DE2158715A1 - Geraet zur magnetischen gasanalyse - Google Patents

Description

HARTMANN & 'BRAUN 6 Frankfurt (Main), 22. November 1971 Aktiengesellschaft . Grafstraße 97 Lo/kü

"Gerät zur magnetischen Gasanalyse"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur magnetischen Gasanalyse, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gases, bei dem in einer mit Meßgas beschickten Kammer ein hanteiförmiger Probekörper in seiner Achse größten Trägheitsmomentes gegen eine Rückstellkraft drehbar gelagert ist und die Endstücke des Probekörpers dabei einem inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt sird.

Die Wirkungsweise eines derartigen Gerätes beruht darauf, daß der Probekörper bei Anwesenheit von Sauerstoff oder anderen paramagnetischen Gasbestandteilen entsprechend deren Anteil im Meßgas durch magnetische Kraftwirkung mehr oder weniger weit ausgelenkt wird.

Wegen der geringen Kraftwirkung muß das Drehsystem sehr leicht ausgeführt sein. Trotzdem sind die Auslenkungen nur sehr klein. Sie können, wie bei dem Gerät der deutschen Patentschrift 94-7-9J52 beschrieben, auf optischem Wege gemessen oder mit

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Hilfe einer Kompensationsmethode in einen elektrischen Strom abgebildet werden, der einem Anzeigegerät zugeführt wird (Offenlegungsschrift 1.951.532).

Auf Grund des diffizilen Aufbaus und der .geringen meßwirksamen Kräfte reagiert das Drehsystem sehr empfindlich auf äußere Einflüsse, wie z.B. Erschütterungen oder Strömungsunregelmäßigkeiten des Meßgases, wodurch die Meßgenauigkeit leidet. Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, diese Störanfälligkeit zu verringern.

Ein in dieser Hinsicht verbessertes Gerät ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke des Probekörpers als flache, senkrecht zur Drehachse verlaufende Scheiben ausgebildet sind und das Meßgas symmetrisch zur Drehachse an den Scheiben vorbeigeführt ist.

In Weiterbildung der Erfindung wird eine besonders günstige Strömungsführung dadurch erzielt, daß die das Drehsystem aufnehmende Kammer in Richtung der Drehachse einander gegenüberliegende Öffnungen zur Durchströmung mit dem Heßgas aufweist und in Höhe der Scheiben seitliche Abzweigungen zum Abströmen von Meßgas entlang der Scheiben vorgesehen sind.

Durch die Erfindung stellen sich an den Probekörperscheiben Strömungsverhältnisse ein, die eine stabilisierende Wirkung auf das Drehsystem ausüben. Als weiterer Vorteil ergibt sich,

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daß nunmehr eine relativ große Strömungsgeschwindigkeit zugelassen werden kann, wodurch die Änsprechgeschwindigkeit auf Schwankungen in der Meßgaszusammensetzung erhöht wird. Weitere in den Unteransprüchen gekennzeichnete Maßnahmen, die das Drehsystem unempfindlich gegenüber Störeinflüssen machen, bestehen darin, durch günstige Ausbildung und Formgebung der meßwirksamen Teile eine möglichst große Kraftwirkung auf das Drehsystem zu erzielen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch das Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Seitenansicht und

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Drehsytem und die darunter befindlichen Magnetpole.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Drahtrahmen 1 in einer senkrecht ausgerichteten, rohrförmigen Kammer 2 an Spannbändern 3, die in der Längsachse der Kammer verlaufen, so befestigt, daß die Rahmenebene senkrecht zum Rohrquerschnitt steht. An waagrecht gegenüberliegenden Stellen weist der Drahtrahmen nach außen abstehende Schlaufen 4, 5 auf, deren Windungsebenen senkrecht zu der des Drahtrahmens stehen. Die Schlaufen umschließen die Schmalseiten von radial ausgerichteten länglichen Scheiben 6 und 7, die aus einem möglichst unmagnetischen Material bestehen. Zweck-

