DE3515433A1

DE3515433A1 - Optisches gasdensitometer

Info

Publication number: DE3515433A1
Application number: DE19853515433
Authority: DE
Inventors: Takeo Dipl.-Ing. Kunitachi Tokio/Tokyo Tanaka; Masahiro Dipl.-Ing. Hachiooji Tokio/Tokyo Uno
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1985-10-31
Also published as: US4651004A; JPS60231140A

Description

Fuji Electric Company, Ltd., 1-1 Tanabeshinden, Rawasaki-ku,

Kawasaki / Japan

Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd., 2-1 Nagasaka 2-chome, Yokosuka / Japan

Optisches Gasdensitometer

Die Erfindung betrifft optische Gasdensitometer, mit denen die Dichte einer bestimmten Gaskomponente kontinuierlich und rasch aufgrund der Tatsache bestimmt werden kann, daß die Gasmoleküle ein Absorptionsband besitzen, welches für die Struktur der Moleküle charakteristisch ist, beispielsweise im Infrarot-Wellenlängenbereich.

Bei bekannten optischen Gasdensitometern ist ein entsprechendes Gerät beispielsweise außerhalb eines Gasströmungskanales angeordnet und das zu untersuchende Gas wird mittels einer Probennahmeröhre aus dem Gasströmungskanal entnommen und nach Vorbehandlung, etwa Entfeuchtung, sowie Ausfilterung von Staub oder Kondensaten, in eine Analysiereinrichtung gefordert, in der die Untersuchung erfolgt. Dabei ergibt sich folgender Nachteil. Da eine bestimmte Zeitverzögerung vorhanden ist, bis das Analysegerät tatsächlich die Dichte einer über das Probennahmerohr aus dem Gasströmungskanal entnommenen Gasprobe anzeigt, was auf dem Abstand zwischen dem Entnahmeort im Gasströmungskanal und der Analyseeinrichtung, ferner auf der Strömungsgeschwindigkeit des zu untersuchenden Gases, sowie auf der besonderen Art und Ausbildung etwaiger Vorbehandlungsstationen und dergleichen beruht, kann ein solches System

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praktisch in Fällen nicht verwendet werden, bei denen ein rasches Ansprechen erforderlich ist, beispielsweise bei der Steuerung des Brenners für eine Heizung oder Feuerungsanlage oder dexgleichen. Wenn man versucht, die Zeitverzögerung durch Erhöhung der Abförderungsgeschwindigkeit der zu untersuchenden Gasprobe zu vermindern, werden Verunreinigungen der Gasprobenentnahmeröhre oder etwaiger Vorbehandlungsstationen begünstigt, so daß sich Wartungsprobleme einstellen.

Bei anderen Systemen einer Gasanalyseeinrichtung wird ein Teil des Gasströmungskanales für das zu untersuchende Gas als optischer Ausbreitungsweg ausgebildet. Eine optische Strahlungsquelle und ein Detektor werden einander diametral gegenüberliegend im Strömungskanal des zu untersuchenden Gases angeordnet. Dabei ist es jedoch schwierig, die Strahlungsquelle und die Detektoreinheit ordnungsgemäß auf einer optischen Achse auszurichten, insbesondere dann, wenn Strömungskanäle beträchtlichen Durchmessers vorliegen und sich beispielsweise aufgrund von Wärmedehnungen oder dergleichen leichte Änderungen der Abmessungen und der Lage auf der Seite der Strahlungsquelle und/oder auf der Seite des ihr gegenüberliegenden Detektors

ergeben, so daß schließlich eine starke Fehlausrichtung die i

Folge ist. j

j Es ergeben sich auch zusätzliche Schwierigkeiten, da bei einer : derartigen Einrichtung dafür Sorge getragen werden muß, daß die Ablagerung von Staub verhindert wird, der sich auf lichtdurch- '■ lässigen Fenstern der optischen Strahlungsquelle und/oder des Detektors absetzen kann und das Meßergebnis verfälschen könnte.

Nachdem es außerdem unmöglich ist, einen Gasströmungskanal größerer Abmessungen, etwa einen Abgaskanal, über dessen Querschnitt hin sich eine optische Meßstrecke ausdehnt, mit einem j Gas bekannten Zustandes zu Eichzwecken auszufüllen, ist eine die höchste Genauigkeit ergebende Eichmethode unter Verwendung einer Eichgasströmung hier nicht einzusetzen.

