CONTACTING DEVICE FOR A GAS ANALYZER

Abstract: 1. Contacting device for an analyzer for continual measurement of small portions of gas in water, consisting of a thermo-statized container with a spirally wound contact tube in which the test water can flow downwards and a carrier gas can flow upwards in counter flow thereto, characterised in that the tube for the test water entering into the container (1) is also led in a spiral manner and spaced from the contact tube (5) and that a cylinder (7) is arranged within both tubes with several radial openings (8) on its upper and lower end and that this cylinder contains a heating element (9) in its lower end.

Description: Kontaktapparat für Gasanalysator Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kontaktapparat für einen Gasanalysator zur quasi kontinuierlichen Messung von geringen Gasanteilen in einem kontinuierlichen Wasserstrom. Mit einem Wärmeleitfähigkeitsdetektor und Argon als Trägergas ergibt sich für Wasserstoff eine Nachweisgrenze von 0,01 ppb, für Sauerstoff 0,5 ppb und für Stickstoff 1 ppb. Übliche Messwerte an Kraftwerken liegen zwischen 1 und einigen 100 ppb, bei der Überwachüng eines Verfahrens zur katalytischen Sauerstoffentfernung treten auch Werte im Prozentbereich auf. Auf der Grundlage des HENRY-DALTON'schen Gesetzes wird das kontinuierlich fliessende Probenwasser mit einem Trägergas unter genau definierten Bedingungen in Kontakt gebracht, wobei das Trägergas, z.B. hochreines Argon, die im Probenwasser vorhandenen Gase mitnimmt. Nach Entfernen der im Trägergas aufgenommenen Feuchte wird das angereicherte Gasgemisch mit einer mit einem Molekularsieb gefüllten Trennsäule chromatographisch getrennt und anschliessend quantitativ über WärmeleitfKhigkeitsdetektion erfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft den Kontaktapparat, in dem das Trägergas mit dem Probenwasser in Berührung gebracht wird. Eine Vorrichtung dieser Art ist bereits in der deutschen Offenlegungsschrift 23 63 370.7 beschrieben. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Empfindlichkeit und die Messgenauigkeit des bekannten Gerätes zu steigern. FUr die Geräte dieser Art ist eine weitgehend konstante Temperatur von Probenwasser und TrXger- gas von Bedeutung und die Zusammenführung und Trennung von Probenwasser und Trägergas muss sehr sorgfältig und unter konstanten Bedingungen vorgenommen werden. Beim Zu- und Abfluss von Probenwasser und Trägergas, wie auch im eigentlichen Kontaktrohr sollen Gasblasen vermieden werden, die zu Druckschwankungen und damit auch zu Durchflussänderungen führen können und die Feuchtigkeit in die anschliessende Trennsäule transportieren könnten. Zur Lösung dieser Aufgaben wird zunächst ein Kontaktapparat nach dem ersten Anspruch vorgeschlagen. Die vorgesehene Anordnung in einem Behälter, der während des Betriebes mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit, z.B. Wasser gefüllt ist, ergibt eine weitgehend konstante Temperatur von Probenwasser und Trägergas. Selbst kleine, unvermeidliche Temperaturunterschiede zwischen Trägergas und Probenwasser werden durch die vorgesehene schraubenlinienartige Anordnung nach dem Gegenstromprinzip ausgeglichen. Der innerhalb der beiden Rohrschlangen angeordnete Zylinder mit seinen öffnungen am oberen und unteren Ende und mit dem darin enthaltenen Heizelement ergibt aufgrund einer Konvektion einen ständigen Vmlauf des Hassers im Behälter, das innerhalb des Zylinders beheizt wird und dementsprechend aufsteigt und ausserhalb des Zylinders abwärts strömt. Durch die vorgeschlagene Anordnung des Heizelementes innerhalb des Zylinders wird vermieden, dass einzelne heisse Strähnen das Kontaktrohr direkt berühren und dort zeitlich und örtlich unterschiedliche Temperaturen hervorrufen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 2 vorgeschlagen, auch die Zusammenführung und Trennung von Probenwasser und Trägergas innerhalb des thermostatisierten Behälters anzuordnen. Auch damit wird die Einhaltung einer konstanten Temperatur verbessert. Bisher wurden die Anschlüsse für Probenwasser und Trägergas ausserhalb des thermostatisierten Behälters zusammengeführt, damit man diese, für die störungsfreie Funktion sehr wichtigen Teile prüfen und ihre Anschlüsse gegebenenfalls auswechseln kann. Für eine genaue Messung hat es sich aber als bedeutsam herausgestellt, dass auch diese Teile thermostatisiert sind. Mit den weiteren Ansprüchen werden Vorrichtungen vorgeschlagen, die sich im Versuch bewährt haben und mit denen ein konstanter Durchfluss von Probenwasser und Trägergas innerhalb des Kontaktapparates gewährleistet werden kann Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein mögliches AusfUhrungsbei- spiel der Erfindung. Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den in einem zylindrischen Behälter angeordneten Kontakt apparat. Fig. 2 zeigt den im unteren Teil des Behälters angeordne ten Trennblock. Fig. 3 zeigt den im oberen Teil des Behälters angeordne ten Trennblock. Fig. 4 zeigt einen gasdichten Wasserabfluss. In Fig. 1 enthält der Behälter 1, bestehend aus einem zylindrischen Teil 2, einem Deckel 3 und einem Boden 4, zwei schraubenlinienartig angeordnete Rohre und zwar das Kontaktrohr 5 und von wesentlich geringerem Durchmesser, das Wasserzufuhrrohr 6, die beide mit Abstand um einen inneren Zylinder 7 gewickelt sind, der an Boden 4 und Deckel 3 anliegt und dort jeweils mehrere, gleichmässig über den Umfang verteilte radiale Öffnungen 8 aufweist. Im Boden 4 und zwar innerhalb des Zylinders 7 ist ein elektrisches Heizelement 9 zentral und dicht eingesetzt, das von einem Temperaturmessgerät 10, das im Deckel 3 dicht und zentral eingesetzt ist, geregelt wird. Das untere Ende des Kontaktrohres 5 ist in einen Trennblock 11 eingeschweisst, der ausserdem eine Gaszufuhrleitung 12 und eine Wasserabflussleitung 13 trägt, die mit einem U Bogen endet. Die Wasserzufuhrleitung 6 ist mit ihrem oberen Ende wie auch das Kontaktrohr 5 in einem Trennblock 14 eingeschweisst, der noch eine Gasabfuhrleitung 15 trägt, die nach oben aus dem Behälter 1 herausführt. Fig. 2 zeigt den unteren Trennblock 11 aus Fig. 1, mit dem das aus dem Kontaktrohr 5 austretende Probenwasser zu einem Abfluss geleitet wird und mit dem das Trägergas in das Kontaktrohr eingeleitet wird. An diesem Trennblock ist von Bedeutung, dass das Trägergas oberhalb des Probenwassers eintritt, so dass keine Gasblasen im Wasserstrom entstehen können. Weiterhin soll der Übergang zwischen der Bohrung 16 und der Bohrung 17 abgerundet sein, damit dort das Probenwasser laminar und ohne Tropfenbildung abfliessen kann. Damit diese Abrundung bearbeitet und geprüft werden kann, wird der Trennblock 11 zweck mässigerweise vor dem Bearbeiten in zwei Teile getrennt entsprechend der schwarzen Linie in Bohrung 17 und arst nach der Bearbeitung verlötet, Fig. 3 zeigt den Trennblock 14 im Längsschntt. Bei der Herstellung dieses Trennbiockes werden zunächst die im Anspruch 4 beschriebenen Bohrungen angebracht und anschliessend, wie in der Fig. 3 dargestellt, durch Schweis sen oder Auflöten einer Platte 24 geschlossen, Das zufliessende Probenwasser ohne Trägergas wird durch die Bohrungen 23 und 22 zur Bohrung 19 geleitet, die es am unteren Ende in das an die Bohrung 20 angeschlossene Kontaktrohr 5 einmünden lässt. Durch diese Anordnung wird vermieden, dass innerhalb des Trennblocks 14 Gasblasen entstehen, die zu kleinen Druckschwankungen oder zu einem Transport von Feuchtigkeit In die anschliessende