DE2710394B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der Luft - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der LuftInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der Luft, wie es im
Oberbegriff in Anspruch I beschrieben ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchfüh-
1' rung dieses Verfahrens.
Pci bekannten Vorrichtungen ist nicht selten eine verhältnismäßig lange Aufwärmzeit erforderlich, ver
bunden mit Temperaturkontrollen der ausgewerteten Luftmengen, damit keine Fehlmessungen entstehen.
V) Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bereits
bekannt, einem Detektor das zu analysierende Gasgemisch
in zwei Teilströmcn zuzuführen, deren einer unverändert ist, während aus dem anderen die zu
bestimmende Gaskomponente entfernt worden ist. Auf
">"> diese Weise ist eine Vergleichsmessung des Gasgemisches
mit der zu bestimmenden Komponente und des Restgases ohne die zu bestimmende Komponente
möglich. Um eine einwandfreie Messung zu erreichen, müssen beide Teilströme durch eine Trocknungssub-
w stanz geleite werden. Dabei ist nachteilig, daß diese
Trocknungssubstanz, die nicht nur der Entfernung von Feuchtigkeit dient, sondern auch Giftstoffe entfernen
muß, die die katalytische Wirkung der aktiven, zur Entfernung der zu bestimmenden Gnskomponcntc
h"> eingesetzten Materialien beeinträchtigen würden, nach
einer bestimmten Zeit funktionsunfähig werden. Um eine sichere Funktion zu gewährleisten, müssen die
Trockenmaterialien relativ häufig ausgewechselt wer-
den, wodurch einerseits zusätzliche Kosten entstehen, während andererseits die Betriebsdauer begrenzt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
vorzuschlagen, mit welchem bzw, welcher die Bestimmung des Kohlenmonoxidgehaltes in Luft möglich wird,
ohne daß ein Verbrauch der dabei verwendeten Trocknungssubstanz eintriti. Insbesondere ist es Aufgabe
der Erfindung, eine gleichbleibend gute Entfernung der Giftstoffe aus den Gasströmen zu erreichen, damit
die Lebensdauer der katalytischer! Substanzen nicht beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die
im kennzeichnenden Teil von Anspruch r beschriebenen Maßnahmen gelöst
Ferner wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die
im kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 beschriebenen Merkmale gelöst.
man erzieh auf diese Weise den besonderen Vorteil,
daß zyklisch eine Nullpunktfeststellung durchgeführt wird und die Messung nicht mehr abhängig i~t von der
Temperatur des Meßmediums selbst, in diesem Falle also von der durch die Säulen geführten Luft. Ein
weiterer Vorteil ist die besondere Einfachheit des hochpräzise Meßergebnisse erzielenden Systems, da
nur einige wenige Bauteile benötigt werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit zum Teil weggebrochenen Teilen und
Fig. 2 das Fließschema in einer schcniatischen
Darstellung.
Der Zeichnung lassen sich zwei parallele hohle Säulen
1 und 2 entnehmen, die von Röhren gebildet sind, deren
Enden in einer solchen Weise miteinander verbunden sind, daß insgesamt eine rechteckförrrrge Struktur
gebildet ist. Im einzelnen ist das eine Ende der beiden Säulen 1, 2 mit gegenüberliegenden Öffnungen eines
Vierwegeventils 3 verbunden, bei dem es sich gewöhnlich um ein elektrisch betäiigbares, solenoidgeschaltetes
Ventil handelt. Eine der beiden restlichen Ventilöffnungen ist dann mit einer Einlaßrohre 4
verbunden, die sich zwischen den beiden Säulen 1, 2 befinden kann. Die verreibende Ventilöffnung is· über
eine Röhre 5 in die Atmosphäre geöffnet. Bei einer der Schaltpositionen des Ventils 3, die in F i g. 2 gezeigt ist,
verbindet dieses Ventil 3 die Einlaßöffnung 4 mit der Säule I und gleichzeitig die Säule 2 mit der Atmosphäre.
Wird das Ventil 3 umgeschaltet, dann ist ein Luftfluß zunächst in die zweite Säule 2 gerichtet, und die erste
Säule 1 ist dann mit der Atmosphäre verbunden.
