DE19540072B4

DE19540072B4 - Optical-pneumatic radiation detector

Info

Publication number: DE19540072B4
Application number: DE1995140072
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Dipl.-Phys. Dr. Krause; Erich Dipl.-Ing. Wombacher (FH)
Original assignee: Emerson Process Management GmbH and Co OHG
Current assignee: Emerson Process Management GmbH and Co OHG
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2015-10-28
Also published as: DE19540072A1

Abstract

Optisch-pneumatischer Strahlungsdetektor für den Empfang einer intermittierenden Infrarotstrahlung mit zwei von einem Gehäuse (1, 25) umgebenen, gasdicht verschließbaren und mit einem strahlungsabsorbierenden Gas gefüllten Kammern (17, 20), von denen zumindest eine als Absorptionskammer ausgebildet und mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster (13) versehen ist, und mit einem an die beiden Kammern angeschlossenen Fühler, der. eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern erfaßt und in ein Meßsignal umformt, wobei das Gehäuse (1, 25) des Strahlungsdetektors aus einem Grundelement (2) und einem Einsatzelement (3, 26) besteht, daß das Grundelement (2) eine zylindrische Stufenbohrung (4) mit einem ersten Abschnitt (5) größeren Durchmessers und einem zweiten, im Strahlengang liegenden Abschnitt (6) kleineren Durchmessers aufweist, jeder Abschnitt (5, 6) durch eine radiale Bohrung (11, 12) mit einer auf der Außenseite des Grundelements angeordneten Fühlerkammer (10) verbunden ist, daß das äußere Ende des zweiten Abschnitts (6) durch einen strahlungsreflektierenden Boden oder ein stahlungsdurchlässiges Fenster (13) verschlossen ist und wobei...Optical-pneumatic Radiation detector for the reception of an intermittent infrared radiation with two of a housing (1, 25) surrounded, gas-tight closable and with a radiation-absorbing Gas-filled Chambers (17, 20), at least one of which acts as an absorption chamber trained and provided with a radiation-permeable window (13) and with a sensor connected to the two chambers, the. a pressure difference between the two chambers is detected and in a measurement signal reshaped, the housing (1, 25) of the radiation detector from a basic element (2) and a Insert element (3, 26) is that the basic element (2) a cylindrical stepped bore (4) with a first section (5) of larger diameter and a second section (6) smaller in the beam path Has diameter, each section (5, 6) by a radial Bore (11, 12) with one on the outside of the base element arranged sensor chamber (10) is connected that the outer end of the second section (6) by a radiation reflecting Floor or a radiation permeable Window (13) is closed and wherein ...

Description

Die Erfindung betrifft einen optisch-pneumatischen Strahlungsdetektor für den Empfang einer intermittierenden Infrarotstrahlung mit zwei von einem Gehäuse umgebenen, gasdicht verschließbaren und mit einem strahlungsabsorbierenden Gas gefüllten Kammern, von denen zumindest eine als Absorptionskammer ausgebildet und mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster und einer hochreflektierenden Oberfläche versehen ist, und mit einem an die beiden Kammern angeschlossenen Fühler, der eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern erfaßt und in ein Meßsignal umformt, wobei das Gehäuse ein Grundelement und ein Einsatzelement aufweist und auf der Außenseite des Gehäuses eine Fühlerkammer angeordnet ist.The The invention relates to an optical-pneumatic radiation detector for the Receiving an intermittent infrared radiation with two surrounded by a housing gas-tight closable and chambers filled with a radiation-absorbing gas, at least of which one designed as an absorption chamber and with a radiation-permeable window and is provided with a highly reflective surface, and with a sensor connected to the two chambers, which has a pressure difference detected between the two chambers and into a measurement signal reshaped, the housing has a basic element and an insert element and on the outside of the housing a sensor chamber is arranged.

Strahlungsdetektoren der angegebenen Art werden in Infrarot-Gasanalysatoren eingesetzt, die eine kontinuierliche Analyse von Gasen und Dämpfen ermöglichen. Verschiedene Bauweisen von Detektoren haben sich hierbei als geeignet erwiesen.radiation detectors of the specified type are used in infrared gas analyzers, which enable a continuous analysis of gases and vapors. Different designs of detectors have proven to be suitable.

Aus DE 27 20 636 C2 ist ein optisch pneumatischer Infrarot-Strahlungsdetektor der angegebenen Art bekannt, der nach dem Einschichtprinzip aufgebaut ist. Hierbei erfolgt die Absorption der entsprechenden spektralen Anteile der eingestrahlten Leistung in einer Gasschicht, die sich in der Absorptionskammer befindet. Die Absorptionskammer besteht aus einem dünnwandigen Napf aus Edelmetall, der an einem Gehäuse angebracht ist, das eine zweite Kammer enthält. Aufgrund seiner geringen Wandstärke kann der Napf thermischen Ausdehnungen des an ihm angebrachten Fensters ohne übermäßige Spannungen folgen und er läßt sich durch Drücken oder Tiefziehen mit guten Reflexionseigenschaften herstellen.Out DE 27 20 636 C2 an optically pneumatic infrared radiation detector of the specified type is known, which is constructed according to the single-layer principle. The absorption of the corresponding spectral components of the radiated power takes place in a gas layer, which is located in the absorption chamber. The absorption chamber consists of a thin-walled bowl made of precious metal, which is attached to a housing that contains a second chamber. Due to its small wall thickness, the cup can follow thermal expansions of the window attached to it without excessive stress and can be produced by pressing or deep-drawing with good reflective properties.

