NL8802269A - Werkwijze voor het meten van vocht in een gas en hierbij te gebruiken inrichting. - Google Patents

Description

51 j -1- 27554/Vk/tj r '*1

Korte aanduiding: Werkwijze voor het meten van vocht in een gas en hierbij te gebruiken inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het 5 meten van vocht in een gas met een hoge temperatuur en hoge druk, dat is verontreinigd met elektrisch geleidende stoffen.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

In de industrie en in laboratoria zijn meetapparaten nodig 10 die bij het overschrijden van een bepaalde waarde voor het vochtgehalte geschikte tegenmaatregelen moeten geven, dus werken als schakelaar wanneer een bepaalde grenswaarde wordt bereikt of die als continu werkende meetapparaten kunnen worden toegepast.

Voor een gebied met een laag vochtgehalte (<20 °C dauwpunt) 15 zijn bij lage gastemperaturen beneden 200 °C en bij een gelijktijdige gasdruk lager dan 20 bar, enkele hygrometers van verschillende soorten ter beschikking.

Wanneer echter meetapparaten voor het bepalen vaneen hoog vochtgehalte (dauwpunt >20 °C) onder moeilijke toepassingsomstandigheden 20 nodig zijn zoals bijvoorbeeld gastemperaturen tot 500 °C bij gasdrukken die gelijktijdig tot 200 bar bedragen en in aanwezigheid van grote hoeveelheden elektrisch geleidende verontreinigingen (bijvoorbeeld stofvormige grafiet) zijn dergelijke apparaten niet verkrijgbaar.

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is het daarom 25 een werkwijze en een inrichting te verkrijgen voor het meten van het vochtgehalte in een gas onder extreme omstandigheden, waarbij verder de meetgegevens door elektrisch geleidende stoffen of vreemde gassen niet worden beïnvloed.

Volgens de uitvinding wordt deze doelstelling bereikt door 30 een werkwijze die hierdoor wordt gekenmerkt dat het te meten gas bij een bepaalde temperatuur wordt geleid langs een buis (7) van edel-staal voorzien van een poreuze, tegen temperatuur bestand zijnde keramische Laag, de door condensatie van de waterdamp op de buis (7) van edelstaal optredende verandering van de elektrische weerstand van 35 de keramische laag (11) door twee elektroden (12, 15) wordt bepaald en de verandering van de weerstand via een elektronische schakeleenheid . 8802269 -2- 27554/Vk/tj tot een elektrisch signaal wordt omgevormd.

De bijzondere eigenschappen van de voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding noodzakelijke keramiek kunnen door verschillende instellingen van parameters bij het opbrengen van de laag 5 evenals door verschillende laagdikten worden bereikt. De keramiek zelf is thermisch en chemisch zeer stabiel.

Hierna worden de omstandigheden aangegeven waaronder de werkwijze met goed gevolg kan worden toegepast.

gastemperatuur: 15 °C tot 500 °C

10 gasdruk: tot 200 bar stof: tot 1000 g/m^ i.N. gas gasdoorvoer: tot 50 m^ i.N./uur chemische bestandheid: ten opzichte van veel gassen verregaand corrosie-bestand

15 dauwpunt-schakelgebied 5 °C tot 350 °C

tijd voor de gevoeligheid: <60 sec., afhankelijk van het dauwpunt van het gas

Een bij voorkeur toegepaste meetapparatuur heeft de kenmerken zoals vermeld in conclusie 2.

20 De bij voorkeur toegepaste verdere uitvoeringsvormen volgens de uitvinding zijn in de onderconclusies vermeld evenals in de hierna volgende beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening waarin: een bij voorkeur toegepaste inrichting in doorsnede is weer- 25 gegeven.

In de tekening is een meetkamer 1 weergegeven die aan de bovenzijde door een flens 2 is afgedekt. De flens 2 is met behulp van een schroefverbinding 4 bevestigd aan een tweede flens 3 die in verbinding staat met de meetkamer 1. Tussen de flenzen 2 en 3 is een metallische 30 afdichting aangebracht (niet weergegeven). Een toevoer 5 en een afvoer 6 voor het te meten gas zijn aangebracht aan de zijkant van de meetkamer 1.

Een buis 7 van edelstaal die aan de onderzijde en aan de bovenzijde is afgesloten is met het grootste deel over de lengte aangebracht in de meetkamer 1, waarbij deze door de flens 2 is gevoerd. Deze is vast 35 aangebracht op de buis 7 vervaardigd uit edelstaal.

