DE10100242A1 - Vorrichtung für die Gasanalyse - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, wird das Gas durch einen Gasweg an einen Gassensor (20, 22) geführt. Zur Vermeidung einer Kondensatbildung wird die gasführende Komponente (18) des Gasweges elektrisch beheizt, wozu diese aus einem elektrisch beheizbaren Material, insbesondere einem elektrisch leitenden Kunststoff, besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Zur Prüfung und Überwachung von Prozessen ist es üblich, Gase aus dem Prozess zu entnehmen und mittels eines Gassensors zu analysieren. Fallen die Gase bei dem Prozess mit hoher Tempe­ ratur an, wie dies zum Beispiel bei der Rauchgasanalyse von Verbrennungsprozessen der Fall ist, so kann sich in dem das Gas zu dem Gassensor führenden Gasweg Kondensat bilden. Dieses Kondensat kann zu einer Messwertverfälschung führen, zum Bei­ spiel bei Messgasen, die durch das anfallende Kondensat teil­ weise absorbiert werden (zum Beispiel SO₂, NO₂). Enthält das Kondensat aggressive Substanzen, zum Beispiel Säuren oder Lau­ gen, so kann das Kondensat die gasführenden Komponenten und gegebenenfalls den Gassensor angreifen und schädigen.

Bei hochwertigen Vorrichtungen werden daher komplett tempe­ rierte Gaswege verwendet. Insbesondere werden Kondensa­ tabscheider verwendet (zum Beispiel DE 41 01 194 C1 und DE 197 10 581 C1), die Kondensatanfall in dem nachfolgendem Gasweg verhindern. Vorzugsweise werden die Gase dabei durch Abkühlung getrocknet. Zum Beheizen bzw. Abkühlen der gasführenden Kompo­ nenten ist ein hoher Energieaufwand notwendig, d. h. die Vor­ richtung ist von einem Netzanschluss abhängig oder benötigt leistungsfähige und somit schwere Akkus. Gaskühler bzw. Ga­ strockner können erst bei Temperaturen über 0°C eingesetzt werden, da die Gefahr des Einfrierens des Kühlers und der kon­ densatführenden Teile besteht. Einfache netzunabhängig be­ treibbare Vorrichtung arbeiten daher mit passiven Kondensat­ fallen. Diese Kondensatfallen nehmen das Kondensat auf, wel­ ches sich bei der Abkühlung des Gases in den gasführenden Kom­ ponenten vor dem Kondensatabscheider bildet. Dieses Prinzip ist jedoch nicht sicher, da die Kondensation von den jeweili­ gen Umgebungstemperaturen und den Temperaturen der gasführenden Komponenten abhängt. Ein Kondensatausfall hinter der Kon­ densatfalle kann nicht zuverlässig verhindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, zur Ver­ fügung zu stellen, welche mit einer geringen elektrischen Lei­ stungsaufnahme einen Kondensatanfall im Gasweg mit hoher Zu­ verlässigkeit verhindern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich­ tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, wenig­ stens eine gasführende Komponente des Gasweges in der Vorrich­ tung mittels eines elektrisch beheizbaren Materials heizbar auszubilden. Das elektrisch heizbare Material kann unmittelbar formschlüssig an dem Gasweg anliegend angeordnet sein, so dass sich ein guter wärmeleitender Kontakt mit dem in der gasfüh­ renden Komponente strömenden Gas ergibt. Eine noch effektivere Beheizung des Gases ergibt sich, wenn die gasführende Kompo­ nente selbst aus dem beheizbaren Material gefertigt wird. Vor­ zugsweise wird als beheizbares Material ein elektrisch leiten­ der Kunststoff verwendet. Dadurch ist es möglich, der jeweili­ gen Formgebung des Gasweges optimal angepaßte Heizelemente aus Kunststoff zu verwenden.

Die Verwendung von elektrisch leitendem Kunststoff als heizba­ res Material eignet sich insbesondere für die Herstellung der gasführenden Komponenten unmittelbar aus dem beheizbaren Kunststoff, da Kunststoffe verwendet werden können, die eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit aufweisen und durch die durchgeleiteten Gase in der Regel nicht chemisch angegriffen werden.

