DE3700580A1

DE3700580A1 - Kuevette fuer gasanalysegeraete

Info

Publication number: DE3700580A1
Application number: DE19873700580
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schneider
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Emerson Process Management GmbH and Co oHG
Priority date: 1987-01-10
Filing date: 1987-01-10
Publication date: 1988-07-21
Also published as: DE3700580C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Küvette nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Küvetten werden oft in Gasanalysegeräten eingesetzt, die auf dem Licht absorptionsprinzip beruhen. Bei den sogenannten Filterküvetten handelt es sich um Küvetten, die zwischen einem IR-durchlässigen Filter und einem IR-Detektor vorgesehen sind. Diese Küvetten sollten im Idealfall die Form eines parabolischen Konzentrators haben.

Da parabolische Konzentratoren beispielsweise im Fließpreßverfahren nur schwer herstellbar sind, werden die Filterküvetten in der Regel kegel stumpfförmig ausgebildet, was nur eine sehr grobe Annäherung an ein Paraboloid darstellt.

Eine Küvette für Gasanalysegeräte, die durch eine axiale Trennwand in zwei Teilräume unterteilt ist, deren einer für das Meßgas und einen Meß lichtstrahl und deren anderer für ein Referenzmedium und einen Referenz lichtstrahl vorgesehen ist, ist bereits bekannt (DE-OS 30 10 516, DE-OS 33 28 171). Mit Hilfe dieser Küvette ist es indessen nicht möglich, einen angenähert parabolischen Konzentrator zu realisieren.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Küvette zu schaf fen, mit der es möglich ist, kostengünstig einen angenäherten para bolischen Konzentrator zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch die Aufteilung der Küvette in zwei Hälften unterschiedliche Winkel von kegelstumpfförmigen Teilküvetten herstellbar sind, was eine bessere Annäherung an die Form eines parabolischen Konzentrators ermöglicht. Die beiden Hälften der Küvette können überdies leicht im Fließpreßver fahren hergestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Gasanalysegeräts mit einer zweige teilten Küvette;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines parabolischen Konzentrators;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Hälfte der erfindungsgemäßen Küvette;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Ende der in der Fig. 2 dargestellten Hälfte der Küvette;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine andere Hälfte der erfindungsgemäßen Küvette;

Fig. 6 eine Detaildarstellung aus der anderen Hälfte der erfindungsge mäßen Küvette;

Fig. 7 einen Schnitt durch die zusammengesetzte erfindungsgemäße Küvette;

In der Fig. 1 ist das Prinzip einer an sich bekannten Anordnung eines Gas analysegeräts 1 in der Draufsicht dargestellt, das zwei Meßkanäle ent hält. In dem oberen Meßkanal ist eine erste Analysenküvette 2 vorge sehen, während der untere Meßkanal eine zweite Analysenküvette 3 auf weist. Die Analysenküvetten 2, 3 besitzen jeweils einen Gaseinlaß 4, 5 und einen Gasauslaß 6, 7 für ein zu analysierendes Gas bzw. Vergleichsgas. An beiden Enden der Küvetten 2, 3 sind IR-durchlässige Filter 8, 9 bzw. 10, 11 vorgesehen, wobei sich an die hinteren IR-durchlässigen Filter 9, 11 Filterküvetten 12, 13 anschließen, die mit jeweils einem IR-Detektor 14, 15 abschließen. Die Ausgangssignale der IR-Detektoren werden durch Vor verstärker 16, 17 verstärkt und auf eine Mikroprozessor-Elektronik 18 ge geben, die mit Digitalanzeigen 19, 20 verbunden ist.

