DE3840021C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Überwachung der Gasatmosphäre definierter Räume beispielsweise auf das Auftreten explosionsgefährlicher Gemischzusammensetzung hin sind unterschiedliche Geräte und Verfahren bekannt. In der Regel kommt es hierbei darauf an, Veränderungen der Gemischzusammenset­ zung in Richtung auf einen Gefahrenpunkt hin schnell und zuverlässig zu erkennen, um rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Die hierbei eingesetzten Meßgeräte sollten einfach handhabbar und in ihren für die Messung bzw. Überwachung relevanten Eigenschaften möglichst zeitinvariant sein.

Ein praktischer Anwendungsfall liegt beispielsweise in der Überwachung des Ofenraums eines Gaschromatographen. Bekanntlich bringt die Verwendung von Wasserstoff als Trägergas im Rahmen der mobilen Gasphase gegenüber der Verwendung von Stickstoff bedeutende wirtschaftliche Vorteile mit sich, insbesondere auch mit Hinblick auf die Schnelligkeit der Zerlegung des in den Trägergas­ strom eingebrachten verdampfbaren Probengemisches. Da ein Luft-Wasserstoffgemisch mit 4 Vol.% Wasserstoff bereits als explosionsfähig angesehen werden muß, sind jedoch aus Sicherheitsgründen bei Verwendung von Wasser­ stoff als Trägergas besondere Maßnahmen erforderlich, um die unkontrollierte Ausbildung eines explosionsfähigen Gasgemischs im Ofenraum rechtzeitig, d.h. vor dem Entstehen einer explosionsfähigen Gemischzusammensetzung zu erkennen.

Aus dem Prospektblatt "Wasserstoffsicherheitssystem" der Firma Chrompack International B. V., P.O. Box 8033, 4330 EA Middelburg, Niederlande ist ein Meßgerät bekannt, welches speziell auf die Überwachung des Ofenraums eines Gaschromatographen zugeschnitten ist und bei welchem aus dem Ofenraum kontinuierlich ein Proben- Gasstrom zu Analysezwecken abgezogen und einem Sensor zugeführt wird. Als Sensor ist ein Halbleiterfühler vom Typ TGS 813 der Firma Figaro (Osaka/Japan) eingesetzt. Bei diesem Halbleiter wird die Widerstandsänderung gemessen, die durch Wechselwirkung von Gasmolekülen mit der Halb­ leiteroberfläche entsteht. Ein elektrisches Signal wird durch alle reduzierenden Gase und organischen Dämpfe sowie durch Luftfeuchtigkeits- und Temperaturänderungen erzeugt. Auch ist aus Publikationen der Firma Figaro in Fachzeitschriften bekannt, daß der Zusammenhang zwischen Widerstandsänderung und Gaskonzentration nicht linear ist. [Ihokura, (1982): NTG-Berichte 79 312-317] und die Empfindlichkeit gegenüber H₂ sich im Langzeitbetrieb ändert [Matsuura, Takahata & Ihokura, (1988): Sensors and Actuators 14 223-232]. In Abhängigkeit von der hier gemessenen Konzentration werden automatisch optische und/oder akustische Störmeldungen abgegeben, wobei ferner bei Überschreiten eines Grenzwertes der Netzan­ schluß des Gaschromatographen unterbrochen wird, wobei gegebenenfalls gleichzeitig dessen Gasversorgung von Wasserstoff auf ein anderes inertes Trägergas umgestellt werden kann.

Zur Detektion von Wasserstoff sind darüber hinaus elek­ trochemische, nach dem Funktionsprinzip der Brennstoff­ zelle arbeitende Meßzellen bekannt. In diesem Zusammen­ hang sei beispielsweise auch das Prospektblatt "Die Wasserstoff-Meßzellen (H₂)" der Firma CITY TECHNOLOGY LTD, London hingewiesen. Derartige Meßzellen sind grund­ sätzlich als Diffusionsmeßzellen konzipiert und liefern ausgangsseitig ein in linearer Abhängigkeit zur anstehen­ den Wasserstoffkonzentration stehendes Ausgangssignal, dessen Nullpunktstabilität und Temperaturabhängigkeit mit einfachen Mitteln beherrschbar sind.

