专利名称：气体分析设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于分析气体的设备，更具体地涉及一种用于从烟气通道取 出气体探头并分析该气体探头以便检测或测量一种或多种气体成分的浓度的设备。
背景技术：
为了分析来自燃烧室的烟气或来自发动机如燃气发动机的排气，通过气体探头使 气样从流经烟气通道的主排气流流出并在在气体分析仪中进行分析之前经样气管将气样 引导到冷凝物分离器。然后在冷凝物分离器下游执行气体的分析。气体分析需要制备气样， 特别是除去气体中含有的水分。在样气从探头输送到冷凝物分离器的过程中，气体可能冷却下来，并且冷凝物可 能过早沉降在样气管的内壁上。结果，更多测试气体可与液体冷凝物接触，并且气体成分如 氮氧化物(特别是NO2)或硫氧化物(特别是SO2)可能部分结合在冷凝物中，从而导致这些 成分的浓度在样气流经样气管时改变。这种气体成分的“洗出”引起的浓度变化可能恶化通过分析仪获得的测量结果，导 致气体分析仪的精度降低，因为测定的浓度可能不同于烟气通道中实际存在的浓度。此外， 液体冷凝物促进了通常由不锈钢制成的气体探头的腐蚀。为了避免上述不利影响并提高气体分析的精度，已知(例如，从公报DE 4216404A1)加热气体探头及样气管。通过加热气体探头和样气管，可在样气流经管时将其 保持在高于露点温度的温度并防止冷凝物过早沉降。在此类设备中，冷凝物分离完全在位 于测试气管下游的冷凝物分离器中发生。通过将冷凝区域限制在冷凝物分离器，可确保冷 凝物可沿着短流路快速沉降使得测试气体与液体冷凝物接触的时间段很短。成分，诸如，例 如二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2),因此不能与冷凝物结合，从而产生测量结果的最小失 直
ο虽然如上所述的气体制备方式已证实在理论上是成功的，但在实践中存在问题， 特别是由于必须消耗相当多的能量来加热样气管，特别是在管可延伸比较长的距离时。另 外，位于下游的冷凝物分离器必须进行相当可观的冷却，因为气样必须在冷凝物腔室内冷 却到低于露点温度的温度。高能耗在设计成由烟囱清扫人员和燃烧室技术人员使用的便携 和移动式气体分析仪中尤其有问题，因为便携式气体分析仪应当使用电池运行，这对于此 类设备而言仍然是一个问题。过去克服此问题的尝试集中在减小加热测试气管所需的能量。这些努力通常已包 括向样气管提供绝热外壳以最大限度地减少对环境的热损失。遗憾的是，提供绝热外壳导 致样气管比较笨重并且不好操纵。进一步的研究表明，在特定条件下可省去样气管的加热。但是，插入烟气通道的气 体探头必须被加热以避免沉降和上述不利影响以及气体探头的腐蚀。存在对包括无需外部加热的改进的气体探测装置的改进的气体分析设备的一般 性需求。
实用新型内容上述需求可通过如权利要求1所述的气体分析设备满足。从属权利要求涵盖了本 实用新型的各种示例。作为本实用新型的一个示例，描述了一种气体分析设备。该设备包括气体分析 仪，其构造成检测样气的至少一种气体成分或测量该至少一种气体成分的浓度；冷凝物分 离器，其联接在气体分析仪上游，用于从待分析的样气提取冷凝的液体成分；以及气体探测 装置，其用于在气体取样位置取得样气并且将样气引导到冷凝物分离器。该气体探测装置 包括用于引导样气的塑料样气管，该样气管从气体取样位置延伸到冷凝物分离器。按照本实用新型的一个示例，该气体分析设备可包括抽吸设备，该抽吸设备与样 气管联接并构造成提供抽吸使得样气在小于3秒内、特别是在小于1秒内通过样气管。例 如，上述抽吸设备可构造成提供抽吸以产生至少每秒1米、特别是至少每秒4米的样气流 速。与样气管的塑料内表面结合的气体探头的高速度减少了管内壁上的液体沉降，这样既 不需要加热气体探头，又不需要加热样气管，并且因此可完全省去外部加热。按照本实用新型的一个示例，样气管由热塑性塑料如聚四氟乙烯(一般称为特 氟纶)制成。样气管可通过管道的管状内表面的塑料涂层形成。因此，样气管不必整体是 塑料的。然而，完全由热塑性塑料制成的柔性管可有利于气体探测装置的组装。样气管可具有小于5毫米、特别是小于3毫米的内径。在这些情况下，气样管的内 表面足够小以减少管内壁上的液体沉降。样气管的内壁的小表面积-与延伸到气流中的取 样位置的样气管的塑料内表面相结合-也允许省去外部加热。该气体分析设备可进一步包括用于从样气分离固体颗粒物的过滤器。因此，过滤
