DE3010516C2 - Küvette für optische Gasanalysengeräte - Google Patents

Description

a) der Zwischenrahmen (14) einen U-förmigen Querschnitt aufweist und aus einem Metal! 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 · lO-'/K aufweist.

Die Erfindung bezieht sich 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 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° C. 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-Metallct-Verbindungen nicht für Temperaturen oberhalb von etwa 150⁰C 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 25O⁰C und geringfügig darüber brauchbar, jedoch ist keiner dieser Kleber ausreichend wasserdampfundurchlässig. Das Eindringen von Wasserdampf in die Vergleichszeüe muß jedoch unbedingt verhindert werden. Hierfür wurden bisher besondere Absorptionsmittel vorgesehen, deren Wirkung jedoch bei steigenden Temperaturen durch eine zunehmende Desorption nachläßt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Küvetten in der Weise zu verbessern, daß sie für Dauertemperaturen von bis zu 300° C geeignet sind. Derartige Temperaturen kommen bei Messungen heißer Gase von beispielsweise 250° C zustande. Durch den im Gasanalysengerät vorhandenen Strahler kann nämlieh die Küvettentemperatur ohne weiteres um 50⁰C, d. h. bis auf 300° C ansteigen.

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- Weichlot-Küvettengehäuse die Verbindung zu setzen: Fenster-GIaslot-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 35O⁰C 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.

Als besonders vorteilhaft haben sich Glaslote mit einem Ausdehnungskoeffizienten erwiesen, der zwischen 110 und 150· 10-7K 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 Wandstärke von 2 mm besitzt und einen Ausdehnungskoeffizienten von 160 · 10~⁷/K bzw. 240· 10-VK 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 Fig. 1 und 2 näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht und einen teilweisen Vertikalschnitt durch eine Küvette und

F i g. 2 den im Kreis liegenden Ausschnitt in F i g. 1 in vergrößerter Darstellung.

In F i g. 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 Aufnahme 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 to 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 b/w. 12 sind Ober Giasiot 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. Fig. 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 F i g. 1 dargestellte Anordnung wiederholt sich spiegelbildlich im unteren Teil des Gegenstandes nach F i g. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. 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 Bariumfluond verschlossen sind, die zunächst über ein Glaslot mit je einem Zwischenrahmen verbunden sind, der seinerseits mit dem Gehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß