專利名稱：氣體分析設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于分析氣體的設備，更具體地涉及一種用于從煙氣通道取 出氣體探頭并分析該氣體探頭以便檢測或測量一種或多種氣體成分的濃度的設備。
背景技術：
為了分析來自燃燒室的煙氣或來自發(fā)動機如燃氣發(fā)動機的排氣，通過氣體探頭使 氣樣從流經(jīng)煙氣通道的主排氣流流出并在在氣體分析儀中進行分析之前經(jīng)樣氣管將氣樣 引導到冷凝物分離器。然后在冷凝物分離器下游執(zhí)行氣體的分析。氣體分析需要制備氣樣， 特別是除去氣體中含有的水分。在樣氣從探頭輸送到冷凝物分離器的過程中，氣體可能冷卻下來，并且冷凝物可 能過早沉降在樣氣管的內壁上。結果，更多測試氣體可與液體冷凝物接觸，并且氣體成分如 氮氧化物(特別是NO2)或硫氧化物(特別是SO2)可能部分結合在冷凝物中，從而導致這些 成分的濃度在樣氣流經(jīng)樣氣管時改變。這種氣體成分的“洗出”引起的濃度變化可能惡化通過分析儀獲得的測量結果，導 致氣體分析儀的精度降低，因為測定的濃度可能不同于煙氣通道中實際存在的濃度。此外， 液體冷凝物促進了通常由不銹鋼制成的氣體探頭的腐蝕。為了避免上述不利影響并提高氣體分析的精度，已知(例如，從公報DE 4216404A1)加熱氣體探頭及樣氣管。通過加熱氣體探頭和樣氣管，可在樣氣流經(jīng)管時將其 保持在高于露點溫度的溫度并防止冷凝物過早沉降。在此類設備中，冷凝物分離完全在位 于測試氣管下游的冷凝物分離器中發(fā)生。通過將冷凝區(qū)域限制在冷凝物分離器，可確保冷 凝物可沿著短流路快速沉降使得測試氣體與液體冷凝物接觸的時間段很短。成分，諸如，例 如二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2),因此不能與冷凝物結合，從而產(chǎn)生測量結果的最小失 直
ο雖然如上所述的氣體制備方式已證實在理論上是成功的，但在實踐中存在問題， 特別是由于必須消耗相當多的能量來加熱樣氣管，特別是在管可延伸比較長的距離時。另 外，位于下游的冷凝物分離器必須進行相當可觀的冷卻，因為氣樣必須在冷凝物腔室內冷 卻到低于露點溫度的溫度。高能耗在設計成由煙囪清掃人員和燃燒室技術人員使用的便攜 和移動式氣體分析儀中尤其有問題，因為便攜式氣體分析儀應當使用電池運行，這對于此 類設備而言仍然是一個問題。過去克服此問題的嘗試集中在減小加熱測試氣管所需的能量。這些努力通常已包 括向樣氣管提供絕熱外殼以最大限度地減少對環(huán)境的熱損失。遺憾的是，提供絕熱外殼導 致樣氣管比較笨重并且不好操縱。進一步的研究表明，在特定條件下可省去樣氣管的加熱。但是，插入煙氣通道的氣 體探頭必須被加熱以避免沉降和上述不利影響以及氣體探頭的腐蝕。存在對包括無需外部加熱的改進的氣體探測裝置的改進的氣體分析設備的一般 性需求。
實用新型內容上述需求可通過如權利要求1所述的氣體分析設備滿足。從屬權利要求涵蓋了本 實用新型的各種示例。作為本實用新型的一個示例，描述了一種氣體分析設備。該設備包括氣體分析 儀，其構造成檢測樣氣的至少一種氣體成分或測量該至少一種氣體成分的濃度；冷凝物分 離器，其聯(lián)接在氣體分析儀上游，用于從待分析的樣氣提取冷凝的液體成分；以及氣體探測 裝置，其用于在氣體取樣位置取得樣氣并且將樣氣引導到冷凝物分離器。該氣體探測裝置 包括用于引導樣氣的塑料樣氣管，該樣氣管從氣體取樣位置延伸到冷凝物分離器。按照本實用新型的一個示例，該氣體分析設備可包括抽吸設備，該抽吸設備與樣 氣管聯(lián)接并構造成提供抽吸使得樣氣在小于3秒內、特別是在小于1秒內通過樣氣管。例 如，上述抽吸設備可構造成提供抽吸以產(chǎn)生至少每秒1米、特別是至少每秒4米的樣氣流 速。