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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus Fluidströmen, welche in ihrer Zusammensetzung im wesentlichen identisch mit der Zusammensetzung der Fluidströme sind.
Zur Entnahme von Proben aus Ölquellen besteht ein dringender Bedarf an einer verlässlichen und genau arbeitenden Probenahmevorrichtung, um bei Bedarf entsprechende Sandprüfverfahren durchführen zu können. In den jüngst erschlossenen Gebieten der Rohölgewinnung findet eine be- deutende Sandproduktion statt. Eine Vorrichtung zur Prüfung produzierter Fluide zwecks genauer und betriebswissenschaftlicher Bestimmung der produzierten Sandmenge ist zur Zeit noch nicht ver- fügbar. Um das Probenahmeproblem aufzuzeigen, sei erwähnt, dass viele Ölquellen mit extrem hohen
Produktionsraten, beispielsweise 7950 bis 47700 hl Öl/Tag, betrieben werden. Dies erschwert die
Entnahme repräsentativer Proben aus dem Fluidstrom, da es undurchführbar ist, ganze Hochge- schwindigkeitsströme für Perioden, die so kurz sind, dass Proben manipulierbarer Grösse erhalten werden, abzuleiten.
Die Gewährleistung getreuer Proben von in einem Fluidstrom mitgeführtem Sand kann schwie- rig sein. Ein Problem besteht darin, dass jede Änderung der kinematischen Verhältnisse des
Systems bewirkt, dass schwere und leichtere Teilchen in dem Fluid längs verschiedener Wege strömen, u. zw. in Abhängigkeit von den entlang der verschiedenen Wege auftretenden Druckänderungen.
Das Einsetzen einer Probensonde in den Fluidstrom genügt für sich, Änderungen in den kinema- tischen Verhältnissen des Systems hervorzurufen, so dass es schwierig oder unmöglich wird, eine getreue und genaue Probe des sich entlang des Fluidstromes bewegenden Materials zu erhal- ten.
Ein anderes Problem in der Entnahme repräsentativer Proben eines Feststoffe enthaltenden
Stromes einer Quelle ist, dass eine Schichtung oder unregelmässige Verteilung der Festpartikel in dem kinematischen System auftreten kann, so dass eine Probe nur eines Teiles des Stromes nicht unbedingt repräsentativ für die Zusammensetzung des Stromes sein muss.
Die Unzulänglichkeit der Probenahme aus einem Fluidstrom, insbesondere eines mitgeführte Feststoffe, wie Sand, enthaltenden Fluidstromes mit einem nicht isokinetischen Probenahmesystem wurde bereits erkannt und es wurden auch Versuche unternommen, isokinetische Systeme zu schaf- fen (vgl. z. B. die US-PS Nr. 3, 473, 388 und Nr. 3, 921, 458). Ein Hauptnachteil dieser isokinetischen Probenahmesysteme ist, dass externe Pumpen und eine externe Instrumentierung erforderlich sind, um eine isokinetische Probenahme zu ermöglichen.
Es besteht daher ein Bedarf an einer verbesserten Vorrichtung zur Probenahme von strömenden Dispersionen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer solchen verbesserten Vorrichtung.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Probenahme von durch eine Fluidstromleitung strömendem Fluid, zwecks Bestimmung mindestens einer Eigenschaft der Zusammensetzung des Fluids, mit einer Probenahmeleitung, die einen innerhalb der Fluidstromleitung angeordneten Einlass und einen mit der Fluidstromleitung stromab des Einlasses verbundenen Auslass besitzt, wobei der Einlass so angeordnet ist, dass er in einer im wesentlichen senkrecht zur Achse des Fluidstromes in der Fluidstromleitung verlaufenden Ebene liegt und der Durchmesser der Probenahmeleitung kleiner ist als der Durchmesser der Fluidstromleitung und besteht darin, dass die Länge der Probenahmeleitung kleiner ist als die Länge der Fluidstromleitung, letztere gemessen zwischen dem Einlass und dem Auslass der Probenahmeleitung,
so dass ein isokinetisches Abziehen von Fluid aus der Fluidstromleitung in den Einlass der Probenahmeleitung sichergestellt ist, und dass in der Probenahmeleitung eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die eine vorbestimmte zur Bestimmung der Eigenschaft der Fluidzusammensetzung heranzuziehende Menge an von der Probenahmeleitung aufgenommenen Fluid isolierbar und die Einführung von in den Probenahmeleitungseinlass auf nicht isokinetische Weise eintretendem Fluid in die vorbestimmte isolierte Fluidmenge verhinderbar ist.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Einrichtung zum Isolieren einer vorbestimmten Fluidmenge in der Probenahmeleitung mindestens ein am einlassseitigen Ende der Probenahmeleitung angeordnetes Absperrventil auf, so dass die Fluidverbindung zwischen dem Einlass der Probenahmeleitung und der Fluidstromleitung unterbrechbar ist.
