DE2039764A1 - Analysis cuvette for infrared gas analysis - Google Patents

Description

Analysenküvette für die Infrarot-Gasanalyse Die Erfindung betrifft eine Analysenküvette für die Infrarot-Gasanalyse mit einer oder zwei in einen Metallblock eingelassenen Kammern, die mit Fenstern, Gaszuleitungen und Gasableitungen versehen sind.Analysis cuvette for infrared gas analysis The invention relates to an analysis cuvette for infrared gas analysis with one or two in a metal block recessed chambers, which are provided with windows, gas supply lines and gas discharge lines are.

Das Absorptionsvermögen einer Analysenküvette für die Infrarot-Gasanalyse ist durch das Produkt aus Gaskonzentration und Länge der Küvette gegeben. Bei gleichem Absorptionsvermögen müssen also für geringe Konzentrationen lange Analysenküvetten eingesetzt werden, für hohe Konzentrationen entsprechend kürzere.The absorption capacity of an analysis cuvette for infrared gas analysis is given by the product of the gas concentration and the length of the cuvette. With the same Long analysis cuvettes must therefore have absorption capacity for low concentrations are used, for high concentrations correspondingly shorter ones.

Die Infrarot-Strahlenbündel, die die Meß- und Vergleichskammer durchsetzen, werden im allgemeinen durch einen Strahler mit einer relativ großen Fläche erzeugt. Das führt dazu, daß die Strahlenbündel beim Durchgang durch die Analysenküvette stark divergieren. Daher erfährt ein einzelner Lichtstrahl aus dem Strahlenbündel auf dem Wege vom Strahler zum Empfänger eine große Anzahl von Reflexionen an den gammerwänden. Je nach dem Material und der Oberflächenbeschaffenheit der Kammerwände sind damit mehr oder weniger große Reflexionsverluste verbunden.The bundles of infrared rays that penetrate the measuring and comparison chamber, are generally generated by a radiator with a relatively large area. This leads to the fact that the beam when passing through the analysis cuvette diverge greatly. Therefore, a single ray of light experiences from the bundle of rays a large number of reflections on the path from the emitter to the receiver gammer walls. Depending on the material and the surface properties of the chamber walls more or less large reflection losses are associated with it.

Bei derartigen Analysenküvetten ist es zum einen erforderlich, diese Reflexionsverluste möglichst klein zu halten.In the case of such analysis cuvettes, it is necessary, on the one hand, to use these To keep reflection losses as small as possible.

Zum andern sollen die Reflexionsverluste, da sie bei den üblichen Werkstoffen unvermeidbar sind, zeitlich konstant bleiben, und dies um so mehr, ae größer sie sind. Die Konstanz wird während der Benutzung der Analysenküvette durch zunehmende Verschmutzung und Flächenkorrosion beeinträchtigt. Bei bekannten Analysenküvetten wird die Verschmutzung durch eine sorgfältige Filterung der eintretenden Meßgase klein gehalten. Es ist auch bekannt, zur Vermeidung der Flächenkorrosion, die von aggressiven Spurenbestandteilen des zu analysierenden Gasgemisches herrühren, Analysenküvetten einzusetzen, die insgesamt aus einem Edelstahl bestehen.On the other hand, the reflection losses, as they are with the usual Materials are unavoidable, remain constant over time, and all the more so, ae bigger they are. The constancy is ensured during the use of the analysis cuvette increasing pollution and surface corrosion impaired. With known analysis cuvettes becomes pollution by carefully filtering the incoming Measurement gases kept small. It is also known to avoid surface corrosion, which originate from aggressive trace components of the gas mixture to be analyzed, To use analysis cuvettes that are made entirely of stainless steel.

