DE2833553A1

DE2833553A1 - Automatische gasdurchflussregelvorrichtung

Info

Publication number: DE2833553A1
Application number: DE19782833553
Authority: DE
Inventors: Iii Chester G Fisher; Roger W Targowski
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-07-31
Publication date: 1979-11-29
Also published as: AU3771478A; IT1116208B; AU516406B2; IT7949134A0; JPS6128293B2; GB1588478A; CA1108432A; DE2833553C2; JPS54161989A

Description

PATeNCTAlMVVAUlTE'. A. GRÜNECKER

" CWL-WG.

H. KINKELDEY ^Q^orCTO ^w· STOCKMAIR

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K. SCHUMANN

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8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

Automatische Gasdurchflussregelvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Atomabsorptionsspektrometer und betrifft insbesondere eine automatische Gasregelvorrichtung für in der Atomabsorptionsspektroskopie verwandte Brenner.

Bei der Atomabsorptionsspektroskopie, wie sie beispielsweise in der US -pS 2.847.899 dargestellt ist, liefert die Messung der Absorption eines Strahlungsbündels an einer

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für ein bestimmtes Element charakteristischen Resonanzspektrallinie ein Mass für die Konzentration dieses Elementes in einer Originalprobelösung. Das gegenwärtig gebräuchlichste Verfahren zum Atomisieren eines Elementes zur Absorptionsmessung besteht darin, eine flüssige Probelösung des betreffenden Elementes in einen Gasbrenner einz.ulei.ten, in dem Tropfen der Lösung zerstäubt und die Elemente schliesslich in den atomaren Zustand gebracht werden, um eine beträchtliche Menge des betreffenden Elementes in seinem atomaren Zustand in den Strahlengang des Strahlungsbündels zu bringen.

Um eine geeignete Verbrennung der das Element enthaltenden Lösung zu bewirken, muss die Flüssigkeit in einen feinen Sprühnebel umgewandelt werden und dann mit einem Brennstoff und einem Oxidationsmittelgas gemischt werden, bevor sie in den Brenner eingeleitet wird. Der feine Sprühnebel wird über einen Zerstäuber erz-ielt, der in der US -Patentanmeldung 634.587 beschrieben wird.

Ein Zerstäuber verwendet im allgemeinen eine venturirohrartige Einschnürung, die ein sich schnell bewegendes Gas, das im folgenden als Oxidationsmittel bezeichnet wird, an einer Öffnung
vorbeiführt, wodurch ein Teil der flüssigen Probelösung in den Gasstrom mitgerissen wird und eine Atomisierung der Flüssigkeit bei diesem Vorgang erreicht wird. Es kann davon gesprochen werden, dass die Flüssigkeit durch den Venturirohreffekt,der durch den sich schnell bewegenden Gasstrom hervorgerufen wird, angesaugt wird.

Das mit der Probesubstanz beladene Gas oder Oxidationsmittel
strömt anschliessend in die Brennerkammer, wo es mit zusätzlichem Oxidationsmittel von einem Hilfseinlass und einem Brennstoff, beispielsweise Acetylen gemischt wird. Dieses Gemisch
wird dann in den Brennerkopf eingeführt, wo es gezündet wird.

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Die Empfindlichkeit der Absorptionsmessung hängt von vielen Einflussfaktoren ab, von denen einer der Zustand, der Flamme des Brenners/ d.h. die Anreicherung des Brennstoffoxidationsgemisches ist. Für die Empfindlichkeit der Messung ist es gleichfalls erforderlich, den Zerstäuber, der die Menge der flüssigen Probesubstanz, die durch das schnellströmende Gäs angesaugt wird,ändert, optimal einzustellen. Aufgrund der Eigenart der Vorrichtung, mehr oder weniger von der Probesubstanz anzusaugen, da nämlich sich der Durchfluss des Oxid.ationsmittels durch die Venturirohreinschnürung verändert, besteht ersichtlich ein Nebeneffekt auf den Zustand der Flamme, der einen direkten.Einfluss auf die Empfindlichkeit der Messung hat. Bei bekannten Vorrichtungen musste die Bedienungsperson auf den Hilfseinlass für den Brenner zurückgreifen und den Oxidationsmitteldurchfluss ändern, um die letzte Einstellung des Zerstäubers und ihren Einfluss auf den Oxidationsmitteldurchfluss in den Brenner zu kompensieren.