器入口和过滤器出口与样气管的部分联接，从而该样气管在数毫米的短距离与过滤器相 、-父。气体分析设备可进一步包括用于测量通过样气管的样气的流率的流量计。通过该 流量计测量到的减小的流率可指示过滤器饱和并因此堵塞。为了稳定样气管并且将其引导到流经例如烟气通道的气流中，气体探测装置可包 括导管以可靠地到达理想取样位置。按照本实用新型的又一示例，一种用于测量气流中存在的气体成分，特别是NO2和 SO2W浓度的方法包括使用具有定位在气流中的取样位置的第一端和经由冷凝物分离器与 气体分析仪联接的第二端的塑料样气管从气流提取样气，该样气管不被外部加热；并且进 一步包括向样气管提供抽吸以在样气管内产生至少每秒一米的样气流速。本实用新型还包括以下技术方案。1. 一种气体分析设备，所述设备包括气体分析仪，构造成检测样气的至少一种气体成分或测量所述至少一种气体成分 的浓度；冷凝物分离器，联接在所述气体分析仪的上游，用于从待分析的所述样气提取冷 凝的液体成分；以及气体探测装置，用于在气体取样位置取得所述样气并且将所述样气引导到所述冷 凝物分离器；[0024]其特征在于，所述气体探测装置包括用于引导所述样气的塑料样气管，所述样气 管从所述气体取样位置延伸到所述冷凝物分离器。2.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述塑料样气管由热塑性 塑料、特别是聚四氟乙烯制成。3.根据技术方案1或2所述的气体分析设备，其特征在于，所述样气管由管道的 管状内表面的塑料涂层形成。4.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步 包括抽吸设备，所述抽吸设备与所述样气管联接并且构造成提供抽吸以产生至少每秒1 米、特别是至少每秒4米的样气流速。5.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步 包括抽吸设备，所述抽吸设备与所述样气管联接并构造成提供抽吸使得所述样气在小于3 秒内、特别是在小于1秒内通过所述样气管。6.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述样气管具有小于5毫 米、特别是小于3毫米的内径。7.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步 包括用于从所述样气分离固体颗粒物的过滤器，过滤器入口和过滤器出口与所述样气管的 部分联接。8.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步 包括用于测量通过所述样气管的所述样气的流率的流量计。9.根据技术方案1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体探测装置包括导 管，所述导管用于稳定所述样气管并且将所述样气管引导到所述气流中以到达理想取样位置。10. 一种用于从气流中的取样位置取得样气并且将所述样气引导到气体分析仪的 冷凝物分离器的气体探测装置，其特征在于，所述气体探测装置包括由塑料制成的不被加热的样气管，所述样气管延伸到所述气流中的所述取样位 置，所述样气管具有小于10毫米的直径并且将所述样气引导到气体分析仪；导管，用于稳定并引导所述样气管；以及与所述导管机械连接的手柄。
参考以下附图和描述可更好地理解本实用新型。附图中的构件不一定按比例，而 是将重点放在示出本实用新型的原理上。此外，在附图中，同样的参考标号表示相应的部 件。在附图中图1是待与气体分析仪连接的气体探测装置的一个示例的侧视图；图2是图1的气体探测装置的截面俯视图；以及图3借助于示意图和框图示出整个气体分析设备的功能。
具体实施方式
本实用新型的更多示例可从以下参考附图的详细描述变得清楚。[0042]目前的气体分析仪利用用于从气流(例如在烟气通道中流动)提取气体的气体探 头，由此气体探头由于上述原因而必须在外部被加热。在许多情况下，连接探头和冷凝物分 离器的样气管也必须在外部被加热。研究表明，假若与冷凝物分离器的输入连接的塑料样 气管延伸到位于例如在烟气通道内流动的气流内的气体取样位置，则可省去样气管以及气 体探头的加热。图1示出经通道壁中的孔口 21插入烟气通道20中以便在气体取样位置22取得 样气并且将样气引导到气体分析仪的冷凝物分离器(图1中未示出)的气体探测装置10 的侧视图。图2示出相应的截面俯视图。由塑料材料制成的样气管11从气流内的气体取 样位置22延伸到与气体分析仪的冷凝物分离器联接的连接器16。气体探测装置可提供导管12，该导管12用于稳定样气管11并将其引导到气流中 以便可靠地到达烟气通道20内的理想取样位置22。在使用由热塑性塑料制成的柔性管的 情况下，此类导管尤其有必要。导管12还可带有传感器元件，诸如，例如热电偶12(参见图 2)以及在连接器15中终止的相应连接管线，该连接器15也可以是至气体分析仪(图1中 未示出)的连接器。此外，气体探测装置10可包括手柄13以有利于操纵塑料样气管11。图3借助于示意图和框图示出整个气体分析设备的功能。该设备包括气体分析仪 30，其构造成检测样气的至少一种气体成分或借助于气体传感器32测量该至少一种气体 成分的浓度。该设备进一步包括冷凝物分离器31，其联接在气体传感器32上游，用于从待 分析的样气提取冷凝的液体成分。再进一步地，该设备包括气体探测装置10，其用于在气体 取样位置22取得样气并且将样气引导到冷凝物分离器31。