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Ferner weist die Einrichtung ein zweites am ausgangsseitigen Ende der Probenahmeleitung angeordnetes Absperrventil auf, so dass die Fluidverbindung zwischen dem Auslass der Probenahme- leitung und der Fluidstromleitung unterbrechbar ist.
Schliesslich ist es zweckmässig, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Proben- auffangbehälter über eine Verbindungsleitung mit der Probenahmeleitung verbunden ist, wobei ein in der Verbindungsleitung angeordnetes automatisches Ventil im offenen Zustand den Eintritt der
Probe in den Probenauffangbehälter ermöglicht.
Ein Vorteil der Erfindung ist das Nichtvorhandensein jeglicher externer Pumpen zur Erzie- lung eines isokinetischen Probenahmesystems. Ein besonders wichtiger Vorteil ist weiters, dass die isokinetische Probenahme über einen weiten Bereich von Fluideigenschaften und Strömungsbe- dingungen aufrechterhalten werden kann, ohne dass auf angeschlossene servomechanische Einrich- tungen zurückgegriffen werden muss.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung, aus welcher eine Probenahmelei- tung als Nebenschluss über eine Schleife der Fluidstromleitung ersichtlich ist, Fig. 2 eine schema- tische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 3 ein Diagramm, das die Wir- kung der Probenahmegeschwindigkeit auf den Probenfehler bei Sand in Wasser aufzeigt, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 5 ein Diagramm, das die Fähigkeit einer Ausführungsform der Erfindung, isokinetische Probenahme- bedingungen über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten, aufzeigt.
Im Mittelpunkt der Erfindung steht die Vorrichtung zur Probenahme von durch eine Fluid- stromleitung strömendem Fluid, bei welcher die Probe die gleiche Zusammensetzung besitzt wie das
Fluid in der Leitung. Die Art der Analyse der Fluidprobe in der Probenahmeleitung bildet keinen wesentlichen Punkt der Erfindung. Es können beispielsweise physikalische Proben eines Fluids ab- gezweigt werden, indem zwei Solenoidventile zum Abschliessen eines Teiles der Probenahmeleitung vorgesehen werden, so dass Fluid in einen Sammelbehälter abgelassen werden kann. Dies kann in
Intervallen wiederholt werden, um die Zusammensetzung des durch die Fluidstromleitung strömen- den Fluids für jede gegebene Zeitspanne zu bestimmen.
Eine repräsentative Probe einer durch eine Fluidstromleitung strömenden Dispersion kann nur erzielt werden, wenn die Probe isokinetisch abgezogen wurde. Eine isokinetische Probenahme findet dann statt, wenn die Stromlinien des Fluids in und rund um den Einlass der Probenahmeleitung mit den die Wege der dispergierten Teilchen in und rund um den Einlass der Probenahmeleitung beschreibenden Stromlinien kongruent sind. Eine solche Kongruenz der Stromlinien des Fluids und der Teilchen kann als isokinetische Strömung bezeichnet werden. Eine isokinetische Strömung ist nur gegeben, wenn die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids am Einlass der Probenahmeleitung gleich ist der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Fluids an Punkten stromauf des Einlasses in der ungestörten Strömung der Fluidstromleitung.
Ist die mittlere Fluidabzugsgeschwindigkeit in der Probenahmeleitung grösser als die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in der stromauf gelegenen Fluidstromleitung, so trägt die Trägheit der dispergierten Teilchen eine verhältniswidrige Anzahl von Teilchen an dem Einlass vorbei, während die Fluidströmungslinien in den Einlass konvergieren. Eine derart erhaltene Probe enthält daher eine geringere Konzentration an dispergierten Teilchen als das Fluid in der Fluidstromleitung. Umgekehrt trägt die Trägheit der dispergierten Teilchen eine verhältniswidrige Anzahl von Teilchen in den Einlass, wenn die mittlere Fluidabzugsgeschwindigkeit in der Probenahmeleitung geringer ist als die mittlere Fluidströmungsgeschwindigkeit in der stromauf gelegenen Fluidstromleitung, da die Fluidstromlinien am Einlass vorbei divergieren.