Ziel der Erfindung ist eine automatische Gasregelvorrichtung, bei der diese Nachstellungen aufgrund der Einstellung des Zerstäubers nicht notwendig sind.

Eine automatische Gasregelvorrichtung sollte weiterhin auf optimale Analyseparameter programmierbar sein. Was den angesprochenen technischen Bereich, nämlich die Atomabsorptionsspektrometrie anbetrifft, so sollten beispielsweise die optimalen Brennstoffoxitationsmitteldurchsätze, die Wellenlängen der Elemente, die Brennstoffoxitationsmitteleigenschaften und ähnliche Parameter, die durch den Analytiker im Laboratorium optimiert werden könnten, für jede Messung selbst bei verschiedenen Instrumenten konstant gehalten werden. Die optimalen Werte für diese Parameter können erforderlichenfalls in einer Speichereinrichtung, beispielsweise auf Magnetkarten ge-

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speichert werden, die dazu verwandt werden können, verschiedene Instrumente zu programmieren, um optimale Ergebnisse sicherzustellen.

Ziel der Erfindung ist daher eine Vorrichtung, die unabhängig vom verwandten Instrumentensystem identisch auf vorprogrammierte optimale Brennstoffoxitationsmittelgasdurchsätze anspricht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in einer von der Bedienungsperson unabhängigen Einstellung des Oxidationsmitteldurchflusses für den Hilfseinlass eines Brenners, um die Einflüsse der Zerstäubereinstellungen auf den hindurchgehenden Oxidationsmitteldurchfluss auszugleichen.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine pneumatische Regeleinrichtung zum Nachstellen des Oxidationsmitteldurchflusses . des Hilfseinlasses geliefert werden, die auf die Einstellungen des Zerstäubers anspricht.

Durch die Erfindung soll weiterhin eine pneumatische Korrektureinrichtung geliefert werden, die sowohl die Änderung im Durchfluss des Oxidationsmittels zum Einlass des Zerstäubers wahrnimmt, als auch den Durchfluss des Oxidationsmittels zum Hilfseinlass auf die wahrgenommene Änderung des Zerstäubers ansprechend korrigiert.

Dazu wird erfindungsgemäss eine automatische Gasdurchflussrege !vorrichtung zur Verwendung bei einem Atomabsorptionsspektrometer mit einem Brenner zum Verbrennen eines Gemisches aus Brennstoff, Oxidationsmittel und einer ein unbekanntes Element enthaltenden Probesubstanz geliefert, die eine Brennstoff versorgungseinrichtung, die für einen vorbestimmten Brennstoffdurchfluss zum Brenner auf der Basis eines gespeicherten elektrischen Signales sorgt, das einem vorher bestimmten optimalen Durchsatz entspricht, einen Zerstäuber, der eine verän-

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derliche Menge an. Probesubstanz einführt und zur Änderung des Probesubstanzdurchflusses verstellbar ist, um das gemessene Signal des Spektrometers zu optimieren, eine veränderbare Hilfsoxidationsmittelversorgungseinrichtung, deren Durchfluss verändert werden kann, um Unterschiede zwischen einem vorbestimmten Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels, der für eine vorgeschriebene Empfindlichkeit des Spektrometers erforderlich ist,und der von der Einrichtung zum Einführen der'Probesubstanz gelieferten sich ändernden Menge wegen der erforderlichen Einstellung zur Optimierung des gemessenen Signales ausgleicht, eine Einrichtung, die den Durchfluss des Oxidationsmittels sowohl.durch den die Probesubstanz einführenden Zerstäuber, als auch'durch die veränderliche Oxidationsmittelversorgungseinrichtung misst und eine Einrichtung aufweiset, die den wahrgenommenen Durchfluss des Oxidationsmittels mit dem vorbestimmten Durchfluss des Oxidationsmittels vergleicht, der für eine vorgeschriebene Empfindlichkeit erforderlich ist, wobei weiterhin eine Ein-, richtung vorgesehen ist, die den Durchfluss des Oxidationsmittels an der veränderlichen Oxidationsmittelversorgungseinrichtung auf diesen Vergleich ansprechend nachstellt, um sicherzustellen, dass der Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels zum Brenner auf einer vorbestimmten Höhe gehalten wird. Vorzugsweise wird die Vorrichtung im wesentlichen pneumatisch gesteuert. Die Einrichtung zum Messen der beiden Oxidationsmitteldurchsätze und zum Vergleichen dieser Durchsätze mit dem vorbestimmten Gesamtdurchsatz besteht insbesondere aus einem pneumatisch betätigten.Rechenrelais, das weiterhin eine Einrichtung aufweist, die auf den Vergleich anspricht und den Oxidationsmitteldurchfluss von ihrer Einlass-zu ihrer Auslassöffnung nachstellt, wobei die Auslassöffnung ihrerseits die veränderliche Oxidationsmitteleinrichtung versorgt. Das hat zur Folge, dass die Gesamtoxidationsmittelmenge für den Brenner auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

