DE2164491A1 - Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung des Anteils von Kohlenmonoxyd und der gesamten Kohlenwasserstoffe in einer Gasprobe - Google Patents
Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung des Anteils von Kohlenmonoxyd und der gesamten Kohlenwasserstoffe in einer GasprobeInfo
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Description
KÖGER-STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER
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20. Dez. 1971
Mine Safety Appliances Company Pittsburgh, Penna., USA
Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung des Anteils von Kohlenmonoxyd
und der gesamten Kohlenwasserstoffe in einer Gasprobe.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung
des Anteils von Kohlenmonoxyd und der gesamten Kohlenwasserstoffe in einer Gasprobe.
Zur Durchführung von Untersuchungen im Hinblick auf Luftverschmutzungen
ist es notwendig, Kohlenmonoxyd und die gesamten Kohlenwasserstoffe an vielen verschiedenen örtern zu überwachen
und zu messen. Tatsächlich kann nämlich der Anteil eines jeden zur Luftverschmutzung beitragenden Stoffes sich von Ort zu Ort
beträchtlich, teilweise um Größenordnungen ändern, so daß Zur
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Durchführung von Messungen Messinstrumente mit einem weiten Messbereich
notwendig sind. Dabei sind Messinstrumente, die in der Lage sind, die gesamten Kohlenwasserstoffe zu erfassen,bekannt,
sie können jedoch Kohlenmonoxyd nicht messen. Ein solches Messinstrument 'ist beispielsv/eise ein Wasserstofflammenanalysator,
bei welchem die zu untersuchende Luft einer Flamme aus reinem Wasserstoff zugeführt v/ird. Werden dieser Flamme Kohlenwasserstoffe
zugeführt, dann führt das zu einer Ionisierung der Kohlenstoff atome. Dann erzeugt ein elektrisches Feld über der Flamme
und eine Ionenkollektorelektrode, die über der Flamme gelagert ist, einen den Kohlenwasserstoffanteil proportionalen elektrischen
Strom. Dieser Strom wird von einem Elektrometerschaltkreis gemessen, sein Ausgangssignal zeigt den gesamten Anteil an Kohlenwasserstoffen
in der Probe an. Wie weiter oben schon erwähnt, kann eine solche Wasserstofflammenanalyse bis heute jedoch die
Gegenwart von Kohlenmonoxyd nicht feststellen oder messtechnisch erfassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, gleichzeitig den Anteil an
Kohlenmonoxyd und die gesamten Kohlenwasserstoffe in einer Gasprobe zu messen, die darüber hinaus einen weiten Messbereich
hat und die auch in der Lage ist, solche Messungen auf kontinuierlicher Basis durchzuführen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß erste und
zweite Messeinrichtungen zur Messung von Kohlenwasserstoff, eine Leitung zur Zuführung eines Probeteils an die erste Messeinrichtung
und eine zweite Leitung zur gleichzeitigen Zuführung des Probenrestes an die zweite Messeinrichtung vorgesehen sind, und
daß in der zweiten Leitung ein die Umwandlung von Kohlenmonoxyd in Methan bewirkender Reaktor angeordnet ist, so daß der in
der zweiten Leitung fließende Probeteil einen größeren Kohlenwasser"
stoffanteil aufweist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.
Im folgenden werden anhand der Figuren Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im einzelnen näher erläutert,
dabei zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße
Vorrichtung, während
Fig. 2 in einer ausschnittsweisen Darstellung ein teilweise abgeändertes Ausführungsbeispiel zeigt.
Gemäß Fig. 1 sind ein Paar Wasserstofflammenbrenner 1 und 2, wie
sie bei der Wasserstofflammenanalyse verwendet werden, vorgesehen.
Jeder Brenner weist einen Einlaß für den Wasserstoff auf, der über eine Leitung 3 mit einer geeigneten Wasserstoffquelle
verbunden ist. In den beiden Leitungen können Ventile 4 vorgesehen sein. Verbrennungsluft für die Brenner gelangt über ein
Ventil 6 und die Leitungen 7 in den Basisteil der beiden Brenner, Eine Probenleitung 8 für ein Gas führt eine Gasprobe durch einen
Filter 9 und eine kapillare Verengung 10 und dann durch Verzweigungsleitungen 11 und 12, die jeweils zu dem Wasserstoffeinlaß
jeden Brenners führen. Die Probenleitung 8 kann mit einem Rückdruckregler 13 ausgestattet sein.