Trennsäule führen könnten. Oberhalb der Bohrungen 19 und 20 ist ein Gassammelraum 21 angeordnet, der ebenfalls einen Transport von Feuchtigkeit mit dem Trägergasstrom verhindern soll Am oberen Ende dieses Gassammelraumes 21 ist ein Reduzierstück 25 für den Anschluss der Gasabführleitung 15 angeordnet. Am unteren Ende ist die Bohrung 22 im Trennblock 14 durch einen Verschlussstopfen 26 geschlossen. Fig. 4 zeigt als Alternative zu dem in Fig. 1 dargestellten U-Bogen der Wasserabflussleitung 13 einen ebenfalls gasdichten Wasserabfluss 27, der ebenfalls am unteren Ende eines Trennblockes 11 nach Fig. 2 angeschlossen sein kann. Sowohl der U-3ogen als auch der Wasserabfluss 27 sollen in einem Raum von Atmosphärendruck enden, damit der Druck im Kontaktrohr 5 konstant bleibt, und sollen ausserdem das Kontaktrohr gegen den Eintritt unerwünschter Gasmengen schützen. Der Abfluss 27 besteht aus mehreren miteinander verschweissten Rohrstutzen und Drehteilen, deren Gestaltung aus der Fig. 4 ersichtlich ist.

Claims: Kontaktapparat fUr GasAnalysator Patentansprüche 1. Kontaktapparat für einen Gasanalysator zur kontinuierlichen Messung von geringen Gasanteilen in Wasser, bestehend aus einem thermostatisierten Behälter mit einem schraubenlinienartig gewundenen Kontaktrohr, in dem das Probenwasser abwärts und im Gegenstrom dazu ein Trägergas aufwärts strömen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Behälter (1) eintretende Rohr (6) für Probenwasser ebenfalls schraubenlinienartig und zwar mit Abstand zum Kontaktrohr (5) geführt ist und das innerhalb der beiden Rohre ein Zylinder (7) angeordnet ist mit mehreren radialen öffnungen (8) an seinem oberen und unteren Ende und dass dieser Zylinder in seinem unteren Ende ein Heizelement (9) enthält. 2. Kontaktapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Behälters (1). am unteren Dende des Kontaktrohres (5) ein unterer Trennblock (11) und am oberen Ende des Kontaktrohres (5) ein Trennblock (14) für Probenwasser und Trägergas angeordnet ist. 3. Unterer Trennblock nach Anspruch'2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Trennblock (11) eine seitliche Bohrung (16) für den Anschluss des unteren Endes des Kontaktrohres (5) und eine nach unten gerichtete Bohrung (17) für den Abfluss des Probenwassers trägt und am oberen Ende des Trennblockes eine nach unten gerichtete Bohrung (18) für die Gaszufuhrleitung (12) des Trägergases angeordnet ist. 4. Oberer Trennblock (14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb dieses Trennblockes (14) eine annähernd waagerechte Bohrung (19) für das Probenwasser ohne Tr & gergas angeordnet ist, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der des Kontaktrohres (5) und die am untersten Punkt der Bohrung (20) für das Kontaktrohr (5) mündet und dass oberhalb dieser beiden Bohrungen ein Gassammelraum (21) angeordnet ist, der an seinem oberen Ende an die Leitung (15) für das ausfliessende Trägergas anzuschliessen ist. 5. Trennblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Bohrungen (19 und 20) zwei weitere Bohrungen (22 und 23) angeordnet sind, die das Probenwasser von dem schraubenlinienartig angeordneten Rohr (6) zu der in das Kontaktrohr (5) einmfindenden Bohrung leiten. 6. Trennblock (11 a) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an seinem unteren Ende ein Abfluss 27 angeordnet ist, der mit zwei konzentrischen und an ihrem unteren Ende verschlossenen Rohren (28, 29) verbunden ist, wobei das äussere Rohr (28) an seinem oberen Ende einen seitlichen Rohrstutzen (30) trägt.

Inventors: EBBERS, GOTTFRIED, ZSCHETKE, JURGEN, Zschetke, Jürgen
Applicants: INTERATOM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1984
Main classification: G01N1
IPC codes: G01N33, G01N1