Ein optisch pneumatischer Strahlungsdetektor nach dem Zweischichtprinzip ist aus DE 76 40 723 U1 bekannt. Bei diesem Detektor sind für jeden von zwei Strahlenwegen eines Zweistrahl-Infrarot-Gasanalysators in einem Block zwei aufeinanderfolgende, mit strahlungsabsorbierenden Gas gefüllte und mit strahlungsdurchlässigen Fenstern versehene Detektorkammern vorgesehen, an die eine weitere, mittig zwischen den Detektorkammern gelegene Fühlerkammer mit einem darin befindlichen Membrankondensator angeschlossen ist, der die Fühlerkammer in zwei Kammerteile aufteilt. Alle Kammern bzw. Kammerteile und die gasleitenden Verbindungen sind bei diesem Detektor so dimensioniert und angeordnet, daß der Schwerpunkt der Gasmassen in den von der Strahlung zuerst beaufschlagten Detektorkammern und dem angeschlossenen Kammerteil der Fühlerkammer mit dem Schwerpunkt der Gasmassen in den von der Strahlung zuletzt beaufschlagten Detektorkammern und dem an diese angeschlossenen Kammerteil der Fühlerkammer zusammenfällt. Durch die Schwerpunktlage der Gasmassen sollen die Meßeigenschaften hinsichtlich der Nullpunktstabilität und des Auftretens von Signalstörungen, die durch mechanische Vibrationen und Stöße bedingt sind, verbessert werden.An optical pneumatic radiation detector based on the two-layer principle is off DE 76 40 723 U1 known. In this detector, two successive detector chambers filled with radiation-absorbing gas and provided with radiation-transparent windows are provided in one block for each of two beam paths of a two-beam infrared gas analyzer, to which a further sensor chamber with a membrane capacitor located in the middle between the detector chambers is connected which divides the sensor chamber into two chamber parts. All chambers or chamber parts and the gas-conducting connections are dimensioned and arranged in this detector such that the center of gravity of the gas masses in the detector chambers first affected by the radiation and the connected chamber part of the sensor chamber with the center of gravity of the gas masses in the detector chambers last affected by the radiation and the chamber part of the sensor chamber connected to this coincides. The center of gravity of the gas masses is intended to improve the measurement properties with regard to the zero point stability and the occurrence of signal interference caused by mechanical vibrations and shocks.

Es ist weiterhin aus DE 30 10 516 C2 bekannt, bei einer aus einem metallischen Gehäuse bestehenden Küvette für Infrarot-Gasanalysengeräte, die an den Stirnseiten des Gehäuses angebrachten, strahlungsdurchlässigen Fenster über einen Zwischenrahmen mit dem Gehäuse zu verbinden. Der Zwischenrahmen weist hierbei einen U-förmigen Querschnitt auf und besteht aus einem Metall aus der Gruppe Gold, Silber und Aluminium. Er ist einerseits mit dem Fenster und andererseits mit dem Gehäuse über ein Glaslot gasdicht verbunden. Diese Befestigung der Küvettenfenster mit Hilfe eines Zwischenrahmens ergab eine höhere Temperaturbeständigkeit.It is still out DE 30 10 516 C2 known to connect in a cuvette made of a metallic housing for infrared gas analyzers, the radiation-permeable windows attached to the end faces of the housing via an intermediate frame with the housing. The intermediate frame here has a U-shaped cross section and consists of a metal from the group of gold, silver and aluminum. It is connected gas-tight to the window on the one hand and to the housing on the other hand via a glass solder. This fastening of the cuvette window with the help of an intermediate frame resulted in a higher temperature resistance.

Aus GB 774 123 ist ein Strahlungsdetektor mit einem topfförmigen Gehäuse und einem darin angeordneten Einsatz bekannt, der eine Absorptionskammer und einen durch ein Kondensatormikrofon gebildeten Fühler trägt.Out GB 774 123 a radiation detector with a cup-shaped housing and an insert arranged therein is known, which carries an absorption chamber and a sensor formed by a condenser microphone.

DE 19 51 915 A1 offenbart einen pneumatischen Strahlungsempfänger mit zwei nebeneinander angeordneten Gaskammern und einen Membrankondensator mit zwei gegenüberliegenden Membranen, die auf ihren voneinander abgekehrten Seiten jeweils mit dem Gasdruck einer Kammer beaufschlagt werden. DE 19 51 915 A1 discloses a pneumatic radiation receiver with two gas chambers arranged side by side and a membrane capacitor with two opposite membranes, each of which is acted upon by the gas pressure of a chamber on its sides facing away from one another.

