DE2158715C3

DE2158715C3 - Gerät zur magnetischen Gasanalyse

Info

Publication number: DE2158715C3
Application number: DE2158715A
Authority: DE
Inventors: Theodor Dr. Gast; Wolf-Ruediger Dipl.-Phys. Dr. 6000 Frankfurt Marx; Lorenz Dipl.-Ing. Twisselmann
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1971-11-26
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2158715A1; FR2155753A5; JPS5547693B2; US3815018A; GB1363337A; NL174186B; IT970959B; JPS4863793A; DE2158715B2; NL7214992A; NL174186C

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur magnetischen Gasanalyse, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gases, mit einer '·■) aufrechtstehenden Kammer, die zwei seitlich gegenüberliegende, rohrförmige Abzweigstutzen aufweist und mit Gaszu- und -ableitungen versehen ist, mit einem in der Kammer angeordneten, hantelfärmigen Probekörper, der in seiner Achse größten Trägheitsmoments « gegen eine Rückstellkraft in einer horizontalen Ebene drehbar gelagert ist und dessen Endstücke in einem von einem Polpaar mit sich verjüngenden Polenden erzeugten inhomogenen Magnetfeld angebracht sind.

Die Wirkungsweise eines derartigen Gerätes beruht darauf, daß der Probekörper bei Anwesenheit von Sauerstoff oder anderen paramagnetischen Gasbestandteilen entsprechend deren Anteil irn 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 9 47 932 beschrieben, auf optischem Wege gemessen oder mit Hilfe einer Kompensationsmethode in einen elektrischen Strom abgebildet werden, der einem Anzeigegerät zugeführt wird (Offenlegungsschrift 19 51 532).

Die Einleitung des Meßgases erlolgt bei eineir Anordnung nach der deutschen Paten !schrift 9 03 749 hi durch ein Kapillarrohr, das seitlich in die rahmenförrnige Kammer eintritt und unmittelbar nach dem Eintritt nach oben abgebogen ist. In der Kammer strömt das Meßgas gegen eine waagrechte Oberfläche, wo es umgelenkt wird. Durch ein zweites Kapillarrohr, das auf der gegenüberliegenden Seite der Kammer eingeführt und nach unten abgebogen ist, strömt das Meßgas ab. Das hanteiförmige Drehsystem besteht aus zwei durch einen Stab miteinander verbundenen Hohlkugeln.

Die US-Patentschrift 24 76 304 zeigt ein Sauerstoffmeßgerät, bei dem auf einer Metallscheibe ein segmentförmiges Teil befestigt ist, das sich in einem inhomogenen Magnetfeld eines Permanentmagneten befindet Ein zweites auf der Scheibe diametral gegenüber angeordnetes Segmentstück dient dem Balanceausgleich, es trägt nicht zum Meßeffekt bei. Die Kraftwirkung tritt zwischen den kreisförmigen PoI-schuhflächen des Permanentmagneten am ersten segmentförmigen Teil auf. Das Gehäuse des Meßgerätes weist auf der Unterseite zwei Stutzen auf, durch die das Meßgas ein- und ausströmt

Aufgrund des diffizilen und leichten Aufbaus und der geringen meßwirksamen Kräfte reagiert das Drehsystem eines derartigen Gerätes sehr empfindlich auf äußere Einflüsse, wie z. B. Erschütterungen oder Strömungsunregelmäßigkeiten des Meßgases, wodurch die Meßgenauigkeit leidet. Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, die Störanfälligkeit zu verringern und die Meßempfindlichkeit zu erhöhen.

Das in dieser Hinsicht verbesserte Gerät der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die aufrechtstehende Kammer rohrförmig ausgebildet ist und die Gaszu- bzw. -abieitungen an deren oberer bzw. unterer öffnung vorgesehen sind, daß in die beiden seitlich einander gegenüberliegenden, rohrförmigen offenen Abzweigstutzen die beiden Endstücke des Probekörpers hineinragen, daß diese Endstücke des Probekörpers als flache, längliche Scheiben ausgebildet sind, und daß die Polenden plane, den Scheibenflächen der Probekörper entsprechende parallele längliche Endflächen aufweisen.

Durch die Erfindung stellen sich an den Probekörperscheiben Strömungsverhältnisse ein, die eine Stabilisierungswirkung auf das Drehsystem ausüben. Außerdem wird durch die Ausbildung und Formgebung der meßwirksamen Teile des Dreh- und Magnetsystems eine besonders große Kraftwirkung auf das Drehsystem ausgeübt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch das Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 eine Seitenansicht und

F i g. 3 eine Draufsicht auf das Drehsystem und die darunter befindlichen Magnetpole.

Gemäß F i g. 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. Zweckmäßigerweise snd in den Schmalseiten deScheiben 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 Ϊ2, 13 mit den Poischuhen 10', 11' bzw. 12', 13' erzeugt werden. Plattenförmige Joche 16, 17 der Permanentmagnete umschließen die Kammer. Das Gas, dessen Sauerstoffgehalt zu messen ist, strömt in Pfeilrichtuag von oben her in die Kammer 2 ein und umströmt das Drehsystem, wobei ein Teil durch die Abzweigungen 8, 9 und der ι ο 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 Einwirkungen 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 Drehsysten- bt so zur Magnetanordnung ausgerichtet, daß die Schr-ben im inhomogenen Feld der maximal mögliche· Kraftwirkung unterliegen. Die hierbei, insbesondere auch durch die aufeinander abgestimmte Formgebung der Polschuhe und der Scheiben bedingte hohe Auslenkungskraft wirkt ebenfalls im Sinne einer erhöhten Stabilität des Drehsystems. Die Scheiben können auch aus miteinander verkitteten oder verlöteten dünnwandigen Halbschalen zusammengesetzt sein.

Die günstigste Ausgangsstellung des Drehsystems in bezug auf die Magnetanordnung kann z. B. durch Zuführen eines »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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur magnetischen Gasanalyse, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes eines Gases, mit einer aufrechtstehenden Kammer, die zwei seitlich gegenüberliegende, rohrförmige Abzweigstutzen aufweist und mit Gaszu- und -ableitungen versehen ist, mit einem in der Kammer angeordneten, hanteiförmigen Probekörper, der in seiner Achse größten Trägheitsmoments gegen eine Rückstellkraft in einer horizontalen Ebene drehbar gelagert ist und dessen Endstücke in einem von einem Polpaar mit sich verjüngenden Polenden erzeugten inhomogenen Magnetfeld angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die aufrechtstehende Kammer (2) rohrförmig ausgebildet ist und die Gaszu- bzw. -ableitungen an deren oberer bzw. unterer öffnung vorgesehen sind, daß in die beiden seitlich einander gegenüberliegenden, rohrförmigen offenen Abzweigstutzen (8, 9) die beiden Endstücke des Probekörpers hineinragen, daß diese Endstücke des Probekörpers als flache, längliche Scheiben (6, 7) ausgebildet sind, und daß die Polenden plane, den Scheibenflächen der Probekörper entsprechende parallele längliche Endflächen (14,15) aufweisen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus möglichst unmagnetischem Material bestehen.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus miteinander verkitteten oder verlöteten dünnwandigen Halbschalen gebildet sind.

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