Am gegenüberliegenden Ende sind di? beiden Säulen 1, 2 fest über eine Leitung miteinander verbunden, die
ein T-Stück 7 umfaßt. Das T-Stück 7 verfügt über eine zentrale Auslaßöffnung, die über ein Verbindungsstück
8 mit einer üblichen, einen Fluß begrenzenden Einrichtung, beispielsweise einem Druckregler 9 verbunden
ist, dessen Auslaß an einen elektrisch betriebe nen Kohlenmonoxyridetektor 10 konventioneller Form
angeschlossen ist. In besonders geeigneter Weise handelt es sich bei diese, λ Detektor 10 um eine Type, bei
welcher d:is Kohlenmorioxyd von einem Bett eines
Γ:
katalytisch^ Materials, für welches beispielsweise
Hopcalite verwendet werden kann, oxydiert wird; es ergibt sich dann ein Anstieg in der Temperatur des
Bettes, der proportional zum Kohlenmonoxydgehalt des Gases ist. Bevorzugt ist zwischen dem Druckregler 9
und dem Detektor 10 in der Verbindungsröhre Jl ein übliches Molekularsieb angeordnet Bei einer entsprechenden
Einstellung des Druckreglers 9 zur Begrenzung eines Luftdurchflusses durch diesen fließt dann einige, in
das T-Stück 7 eindringende Luft aus jeder der Säulen 1, 2 geradewegs durch das T-Stück hindurch und dann in
eine Richtung zurück durch die andere Säule.
Am Ende der Säule 1 nahe bzw. angrenzend zum Druckregler 9 befindet sich ein Kohlenmonoxyd
entfernendes katalytisches Material 13, beispielsweise wieder Hopcalite, welches das in der durch dieses
Material fließenden Luft enthaltende CO ausbrennt. Im
gleichen Ende der anderen Säule 2 befindet sich ein Körper eines porösen, aber inaktiven Materials 14,
dessen Zweck es ist, dem Luftfluß ' ii wesentlichen den
gleichen Widerstand enigegenZuseiZpi, wie dies das
katalytische Material 13 tut. Darüber hinaus ist zwischen den soeben erwähnten Materialien in jeder Säule 1, 2
und dem gegenüberliegenden Ende bzw. dem Ventilendbereich dieser Säule 1, 2 ein Bett einer regenerierungsfähigen,
lufttrocknenden Substanz 15 angeordnet, die Kohlenmonoxyd in keiner nennenswerten Weise
absorbiert oder zurückhält; bei dieser Trocknungssubstanz 15 kann es sich um sog. Alumina, also
Aluminiumhydroxyd u.dgl. oder bevorzugter, beispielsweise um sog. Silicagel handeln. Die Volumenmengen
dieses Materials und ihre Flußwiderstände gegenüber einem Luftdurchfluß in beiden Betten sind im wesentlichen
gleich. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das in jeder Säule 1, 2 angeordnete Material den gleichen
Widerstand gegenüber einem Luftdurchfluß bietet, bezogen auf das Material in der jeweils anderen Säule.
Die lufttrocknende Substanz 15 und das andere Material
in jeder Säule werden von einem Filter 16 getrennt; entsprechende andere Filter 17 sind an den sich
gf ienüberliegenden Endbereichen jeder Säule ebenfalls
angeordnet.
Beim Betrieb der Vorrichtung wird über das Vierwegeventil 3 einer der Säulen !, 2 ein Luftstrom
zugeführt. Wenn dieser Luftfluß durch die das katalytische Material 13 enthaltende Säule 1 fließt, dann
wird das in der Luft enthaltende Kohlenmonoxyd entfernt. Bevorder Luftstrom das katalytische Material
13 in dieser Säule 1 erreicht, wird er von dem Bett 15 ans
Silicagel oder Alumina getrocknet. Der Luftstrom tritt dann aus der Säule I aus und trennt sich am T-Stück 7 in
dir Weise auf, daß eine bestimmte Luftmenge iiher das
T-Sfiirk zur anderen Säule 2 und durch dicie im
Gegenfluß zurück zum Ventil 3 und wie in F i g. 2 gezeigt zur Atmosphäre fließt. Bei ihren Durchfluß
durch diese zweite Säule 2 entfernt die Ldft Feuchtigkeit aus dem Trocknungsmaterial, welches in dieser Säule 2
enthalten ist. Diese Feuchtigkeit stammt von einem Luftfluß bei eine.,ι früheren Zyklus, bei welchem sich
das Vicrwigeventil 3 in einer anderen Schaltposition
befunden hat. Der Rest des die Säule 1 verlassenden Luftstroms fließt dann /um und durch den Druckregler
9, das Molekularsieb Il und schließlich durch den Detektor 10 zur Feststellung von Kohlenmonoxyd.