Aus DE 25 05 006 C3 ist ein nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator mit mehreren in Reihe hintereinander angeordneten Detektoren bekannt.Out DE 25 05 006 C3 discloses a non-dispersive infrared gas analyzer with several detectors arranged in series.

DE 27 02 978 A1 zeigt einen Gasanalysator mit zwei nebeneinander oder hintereinander angeordneten, gasgefüllten Detektorkammern und einem diese verbindenden Leitungsweg mit eingebautem Strömungsfühler. Der Strömungsfühler ist hierbei an der Außenseite des Kammergehäuses angeordnet. DE 27 02 978 A1 shows a gas analyzer with two gas-filled detector chambers arranged side by side or one behind the other and a line path connecting them with a built-in flow sensor. The flow sensor is arranged on the outside of the chamber housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsdetektor der eingangs genannten Art zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und unter Verwendung gleicher Bauteile die Bildung von Einschicht- und Mehrschicht-Detektoren ermöglicht.The The invention has for its object a radiation detector to create the type mentioned that is easy and inexpensive to manufacture and using the same components, the formation of single-layer and multi-layer detectors.

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.The Object is achieved by the invention specified in claim 1 solved.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Strahlungsdetektors besteht aus zwei einfach zu fertigenden Elementen, die lediglich an einer von außen gut zugänglichen Trennfuge gasdicht miteinander zu verbinden sind. Die gasdichte Verbindung kann daher beispielsweise durch Hartlöten oder Schweißen hergestellt werden. Durch die Gestaltung der Gehäuseelemente ist es weiterhin möglich, mit Hilfe eines einheitlichen Grundelements und zwei unterschiedlich gestalteten Einsatzelementen Strahlungsdetektoren unterschiedlicher Bauart herzustellen. Entsprechend läßt sich eine größere Gerätevielfalt mit einem geringen Aufwand an Einzelteilen und damit kostengünstig verwirklichen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der erfindungsgemäße Detektor durchstrahlbar ausgeführt werden kann, wodurch eine hintereinanderliegende Anordnung von zwei oder mehr Detektoren ermöglicht wird.The casing of the radiation detector according to the invention consists of two easy to manufacture elements, the only good on one from the outside accessible The joints must be connected to each other in a gas-tight manner. The gas tight Connection can therefore be made, for example, by brazing or welding become. Due to the design of the housing elements, it is still possible, with the help of a uniform basic element and two differently designed ones Manufacture elements of radiation detectors of different designs. According to a larger variety of devices with a low cost of individual parts and thus cost-effectively. Another advantage is that the detector according to the invention made radiopaque can be, creating a consecutive arrangement of two or more detectors becomes.

Eine Ausgestaltung des Einsatzelements kann erfindungsgemäß darin bestehen, daß das Einsatzelement auf seiner Außenseite eine ringförmige Ausnehmung hat, durch die im ersten Abschnitt der Stufenbohrung eine Ausgleichskammer gebildet wird. Diese Gestaltung des Einsatzelements dient zur Herstellung eines Einschichtdetektors mit nur einer aktiven Kammer und einer koaxial zu dieser angeordneten Ausgleichskammer. Durch die koaxiale Anordnung der Kammern liegen die Schwerpunkte der von den Kammern umschlossenen Gasmassen nahe beieinander auf der Mittelachse des Detektors. Eine Störung des Meßsignals durch mechanische Schwingungen oder Stöße wird dadurch weitgehend unterbunden. Will man die Schwerpunkte der Gasmassen der beiden Kammern in einem Punkt vereinigen, so kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen sein, daß das Grundelement eine in die radiale Stufenfläche eingestochene, sich axial erstreckende Ringnut hat, wobei in die in den zweiten Abschnitt der Stufenbohrung mündende radiale Bohrung ein die Ringnut durchquerendes Rohr dicht eingesetzt ist. Erfindungsgemäß kann hierbei weiterhin das Rohr nach innen in die aktive Kammer hinein soweit verlängert sein, daß seine Mündung im Bereich des Schwerpunkts der Gasmassen liegt. Auf diese Weise lassen sich Störungen des Meßsignals durch Schwingungen jedweder Richtung unterbinden.A According to the invention, the insert element can be configured therein exist that Insert element on its outside an annular recess has a compensation chamber in the first section of the stepped bore is formed. This design of the insert element is used for production a single-layer detector with only one active chamber and one arranged coaxially to this compensation chamber. Due to the coaxial arrangement The focus of the chambers is on those enclosed by the chambers Masses of gas close together on the central axis of the detector. A disorder of the measurement signal mechanical vibrations or shocks largely prevent this. If you want the focus of the gas masses of the two chambers in one Unite point, so according to a further proposal of the invention be provided that the Basic element is an axially pierced radial step surface extending annular groove, being in the in the second section of the stepped bore radial bore tightly inserted a tube crossing the annular groove is. According to the invention, this can continue the tube must be extended inwards into the active chamber, that its muzzle is in the area of the center of gravity of the gas masses. In this way can be interference of the measurement signal Prevent vibrations in any direction.