Das elektrisch beheizbare Material kann gezielt an den gasfüh­ renden Komponenten formschlüssig außen anliegend oder die Wandung bildend eingesetzt werden, wo die Wärme benötigt wird und eine Kondensatbildung zuverlässig verhindert werden muß. Der gute Wärmeübergang von dem beheizbaren Material auf das durch­ strömende Gas und die gezielte Anordnung des beheizbaren Mate­ rials führen dazu, dass mit einer sehr geringen elektrischen Leistungsaufnahme eine zuverlässige Kondensatverhinderung er­ reicht werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht es, ein Gerät netzunabhängig mit einem leichten Akku zu betreiben.

Herstellungstechnisch ist von Vorteil, dass gasführende Kompo­ nenten aus einem elektrisch leitenden Kunststoff als Formteile hergestellt werden können, wobei diese Formteile gleichzeitig die Heizung für das durchgeführte Gas bilden. Die elektrischen Anschlüsse für die Heizung können dabei als Kontakte in das Formteil eingespritzt werden. Dadurch ist es möglich, die be­ heizbaren gasführenden Komponenten als steckbare Module auszu­ bilden, so dass eine einfache Montage und gegebenenfalls auch eine Nachrüstbarkeit gewährleistet sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt einer Ausführung,

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt dieser Ausführung,

Fig. 3 schematisch einen Schnitt einer zweiten Ausfüh­ rung

Fig. 4 schematisch einen Schnitt einer dritten Ausfüh­ rung und

Fig. 5 eine Seitenansicht dieser dritten Ausführung.

Bei einer Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauchgasanalyse, wird eine Probe des zu analysierenden Gases aus dem Prozess entnommen und einem Gassensor zugeführt. Dabei strömt das zur Analyse entnommene Gas durch einen Gasweg in der Vorrichtung.

Um zu verhindern, dass durch Abkühlung des Gases in einer gas­ führenden Komponente des Gasweges Kondensat abgeschieden wird, kann gemäß der Darstellung der Fig. 1 und 2 die gasführende Komponente, zum Beispiel eine gasführende Leitung 10, aus ei­ nem beheizbaren Material, insbesondere aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, gefertigt sein. In die Wandung der Lei­ tung 10 sind elektrische Anschlusskontakte 12 und 14 einge­ spritzt, an welche ein Akku 16 oder eine Batterie angeschlos­ sen werden kann.

Da die Wandung der gasführenden Leitung 10 selbst durch die elektrische Beheizung erwärmt wird, ergibt sich ein optimaler Wärmekontakt mit dem Gas, welches durch die Leitung 10 hin­ durchströmt, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil dargestellt ist. Aufgrund dieses günstigen Wärmeüberganges von der elektrisch beheizten Wandung der Leitung 10 auf das hindurchströmende Gas wird nur eine geringe elektrische Leistung benötigt, um das hindurchströmende Gas soweit zu erwärmen bzw. eine Abkühlung des Gases zu verhindern, dass keine Kondensation eintritt. Für diese geringe Leistungsaufnahme ist ein kleiner, leichter, aufladbarer Akku 16 bzw. eine Batterie ausreichend, so dass die Vorrichtung netzunabhängig betrieben werden kann.

Beheizte Leitungen 10 sind als gasführende Komponenten insbe­ sondere oder zumindest an den Stellen oder in Strömungsrich­ tung unmittelbar vor den Stellen angeordnet, an welchen ein Kondensatanfall schädlich sein kann.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher die aus dem elek­ trisch beheizbaren Material hergestellte gasführende Komponen­ te die Messzelle 18 ist, in welcher das Gas an dem eigentli­ chen Sensor 20 vorbeigeleitet wird. Durch die Ausbildung der Wandung der Messzelle 18 aus einem elektrisch beheizbaren Kunststoff wird das Gas in dem Bereich, in welchem es mit dem Sensor 20 in Berührung kommt, auf eine solche Temperatur auf­ geheizt, dass sich kein Kondensat an dem Sensor 20 und insbesondere an dessen unmittelbar mit dem Gas in Berührung kommen­ de Kontaktfläche 22 niederschlagen kann.