與樣氣管的塑料內表面結合的氣體探頭的高速度減少了管內壁上的液體沉降，這樣既 不需要加熱氣體探頭，又不需要加熱樣氣管，并且因此可完全省去外部加熱。按照本實用新型的一個示例，樣氣管由熱塑性塑料如聚四氟乙烯(一般稱為特 氟綸)制成。樣氣管可通過管道的管狀內表面的塑料涂層形成。因此，樣氣管不必整體是 塑料的。然而，完全由熱塑性塑料制成的柔性管可有利于氣體探測裝置的組裝。樣氣管可具有小于5毫米、特別是小于3毫米的內徑。在這些情況下，氣樣管的內 表面足夠小以減少管內壁上的液體沉降。樣氣管的內壁的小表面積-與延伸到氣流中的取 樣位置的樣氣管的塑料內表面相結合-也允許省去外部加熱。該氣體分析設備可進一步包括用于從樣氣分離固體顆粒物的過濾器。因此，過濾
器入口和過濾器出口與樣氣管的部分聯(lián)接，從而該樣氣管在數(shù)毫米的短距離與過濾器相 、-父。氣體分析設備可進一步包括用于測量通過樣氣管的樣氣的流率的流量計。通過該 流量計測量到的減小的流率可指示過濾器飽和并因此堵塞。為了穩(wěn)定樣氣管并且將其引導到流經(jīng)例如煙氣通道的氣流中，氣體探測裝置可包 括導管以可靠地到達理想取樣位置。按照本實用新型的又一示例，一種用于測量氣流中存在的氣體成分，特別是NO2和 SO2W濃度的方法包括使用具有定位在氣流中的取樣位置的第一端和經(jīng)由冷凝物分離器與 氣體分析儀聯(lián)接的第二端的塑料樣氣管從氣流提取樣氣，該樣氣管不被外部加熱；并且進 一步包括向樣氣管提供抽吸以在樣氣管內產(chǎn)生至少每秒一米的樣氣流速。本實用新型還包括以下技術方案。1. 一種氣體分析設備，所述設備包括氣體分析儀，構造成檢測樣氣的至少一種氣體成分或測量所述至少一種氣體成分 的濃度；冷凝物分離器，聯(lián)接在所述氣體分析儀的上游，用于從待分析的所述樣氣提取冷 凝的液體成分；以及氣體探測裝置，用于在氣體取樣位置取得所述樣氣并且將所述樣氣引導到所述冷 凝物分離器；[0024]其特征在于，所述氣體探測裝置包括用于引導所述樣氣的塑料樣氣管，所述樣氣 管從所述氣體取樣位置延伸到所述冷凝物分離器。2.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述塑料樣氣管由熱塑性 塑料、特別是聚四氟乙烯制成。3.根據(jù)技術方案1或2所述的氣體分析設備，其特征在于，所述樣氣管由管道的 管狀內表面的塑料涂層形成。4.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步 包括抽吸設備，所述抽吸設備與所述樣氣管聯(lián)接并且構造成提供抽吸以產(chǎn)生至少每秒1 米、特別是至少每秒4米的樣氣流速。5.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步 包括抽吸設備，所述抽吸設備與所述樣氣管聯(lián)接并構造成提供抽吸使得所述樣氣在小于3 秒內、特別是在小于1秒內通過所述樣氣管。6.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述樣氣管具有小于5毫 米、特別是小于3毫米的內徑。7.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步 包括用于從所述樣氣分離固體顆粒物的過濾器，過濾器入口和過濾器出口與所述樣氣管的 部分聯(lián)接。8.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步 包括用于測量通過所述樣氣管的所述樣氣的流率的流量計。9.根據(jù)技術方案1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體探測裝置包括導 管，所述導管用于穩(wěn)定所述樣氣管并且將所述樣氣管引導到所述氣流中以到達理想取樣位置。10. 一種用于從氣流中的取樣位置取得樣氣并且將所述樣氣引導到氣體分析儀的 冷凝物分離器的氣體探測裝置，其特征在于，所述氣體探測裝置包括由塑料制成的不被加熱的樣氣管，所述樣氣管延伸到所述氣流中的所述取樣位 置，所述樣氣管具有小于10毫米的直徑并且將所述樣氣引導到氣體分析儀；導管，用于穩(wěn)定并引導所述樣氣管；以及與所述導管機械連接的手柄。

