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TRAGBARES @@@@TONUNGS#GASAKALYS@N-GERÄT Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Gasanalysenmeßgeräte, insbesondere auf tr@gbare Gasaralysengeräte
zur Übe@wachung und Anzeige des Gehaltes an brennbaren Gasen und Dämpfen in Gruben
und Betriebsräumen, deren Wirkungsweise auf dem Prinzip der Verbrennung der zu messenden
brennbaren Best@ndteile beruht.
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Bei den meisten nach dem Verbrennungsprin@ip arbeit@@den Gasanalysengeräten
für die Überw@chung und Anzeige des Gehaltes an brennb@ren G@sen und Dämp@fen, verden
die zu messenden Bestandteile entweder in der Flam@e @i@@s Brenners oder an der
Oberfläche einer erhitzten Platinspirale verbrannt. Die zuerst genannten Geräte
arbeiten recht grob und ermöglichen keine Vergleichsmessungen. D@röber @inaus stellt
der Brenner selbst eine Ex@losionsgefahrenquelle dar. Bei den nach dem zweiten Prinzi@
arbeitenden Gasanalysengent@n findet infolge der hohen Ausgangstemperatur der Spirale
eine allmähliche Verdampfung des @latins stat@, wodurch sich der Spiralenwiederstand
verändert und die Spirale schlieblich durchbrennt.
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Es ist vorgeschegen worden, die Genauigkeit der Gasanalysengeräte
mit
Brenner durch verschiedenartige Einrichtungen zu erhöhen, die die Brennstoffzufuhr
konst@nt halten. Diese Einrichtungen sind jedoch im Aufbau kompliziert und nicht
zuverlässig im Betrieb.
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Um die Lebensdauer der Platins@iralen zu ernöhen, ist schen eine impulsweise
Speisung der Spiralen mit einer zur Erhitzung der Spiralen ausreichenden Impulsdauer
und einer einige Minuten betragenden Impulsfolge vorgeschlagen worden. Dies trägt
tatsächlich zur Erhöhung der Lebensdauer der Spiralen bei, eine kontinuierliche
Arbeitsweise des Gasanal-sengertes ist dabei jedoch nicht möglich.
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Es sei auch erwähnt, daß zur Gew@hrleistung der erforderliohen Genauigkeit
von Gasanalysengeräten mit Platins@irale eine stabilisierte Speisespannung benötigt
wird. Bei tr gbaren Gasanalysengeräten legt man gro@en Vert auf geringe@ Gewicht.
Der Einbau verschiedener Stabilisierungseinrichtungen, die zusätzliche Verbraucher
an elektrischer Energie darstellen, erfordert jedoch eine Erhöhung der Kapazität
der Speisestromquelle, wodurch das Gewicht des Gerätes zwangsläufig vergröyert wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung soll ein tragbares G@sanalysengerät
zur Bestim@ung des Gehaltes an brennbaren G@sen und Dämpfen angegeben werden, das
Fühlelemente mit hoher Lebensdauer besitzt und keine speziellen Einrichtungen zur
Stabilisierung der Speisespannung benötigt.
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Ferner soll ein tragb@res Gasanalysengerät zur Bestimmung des Gehaltes
an brennbares Gasen und Dämpfen angegeben werden, das
keinen Sonderverstärker
und kein Präzisionsanzeigegerät erforuert und trotzdem ein hinreichend starkes Ausgangssignal
liefert. Schließlich soll ein G-sa@alysegerät, zur Bestimmung des Gehaltes an brennbaren
Gasen und Dämpfen angegeben werden, das keine Sondereinrichtungen zum Durchblasen
von Meßluft erfordert und gegen den störenden Einfluß der Luftströmungen in der
Umgebung und gegen das Eindringen von Stab geschützt ist.
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Die Erfindung bezweckt weiter die Schaffung eines tragbaren einfach
konstruierten G@sanalysengerätes zur Bectim@ung des Gehaltes an brennbaren Gasen
und Dämpfen, nur das kleine Abmessungen und geringes Gewicht besitzt, einfach bedient
werden kann und billig in der Herstellung ist, und dessen elektrische Schaltung
gegen Funkenbi@dung gesichert ist.
