
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| WO2002054060A3 (en) | 2002-12-19 |
| WO2002054060A2 (en) | 2002-07-11 |
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TESTO AG, 79853 LENZKIRCH, DE |
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| 8131 | Rejection |