DE10122873C2 - Flammenatomisierungsvorrichtung, insbesondere für ein Atomabsorptionsspektrometer - Google Patents
Flammenatomisierungsvorrichtung, insbesondere für ein AtomabsorptionsspektrometerInfo
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- DE10122873C2 DE10122873C2 DE10122873A DE10122873A DE10122873C2 DE 10122873 C2 DE10122873 C2 DE 10122873C2 DE 10122873 A DE10122873 A DE 10122873A DE 10122873 A DE10122873 A DE 10122873A DE 10122873 C2 DE10122873 C2 DE 10122873C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flammenatomisierungsvorrichtung, insbesondere für ein
Atomabsorptionsspektrometer, mit wenigstens einer Mischkammer und einer in diese
mündenden Zerstäubereinrichtung sowie einem auf einen Brennerstutzen der Misch
kammer aufgesetzten Brennerkopf, wobei relativ zum Brennerstutzen Mittel zwischen
einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschieblich gelagert sind und in Öff
nungsstellung wenigstens eine Druckreduzieröffnung im Brennerstutzen geöffnet ist.
Eine solche Flammenatomisierungseinrichtung für ein Atomabsorptionsspektrometer ist
aus DE 30 10 350 A1 bekannt und dient dazu, eine Probe in einen messbaren ato
maren Zustand zu bringen. Dazu wird die Probe durch die Zerstäubereinrichtung insbe
sondere als Aerosol in die Mischkammer eingeführt. Dort wird die Probe mit einem
Brenngas vermischt und über den Brennerstutzen zum Brennerkopf geleitet. In diesem
erfolgt dann die Verbrennung des mit der Probe angereicherten Brenngases. Die durch
die Flamme angeregte Probe kann dann über das Atomabsorptionsspektrometer ausge
wertet werden. Im Normalbetrieb übersteigt die Geschwindigkeit, mit der das mit Probe
angereicherte Brenngas austritt, die Brenngeschwindigkeit. Dadurch ist die entsprechen
de Flamme immer außerhalb von Mischkammer oder Brennerstutzen. Bei gewissen
Fehlerquellen, wie bei Undichtigkeiten oder auch bei Verwendung von Lachgas kann es
allerdings zu Flammenrückschlägen kommen. Lachgas beispielsweise weist eine sehr
hohe Brenngeschwindigkeit auf und ist daher schwierig zu handhaben.
Bei einem solchen Flammenrückschlag, auch Flashback genannt, brennt die Flamme
innerhalb des Brennerkopfes, im Bereich des Brennerstutzens und ggf. auch im Bereich
der übrigen Mischkammer. Diese weisen relativ große Querschnitte auf, so dass dort
eine geringe Gasgeschwindigkeit auftritt, die zu einer explosionsartigen Verpuffung und
einem entsprechenden Explosionsüberdruck führt. Ein solcher Explosionsüberdruck darf
allerdings nicht zur Zerstörung der Bauteile führen und außerdem soll die Flammenato
misierungseinrichtung bei Auftreten eines solchen Überdrucks sicher abschalten.
Bei aus der Praxis bekannten Flammenatomisierungseinrichtungen erfolgte eine ent
sprechende Druckentlastung bei einem solchen Explosionsüberdruck beispielsweise
über einen davonfliegenden Brennerkopf. Dieser war über Seile oder andere Fangein
richtungen gesichert. Bei anderen Flammenatomisierungseinrichtungen wie nach der eingangs genannten DE 30 10 350 A1
erfolgt eine entsprechende Druckentlastung beispielsweise über ein vorge
spanntes Druckentlastungsventil.
Schließlich sind noch Flammenatomisierungseinrichtungen bekannt, bei denen zusätzli
che Druckentlastungseinrichtungen wie herausnehmbare Stopfen, eine Berstscheibe
oder dergleichen verwendet werden.
Bei den bekannten Flammenatomisierungseinrichtungen ist von Nachteil, dass zusätzli
che Teile benötigt werden und der Aufwand zum Zurücksetzen der Einrichtung in einen
arbeitsfähigen Zustand relativ groß ist. Außerdem werden zum Teil zusätzliche Dicht
stellen benötigt, welche als potentielle Fehlerquellen zu betrachten sind.
Aus DE-GM 75 16 802 ist ein Brenner für spektralanalytische Untersuchungszwecke
mit einem Zerstäuber an einem Ende einer Mischkammer und einem Brenner mit ent
sprechendem Brennerkopf am anderen Ende der Mischkammer bekannt. Das dem
Brenner zugeordnete Ende der Mischkammer bildet eine Staukammer, der ein Deckel
zugeordnet ist. Dieser ist mit einem Sicherheitsventil versehen und öffnet bei Überdruck,
um das Gasgemisch schadlos verpuffen zu lassen.