0.098487.8484.-'

Ein bevorzugter Gedanke der. Erfindung besteht in einer programmierbaren Gasdurchflussregelvorrichtung zur Verwendung bei der Atomabsorptionsspektroskopie. Ein pneumatisches System sorgt für einen vorbestimmten Durchfluss an Brennstoff· und Oxidationsmittel zum Brenner. Erfindungsgemäss werden Änderungen im Oxidationsmitteldurchfluss aufgrund der Einstellungen des Zerstäubers dadurch kompensiert, dass der Oxidationsmitte !durchfluss zum Hilfseinlass des Brenners nachgestellt wird. Dabei wird ein pneumatisches Rechenrelais verwandt, das den Oxidationsmitteldurchfluss zum Zerstäuber wahrnimmt und gleichzeitig den Durchfluss zum Hilfseinlass so nachstellt, dass der Gesamtdurchfluss an Oxidationsmittel einen vorbestimmten . optimalen Durchsatz, erfüllt. Die andauernde überwachung der Zerstäuberleitung durch das Rechenrelais erlaubt eine fort laufende Nachstellung des Oxidationsmitteldurchflusses, um folgende Nachstellungen auszugleichen.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:

Fig.1 z.eigt in einer Seitenansicht eine Einrichtung aus einem Zerstäuber und einem Brenner, die im typischen Fall bei einem Atomabsorptionsspektrometer verwandt wird.

Fig.2 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Gasregelvorrichtung.

In Fig.1 ist eine typische Einrichtung aus einem Zerstäuber und einem Brenner dargestellt, die bei der Atomabsorptionsspektroskopie verwandt wird. Sie weist eine Kammer 1o zum Mischen des Brennstoffes, des Oxidationsmittels und der das unbekannte Element enthaltenden Probesubstanz auf. Diese Kammer versorgt den Brenner 12, in der das Gemisch aus dem Brennstoff, dem Oxidationsmittel und der Probesubstanz zündet. Die Versorgung der Kammer erfolgt über eine Brennstoffleitung 14,

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die ein geeignetes Gas, beispielsweise Acetylen von einem regulierten Gasvorrat liefert.

Mit der Kammer 1o steht axial ein Zerstäuber 16 in Verbindung. Der innere Aufbau des Zerstäubers ist nicht dargestellt, es versteht sich jedoch, dass der Zerstäuber in ähnlicher Weise, wie viele derartige auf dem Markt befindliche Einrichtungen arbeitet. Ein. typisches Beispiel ist in der US-Patentanmeldung 634.587 dargestellt. Der Zerstäuber leitet einen veränderlichen Durchfluss der das unbekannte Element enthaltenden Probesubstanz in die Mischkammer.

Die Probelösung ist in einem Becher, beispielsweise in dem Becherglas 18 enthalten. Im typischen Fall besteht die Probesubstanz aus einem nicht bekannten Metall in einer Lösung. Durch die Saugwirkung der venturirohrartigen Verengung im Zerstäuber wird die Lösung aus dem Becherglas durch das Kapillarrohr 2o gesaugt. Das Ansaugen der Probesubstanz erfolgt durch ein sich schnell bewegendes Gas, das im typischen Fall durch die Venturirohrverengung strömt und die Lösung in den Zerstäuber saugt, um sie in einen feinen Sprühnebel zu zerstäuben. Das sich schnell . bewegende Gas tritt über die Rohrleitung 22 in den Zerstäuber ein. Im allgemeinen wird dieses Gas als Oxidationsmittel bezeichnet.. Im typischen Fall kann es Dist ickstoffmonoxid oder Luft sein.