參考以下附圖和描述可更好地理解本實用新型。附圖中的構件不一定按比例，而 是將重點放在示出本實用新型的原理上。此外，在附圖中，同樣的參考標號表示相應的部 件。在附圖中圖1是待與氣體分析儀連接的氣體探測裝置的一個示例的側視圖；圖2是圖1的氣體探測裝置的截面俯視圖；以及圖3借助于示意圖和框圖示出整個氣體分析設備的功能。
具體實施方式
本實用新型的更多示例可從以下參考附圖的詳細描述變得清楚。[0042]目前的氣體分析儀利用用于從氣流(例如在煙氣通道中流動)提取氣體的氣體探 頭，由此氣體探頭由于上述原因而必須在外部被加熱。在許多情況下，連接探頭和冷凝物分 離器的樣氣管也必須在外部被加熱。研究表明，假若與冷凝物分離器的輸入連接的塑料樣 氣管延伸到位于例如在煙氣通道內流動的氣流內的氣體取樣位置，則可省去樣氣管以及氣 體探頭的加熱。圖1示出經(jīng)通道壁中的孔口 21插入煙氣通道20中以便在氣體取樣位置22取得 樣氣并且將樣氣引導到氣體分析儀的冷凝物分離器(圖1中未示出)的氣體探測裝置10 的側視圖。圖2示出相應的截面俯視圖。由塑料材料制成的樣氣管11從氣流內的氣體取 樣位置22延伸到與氣體分析儀的冷凝物分離器聯(lián)接的連接器16。氣體探測裝置可提供導管12，該導管12用于穩(wěn)定樣氣管11并將其引導到氣流中 以便可靠地到達煙氣通道20內的理想取樣位置22。在使用由熱塑性塑料制成的柔性管的 情況下，此類導管尤其有必要。導管12還可帶有傳感器元件，諸如，例如熱電偶12(參見圖 2)以及在連接器15中終止的相應連接管線，該連接器15也可以是至氣體分析儀(圖1中 未示出)的連接器。此外，氣體探測裝置10可包括手柄13以有利于操縱塑料樣氣管11。圖3借助于示意圖和框圖示出整個氣體分析設備的功能。該設備包括氣體分析儀 30，其構造成檢測樣氣的至少一種氣體成分或借助于氣體傳感器32測量該至少一種氣體 成分的濃度。該設備進一步包括冷凝物分離器31，其聯(lián)接在氣體傳感器32上游，用于從待 分析的樣氣提取冷凝的液體成分。再進一步地，該設備包括氣體探測裝置10，其用于在氣體 取樣位置22取得樣氣并且將樣氣引導到冷凝物分離器31。氣體探測裝置10因此包括塑 料、特別是熱塑性塑料如聚四氟乙烯的樣氣管11，其用于引導樣氣，由此樣氣管11從氣體 取樣位置22延伸到冷凝物分離器31。可選地，過濾器40可設置在樣氣管11中以從樣氣分離固體顆粒物。此類過濾器 可由燒結的材料如陶瓷制成。為了允許省去任何外部加熱并提高測量精度，通過樣氣管11 的樣氣的流率應當是這樣的氣樣在樣氣管11內停留小于3秒，特別是氣體應當在約250 至1000毫秒內通過管11。因此，泵33與管11聯(lián)接，該泵33構造成提供合適的抽吸。此 外，氣樣管11的直徑被選擇成足夠小以增加流率并減少管11的內表面暴露于氣體的面積。 與金屬探頭相反，塑料樣氣管11不會促進來自樣氣的沉降。研究表明，在低于6毫米的樣 氣管11的直徑，沉降顯著減少。已在1毫米與3毫米之間的直徑實現(xiàn)良好的結果。更小的 直徑伴隨著增加管11的流動阻抗。流量計(未示出)可用來檢測流率何時下降到限定的閾值以下，該閾值可指示過 濾器40飽和并因此堵塞。此外，該流量計可用來控制泵33的抽吸以便提供限定的流率或 流速。為了實現(xiàn)良好的結果，流速應當為至少每秒一米。更高的速度如每秒3至7米是理