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Schließlich sind auch Analysesysteme bekannter Art zur Gasanalyse verwendbar, bei denen ein Raum zwischen einer Röhre und

einem an dessen äußeren Ende angesetzten zylindrischen Filter ; als optische Meßstrecke ausgebildet ist. Am äußeren Ende des ■ Filters befindet sich ein Reflektor, von dem aus ein Lichtstrahl entlang des Filters und der Röhre zu einem teildurchlässigen Spiegel gelangt, der einerseits von einer Strahlungsquelle beaufschlagt wird, um einen Lichtstrahl zu dem Reflektor hin auszusenden und der einen Teil der Strahlung aus der optischen Meßstrecke zu einem Detektor hin durchläßt.

Der Nachteil einer derartigen Einrichtung besteht darin, daß das Verhältnis der tatsächlich zur Messung beitragenden Strecke auf der gesamten optischen Weglänge zu dieser klein ist, insbesondere dann, wenn die Gasdichte beispielsweise in der Mitte eines Abgaskanals großen Durchmessers gemessen werden soll, daß sich große Verluste an optischer Energie ergeben und daß außerdem Verluste an optischer Energie durch die Verwendung eines teildurchlässigen Spiegels hingenommen werden müssen, so daß die verwendete Lichtquelle eine große Leistung aufweisen muß.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein optisches Gasdensitometer so auszubilden, daß sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt, das zu untersuchende Gas keiner Vorhandlung, beispielsweise Entfeuchtung, bedarf, eine hohe Ansprechgeschwindigkeit erreicht wird, sich eine gute Wartungsfreundlichkeit und eine gute Stabilität erzielen lassen.

Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Im einzelnen ist ein zylindrischer FiI-tex"abschnitt vorgesehen, der sich innerhalb einer Gerätezelle befindet und an seinem Vorderende des zylindrischen Innenraumes einen Reflektor trägt, über ein Eintrittsfenster gelangt ein einfallender Lichtstrahl von einer optischen Strahlungsquelle in die Einrichtung und ein Austrittsfenster gestattet den

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Austritt eines reflektierten optischen Strahls, welcher von dem Reflektor zurückgeworfen worden ist, zu einer Detektoreinheit, welche hinter dem Austrittsfenster liegt, wobei der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und dem austretenden Lichtstrahl in bestimmter Weise gewählt ist. Weiter ist eine gegabelte Platte vorgesehen, die sich gegabelt von dem Vorderende eines Raumes zwischen der Innenseite des Zellenraumes der Einrichtung und der Außenseite des zylindrischen Filterabschnittes erstreckt und den Raum in einen Gaszuführungskanal und einen Gasauslaßkanal unterteilt und eine Öffnung zwischen dem Gaszuführungskanal und dem Gasauslaßkanal freiläßt. Eine Gasprobenentnahmeröhre mit einer Trennwand, die Verbindung mit dem Vorderende der genannten gegabelten Platte hat'und die Gaspxobenentnahmeröhre in einen ersten und einen zweiten Kanal aufteilt, ist an einen Strömungkanal für ein zu untersuchendes Gas angeschlossen und führt das zu untersuchende Gas über ihren ersten Strömungskanal in den Gaszuführungskanal der Einrichtung und von dort über den Gasauslaßkanal der Einrichtung und den zweiten Kanal der Röhre zurück zu dem Gasströmunskanal. _:

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind im übrigen : Gegenstand der im Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, deren _; Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wieder- ' holen.

Nachfolgend wix'd ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: j

Fig. 1 eine schematische perspektivische, teilweise aufgeschnitten gezeichnete Abbildung eines optischen Gasdensitometers, der hier angegebenen Art,

Fig. 2 einen Schnitt durch den wesentlichen

Teil des Gasdensitometers nach Figur 1

bei Ansicht von oben, I

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Fig. 3 eine schema tische Ansicht eines her- ; kömmlichen Gasanalysegerätes, welches

! als unabhängige Einheit außerhalb eines

¹ Gasströmungskanales angeordnet ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Gasanalysegerätes, bei dem ein Teil eines Strömungskanal es für das zu untersuchende Gas als Meßstrecke verwendet wird und

Fig. 5 eine schema tische Ansicht einer Gasana- ! lyseeinrichtung, bei der der Raum zwischen

i einer Röhre und einem zylindrischen Filter

abschnitt am Vord ex-end e dieser Röhre die optische Meßstrecke darstellt.