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Dies wird durch ein trägbares Gass@alysengerät zur Bestimmung des
Gehaltes an brennbaren G@sen und Dämpfen erreient, d@s eine den Gas@@ und Dämpfen
eigentümliche @igensch@ft ausnutzt, und zwar ihre Fähigkeit, an der Oberfl@one eines
Katalysators mit niedriger Temperatur flammenlos zu ver@renren, wobei die dabei
auftretende Wärmetönung mit Hilfe von @iderst@ndsthe@mometern in eine elektrisches
Signal umgewa@delt wird. Hierdurch sollen erfindungsgemäß eine hohe Lebensd@uer
der Fühlelemente, eine weitgehende Unabhängigkeit der A@ze@@@ von S@am ungsf@@len
der Speisestromquelle sowie ein einfacher Aufbau und eine @ute Handlichkeit des
Gerätes gew@hrleistet werden.
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In dem erfindungsgemä@en@rmjetonungs-G@s@nalysengerät ist der Meßfühler
des @eßgebers, der in unmit elb@rer Nahe des Vrgleichsfühlers in einer zum S@@utz
dieser beiden gegen den störenden Einflul von Luftstr@mung@n in de@ Umg@bung des
Gerätes
dienenden gemeinsamen Schutzvorrichtung angeordnet ist,
so bemessen und so gestaltet wird, daß seine Wärmeabgabe bei sinkender Speisespannung
abnimmt, wobei eine dadurch bewirkte Zunahme des Ausgangssignals den erwähnten Abfall
ausgleicht und eine automatische Stabilisierung der Meßschaltung gesichert ist.
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Der obenerwähnte Meßfühler ist vorzugsweise mit einem Zylinder aus
γ - Aluminiumoxyd versehen, dessen Maße in folgenden Verhältnissen zueinander
stehen Zylinderhöhe/Zylinderaußendurchmesser 1: (0,65 bis 0,85), Zylinderinnendurchmesser/ZylinderauPendurchmesser
1: (2,8 bis 3,2), Drahtdurchmesser/Windungsabstand 1: (2,5 bis 3,5).
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Als Schutzvorrichtung ist zweckmäßige weise ein Explosionsdoppelsenutzsieb
vorgesehen, das die Fuhler umschließt und in einem Gehäuse angeordnet ist, dessen
Fenster mit Jalotisle, Kaprongewebe und Metallgitter verschlossen sind.
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Die Erfindung wird nanhstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen ist Fig. 1 - eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen
Wärmetönungs-Gasanalysengeräts.
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Fig. 2 - eine Seitenansicht,
Fig. 3 - eine Rückansicht,
Fig. 4 - ein elektrisches Prinzipschaltbild de erfindungsgemäßen Wärmetönungs-Gasanalysengerätes
von Fig. 1 - 3.
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Wie Fig. 1,2 und 3 erkennen lassen, ist ds erfindungsgemäße Wärmetönungs-Gasanalysengerät
ein tragbares Analysengerät. Es wird von einem Gehause aus hochfestem Kunststoff
umschlossen.
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An der Frontseite des Gerätes befindet sich ein Fenster, hinter dem
der Meßgeber 1 mit der Verbrennungskammer 2 angeordnet ist, Um das Eindringen von
Staub zu verhindern, sowie den störenden Einfluß von Luftströmungen in der Umgebung
des Gerätes zu vermindern, ist das Gehäusefenster mit einer Schutzvorrichtung abgedeckt,
zu der eine Jalousie 3, ein Metallgitter 4 und eine Schicht aus wasserabweisendem
Werkstoff gehören.
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Der Meßgeber 1 weist eine Grundplatte 6 auf, an der Metallstützen
7 angebr oht sind. Diese tragen den kataly-tischen Meßftäiler 8 und den Vergleichsfühler
9. Diese Fühler sind üb reinander angeordnet und voneinander durch die Abschirmung
10 getrennt. Die beiden werden von einem Explosionsschutzdoppelsieb 11 umschlossen.