DE-GM 72 34 447 betrifft einen Brenner für Atomabsorptions-Spektrometer mit einer
Mischkammer. Seitlich zur Mischkammer ist ein Zerstäuber und schräg gegenüberlie
gend zu diesem ein Sicherheitsventil angeordnet. Einem Ende der Mischkammer ist ein
entsprechender Brennerkopf zugeordnet.
In Analytical Chemistry, 44, 1972, Seiten 695 bis 698 ist ein Atomabsorptions-
Spektrometer mit einem Zerstäuber an einem Ende einer Mischkammer und einer Bren
neranordnung am anderen Ende der Mischkammer beschrieben. Die Brenneranordnung
ist im Wesentlichen durch ein T-Stück gebildet, wobei an einem Ende des T-Stücks der
Brennerkopf und am anderen Ende Druckabbauöffnungen angeordnet sind. Diese sind
in Umfangsrichtung des T-Stücks angeordnet. In welcher Weise diese Druckabbauöff
nungen sich Öffnen im Falle von Überdruck und ob dieses Öffnen mittels eines Ventils
oder in anderer Weise erfolgt, ist nicht beschrieben.
DD 242 870 A1 offenbart ein Verfahren zur Abtastung und Erkennung von Codierspuren.
Dieses Verfahren dient insbesondere dazu, zu erkennen, welcher Brennerkopf auf einem
flammenphotometrischen Analysemessgerät aufgesetzt ist. Entsprechende Brennerkopf
codierungen sind in den verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Dabei ist der
entsprechende Brennerkopf mittels seines Brennerkopfhalses auf eine Aufnahme aufge
setzt.
DE 35 41 107 A1 betrifft eine weitere Brenneranordnung für Atomabsorptions-
Spektrometer. Ein Brennerkopf eines Brenners ist mittels einer Überwurfmutter mit einer
Mischkammer verbunden, wobei der Brennerkopf mit einem entsprechenden ringförmi
gen Lagerteil verbunden ist. Ein Kragen ist anscheinend einer nicht weiter dargestellten
Mischkammer zugeordnet, auf dessen Außengewinde die Überwurfmutter zur lösbaren
Befestigung des Brennerkopfes aufschraubbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass in konstruktiv einfacher Weise eine Druckentlastung bzw. -reduzierung erfolgt und
gleichzeitig in einfacher und schneller Weise die Flammenatomisierungsvorrichtung wie
der in einen arbeitsfähigen Zustand gebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa
tentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Mittel durch eine relativ zum Brennerstutzen
verschieblich gelagerte Gleithülse gebildet sind, an welcher der Brennerkopf
lösbar befestigt ist.
Durch die Verschiebung der Gleithülse ist kein davonfliegendes Bauteil oder ein durch
den Druck zu zerstörendes Bauteil mehr notwendig. Ebenso entfällt die Notwendigkeit
zur Anordnung eines relativ komplexen Ventils zur Druckentlastung. Bei Aufbau eines
entsprechend hohen Überdrucks verschiebt sich die Gleithülse selbsttätig in ihre Öffnungsstellung
und der Druck wird über die Druckreduzieröffnung im Brennerstutzen ab
gebaut. Dabei kann die Druckreduzieröffnung so angeordnet sein, dass die austretenden
Produkte ohne Beaufschlagung anderer sensibler Teile des Gesamtsystems abgeleitet
werden. Ebenso kann durch dies Ableitung eine mögliche Verletzung einer Bedienper
son vermieden werden.
Da der Brennerkopf an der Gleithülse lösbar befestigt ist, kann in einfacher
Weise auf einen Überdruck innerhalb der Mischkammern insbesondere des Brennerstut
zens reagiert werden. Herrscht folglich ein Überdruck innerhalb der Mischkammer, wirkt
dieser auf den Brennerkopf und verschiebt diesen relativ zum Brennerstutzen zusammen
mit der Gleithülse. Dadurch wird letztere aus ihrer Schließstellung in die Öffnungsstel
lung bewegt.
Die Gleithülse kann innerhalb des Brennerstutzens angeordnet und dort verschieblich
gelagert sein. Ist sie dort beispielsweise mit dem Brennerkopf bewegungsverbunden,
kann bei Auftreten eines Überdrucks die Gleithülse zusammen mit dem Brennerkopf ver
schoben werden, wodurch die Druckreduzieröffnung freigegeben wird. Um allerdings die
erfindungsgemäße Flammenatomisierungsvorrichtung einfacher zu gestalten und kein
zusätzliches Totvolumen innerhalb der Mischkammer zu schaffen, das zu Probenver
schleppungen zwischen verschiedenen Proben führen könnte, kann die Gleithülse auf
den Brennerstutzen von außen aufgesteckt sein. Dadurch sind innerhalb des Brenner
stutzens keine Änderungen notwendig.