Diese Analysenküvetten, z. B. aus einem VA-Stahl, besitzen allerdings den Nachteil, daß sie relativ teuer sind. Weiterhin ergeben sich bei ihrer Erwärmung Schwierigkeiten, weil die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Edelstahl und Kalziumfluorid, das üblicherweise als Fenstermaterial verwendet wird, nicht übereinstimmen. Es wurde bereits versucht, dem erstgenannten Nachteil dadurch zu begegnen, daß die Analysenküvette aus Edelstahl-Rohren hergestellt wurde. Nach wie vor ist bei ihnen der Nachteil der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Kammer- und Fenstermaterial nicht überwunden. Weiterhin ist ein Nachteil dieser Anordnung darin zu sehen, daß die Temperaturen über die Länge der Rohre beträchtlich verschieden sein können. Eine solche Anordnung muß bei längeren Küvetten zwangsläufig thermostatisiert werden, da die Strahlenabsorption einer Analysenküvette außer von der Konzentration des durchstrahlten Gases auch von seinem Druck und seiner Temperatur, also von der Anzahl der vorhandenen Moleküle abhängt, und weil im allgemeinen die Temperatur zur Kompensation ihres Einflusses dem Meßergebnis aufgeschaltet werden muß.These analysis cuvettes, e.g. B. from a VA steel, however the disadvantage that they are relatively expensive. Furthermore, arise when they are heated Difficulties because of the coefficient of thermal expansion of stainless steel and Calcium fluoride, which is commonly used as a window material, do not match. Attempts have already been made to counter the first-mentioned disadvantage in that the Analysis cuvette was made from stainless steel tubes. As before is with them the disadvantage of the different expansion coefficients of the chamber and window material not overcome. Furthermore, a disadvantage of this arrangement can be seen in the fact that the temperatures can vary considerably along the length of the tubes. Such an arrangement must necessarily be thermostated for longer cuvettes, since the radiation absorption of an analysis cuvette depends on the concentration of the irradiated gas also from its pressure and its temperature, thus from the number depends on the molecules present, and because in general the temperature for compensation their influence must be added to the measurement result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Analysenküvette für die Infrarot-Gasanalyse zu schaffen, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist, die vielmehr billiger hergestellt werden kann als eine Analysenküvette aus einem massiven Edelstahl-Block.The invention is based on the object of an analysis cuvette for to create infrared gas analysis that does not have the disadvantages mentioned, which can be produced more cheaply than an analysis cuvette from one massive stainless steel block.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammern mit einem gegenüber aggressiven Gasen resistentem und Infrarot-Licht reflektierendem Metallblech ausgekleidet sind. Der Metallblock, in den die Meß- und Vergleichskammer eingelassen sind, sorgt dabei für mechanische Festigkeit, die Auskleidung der Kammern mit einem korrosionsfesten Metallblech führt zu einer hohen zeitlichen Konstanz der unvermeidlichen Reflexionsverluste der durchtretenden Strahlenbündel. Als vorteilhaftes Material für den Metallblock, an dem an einer beliebigen Stelle die Temperatur zwecks Aufschaltung auf das Meßergebnis gemessen werden kann, hat sich Aluminium erwiesen.According to the invention, this object is achieved in that the chambers with one that is resistant to aggressive gases and infrared light reflective sheet metal are lined. The metal block into which the measuring and comparison chamber are embedded, ensures mechanical strength, the Lining the chambers with a corrosion-resistant sheet metal leads to a high Temporal constancy of the inevitable reflection losses of the beam bundles passing through. As an advantageous material for the metal block, on which at any point the temperature can be measured for the purpose of applying to the measurement result turned out to be aluminum.

Das Material, mit dem die beiden Kammern ausgekleidet werden, sollte eine Metallfolie von 1 bis 50 /um Stärke, vorzugsweise aber ein VA-Blech, sein. Für einen Anwendungsfall, bei dem ein hohes Reflexionsvermögen gefordert wird, kann das Material vergoldet werden. Zwecks Sicherung gegen Verdrehen in zylindrischen Meß- und Vergleichakammern und zwecks Sicherung gegen Verschieben in rhombischen Meß- und Vergleichskammern sollte das Metallblech mit Laschen versehen sein, die in Einkerbungen des Metallblocks eingreifen.The material used to line the two chambers should be a metal foil with a thickness of 1 to 50 μm, but preferably a VA sheet. For an application where high reflectivity is required, the material can be gold-plated. In order to secure against twisting in cylindrical Measuring and comparison chambers and in order to secure against shifting in rhombic Measuring and comparison chambers, the metal sheet should be provided with tabs that engage in notches in the metal block.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in vier Figuren dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in four figures and is explained in more detail below.

Figur 1 und 2 zeigen in senkrecht zueinander stehenden Schnittdarstellungen eine Analysenküvette mit einer Auskleidung der Kammern; Figur 3 und 4 zeigen in einer Auf- und Seitenansicht die Ausbildung des Metallblechs.FIGS. 1 and 2 show sectional views perpendicular to one another an analysis cuvette with a lining of the chambers; Figures 3 and 4 show in a top and side view of the formation of the metal sheet.

In Figur 1 und 2 ist eine Analysenküvette für die Infrarot-Gasanalyse dargestellt, die aus einem Metallbbck 3, der aus Aluminium besteht, hergestellt wurde. Im Metallblock B sind eine zylindrische Vergleichskammer V und eine zylindrische Meßkammer M eingelassen, in die Gaszuleitungen Al bzw. A3 und Gasableitungen A2 bzw. A4 führen.An analysis cuvette for infrared gas analysis is shown in FIGS. 1 and 2 shown, which is made of a Metallbck 3, which consists of aluminum became. In the metal block B are a cylindrical comparison chamber V and a cylindrical one Measuring chamber M let into the gas supply lines A1 or A3 and gas discharge lines A2 or A4 lead.