Die platte 6 wird in einer Buchse 12 eirgesetzt und d@rin mit der Mutter 13 festgehalten.
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Der Meßfühler 8 sowie der Vergleichsfühler 9 bestehen aus einer Platinspirale
und einem porösen Träger. Der Träger des Meßfühlers ist mit einer aktiven Schicht
aus feindispersen metallen der Platingruppe überzogen. Der poröse Trger des Vergleichsflhhlers
9 weist keine aktive Oberflächenschicht auf. Die Platinspiralen des Meßfühlers 8
und des Vergleichsfühlers 9 bilden die zwei Zweige einer nicht abgeglichenen Brücke
14 (Fig.4).
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Die Fühler 8, 9 sind so bemessen und so gest@ltet, daß die Wärmeabgabe
des Meßfühlers 8 bei sinkender Speisespannung abnimmt, was eine entsprechende Zunahme
des Ausgangssignals bewirkt, die den ernten Abfall der Speisespannung ausgleicht.
Hierdurch wird eine automatische St@bilisierung der Meßchaltung erreichte Die Fühler
8, 9 können im ErinziE kugel-, würfel-bzw. zylinderförmig gestaltet sein. Bei der
vorliegenden Ausführungsform sind diese hohlen mit Platindraht bewickelten Zylinder
aus aktivem Aluminiumoxyd. Eine selbsttätige Stabilisierung der Meßschaltung wird
erreicht, wenn die Fühler 8, 9 folgende Meßverhältnisse aufweisen: Zylinderhöhe/Zylinderaußendurchmesser
1 # (0,65 bis 0,85), Zylinderinnendurchmesser/Zylinderaußendurchmesser 1 : 92,8
bis 3,2), Drahtdurchmesser/ Windungsabstand 1 : (2,5 bis 3,5).
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In der Meßdiagonale der Brücke 14 befindet sich ein Anzeigegerat 15
mit Grenzwertschaltern, an den der gemessene Gas- bzw.
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Dampfgehalt abgelesen werden kann.
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Das Anzeigegerät 15 liegt in Reihe@it dem Eichwiderstand 16 und parallel
zu dem Anzeigegerät sind der Widerstand 17 und Druckknopfschalter 18 eingeschaltet.
Durch Betätigung des Druckknopfes 18 kann das Gerät von der Fein- auf die Grobmessung
umgeschaltet werden.
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Die übrigen Zweige der Meßbrückenschaltung 14 werden von den Festwiderständen
19, 20 21 gebildete
Der an der Speisespannung liegende Diagonalzweig
der Brücke 14 ist über Einstellwiderstände 22, 23 und einen Knopfschalter 24 an
die hermetisch abgeschlossene Akkumulatorenbatterie 25 angeschlossen. Die Speisespannung
wird mittels eines Anzeigegeräts 26 mit Grenzwertschalter kontrolliert, das über
den Knopfschalter 24 an die Batterieklemmen angesclllossen ist.
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Der Knopfschalter befindet sich wälirend der Lessung in Sculießstellung
und wird nur beim nachladen der Akkumulatorenbatterie 25 geöffnet.
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Außer der Meßbrücke 14 ist auch ein Tonfrequenzgenerator an die Batterie
25 ständig angeschlossen, zu dem ein Transistor 27, Widerstände 28, 29, Kondensatoren
30, 31 und ein Transformator 32 gehören. Die Sekun@ärwicklung des Transformators
32 steht über parallel geschaltete Kontakte 33, 34 des Anzeigegerätes 15, Kontakt
35 des @@eigeger@tes 26 für die Speisespannung und den Begrenzungswiderstand 36
mit dem Anpassungstransformator 37 in Verbindung. Die Sekundärwicklung des Transformators
37 ist ihrerseits über der. Transistor 38 in der Verstärkerstufe an den Ausg@ngstransformator
39 angeschlossen, in dessen Primärwicklung über den Begrenzungswiderst@nd 40 die
Signallampe 41 und in dessen Sekundärwicklung die Hupe (eine elktrodynamische Kapsel)
der Signaleinheit 42 eingeschaltet ist.