Aus A. Verdin "Gas Analysis Instrumentation", London 1973, Seiten 233 bis 236 und 342 bis 346 sind unter anderem nach dem Prinzip der katalytischen Verbrennung arbeitende Pellistorfühler bekannt, die zur Überwachung der unteren Zündgrenze eines Gasgemisches auch bei Wasserstoff eingesetzt werden. Es handelt sich jedoch nicht um eine spezifisch auf die Messung von Wasserstoff zugeschnittene Überwachung, da diese ebenso wie die bereits 1963 eingeführten SnO₂-Halbleiterfühler unspezi­ fisch auf alle brennbaren Gase reagieren. Auch sind diese Pellistorfühler ebenso wie die genannten SnO₂- Halbleiterfühler zur Verwendung in chemischen Labors denkbar ungeeignet, da sie durch alle chlorierten orga­ nischen Lösungsmittel, Silikondämpfe sowie organischen Nitro- und Schwermetallverbindungen bereits in kleinsten Konzentrationen angegriffen bzw. zerstört werden. Chlo­ rierte organische Lösungsmittel kommen jedoch praktisch in jedem organisch analytischen Labor vor. Die unspezi­ fische Reaktion dieser Fühler führt zur Detektion orga­ nischer Dämpfe wie Alkohol, Aceton und dergleichen, so daß deren Verwendung zur Wasserstoffüberwachung des Ofenraums von Gaschromatographen ausscheidet, da bereits aufgrund der zu erwartenden Anwesenheit der genannten Lösungsmitteldämpfe das Meßergebnis erheblich verfälscht würde.

Aus der gleichen zuletzt genannten Literaturstelle sind auch Schaltschemen zur Probennahme eines Gasstromes bekannt, bei denen Nadelventile und Schwebekörperdurch­ flußmeßgeräte Verwendung finden, durch deren Zusammen­ wirken ein ein Analysengerät durchströmender Probengas­ strom einstellbar ist. Diese an sich bekannten Schalt­ schemen werden bei vielen Analysengeräten, z.B. IR- Geräten eingesetzt. Sie sind jedoch zur Verwendung bei einem Diffusionssensor ungeeignet und würden zu erhebli­ chen Fehlmessungen sowie einem sehr instabilen Meßsignal führen, nachdem die dortige Durchflußregelung über Nadelventile und Schwebekörperdurchflußmesser Pulsatio­ nen erwarten läßt und Diffusionssensoren als druckemp­ findlich anzusehen sind. Ein Charakteristikum dieser bekannten Schaltschemen liegt ferner in hohen Pumpenlei­ stungen für kurze Gasförderzeiten mit anschließendem Herunterregeln des Gasstromes. Auch dies schließt eine Anwendung bei der Überwachung des Ofenraumes eines Gaschromatographen aus, weil die Entnahme großer Gasmen­ gen aus dem Ofenraum des Gaschromatographen das diesem zugeordnete Temperaturprogramm empfindlich stören würde, so daß aus der Überwachung des Ofenraumes eine Störung des Betriebs des Gaschromatographen zu erwarten wäre.

Zusammenfassend ist somit festzustellen, daß die markt­ üblichen Sensoren und Meßverfahren bzw. Meßanordnungen entweder unspezifisch wirken eine selktive Messung speziell von Wasserstoff nicht ermöglichen oder aufgrund ihrer sonstigen Eigenschaften zur Verwendung im Rahmen der kontinuierlichen Überwachung des Ofenraumes eines Gaschromatographen nicht geeignet sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße, zur Überwachung der Gasatmosphäre des Ofenraumes eines Gaschromatographen bestimmte Vorrich­ tung zu entwerfen, die betrieblich bzw. labormäßig handhabbar ist, zu genauen, reproduzierbaren Meßergeb­ nissen führt, eine Funktionskontrolle und ständige Überwachung eigener Komponenten beinhaltet, sowie zur Erkennung, Signalisierung und steuerungstechnischen Umsetzung definierbarer unterschiedlicher Störungs- und Gefahrensituation geeignet ist. Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungswesentlich ist zunächst einmal die Verwendung eines elektrochemischen Sensors in einem absaugenden System, welches eine kontinuierliche Überwachung des Ofenraumes eines Gaschromatographen ermöglicht. Von Vorteil sind hierbei insbesondere die schnelle Ansprech­ zeit des Sensors sowie die bereits erwähnte Linearität des Zusammenhangs zwischen Gaskonzentration und elektri­ schem Ausgangssignal. Der eingesetzte Sensor ist stets ein solcher, der spezifisch auf die Messung von Wasser­ stoff ausgerichtet ist. Durch die spezifische elektroche­ mische Oxidation von H₂ verursachen organische Verbindun­ gen, die möglicherweise aus der Raumluft in den Ofenraum gelangen, keine Reaktion am Sensor. Anorganische gasför­ mige Komponenten wie z.B. H₂S, CO, NO oder HCN können nicht in so hohen Konzentrationen vorkommen, daß sie irgendeinen Einfluß auf den Sensor haben. Da elektroche­ mische Sensoren jedoch gegenüber Druckveränderungen höchst empfindlich reagieren, sind diese bisher lediglich als Diffusions-Meßzellen eingesetzt worden, d.h. der zur Gaseingangsöffnung des Sensors gelangende Gasstrom durchläuft eine Diffusionsbarriere, die zur Strombegren­ zung dahingehend ausgelegt ist, daß stets weniger Meßgas in den Sensor eindringen kann, als dessen Feststoffelek­ trolyt chemisch umsetzen kann. Erfindungsgemäß wird in Abkehr von diesem Stand der Technik zur Beseitigung der Druckempfindlichkeit eine Pulsdämpfermembran in die Einschubkassette des Pumpeneinschubes integriert und eine geeignete Pumpe gewählt, deren Volumenkonstanz darüber hinaus überwacht werden muß, insbesondere mit Hinblick auf ein rechtzeitiges Erkennen von Verstopfungen im Bereich von Absaugleitungen. Eine den Gasdurchfluß der Pumpe überwachende Einrichtung ist mit besonderen Mitteln zum frühzeitigen Erkennen von Änderungen des Gasflusses ausgerüstet, wobei diese Änderungen als Störmeldung erscheinen und meß- oder auch steuerungstech­ nisch in beliebiger Weise verwendet werden können. Angestrebt wird in jedem Fall ein weitestgehend konstan­ ter Gasstrom, dessen Bemessung so gering wie möglich gehalten werden muß, damit von der Messung keinerlei Rückwirkungen auf die Temperierung bzw. das Temperatur­ programm des Ofenraumes des Gaschromatographen ausgehen. Um anwenderseitig eine größtmögliche Flexibilität beim praktischen Einsatz der Vorrichtung zu gewährleisten, ist dafür Sorge getragen worden, daß in einfacher Weise Signale extern über potentialfreie Kontakte abgreifbar sind, denen jeweils definierte Störzustände zugeordnet sind, wobei ferner mittels einfacher Schaltvorrichtungen benutzerseitig unterschiedliche, willkürlich wählbare Störungszustände zur Auslösung externer Steuerungs- bzw. Anzeigefunktionen benutzbar sind. Es kann die Vorrichtung somit optimal an besondere, vom konkreten Einsatzfall abhängige Erfordernisse angepaßt werden. Indem unterschiedliche Grenzwerte für das Meßsignal vorgegeben werden, denen unterschiedliche Alarmzustände bzw. Gefährdungsstufen zugeordnet sind, wird ein flexib­ les Reagieren auf Schwankungen der zu messenden und zu überwachenden Wasserstoffkonzentration ermöglicht. Lediglich der, der Signalisierung eines höheren Gefah­ renzustandes dienende Schaltkreis ist selbsthaltend ausgebildet, wohingegen der, der Signalisierung eines vergleichsweise geringeren Gefahrenzustands dienende Schaltkreis nicht selbsthaltend ausgestaltet ist, so daß die, durch ein Erreichen oder Überschreiten eines bei­ spielsweise unteren Grenzwertes augelösten Störmeldung bei neuerlichem Unterschreiten dieses Grenzwertes auto­ matisch gelöscht wird. Die Schaltung kann derart ausge­ legt sein, daß ein Erreichen des geringeren Gefahrenzu­ stands lediglich angezeigt, nicht jedoch zur Auslösung externer Steuerungsvorgänge benutzt wird. Das Erreichen oder Überschreiten eines den höheren Gefahrenzustand signalisierenden Grenzwertes hingegen sollte zur Auslö­ sung externer, den Störungszustand beseitigender Stö­ rungsvorgänge ausgenutzt werden, wobei eine Lösung dieses Zustands aufgrund eines Schlüsselschalters oder des sonstigen vergleichbaren Schaltelements nur durch autorisiertes Fachpersonal möglich sein sollte. Auf diese Weise sind Schadwirkungen als Folge von Fehlbedie­ nungen in Grenzen gehalten. Die Differenzierung zwischen zwei unterschiedlichen Gefahrenzuständen, denen jeweils selbsthaltende oder nicht selbsthaltende Schaltkreise zugeordnet sind und mit denen - hiermit zusammenhängend - ein automatisches Auslösen äußerer Steuerungsvorgänge bzw. Alarmmeldungen verbunden ist, kann grundsätzlich beliebig ausgelegt werden. Eine große Flexibilität der anwenderseitigen Benutzung der Vorrichtung ergibt sich auch daraus, daß die unterschiedlichen erfaßbaren Stö­ rungszustände über besondere Leitungskanäle bzw. Kontak­ te abgreifbar und demzufolge im Rahmen eines übergeord­ neten Überwachungssystems leicht verfügbar gemacht werden können.