Die Gleithülse kann auch als Teilhülse ausgebildet sein, d. h., die Hülse erstreckt sich nur
entlang eines bestimmten Umfangswinkels um den Brennerstutzen. Dabei kann die
Gleithülse, wie bereits weiter oben beschrieben, mit dem Brennerkopf verbunden und
beispielsweise durch ihn in Anlage mit einer Außenwand des Brennerstutzens gehalten
werden. Verschiebt sich dann der Brennerkopf aufgrund eines Überdrucks innerhalb der
Mischkammer, wird sich die Gleit- oder Teilhülse ebenfalls entsprechend verschieben,
wodurch die Druckreduzieröffnung freigegeben wird. Um allerdings eine Lagerung der
Gleithülse unabhängig vom Brennerkopf oder anderen Teilen der Flammenatomisie
rungsvorrichtung zu ermöglichen, kann die Gleithülse einen den Brennerstutzen umgebenden
Hülsenmantel aufweisen. Auf diese Weise kann die Gleithülse selbst am Bren
nerstutzen verschieblich gelagert sein.
Um die Gleithülse am Brennerkopf so zu befestigen, dass sie nur zwischen Schließ- und
Öffnungsstellung bewegbar und nicht selbsttätig vom Brennerkopf lösbar ist, kann die
Gleithülse auf den Brennerstutzen aufgeklipst sein.
Um die Bewegung der Gleithülse zwischen Schließ- und Öffnungsstellung in ihren Frei
heitsgraden zu beschränken, kann die Gleithülse axial verschieblich zwischen Schließ-
und Öffnungsstellung, aber drehfest am Brennerstutzen gelagert sein.
Für eine solche Lagerung sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Eine konstruktiv
einfache Möglichkeit kann darin gesehen werden, dass von der Gleithülse und/oder vom
Brennerstutzen ein im wesentlichen rippenförmiger Arretiervorsprung absteht, der in eine
entsprechende Arretiervertiefung am jeweils anderen Teil zur drehfesten aber axial ver
schieblichen Lagerung eingreift. Auf diese Weise wird durch nur ein Bauelement die La
gerung zwischen Gleithülse und Brennerstutzen realisiert. Gleichzeitig können Öffnungs-
und Schließstellung durch das Gleiten des Arretiervorsprungs in der Arretiervertiefung
bestimmt sein. Beispielsweise kann die Schließstellung durch Anlage des Arretiervor
sprungs mit einem Ende der Arretiervertiefung und die Öffnungsstellung entsprechend
durch Anlage des Arretiervorsprungs mit dem anderen Ende der Arretiervertiefung be
stimmt sein.
Um ein Verkanten der Gleithülse bei ihrer axialen Verschiebung zu vermeiden, kann es
als vorteilhaft angesehen werden, wenn zwei Arretiervorsprünge und entsprechende Ar
retiervertiefungen einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
In diesem Zusammenhang ist noch zu beachten, dass es natürlich möglich ist, dass so
wohl ein Arretiervorsprung an der Gleithülse als auch am Brennerstutzen ausgebildet ist.
Entsprechend ist auch jeweils eine Arretiervertiefung an der Gleithülse oder am Brenner
stutzen ausgebildet. Arretiervorsprünge und Arretiervertiefungen der verschiedenen Teile
sind so einander zugeordnet, dass sie bei aufgesetzter Gleithülse miteinander in Eingriff
sind. Weiterhin ist noch zu beachten, dass ebenfalls das Aufklipsen der Gleithülse auf
den Brennerstutzen durch Arretiervorsprung und Arretiervertiefung erfolgen kann. Bei
spielsweise ist die Gleithülse auf den Brennerstutzen aufgeklipst, wenn der Arretiervor
sprung in die Arretiervertiefung eingreift.
Um in einfacher Weise eine bestimmte Druckbeaufschlagung der Gleithülse zu benöti
gen, um diese in die Öffnungsstellung zu verschieben, kann die Gleithülse in ihrer
Schließstellung lösbar mit dem Brennerstutzen verrastet sein. Zum Lösen der Verrastung
ist eine bestimmte Kraft erforderlich, die einem entsprechenden Überdruck innerhalb der
Mischkammer entspricht.
Eine einfache Möglichkeit für eine solche Verrastung kann darin gesehen werden, wenn
an Gleithülse und/oder Brennerstutzen ein Rastelement und am jeweils anderen Teil ein
Gegenrastelement angeordnet sind. Auch bei Rast- und Gegenrastelementen kann es
von Vorteil sein, wenn diese jeweils paarweise einander diametral gegenüberliegend
ausgebildet sind.
Eine einfache Realisation eines solchen Rastelements bzw. Gegenrastelements kann
darin gesehen werden, wenn das Rastelement als Verdickung und das Gegenrastele
ment als im wesentlichen komplementäre Aussparung ausgebildet sind. Die Verdickung
kann beispielsweise auf einer Innenseite der Gleithülse und entsprechend die Ausspa
rung auf einer Außenseite des Brennerstutzens angeordnet sein. Eine umgekehrte An
ordnung von Rast- und Gegenrastelement ist ebenfalls möglich.
