根据透射光法工作的过程气体分析仪的过程接口

摘要

本发明涉及一种根据透射光法工作的过程气体分析仪的过程接口，其具有在光电元件和引导过程气体的部件(1)内部之间延伸的扫气管(10)。扫气管(10)在其与光电元件相对置的端部处利用窗口(15)封闭，扫气用气供给件(13)在其附近通入扫气管(10)中。为保持窗口(15)不受过程气体污染，并且在将水蒸汽用作扫气用气(12)时防止其冷凝在窗口(15)处，而为此无需扫气用气高消耗，在扫气管(10)内部相对于扫气用气供给件(13)的通入部(16)布置与扫气管(10)同轴的具有凸出外侧面(18)的环形件(17)，其顶点垂线将扫气用气供给件(13)的通入部(16)分成朝向窗口(15)开放的较小范围(19)和朝向部件(1)内部开放的较大范围(20)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据透射光法工作的过程气体分析仪的过程接口，具 有：测试头，其包括发射或者接收光的光电元件并且装配在包含或者引导 需要分析的气体的部件的过程法兰处；扫气管，其在光电元件和部件的内 部之间延伸穿过过程法兰；窗口，其在与光电元件相对的端部处封闭扫气 管并且将光电元件与部件的内部隔开；在靠近窗口的范围内通入到扫气管 中的扫气用气供给件；和在扫气管的内部与扫气用气供给件的通入部相对 布置的并且与扫气管同轴的环形件。

背景技术

此类的过程接口由EP2 428 793A1中公知。

在根据透射光法工作的气体分析仪中，引导光源的光穿过需要分析的 气体并且随后对其进行探测。在激光光谱仪中，例如可选择波长地产生光， 并且宽带式地探测所述光。与之不同的是，例如在非扩散红外(NDIR) 气体分析仪中，宽带式地产生并且可选择波长地探测所述光。在原位 (in-situ)的过程气体分析仪中，光源和探测器安放在不同的测试头中， 这些测试头装配在包含或者引导需要测量的过程气体的部件(例如废气导 件、容器、罐)的彼此径向对置的侧面上的过程法兰处。为了使光源和探 测器不与经常是腐蚀性的、热的并且含有灰尘的过程气体相接触，将它们 布置在窗口之后。窗口封闭了扫气管的一个端部，该扫气管利用其另一个 开放的端部通入到引导气体的部件中，并且利用扫气用气冲洗该扫气管。 如下地选择扫气用气，即它的吸收谱线处于过程气体的用于测量的吸收线 之外。扫气用气从彼此相对置的扫气管的开放的端部射出，从而通过这两 个扫气管的开放的端部的距离确定了用于过程气体的吸收测量的测量路 径长度。

扫气用气流通量越高，使保持窗口不受过程气体的污染的效果越显 著。但是这种高扫气用气消耗量导致了相应的高成本，并且由于到达在彼 此相对的扫气管之间的测量路径中的扫气用气量较大而影响了测量。

由上述EP2 428 793A1公知的过程接口具有带有管状法兰的扫气用 气供给单元，扫气用气供给件通入到所述法兰中。包括了由彼此间相连的 槽构成的系统的扫气环插入到法兰中，以便使扫气用气均匀分布在圆周 上，并且然后通过穿孔将扫气用气引导至管内部空间。穿孔这样取向，即 其将相应的气体流从需要冲洗的窗口引开。由此应该保证了均匀的、接近 无涡流的进气，从而可以减少所需要的扫气用气量。因为并不直接冲洗窗 口，因此当使用水蒸汽作为扫气用气时其可能在窗口处冷凝。

DE1 993 225U描述了一种用于保护光学面的扫气空气附件，其中在 扫气管内部与扫气用气供给件的通入部相对的、并且与窗口间隔一定距离 地布置的环形件在其自身与扫气管之间形成环隙，其在朝向窗口的方向上 是开放的，并且在朝向部件内部的方向上是封闭的。扫气用气被完全引导 至窗口并且在该处转向，因此扫气用气流随后产生漩涡。涡流干扰了测量， 特别是利用激光的测量，并且与未受干扰的均匀的扫气用气流相比，涡流 需要更高的扫气用气消耗量，以便达到同样的扫气效果。

从DE10 2004 018 534B4中公知了，通过透气壁将扫气用气引导至 扫气管中。这里通过扫气管也产生了扫气用气流的涡流。

从EP2 169 385A1中同样公知了一种具有长扫气管的过程接口。

发明内容

因此，本发明的目的在于，保持窗口不受过程气体的污染并且在使用 水蒸汽作为扫气用气时，防止其在窗口处冷凝，而为此无需高扫气用气消 耗。此外，冲洗应该导致尽可能小的结构性花费。

根据本发明由此实现该目的，即在开头所给出的这类过程接口中，环 形件具有凸出的外侧面，其顶点垂线将扫气用气供给件的通入部划分成朝 向窗口开放的较小范围和朝向部件内部开放的较大范围。较少份额的扫气 用气量穿过较小的范围流入窗口，而同时较大份额的扫气用气量穿过较大 范围被引导到扫气管中。在朝向窗口的方向上和直接导入到扫气管中的扫 气用气量的份额比例可以简单通过环形件在扫气管中的装配位置来确定。 引导至窗口的扫气用气量、例如10％，恰好是等于例如为了避免冷凝而足 以冲洗窗口的量，但是另一方面可以通过在朝向具有需要分析的气体的设 备间的方向上引导至扫气管中的扫气用气量的较大份额、例如90％，在朝 向部件的路径上使由于流动转向在窗口处产生的涡流平滑。