Die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 dienen der weiteren Anpassung der Vorrichtung an die Überwachung der Wasser­ stoffkonzentration im Ofenraum eines Gaschromatographen. Überwacht werden kann jedoch grundsätzlich nicht nur der Ofenraum, sondern auch sonstige Teile bzw. Bereiche, in denen - aus welchen Gründen auch immer - die Bildung explosionsfähiger Wasserstoff-Luftgemische besteht. Im letzteren Fall ist die zur Führung des Proben-Gasstromes bestimmte Absaugleitung mit Verzweigung versehen, welch letztere jedoch aufgrund der Zusammenfassung der Teilgasströme und damit deren summarischer Überwachung einzeln einer Durchgangsprüfung bedürfen, um eine Ver­ stopfung bzw. eine beginnende Verstopfung eines einzel­ nen Absaugrohres erkennen zu können. Der modulartige Aufbau der Vorrichtung bringt nicht nur einfache War­ tungsmöglichkeiten, sondern auch einfache Erweiterungs­ möglichkeiten, beispielsweise das Vorsehen weiterer Meßeinschübe mit sich, um mittels einer Vorrichtung in unterschiedlichen Räumen ein Auftreten unterschiedlicher Gaskomponenten zu messen bzw. zu überwachen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf ein Anwendungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer zur Über­ wachung des Ofenraumes eines Gaschromatographen einge­ setzten erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 1.

Mit 1 ist in Fig. 1 ein Gaschromatograph bezeichnet, dessen nicht näher dargestellter Ofenraum 2 über eine Gasleitung 3 an die insgesamt mit 4 bezeichnete erfin­ dungsgemäße Meß- und Überwachungsvorrichtung angeschlos­ sen ist. Der Netzanschluß des Chromatographen 1 erfolgt über die Leitung 5 unter Zwischenschaltung der Vorrich­ tung 4. Hierauf wird im folgenden noch näher eingegangen werden.

Als Trägergas zur chromatografischen Trennung wird Wasserstoff eingesetzt, wobei jedoch auf eine zeichne­ rische Darstellung der entsprechenden Gaszuleitung verzichtet worden ist. Der Ofenraum 2 dient zur Temperie­ rung der dort angebrachten Trennsäule, in vielen Fällen eine Glaskapillare, die mit der stationären Phase gefüllt ist. Wenn die Glaskapillare durch mechanische Spannungen im Glas beim Aufheizen bricht, odar bei Verwendung einer Metallsäule (gepackte Säule) die Verschraubung nicht gasdicht ist, strömt reiner Wasserstoff (als Trägergas des Trennvorgangs) in den Ofenraum und es kann sich dort schnell ein zündfähiges Gasgemisch bilden. Zu Prüfzwecken wird demzufolge über die Gasleitung 3 in Richtung des auf dieser gezeigten Pfeiles kontinuierlich eine bestimm­ te Gasmenge aus dem Ofenraum abgesogen, welche mengenmäßig derart bemessen ist, daß durch den Absaugvorgang die Gasatmosphäre des Ofenraumes 2, insbesondere dessen Temperatur nicht beeinflußt wird.