Eine auf diese Weise erhaltene Probe enthält eine höhere Konzentration an dispergierten Teilchen als das Fluid in der Fluidstromleitung. Die in Rede stehenden dispergierten Teilchen können Gasblasen, mit dem überwiegenden Fluid nicht mischbare Flüssigkeiten oder Feststoffe sein.
Erfindungsgemäss wird eine isokinetische Strömung durch Einstellen des Durchmessers des Probenahmeeinlasses, des Durchmessers der Fluidströmung am Probenahmepunkt, der beiden Leitungslängen sowie der beiden Leitungsdurchmesser erreicht. Die isokinetische Probenahme gemäss der Erfindung ist unempfindlich gegenüber der Geschwindigkeit in der Fluidstromleitung, vorausge-
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setzt, dass die Strömungen in der Probenahme- und der Fluidstromleitung beide laminar oder beide turbulent sind.
Die Grösse der in der Probenahmeleitung erhaltenen Probe kann zunächst durch Bemessung der Probenahmeleitung zur Erzeugung des gewünschten Probenvolumens und dann beispielsweise durch Einstellung des Querschnittes des Probenahmeeinlasses und der Länge der Fluidstromleitung zwischen den beiden Enden der Probenahmeleitung zur Erzielung der gleichen Strömung in beiden Leitungen bestimmt werden.
Die Beziehungen zwischen dem Durchmesser und der Länge der Leitungen können leicht durch empirische Ermittlung bestimmt werden, wenn auch die Verwendung geeigneter Gleichungen zur angenäherten Bestimmung der entsprechenden Beziehungen und anschliessende Vornahme der notwendigen Einstellungen zur Erzielung der gewünschten isokinetischen Strömung vorgezogen wird. Da die Charakteristiken der Strömungsbedingungen für turbulente und laminare Strömung verschieden sind, müssen für jede dieser Bedingungen unabhängig Gleichungen aufgestellt werden.
Ein Beispiel für eine Gleichung zur Bestimmung des Verhältnisses der Länge der Fluidstromleitung zur Länge der Probenahmeleitung für Rohrleitungen mit turbulenter Strömung ist gegeben durch
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worin
L = die Länge der Fluidstromleitung zwischen dem Einlass und Auslass der Probenahmelei- tung, l = die Länge der Probenahmeleitung zwischen Einlass und Auslass,
D = der Durchmesser der Fluidstromleitung, d = der Durchmesser der Probenahmeleitung, x = das Verhältnis des Innendurchmessers der Probenahmeleitung zum Innendurchmesser des Probenahmeeinlasses, und y = das Verhältnis des Innendurchmessers der Fluidstromleitung stromab des Einlasses der Probenahmeleitung zum Innendurchmesser der Fluidstromleitung am Einlass.
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Analysemethoden, wie photometrische, elektrolytische u.
dgl. Methoden, angewandt werden. Bei der Bestimmung der Dichte oder des spez. Gewichtes eines Fluids kann beispielsweise eine Dichte- - Zelle, wie die bei der Automation Products, Inc., Houston, Texas, erhältliche Dichte-Zelle der Baureihe CL-10TY, verwendet werden. Diese Geräte enthalten ein mechanisch durch eine elektrische Spule in Schwingung versetztes U-Rohr. Die Frequenz der Schwingung wird eine Funktion der Masse des Fluids. Nimmt die Dichte des Fluids zu, erhöht sich die wirksame Masse des U-Rohres.
Durch Verwendung einer Aufnehmerspule, kann die Schwingungsfrequenz abgefühlt und in Wechselspannung umgewandelt werden, die dann eine Funktion der Dichte oder des spez. Gewichtes des strömenden Fluids darstellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Einrichtung zum Auffangen einer Probe in der Probenahmeleitung vorgesehen sein. Der Ausdruck "Auffangen" soll hiebei ein physisches Auffangen oder Abzweigen einer Probe mit darauffolgender Analyse und/oder in situ-Leitungsanalyse oder Auswertung der Probe bedeuten.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann zur Probenahme von homogenen und heterogenen Fluidsystemen, Feststoffen, Gasen, Gemischen aus Fluiden und Feststoffen und Gemischen aus Gasen und Flüssigkeiten verwendet werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat sich als besonders
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geeignet für die Probenahme von mitgeführte Feststoffteilchen, wie Sand, enthaltenden Flüssigkei- ten herausgestellt.