为了将环形件保持在扫气管之内，环形件优选地沿着顶点垂线包括环 绕槽，其中插入有卡紧环。附加地，扫气管在内部也可以包括延伸穿过扫 气气体供给件的通入部的用于容纳卡紧环的槽。由此相对于其中必须进行 气密焊接的现有解决方案，极大地简化了装配过程。卡紧环是标准件，并 且因此可简单且成本低廉地实现。因为卡紧环自身有助于形成环形件的凸 出外侧面，因此优选地将其如此安装，即它的开口位于扫气用气供给件的 通入部之外。

除了或者朝向窗口或者在朝向具有需要分析的气体的部件的方向上 引导至扫气管中的扫气用气量的份额之外，扫气用气导入到扫气管时所处 于的相应角度对于扫气效果也是重要的。决定性地通过环形件的在顶点垂 线的两侧的凸出外侧面的曲率来确定这种角度。优选地，环形件的外侧面 在顶点垂线的两侧构造成截锥外壳面，从而使得扫气用气大约以相应的锥 角流入到扫气管中。因为扫气用气供给件的通入部位于窗口附近，因此为 了冲洗窗口而选择比用于使较大的扫气用气份额在朝向需要分析的气体 的方向上引导至扫气管中的角度更陡的角度。这种较大的扫气用气份额优 选的以平缓的角度到达扫气管中，以便保证均匀的、接近无涡流的流入和 继续流动。为此目的此外还可以提出，扫气管在从扫气用气供给件的通入 部起在朝向部件内部的方向上的预定的长度区段内变细至一个至少近似 地等于环形件的内直径的宽度。由此对于从窗口过来的扫气气体份额实现 了保持不变的流动横截面，从而也不会产生新的涡流。变细的角度优选地 大体上等于环形件的相对置的外轮廓的锥角。

附图说明

为了进一步阐述本发明，下面参考附图。详细示出了：

图1是具有两个过程接口的原位的过程气体分析仪的实例，和

图2是过程接口中的一个的实施例。

具体实施方式

图1以示意图示出部件1、例如废气通道，需要分析的气体2流过该 部件。部件1在两个径向上相对置的位置处具有过程法兰3，4，在此处装 配了过程气体分析仪的两个基本上构造相同的测试头5，6。这两个测试头 5，6分别包括一个光电元件7，8，其在一种情况下是光源7，例如激光器 二极管；其在另一种情况下是探测器8，例如光电探测器。由光源7产生 的光9引导穿过具有在其中导向的气体2的部件1，并且所述光随后射到 探测器8上。如下面还将继续说明的，通过此处未示出的窗口将光电元件 7，8与部件1的内部并且从而与气体2分离开，其中在窗口和部件1的内 部之间设置有两个扫气管10，11，它们在一个端部处利用相应的窗口封闭， 并且利用它们的另一个开放的端部通入到部件1的内部中。光9延伸穿过 的扫气管10，11被扫气用气12彻底冲洗。扫气用气12在窗口附近通过 扫气用气供给件13，14进入到相应的扫气管10，11中，并且在其开放的 端部处离开所述扫气管。

图2示出了对于在一个端部处利用窗口15封闭的扫气管10的实例。 扫气用气供给件13与窗口15间隔一定距离地通入到扫气管10中。在扫 气管10的内部，相对于扫气用气供给件13的通入部16布置有与扫气管 10同轴的环形件17。环形件17的外侧面18以凸出的外壳面形式设计， 其顶点垂线将扫气用气供给件13的通入部16划分成朝向窗口15开放的 较小的范围(开放缝隙)19或者和朝向部件1的内部开放的较大的范围 20。这两个范围19和20的比例例如是1：9。在此处示出的实例中，环形 件17的轮廓是三角形或者说是梯形的，这意味着环形件17的外侧面18 在顶点垂线的两侧分别构造成具有不同锥角的截锥外壳面。导入到扫气管 10中的扫气用气12通过环形件17分成在朝向窗口15的方向上的较小份 额21和在朝向部件1的内部的方向上的较大份额22，其中较小份额21 以相对较陡的角度流向窗口15，而较大份额22以非常平缓的角度无涡流 地到达扫气管10中，并且在朝向部件1的内部的方向上继续流动。

借助卡紧环23将环形件17保持在扫气管的内部，其位于一个沿着顶 点垂线延伸的环形件17的环绕槽24中和另一个延伸穿过扫气用气供给件 13的通入部16的扫气管10的槽25中。卡紧环23这样定向，即其开口位 于扫气用气供给件13的通入部16之外的范围内。

在示出的实施例中，扫气管10在从扫气用气供给件13的通入部16 起在朝向部件内部的方向上延伸的长度区段26中变细至等于环形件17的 内直径的宽度。变细的角度大约等于环形件17的彼此相对置的外轮廓18 的锥角。补充性地或者替代性地可以是，如虚线所示，环形件17的内侧 面27这样凸出地拱起，即环形件17的横截面具有配有朝向窗口15的前 边棱的翼轮廓。