Das aus dem Ofenraum 2 abgesaugte Gas sollte bei Eintritt in die Vorrichtung 4 eine in etwa der Umgebungstempera­ tur entsprechende Temperatur aufweisen, welches konstruk­ tiv grundsätzlich in beliebiger Weise erreichbar ist, beispielsweise durch Vorsehung einer Mindestlänge der Gasleitung 3 in Verbindung mit deren Herstellung aus einem Werkstoff von guter Wärmeleitfähigkeit.

Die Vorrichtung 4 ist modular aufgebaut und besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus zwei, in ein Gehäuse eingesteckten Einschubteilen, und zwar einem Pumpeneinschub 6 und einem Meßeinschub 7. Diese Einschübe 6, 7 tragen neben der Netzversorgung die für den Meß-, Auswerte- und Überwachungsvorgang erforder­ lichen Baugruppen bzw. Bauteile, deren Aufbau und Funk­ tionen im folgenden ebenfalls noch zu erläutern sein werden. So umfaßt der Pumpeneinschub 6 unter anderem eine Ansaugpumpe, einen Sensor mit zugeordneter Beauf­ schlagungskammer sowie Bau- und Steuerungselemente zur Überwachung des Gasflusses sowie zur Feststellung und Signalisierung bestimmter Betriebszustände wie z.B. bei Störfällen. Der Meßeinschub 7 hingegen umfaßt im wesent­ lichen Bauteile zur Energieversorgung sowie zur Verstär­ kung und Auswertung der durch den Sensor übermittelten Meßwerte.

Die Vorrichtung 4 ist derart ausgebildet, daß hier beispielsweise Grenzwerte für den ermittelten Wasserstoff­ gehalt vorgebbar sind, welchen unterschiedliche Gefahren­ stufen zugeordnet sind, und zwar derart, daß bei Erreichen oder Überschreiten dieser Grenzwerte unterschiedliche Signal- bzw. Warnfunktionen automatisch ausgelöst werden.

Es kann sich hierbei um akustische oder optische Signale handeln - es kann jedoch auf unterschiedliche Weise auch unmittelbar auf den Betrieb des Gaschromatographen 1 eingewirkt werden. Zu nennen seien hier beispielsweise eine Unterbrechung der Netzstromversorgung oder auch eine sofortige Unterbindung der Wasserstoffzufuhr bzw. die sofortige Umschaltung auf ein anderes, unter den jeweiligen Bedingungen der Ofenatmosphäre als inert anzusehendes Trägergas, z.B. Stickstoff. Die mittels der Vorrichtung 4 gewonnenen Meßwerte können darüber hinaus in an sich bekannter Weise auch zu Registrierungs- bzw. Protokollierungszwecken weiter verarbeitet werden.

In dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2 ist mit den gestri­ chelt wiedergegebenen Doppelpfeilen der Gasfluß und mit den übrigen Doppelpfeilen der Informationsfluß symboli­ siert.

Die mit "Pumpensteuerung" und "Durchfluß-Überwachung" bezeichneten Schaltkreiselemente dienen der Überwachung des Gasflusses und insbesondere der Erkennung von Abwei­ chungen der angesaugten Gasmenge von einer vorgebbaren Sollmenge. Insbesondere ist hierdurch sichergestellt, daß Verstopfungen der dem Ansaugen des zu untersuchenden Gases dienenden Leitungen sofort erkannt werden. Darüber hinaus wird die einwandfreie Funktion der Pumpe bzw. deren Betrieb überwacht und ebenfalls im Störungsfalle erkannt. Auf diesem Wege ist sichergestellt, daß dem Wasserstoff-Sensor ein im wesentlichen konstanter Gas­ strom zu Untersuchungszwecken zugeführt wird. Der als elektrochemischer Sensor ausgebildete H₂-Sensor liefert ausgangsseitig ein dem gemessenen Wasserstoffgehalt entsprechendes Spannungs- oder Stromsignal, welches in einem mit "Signalverstärker" überschriebenen Schaltkreis­ element verstärkt und ggf. normiert wird.