Dieser Detektor 10. Jer von beliebigem und bekanntem
Aufbau sein kann, ist über eine geeignete Kabelverbindung
19 mit einem in F i g. 2 gezeigten und den Kohlciimonoxydgehalt angebenden AnzeieefTäi 20
verbunden Kin solches Anzeige- und Lesegerät 20 ist
für den Fachmann bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Nach Ablauf einer
vorgegebenen Zeitdauer wird die Vcntilslcllung reversiert, beispielsweise mit Hilfe einer nicht dargestellten
Zeitschaltung oder einer ähnlichen Anordnung, so daß nunmehr der in die öffnung 4 des Viemcgevcntils .3
eindringende Luftstrom zunächst durch die zweite Säule 2 und das in dieser befindliche inaktive poröse Material
14 fließt. Da dieses Material 14 Kohlenmonoxyd nicht
entfernt, wird dann der den Detektor 10 erreichende Teilluftstrom bei dieser Ventilstellung diesen veranlassen,
die Gegenwart von Kohlenmonoxyd anzuzeigen und zu registrieren. Der Rest des Luftstroms fließt durch
die Säule I zurück und trocknet das in dieser enthaltene Trockmmgsmaterial.
Der Detektor 10 vergleicht das angezeigte und registrierte Ergebnis der Kohlenmonoxydprobc mit der
NuüiiMzuigt· und Nuiirfgisiricrung an Kohlenmonoxyd
vom vorhergehenden Halbzyklus; das so gewonnene F.rgebnis wird dann von dem Gerät 20 angezeigt und
gegebenenfalls registriert. Es läßt sich so feststellen, daß jeweils einmal bei jedem Zyklus, und zwar immer dann,
wenn der Luftstrom in der Richtung der in F i g. 2 angegebenen Pfeile zeigt, ein Nullpunkt-Bezugswcrt
gewonnen wird. Auf diese Weise ist es nicht mehr erforderlich, die Temperatur der Luft zu kontrollieren,
denn die Signalhohenslnbiliiät ist unabhängig von der
Lang?:eit-Nullpiink(stabililät. Beispielsweise führt eine
Umgebungstemperaturänderung von 10% zu keiner . feststellbaren Änderung in der Anzeige und Registrierung
des Meßwerts. Außerdem sind bei dem erfindungsgemäßen System längere Aufwärmperioden nicht mehr
erforderlich, um zu einer sinnvollen und zuverlässigen Anzeige zu gelangen. Selbst dann, wenn beispielsweise
ui eine Slunde lang ein Leistungsverlust oder eine sonstige
Stromabschaltung aufgetreten ist, genügt eine /chnminiitigc Aufwarmperiode.
Die verwendeten Trockniingsbcttcn beispielsweise
aus dem erwähnten Alumina oder Silicagel entfernen >
nicht nur Wasserdampf aus dem Luftstrom, sondern treten auch in eine Wirkverbindung mit solchen
schädlichen Materialien wie II;S. SO2 und NHi. Auf
diese Weise läßt sich die Lebensdauer des Katalysators erheblich verlängern, jeweils einmal pro Zyklus wird
.·" jedes Bett regeneriert.
Als besonders vorteilhaft hat sich bei vorliegender Erfindung herausgestellt, daß erheblich weniger Komponenten
und Bauteile als bisher verwendet werden müssen und dennoch präzise Angaben erlangt werden
J-. können Die Erfindung ist daher auch besonders
preisgünstig.