Um auch bei nur kleiner Öffnungsfläche einer entsprechenden Druckreduzieröffnung
schnell einen entsprechenden Überdruck in der Mischkammer abbauen zu können, kann
eine Anzahl von Druckreduzieröffnungen im Brennerstutzen, insbesondere im gleichen
Abstand oberhalb zum unteren Rand der Gleithülse in deren Schließstellung angeordnet
sein. Die Druckreduzieröffnungen können ungleichmäßig verteilt sein, so dass vorzugs
weise eine Abgabe des Brenngases beziehungsweise der verbrannten Produkte in ei
nem bestimmten Raumwinkel erfolgt. Vorzugsweise können die Druckreduzieröffnungen
am oberen Ende des Brennerstutzens ausgebildet sein. Es ist natürlich ebenfalls mög
lich, dass die Druckreduzieröffnungen in Höhenrichtung ungleichmäßig verteilt sind, so
dass beispielsweise zuerst ein Druckabbau über eine geringere Anzahl von Druckredu
zieröffnungen und bei höherem Überdruck schließlich über alle Druckreduzieröffnungen
erfolgt. Dabei können entsprechende Druckreduzieröffnungen zusätzlich oder auch in
Alleinstellung in einem Bereich des Brennerstutzens ausgebildet sein, der bei Gleithülse
in Öffnungsstellung gegenüber der Umgebung freigegeben ist.
Falls bei einem Druckaufbau keine Beaufschlagung sensibler Bauelemente im Bereich
der Mischkammer zu befürchten ist, können die Druckreduzieröffnungen auch paarweise
gegenüberliegend oder gleich beabstandet in Umfangsrichtung des Brennerstutzens an
geordnet sein. Dadurch erfolgt ein Druckabbau im Wesentlichen in alle radialen Richtun
gen relativ zum Brennerstutzen.
Eine einfache lösbare Befestigung von Brennerkopf und Gleithülse kann darin gesehen
werden, wenn der Brennerkopf über ein oberes Ende der Gleithülse auf diese auf
schnappbar ist. Die Schnappverbindung muss zumindest so stabil sein, dass bei Druck
beaufschlagung des Brennerkopfes dieser sich nicht von der Gleithülse löst und unkon
trolliert davonfliegt, sondern die Gleithülse in ihre Öffnungsstellung bewegt.
Um insbesondere automatisch feststellen zu können, dass ein Überdruck innerhalb der
erfindungsgemäßen Flammenatomisierungsvorrichtung vorherrscht und durch Verschie
ben der Gleithülse in Öffnungsstellung abgebaut wird, kann eine Verschiebung des
Brennerkopfes und/oder der Gleithülse bei Verschieben der Gleithülse zwischen Schließ-
und Öffnungsstellung durch eine Verschiebesensoreinrichtung erfassbar sein. Wird ein
solches Verschieben erfasst, kann beispielsweise ein Warnsignal oder dergleichen aus
gegeben werden.
Eine einfache Möglichkeit zur Erfassung einer entsprechenden Position von Gleithülse
oder Brennerkopf kann darin gesehen werden, wenn die Verschiebesensoreinrichtung
wenigstens einen an der Gleithülse oder am Brennerkopf angeordneten Magnetstreifen
und einen entsprechenden Sensor aufweist. Beispielsweise können Magnetstreifen und
Sensor so relativ zueinander angeordnet sein, dass der Magnetstreifen durch den Sen
sor nur bei Gleithülse in Öffnungsstellung erfassbar ist und entsprechend ein Warnsignal
abgegeben wird.
Um Brennerkopf und Gleithülse in einfacher Weise miteinander befestigen zu können,
kann zwischen Brennerkopf und Gleithülse ein Bajonettverschluss mit insbesondere zwei
um 180° versetzten Hakennasen ausgebildet sein.
Um Brennerkopf und Gleithülse gegeneinander abzudichten und gleichzeitig ein Wech
seln des Brennerkopfes mit geringem Kraftaufwand zu ermöglichen, kann zwischen
Brennerkopf und Gleithülse ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring angeordnet sein.
Bei einer Anordnung der Druckreduzieröffnungen am oberen Ende des Brennerstutzens,
dichtet der O-Ring diese gegenüber der Umgebung bei Gleithülse in Schließstellung ab,
wobei der O-Ring vorzugsweise unterhalb der Druckreduzieröffnungen in der Schließstellung
angeordnet ist. Die Druckreduzieröffnungen können schlitzartig oder als zum
oberen Rand des Brennerstutzens offene Randausnehmungen ausgebildet sein.