Om de buis 7 te kunnen instellen op de gewenste condensatie- .8802269 -3- 27554/Vk/tj temperatuur is deze voorzien van een koelinrichting; deze bestaat in het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld uit een coaxiaal in de buis 7 aangebrachte leiding 8 voor het toevoeren van een vloeibaar koelmiddel dat in de nabijheid van de onderkant van de buis uit de leiding 8 5 stroomt, de buis 7 vervaardigd uit edelstaal doorstroomt en deze weer verlaat door een buiten de meetkamer 1 aangebrachte afvoerleiding 9.

De condensatietemperatuur kan met behulp van meerdere in het binnenste gedeelte van de buis 7 aangebrachte thermo-elementen 10 worden gecontroleerd.

10 Op het in de meetkamer 1 stekende gedeelte van de buis 7 heeft deze een keramische laag 11, waarbij voor de deklaag een poreuze, tegen temperatuur bestand zijnd keramisch materiaal met een hoge be-standheid tegen temperatuursschommelingen werd gekozen. Bij voorkeur bestaat de laag 11 uit een oxide-bevattend keramisch materiaal.

15 Bij het uiteinde van de buis 7 vervaardigd uit edelstaal is een voor waterdamp doorlatende netvormige elektrode 12 bevestigd op de keramische laag 11; in dit gebied heeft de keramische laag een kleinere dikte dan op het resterende deel van de buis, omdat dit hier als adsorptiemiddel voor de waterdamp, respectievelijk reeds gecondenseerd 20 water dient. Met de netvormige elektrode 12 is een stroomgeleider 13 verbonden die door een in de flens 1 aangebrachte doorlopende bekleding 14 naar buiten wordt geleid. De stroomgeleiding 13 is van een tegen temperatuur bestand zijnde isolering voorzien. Buiten de' meetkamer 1 is op de buis 7 een verdere elektrode 15 bevestigd. Beide 25 elektroden 12 en 15 zijn met een (niet weergegeven) elektronische scha-keleenheid verbonden.

Door de condensatie van waterdamp wordt de elektrische geleidbaarheid en zodoende de elektrische weerstand van de keramische laag 11 op basis van het poreuze karakter gewijzigd. De bij het toe-30 voeren van een waterdamp bevattend te meten gas in de meetkamer 1 optredende verandering van de weerstand wordt aan de beide elektroden 12, 15 gemeten en toegevoerd aan de elektronische schakeleenheid. Deze zet de gemeten waarde om in een elektrisch signaal, dat nu op zijn beurt aan een grenswaardeschakelaar kan worden toegevoerd (bij-35 voorbeeld voor het bekrachtigen van blokkeringsapparatuur of signaal- afgevende apparatuur) of aan een elektronische regelinrichting (wanneer >8802269 -4- 27554/Vk/tj een continu werkend meetapparaat nodig is).

Ter vermijding van kortsluitingen door in het meetgas aanwezige elektrisch geleidende stofvormige bestanddelen zijn ook de binnenzijde van de flens 2 en die van de meetkamer 1 met inbegrip van de me-5 tallische afdichting voorzien van een keramische deklaag 16. Omdat de keramische deklaag 16 slechts dient als een zuivere elektrische isolatie kan deze op de genoemde oppervlakken dichter en dikker zijn dan de keramische laag 11 in het gebied van de netvormige elektrode 12. De keramische laag 11 werkt op de genoemde plaatsen gelijktijdig als een 10 filter in de hiernaast gelegen stroom voor een elektrisch geleidende stof (<0,01 ym) zodat kortsluitingen tussen de elektrode 15 en de netvormige elektrode 12 worden vermeden. De opstelling als filter van een hiernaast lopende stroom garandeert ook een korte tijd voor het bekrachtigen bij aanwezigheid van stof, terwijl bijvoorbeeld het filter 15 voor de hoofdstroom bij hoge gassnelheden en hoge gehalten aan stof de tijd voor het bekrachtigen door de adsorptie van waterstof aan de te filtreren stof kunnen worden vertraagd, respectievelijk zelfs door de stof kunnen verstoppen.

Wanneer het de te meten gas een te lage temperatuur heeft 20 bestaat het gevaar dat de waterstof neerslaat op de binnenwand van de meetkamer 1 en bij de flens 2. Om dit te vermijden kan aan de buitenzijde van de meetkamer 1 evenals om de toevoer 5 voor het meetgas een verwarming zijn aangebracht (die niet is weergegeven).

Een bijzonder voordeel van de inrichting is hierin te zien 25 dat deze met betrekking tot de geometrische afmetingen variabel is en zodoende kan worden aangepast aan de betreffende doelstelling.