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mäßigerweise sind in den Schmalseiten der Scheiben Umfangsnuten vorgesehen, in welche die Drahtschlaufen eingreifen. Die Scheiben ragen in gegenüberliegende Abzweigungen 8, 9 der Kammer 2 und sind inhomogenen Magnetfeldern ausgesetzt, die durch Permanentmagnete 10, 11 und 12, 13 mit den Polschuhen 10', 11' bzw. 12', 1J¹ erzeugt werden. Plattenförinige Joche 16, 17 der Permanentmagnete umschließen die Kammer. Das Gas, dessen Sauerstoffgehalt zu messen ist, strömt in Pfeilrichtung von oben her in die Kammer 2 ein und umströmt das Drehsystem, wobei ein Teil durch die Abzweigungen 8, 9 und der Rest durch die untere Kammeröffnung abströmt. Bei Anwesenheit von Sauerstoff im Meßgas ist die durch die magnetischen Kraftwirkungen verursachte Auslenkung des Drehsystems ein Maß für den Sauerstoffgehalt. Dabei wird, wie bereits erläutert, durch das über die Scheibenflächen nach außen abströmende Gas ein stabiles Verhalten des auf mechanische Einvirkungen sehr empfindlichen Drehsystems erzielt.

Die Polschuhe der Magnetanordnung laufen, wie aus Fig. 2 und Fig. 3 hervorgeht, spitz zu und weisen rechteckförmige Endflächen 14, 15 auf, die parallel zu den Oberflächen der Probekörperscheiben sind. Das Drehsystem ist so zur Magnetanordnung ausgerichtet, daß die Scheiben im inhomogenen Feld der maximal möglichen Kraftwirkung unterliegen. Die hierbei, insbesondere auch durch die aufeinander abgestimmte Formgebung der Polschuhe und der Scheiben bedingte hohe Auslenkungskraft wirkt ebenfalls

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im Sinne einer erhöhten Stabilität des Drehsystems.

Die günstigste Ausgangsstellung des Drehsystems in bezug auf die Magnetanordnung kann z.B. durch Zuführen eine.s"Nullstromes" über die Spannbänder eingestellt werden. Der Strom, der sich im Drahtrahmen verzweigt, fließt durch die Drahtschlaufen und erzeugt dadurch eine magnetische Einstellkraft zur Lagejustierung des Drehsystems. Der gleiche Leitungsweg kann, wie eingangs erwähnt, in bekannter Weise zur Zuführung eines Kompensationsstromes benutzt werden, der selbsttätig geregelt die auslenkende " Kraft des Drehsystems kompensiert, so daß der gemessene Kompensationsstrom den Sauerstoffgehalt des Meßgases repräsentiert.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1J Gerät zur magnetischen Gasanalyse, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gases, bei dem in einer mit Meßgas beschickten Kammer ein hanteiförmiger Probekörper in seiner Achse größten Trägheitsmomentes gegen eine Bückstellkraft drehbar gelagert ist und die Endstücke dabei einem inhomogenen Magnetfeld ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke des Probekörpers als flache, senkrecht zur Drehachse verlaufende Scheiben ausgebildet sind und das Meßgas symmetrisch zur Drehachse an den Scheiben vorbeigeführt ist.

   2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in Richtung der Drehachse einander gegenüberliegende öffnungen zur Durchströmung mit dem Meßgas aufweist und in Höhe der Scheiben seitliche Abzweigungen zum Abströmen von Meßgas entlang der Scheiben vorgesehen sind.

   3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Scheibe ein Polpaar mit konischen Polschuhen zugeordnet ist, die plane, zu den Scheiben parallele Endflächen aufweisen.

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   A-. Gerät nach. Anspruch i bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben des Probekörpers und die Endflächen der Polschuhe von länglicher Gestalt sind und in Längsrichtung parallel zueinander ausgerichtet sind.

   5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Scheibe in Drehrichtung jeweils ein Magnetpolpaar mit Abstand so zugeordnet ist, daß die Scheibe der maximal möglichen Kraftwirkung unterliegt.

   6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus möglichst unmagnetischem Material bestehen.

   7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bjs 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus miteinander verkitteten oder verlöteten dünnwandigen Halbschalen zusamriengesetzt sind.

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