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Die Diode 43 im Ladestromkreis der Akkumulatorenbatterie 25 sichert
das Gerät bei fehlerhafter Polung für das Laden.
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Zum bequemeren Mitf@hren ist das Gasanalysengerät mit einem Tragrielen
44 versehen (Fig. 1).
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Wie erwähnt, beruht die ; Jirkungæweise des erfindungsgemäßen Gasanalysengerätes
auf der flammenlosen Verbrennung der zu messenden Dämpfe oder Gase an der Oberflache
eines katalytischen Meßfühlers 8, die mit einer Platinspirale bis auf eine Temperatur
von 500 ° C erhitzt wirde Der Heizstrom wird von der Akkumulatorenbatterie 25 bezogen.
Die Platinspirale liegt in einem Zweig der nic$it abgeglichenen Brückenschaltung
14 und dient gleichzeitig als Widerstar. dstherm, ometer. Der andere Zweig der Brackensonaltung
wird durch die Spirale des Vergleichsfühlers des gebildet. In der Meßdiagonale der
Brücke 14 liegt das in % zu messenden Gas- oder Dampfgehaltes geeichte Anzeigegerät
15 mit Grenzwertschalter. Steigt der Gehalt des zu messenden Gases bzw. Dampfes
über den zulässigen Wert hinaus, so senlägt der Zeiger des Anzeigegerätes 15 bis
zum Skalenende @us und schlie@t die Kontakte 33, 34, wodurch die Signaleinheit 42
(Abb. 4) betätigt wird.
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Eine gefährliche Konzentration der brennbaren Best@ndteile (z.B. Methan)
wird folgenderweise gemeldet.
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Im Gasanalysergerät ein ein stets unter Spannung liegender Tonfrequenzgenerator
vorgesehen, der auf dem Transistor 27 basiert. Steigt die Konzentration des zu messenden
Gases oder Dampfes über den zulässigen Wert hinaus, so werden die Kontakte 3@ bzw.
34 des Anzeigegerätes geschlossen und verbinden die Ausgangswicklung des Transformators
32 mit der Primärw@kklung des Anpassu@gstransformators 37, dessen Sekundärwicklung
an den Eingang der auf deEr Transistor 38 aufgebauten Verstärkerstufe angeschlossen
ist.
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Dadurch gelangt die im Transistor 38 verstärkte Generatorannung
an
die Primärwicklung des Transformators 39 und die Hupe der Signaleinheit 42 tritt
in Tätigkeit und die Signallampe 41 leuchtet auf.
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Wird einer der Brückenzweige unterbrochen bzwO kurzgeschlossen, so
schlägt der Zeiger das Anzeigegerätes 15 in der einen oder anderen Richtung voll
aus und berührt den linken oder rechten festen Kontakt 33 bzw. 34, welcher sich
am Anfang bzw. Ende der Skala befindet. In beiden Fallen wird der Stromkreis der
Signaleinheit durch einen der Kontakte 33, 34 geschlossen und somit eine Störung
in der Brückenschaltung 14 gemeldet. Parallel zu den Kontakten 33, 34 liegen die
Kontakte 35 des Anzeigegerätes 26, die beim Rückgang der Speisespannung unten den
zulässigen Wert geschlossen werden. Um die Sicherheit einer Kontaktgabe durch die
Kontaktgruppe 33, 34, 35 zu erhöhen, wird an ihren geöffneten Kontakten stets eine
Spannung von 20 V aufrecht erhalten. Durch den Anpassungstransformator 37 und den
Widerstend 36 wird weiter die zu schaltende Stromstärke bis zum Minimum vermindert,
wodurch ein Kleben der kontakte verhindert wird.
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Die Stromversorgung der Meßbrückenschaltung 14 und der Signaleinheit
erfolgt durch die hermetisch abgeschlossene Akkumulatorenbatterle 25 mit einer Mennspannung
von 2,5 V, deren Kapazität für den 10-stündigen ununterbrochenen Betrieb des Gasanalysengerätes
ausreicht.
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Alle Stromkreise des Gasanalysengerätes sind gegen Funkenbildung gesichert.
Das Gewic. lt des Gerätes liegt unter 2,5 kg.