Zur Herstellung eines Zweischichtdetektors kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das Einsatzelement den ersten Abschnitt der Stufenbohrung ausfüllt, daß die im Strahlengang liegende Bohrung des Einsatzelements an beiden Enden und zumindest auf der Innenseite mit einem Fenster gasdicht verschlossen ist und daß die dadurch gebildete Absorptionskammer durch eine radiale Bohrung im Einsatzelement und eine Bohrung im Grundelement an die Fühlerkammer angeschlossen ist.to Production of a two-layer detector can be provided according to the invention be that the insert element fills the first section of the stepped bore that lies in the beam path Bore of the insert element at both ends and at least on the Inside is sealed gas-tight with a window and that the absorption chamber formed by a radial bore in the insert element and a hole in the base element is connected to the sensor chamber.

Um bei dem erfindungsgemäß gestalteten Detektor das unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten zwischen den, beispielsweise aus Edelstahl oder Aluminium bestehenden Gehäuseteilen und den mit diesen gasdicht zu verbindenden insbesondere aus Calcium- oder Bariumfluorid hergestellten Fenstern beherrschen zu können, ist nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß die Fenster über einen Zwischenrahmen aus einer Gold-, Silber- oder Aluminiumlegierung mit dem Gehäuse verbunden sind, wobei der Zwischenrahmen einen U-förmigen Querschnitt hat und mit dem Fenster und dem Gehäuse jeweils über ein Glaslot gasdicht verbunden ist. Durch die Verwendung dieser bei einer Küvette für Infrarot-Gasanalysengeräte bekannten Art zur Befestigung der Fenster wird eine dickwandige und robuste Ausführung der Gehäuseteile ermöglicht. Ein dünnwandiger und in der Herstellung teurer Napf aus Edelmetall ist daher zur Bildung der Absorptionskammer nicht mehr erforderlich.Around in the detector designed according to the invention the different thermal expansion behavior between the for example, housing parts made of stainless steel or aluminum and those to be connected to these in a gastight manner, in particular made of or to be able to control windows made of barium fluoride according to a further proposal of the invention provided that the windows over a Intermediate frame made of a gold, silver or aluminum alloy with the housing are connected, the intermediate frame having a U-shaped cross section has and with the window and the housing each over a Glass solder is connected gastight. By using this at a cuvette known for infrared gas analyzers The way of fastening the windows becomes a thick-walled and robust execution of the housing parts allows. A thin-walled and in the production of expensive bowl made of precious metal is therefore Absorption chamber formation no longer required.

Soll der Strahlungsdetektor nicht durchstrahlbar sein, sondern einen strahlungsreflektierenden Boden haben, so kann der Boden erfindungsgemäß durch ein mit einer strahlungsreflektierenden Schicht überzogenes Fenster oder eine entsprechend geformte strahlungsreflektierende Scheibe gebildet sein. Dies hat den Vorteil, daß durchstrahlbare und nichtdurchstrahlbare Detektorausführungen mit den gleichen Gehäusebauteilen hergestellt werden können.Should the radiation detector cannot be radiated, but one have radiation reflecting floor, the floor can according to the invention a window covered with a radiation reflecting layer or a appropriately shaped radiation-reflecting disc is formed his. This has the advantage that radiolucent and non-penetrable detector designs with the same housing components can be produced.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigenThe The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments which are shown in the drawing. Show it

1 einen Querschnitt durch das Gehäuse einer ersten Ausführungsform eines Detektors nach dem Einschichtprinzip, 1 3 shows a cross section through the housing of a first embodiment of a detector based on the single-layer principle,

2 eine Querschnitt durch das Gehäuse einer zweiten Ausführungsform eines Detektors nach dem Einschichtprinzip, 2 2 shows a cross section through the housing of a second embodiment of a detector based on the single-layer principle,

3 einen Querschnitt durch das Gehäuse einer Ausführungsform eines Detektors nach dem Zweischichtprinzip und 3 a cross section through the housing of an embodiment of a detector according to the two-layer principle and

4 eine Seitenansicht zweier hintereinander angeordneter Detektoren. 4 a side view of two detectors arranged one behind the other.