Die Auswertung des durch den H₂-Sensor gewonnenen Signals erfolgt in einem, mit "Alarmauswertung Sensor" überschrie­ benen Schaltkreiselement. Dieses letztgenannte Schalt­ kreiselement ist derart ausgebildet, daß durch den jeweiligen Anwender mehrere, beispielsweise zwei Grenz­ werte für das Meßsignal, nämlich den Wasserstoffgehalt vorgebbar sind, deren Erreichen bzw. Überschreiten den diesen jeweils zugeordneten Gefahrenstufen angepaßte unterschiedliche Schaltfunktionen auslöst. Neben der Feststellung, daß die genannten Grenzwerte erreicht oder überschritten worden sind dient das letztgenannte Schalt­ kreiselement jedoch auch der Überwachung von Störungen im Bereich des H₂-Sensors, insbesondere der Erkennung von Unterbrechungen in dessen Zuleitungen bzw. des Ausfalls dessen Versorgungsspannung.

Am Ausgang der mit "Alarmauswertung Pumpe" und "Alarmaus­ wertung Sensor" überschriebenen Schaltkreiselemente stehen somit Signale an, welche in differenzierter Weise Störungen im Bereich der Pumpe, bzw. des Gasdurchflusses, Störungen im Bereich des Sensors sowie Überschreitungen der beiden genannten Grenzwerte anzeigen.

Je nach der Art der Störmeldungen führen diese in einem mit "optische Alarmmeldung" überschriebenen Schaltkreis­ element zur Anzeige, welche derart beschaffen ist, daß aus dieser die Art der Störung erkennbar ist.

Das mit "potentialfreie Kontakte" überschriebene Schalt­ kreiselement ist mit einer Reihe von potentialfreien Ausgängen versehen, welche mit den Bezugsziffern 8 bis 11 bezeichnet sind und jeweils zur Übertragung unter­ schiedlicher Störmeldungen bestimmt sind. Diese Ausgänge 8 bis 11 sind zur Weiterleitung von Alarmmeldungen an beliebige äußere Einrichtungen konzipiert und jeweils mit einem Relais bestückt. Um bei Ausfall der Netzspannung eine Störmeldung weiterleiten zu können, sind die genann­ ten Ausgänge vorzugsweise als Öffner beschaltet.

Die Ausgänge 8 bis 11 dienen jeweils der Übertragung von Meldungen, welche das Überschreiten der beiden genannten Grenzwerte, Störungen im Bereich der Pumpe und des Sensors andeuten. Die Weiterverarbeitung der über diese Ausgänge übertragbaren Störmeldungen, welche in der Form eines analogen Signals anstehen, kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen.

Ein mit DIP-Schalter überschriebenes, an sich bekanntes Schaltkreiselement kann benutzerseitig dazu benutzt werden, um in Abhängigkeit von den jeweils anstehenden Störsignalen weitere Schaltfunktionen auszulösen, bei­ spielsweise eine akustische Alarmmeldung. Dies kann durch Ansteuerung der üblichen, ebenfalls an sich bekann­ ten akustischen Signalgeber geschehen. Im Bedarfsfall können hier unterschiedliche akustische Signalgeber eingesetzt werden, um auf diesem Wege bereits die Art einer jeweils anstehenden Störung erkennen zu können.

Über den DIP-Schalter kann jedoch in Abhängigkeit von der jeweils anstehenden Störmeldung ebenfalls ein mit "Not Aus" überschriebenes Schaltkreiselement aktiviert werden, welches die unmittelbare Abschaltung der Netz­ stromversorgung des Gaschromatographen auslöst. Ergänzend zu dieser Abschaltung des Chromatographen kann auch eine sofortige Unterbrechung der Zufuhr an Trägergas, hier Wasserstoff auf diesem Wege ausgelöst werden bzw. die Umschaltung auf ein anderes Trägergas, welches unter den Bedingungen der jeweiligen Ofenatmosphäre als inert angesehen werden kann.

Benutzerseitig ist über den DIP-Schalter individuell vorgebbar, welche konkrete Störmeldung automatisch die genannte Not-Aus-Funktion auslöst und damit automatisch in den Betrieb des Chromatographen eingreift.

