DE3908195C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Prüfröhrchen während der Probennahme durch Verdunstung einer Flüssigkeit.

Prüfröhrchen werden in Verbindung mit der entsprechenden Pumpe zur Messung von Gasen, Dämpfen und Aerosolen in Luft und technischen Gasen in großem Umfange eingesetzt. Bedingt durch die Eigenschaften der in den Prüfröhrchen benutzten Reagenzsysteme sind Messungen im allgemeinen nur bis zu Temperaturen von maximal etwa 40°C möglich. Oberhalb dieser Grenztemperatur kann es durch Verdampfung der Reagenzien zu unvorhersagbaren Veränderungen im Anzeigeverhalten der Prüfröhrchen kommen.

Die Untersuchung von Gasen mit Temperaturen über 40°C ist möglich, wenn das Gas und/oder das Prüfröhrchen gekühlt wird. Die gängige Praxis ist, vor das Prüfröhrchen eine Sonde zu schalten und sowohl die Sonde als auch das Prüfröhrchen mit einigen Lagen Schaumstoff zu umwickeln. Der Schaumstoff wird während der Messung feucht gehalten. Durch den Entzug von Verdampfungswärme werden Sonde (und damit das zu untersuchende Gas) und Prüfröhrchen gekühlt. (K. Leichnitz: Prüfröhrchen-Meßtechnik, Ecomed-Verlagsgesellschaft mbH, 1981)

Nachteilig an diesem Verfahren ist der unkontrollierte Kühleffekt, der stark von Temperatur, Feuchte und Bewegungszustand der Umgebungsluft abhängt. Weiterhin ist das Hantieren mit dem feuchten Schaumstoff sehr umständlich und Fehler beim Umwickeln und Anfeuchten beeinflussen den Kühleffekt.

Ein weiteres Verfahren zur Kühlung von zu untersuchenden Gasen ist aus der JP 63-81 243 bekanntgeworden. Hier wird mittels einer Pumpe das zu untersuchende Gas durch eine enge Drosselöffnung in eine Sammelkammer gezogen. Bei der Entspannung der Gase hinter der Drosselöffnung tritt die gewünschte Kühlung der Gase ein. Dieses Verfahren ist aber für Prüfröhrchen nicht anwendbar, da durch die Druckabsenkung im zu untersuchenden Gas die Anzeige der Prüfröhrchen verfälscht würde.

In der US 42 83 947 ist ein Probenahmerohr beschrieben, mit dem Gasproben aus Verbrennungsabgasen gezogen werden können. Dieses Probenahmerohr ist in seinem Endbereich konzentrisch von einem Mantelrohr umgeben. Durch den Ringspalt zwischen Probenahmerohr und Mantelrohr wird eine Kühlflüssigkeit gepumpt, die den Ringspalt am gemeinsamen Ende von Probenahmerohr und Mantelrohr verläßt.

Da für dieses Verfahren eine Förderpumpe für das Kühlmittel erforderlich ist und sich das Kühlmittel mit dem zu untersuchenden Gas vermischen kann und somit das Untersuchungsergebnis verfälscht werden kann, kann dieses Verfahren nicht für die Kühlung von mit Prüfröhrchen zu untersuchenden Gasen eingesetzt werden.

In der US 39 48 604 ist ein Gerät zur Herstellung einer Luftprobe mit einem bestimmten Alkoholgehalt beschrieben. Hierbei umspült Luft ein Gefäß mit Alkohol, der durch die für Alkohol permeable Wandung des Gefäßes in die Luft übertreten kann. Durch die entstehende Verdunstungskälte würde die Luft abkühlen, dem wirkt jedoch eine thermostatische Heizung entgegen.