气体探测装置10因此包括塑 料、特别是热塑性塑料如聚四氟乙烯的样气管11，其用于引导样气，由此样气管11从气体 取样位置22延伸到冷凝物分离器31。可选地，过滤器40可设置在样气管11中以从样气分离固体颗粒物。此类过滤器 可由烧结的材料如陶瓷制成。为了允许省去任何外部加热并提高测量精度，通过样气管11 的样气的流率应当是这样的气样在样气管11内停留小于3秒，特别是气体应当在约250 至1000毫秒内通过管11。因此，泵33与管11联接，该泵33构造成提供合适的抽吸。此 外，气样管11的直径被选择成足够小以增加流率并减少管11的内表面暴露于气体的面积。 与金属探头相反，塑料样气管11不会促进来自样气的沉降。研究表明，在低于6毫米的样 气管11的直径，沉降显著减少。已在1毫米与3毫米之间的直径实现良好的结果。更小的 直径伴随着增加管11的流动阻抗。流量计(未示出)可用来检测流率何时下降到限定的阈值以下，该阈值可指示过 滤器40饱和并因此堵塞。此外，该流量计可用来控制泵33的抽吸以便提供限定的流率或 流速。为了实现良好的结果，流速应当为至少每秒一米。更高的速度如每秒3至7米是理
术目的虽然已公开本实用新型的各种示例性实施例，对本领域技术人员而言清楚的是， 在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可作出将实现本实用新型的一些优点的各种 改变和改型。对本领域技术人员而言将显而易见的是，实现相同功能的其它构件可合适地 进行替代。这些对创造性的概念的更改应被权利要求所涵盖。
权利要求1.一种气体分析设备，所述设备包括气体分析仪，构造成检测样气的至少一种气体成分或测量所述至少一种气体成分的浓度；冷凝物分离器，联接在所述气体分析仪的上游，用于从待分析的所述样气提取冷凝的 液体成分；以及气体探测装置，用于在气体取样位置取得所述样气并且将所述样气引导到所述冷凝物 分离器；其特征在于，所述气体探测装置包括用于引导所述样气的塑料样气管，所述样气管从 所述气体取样位置延伸到所述冷凝物分离器。
2.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述塑料样气管由热塑性塑料、 特别是聚四氟乙烯制成。
3.根据权利要求1或2所述的气体分析设备，其特征在于，所述样气管由管道的管状内 表面的塑料涂层形成。
4.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步包括 抽吸设备，所述抽吸设备与所述样气管联接并且构造成提供抽吸以产生至少每秒1米、特 别是至少每秒4米的样气流速。
5.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步包括 抽吸设备，所述抽吸设备与所述样气管联接并构造成提供抽吸使得所述样气在小于3秒 内、特别是在小于1秒内通过所述样气管。
6.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述样气管具有小于5毫米、特 别是小于3毫米的内径。
7.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步包括 用于从所述样气分离固体颗粒物的过滤器，过滤器入口和过滤器出口与所述样气管的部分 联接。
8.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体分析设备进一步包括 用于测量通过所述样气管的所述样气的流率的流量计。
9.根据权利要求1所述的气体分析设备，其特征在于，所述气体探测装置包括导管，所 述导管用于稳定所述样气管并且将所述样气管引导到所述气流中以到达理想取样位置。
10.一种用于从气流中的取样位置取得样气并且将所述样气引导到气体分析仪的冷凝 物分离器的气体探测装置，其特征在于，所述气体探测装置包括由塑料制成的不被加热的样气管，所述样气管延伸到所述气流中的所述取样位置，所 述样气管具有小于10毫米的直径并且将所述样气引导到气体分析仪；导管，用于稳定并引导所述样气管；以及与所述导管机械连接的手柄。
专利摘要作为本实用新型的一个示例，公开了一种气体分析设备。该设备包括气体分析仪，其构造成检测样气的至少一种气体成分或测量该至少一种气体成分的浓度；冷凝物分离器，其联接在气体分析仪上游，用于从待分析的样气提取冷凝的液体成分；以及气体探测装置，其用于在气体取样位置取得样气并且将样气引导到冷凝物分离器。该气体探测装置包括用于引导样气的塑料样气管，该样气管从气体取样位置延伸到冷凝物分离器。
文档编号G01N1/24GK201917563SQ20102028905
公开日2011年8月3日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年7月23日
发明者T·斯普林曼 申请人:特斯托股份有限公司