Mit 12 ist der, unmittelbar die Spannungsversorgung des Chromatographen steuernde Ausgang des Not-Aus-Schaltkreis­ elements bezeichnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Not-Aus-Funktion gleichzeitig dazu benutzt wird, um die Gasversorgung des Chromatographen zu unterbrechen oder zumindest umzustellen. Letzteres kann in einfacher Weise erreicht werden, weil dem, die Not-Aus- Funktion bewirkenden Relais ein weiteres, ein in der Gasversorgung des Chromatographen angeordnetes Magnetven­ til ansteuerndes weiteres Relais parallel geschaltet ist.

Das mit "Schlüsselschalter" überschriebene Schaltkreis­ element wirkt in vielfältiger Weise mit den übrigen Schaltkreiselementen zusammen.

Beispielsweise kann durch den Schlüsselschalter die Not- Aus-Funktion überbrückt werden, um auch bei laufendem Betrieb des Gaschromatographen die dargestellten Schalt­ kreiselemente auf eine einwandfreie Funktion überprüfen zu können, und zwar ohne daß der Betrieb des Gaschromato­ graphen beeinträchtigt wird. Diese Überbrückung kann unter den genannten Bedingungen auch zu kurzfristig durchzuführenden sonstigen Wartungs- und Inspektionstätig­ keiten benutzt werden.

Der Schlüsselschalter dient darüber hinaus auch Siche­ rungsfunktionen. Die beiden genannten unterschiedlich hohen Grenzwerte der gemessenen Wasserstoffkonzentration entsprechen unterschiedlichen Gefährdungsstufen, deren Erreichung oder Überschreitung erfindungsgemäß unter­ schiedliche Schaltfunktionen auslöst. Wird beispielswei­ se lediglich der untere Grenzwert erreicht oder über­ schritten, sollte zweckmäßigerweise der DIP-Schalter in einer solchen Schaltstellung sich befinden, in welcher lediglich eine optische oder akustische Alarmmeldung abgegeben wird, ohne daß jedoch unmittelbar in den Betrieb des Gaschromatographen eingegriffen wird. Sinkt in der Folgezeit die gemessene Waserstoffkonzentration wieder unter den ersten Grenzwert, werden die akustischen, optischen oder sonstigen Störungssignale selbsttätig gelöscht. Überschreitet die gemessene Wasserstoffkonzen­ tration jedoch den zweiten bzw. oberen Grenzwert, kann je nach DIP-Schalterstellung zusätzlich zu den genannten optischen und akustischen Störmeldungen auch die Not- Aus-Funktion ausgelöst werden mit den oben bezeichneten Folgen für den Betrieb des Gaschromatographen. Sinkt in der Folgezeit die gemessene Wasserstoffkonzentration unter den genannten zweiten Grenzwert, bleibt jedoch die Störmeldung, daß der genannte zweite Grenzwert erreicht oder überschritten worden ist erhalten. Die Schaltkreis­ elemente sind demzufolge derart ausgebildet, daß die letztgenannte Störmeldung im Gegensatz zu der erstgenann­ ten als selbsthaltend geschaltet ist. Ein Löschen der selbsthaltenden Störmeldung ist nach Unterschreitung des genannten zweiten Grenzwertes nur bei einer, mittels des Schlüsselschalters überbrückten und damit unterbundenen Not-Aus-Funktion gegeben. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine erneute Wiederinbetriebnahme des Gaschromato­ graphen nur durch autorisiertes Fachpersonal möglich ist, welches zur Betätigung des Schlüsselschalters befugt ist.

Die selbsthaltende oder nicht selbsthaltende Schaltung von Störmeldungen kann grundsätzlich auch variiert werden und ist nicht auf die genannten Grenzwertüber­ schreitungen beschränkt. Vielmehr können ersatzweise für diese Grenzwertüberschreitungen bzw. zusätzlich auch weitere Störmeldungen als selbsthaltend geschaltet werden, und zwar in Abhängigkeit von dem durch die Art der jeweiligen Störung ausgehenden Gefährdungsgrad.