術目的雖然已公開本實用新型的各種示例性實施例，對本領域技術人員而言清楚的是， 在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下，可作出將實現(xiàn)本實用新型的一些優(yōu)點的各種 改變和改型。對本領域技術人員而言將顯而易見的是，實現(xiàn)相同功能的其它構件可合適地 進行替代。這些對創(chuàng)造性的概念的更改應被權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種氣體分析設備，所述設備包括氣體分析儀，構造成檢測樣氣的至少一種氣體成分或測量所述至少一種氣體成分的濃度；冷凝物分離器，聯(lián)接在所述氣體分析儀的上游，用于從待分析的所述樣氣提取冷凝的 液體成分；以及氣體探測裝置，用于在氣體取樣位置取得所述樣氣并且將所述樣氣引導到所述冷凝物 分離器；其特征在于，所述氣體探測裝置包括用于引導所述樣氣的塑料樣氣管，所述樣氣管從 所述氣體取樣位置延伸到所述冷凝物分離器。
2.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述塑料樣氣管由熱塑性塑料、 特別是聚四氟乙烯制成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的氣體分析設備，其特征在于，所述樣氣管由管道的管狀內 表面的塑料涂層形成。
4.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步包括 抽吸設備，所述抽吸設備與所述樣氣管聯(lián)接并且構造成提供抽吸以產(chǎn)生至少每秒1米、特 別是至少每秒4米的樣氣流速。
5.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步包括 抽吸設備，所述抽吸設備與所述樣氣管聯(lián)接并構造成提供抽吸使得所述樣氣在小于3秒 內、特別是在小于1秒內通過所述樣氣管。
6.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述樣氣管具有小于5毫米、特 別是小于3毫米的內徑。
7.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步包括 用于從所述樣氣分離固體顆粒物的過濾器，過濾器入口和過濾器出口與所述樣氣管的部分 聯(lián)接。
8.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體分析設備進一步包括 用于測量通過所述樣氣管的所述樣氣的流率的流量計。
9.根據(jù)權利要求1所述的氣體分析設備，其特征在于，所述氣體探測裝置包括導管，所 述導管用于穩(wěn)定所述樣氣管并且將所述樣氣管引導到所述氣流中以到達理想取樣位置。
10.一種用于從氣流中的取樣位置取得樣氣并且將所述樣氣引導到氣體分析儀的冷凝 物分離器的氣體探測裝置，其特征在于，所述氣體探測裝置包括由塑料制成的不被加熱的樣氣管，所述樣氣管延伸到所述氣流中的所述取樣位置，所 述樣氣管具有小于10毫米的直徑并且將所述樣氣引導到氣體分析儀；導管，用于穩(wěn)定并引導所述樣氣管；以及與所述導管機械連接的手柄。
專利摘要作為本實用新型的一個示例，公開了一種氣體分析設備。該設備包括氣體分析儀，其構造成檢測樣氣的至少一種氣體成分或測量該至少一種氣體成分的濃度；冷凝物分離器，其聯(lián)接在氣體分析儀上游，用于從待分析的樣氣提取冷凝的液體成分；以及氣體探測裝置，其用于在氣體取樣位置取得樣氣并且將樣氣引導到冷凝物分離器。該氣體探測裝置包括用于引導樣氣的塑料樣氣管，該樣氣管從氣體取樣位置延伸到冷凝物分離器。
文檔編號G01N1/24GK201917563SQ20102028905
公開日2011年8月3日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者T·斯普林曼 申請人:特斯托股份有限公司