Um den Zerstäuber auf ein möglichst wirksames Ansaugen der Probesubstanz einzustellen, würde die Bedienungsperson für die dargestellte Baueinheit den Einstellknopf 24 drehen. Dadurch würde der Durchfluss der Probesubstanz in die Vorrichtung verändert, aufgrund des Aufhaus des Zerstäubers wird sich jedoch ein entsprechender Einfluss auf den Durchfluss des Oxidationsmittels ergeben, das durch die Rohrleitung 22 in den Zerstäuber eintritt. Die Einstellung des Zerstäubers durch die Bedienungsperson auf ein optimales gemessenes Signal im Spektralphotometer

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wird sich von Gerät zu Gerät ändern, so dass unterschiedliche Einflüsse auf den Durchsatz, des Oxidationsmittels durch die Rohrleitung 22 die Folge sind. Da sich die dem Brenner gelieferte Oxidationsmittelmenge ändert, würden sich ausser bei der erfindungsgemässen Vorrichtung auch der Zustand der Flamme und somit die Signalmessung ändern.

Der Zerstäuber steht im typischen Fall axial mit der Mischkammer über einen abgedichteten Anschluss 26 in Verbindung.

An die Mischkammer ist eine veränderliche Hilfsversorgung für das Oxidationsmittel angeschlossen. Diese Hilfsversorgung erfolgt über die Rohrleitung 28. Wie es später anhand von Fig.2 näher dargestellt wird, wird die an dieser Stelle zugeführte Oxidationsmittelmenge gleich dem Unterschied zwischen dem vorbestimmten Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels, der beispielsweise durch einen Analytiker als notwendig festgestellt wird, um eine vorbe-

stimmte Empfindlichkeit herzustellen, und zwischen der sich ändernden Menge sein, die durch den Zerstäuber der Kammer geliefert wird.

Um den Durchfluss des Oxidationsmittels, das dem Zerstäuber geliefert, wird zu messen, ist eine in der Leitung vorgesehene Einrichtung, beispielsweise eine Drossel in der Rohrleitung 22 zur Oxidationsmittelversorgung vorgesehen. Die Drossel ist bei 3o dargestellt. ■

Der Durchsatz wird durch die Überwachung des Druckes auf beiden Seiten der Drossel gemessen. Das erfolgt durch Drucküberwachungsmündungen 32 und 34, die an die Rohrleitung 22 und 82 jeweils angeschlossen sind. Für die angegebene Strömungsrichtung des Oxidationsmittels ist der Druck am Anschluss 34 grosser als am Anschluss 32.

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Die Anschlüsse 32 und 34 sind so dargestellt, dass sie zu einem sogenannten Rechenrelais führen, dessen Arbeitsweise, soweit es die erfindungsgemässe Gasdurchflussregelvorrichtung anbetrifft, später anhand von Fig.2 beschrieben wird. Dieses Relais arbeitet im allgemeinen so, dass es den Druckunterschied über der Drossel 3o mit einem vorbestimmten Befehlsdruck,der auf einer vorbestimmten Empfindlichkeit des Spektrometers basiert, vergleicht, und den Oxidationsmitteldurchfluss zwischen dem Hilfseinlass, der als Einlass 28 bezeichnet ist, und dem Zerstäubereinlass, der als Einlass 22 bezeichnet wird, nachstellt, um dadurch Änderungen im Oxidationsmitteldurchfluss in der Rohrleitung 22 aufgrund der Nachstellung des Zerstäubers am Knopf 24 zu kompensieren. ■

In Fig.2 ist in Ibrm eines Blockschaltbildes die Anordnung der. verschiedenen pneumatischen Bauelemente dargestellt, die die erfindungsgemässe Vorrichtung ausmachen. Identische Bauelemente in Fig. 1 und Fig.2 sind mit denselben Bezugszeichen versehen, obwohl sie in Fig.2 in Form des Blockschaltbild äquivalentes dargestellt sind.