Um ein Wechseln und Verdrehen des Brennerkopfes auch bei heißem Brennerkopf ohne
Probleme zu ermöglichen, kann ein Drehhebel dem Brennerkopf zum Lösen/Befestigen
von/an der Gleithülse zugeordnet sein. Der Drehhebel wird soweit verschwenkt, dass
sich der Bajonettverschluss zwischen Brennerkopf und Gleithülse löst bzw. dieser in
Eingriff gerät. Danach ist der Brennerkopf abnehmbar bzw. an der Gleithülse befestigt.
Um den Drehhebel in einfacher Weise verschwenkbar lagern zu können, kann der Dreh
hebel an seinem dem Brennerkopf zugeordneten Ende einen insbesondere teilkreisför
migen Lagerabschnitt aufweisen, der an der Gleithülse von außen anliegt und relativ zu
dieser verdrehbar ist.
Um den Drehhebel als Bauteil separat zum Brennerkopf zu gestalten, kann der Lagerab
schnitt zwischen einer Außenseite der Gleithülse und einer Innenseite des Brennerkop
fes angeordnet und gehalten sein. Ist der Brennerkopf von der Gleithülse gelöst, ist e
benfalls der Drehhebel mit seinem Lagerabschnitt in einfacher Weise von der Gleithülse
entfernbar.
Um die Anordnung des Lagerabschnitts zwischen Gleithülse und Brennerkopf zu ver
einfachen, kann die Innenseite des Brennerkopfes von einer die Gleithülse wenigstens
teilweise umgebenden Brennerschürze gebildet sein. Die Brennerschürze kann sich bei
spielsweise analog zum Lagerabschnitt teilweise um die Gleithülse erstrecken.
Um in einfacher Weise Schwenkhebel und Brennerkopf miteinander zu verbinden, kön
nen Lagerabschnitt und Brennerschurz bei auf der Gleithülse aufgeschnapptem Bren
nerkopf relativ zueinander drehfest angeordnet sein. Dies kann beispielsweise durch
Eingriff entsprechender Vorsprünge und Vertiefungen im Bereich von Lagerabschnitt und
Brennerschürze erfolgen.
Um im Falle eines Überdrucks eine ggf. weitere Beschädigung der Flammenatomisie
rungsvorrichtung, insbesondere automatisch zu vermeiden, kann zumindest bei Erfassen
der Öffnungsstellung durch die Verschiebesensoreinrichtung eine Flammenabschaltung
durchführbar sein. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass elektronisch gesteu
ert die Zufuhr von Brenngas zur Mischkammer unterbrochen wird.
Um weiterhin feststellen zu können, ob der Brennerkopf ordnungsgemäß auf der Gleit
hülse angeordnet ist, kann die Verschiebesensoreinrichtung einen Detektor zur Erfas
sung einer Winkelstellung zwischen Brennerkopf und Gleithülse und/oder eines Brenner
kopftyps aufweisen. Dieser Detektor kann ebenfalls durch wenigstens einen Magnet
streifen und zugehörigen Sensor gebildet sein. Eine ordnungsgemäße Befestigung des
Brennerkopfes an der Gleithülse kann beispielsweise dadurch festgestellt werden, dass
der Magnetstreifen an der Gleithülse nur in einem solchen Drehbereich erfasst wird, in
dem eine ordnungsgemäße Befestigung des Brennerkopfes auf dem Brennerstutzen
gewährleistet ist. Nur in diesem Drehbereich ist der Bajonettverschluss zwischen Bren
nerkopf und Gleithülse in Schließstellung.
Schließlich kann der Detektor auch zur Erfassung eines Brennerkopftyps herangezogen
werden, indem beispielsweise je nach Brennerkopftyp zumindest ein entsprechender
Magnetstreifen in seiner Position am Brennerkopf verändert ist. Dabei können die Ma
gnetstreifen zur Erfassung des Brennerkopftyps und der Winkelstellung zwischen Bren
nerkopf und Gleithülse separat ausgebildet sein.
Im folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der in der
Zeichnung beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der
Flammenatomisierungsvorrichtung;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt analog zu Fig. 1 mit Gleithülse in Öffnungsstellung, und
Fig. 3 eine Seitenansicht auf Brennerkopf und Gleithülse der
Flammenatomisierungsvorrichtung.
In Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer
Flammenatomisierungsvorrichtung 1 dargestellt. Diese weist seitlich eine Zerstäuberein
richtung 3 auf, die in eine Mischkammer 2 mündet. Die Mischkammer 2 weist einen in
Fig. 1 nach oben verlaufenden Brennerstutzen 4 auf, auf dem ein Brennerkopf 5 aufge
setzt ist.
Außen auf den Brennerstutzen 4 ist eine Gleithülse 6 mit Hülsenmantel 10 in ihrer Schließstellung 7 auf
geklipst. Die Gleithülse 6 weist auf ihrer Innenseite 30 benachbart zum unteren Rand 15
einen rippenförmigen Arretiervorsprung 11 auf, der sich in axialer Richtung erstreckt.