Es sei zunächst auf die Figuren 3 bis 5 Bezug genommen, welche ; zum besseren Verständnis der Eigenschaften und Vorteile des hier angegebenen optischen Gasdensitometers entsprechende Einrich-

I I

I tungen nach dem Stande der Technik zeigen.

Figur 3 zeigt in schematischer Dax-stellungsweise ein herkömmliches Gasanalysegerät, welches als unabhängige Einheit an die j Außenseite eines Strömungskanales für das zu untersuchende Gas angesetzt ist. Das Gasanalysegerät, welches in Figur 3 mit 1 bezeichnet ist, entnimmt eine Probe des zu untersuchenden Gases über ein Probenentnahmerohr 9, das in den Kanal 10 für das zu untex-suchende Gas eingesetzt ist, wobei die Probe mittels einer Pumpe 4 abgesaugt wird und eine Vox-behandlung, beispielsweise eine Entfeuchtung, in einem Feuchtigkeitsabscheider 2, einer Vorlage 3 und einer Tx'ocknungseinx^ichtung 5 erfährt und wobei Staub oder Kondensat in einem Filter 6 eines Vox'behandlungsabschnittes abgeschieden werden. Das Gas wird dann in das Analysegerät 8 eingeführt, in dem die Analyse vorgenommen wixd. Mit 7 ist ein Gasprobenströmungsmesser bezeichnet, welcher die Strömung der· entnommenen Gasprobe mißt.

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Wie eingangs bereits erwähnt, besitzen Analysegeräte dieser Art den Nachteil einer beträchtlichen Zeitverzögerung zwischen der Entnahme der Gasprobe an dem Entnahmepunkt des Strömungskanales und der Analysierung im Analysegerät aufgrund des Abstandes zwischen dem Entnahmepunkt und dem Analysegerät sowie aufgrund der begrenzten Strömungsgeschwindigkeit der Gasprobe, der Ausbildung der Vorbehandlungsstationen und dergleichen, so daß sich, insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten in dem Hauptgasströmungskanal unzuträgliche Verzögerungen ergeben, welche derartige Analysegeräte für die Verwendung etwa in Abgaskanälen oder Brenngaskanälen für die Steuerung von Feuerungen oder Brennkammern ungeeignet machen.

Figur 4 zeigt schema tisch eine Gasanalyseeinrichtung, bei der ein Teil eines Strömungskanales für das zu untersuchende Gas eine optische Wegstrecke bildet. Eine optische Strahlungsquelle 11 und ein Detektor 12 sind einander diametral gegen- \ überliegend in einem Strömungskanal für das zu untersuchende Gas, beispielsweise in einem Abgaskanal 10 angeordet. Wie ebenfalls bereits eingangs ausgeführt, ist es schwierig, die optische Achse der Strahlungsquelle 11 auf die optische Achse des ί Detektors 12 auszurichten. Nachdem der Abgaskanal oder Kamin 10 ■ im allgemeinen einen Durchmesser von mehreren Metern aufweist, ! bewirken kleine Änderungen der Abmessungen aufgrund von Wärme- j

dehnungen oder dergleichen an den einander beispielsweise auf einer Durchmesserlinie gegenüberliegenden Einheiten, nämlich der Strahlungsquelle 11 und dem Detektor 12, eine starke Abweichung der jeweiligen optischen Achse, so daß sich eine mangelhafte Stabilität ergibt.

Außerdem muß besondere Sorgfalt bei der Installation der Strahlungsquelle 11 und des Detektors 12, beispielsweise hinsichtlich der Anbringung von Lüftern oder dergleichen, verwendet werden, um eine Verunreinigung der lichtdurchlässigen Fenster vor der optischen Strahlungsquelle 11 und dem Detektor 12 zu verhindern, welche sich in unmittelbarem Kontakt mit dem zu untersuchenden Gas befinden.