Was zunächst die Brennstoffversorgung anbetrifft, so wird dem System über die Rohrleitung 36 der Brennstoff des Brenners, nämlich Acetylen zugeführt. Acetylen wird deshalb verwandt, da es leicht erhältlich und preiswert ist. Die Rohrleitung 36 steht mit einem Druckschalter 38 in Verbindung, der, bevor er schliesst, eine Sicherheitsdruckhöhe, wahrnimmt. Im typischen Fall.kann das Acetylen am Einlass auf einem Druck in der Grössenordnung von etwa 1,o5kg pro cm² stehen, während der Druckschwellenwert des Schalters 38 auf ο,49 kg pro cm² gewählt ist. Der Schalter leitet den Brennstoff über zwei Rohrleitungen 4o und 42 zu zwei Solenoiden. Das erste Solenoid 44 wird am Anfang erregt und leitet den Brennstoff in die Rohrleitung 46 zum Zündteil des Brenners. Wenn der Brenner einmal gezündet ist, öffnet das SoIe-

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noid 44_/so dass der Brennstoffdurchgang blockiert wird.

Während des folgenden Brennerbetriebes wird das Solenoid 48 geschlossen und wird der Brennstoff durch dieses Solenoid 48 zur Rohrleitung 5o und zum Druckregler 52 geleitet. Der Regler 42 gibt im typischen Fall.Brennstoffgas mit einem Druck von o,84 kg pro cm² ab. Diese Höhe des Druckes ist das Maximum, das aufgrund der Instabilität von Acetylen oberhalb dieses Druckes bei einem Brenner verwandt werden kann.

Der Regler steht mit einem Volumenvergrösserer oder Volumenbooster 56 in Verbindung. Ein typisches derartiges Bauelement ist das Modell 2o , hergestelle von Industrial Products Division der " Fairchild Company. Dieser Volumenvergrösserer spricht auf einen über die Leitung 58 befohlenen Druck an, um den Druck des Acetylens von o,84 kg pro cm² weiter auf einen Wert herabzusetzen, der vorher als der für die Spektrometerempfindlichkeit optimale Wert festgelegt worden ist. Der Druck des Gases in der Rohrleitung 57 beträgt beispielsweise im typischen Fall o,42 kg pro cm². Die Rohrleitung 57 steht mit der Brennstoffeinlassleitung 14 in Verbindung, die im Vorhergehenden anhand von Fig.1 beschrieben wurde.

Das Eingangssignal für den befohlenen Druck, das am Volumenvergrösserer 56 liegt, kommt von einem Spannungsdruckwandler 6o. Dieser empfängt auf der Eingangsleitung 62 ein analoges Signal von einem Digitalanalogwandler 64. Der Digitalanalogwandler wird über die Leitung 66 mit einem digitalen Wort versorgt, das permanent in einer typischen Speichereinrichtung, beispielsweise auf einer Magnetkarte oder Magnetplatte gespeichert ist. Das digitale Wort gibt den optimalen Durchfluss des Brennstoffes wieder, wie er durch einen Analytiker vorher zum Erzielen optimaler Parameter für das System bestimmt worden ist.

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Der Volumenbooster ist beispielsweise bei der Verwendung von Acetylen ein nichtentlastender Typ, der die notwendige Acetylenmenge in den Brenner, um den befohlenen Druckunterschied zu erreichen,und nicht in die Luft bläst, wie es im Fall eines entlastenden Boosters sein kann.

Das über die Leitung 62 am Wandler 60 liegende Signal hat im typischen Fall einenSpannungspegel von 0-9 Volt, wobei der entsprechende Druck _f der vom Wandler über die Leitung 58 ausgegeben wird, zwischen o,2 und 1,0 kg pro cm² liegt. Ein typischer Wandler ist das Modell T 51o9 von.Industrial Pruducts Division der Fairchild Company. ·

Im Obigen wurde die Einrichtung zur Versorgung des Brenners mit einem vorbestimmten Durchsatz des Brennstoffes nach Massgabe eines vorgegebenen Befehls beschrieben. In dieser Weise ist die Optimierung eines wichtigen Parameters sichergestellt.