Das Gehäuse 1 des in 1 dargestellte Strahlungsdetektors besteht aus einem Grundelement 2 und einem Einsatzelement 3. Das Grundelement 2 hat die Form eines Quaders und ist senkrecht zu seinen größten Wandflächen von einer zentralen Stufenbohrung 4 duchdrungen. Die Stufenbohrung 4 hat einen zylindrischen Abschnitt 5 größeren Durchmessers, einen zylindrischen Abschnitt 6 kleineren Durchmessers und zwischen den beiden Abschnitten 5, 6 eine radiale Stufenfläche 7. Durch eine kleine Stufe innerhalb der Stufenfläche 7 ist eine schmale zylindrische Anlagefläche 8 gebildet. Auf seiner Oberseite weist das Grundelement 2 einen ringförmigen Ansatz 9 auf, der eine Fühlerkammer 10 zur Aufnahme eines Strömungsfühlers umgibt. Die Fühlerkammer 10 ist durch radiale Bohrungen 11, 12 an die Abschnitte 5, 6 angeschlossen. Durch einen nicht dargestellten Strömungsfühler wird die Fühlerkammer 10 nach außen gasdicht verschlossen. Das äußere Ende des Abschnitts 6 ist mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster 13 verschlossen, das in einer an den Abschnitt 6 angrenzenden Ausnehmung 14 angeordnet ist. Das Fenster 13 wird durch einen ringförmigen Zwischenrahmen 15 gehalten, der durch ein Glaslot einerseits mit dem Fenster 13 und andererseits mit dem Grundelement 2 gasdicht verbunden ist. Der Zwischenrahmen 15 hat einen U-förmigen, radial nach außen offenen Querschnitt. Sein Innendurchmesser entspricht dem Innendurchmesser des Abschnitts 6.The housing 1 of in 1 The radiation detector shown consists of a basic element 2 and an insert element 3 , The basic element 2 has the shape of a cuboid and is perpendicular to its largest wall area from a central step hole 4 duchdrungen. The stepped bore 4 has a cylindrical section 5 larger diameter, a cylindrical section 6 smaller diameter and between the two sections 5 . 6 a radial step surface 7 , Through a small step within the step area 7 is a narrow cylindrical contact surface 8th educated. The base element has on its top 2 an annular approach 9 on of a sensor chamber 10 surrounds for receiving a flow sensor. The sensor chamber 10 is through radial holes 11 . 12 to the sections 5 . 6 connected. Through a flow sensor, not shown, the sensor chamber 10 sealed gas-tight to the outside. The outer end of the section 6 is with a radiation-permeable window 13 locked that in a to the section 6 adjacent recess 14 is arranged. The window 13 is by an annular intermediate frame 15 held by a glass plummet with the window 13 and on the other hand with the basic element 2 is connected gas-tight. The intermediate frame 15 has a U-shaped cross section open radially outwards. Its inside diameter corresponds to the inside diameter of the section 6 ,

In dem Abschnitt 5 der Stufenbohrung 4 befindet sich das rotationssymmetrische Einsatzelement 3. Das innere Ende des Einsatzelements 3 liegt mit seiner Stirnfläche an der Stufenfläche 7 und mit einer Zylinderfläche dicht an der Anlagefläche 8 an. Das äußere Ende des Einsatzelements 3 ist in dem Abschnitt 5 zentriert und durch eine Schweißnaht an seinem Umfang gasdicht mit dem Grundelement 2 verschweißt. Zwischen seinen axialen Enden ist das Einsatzelement 3 auf seiner Außenseite mit einer ringförmigen Ausnehmung 16 versehen, wodurch eine Ausgleichskammer 17 gebildet wird. Das Einsatzelement 3 hat weiterhin eine zentrale durchgehende Bohrung 18, deren Durchmesser dem Durchmesser des Abschnitts 6 entspricht. Die Bohrung 18 ist nach außen auf die gleiche Weise wie der Abschnitt 6 über einen Zwischenring 15 mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster 13 gasdicht verschlossen, das in einer Ausnehmung 19 angeordnet ist. Zwischen den beiden Fenstern 13 bilden die Bohrung 18 und der Abschnitt 6 eine Absorptionskammer 20, die durch die Fenster 13 infrarote Strahlung empfangen kann.In the section 5 the stepped bore 4 is the rotationally symmetrical insert element 3 , The inner end of the insert element 3 lies with its end face on the step surface 7 and with a cylinder surface close to the contact surface 8th on. The outer end of the insert element 3 is in the section 5 centered and gas-tight on its circumference with a weld seam on the base element 2 welded. The insert element is between its axial ends 3 on the outside with an annular recess 16 provided, creating a compensation chamber 17 is formed. The insert element 3 still has a central through hole 18 whose diameter is the diameter of the section 6 equivalent. The hole 18 is outward in the same way as the section 6 via an intermediate ring 15 with a radiation-permeable window 13 sealed gas-tight, in a recess 19 is arranged. Between the two windows 13 form the hole 18 and the section 6 an absorption chamber 20 through the window 13 can receive infrared radiation.

Für die Durchführung von Messungen wird das beschriebene Gehäuse mit dem zu messenden Gas gefüllt. Das Einfüllen des Gases erfolgt durch einen in den Abschnitt 5 mündenden Füllstutzen 21, der nach dem Füllen in üblicher Weise mittels eines zugeschmolzenen Glasröhrchens gasdicht verschlossen wird. In die Absorptionskammer 20 gelangt das eingefüllte Gas über den Kanal des Strömungsfühlers, durch den die Absorptionskammer 20 mit der Ausgleichskammer 17 in Verbindung steht.To carry out measurements, the housing described is filled with the gas to be measured. The gas is poured into the section 5 mouthful filler neck 21 , which after filling is closed in a gas-tight manner in the usual way by means of a melted glass tube. In the absorption chamber 20 the filled gas passes through the channel of the flow sensor through which the absorption chamber 20 with the compensation chamber 17 communicates.