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; Da es fernerhin unmöglich ist, den Abgaskanal 10 als den die ; Meßstrecke enthaltenden Kanal mit einem zur Eichung verwen- \ deten Gas bekannter Zusammensetzung zu füllen, besteht keine j Möglichkeit, die Eichung in dieser Weise, welche an sich zu

■den genauesten Ergebnissen führt, durchzuführen. Schließlich '■ zeigt Figur 5 ein Gasanalysegereät, bei dem, wie ebenfalls zuvor bereits kurz angedeutet, der Raum zwischen einem Rohr und einem zylindrischen Filterabschnitt, der an das Vorderende des Rohres angesetzt ist, die optische Meßstrecke darstellt.

! In der Zeichnung ist das Gasanalysegerät mit 13 bezeichnet und

^! besitzt einen am Vorderende verschlossenen zylindrischen Filter-I abschnitt 15, der an das Vorderende eines Rohres 14 angesetzt

i ist, wobei ein Spiegel 16 sich auf der Innenseite am Vorderende des zylindrischen Filterabschnittes 15 befindet und einen

¹ Lichtstrahl zu einem teildurchlässigen Spiegel 17 zurückwirft, so daß ein bestimmter Anteil des reflektierten Lichtes zu einem Detektor 18 gelangt. Mit 19 ist eine optische Strahlungs-

¹ quelle bezeichnet, während bei 20 ein Lichtzerhacker, etwa in Gestalt einer rotierenden Lochscheibe, angedeutet ist, welcher

. der Strahlungsquelle 19 vorgesetzt ist. Schließlich ist mit eine Linse bezeichnet. Hat der Abgaskanal 10, an den das betreffende Analysegerät angesetzt ist, großen Durchmesser, so ist das Verhältnis der optischen Weglänge, die zur Messung j beiträgt, relativ zu der gesamten Länge L des Strahlenganges

j klein, insbesondere, wenn die Gasdichte in der Mitte des Abgas- ^: kanales 10 selektiv gemessen werden soll. Die Verluste an

j optischer Energie sind groß, wobei sich insbesondere Verluste aufgrund der Verwendung eines teildurchlässigen Spiegels 17 ergeben und schließlich muß die Lichtquelle oder Strahlungsj quelle 19 eine beträchtliche Leistung aufweisen.

j Die bei den soeben beschriebenen bekannten Einrichtungen auftretenden Nachteile sind bei einem optischen Gasdensitometer nach den Figuren 1 und 2 vermieden, wobei auf diese Zeichnungsfiguren nun Bezug genommen sei.

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In den Ki«juien 1 und 1 ist. ein optisches Ga :id tiiüi tometei mit 11 bezeichnet und enthält eine optische Strahlungsquelle 23, eine Gerätezelle 24, einen Detektorabschnitt 25 und eine Gasprobenentnahmeröhre 29. Die Gerätezelle 24 ihrerseits enthält ein kegelstumpfförmiges oder zylindrisches Zellengehäuse 26, einen kegelstumpfförmigen oder zylindrischen Filterabschnitt 27, der sich innerhalb des Zellengehäuses 26 befindet, sowie ein Halteteil und Basisteil 28. Das Zellengehäuse 26 ist mit einem Flansch 30 versehen, der auf einer Seite gasdicht an das Halteteil 28 angeschlossen ist, was mittels Schrauben 31 geschieht. Ein Flansch 33 ist auf der jeweils anderen Seite des Zellengehäuses 26 vorgesehen und ist gasdicht mit einem Flansch 29a der Gaspx'obenentnahmeröhx'e 29 mittels Schrauben 34 zusammen gespannt. Der zylindrische oder kegelstumpfförmige Filterabschnitt 27 enthält einen kegelstumpf förmigen oder zylindrischen Filterkörper 35 sowie einen halbkugelförmigen, dem Strömungsprofil angepaßten Abschlußkörper 36. Ein Fenstereinsatz 37 für die optischen Strahlen ist an dem Halteteil 28 vorgesehen. Der zylindrische oder kegelstumpfförmige Filterabschnitt 35 ist aus Fasermaterial oder gesintertem Werkstoff hergestellt und trägt den am Vorderende eingesetzten halbkugelförmigen, zur Strömungsablenkung dienenden Abschlußkörper 36. Der an dem Halteteil 28 angeordnete Fenstereinsatz 37 ist von rückwärts in den Filterabschnitt seinerseits eingesetzt, wobei zwischen dem Fenstereinsatz und dem Filtex-abschnitt ein gasdichter Abschluß erreicht wird. Auf der Innenfläche des zur Umleitung der Strömung dienenden Abschlußkörpers 36 ist ein Reflektor 38 befestigt. Ein Strahlenbündel, das von der optischen Strahlungsquelle 23 ausgeht, wird durch einen Zerhacker 39 zerhackt, mittels einer Linse 40 parallel gerichtet und dann über ein Eintrittsfenster 41 des Fenstereinsatzes 37 in den Raum innerhalb des zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filterabschnit tes 35 eingeleitet. Das einfallende optische Strahlenbündel wird an dem Spiegel oder Reflektor 38 reflektiert und tritt