Zodoende heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze en inrichting voor het meten van vocht in een gas onder moeilijke omstandigheden te weten een hoge temperatuur en hoge druk bij het aan-30 wezig zijn van elektrisch geleidende stofdeeltjes. De werkwijze berust hierop dat de verandering van de elektrische weerstand van een op een buis van edelstaal aangebrachte poreuze keramische laag kan worden gemeten die door de condensatie van waterdamp wordt bewerkstelligd.

De verandering van de weerstand wordt met behulp van twee elektroden 35 gemeten die zijn verbonden met een elektronische schakeleenheid. Een bij voorkeur toegepast meetapparaat omvat een gesloten meetkamer 8802269 -5- 27554/Vk/tj waarin de op een bepaalde temperatuur gebrachte buis van edelstaal steekt en waardoor het te meten gas wordt geleid. Een van de beide elektroden is buiten de meetkamer aangebracht op de hier niet van een deklaag voorziene buis vervaardigd uit edelstaal; de tweede elektrode 5 bevindt zich op de keramische laag van de buis van het edelstaal binnen de meetkamer.

»8882289

Claims (12)

1. Werkwijze voor het meten van vocht in een gas met een hoge temperatuur en hoge druk, dat is verontreinigd met elektrisch geleiden- 5 de stoffen, met het kenmerk, dat het te meten gas bij eenbepaalde temperatuur wordt geleid langs een buis (7) van edelstaal, voorzien van een poreuze, tegen temperatuur bestand zijnde keramische laag, de door condensatie van de waterdamp op de buis (7) van edelstaal optredende verandering van de elektrische weerstand van de keramische laag (11) 10 door twee elektroden (12, 15) wordt bepaald en de verandering van de weerstand via een elektronische schakeleenheid tot een elektrisch signaal wordt omgevormd.

2. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat: 15 a) de aan de onderzijde afgesloten buis (7) van edelstaal in een meetkamer (1) steekt die door een op de buis (7) van edelstaal opgebrachte flens (2) is afgedicht, b) de meetkamer (1) is voorzien van een toevoerleiding (5) en een afvoerleiding (6) voor het te meten gas, 20 c) de flens (2) en de meetkamer (1) hebben op de binnenzijde een keramische laag (16), d) de buis (7) van edelstaal is slechts op het in de meetkamer (1) stekende gedeelte voorzien van een keramische laag (11), e) de ene (15) van de beide elektroden (15, 12) is buiten 25 de meetkamer (1) aangebracht op de buis (7) van edelstaal, terwijl de tweede, voor waterdamp doorlaatbare elektrode (12) is aangebracht op het van een deklaag voorziene gedeelte, waarbij in het gebied van de elektrode (12) de keramische laag (11) dunner is dan bij de resterende deklaag, 30 f) er is koelapparatuur (8, 9) aangebracht voor de buis (7) van edelstaal maar die zich bevindt in het binnenste gedeelte hiervan.

3. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de buis vervaardigd uit edelstaal, voorzien van een deklaag is aangebracht in een buis die wordt door- 35 stroomd door het te meten gas.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat - 88 022 89 -7- 27554/Vk/tj voor het koelen van de buis (7) vervaardigd uit edelstaal, een vloeibaar koelmiddel wordt toegepast, dat eerst door een coaxiaal in de buis (7) aangebrachte leiding (8) naar de bodem van de buis (7) wordt gevoerd en door een afvoerleiding (9) boven uit de buis (7) weer wordt 5 afgevoerd.

5. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de koelapparatuur bestaat uit een aantal Peltier-elementen.

6. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat in het binnenste van de buis (7) meerdere met thermo-elementen (10) 10 voorziene meetplaatsen voor de temperatuur zijn aangebracht.

7. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de buitenkant van de meetkamer evenals de toevoer voor het te meten gas zijn voorzien van een verwarming.

8. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de twee-15 de elektrode (12) via een tegen temperatuur bestand zijnde geïsoleerde leiding (13) die door een in de flens (2) aangebrachte doorvoer (14) is aangebracht en met de elektrische schakeleenheid is verbonden.

9. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen de keramische laag (11) en de buis (7) vervaardigd uit edelstaal een 20 elektrisch geleidende hechtende laag is aangebracht.

10. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het door de elektrische schakeleenheid geleverde elektrische signaal wordt toegevoerd aan een grenswaardeschakelaar die bij het overschrijden van een bepaalde vooraf aangegeven waarde voor het vochtgehalte 25 alarmeert.

11. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de elektrische schakeleenheid is verbonden met een elektronische regel-inrichting die continu gemeten waarden geeft.

12. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze 30 wordt toegepast voor het meten van bestanddelen tot 350 °C condenseer-bare gassen in een te meten gas, wanneer deze gassen als condensaat een verlaging van de elektrische weerstand van de keramische laag (11) geven. .8802269