Auf der Außenseite des Gehäuses 1 sind die Fenster 13 in spiegelbildlicher Anordnung mit koaxiale Zentrierflächen bildenden Ringstufen 22 versehen. Hierdurch können mit Hilfe an die Ringstufen 22 angepaßter Zwischenringe mehrere Detektoren koaxial hintereinander angeordnet werden.On the outside of the case 1 are the windows 13 in a mirror image arrangement with ring steps forming coaxial centering surfaces 22 Mistake. This allows you to use the ring steps 22 adapted intermediate rings several detectors can be arranged coaxially one behind the other.

Bei dem in 1 gezeigten Detektor liegen die Schwerpunkte der Gasmassen in den Kammern 17 und 20 in geringem Abstand voneinander auf der zentralen Achse der Rotationsflächen. Hierdurch lassen sich schwingungsbedingte Störeinflüsse bereits weitgehend ausschalten. Eine noch weitergehende Unterdrückung von schwingungsbedingten Störeinflüssen kann durch die in 2 gezeigte Abwandlung des Detektors gemäß 1 erreicht werden. Bei dieser Abwandlung weist das Grundelement 2 eine Ringnut 23 auf, die in Verlängerung des Abschnitts 5 in die Stufenfläche 7 eingestochen ist und deren Tiefe etwa der axialen Länge des Abschnitts 6 entspricht. Weiterhin ist in die durch die Ringnut 23 in zwei Abschnitte unterteilte Bohrung 12 ein Rohr 24 eingesetzt, das die Ringnut 23 überbrückt und die Absorptionskammer 20 mit der Fühlerkammer 10 verbindet. Die erforderliche Abdichtung des Rohrs 24 in den Abschnitten der Bohrung 12 kann durch eine geeignete Preßpassung erreicht werden. Durch diese Ausgestaltung des Grundelements 2 wird die Ausgleichskammer 17 in axialer Richtung so weit verlängert, daß der Schwerpunkt ihrer Gasmasse mit dem Schwerpunkt der Gasmasse in der Absorptionskammer 20 zusammenfällt. Hierdurch wird der Einfluß von Störschwingungen optimal beseitigt. Ein durch die außermittige Lage der Mündung des Rohrs 24 in der Absorptionskammer 20 bedingter Störeinfluß kann zusätzlich dadurch kompensiert werden, daß das Rohr 24 in der gestrichelt dargestellten Weise in die Absorptionskam- mer 20 hinein bis zum Schwerpunkt der Gasmassen verlängert wird.At the in 1 shown detector are the focus of the gas masses in the chambers 17 and 20 at a short distance from each other on the central axis of the rotating surfaces. In this way, vibration-related interferences can largely be eliminated. A further suppression of vibration-related interference can be achieved by the in 2 shown modification of the detector 1 can be achieved. In this modification, the basic element 2 an annular groove 23 on that in extension of the section 5 in the step surface 7 is pierced and its depth is about the axial length of the section 6 equivalent. Furthermore is in the through the ring groove 23 hole divided into two sections 12 a pipe 24 used the ring groove 23 bridged and the absorption chamber 20 with the sensor chamber 10 combines. The required sealing of the pipe 24 in the sections of the hole 12 can be achieved by a suitable press fit. This configuration of the basic element 2 becomes the compensation chamber 17 lengthened in the axial direction so that the center of gravity of its gas mass with the center of gravity of the gas mass in the absorption chamber 20 coincides. This optimally eliminates the influence of interference vibrations. One due to the eccentric position of the mouth of the pipe 24 in the absorption chamber 20 Conditional interference can also be compensated for by the fact that the pipe 24 into the absorption chamber in the manner shown in broken lines 20 is extended into the center of gravity of the gas masses.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Zweischichtdetektors, dessen Gehäuse 25. aus dem in 1 gezeigten Grundelement 2 und einem abweichend gestalteten Einsatzelement 26 gebildet ist. Das Einsatzelement 26 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Ring, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser des Abschnitts 5 entspricht und dessen Bohrung 27 den gleichen Durchmesser hat wie der Abschnitt 6. Beide Enden der Bohrung 27 sind in der bereits beschriebenen Weise mit von Zwischenrahmen 15 gehaltenen Fenstern 13 verschlossen, die jeweils in einer Ausnehmung 28 eingesetzt sind. Die außenliegende Stirnfläche des Einsatzelements 26 ist ebenso wie bei dem Einsatzelement 3 mit einer Ringstufe 22 versehen. Am radial äußeren Rand der Stirnfläche ist das Einsatzelement 26 durch eine umlaufende Schweißnaht gasdicht mit dem Grundelement 2 verschweißt. Die Bohrung 27 ist durch eine Radialbohrung 29 mit dem Füllstutzen 21 und durch eine sich radial erstreckende, geneigte Bohrung 30 über die Bohrung 11 mit der Fühlerkammer 10 verbunden. 3 shows an embodiment of a two-layer detector, the housing 25 , from the in 1 basic element shown 2 and a differently designed insert element 26 is formed. The insert element 26 consists essentially of a cylindrical ring, the outer diameter of which corresponds to the diameter of the section 5 corresponds and its bore 27 has the same diameter as the section 6 , Both ends of the hole 27 are with intermediate frames in the manner already described 15 held windows 13 closed, each in a recess 28 are used. The outer end face of the insert element 26 is just like the insert element 3 with a ring step 22 Mistake. The insert element is on the radially outer edge of the end face 26 through a circumferential weld seam gas-tight with the basic element 2 welded. The hole 27 is through a radial bore 29 with the filler neck 21 and through a radially extending, inclined bore 30 over the hole 11 with the feeler mer 10 connected.