Die Leitung 11 geht direkt zum Brenner 1, gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält jedoch die andere Leitung 12 einen
Reaktor, in welchem das in der Probe enthaltende Kohlenmonoxyd in Methan umgewandelt wird. Der Reaktor kann aus einem Gehäuse 15
bestehen, angefüllt mit einem geeigneten Katalysator 16, wie beispielsweise feinmaschiges Nickel, mit einer elektrischen Heizanordnung
3.7 in dem Nickelbett zur Beschleunigung der Reaktion.
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Die Reaktion kann auch mittels Wasserstoff beschleunigt werden, welcher von der Wasserstoffleitung über ein Ventil 18 in die
Probenleitung 8 klangt. Daher werden die gesamten in der Gasprobe enthaltenden Kohlenwasserstoffe beiden Brennern zugeliefert,
wobei jedoch zu einem der Brenner die von dem Methan gelieferten Kohlenwasserstoffe hinzukommen. Das ganze System muß
so ausgelegt sein, daß der Gasprobenstrom aus der Leitung 8 sich
zu gleichen Teilen in die Leitungen 11 und 12 aufteilt. Ist dies nicht der Fall,dann müssen Mittel vorgesehen sein, die eine Eichung
und Einstellung erlauben, um so einen Ausgleich bei ungleichmäßigem Gasfluß in den beiden Leitungen zu erzielen.
Der Kollektor jedes Brenners ist elektrisch mit einem Draht 20 mit dem positiven Eingangsanschluß eines Elektrometers verbunden,
um die Kohlenwasserstoffe in dem dem zugeordneten Brenner zugelieferten Probenteil zu messen, Brenner 1 ist daher auf diese
Weise mit einem Elektrometer 21 und Brenner 2 mit einem Elektrometer 22 verbunden. Beide Elektrometer umfassen Widerstände
üblicher Bereiche. Das von jedem Elektrometer als Folge einer Messung des elektrischen Potentials über der Flamme des zugeordneten
Brenners erzeugte Analysensignal wird einem Verstärker zugeleitet. Daher ist das Elektrometer 21 über einen Verbindungsdraht 23 mit dem negativen Eingangsanschluß eines Verstärkers
und das andere Elektrometer über eine Verbindungsleitung 25 mit dem negativen Eingangsanschluß eines Verstärkers 26 verbunden.
Eine weitere Verbindungsleitung 27 verbindet die Leitung 23 mit dem
positiven Anschluß des Verstärkers 26; dieser positive Anschluß ist darüber hinaus geerdet.
Die Ausgangssignale der Verstärker können über Messanordnungen
oder, mit Hilfe von Schreibern und ähnlichen Anordnungen registriert
und festgestellt werden. Dementsprechend ist der Ausgang des Verstärkers 24 über eine Leitung 30 mit einem Messgerät 31 und
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der Ausgang des anderen Verstärkers über eine Leitung 32 mit einem zweiten Messgerät 33 verbunden. Zu Ausgang und negativem
Eingangsanschluß jedes Verstärkers ist ein Widerstand 34 zur Erzielung einer Verstärkung = L parallel geschaltet.
Der erste Verstärker 24 bewirkt, daß das Messinstrument 31 die gesamten Kohlenwasserstoffe in der Gasprobe anzeigt. Dabei ist
jedoch, wie erkennbar, die elektrische Schaltungsanordnung so getroffen, daß das Signal des ersten Elektrometers 21 von dem
größeren Signal des zweiten Elektrometers abgezogen wird, so daß das an dem Verstärker 26 anstehende Ausgangssignal das Messinstrument
33 lediglich zur Anzeige der auf Methan in der Probe zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe veranlaßt. Da das Methan
durch Umwandlung von Kohlenmonoxyd entstanden ist, kann auf diese Weise der Anteil von Kohlenmonoxyd in der Probe gezeigt werden,
so daß das Messinstrument auch auf Kohlenmonoxydanteile geeicht werden kann. Mit anderen Worten zeigt somit das erste Messinstrument
31 die gesamten Kohlenwasserstoffe, das zweite Messinstrument zeigt dagegen die gesamten Kohlenwasserstoffe zusätzlich
den Kohlenwasserstoffen an, die auf das Methan zurückzuführen sind, abzüglich der gesamten Kohlenwasserstoffe, so daß lediglich die
auf Methan zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe registriert werden.