Wird die Vorrichtung bei Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten verwendet, kann eine Zufalls- verteilung der Feststoffe in dem Fluid erhalten werden, wenn die Fluidstromleitung so angeordnet ist, dass sie ein vertikales Abwärtsströmen des Fluids erlaubt. Diese vertikale Anordnung ermög- licht, zumindest theoretisch, ein Strömungssystem, von dem eine wirklich repräsentative Probe mittels der Probenahmeleitung genommen werden kann. Es kann jedoch auch ein horizontales
System verwendet werden, wenn geeignete Mischeinrichtungen in den Leitungen (in-line mixing means) vorgesehen sind, um eine ähnliche Zufallsverteilung der Feststoffe zu erreichen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung, in welcher der Weg des Fluidstromes durch die Fluidstromleitung --10-- mittels Pfeil angedeutet ist. Eine Probenahmeleitung --12-- enthält eine innerhalb der Leitung --10-- angeordnete hohle Sonde Die Probenahmeleitung besitzt ein Eintritts- oder Einlassende --15-- und ein Austritts-oder Auslassende--13--, das mit der Leitung --10-- stromab des Einlassendes --15-- in Verbindung steht. Die Fluidströmung geht durch die Leitung --10-- und die Probenahmeleitung --12-- und kehrt durch den Aus- lass --13-- in die Leitung --10-- zurück. An die Leitungen--10 und 12--sind Durchflussmesser --18 bzw. 19--angeschlossen, um die Durchflussmenge durch die Leitungen zu messen.
Eine Auffang-oder Analyseeinrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, ist mit dem. Bezugszeichen --14-bezeichnet.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Einlass --15-- der Sonde --11-- von der Wand --16-- der Leitung --10-- entfernt in einer zum Strömungsweg des Fluids senkrechten Ebene angeordnet. Diese Positionierung richtet den Einlass --15-- aus, um Fluid aufzufangen, und reduziert die Beunruhigung des Fluids an der Stelle des Eintritts der Probe in die Probenahmeleitung auf ein Minimum. Bei der Ausübung der Erfindung sollte der Einlass --15-- in einer sich quer zur Strömungsrichtung des Fluids in der Leitung --10-- erstreckenden Ebene liegen, die Erfindung erfordert jedoch nicht, dass der Einlass --15-- in einer zur Strömungsrichtung des Fluids senkrechten Ebene liegt, wie allgemein in Fig. 1 gezeigt ist.
Obwohl Fig. 1 das Einlassende --15-- als annähernd in der Mitte der Leitung --10-- liegend zeigt, muss dies nicht der Fall sein, weil die durch die Sonde --11-- bewirkte Beunruhigung der Strömung in der Leitung --10-- erst auftritt, nachdem die Probe in den Einlass --10-- ein- tritt. Der Einlass ist jedoch vorzugsweise von der Wand --16-- entfernt angeordnet, um jeden Kanaleffekt der entlang der Wand auftreten könnte, zu vermeiden.
Der Einlass --15-- ist auf einer Verlängerung --17-- der Sonde --11-- angeordnet, welche
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schrieben, eingestellt, um eine isokinetische Probenahme zu erzielen. Es versteht sich, dass die Sonde --11-- und der verlängerte mit dem Einlass --15-- endende Abschnitt --17-- gekrümmte Form aufweisen könnten, wobei die selben oben erörterten Überlegungen hinsichtlich der Anordnung in der Leitung --10-- gelten.
Fig. 2 zeigt eine Auffangeinrichtung, bei der sich die Probenahmeleitung --112-- mittels der Sonde --111-- und der Verlängerung --117-- in die Leitung --110-- hineinerstreckt. Das Fluid strömt, durch die Leitung --110-- und in den Einlass --115-- in die Probenahmeleitung --112-- und weiter durch die Leitung --112-- und den Auslass --113-- in die Leitung --110-stromab des Einlasses --115--.