Dieser ist in einer nutförmigen Arretiervertiefung 12 angeordnet und entlang dieser zwi
schen Schließstellung 7 und Öffnungsstellung 8, siehe Fig. 2, verschiebbar. Das Auf
klipsen der Gleithülse 6 auf den Brennerstutzen 4 erfolgt durch Eingreifen des Arretier
vorsprungs 11 in die Arretiervertiefung 12.
Arretiervorsprung 11 und Arretiervertiefung 12 sind paarweise einander gegenüberlie
gend angeordnet.
Ein oberes Ende 16 der Gleithülse 6 weist einen radial auswärts weisenden Flansch auf.
Auf das obere Ende 16 ist der Brennerkopf 5 aufgeschnappt. Dieser weist eine in etwa
im Querschnitt halbkreisförmige Brennerschürze 28 auf, die von außen auf die Gleithülse
6 aufgeschnappt ist. Zwischen oberem Ende 16 der Gleithülse 6 und Brennerkopf 5 ist
als Dichtelement 22 ein O-Ring angeordnet. Dieser dient zur Abdichtung zwischen den
beiden Teilen.
Auf einer Außenseite der Brennerschürze 28 sind in axialer Richtung beabstandet zuein
ander wenigstens zwei Magnetstreifen 18 angeordnet. Der in Fig. 1 untere Magnet
streifen 18 dient zur Erfassung der Schließstellung 7 der Gleithülse 6. Die Magnetstreifen
18 bilden einen Teil einer Verschiebesensoreinrichtung 17. Jedem der Magnetstreifen 18
ist ein Sensor 19 zugeordnet. Der dem in Fig. 1 obere Magnetstreifen 18 zugeordnete
Sensor 19 dient als Winkelpositionsdetektor 29 zur Erfassung eines Winkelbereichs und/oder zur Erfas
sung eines Brennerkopftyps. Einerseits ist durch diesen Sensor feststellbar, ob der
Brennerkopf 5 relativ zur axialverschieblichen, aber drehfest am Brennerstutzen 4 ange
ordneten Gleithülse 6 in einem solchen Winkelbereich angeordnet ist, in der der zwi
schen Brennerkopf 5 und Gleithülse 6 ausgewählte Bajonettverschluss 20 sicher ver
schlossen ist. Andererseits ist mittels des gleichen Magnetstreifens oder auch eines
weiteren Magnetstreifens feststellbar, ob ein bestimmter Brennerkopftyp eingesetzt ist.
Verschiedene Brennerkopftypen sind durch unterschiedliche Axialpositionen der ent
sprechenden Magnetstreifen erfassbar. Beispielsweise entspricht die Positionierung der
beiden Magnetstreifen nach Fig. 1 und 2 einem ersten Brennerkopftyp, während bei
einem zweiten Brennerkopftyp der obere Magnetstreifen nach Fig. 1 und 2 in axialer
Richtung nach unten versetzt angeordnet ist, siehe dazu die Hakennasen 21. Die beiden Bren
nerkopftypen können sich beispielsweise in ihrer Schlitzlänge unterscheiden.
Der Brennerkopf 5 ist relativ zur Gleithülse 6 mittels eines Drehhebels 23 verdrehbar.
Der Drehhebel weist ein Betätigungsende 31 auf. An seinem dem Betätigungsende 31
gegenüberliegenden Ende 24 weist der Drehhebel 23 einen im Querschnitteilkreisförmi
gen Lagerabschnitt 25 auf. Dieser ist zwischen einer Außenseite 26 der Gleithülse 6 und
einer Innenseite 27 des Brennerkopfes 5 angeordnet, siehe auch Fig. 2. Der Lagerab
schnitt 25 ist drehfest mit der Brennerschürze 28 verbunden, so dass ein Verschwenken
des Drehhebels 23 um Gleithülse 6 zu einer entsprechenden Verdrehung des Brenner
kopfes 5 relativ zur Gleithülse 6 führt. So ist der Brennerkopf 5 sowohl lösbar als auch
befestigbar an der Gleithülse 6.
Die axiale Verschiebbarkeit der Gleithülse 6 relativ zum Brennerstutzen 4 ist durch
den Eingriff von Arretiervorsprung 11 und Arretiervertiefung 12 ermöglicht. Da sowohl
der Arretiervorsprung 11 rippenförmig als auch die Arretiervertiefung 12 nutförmig
sind, wird durch deren gegenseitigen Eingriff außerdem die Gleithülse 6 drehfest rela
tiv zum Brennerstutzen 4 gehalten.
In Fig. 2 ist ein Schnitt analog zu Fig. 1 dargestellt, wobei die Gleithülse 6 in ihrer Öff
nungsstellung 8 angeordnet ist. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Be
zugszeichen versehen, wobei teilweise nur im Zusammenhang mit einer Figur auf die
entsprechenden Teile hingewiesen wird.
