DE3010516A1 - Kuevette fuer optische gasanalysengeraete - Google Patents
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Description
11. März 1980 80502
LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Straße 504
Bonner Straße 504
5000 Köln - 51
" Küvette für optische Gasanalysengeräte "
Die Erfindung bezieht siv,n auf eine Küvette für optische Gasanalysengeräte
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch die DE-OS 27 20 636 ist eine derartige Küvette bekannt, die innerhalb eines pneumatischen Infrarot-Strahlungsdetektors
angeordnet ist. Die Verbindung zwischen dem Küvettengehäuse und den strahlungsdurchlässigen Fenstern ist jedoch dort
nicht näher beschrieben. Es ist lediglich angegeben, daß das strahlungsdurchlässige Fenster des Detektors, der einen
Mikroströmungsfühler enthält, durch ein spezielles Glaslot
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vakuumdicht mit einem dünnwandigen, aus Edelmetall bestehenden
Napf verbunden ist.
Bei der Herstellung der in der Praxis benutzten bekannten Küvette wurde in der Weise vorgegangen, daß die strahlungsdurchlässigen
Fenster zunächst mittels eines Glaslotes mit einem Zwischenrahmen aus Silber verbunden wurden. Die
solchermaßen vorbereiteten Fenster wurden alsdann mittels
eines Weichlotes und eines Flußmittels mit dem Gehäuse der Küvette verbunden. Das Lot hatte einen Schmelzpunkt
von ca. 200 0C. Beim Löten mit Flußmittel besteht die
Gefahr, daß das Flußmittel in den Bereich der strahlungsreflektierenden
Wandflächen der Küvette eindringt und diese verätzt, so daß die Küvetten nicht brauchbar sind.
Die geforderte Strahlungsreflexion der Wandflächen wird
in der Regel durch einen hochglänzenden Goldüberzug erreicht. Naturgemäß sind derartige Glaslot-Metallot-Verbindungen
nicht für Temperaturen oberhalb von etwa 150 0C brauchbar.
Es ist weiterhin bekannt, die strahlungsdurchlässigen
Fenster mit den Küvettengehäuse durch einen Kunstharzkleber zu verbinden. Derartige Kleber sind zwar bis zu Temperaturen
von etwa 250 0C und geringfügig darüber brauchbar, jedoch
ist keiner dieser Kleber ausreichend wasserdampfundurchlässig. Das Eindringen von Wasserdampf in die Vergleichszelle
muß jedoch unbedingt verhindert werden. Hierfür wurden bisher besondere Absorptionsmittel vorgesehen, deren Wirkung
jedoch bei steigenden Temperaturen durch eine zunehmende Desorption nachläßt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Küvetten in der Weise zu verbessern, daß sie für
Dauertemperaturen von bis zu 300 0C geeignet sind. Derartige
Temperaturen kommen bei Messungen heißer Gase von beispielsweise 250 0C zustande. Durch den im Gasanaly:
gerät vorhandenen Strahler kann nämlich die Küvettentemperatur
anstei gen.
anstei gen.
beispielsweise 250 0C zustande. Durch den im Gasanalysen-
l nämlich die Küvettentemperatur ohne weiteres um 50 0C, d.h. bis auf 300 0C
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß
durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
Die erfindungsgemäße Lehre erstreckt sich, vereinfacht ausgedrückt, darauf, an die Stelle der Verbindung Fenster-Glaslot-Zwischenrahmen-Weichiot-Küvettengehäuse
die Verbindung zu setzen: Fenster-Glas!ot-Zwischenrahmen-Glaslot-Küvettengehäuse.
Durch den Verzicht auf das Weichlot und die nunmehr ausschließliche Verwendung von Glasloten in
Verbindung mit der U-förmigen Querschnittsform des Zwischenrahmens
wird eine Temperaturbeständigkeit bis zu etwa 350 0C im Dauertest erreicht. Das Glaslot ist wasserdampfundurchlässig
und erzeugt auch keinerlei Korrosion von Strahlungsreflektierenden Edelmetallschichten (Gold). Etwa
über das Edelmetall herunterlaufendes Glaslot beeinflußt nicht die Spiegelschicht; außerdem neigt Glaslot wegen seiner
bei gleichen Temperaturen höheren Viskosität nicht zu umfangreichen Benetzungen der Spiegelschicht. Damit wird der
Ausschuß bei der Fertigung beträchtlich herabgesetzt.
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Als besonders vorteilhaft haben sich Glaslote mit einem Ausdehnungskoeffizienten erwiesen, der zwischen 110 und
150 · 10" /K liegt. Glaslote innerhalb des angegebenen Bereichs sind unter Angabe ihres Ausdehnungskoeffizienten
im Handel. Die Angabe ist somit für den Fachmann eindeutig, um zu einem geeigneten Glaslot zu gelangen. Ein für die
Lösung der gestellten Aufgabe besonders geeignetes Glaslot wird unter der Nummer 8472 von der Firma Schott und Gen.
in Mainz vertrieben.