An den Enden oder an zwei beliebigen andern Stellen sind in der
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Ein drittes automatisches Ventil --116-- ist in einer Verbindungsleitung --118-- zwischen der Probenahmeleitung --112-- und einem Auffangbehälter --119-- angeordnet, das in offenem Zustand der Probe in der Probenahmeleitung --112-- den Eintritt in den Auffangbehälter --119-- durch die Leitung --118-- erlaubt. Es versteht sich, dass das Ventil --116-- nicht automatisch betätigt werden muss. Es kann auch ein (nicht gezeigtes) Ablaufventil vorgesehen sein, um das Ausströmen aus der Leitung --112-- zu gestatten.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird einem Fluidstrom erlaubt, sich durch die Lei-
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tung --110-- und die Probenahmeleitung --112-- zu beruhigen. Die Ventile --114-- werden be- tätigt, worauf unmittelbar auch das Ventil --116-- betätigt wird, um die Probe in den Auffang- behälter --119-- abzulassen. Das Ventil --116-- wird geschlossen und die Ventile --114-- öffnen wieder und die oben beschriebenen Schritte werden wiederholt. Diese Schritte können zweck- mässig von einem einfachen zur Probenahme in vorbestimmten Zeitintervallen programmierten
Computer gesteuert werden.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung, die die gleichen Elemente be- sitzt und die gleiche Funktion hat wie die in Fig. 1 gezeigte, wobei die Elemente lediglich in un- terschiedlicher räumlicher Anordnung vorliegen. Es wurden daher in beiden Figuren die selben Bezugszeichen für diese Elemente verwendet. In Fig. 4 ist die Länge der Fluidstromleitung --10-zwischen dem Einlass --13-- und dem Auslass --15-- der Probenahmeleitung --12-- gleich der Länge der Probenahmeleitung.
Obwohl der Durchmesser der Fluidstromleitung und der Durchmesser der Probenahmeleitungen in den Fg. l, 2 und 4 als im wesentlichen gleichbleibend dargestellt ist, sei klargestellt, dass dies nicht ein Erfordernis der Erfindung ist. Durchmesseränderungen sind in der oben angegebenen Proben-Annäherungsgleichung in Betracht gezogen und können in ähnlicher Weise vom Fachmann auch in andern Systemen berücksichtigt werden.
Die wichtigste Bedingung für einen einwandfreien Betrieb der Vorrichtung nach der Erfindung ist, dass die Fluidgeschwindigkeit im Einlass der Probenahmeleitung und in der Fluidstromleitung in der Ebene des Einlasses der Probenahmeleitung die gleiche ist. Die zur Erzielung dieses Resultats verwendbaren Variablen wurden bereits beschrieben und können in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, wie sie für den Fachmann auf der Hand liegen und von diesem entsprechend ausgewählt werden können.
Um den Vorteil von isokinetischen Systemen gegenüber nichtisokinetischen Systemen bei der echten Bestimmung der Konzentration von Feststoffen in einem System aufzuzeigen, wurden Labortests durchgeführt, bei welchen die Strömungsgeschwindigkeiten in der Probenahmeleitung und der Fluidstromleitung variiert wurden. In Fig. 3 ist der aus einer nicht isokinetischen Strömung resultierende Fehler durch graphische Gegenüberstellung des Verhältnisses zwischen der Probenahmeleitungsgeschwindigkeit und der Rohrleitungsgeschwindigkeit und des Verhältnisses zwischen der Feststoffkonzentration in der Probe und der tatsächlichen Feststoffkonzentration aufgezeigt. Das verwendete Fluid-Feststoff-Gemisch enthielt 1 Gew.-% Sand in Wasser, wobei der Sand in seiner Grösse von 80 bis 120 Mesh (US-Standard-Siebreihe) variierte.
In Fig. 5 ist ein Beispiel für die Wirkungsweise einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung wurde auf folgende Weise konzipiert, zusammengestellt und betrieben.
Es wurde eine Probenahmevorrichtung zur Probenahme von 0, 2 Gew.-% Sand enthaltendem und durch eine Leitung mit einem Innendurchmesser von 3,8 cm mit einem Durchsatz von 1600 hl/Tag fliessendem Öl konzipiert. Die allgemeine Anordnung der Vorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt.
Die Vorrichtung war für eine isokinetische Probenahme des Ölstromes unter Verwendung einer Probenahmeleitung eines Durchmessers von 1,27 cm Durchmesser entsprechend den folgenden Schritten ausgelegt : a) Das Verhältnis der Länge (L) der Fluidstromleitung zwischen dem Einlass und dem Aus- lass der Probenahmeleitung zur Länge (1) der Probenahmeleitung wurde gemäss der oben angegebenen Gleichung (1) mit 3, 2 berechnet, wobei D = 3, 81 cm, d = 1, 27 cm, x =
1, 244 und y = 1, 0 betrugen. Dieses Verhältnis war auf der Annahme begründet, dass beide Leitungen glatt waren und über ihre Länge einen gleichbleibenden Durchmesser aufwiesen. b) Die Probenahmeschleife wurde ähnlich der in Fig. 1 gezeigten Anordnung konstruiert, wobei das im Schritt a) bestimmte L/l-Verhältnis verwendet wurde.