über das Austrittsfenster 42 aus, um über eine Linse 43 den : Detektor 25 zu erreichen. Das Eintx'ittsfenster 41 und das Austrittsfenster 42 sind gasdicht in den Fenstereinsatz 37 ein-

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gesetzt, so daß der Zutritt von ümgebungsluft zu dem Innenraum des Filterabschnittes 35 verhindert wird.

Das zu untersuchende Gas tritt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufgrund von Diffusion durch den kegelstumpfförmigen oder zylindrischen Filter 35 in den Bereich des Ausbreitungsweges 44 für das untersuchende Strahlenbündel ein, wobei dieser Ausbreitungsweg den eintretenden Strahl und den austretenden Strahl (S. Figur 2) enthält. Auf diesem optischen Ausbreitungsweg absorbiert das zu untersuchende Gas Licht einer Wellenlänge, welche für das zu untersuchende Gas eigentümlich ist, wobei die Absorption abhängig von der Gasdichte und der Länge des optischen Ausbreitungsweges 44 ist. Der Abstand zwischen der Innenwand des zylindrischen oder kegelstumpfförmigen FiI-S ters 35, aus welcher das zu untersuchende Gas zunächst aus- ! tritt und dem optischen Ausbreitungsweg 44, der danach von dem ! zu untersuchenden Gas erreicht wird, bewirkt eine Zeitverzögerung bei der Messung. Demzufolge ist die Innenwand des j zylindrischen Filters 35 entsprechend abgewandelt, so daß sie ! vorzugsweise kegelstumpfförmige Gestalt hat und nach rechts

j und links divex*giert, so daß sie den optischen Ausbreitungs-

j weg mit dem eintretenden und dem wieder austretenden Untersuchungslichtstrahl gerade umschließt. Während der Winkel A zwischen dem einfallenden Untersuchungslichtstrahl und dem ' reflektierenden Untersuchungslichtstrahl nach Figur 2 im beschriebenen Ausführungsbeispiel etwa 30° beträgt, ist dieser Winkel mindestens 5° und kann bis zu 120° betragen.

In dem Raum zwischen der Innenseite des Zellengehäuses 26 und dem zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filter 35 befindet sich eine gabelförmige Platte 45, welche jeweils zu beiden Seiten an dem Filter 35 vorbeigreift und den Raum zwischen dem Filter 35 und der Innenwand des Zellengehäuses 26 in einen Gaseintrittskanal 46 und einen Gasauslaßkanal 47 aufteilt, wobei zwischen den Kanälen 46 und 47 eine Übertrittsöffnung 48 Γι (< i ijol.isr.i-ii ist. Y\'\v Quor schni 11 ο do ο Oasoi nt ri t fskanals 46 und des Gasaustrittskanals 47 sirvl im wesentlichen gleich.