Vorzugsweise ist nicht nur die Messzelle 18 aus dem beheizba­ ren Kunststoff gefertigt, sondern auch die Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28, in welchem der Sensor 20 angeordnet ist. Dadurch kann auch der Sensor 20 erwärmt werden, so dass ver­ mieden wird, dass die mit dem Gas in Berührung kommende Kon­ taktfläche 22 des Sensors 20 eine niedrigere Temperatur auf­ weist als die umgebende Wandung der Messzelle 18. Die Messzel­ le 18 und die Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28 sind vor­ zugsweise einstückig aus dem elektrisch leitenden Kunststoff gefertigt, was zum Einen eine günstige Herstellung und Montage bedeutet und zum Anderen eine gemeinsame Beheizung über die eingespritzten Anschlusskontakte 12 und 14 ermöglicht.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführung, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die aus dem elektrisch beheizbaren Material bestehende Heizung für die gasführende Komponente ein steckbares Modul bildet.

In dieser Ausführung ist der Messzellenkopf 28 ein herkömmli­ ches Bauelement, welches aus der Messzelle 18 und dem Sensor 20 besteht. Die Messzelle 18 und die den Sensor einschließende Aufnahme 24 des Messzellenkopfes 28 bestehen in herkömmlicher Weise aus einem Werkstoff, der nicht elektrisch beheizbar ist. Der Messzellenkopf 28 ist auf eine Trägerplatine 26 aufge­ setzt, wobei die Anschlusskontakte des Sensors 20 in die Trä­ gerplatte 26 eingesetzt und die vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildete Trägerplatine 26 kontaktiert sind.

Die Messzelle 18 und vorzugsweise der gesamte Messzellenkopf 28 mit der den Sensor 20 umschließenden Aufnahme 24 werden durch ein Heizelement 30 beheizt, welches aus dem elektrisch beheizbaren Material besteht. Das Heizelement 30 umschließt formschlüssig den Messzellenkopf 28. Hierzu ist das Heizele­ ment 30 in Form eines U-förmigen Joches ausgebildet, dessen Schenkel seitlich großflächig an dem Messzellenkopf 28 anlie­ gen, wobei das obere Querteil die Oberfläche der Messzelle 18 bedeckt und großflächig mit dieser in Berührung steht. Die Schenkel des Heizelementes 30 sitzen mit seitlich abstehenden Laschen auf der Trägerplatine 26 auf. In diesen seitlich ab­ stehenden Laschen sind die Anschlusskontakte 12 und 14 als Kontaktstifte eingespritzt, die in die Trägerplatine 26 einge­ setzt werden und an der Unterseite der Trägerplatine 26 kon­ tatkiert und gegebenenfalls mit den Leiterbahnen der Träger­ platine 26 verlötet werden.

Da das Heizelement 30 in dieser Ausführung ein separates Bau­ teil bildet, kann die Vorrichtung in der Erstausstattung mit oder ohne das Heizelement 30 ausgeführt werden und gegebenen­ falls kann ein vorhandenes Gerät mit dem Heizelement 30 nach­ gerüstet werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung für die Gasanalyse, insbesondere die Rauch­ gasanalyse, in welchem das Gas durch einen Gasweg an einen Gassensor geführt wird und in diesem Gasweg beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in wenigstens einer gasführenden Komponente (10, 18) des Gasweges mittels eines elektrisch beheizbaren Materials heizbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das heizbare Material ein elektrisch leitender Kunststoff ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beheizbare Material in wärmeleitender Berührung mit gasführenden Komponenten (10, 18) oder mit dem Gas in Berührung kommenden Komponenten (20, 22) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Gas in Berührung kommende Wandung der gasführenden Komponente (10, 18) aus dem elektrisch beheizbaren Materi­ al besteht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlusskontakte (12, 14) für die elektri­ sche Beheizung in den elektrisch leitenden Kunststoff ein­ gespritzt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlusskontakte (12, 14) für die elektri­ sche Beheizung steckbare Kontaktstifte sind.