Die mit den beiden Verstärkern verbundenen abzulesenden Instrumente zeigen daher gleichzeitig die gesamten Kohlenwasserstoffe
und^ den Betrag an Kohlenmonoxyd in der Gasprobe an, unabhängig
davon, ob es sich um eine kontinuierliche Gasprobe oder um chargenmäßige Messungen, d.h. um Einzelmessungen handelt.
Da das Hauptmerkmal der Erfindung in der Umwandlung von Kohlenmonoxyd
in Methan zu sehen ist, so daß die eine Leitung mehr Kohlenwasserstoffe als die andere führt, kann die Erfindung auch
ausgeführt v/erden, wenn für den Kohlenwasserstoff andere Detektor-
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anordnungen als die erwähnten Kohlenwasserstofflammendetektoren verwendet werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verstärker weggelassen. Ein Widerstand 40 ist mit einem Messinstrument
41 in Reihe an den Ausgang eines Elektrometers 42 angeschlossen, welches mit dem Wasserstofflammendetektor verbunden
ist, dem der Gasprobenteil zugeführt ist, in welchem Kohlenmonoxyd nicht in Methan umgewandelt ist. Der Ausgang des anderen
Elektrometers 43 ist über eine Anschlußleitung 44 mit einem Widerstand 45 verbunden. Die Widerstandswerte der beiden Widerstände
sind gleich; sie sind über eine gemeinsame Verbindungsleitung 46 mit einem weiteren Messinstrument 47 oder einer ähnlichen
Anordnung verbunden.
Auch hier zeigt das erste Messinstrument 41 die gesamten Kohlenwasserstoffe
in der Probe an. Das andere Messinstrument zeigt lediglich die Kohlenwasserstoffe, die von der Umwandlung von
in Methan herrühren. Dies ist darauf zurückzuführen, weil der durch den Widerstand 40 fließende Strom einen
gleichen, durch den anderen Widerstand fließenden Stromanteil aufhebt, so daß lediglich der Strom übrigbleibt, der ein Maß
für die auf Methan zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe ist. D.h., daß der verbleibende Strom das Messinstrument 47 insofern
beaufschlagt, daß dieses den Anteil von Kohlenmonoxyd in der Messprobe anzeigt.
Es versteht sich, daß, wie auch schon weiter vorn erwähnt, auch andere Ausführungsbeispiele unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Prinzips der Umwandlung von Kohlenmonoxyd in Methan möglich sind, desgleichen auch Abwandlungen hinsichtlich der Kohlen
wasserstof f detektoren .
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Claims (9)
1. Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung des Anteils von Koh-
■ lenmonoxyd und der gesamten Kohlenwasserstoffe in einer Gasprobe,
dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Messeinrichtungen (lf 2) zur Messung von Kohlenwasserstoff, eine
'Leitung (11) zur Zuführung eines Probenteils an die erste Messeinrichtung (1) und eine zweite Leitung (12) zur gleichzeitigen
Zuführung des Probenrestes an die zweite Messeinrichtung (2 ) vorgesehen sind und daß in der zweiten Leitung
(12) ein die Umwandlung von Kohlenmonoxyd in Methan bewirkender Reaktor (15) angeordnet ist, so daß der in der zweiten
Leitung (12) fließende Probenteil einen größeren Kohlenwasserstoff
anteil aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, da'^rch gekennzeichnet, daß der
Reaktor ein katalytisches Bett (16) und eine Anordnung (17) zur Heizung des Bettes sowie Mittel zur Versorgung des Bettes
mit Wasserstoff aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Messeinrichtungen zur Messung von Kohlenwasserstoff aus ersten (1) und zweiten Wasserstofflammenbrennern (2) bestehen
.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß den Messeinrichtungen (1, 2) Messanordnungen (21, 241 31) zur Anzeige der gesamten Kohlenwasserstoffe in
dem in der ersten Leitung (11) angelieferten Probenteil und
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Messanordntingen (22, 26, 33) zur Anzeige lediglich der auf
das Methan zurückzuführenden Kohlenwasserstoffe zugeordnet sind, die in dem in der zweiten Leitung (12) geführten Probenteil
enthalten sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messanordnungen Anordnungen
(1, 21, 24, 31) zur Feststellung und Anzeige der gesamten Kohlenwasserstoffe in dem von der ersten Leitung (11) geführtem
Probenteil aufweisen, sowie Anordnungen (2, 22, 26, 33) zur Feststellung der gesamten von der zweiten Leitung (12)
geführten Kohlenwasserstoffe und Anzeigeanordnungen (33) zur Anzeige des sich durch Subtraktion des ersten festgestellten
Kohlenwasserstoffgehaltes von dem zweiten festgestellten Kohlenwasserstoffgehaltes ergebenen Ergebnisses.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Anordnungen (21, 22) zur Erzeugung von dem Anteil an Kohlenwasserstoffen in der in jeder Leitung geführten
Gasprobe proportionalen elektrischen Signale vorgesehen sind, einer Messanordnung (31) zur Messung und Anzeige
des kleineren Signals, Anordnungen (27, 40, 45) zur Subtraktion des kleineren Signales von dem größeren und Messanordnungen
(33) zur Messung und Anzeige des verbleibenden, auf Methan zurückzuführenden Kohlenwasserstoffanteiles in
der in der zweiten Leitung (12) geführten Probe.