Die Öffnungsstellung 8 ist durch Anlage des Arretiervorsprungs 11 am oberen Ende
der Arretiervorrichtung 12 nach Fig. 2 festgelegt. Zusammen mit der Gleithülse 6 hat
sich ebenfalls der Brennerkopf 5 nach oben in Fig. 2 verschoben. In Öffnungsstellung
8 sind Druckreduzieröffnungen 9 geöffnet, von denen nur eine in Fig. 1 und 2 darge
stellt ist. Die Druckreduzieröffnungen 9 durchsetzen den Brennerstutzen 4, so dass
bei einem Überdruck Brenngas oder entsprechende Verbrennungsprodukte aus der
Mischkammer 2 nach außen austreten können. Durch den entsprechenden Überdruck
in der Mischkammer 2 wird der Brennerkopf 5 nach oben verschoben, wobei er über
seine Verbindung mit der Gleithülse 6 diese ebenfalls nach oben in Öffnungsstellung
8 verschiebt. In Schließstellung 7 der Gleithülse 6, siehe Fig. 1, ist der O-Ring 22
unterhalb der Druckreduzieröffnungen 9 angeordnet, so dass diese gegenüber der
Umgebung abgedichtet sind. Die Druckreduzieröffnungen 9 sind vorzugsweise
schlitzartig benachbart zum oberen Ende des Brennerstutzens 4 ausgebildet. Zusätz
lich oder statt der Druckreduzieröffnungen 9 können auch die gestrichelt dargestellten
Druckreduzieröffnungen 9 am unteren Ende des Brennerstutzens 4 ausgebildet sein.
Die Verschiebung in Öffnungsstellung 8 ist durch die Verschiebesensoreinrichtung 17,
siehe auch Fig. 1, erfassbar. Wird die Öffnungsstellung 8 entsprechend erfasst, erfolgt
eine Flammenabschaltung durch ein entsprechendes Signal der Verschiebesensor
einrichtung 17.
Nach Flammenabschaltung und Abbau des Überdrucks können Brennerkopf 5 und
Gleithülse 6 wieder nach unten in Fig. 2 verschoben werden, bis die Gleithülse 6 wie
der in Ihrer Schließstellung 7, siehe Fig. 1, angeordnet ist. Danach ist die
Flammenatomisierungsvorrichtung wieder betriebsbereit.
In Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Flammenatomisierungsvorrichtung 1, insbesondere
im Bereich von Brennerkopf 5 und Gleithülse 6, dargestellt. Zusätzlich zu der voran
gehenden Beschreibung ist noch erkennbar, dass die Gleithülse 6 in ihrer Schließ
stellung 7 verrastbar ist. Die Verrastung erfolgt durch eine Verdickung als Rastele
ment 13, die in eine entsprechende Aussparung als Gegenrastelement 14 in die
Schließstellung 7 eingreift. Der Rasteingriff ist so festgelegt, dass ein bestimmter Ü
berdruck innerhalb der Mischkammer 2 und entsprechend eine bestimmte Verschie
bekraft nach oben in den Fig. 1 und 2 vorhanden sein muss, bevor die Gleithülse ih
ren Rasteingriff in Schließstellung 7 in Richtung Öffnungsstellung 8 verlässt.
Wird der Brennerkopf 5 durch Verschwenken des Drehhebels von der Gleithülse 6
gelöst, ist er in axialer Richtung nach oben abhebbar. Danach ist ebenfalls der Dreh
hebel 23 von der Gleithülse 6 lösbar, indem der Lagerabschnitt 25 im wesentlichen
radial nach außen von der Gleithülse 6 fortbewegt wird. Danach ist, falls erforderlich,
ebenfalls die Gleithülse 6 vom Brennerstutzen 4 abziehbar.
Wie beschrieben, ergibt sich eine einfache Möglichkeit der Druckentlastung bei ent
sprechendem Überdruck innerhalb der Mischkammer. Gleichzeitig ist der Brennerkopf
einfach befestigbar und lösbar. Die außen angeordnete Gleithülse erzeugt keine wei
teren Dichtstellen und gewährleistet eine schnelle und ausreichende Druckentlastung
in ihrer Öffnungsstellung über die entsprechenden Druckreduzieröffnungen 9. Gleich
zeitig kann durch die Verschiebesensoreinrichtung 17 erfasst werden, dass eine sol
che Druckentlastung stattfindet, so dass automatisch eine Flammenabschaltung erfol
gen kann. Durch die Verwendung des Bajonettverschlusses und der axialen Abdich
tung mittels Dichtelement 22 kann der Brennerkopf 5 einfach gedreht und gewechselt
werden, wobei entsprechende Bedienkräfte minimiert sind.
Nach einer Druckentlastung lässt sich die Flammenatomisierungs
vorrichtung in einfacher Weise durch Herunterdrücken der Gleithülse 6 zurück in ihre
Schließstellung 7 wieder in den betriebsbereiten Zustand bringen.