Die Brauchbarkeit eines Glaslotes auch an der Verbindungsstelle
von Verbindungsrahmen und Küvettengehäuse ist insofern überraschend, als das Küvettengehäuse aus Edelstahl
oder Aluminium besteht und eine beträchtliche Wand stärke von 2 mm besitzt und einen Ausdehnungskoeffizienten
von 160 · 10"7/K bzw. 240 ' 10~7/K besitzt.
Für den Zwischenrahmen kommen als Metalle in Frage: Gold,
Aluminium und vorzugsweise Silber. Diese Metalle überbrücken offenbar die unterschiedlichen Wärmedehnungen der
Bauteile.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird
nachfolgend anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht und einen teilweisen Vertikalschnitt
durch eine Küvette und
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Figur 2 den im Kreis liegenden Ausschnitt in Figur 1 in vergrößerter Darstellung.
In Figur 1 ist eine Küvette 1 dargestellt, die aus einem metallischen Gehäuse 2 mit zwei Stirnseiten 3 und 4 besteht,.
Das Gehäuse besitzt eine Längsachse 5 und zwei zur Längsachse parallele Kammern 6 und 7, die in dem Gehäuse
durch eine ebene diametrale Trennwand 8 gebildet werden. Auf diese Weise haben die Kammern einen Querschnitt in
Form eines Kreissegments. Die eine Kammer 6 dient zur Aufnähme bzw. Durchleitung eines Meßgases, während die andere
Kammer 7 zur Aufnahme eines Vergleichsgases zur Erzeugung eines Referenzsignals vorgesehen ist. Die Kammern besitzen
Strahlungsreflektierende Wandflächen, und zwar aufgrund eines Goldüberzuges 9, der durch strichpunktierte Linien
dargestellt ist. Zum Zwecke eines Gasaustauschs sind die einzelnen Kammern mit Leitungsstutzen 10 versehen.
Die Kammern sind an beiden Stirnseiten 3 und 4 durch strahlungsdurchlässige Fenster 11 und 12 verschlossen, die
entweder aus Kalzium- oder aus Bariumfluorid bestehen und in der Draufsicht die Form eines Kreissegments haben, welches
dem Kammerquerschnitt ähnlich, jedoch größer ist. Die Fenster 11 bzw. 12 sind über Glaslot 13 zunächst mit je
einem Zwischenrahmen 14 verbunden, der einen U-förmigen Querschnitt hat und dessen Umrißlinie mit" der Umrißlinie
der Fenster 11 bzw. 12 übereinstimmt. Der Zwischenrahmen 14 ist über ein Glaslot 15 mit dem Gehäuse 2 gasdicht verbunden.
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Figur 1 ist zu entnehmen, daß jedem Fenster 11 bzw. 12 ein
eigener Zwischenrahmen 14 zugeordnet ist, wobei die parallelverlaufenden
Sehnen der beiden spiegelbildlich gegenüberliegenden
Zwischenrahmen mit der Trennwand 8 des Gehäuses 2 durch das Glaslot verbunden sind. Auf diese Weise wird verhindert,
daß Schwierigkeiten bei der Abdichtung zwischen der Meß- und Vergleichsseite auftreten. Die im oberen Teil der
Figur 1 dargestellte Anordnung wiederholt sich spiegelbildlich im unteren Teil des Gegenstandes nach Figur 1.
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e e r s e
ite
Claims (2)
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ANSPRÜCHE:
Küvette für optische Gasanalysengeräte, insbesondere für Infrarot-Gasanalysengeräte, bestehend aus einem
metallischen Gehäuse mit zwei Stirnseiten und einer Längsachse, zwei zur Längsachse parallelen Kammern
mit Strahlungsreflektierenden Wandflächen, die durch
eine Trennwand voneinander getrennt sind und von denen die eine zur Aufnahme des Meßgases und die andere
zur Aufnahme eines Vergleichsgases vorgesehen ist, wobei die Kammern an den Stirnseiten durch strahlungsdurchlässige
Fenster aus der Gruppe Kalzium- und Bariumf1uorid verschlossen sind, die zunächst über
ein Glaslot mit je einem Zwischenrahmen verbunden sind,
der seinerseits mit dem Gehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Zwischenrahmen (14) einen U-förmigen Querschnitt
aufweist und aus einem Metall aus der Gruppe Gold, Silber und Aluminium besteht, und daß
b) der Zwischenrahmen (14) einerseits mit dem Fenster (11, 12) und andererseits mit dem Gehäuse (2) über ein
Glaslot (13) gasdicht verbunden ist.
2. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Glaslot (13) einen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 110 und 150 · 10"7/K aufweist.
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