7. Vorrichtung nach einem der Ansrpüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das kleinere Signal negativ und das größere Signal positiv ist und das zwei in Reihe geschaltete Widerstände
(45, 40) gleicher Größe vorgesehen sind, derart, daß das kleinere Signal von dem größeren abgezogen wird, daß
in der das kleinere Signal führenden Leitung ein Messinstru-
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ment (41) und daß an dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände und gegen Masse ein weiteres Messinstrument (47) zur
Messung des Differenzwertes angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den ersten und zweiten Flammenbrennern
(1, 2) erste (21) und zweite Elektrometer(22) zur
Messung ihrer Leitfähigkeit zugeordnet sind, daß die Elektrometer mit ersten (24) und zweiten Verstärkern (26) mit positiven und negativen Eingangsanschlüssen zur Anzeige des gesamten Kohlenstoffgehaltes in dem jeweiligen Probenteil ver-
Messung ihrer Leitfähigkeit zugeordnet sind, daß die Elektrometer mit ersten (24) und zweiten Verstärkern (26) mit positiven und negativen Eingangsanschlüssen zur Anzeige des gesamten Kohlenstoffgehaltes in dem jeweiligen Probenteil ver-
• bunden sind und daß das Ausgangssignal des ersten Elektrometers
(21) sowohl dem negativen ELngangsanschluß des zugeordneten Verstärkers (24) als auch dem positiven Eingangsanschluß des dem anderen Elektrometer (22) zugeordneten Verstärkers
(26) zugeführt ist, derart, daß das vom ersten Elektrometer (21) abgeleitete Signal den Signalanteil des zv/eiten
Verstärkers auslöscht, der von nicht auf Methan zurückzuführende Kahlenwasserstoffe herrührt,, und daß das Ausgangssignal
jedes Verstärkers angezeigt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des ersten Elektrometers (42) direkt mit einem Messinstrument (41) und die in Reihe geschalteten
Widerstände (40, 45) mit dem Ausgang des anderen Elektrometers (43) verbunden ist und daß der Verbindungspunkt der beiden Widerstände über ein dazwischen geschaltetes
Messinstrument (47) mit Masse verbunden ist.
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Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11354871A | 1971-02-08 | 1971-02-08 | |
| US11354871 | 1971-02-08 |
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|---|---|
| DE2164491A1 true DE2164491A1 (de) | 1972-08-24 |
| DE2164491B2 DE2164491B2 (de) | 1976-10-14 |
| DE2164491C3 DE2164491C3 (de) | 1977-05-26 |
Family
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3136034A1 (de) * | 1980-09-13 | 1982-09-09 | Matsushita Electric Works, Ltd., Kadoma, Osaka | Gasdetektor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3136034A1 (de) * | 1980-09-13 | 1982-09-09 | Matsushita Electric Works, Ltd., Kadoma, Osaka | Gasdetektor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA918049A (en) | 1973-01-02 |
| DE2164491B2 (de) | 1976-10-14 |
| GB1334286A (en) | 1973-10-17 |
| US3692492A (en) | 1972-09-19 |
| JPS5266485U (de) | 1977-05-17 |
| IT948360B (it) | 1973-05-30 |
| JPS5238235Y2 (de) | 1977-08-31 |
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