Da außerdem die Luft in ihrer Zusammensetzung verändert wird, ist dieses System nicht zur Kühlung von mit Prüfröhrchen zu untersuchenden Gasen einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung für Prüfröhrchen anzugeben, die einen kontrollierten, vom Zustand der Umgebungsluft weitgehend unabhängigen Kühleffekt während der Probennahme bewirkt und leicht zu handhaben ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zu untersuchende Gas nach Durchströmen des Prüfröhrchens durch eine das Prüfröhrchen umhüllende, mit Flüssigkeit getränkte Füllmaterialschicht geführt ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Kühleffekt kontrolliert während der Probennahme einsetzt, unabhängig vom Zustand der Umgebungsluft. Weiter ist von Vorteil, daß in den Pausen zwischen den Messungen nahezu keine Kühlflüssigkeit verlorengeht. Dadurch entfällt ein häufiges Nachfeuchten der Kühlvorrichtung. Noch weiter reduzieren läßt sich der Verlust von Kühlflüssigkeit, wenn die beiden Öffnungen der Kühlvorrichtung während längerer Meßpausen durch Verschlußstopfen verschlossen werden. Der Aufbau der Kühlvorrichtung erlaubt ein einfaches und sauberes Hantieren, ohne mit der Kühlflüssigkeit in Kontakt zu geraten.

Als Füllmaterial, das dazu dient, die Kühlflüssigkeit aufzusaugen und großflächig mit dem durchströmenden Gas in Kontakt zu bringen, wird vorzugsweise ein körniges, poröses Material wie Silikagel, Aluminiumoxid oder ein Aluminiumsilikat verwandt. Prinzipiell ist aber die Verwendung aller saugfähigen, luftdurchlässigen Materialien wie z. B. Filz oder Schaumstoff möglich.

Als Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise ein leicht flüchtiger Stoff wie ein Ether oder ein Alkohol verwandt. Auch Wasser kommt als Kühlflüssigkeit in Frage. Die Auswahl der Kühlflüssigkeit bestimmt die Stärke des Kühleffektes entscheidend mit.

Eine besonders gut handhabbare, kompakte und wirkungsvoll arbeitende Kühlvorrichtung wird dadurch verwirklicht, daß drei ineinander geschachtelte, axial zueinander verlaufende Rohre benutzt werden. Das Innere dient zur Aufnahme des Prüfröhrchens, das Mittlere umfaßt das Füllmaterial, und zwischen mittlerem und äußerem Rohr wird die nacheinander durch Prüfröhrchen und Füllmaterial geförderte Luftprobe in das Förderlement, z.B. eine Balgpumpe, abgesaugt.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der einzigen Zeichnung prinzipiell dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Die Kühlvorrichtung besteht im wesentlichen aus drei zentrisch ineinandergeschachtelten Rohren. Das innere Rohr (1) dient als Aufnahme für das Prüfröhrchen (2). An dem dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) gegenüberliegenden Ende (4) des Rohres (1) ist ein Gummiring (5) angebracht. Er dient zum Abdichten des Prüfröhrchens (2) gegen das Rohr (1) und zum Fixieren des Prüfröhrchens (2).

Zentrisch zum inneren Rohr (1) ist ein mittleres Rohr (6) angebracht. Es hat einen ca. 10 mm größeren Radius als das innere Rohr (1) . Der entstehende Ringspalt zwischen den Rohren ist mit einer Schüttung (7) aus Silikagel-Körnern aufgefüllt. Die Lochblechscheiben (8, 9) fixieren die Schüttung in dem Ringspalt in axialer Richtung, ohne den Gasstrom durch die Schüttung zu behindern.

Das mittlere Rohr (6) ist an seinem dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) gegenüberliegenden Ende durch die Platte (10) gasdicht verschlossen.

Das äußere Rohr (11), das einen ca. 4 mm größeren Radius als das mittlere Rohr hat, ist an seinem einen Ende durch die Scheibe (12) gasdicht mit dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) des inneren Rohres (1) verbunden. Das mittlere Rohr (6) endet ca. 4 mm vor der Scheibe (12), so daß ein Gaskanal (13) offen bleibt. Der Ringspalt zwischen dem mittleren (6) und dem äußeren Rohr (11) bildet ebenfalls einen Gaskanal (14).

An seinem dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) gegenüberliegenden Ende verjüngt sich das äußere Rohr (11) auf den Durchmesser eines Prüfröhrchens. Dieses verjüngte Ende bildet das Anschlußstück (15), das anstelle eines Prüfröhrchens in die Aufnahmeöffnung (16) einer Pumpe (17) gesteckt wird.

