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Dokumentenidentifikation DE19752909B4 04.05.2006
Titel Vorrichtung zur selektiven und sensitiven Gasmessung
Anmelder UST Umweltsensortechnik GmbH, 98716 Geschwenda, DE
Erfinder Kiesewetter, Olaf, Dr., 98716 Geschwenda, DE
Vertreter Liedtke, K., Dr.-Ing., Pat.-Anw., 99096 Erfurt
DE-Anmeldedatum 28.11.1997
DE-Aktenzeichen 19752909
Offenlegungstag 02.06.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2006
IPC-Hauptklasse G01N 30/88(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 27/407(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01N 30/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Es ist bekannt, daß mit Hilfe von HL-Gassensoren empfindliche Gase in der Luft bestimmt werden können. Diese Sensoren zeichnen sich durch ihre Empfindlichkeit und Robustheit aus.

Nachteilig ist, daß der Sensor nicht sehr selektiv ist.

Es wurde deshalb neben vielen in der Literatur beschriebenen Methoden auch versucht, die Selektivität mit Hilfe einer gaschromatographischen Säule, die vor den Sensor gesetzt wird, zu erzielen. Hierzu sind Patente bekannt. (Eicker-Verfahren ...)

Diese Methode ist sehr erfolgreich, da die Selektivität der Messung durch die gaschromatographische Trennsäule erzeugt wird.

Nachteilig ist, daß, um alle Gase erkennen zu können, die Meßzeit oft bis zu 20 ... 30 min beträgt, da die Gase die Säule durch Adsorptions/Desorptionseffekte am Füllmaterial in unterschiedlichen Zeiten passieren. (1)

Nach US 44 70 832 ist ein Gaschromatograph bekannt, bei dem in zwei parallel nebeneinander angeordneten Säulen Gassensoren angeordnet sind, die über Ventile wahlweise mit einem weiteren Gassensor verbunden werden können. Mit dieser Anordnung können zwar verschiedenen Messaufgaben ausgeführt werden, kurze Messzeiten sind mit dieser Anordnung jedoch nicht erreichbar.

Ziel der Erfindung.

Diese Erfindung soll den Nachteil der langen Meßzeit beseitigen, da es in sehr vielen Anwendungsfällen wichtig ist, die Informationen in sehr kurzen Abständen zu, erhalten. Es wird deshalb eine Anwendung von Sensoren vorgeschlagen, bei der die Trennsäule in kleine Abschnitte geteilt wird, die genau am Verbindungsstück jeweils mit einem Sensor versehen sind.

Wie beispielsweise aus der 2 ersichtlich ist, liegt der Vorteil dieser Konstruktion, daß die sehr langsam durch die Säule laufenden Gase am Sensor 1 nach ähnlicher Verweilzeit in der Sonde gemessen werden können, wie die schnell durch die Säule laufenden Gase, wie z.B. der Wasserstoff.

Ebenso entfällt langsam durch die Säule laufenden Gasen die damit verbundene Reaktionspeakverbreiterung.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß der Sensor 0 die Summme aller Gase qualitativ erfaßt. An den anderen Sensoren werden nach gewissen Zeitabschnitten die jeweils getrennten Gaskomponenten gemessen werden können.

Da die Konzentration der Summe aller Gase gleich der Konzentration der Einzelgase sein muß, hat man weiterhin die Möglichkeit die Funktion des Gerätes zu überprüfen.

Durch die Anordnung der Sensoren nach 2 oder 3 wird eine serielle Information in eine parallele gewandelt. Im nachfolgenden Mikrorechner kann anhand der Einzelpeaks ein Gesamtbild zusammengesetzt werden, das es ermöglicht, auf den Zustand der Trennsäule Rückschlüsse zu ziehen. Denn Gase, die einen der in Strömungsrichtung vorhergehenden Sensor passiert haben, müssen naturgemäß mit Zeitversatz an den Nachfolgern vorbeiströmen.

Bei dem selektiven Gasmeßgerät sind die Trennsäulenabschnitte an ihren Verbindungsstücken mit Sensoren (Meßsystemen) bestückt, wobei die Anzahl von 1 bis X beträgt und die Länge der Abschnitte entsprechend der Durchflußgeschwindigkeit des jeweiligen Gases gestaltet ist, durchschnittlich 5 bis 10 cm.

Als Detektoren werden Halbleiter-Gassensoren verwendet. Am Ende der Säulen kann Unterdruck herrschen, um die mittlere freie Weglänge der Teilchen zu hoher Meßempfindlichkeit zu steuern.

Ferner ist es möglich, daß am Eingang der Säule ein Druckreduzierventil angebracht ist, das für optimale Durchströmung sorgt und den Unterdruck in der Säule einstellt und daß die Säule beheizbar ist. Ein Mikroprozessor übernimmt die Steuerung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß am Eingang der Säule eine Trägergasaufbereitung angeordnet ist, die aus der Umgebungsluft Nulluft erzeugt und daß die gaschromatographische Trennsäule über die Länge eine variable Polarität aufweist.


Anspruch[de]
  1. Selektives Gasmeßgerät, bei dem vor einem Halbleiter-Gassensor eine gaschromatische Trennsäule angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennsäule aus verschiedenen Abschnitten mit Verbindungsstücken besteht, wobei an den Verbindungsstücken Halbleiter-Gassensoren angeordnet sind.
  2. Selektives Gasmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Abschnitte in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit des jeweils zu bestimmenden Gases gestaltet ist.
  3. Selektives Gasmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Säule ein Druckreduzierventil angebracht ist.
  4. Selektives Gasmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule beheizbar ist.
  5. Selektives Gasmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasmeßgerät von einem Mikroprozessor gesteuert wird.
  6. Selektives Gasmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Säule eine Vorrichtung zur Trägergasaufbereitung angeordnet ist, die aus der Umgebungsluft Nulluft erzeugt.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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