Claims (24)
1. Flammenatomisierungsvorrichtung, insbesondere für ein
Atomabsorptionsspektrometer, mit wenigstens einer Mischkammer und einer in diese
mündenden Zerstäubereinrichtung sowie einem auf einen Brennerstutzen der
Mischkammer aufgesetzten Brennerkopf, wobei relativ zum Brennerstutzen
Mittel zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung
verschieblich gelagert sind, und in Öffnungsstellung wenigstens eine
Druckreduzieröffnung im Brennerstutzen geöffnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel durch eine relativ zum Brennerstutzen (4) verschieblich gelagerte
Gleithülse (6) gebildet sind, an der der Brennerkopf (5) lösbar befestigt
ist.
2. Flammenatomisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass die Gleithülse (6) auf dem Brennerstutzen (4) von außen aufgesteckt ist.
3. Flammenatomisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Gleithülse (6) einen den Brennerstutzen (4) umgebenden Hül
senmantel (10) aufweist.
4. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (6) auf dem Brennerstutzen (4)
aufgeklipst ist.
5. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (6) axial verschieblich aber dreh
fest am Brennerstutzen (4) gelagert ist.
6. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass von der Gleithülse (6) und/oder vom Brennerstut
zen (4) ein im wesentlichen rippenförmiger Arretiervorsprung (11) absteht, der in
eine entsprechende Arretiervertiefung (12) am jeweils anderen Teil zur
drehfesten Lagerung eingreift.
7. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arretiervorsprünge (11) und Arretiervertiefungen
(12) einander jeweils diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
8. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleithülse (6) in ihrer Schließstellung (7) lös
bar mit dem Brennerstutzen (4) verrastet ist.
9. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Gleithülse (6) und/oder am Brennerstut
zen (4) ein Rastelement (13) und am jeweils anderen Teil ein Gegenrastele
ment (14) angeordnet ist.
10. Flammenatomisierungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (13) als Verdickung und das
Gegenrastelement (14) als im wesentlichen komplementäre Aussparung ausgebil
det sind.
11. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von Druckreduzieröffnungen (9) im
Brennerstutzen (4) insbesondere im gleichen Abstand oberhalb zu einem unteren
Rand (15) der Gleithülse (6) in deren Schließstellung (7) angeordnet sind.
12. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckreduzieröffnungen (9) gleich beabstan
det in Umfangsrichtung des Brennerstutzens (4) angeordnet sind.
13. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerkopf (5) über ein oberes
Ende (16) der Gleithülse (6) auf diese aufschnappbar ist.
14. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebung des
Brennerkopfes (5) und/oder der Gleithülse (6) bei Verschieben der Gleithülse
zwischen Schließstellung (7) und Öffnungsstellung (8) durch eine
Verschiebesensoreinrichtung (7) erfassbar ist.
15. Flammenatomisierungsvorrichtung nach
Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebesensoreinrichtung (17)
wenigstens einen an der Gleithülse (6) oder am Brennerkopf (5) angeordneten
Magnetstreifen (18) und einen entsprechenden Sensor (19) aufweist.
16. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Brennerkopf (5) und
Gleithülse (6) ein Bajonettverschluss (20) mit insbesondere zwei um 180°
versetzten Hakennasen (21) ausgebildet ist.
17. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Brennerkopf (5) und
Gleithülse (6) ein Dichtelement (22), insbesondere ein O-Ring, angeordnet ist.
18. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehhebel (23) dem Brennerkopf
(5) zum Lösen/Befestigen von/an der Gleithülse (6) zugeordnet ist.
19. Flammenatomisierungsvorrichtung (1) nach
Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehhebel (23) an seinem dem
Brennerkopf (5) zuweisenden Ende (24) einen insbesondere teilkreisförmigen
Lagerabschnitt (25) aufweist, der an der Gleithülse (6) von außen anliegt und
relativ zu dieser verdrehbar ist.
20. Flammenatomisierungsvorrichtung nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt (25) zwischen
einer Außenseite (26), der Gleithülse (6) und einer Innenseite (27) des
Brennerkopfes (5) angeordnet ist.
21. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (27) des
Brennerkopfes (5) von einer die Gleithülse (6) zumindest teilweise umgebenden
Brennerschürze (28) gebildet ist.
22. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 19-21, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerabschnitt (25) und
Brennerschürze (28) bei auf der Gleithülse (6) aufgeschnapptem Brennerkopf (5)
relativ zueinander drehfest angeordnet sind.
23. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei Erfassen der
Öffnungsstellung (8) durch die Verschiebesensoreinrichtung (17) eine
Flammenabschaltung durchführbar ist.
24. Flammenatomisierungsvorrichtung nach einem der
Ansprüche 14-23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebesensoreinrichtung (17)
einen Winkelpositionsdetektor (29) zur Erfassung einer Winkelstellung zwischen
Brennerkopf (5) und Gleithülse (6) aufweist.
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