Die Gesamtoxidationsmittelversorgung für das System erscheint in der Rohrleitung 68 und verwendet als Quelle entweder die Distickstoffmonoxidversorgung über die Leitung 69., den Druckschalter 7o und das Solenoid 72, oder die Luft über die Leitung 73, den Druckschalter 74 und das Solenoid 76. Die Druckschalter 7o und 74 sind im typischen Fall auf einen Druck von 1,76 kg pro cm² eingestellt. In Abhängigkeit vom verwandten Oxidationsmittel wird durch eine geeignete Steuerung entweder das Solenoid 72 oder das Solenoid 76 ausgewählt.

Das Oxidationsmittel in der Rohrleitung 68 wird einem Druckregler 78 zugeführt, der die Höhe des Druckes in der Rohrleitung 80 im typischen Fall auf einem Wert von 2,25 kg pro cm² hält. Die Rohrleitung 80 steht über ein T-Stück mit den Rohrleitungen 82 und 84 in Verbindung. Die Rohrleitung 82, die bereits anhand von Fig.!beschrieben wurde, ist mit der Drossel 3o verbunden. Wie es bereits dargestellt wurde, liegt die stromabwärtsliegende

. . - 12 ORtGINAiINSPECTED S0 9 848

Seite der Drossel am Oxidationsmitteleinlass des Zerstäubers über die Rohrleitung 22.

Mit 86 ist eine pneumatische Recheneinheit bezeichnet, die im typischen Fall als Rechenrelais bekannt ist. Ein Standardbauelement ist das Modelle 22, hergestellt von Industrial Products Division der Fairchild Company. Es ist im allgemeinen gleichfalls ein nichtentlastender Typ. Das Rechenrelais weist eine Einlassöffnung S für das Oxidationsmittel und eine Auslassöffnung P auf. Diese stehen jeweils mit der Rohrleitung 84, der veränderlichen Oxidationsmittelversorgung, und dem Hilfseinlass 28 für die Mischkammer in Verbindung.

Das Relais wiest weiterhin Anschlüsse C und A auf, die jeweils mit den Drucküberwachungsanschlüssen an beiden Seiten der in der Leitung liegenden Drossel 3o verbunden sind.

Das Rechenrelais weist weiterhin einen Befehlsdruckanschluss B auf, der mit einem Befehlsdrucksignal über die Leitung 88 versorgt wird, das von einem Spannungsdruckwandler 9o stammt. Dieser liefert einen Befehlsdruck an seinem Ausgang von dem typischen Fall o,21 - 1 ,o5 kg pro cm² nach Massgabe eines analogen Signals mit einem Pegel von ο - 9 Volt, wie es über die Eingangsleitung 92 empfangen wird. Das analoge Signal wird durch den Digitalanalogwandler 94 erzeugt und ist proportional einem vorbestimmten digitalen Wort, das an der elektrischen Eingangsleitung 96 empfangen wird. Das digitale Wort auf der Leitung 96 wird genauso, wie das Signal, das den vorbestimmten" Brennstoffdurchsatz wiedergibt, in einer Speichereinrichtung, beispielsweise auf einer Magnetkarte oder Magnetplatte, gespeichert. Auch dieser Wert wird vorher durch einen Analysator bei der Ermittlung der optimalen Werte für die verschiednene Parameter bestimmt, die als notwendig zum Optimieren der Empfindlichkeit des Instrumentes angesehen werden.

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"ί. ν Der am Spannungswandler 9o und dem vorher beschriebenen Wandler

*^: 60 liegende Druck wird von einer Luftversorgungsleitung ent-

wickelt und liegt über die Leitung 98 am Wandler 9o. Die Leitung

I' 98 ist mit einem Druckregler I00 verbunden, der über eine Lei-

|. tung 1o2 mit dem vorher erwähnten Druckschalter 7.4 in der Luft-

%' einlassleitung verbunden ist. Der Regler I00 hält den Druck in.

I; den Leitungen 98 und 1o4, d. h. in den Versorgungsleitungen für H ■ die Wandler auf einem passenden Druck, der für die Befehlsfunktion der beiden Wandler notwendig ist. Im typischen Fall liegt der

f Druck in diesen Leitungen in der Grössenordnung von 1,41. kg pro

S cm² .