Hierzu 1 Blatt Zeichnuijccn
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur Feststellung des Kohlenmonoxidgehaltes der Luft, bei dem man einem Kohlenmonoxiddetektor einen ersten Luftstrom, der vorher durch eine Trocknungssubstanz und anschließend durch eine aktive, das Kohlenmonoxid katalytisch aus dem Luftstrom entfernende Substanz geleitet worden ist, sowie einen zweiten Luftstrom, der vorher durch eine Trocknungssubstanz geleitet worden ist, zuführt und bei dem man die Differenz des Kohlenmonoxidgehaltes der beiden Luftströme in dem Kohlenmonoxiddetektor bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten Luftstrom nach dem Durchlaufen einer ersten regenerierfähigen, iufttrocknenden Trockensubstanz und der aktiven Substanz in zwei Teilst>-öme aufspaltet, deren erster dem Detektor zugeleitet wird, während deren zweiter durch ein inaktives Material und durch eine zweite regenerierfähige, lufttrocknende Trockensubstanz geführt und in die Umgebung abgegeben wird, daß man den zweiten Luftstrom nach dem Durchlaufen der zweiten Trocknungssubstanz durch das inaktive Material leitet und es anschließend in zwei Teilströme aufteilt, deren erster dem Detektor zugeleitet wird, während deren zweiter durch das aktive Material und die erste Trocknungssubstanz geführt und in die Umgebung abgegeben wird, und daß man den ersten und den zweiten Luftstrom abwechselnd die Vorrichtung durchströmen läßt2. Vorrichtung zur Festsu"ung von Kohlenmonoxid in Luft zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, enthaltend eine e,- te und eine zweite hohle offenendige Säule, ein an einem Ende der ersten Säule angeordnetes Kohlenmonoxid entfernendes Material, ein in jeder Säule angeordnetes Bett einer lufttrocknenden Substanz, deren Volumen und Fließwiderstand in den beiden Säulen der gleiche ist, wobei die Enden der Säulen miteinander unter Bildung einir Auslaßöffnung zwischen den Säulen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, da 3 das Kohlenmonoxid entfernende Material (13) ein katalytisches Material ist, daß am gleichen Ende der zweiten Säule (2) ein poröses inakti"es Material (14) vorgesehen ist, welches im wesentlichen den gleichen Fließwiderstand wie das kataiyische Material (13) aufweist, daß die lufttrocknende Substanz in jeder Säule (1,2) regenerierungsfähig ist und zwischen dem katalytischen oder inaktiven Material (13; 14) und dem anderen Säulenende angeordnet ist, daß ein Umschaltventil (3) vorgesehen ist, welches einen Einlaßluftstrom wahlweise dem anderen Ende der ersten Säule (1) zuführt und gleichzeitig das entsprechende Ende der zweiten Säule (2) mit der Atmosphäre verbindet, bzw. dem anderen Ende der zweiten Säule (2) zuführt und gleichzeitig das entsprechende Ende der ersten Säule (1) mit der Atmosphäre verbindet, und daß die Auslaßöffnung, durch welche ein Teil der wahlweise dem EinlalJbereich jeder Säule zugeführten Luftgesamtmenge fließt, mit einem Kohlenmonoxiddeicktor (10) in Verbindung steht, dem eine Anzeigeeinrichtung (20) zugeordnet ist.J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Umschaltventil (3) periodisch betätigende Anordnung vorgesehen ist, die den Luftfluß durch die Säulen (1, Zj zyklisch reversiertderart, daß am Anzeige- und/oder Registriergerät (20) neben der Anzeige des Kohlenmonoxydgehalts zyklisch eine Nullpunktsanzeige erscheint.4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der von einem Leitungszwischenstück (7) gebildeten Auslaßöffnung zwischen den .Säulen (I, 2) eine Flußbegrenzungseinrichtung (Druckregler 9) verbunden ist, derart, daC lediglich ein Teil der in den Säulen zirkulierenden Gesamtluftmenge zum Detektor (10) gelangt5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Säulen (1,2) angeordnete lufttrocknende Substanz Silicagel oder Alumina ist.6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (3) als Vierwegeventil ausgebildet und fest mit den zugeordneten Säulenenden verbunden ist, derart, daß ein einer Einlaßöffnung zugeführter Luftstrom wahlweise über zwei Auslaßöffnungen jeder der beiden Säulen (1, 2) zuführbar und der aus der jeweils anderen Säule austretende Luftstrom zur Atmosphäre abführbar ist.7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsverbindungsstück (7> sowie der Druckregler (9) fest zwischen den Säulen (1,2) sowie dem Umschaltventil (3) angeordnet sind.8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxyddetektor (10) am Druckregler (9) so gelagert ist, daß er sich zwischen dem Druckregler (9) und dem Umschaltventil (3) befindet.9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckregler (9) und dem Detektor (10) ein Molekularsieb (11) angeordnet ist.
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