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Das Gasprobenentnahmerohr 29 enthält eine Trennwand 50, welche innerhalb einer zylindrischen Rohrwand 49 so angeordnet ist,
daß sich die Trennwand von der gabelförmigen Platte 45 aus entlang des Gasprobenentnahmerohres 29 erstreckt und dieses in
zwei Kanäle 51 und 52 unterteilt. Mit 5OA ist eine Gasleitplatte bezeichnet. Die beiden innerhalb des Gasprobenentnahmerohres verlaufenden Kanäle 51 und 52, welche durch die Trennwand 50
voneinander abgeteilt werden, haben im wesentlichen gleichen
Querschnitt. Wird das Gasprobenentnahmerohr 29 in einen Strömungskanal 10 für das zu untersuchende Gas (s. Figur 3) eingebracht, so wird das zu untersuchende Gas über den erstegenannten Kanal 51 in den Gaszuführungskanal 46 eingeführt, dreht dann
seine Strömungsrichtung beim Durchtritt durch die Verbindungs- : öffnung 48 um und gelangt in den Gasaustrittskanal 47. Beim ι Durchstrom durch den Gaszuführungskanal 46 zu dem Gasaustrittskanal 47 hin diffundiert das zu untersuchende Gas durch die , Wand des zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filters 35 zu
dessen Innenseite hin. Das untersuchte Gas wird von dem Gas- ; auslaßkanal 47 über den zweiten Kanal 52 innerhalb des Gas- i probenentnahmerohres 29 zu dem Strömungskanal 10 für das zu j untersuchende Gas abgegeben. Zweckmäßigerweise ist dafüx- Sorge j getragen, daß der Gaszuführungskanal 46 und der Gasaustrittskanal 47 im wesentlichen gleiche Querschnitte besitzen wie
der erste und der* zweite Kanal 51 bzw. 52 innerhalb des Gasprobenentnahmerohres 29, so daß sich Staub nicht absetzen oder ansammeln kann. Außerdem ist dafür Sorge getragen, daß das zu
untersuchende Gas seine Strömungsrichtung aufgrund der Gestalt des AbSchlußkörpers 36 zur Umlenkung des Gasstromes allmählich ändert. Der Abschlußkörper 36 zur Umlenkung des Gasstromes

ι braucht nicht notwendigerweise halbkugelförmige Gestalt zu |

haben, sondern kann beispielsweise kegelförmig und so lang j ausgestreckt ausgebildet sein, daß er eine kontinuierliche

ί Änderung der Querschnittsfläche für den Gasstrom bewirkt und so die Funktion einer allmählichen Strömungsumlenkung zufriedenstellend erfüllen kann. \

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Die Linse 40, welche auf der Seite der Strahlungsquelle 23 vorgesehen ist, kann durch andere optische Elemente ersetzt werden, welche eine Parallelrichtung der Lichtstrahlung bewirken, beispielsweise durch einen Parabolspiegel. Hat das optische Strahlenbündel einen hohen Grad an Ausrichtung, wie dies beispielsweise bei Laserstrahlen der Fall ist, so können die Linsen 40 und 43 auf der Seite der Strahlungsquelle 23 bzw. auf der Seite des Detektors 25 weggelassen werden.

Sind die optische Strahlungsquelle 23 und der Detektor 25 ausschließlich auf die Verwendung in Verbindung mit Infrarotstrahlung, Ultraviolettstrahlung und sichtbarer Strahlung abgestimmt, die dem optischen Gasdensitometer 22 zugeführt bzw. von ihm abgenommen wird, so erhält man eine rasche und zuverlässige Gasdichtemessung aufgrund der Lichtabsorption durch die zugeführte Gasfüllung, wobei der Zellenabschnitt 24 und das Gasprobenentnahmerohr 29 in gleicher Weise Beitrag leisten.

Weiter ist festzustellen, daß die Diffusionsgeschwindigkeit des zu untersuchenden Gases mit zunehmender Temperatur größer wird. DuX^-Ch Anbringung einer Heizung auf der Außenwand des Zellenabschnittes 26 oder an der Außenwand des zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filters 35 kann die Temperatur der Innenwand des Zellenabschnittes 26, des zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filters 35 und des zu untersuchenden Gases so erhöht werden, daß die Temperatur über dem Kondensationspunkt für das zu untersuchende Gas bleibt. Hierdurch kann die Ansprechgeschwindigkeit erhöht und die Kondensation von Dämpfen verhindert werden, welche sich im zu untersuchenden Gas befinden, so daß die Korrosion oder dergleichen an Bauteilen der Einrichtung aufgrund der Kondensation verhindert wird. |

Es ist also festzustellen, daß das hier angegebene Densitometer einen zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filter enthält, der sich innerhalb eines Zellenabschnittes der Einrichtung befindet und dessen zylindrische oder kegelstumpfförmige Gestalt