Durch die beschriebene Ausgestaltung des Einsatzelements 26 werden in dem Gehäuse 25 zwei hintereinanderliegende Absorptionskammern 31, 32 gebildet, die durch ein strahlungsdurchlässiges Fenster 13 voneinander getrennt sind. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Einschichtdetektor wird bei dieser Bauweise des Detektors die empfangene Strahlung in zwei hintereinanderliegenden Gasschichten absorbiert, wobei die unterschiedliche Absorptionsleistung zu einer Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern führt, die von dem Meßfühler erfaßt und zu einem Meßsignal umgeformt wird.Due to the described design of the insert element 26 are in the housing 25 two absorption chambers one behind the other 31 . 32 formed by a translucent window 13 are separated from each other. In contrast to the single-layer detector described above, with this construction of the detector the received radiation is absorbed in two gas layers one behind the other, the different absorption performance leading to a pressure difference between the two chambers, which is detected by the sensor and converted into a measurement signal.

Die in den 1 bis 3 gezeigten Detektoren können aufgrund ihrer Bauweise sowohl in Einzelanordnung als auch in Mehrfachanordnung hintereinander eingesetzt werden. Bei einer Verwendung in Einzelanordnung wird zur Erhöhung der Strahlungswirksamkeit das in Strahlungsrichtung hinterste Fenster mit einer strahlungsreflektierenden Beschichtung versehen. Die Wandflächen der Absorptionskammern sind bei allen Ausführungen ebenfalls mit einer strahlungsreflektierenden Oberfläche versehen.The in the 1 to 3 Because of their design, the detectors shown can be used one after the other both in a single arrangement and in a multiple arrangement. When used in a single arrangement, the rearmost window in the radiation direction is provided with a radiation-reflecting coating to increase the radiation effectiveness. The wall surfaces of the absorption chambers are also provided with a radiation-reflecting surface in all versions.

In 4 ist ein Anwendungsbeispiel mit zwei hintereinanderliegenden Strahlungsdetektoren der beschriebenen Ausführung gezeigt. Die Gehäuse 1, 25 der Detektoren sind mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen an einem Zwischenring 33 abgestützt und gegenüber diesen mit Hilfe der Ringstufen 22 zentriert. Untereinander sind die Gehäuse 1, 25 durch Schrauben 34 verbunden, die durch Bohrungen in Rippen 35, 36 auf der Außenseite der Gehäuse 1, 25 hindurchgesteckt sind. Die Schrauben 34 dienen auch zum befestigen der Detektoranordnung in einem Gasanalysegerät. Auf der Oberseite der Gehäuse 1, 25 sind Blechhauben 37 angeordnet, die die dort befindlichen Meßfühlersysteme abdecken.In 4 An application example is shown with two radiation detectors one behind the other of the described embodiment. The housing 1 . 25 the detectors are with their mutually facing end faces on an intermediate ring 33 supported and against this with the help of the ring steps 22 centered. The housings are among each other 1 . 25 by screws 34 connected by holes in ribs 35 . 36 on the outside of the case 1 . 25 are put through. The screws 34 also serve to fasten the detector arrangement in a gas analyzer. On the top of the case 1 . 25 are tin covers 37 arranged, which cover the sensor systems located there.

Claims

Optisch-pneumatischer Strahlungsdetektor für den Empfang einer intermittierenden Infrarotstrahlung mit zwei von einem Gehäuse (1, 25) umgebenen, gasdicht verschließbaren und mit einem strahlungsabsorbierenden Gas gefüllten Kammern (17, 20), von denen zumindest eine als Absorptionskammer ausgebildet und mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster (13) versehen ist, und mit einem an die beiden Kammern angeschlossenen Fühler, der. eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern erfaßt und in ein Meßsignal umformt, wobei das Gehäuse (1, 25) des Strahlungsdetektors aus einem Grundelement (2) und einem Einsatzelement (3, 26) besteht, daß das Grundelement (2) eine zylindrische Stufenbohrung (4) mit einem ersten Abschnitt (5) größeren Durchmessers und einem zweiten, im Strahlengang liegenden Abschnitt (6) kleineren Durchmessers aufweist, jeder Abschnitt (5, 6) durch eine radiale Bohrung (11, 12) mit einer auf der Außenseite des Grundelements angeordneten Fühlerkammer (10) verbunden ist, daß das äußere Ende des zweiten Abschnitts (6) durch einen strahlungsreflektierenden Boden oder ein stahlungsdurchlässiges Fenster (13) verschlossen ist und wobei das Einsatzelement (3, 26) in dem ersten Abschnitt (5) der Stufenbohrung (4) angeordnet ist, diesen nach außen gasdicht verschließt, die Stufenbohrung (4) in die beiden Kammern (17, 20 bzw. 31, 32) unterteilt und eine im Strahlengang liegende Bohrung (18, 27) hat, die zumindest auf einer Seite mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster (13) oder einem strahlungsreflektierenden Boden verschlossen ist.Optical-pneumatic radiation detector for the reception of intermittent infrared radiation with two from one housing ( 1 . 25 ) surrounded, gas-tight closable and filled with a radiation-absorbing gas ( 17 . 20 ), at least one of which is designed as an absorption chamber and has a radiation-permeable window ( 13 ) is provided, and with a sensor connected to the two chambers, the. a pressure difference between the two chambers is detected and converted into a measurement signal, the housing ( 1 . 25 ) of the radiation detector from a basic element ( 2 ) and an insert element ( 3 . 26 ) there is that the basic element ( 2 ) a cylindrical stepped bore ( 4 ) with a first section ( 5 ) larger diameter and a second section lying in the beam path ( 6 ) of smaller diameter, each section ( 5 . 6 ) through a radial hole ( 11 . 12 ) with a sensor chamber arranged on the outside of the basic element ( 10 ) is connected that the outer end of the second section ( 6 ) through a radiation-reflecting floor or a radiation-permeable window ( 13 ) is closed and the insert element ( 3 . 26 ) in the first section ( 5 ) the stepped bore ( 4 ) is arranged, closes it gastight to the outside, the stepped bore ( 4 ) in the two chambers ( 17 . 20 respectively. 31 . 32 ) and a hole in the beam path ( 18 . 27 ) that has at least one side with a radiation-transmissive window ( 13 ) or a radiation-reflecting floor is closed.

Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (3) auf seiner Außenseite eine ringförmige Ausnehmung (16) hat, durch die im ersten Abschnitt (5) der Stufenbohrung (4) eine Ausgleichskammer (17) gebildet wird.Radiation detector according to claim 1, characterized in that the insert element ( 3 ) an annular recess on the outside ( 16 ) through which in the first section ( 5 ) the stepped bore ( 4 ) a compensation chamber ( 17 ) is formed.

Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (2) eine in die radiale Stufenfläche (7) eingestochene, sich axial erstreckende Ringnut (23) hat, wobei in die in den zweiten Abschnitt (6) der Stufenbohrung (4) mündende radiale Bohrung (12) ein die Ringnut (23) durchquerendes Rohr (24) dicht eingesetzt ist.Radiation detector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the basic element ( 2 ) into the radial step surface ( 7 ) recessed, axially extending ring groove ( 23 ), whereby in the in the second section ( 6 ) the stepped bore ( 4 ) radial bore opening ( 12 ) the ring groove ( 23 ) crossing tube ( 24 ) is inserted tightly.

Strahlungsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (24) nach innen in die Absorptionskammer (20) hinein soweit verlängert ist, daß seine Mündung im Bereich der Schwerpunkte der Gasmassen liegt.Radiation detector according to claim 3, characterized in that the tube ( 24 ) into the absorption chamber ( 20 ) is extended so far that its mouth lies in the area of the center of gravity of the gas masses.

Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (26) den ersten Abschnitt (5) der Stufenbohrung (4) ausfüllt, daß die im Strahlengang liegende Bohrung (27) des Einsatzelements (26) an beiden Enden und zumindest auf der Innenseite mit einem Fenster (13) gasdicht verschlossen ist und daß die dadurch gebildete Absorptionskammer (31) durch eine radiale Bohrung (30) im Einsatzelement (26) und eine Bohrung (11) im Grundelement (2) an die Fühlerkammer (10) angeschlossen ist.Radiation detector according to one of the preceding claims, characterized in that the insert element ( 26 ) the first section ( 5 ) the stepped bore ( 4 ) that the hole in the beam path ( 27 ) of the insert element ( 26 ) at both ends and at least on the inside with a window ( 13 ) is sealed gas-tight and that the absorption chamber (thereby formed) 31 ) through a radial hole ( 30 ) in the insert element ( 26 ) and a hole ( 11 ) in the basic element ( 2 ) to the sensor chamber ( 10 ) connected.

Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster (13) über einen Zwischenrahmen (15) aus einer Gold-, Silber- oder Aluminiumlegierung mit dem Gehäuse (1, 25) verbunden sind, wobei der Zwischenrahmen (15) einen U-förmigen Querschnitt hat und mit dem Fenster (13) und dem Gehäuse (1, 25) jeweils über ein Glaslot gasdicht verbunden ist.Radiation detector according to one of the preceding claims, characterized in that the windows ( 13 ) via an intermediate frame ( 15 ) made of a gold, silver or aluminum alloy with the housing ( 1 . 25 ) are connected, the intermediate frame ( 15 ) has a U-shaped cross-section and with the window ( 13 ) and the housing ( 1 . 25 ) is gas-tightly connected via a glass solder.

Strahlungsdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden durch ein mit einer strahlungsreflektierenden Schicht überzogenes Fenster (13) oder eine entsprechend geformte strahlungsreflektierende Scheibe gebildet ist.Radiation detector according to one of the preceding claims, characterized in that the floor through a window covered with a radiation-reflecting layer ( 13 ) or a correspondingly shaped radiation-reflecting disc is formed.