Um die Kühlvorrichtung in einen betriebsfähigen Zustand zu versetzen, muß das Füllmaterial (7) mit der Kühlflüssigkeit getränkt werden. Dazu wird die Kühlvorrichtung senkrecht mit dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) nach oben gehalten. Dann wird eine kleine Menge der Kühlflüssigkeit in das innere Rohr (1) gegossen, sie sammelt sich auf der Platte (10). Dann wird die Kühlvorrichtung in die Waagerechte gekippt und gleichzeitig um mindestens 360° um ihre Längsachse gedreht. Dadurch läuft die Kühlflüssigkeit in das Füllmaterial hinein. Durch Kapillarkräfte verteilt sich die Kühlflüssigkeit gleichmäßig.

Soll die Kühlvorrichtung in diesem betriebsbereiten Zustand längere Zeit gelagert werden, so werden die beiden Öffnungen (3, 15) durch nicht dargestellte Verschlußstopfen verschlossen. Damit wird ein vorzeitiges Verdunsten des Kühlmittels verhindert.

Zur Inbetriebnahme der Kühlvorrichtung wird ein beidseitig geöffnetes Prüfröhrchen (2) in das innere Rohr (1) geschoben, bis es von der Dichtung (5) gehalten wird. Dann wird die Kühlvorrichtung mit ihrem Anschlußstück (15) in die Aufnahmeöffnung (16) der Pumpe (17) gesteckt.

Nach Inbetriebnahme saugt die Pumpe (17) das zu untersuchende Gas in das Eine Ende (18) des Prüfröhrchens (2) hinein. Es strömt am anderen Ende (19) heraus, gelangt in die Kammer (20) und fließt durch das Füllmaterial hindurch. Hier setzt durch die Gasbewegung und die erhöhte Temperatur des Gases eine starke Verdunstung des Kühlmittels ein. Die entzogene Verdunstungswärme führt zu einer Abkühlung des Füllmaterials (7) des inneren Rohres (1) und schließlich des Prüfröhrchens (2). Dadurch gelingt es, die Temperatur des Prüfröhrchens unter dem Grenzwert von 40°C zu halten, auch wenn das angesaugte Gas eine Temperatur von mehr als hundert Grad Celsius hat.

Das durch das Füllmaterial (7) hindurchgeströmte Gas fließt durch den Gaskanal (14) und das Anschlußstück (15) in die Pumpe (17). Hier wird das Kühlmittel früher oder später auskondensieren.

Da aber ohnehin nach jeder Messung eine Belüftung der Pumpe vorgeschrieben ist, wird es dabei wieder aus der Pumpe entfernt.

Nach der Messung wird das Prüfröhrchen (2) aus der Kühlvorrichtung herausgezogen und kann abgelesen werden. Nach Einführen eines neuen Prüfröhrchens kann sofort die nächste Messung begonnen werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Kühlen von Prüfröhrchen während der Probennahme durch Verdunstung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende Gas nach Durchströmen des Prüfröhrchens (2) durch eine das Prüfröhrchen (2) umhüllende, mit Flüssigkeit getränkte Füllmaterialschicht (7) geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmaterial (7) ein körniges, poröses Material wie Silikagel, Aluminiumoxid oder ein Aluminiumsilikat vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit ein leicht flüchtiger Stoff wie ein Ether oder ein Alkohol vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei ineinander geschachtelte Rohre vorgesehen sind, deren inneres Rohr (1) als Aufnahme für das Prüfröhrchen (2) dient, zwischen dem inneren (1) und einem mittleren Rohr (6) die Füllmaterialschicht (7) angeordnet ist, zwischen dem mittleren (6) und einem äußeren Rohr (11) ein Gasführungskanal (14) vorgesehen ist, das innere (1) mit dem äußeren (11), nicht aber mit dem mittleren (6) Rohr stirnseitig an dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) gasdicht verbunden ist, das mittlere Rohr (6) an dem dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) gegenüberliegenden Ende (4) gasdicht verschlossen ist und das äußere Rohr (11) an dem dem Prüfröhrchen-Einführungsende (3) gegenüberliegenden Ende zu einem Auslaßstück (15), das für den Anschluß an eine Probennahmevorrichtung (17) vorgesehen ist, verjüngt ist.