Vor den vorderen IR-durchlässigen Filtern 8, 10 befinden sich ein Inter ferenz-Filter 21 für den ersten Meßkanal bzw. ein Interferenz-Filter 22 für den zweiten Meßkanal. Mit 23 und 24 sind Referenz-Filter bezeich net, die sich neben den Interferenz-Filtern 21, 22 befinden. Vor den parallel angeordneten Filtern 21, 23 bzw. 22, 24 befinden sich Filterblenden 25, 26, denen eine gemeinsame Chopper- oder Zerhackerscheibe 27 vor geschaltet ist, die von einem Motor 28 angetrieben wird. Auf die Filter blende wird bei vielen Ausführungsformen verzichtet. Hinter der Zer hackerscheibe sind zwei IR-Strahler 29, 30 angeordnet, deren Licht durch die Zerhackerscheibe 27 zerhackt wird und über die Filterblenden 25, 26 auf die Interferenzfilter 21, 22 bzw. auf die Referenz-Filter 23, 24 ge langt.

Gemäß der Erfindung sind die Filterküvetten 12, 13 zweigeteilt, und zwar in eine erste Hälfte 31 bzw. 32 und in eine zweite Hälfte 33 bzw. 34. Die erste Hälfte 31, 32 verjüngt sich, von dem Filter 9, 11 ausgehend, in Richtung auf die zweite Hälfte 33 bzw. 34, während sich die zweite Hälfte 33, 34, ausgehend von der ersten Hälfte 31, 32, in Richtung auf den IR-Detektor 14, 15 verjüngt. Der Grad der Verjüngung ist bei der ersten Hälfte 31, 32 kleiner als bei der zweiten Hälfte 33, 34. Mittels der beiden Filterhälften 31, 33 bzw. 32, 34 kann die Form eines parabolischen Konzentrators angenähert werden.

In der Fig. 2 ist eine Prinzipdarstellung eines an sich bekannten para bolischen Konzentrators 36 gezeigt. An der Innenwand 37 dieses Konzen trators 36 werden die bei der Eingangsapertur 38 eintretenden Licht strahlen so reflektiert, daß sie alle bei der Ausgangsapertur 39 konzen triert sind. Anhand der zur optischen Achse 40 geneigt einfallenden Strahlen 41, 42, 43 ist dargestellt, wie diese Strahlen im Brennpunkt 44 der Parabolfläche gebündelt bzw. konzentriert werden. Der Sinus des Winkels entspricht dem Quotienten aus der Größe b der Ausgangsapertur 39 und der Größe a der Eingangsapertur 38.

Die Brennweite f des Konzentrators 36 wird durch die Länge L und den Winkel R über die Gleichung f = L sin² R/cos R bestimmt.

Da ein solcher Konzentrator 36 nur sehr schwer herstellbar ist, wird in der Praxis eine einfache herzustellende, kegelstumpfförmige Annäherung an den Konzentrator 36 verwendet.

Gemäß der Erfindung wird diese Annäherung wesentlich verbessert.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen hinteren Teil 33 einer erfin dungsgemäßen Küvette 12. Die kegelstumpfartige Öffnung 45 hat bei spielsweise einen Öffnungswinkel von α = 31° bei einem vorderen Durch messer C von 13,5 mm und einem hinteren Durchmesser e von 5 mm. In dem Teil 33 ist im Anschluß an den Durchmesser c eine Ausfräsung 46 mit dem Durchmesser d = 21 mm vorgesehen. unterhalb dieser Aus fräsung 46 befindet sich ein Vorsprung 70. In entsprechender Weise sind im Anschluß an den hinteren Durchmesser e zwei aneinander anschließen de Ausfräsungen 47, 48 mit dem Durchmesser n = 11 mm und i = 13,2 mm vorgesehen.

In der Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den hinteren Teil 33 gezeigt, in dem die Ausfräsungen 47, 48 erkennbar sind. Mit 49, 50 sind zwei Bohrungen in dem Teil 33 bezeichnet, durch die Verbindungselemente, z. B. Schrauben, gesteckt werden können.

Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die zweite Hälfte 31 der erfindungs gemäßen Küvette 12. Diese Hälfte 31 weist einen kegelstumpfartigen ln nenraum 60 mit dem Neigungswinkel β = 5° auf. Auf der Außenseite der Hälfte 31 ist eine umlaufende Nut 51 vorgesehen, an die sich ein Vorsprung 52 anschließt, der drei stufenförmige und umlaufende Aus fräsungen 53, 54,55 aufweist. Durch die Hälfte 31 führt eine Bohrung 56, die in Richtung auf den lnnenraum 60 in eine zweite Bohrung 57 über geht. Der dem Vorsprung 52 gegenüberliegende Abschluß 58 der Hälfte 31 ist mit einer umlaufenden Ausfräsung 59 versehen, die für die Auf nahme der Hälfte 33 dient. Die Durchmesser der Ausfräsungen 53, 54, 55 betragen beispielsweise 31 mm, 26 mm, und 20,2 mm.

In der Fig. 6 ist der Bereich um die Aufräsung 53 noch einmal genauer dargestellt. Man erkennt hierbei, daß zwischen der Ausfräsung 53 und der Ausfräsung 54 zwei umlaufende Flächen 61, 62 vorgesehen sind, die einen Winkel von 150° einschließen und zu einer gedachten Geraden einen Winkel von 15° haben.

Die Fig. 7 zeigt die gesamte, aus den beiden Hälften 33 und 31 be stehende Küvette 12. In die Ausfräsung 48 der Hälfte 33 ist hierbei ein Filterglas 63 eingesetzt, während in die Ausfräsung 55 der Hälfte 31 ein weiteres Filterglas 64 eingesetzt ist. Dadurch, daß die Steigung des inneren Kegelstumpfes 45 der Hälfte 33 größer ist als die Steigung des inneren Kegelstumpfes 60 der Hälfte 31, hat die Küvette 12 nahezu die Form eines parabolischen Konzentrators. Die beiden Hälften 31, 33 wer den aufeinander geschoben und gegebenenfalls miteinander verklebt. In der Bohrung 56 der Hälfte 31 ist ein Expander 65 eingepreßt.

Die zweiteilige Parabolküvette 12 wird mit Gas gefüllt, vorzugsweise mit NO₂/CO₂ und mit dem Expander 65 verschlossen. Durch diese Gasfüllung werden gewisse Querempfindlichkeiten, z.B. Wasserdampf, verringert bzw. ausgeschaltet.

Claims

1. Küvette für Gasanalysegeräte, die in zwei Teilräume unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teilraum (60) die Form eines Kegelstumpfes mit einer ersten Steigung und der andere Teilraum (45) die Form eines Kegelstumpfes mit einer zweiten Steigung hat, wobei die kleinste Öffnung des einen Teilraums (60) der größten Öffnung des an deren Teilraums (45) entspricht.

2. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der größten Öffnung des einen Teilraums eine Ausfräsung (55) für die Aufnahme eines Filters (64) vorgesehen ist.

3. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der klein sten Öffnung des anderen Teilraums (45) eine Ausfräsung (48) für die Aufnahme eines Filters (63) vorgesehen ist.

4. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei Hälften (31, 33) besteht, die beide im Fließpreßverfahren hergestellt wer den.

5. Küvette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte (31) eine Ausfräsung (59) aufweist, die einem Vorsprung (70) der an deren Hälfte (33) entspricht, so daß die andere Hälfte (33) auf eine Hälfte (31) aufgesetzt werden kann.

6. Küvette nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (31, 33) miteinander verklebt sind.

7. Küvette nach einem oder nach mehreren der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Hälfte (31) eine um laufende Nut (51) vorgesehen ist.

8. Küvette nach einem oder nach mehreren der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Filters (64) der einen Hälfte (31) mehrere Ausfräsungen (54, 55) vorgesehen sind.

9. Küvette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Ausfräsungen (53, 54) eine gewinkelte Fläche (61, 62) verläuft.

10. Küvette nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte (31) eine Bohrung (56) auf weist, in die ein Expander (65) einsetzbar ist.

11. Küvette nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Gas (NO₂, CO₂) gefüllt und mit dem Expander (65) verschlossen ist.