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in bestimmter Weise gewählt ist. Der Filter trägt innenseitig am vorderen Ende einen Spiegel und weist am hinteren -Ende ein Eintrittsfenster und ein Austrittsfenster auf, wobei der Winkel zwischen dem einfallenden Strahlungsstrahl und dem austretenden Strahlungsstrahl in bestimmter Weise so gewählt ist, daß die Filterwand den Ausbreitungsweg der Strahlung gerade umschließt. Eine gabelförmige Platte reicht von einem Raum am Vorderende des Filters außerhalb desselben zu beiden Seiten an dem Filter vorbei und teilt den den Filterkörper umgebenden Raum in einen Gaszuführungskanal und einen Gasauslaßkanal, wobei das zu

untersuchende Gas auf die Innenseite des zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filters durch Diffusion während des Durchstroms des Gases vom Gaszuführungskanal zum Gasauslaßkanal gelangt. Ein Gasprobenentnahmerohr ist mit einer Trennwand versehen, die von dem vorderen Ende der gabelförmigen Platte aus längs des Rohres verläuft, so daß das Gas aus einem Strömungskanal entnommen und nach Untersuchung wieder in diesen Strömungskanal entlassen werden kann. Hierdurch ergibt sich eine Reihe von Vorteilen, durch die die Schwierigkeiten bei den !bekannten Einrichtungen entsprechender Art beseitigt werden, ^:eine Vorbehandlung des zu untersuchenden Gases unnötig wird, ein rasches Ansprechen erreicht wird, Wartungsprobleme beseitigt werden und zuverlässige Meßergebnisse erzielt werden.

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Claims

35Ί5433 Patentansprüche

1. Optisches Gasdensitometer (22) mit einer optischen Stralungsquelle (23), einem Zellenabschnitt (24) und einem Detektor (25) zur Messsung der Dichte des zu untersuchenden Gases, gekennzeichnet durch einen zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filterkörpex" (35), der sich innerhalb des Zellenabschnittes (24) befindet und innenseitig an seinem Vorderende mit einem Reflektor (38) versehen ist, während sich an seinem rückwärtigen Ende ein Eintrittsfenster (41) für den Eintritt eines optischen Strahlenbündels von der Strahlungsquelle (23) her, sowie ein Austrittsfenster (42) zum Austritt eines am Reflektor reflektierten optischen Strahlenbündels zu dem Detektor (25) hin befindet, wobei das eintretende optische Strahlenbündel und das austretende optische Strahlenbündel einen vorbestimmten Winkel (A) einschließen, ferner durch eine gabelförmige Platte (45), welche vom Vorderende des Filterkörpers (35) zu beiden Seiten in den Raum zwischen der Innenseite des Zellenabschnittes (24) und der Außenseite des Filter- , köx-pers (35) reicht und diesen Raum in einen Gaszuführungskanal (46) und einen Gasauslaßkanal (47) unterteilt, welche durch eine Übertrittsöffnung (48) miteinander verbunden sind, sowie durch ein Gasprobenentnahmerohr (29), das mit einer Trennwand (50) versehen ist, die sich an das Vorderende der gabelförmigen Platte (45) anschließt und das Gasprobenentnahmerohr (29) in einen ersten Kanal (51) und einen zweiten Kanal (52) unterteilt, wobei das Gasprobenentnahmex'ohr in einen Strömungs- ^: kanal (10) für das zu untersuchende Gas eingesetzt wird, das

über den ersten Kanal (51) des Gasprobenentnahmerohres zu dem ί Gaszuführungskanal (46) sowie über die Übertrittsöffnung (48) zu dem Gasauslaßkanal (47) strömt und von dort über den zweiten Kanal (52) des Gasprobenentnahmerohres (29) abströmt.

2. Optisches Gasdensitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kanal (51,52) des Gasprobenentnahmerohres (29) im wesentlichen gleiche Querschnittsfläche wie der Gaszuführungskanal (46) und der Gasauslaßkanal (47) haben.

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3. Optisches Gasdensitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ' gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem eintretenden Strahlenbündel und dem reflektierten Strahlenbündel innerhalb des Innenraumes des Filterkörpers (35) zwischen 5° und 120° beträgt.

4. Optisches Gasdensitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenabschnitt (26) und/oder Filtex-körper (35) mit einer Heizung ausgestattet, insbesondere mit einem Heizer umgeben sind.

5. Optisches Gasdensitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ; dadurch gekennzeichnet, daß sich am Vorderende des hohlzylin- ■ drischen oder- hohl-kegelstumpfförmigen Filterköx"pers (35) ein Abschlußkörper (36) befindet, der eine in Richtung auf das Probenentnahmerohr (29) weisende halbkugelförmige oder kegelförmige Profilform besitzt.