Das Rechenrelais ist eine bekannte Einrichtung, die Kammern und

■ Membranen verwendet, um die Gleichung P=A+B-C+K zu erfüllen, wobei P der Druck am Auslassanschluss für das Oxidationsmittel ist, A und C die Drucke an beiden Seiten der Drossel bezeichnen und B der Befehlsdruck vom Wandler 9o ist.

K ist eine Messwertverschiebung, die durch eine mechanische Einstellung am Rechenrelais erzielt .wird. Sie wird anfänglich so festgelegt, dass am Anschluss P ein ausreichender Druck sichergestellt ist, der den niedrigsten Durchsatz des Oxidationsmittels bei dem niedrigsten digitalen Befehl auf der Leitung 96 liefert.

Das Rechenrelais hat somit ersichtlich die Funktion, dass es' den Durchfluss des Oxidationsmittels zum Zerstäuber und zur HilfsVersorgungseinrichtung des Oxidationsmittels misst und mit einem vorbestimmten befohlenen Durchsatz für das Oxidationsmittel vergleicht, der durch den Druck auf der Leitung 88 wiedergegeben wird. Das Relais stellt den Durchfluss des Oxidationsmittels am Hilfseinlass nach Massgabe dieses Vergleiches nach und führt laufend eine Neueinstellung des Durchflusses durch, wenn es eine Änderung des Durchflusses zum Zerstäuber durch die Drossel 3o wahrnimmt.

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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ersichtlich in verschiedener Weise, beispielsweise dadurch abgewandelt werden, dass statt eines Rechenrelais eine Einrichtung, die den Durchfluss des Oxidationsmittels zur die Probesubstanz einleitenden Einrichtung, d.h. zum Zerstäuber in der Versorgungsleitung 22 misst, sowie eine Einrichtung verwandt werden,die den Durchfluss in der Leitung 28 misst. Diese können im typischen Fall elektrische Signale erzeugen, die dann mit dem elektrischen Befehlssignal verglichen werden. In jeder Versorgungsleitung können Ventile vorgesehen sein, die auf den Vergieich der elektrischen Signale hin betätigt werden, um die Oxidationsmittelmenge, die in den Hilfseinlass strömt, auf der Grundlage des Vergleiches zu verändern.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel· der erfindungsgemässen Vorrichtung hat den Vorteil, dass das Rechenrelais sowohl die Änderungen im Durchfluss des Oxidationsmittels zum Zerstäuber wahrnehmen,"als auch die entsprechende Nachstellung des Durchflusses des Oxidationsmittels zum Hilfse'inlass ausführen kann.

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-Si-

Leerseite

Claims

A. GRUNECKER

OIPI.-INGL

H. KINKELDEY

DR-ING

W. STOCKMAIR

DR-INS · AeE [CAUKH

K. SCHUMANN

DR RBl NAT ■ DiPU-PHVS.

P. H. JAKOB

WL-INQ

G. BEZOLD

CA FEFl NAT- D Pk-OEM.

The Perkin—Elmer Corporation
Norwalk, Connecticut 06856, USA

Automatische Gasdurchflussregelvorrichtung

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

31. Juli 1978 P 12 864

PATENTANSPRÜCHE

Automatische Gasdurchflussregelvorrichtung für ein Atomabsorptionsspektrometer mit einer Einrichtung zum Verbrennen eines Gemisches aus Brennstoff, Oxidationsmittel und einer ein unbekanntes Element enthaltenden Probesubstanz, ge k e η η zeichnet durch eine Einrichtung (14) zur Versorgung des Brenners (12) mit einem vorbestimmten Brennstoffdurchfluss _r