Die erfindungsgemäße Meß- und Überwachungsvorrichtung 4 ermöglicht die sichere Anwendung von Wasserstoff als Trägergas bei einem Gaschromatographen 1, insbesondere das Erkennen explosionsgefährlicher Bedingungen im Ofenraum. Darüber hinaus ist - wie sich aus obigen Ausführungen ergibt - eine Selbstüberwachung wesentlicher Funktionen der Vorrichtung gegeben. Die sich aus der Überwachung der Gasatmosphäre des Ofenraums sowie aus der Selbstüberwachung ergebenden unterschiedlichen Störungszustände werden in kürzester Zeit erkannt, sichtbar bzw. hörbar gemacht und können anwenderseitig in einfacher Weise vorgebbare unterschiedliche weitere Schaltfolgen auslösen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung und Überwa­ chung der Konzentration einer gasförmigen Komponente eines im Ofenraum (2) eines Gaschromatographen (1) befindlichen Gasgemisches, mit einer Pumpe zum kontinuierlichen Absaugen eines Gasstromes aus dem Ofenraum (2) sowie zum Heranführen an einen, bezüg­ lich der zu messenden Komponente spezifischen Sensor und mit Einrichtungen zur Umsetzung des mittels des Sensors gewonnenen, in funktionaler Abhängigkeit zur vorhandenen Konzentration der Komponente stehenden Meßsignals sowie zur Funktionsüberwachung der Pumpe und des Sensors, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Sensor ein für Wasserstoff spezifischer, durch Linearität im Meßbereich charakterisierter elek­ trochemischer Sensor ist;
• b) der zum Sensor geführte Gasstrom pulsationsarm und weitestgehend konstant ist;
• c) der Gasstrom im Verhältnis zum Gasvolumen des Ofenraumes (2) derart bemessen ist, daß die Ent­ nahme mit keinen Rückwirkungen auf dessen Gasatmo­ sphäre, insbesondere dessen Temperierung verbun­ den ist;
• d) die genannten Einrichtungen zur Umsetzung des Sensor-Meßsignals sowie zur Funktionsüberwachung der Pumpe Mittel zur Messung des Gasstromes, zur Signalisierung von Abweichung von einem vorgeb­ baren Sollwert sowie zur Konstanthaltung des Gasstromes umfassen;
• e) Mittel zur wahlweisen, benutzerseitig festlegba­ ren, automatischen Auslösung äußerer Steuerungs- und/oder Anzeigefunktionen jeweils in Abhängigkeit von bestimmten Werten des Meßsignals bzw. von Störungszuständen der Pumpe, der Absaugleitungen vorhanden sind, wobei für jeden Störungszustand bzw. das Meßsignal ein Leitungskanal, insbesondere potentialfreie Kontakte zur Übertragung von Stö­ rungszuständen bzw. Steuer- oder Meßsignalen zu einem äußeren Empfänger vorgegeben sind;
• f) Mittel zu wahlweisen Festlegung zumindest zweier Grenzwerte für das Meßsignal vorgesehen sind, wobei wenigstens ein, die Signalisierung eines das Erreichen oder Überschreiten eines Grenzwertes bzw. das Anstehen eines definierbaren Störungszu­ standes bewirkender Schaltkreis selbsthaltend ausge­ bildet ist und wobei zur Lösung des selbsthal­ tenden Zustands ein Schlüsselschalter oder ein sonstiges vergleichbares Schaltelement vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur wahlweisen benutzerseitig festleg­ baren automatischen Auslösung äußerer Steuerungs- und/oder Anzeigefunktionen ein DIP-Schalter ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die der Pumpe zugeordnete, der Führung des abgesaugten Gasstromes dienende Absaugleitung Verzweigungen aufweist, die mit unterschiedlichen Meßräumen in Verbindung stehen.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen modulartigen Aufbau, bestehend aus einem Meßeinschub (7) und einem Pumpeneinschub (6), welche in einem gemeinsamen Gehäuse eingesteckt sind, wobei der Meßeinschub (7) mit Funktionselementen zur Verstärkung, Filterung, Auswertung, Anzeige oder sonstigen Aufbereitung des durch den Sensor erzeugten elektrischen Meßsignals sowie zur Energieversorgung ausgerüstet ist und wobei der Pumpeneinschub (6) mit einem für die zu messende Komponente des Sensors nebst zugehörigen elektrischen Einrichtungen zur Signalaufbereitung, der Pumpe nebst zugehörigen Steuerungseinrichtungen, den Mitteln zur Messung und Überwachung des Gasstromes, Signalgebern ausgerüstet ist.