Die Länge l der
Probenahmeleitung wurde mit 0,914 m gewählt, so dass die Länge L der Fluidstromlei- tung 2,92 m betrug. c) Bezugnehmend auf die Anordnung nach Fig. 1 wurde die Strömungsgeschwindigkeit in der
Fluidstromleitung --10-- unter Verwendung des Durchflussmessers --18-- und gleichzei- tig die Geschwindigkeit in der Probenahmeleitung --12-- mittels des Durchflussmessers - gemessen.
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d) Das Längenverhältnis L/1 wurde durch Entfernen eines kleinen Abschnittes der Probe- nahmeleitung derart eingestellt, dass die durch die Durchflussmesser--18 und 19-- ge- messenen Geschwindigkeiten gleich waren.
Mittels dieser Vorrichtung wurden Versuche durchgeführt, die die Fähigkeit der Erfindung, eine isokinetische Probenahme über einen weiten Bereich von Geschwindigkeit und Fluideigenschaf- ten aufrechtzuerhalten, aufzeigten. In einer Reihe von 17 Versuchen, bei welchen die Viskosität des Fluids von 1, 0 bis 40 cP variiert wurde, schwankte die Dichte des Fluids im Bereich von
0, 86 bis 1, 0 g/cm3 und die Geschwindigkeit des Fluids in der Probenahmeleitung im Bereich von
1, 524 bis 4, 57 m/s. Das Ergebnis dieser Versuche war, wie in Fig. 5 gezeigt, dass das Verhältnis der Geschwindigkeit in der Probenahmeleitung zur Geschwindigkeit in der Fluidstromleitung über den Reynoldszahlenbereich von 4000 bis 60000 gleich 1, 0 war.
Die Versuche zeigten auch die Not- wendigkeit auf, sowohl in der Probenahmeleitung als auch in der Fluidstromleitung entweder eine laminare oder eine turbulente Strömung aufrechtzuerhalten, wenn man wünscht, dass die isokine- tische Probenahme mit einer solchen Vorrichtung unempfindlich gegenüber Geschwindigkeitsänderun- gen ist. Wie Fig. 5 zeigt, wird der Prozess bei einer Reynolds'schen Zahl der Probenahmeleitung unter etwa 2000 zunehmend weniger isokinetisch.
Dies ist grossteils darauf zurückzuführen, dass die Strömung in der Probenahmeleitung laminar wird.
Es wurde nun das Prinzip der Erfindung sowie die beste Anwendungsmöglichkeit dieses
Prinzips beschrieben. Es versteht sich, dass das vorstehende lediglich zur Erläuterung dient und dass auch andere Einrichtungen und Techniken verwendet werden können, ohne aus dem durch die
Patentansprüche bestimmten Rahmen der Erfindung zu treten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Probenahme von durch eine Fluidstromleitung strömendem Fluid, zwecks Bestimmung mindestens einer Eigenschaft der Zusammensetzung des Fluids, mit einer Probenahmeleitung, die einen innerhalb der Fluidstromleitung angeordneten Einlass und einen mit der Fluidstromleitung stromab des Einlasses verbundenen Auslass besitzt, wobei der Einlass so angeordnet ist, dass er in einer im wesentlichen senkrecht zur Achse des Fluidstromes in der Fluidstromleitung verlaufenden Ebene liegt und der Durchmesser der Probenahmeleitung kleiner ist als der Durchmesser der Fluidstromleitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Probenahmeleitung (12) kleiner ist als die Länge der Fluidstromleitung (10), letztere gemessen zwischen dem Einlass (15) und dem Auslass (13) der Probenahmeleitung (12),
so dass ein isokinetisches Abziehen von Fluid aus der Fluidstromleitung (10) in den Einlass (15) der Probenahmeleitung (12) sichergestellt ist, und dass in der Probenahmeleitung (12) eine Einrichtung (114) vorgesehen ist, durch die eine vorbestimmte zur Bestimmung der Eigenschaft der Fluidzusammensetzung heranzuziehende Menge an von der Probenahmeleitung (12) aufgenommenen Fluid isolierbar und die Einführung von in den Probenahmeleitungseinlass (15) auf nichtisokinetische Weise eintretendem Fluid in die vorbestimmte isolierte Fluidmenge verhinderbar ist.