TELEFON (088) 230863 TELEX

MONAPAT

TELEKOPIERER

S-

durch eine Einrichtung (16) zum Zuführen eines veränderlichen Durchflusses der das unbekannte Element enthaltenden Probesubstanz zum Brenner (12), die verstellbar ist, um den Probesubstanzdurchfluss zur Optimierung des gemessenen Signals des Spektro-* meters nachzustellen, wobei die Nachstelleinrichtung eine Einrichtung (22) zur Versorgung des Brenners (12) mit Oxidationsmittel aufweist, dessen Durchfluss von der Einstellung für die Versorgung mit der grdbesubstanz abhängt, durch eine Einrichtung (28) zur Versorgung des Brenners (12) mit einem veränderlichen Oxidationsmitteldurchfluss, der gleich dem Unterschied zwischen dem vorbestimmten Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels, der für eine vorgeschriebene Empfindlichkeit des Spektormeters erforderlich ist, und der sich ändernden Oxidationsmittelmenge ist,: die von der Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz zugeführt wird, durch eine Einrichtung zum Messen des Oxidationsmitteldurchflusses von der Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz und der Einrichtung(28) zur veränderlichen Oxi- · dationsitiittelversorgung, durch eine Einrichtung, die den gemessenen Durchfluss des Oxidationsmittels zur Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz und zur Oxidationsmitte!Versorgungseinrichtung (28) mit dem vorbestimmten Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels vergleicht, der für eine vorbestimmte Empfindlichkeit des Spektrometers erforderlich ist, und durch eine Einrichtung, die den Durchfluss des Oxidationsmittels zur Oxidationsmittelversorgungseinrichtung (28) auf die Vergleichseinrichtung ansprechend nachstellt, um die Einstellung der Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz zu. kompensieren, wodurch ein vorbestimmter Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels zum Brenner beibehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine pneumatische Recheneinrichtung (86), die einen Oxidationsmitteleinlassanschluss (S), einen Oxidationsmittelauslassanschluss (P), eine Druckbefehlseinrichtung und eine Drucküberwachungseinrichtung aufweist, wobei die Druckbefehlseinrichtung auf einen Befehlsdrück anspricht, der proportional dem vorbestimmten Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels ist, der für

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den Brenner (12) erwünscht ist, wobei die Drucküberwachungseinrichtung auf die Durchflussmesseinrichtung anspricht und wobei die Recheneinrichtung (86) so arbeitet, dass sie. auf die Druckbefehlseinrichtung und die Drucküberwachungseinrichtung ansprechend den Durchfluss des Oxidationsmittels' zwischen dem Einlassanschluss (S) und dem Auslassanschluss (P) nachstellt, um Änderungen im Durchfluss des Oxidationsmittels durch die Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz, zu kompensieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeic h net, dass die Einrichtung zum Messen des Durchflusses des Oxidationsmittels, das der Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz, zugeführt wird, eine in einer Linie mit der Oxidationsmittelversorgung für die Einrichtung (16) zum Einleiten der Probesubstanz liegende Einrichtung (3o) aufwiest, die einen Druckunterschied entwickelt, der proportional dem hindurchgehenden Oxidationsmitteldurchfluss ist, wobei die Drucküberwachungseinrichtung einen ersten Anschluss (A) und einen zweiten Anschluss (C) aufweist, die mit den jeweiligen Seiten der in .einer Linie liegenden Einrichtung (3o) verbunden sind, und die Recheneinrichtung(86) auf die Druckbefehlseinrichtung und den Druckunterschied über der in einer Linie liegenden Einrichtung (3o) ansprechend den Durchfluss des Oxidationsmittels zwischen dem Einlassanschluss (S). und dem Auslassanschluss■(P) nachstellt^um die Gleichung P=Ä+B-C zu erfüllen, wobei P der Druck am Auslassanschluss, B der Befehlsdruck, und A und C die Drucke an den jeweiligen Seiten der in einer Linie liegenden Einrichtung (3o) sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ. e i c h net , dass die Recheneinrichtung (86) eine Einrichtung zu ihrer mechanischen Einstellung aiif weist, wodurch der Druck am Auslassanschluss (P) so eingestellt werden kann, dass bei dem kleinsten Befehlsdruck der niedrigste erforderliche Durchsatz des Oxidationsmittels sichergestellt ist. -.-

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die in einer Linie liegende Einrichtung (3o) eine Drossel ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9o), die ein elektrisches Signal, das den vorbestimmten Gesamtdurchfluss des Oxidationsmittels, der für eine vorgeschriebene Empfindlichkeit des Spektrometers erforderlich ist, in den Befehlsdruck umwandelt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (6o), die ein elektrisches Signal, das den vorbestimmten Durchfluss des Brennstoffes zum Brenner (12) in einen äquivalenten Druck'umwandelt, wobei weiterhin eine Einrichtung (56) vorgesehen ist, die pneumatisch auf den äquivalenten Druck anspricht und Brennstoff mit dem vorbestimmten "■ Durchfluss zuführt.

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COPV