In die Vergleichskammer V und in die Meßkammer M treten in Pfeilrichtung Lichtbündel L durch Fenster F1 bzw. F3 ein. Die Lichtbündel L verlassen die Kammern V und M näch mehrfacher Reflexion durch zwei weitere Fenster F2 bzw.Enter the comparison chamber V and the measuring chamber M in the direction of the arrow Light beam L through window F1 or F3 a. Leave the light bundle L. the chambers V and M next multiple reflection through two further windows F2 and

F4 in Richtung auf einen (nicht dargestellten) Detektor.F4 towards a detector (not shown).

Die Fenster F1 ... F4 bestehen aus Kalziumfluorid. Die inneren Wände der Meßkammer M und der Vergleichskammer V sind mit VA-Blechen K1 und K2 ausgekleidet, wodurch ein guter Korrosionsschutz gewährleistet ist. Sofern die Fenster F1 ... F4 nicht fest in den Netallblock B eingekittet werden, können die VA-Bleche K1 und K2 nach einiger Betriebszeit herausgezogen und gereinigt werden.The windows F1 ... F4 are made of calcium fluoride. The inner walls the measuring chamber M and the comparison chamber V are lined with VA sheets K1 and K2, whereby a good corrosion protection is guaranteed. If the windows F1 ... F4 cannot be cemented firmly into the metal block B, the VA sheets K1 and K2 must be pulled out and cleaned after some operating time.

In Figur 3 ist am Beispiel des VA-Blechs K2 dargestellt, daß die beiden VA-Bleche E1 und K2 zweckmäßigerweise so vorgewalzt werden, daß sie sich nach Einschieben in den Metallblock B mit gleichmäßiger Kraft an die Kammerwandungen anlegen.In Figure 3 is shown using the example of the VA sheet K2 that the two VA sheets E1 and K2 are expediently pre-rolled so that they are pushed in Place in the metal block B with even force on the chamber walls.

Figur 4 zeigt, daß das VA-Blech K2 an den Enden eingeschnitten ist, so daß sich Laschen S1 und S2 ergeben. Diese Laschen S1 und S2 werden umgebogen. Nach Einsetzen der beiden VA-Bleche Ki und K2 in den Metallblock B greifen die Laschen S1 und S2 in dort angebrachte Einkerbungen ein.Figure 4 shows that the VA sheet K2 is cut at the ends, so that tabs S1 and S2 result. These tabs S1 and S2 are bent over. After inserting the two VA sheets Ki and K2 into the metal block B, the tabs grip S1 and S2 in notches made there.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Analysenküvette besitzt den Vorteil, daß die vorteilhaften Eigenschaften der Korrosionsfestigkeit und der zeitlichen Konstanz der Reflexionsverluste von VA-Stahl ausgenutzt werden, daß aber die Schwierigkeiten, die bei bisher üblichen Analysenküvetten aus massivem VA-Stahl aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von VA-Stahl und Kalziumfluorid entstanden, vermieden werden.The analysis cuvette shown in Figures 1 to 4 has the Advantage that the advantageous properties of corrosion resistance and time Constancy of the reflection losses of VA steel can be exploited, but that the difficulties those with previously common analysis cuvettes made of solid VA steel due to the different The expansion coefficients of VA steel and calcium fluoride should be avoided.

6 Patentansprüche 4 Figuren6 claims 4 figures

Claims (6)

Patentansprüche 1. Analysenküvette für die Infrarot-Gasanalyse mit einer oder zwei in einen Metallblock eingelassenen Kammern, die mit Fenstern, Gaszuleitungen und Gasableitungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (M, V) mit einem gegenüber aggressiven Gasen resistentem und Infrarot-Licht reflektierendem Metallblech (E1 und E2) ausgekleidet sind.Claims 1. Analysis cuvette for infrared gas analysis with one or two chambers embedded in a metal block with windows, gas pipes and gas discharge lines are provided, characterized in that the chambers (M, V) with one that is resistant to aggressive gases and that reflects infrared light Sheet metal (E1 and E2) are lined. 2. Analysenküvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech (E1 und E2) eine Metallfolie von 1 bis 50 /um Stärke ist.2. Analysis cuvette according to claim 1, characterized in that the Metal sheet (E1 and E2) is a metal foil with a thickness of 1 to 50 μm. 3. Analysenküvette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech (E1 und E2) ein VA-Blech ist.3. Analysis cuvette according to claim 1 or 2, characterized in that that the sheet metal (E1 and E2) is a VA sheet. 4. Analysenküvette nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Metallfolie vergoldet ist.4. Analysis cuvette according to claim 2 or 3, characterized in that that the surface of the metal foil is gold-plated. 5. Analysenküvette nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallblech (E1 und E2) zwecks Sicherung gegen Verdrehen an den Enden mit in Einkerbungen des Metallblocks (B) eingreifenden Laschen (S1, S2) versehen ist.5. Analysis cuvette according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the metal sheet (E1 and E2) for the purpose of securing against rotation at the ends with tabs (S1, S2) is provided. 6. Analysenküvette nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallblock (B) aus Aluminium besteht.6. Analysis cuvette according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the metal block (B) consists of aluminum. L e e r s e i t eL e r s e i t e