DE10158077C1 - Determining density of measuring gas, especially fuel gas, involves passing measuring gas and reference gas through apertures and mixing together - Google Patents

Determining density of measuring gas, especially fuel gas, involves passing measuring gas and reference gas through apertures and mixing together

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Abstract

Process for determining the density of a measuring gas, especially a fuel gas, involves passing the measuring gas and a reference gas of a known volumetric reference component separately through two or more apertures (4, 5, 4', 5') each with prescribed opening cross-sections (AM, AE) and mixing together; investigating the mixed gas with respect to the dilution of the reference component; and determining the density of the measuring gas. An Independent claim is also included for a device for determining the density of a measuring gas, especially a fuel gas, comprising a mixing chamber (1); a measuring gas feed line (2) and a reference gas feed line (3); and a measuring gas nozzle and a reference gas nozzle formed as the apertures. Preferred Features: The reference component is oxygen, hydrogen, carbon dioxide or hydrogen sulfide.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte eines Messgases, insbesondere Brenngases.The invention relates to a method and a device for determining the density of a measuring gas, in particular Fuel gas.

Die Dichtebestimmung bei Gasen ist u. a. dann von Bedeu­ tung, wenn es sich bei dem Gas bzw. Messgas um ein Brenngas handelt, also ein gasförmiges Medium, welches beispiels­ weise zur Wärmegewinnung, Elektrizitätserzeugung etc. ver­ brannt wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, den Brennwert oder den sogenannten dichte-korrigierten Brenn­ wert (die Wobbe-Zahl) zu kennen (vgl. EP 1 067 383 B1 bzw. DE 297 15 633 U1).The density determination for gases is u. a. then by Bedeu tion if the gas or sample gas is a fuel gas is a gaseous medium, which, for example how to generate heat, generate electricity, etc. is burned. For this purpose, it is necessary Calorific value or the so-called density-corrected calorific value worth knowing (the Wobbe number) (cf. EP 1 067 383 B1 or DE 297 15 633 U1).

Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Brenngas, welches beispielsweise einer Raffinerie, einer Chemieanlage, einer Kokerei etc. entstammt, üblicherweise verschiedene brenn­ bare Komponenten beinhaltet, die je nach dem Entstehungs­ prozess von ihrer Zusammensetzung her stark schwanken. Um nun einen Brenner mit einer geregelten Zufuhr von Energie zu versorgen, muss der Wobbe-Index bekannt sein und im Übrigen beispielsweise Erdgas zugemischt werden, um die Leistung des Brenners in einem bestimmten vorgegebenen Fenster zu halten. Das setzt jedoch voraus, dass der Wobbe- Index des solchermaßen erzeugten Mischgases ermittelt wird. Diese Brennwertbestimmung kann jedoch erst nach der Mischung erfolgen, sodass insgesamt eine Rückwärtsregelung durchgeführt wird.It should be noted that the fuel gas, which for example a refinery, a chemical plant, one Coking plant etc. comes from, usually different distillers contains bare components, depending on the origin process fluctuate greatly in composition. Around now a burner with a regulated supply of energy to supply, the Wobbe index must be known and in For example, natural gas can be added to the Power of the burner in a given given Keep window. However, this requires that the wobble Index of the mixed gas generated in this way is determined. However, this calorific value determination can only be made after  Mixing take place, so that a total reverse regulation is carried out.

Da sich das Messgas bzw. Brenngas jedoch in kurzen Zeit­ intervallen hinsichtlich der Zusammensetzung der jeweiligen Komponenten stark ändern kann, ist eine solche Vorgehens­ weise nachteilig bzw. empfiehlt sich eine Messung vor der Mischvorrichtung, schon um den Verbrauch und den not­ wendigen Einsatz an Erdgas so gering als möglich zu halten.However, since the sample gas or fuel gas changes in a short time intervals regarding the composition of each  Components can change greatly is such an approach wise disadvantageous or a measurement before the Mixing device, already for consumption and need keep agile use of natural gas as low as possible.

Weil der Wobbe-Index nichtlinear von der relativen Dichte des jeweiligen Brenngases (bezogen auf trockene Luft) abhängt, wird deutlich, dass auch der Wobbe-Index eines Mischgases keine Linearkombination der einzelnen Wobbe- Indizes seiner Komponenten sein kann. Es ist also erforder­ lich, neben dem Wobbe-Index des Messgases bzw. Brenngases auch seine Dichte zu bestimmen, um die nachfolgende Ver­ sorgung eines Brenners zu optimieren bzw. eine energie- und kostengünstige Mischung mit beispielsweise Erdgas dar­ stellen zu können.Because the Wobbe index is nonlinear from the relative density of the respective fuel gas (based on dry air) depends, it becomes clear that the Wobbe index also Mixed gas no linear combination of the individual wobble Indexes of its components can be. So it is required Lich, in addition to the Wobbe index of the sample gas or fuel gas also to determine its density to the following ver to optimize the supply of a burner or an energy and inexpensive mixture with, for example, natural gas to be able to ask.

In der Vergangenheit hat es verschiedene Ansatzpunkte gegeben, die Dichte eines Messgases, Brenngases bzw. irgendeines Gases zu bestimmen. Für Erdgase werden meist chromatographische Methoden herangezogen, die jedoch uner­ wartet auftretende Komponenten im (Brenn-)Gas manchmal nicht erfassen.In the past, it had different starting points given the density of a sample gas, fuel gas or to determine any gas. For natural gases are mostly chromatographic methods are used, but they are not sometimes waits for occurring components in the (fuel) gas do not record.

Darüber hinaus ist es bekannt, einen Betriebsdichte­ aufnehmer, welcher einen Schwingkörper enthält, mit Hilfe eines Kalibriergases zu eichen. Anschließend wird ein Dichtemesswert des zu untersuchenden Gases unter Betriebs­ bedingungen mit Hilfe des Betriebsdichteaufnehmers gemessen. Ferner werden die Schallgeschwindigkeit und die Viskosität sowohl des Gases als auch des Kalibriergases jeweils unter Betriebsbedingungen bestimmt (vgl. DE 198 23 193 A1).In addition, it is known to have an operational density transducer, which contains a vibrating body, with the help to calibrate a calibration gas. Then a Density value of the gas to be examined during operation conditions with the help of the operating density sensor measured. Furthermore, the speed of sound and the Viscosity of both the gas and the calibration gas  determined in each case under operating conditions (cf. DE 198 23 193 A1).

Ähnliche Ansätze sehen vor, die Gasdichte über die Messung der Schallgeschwindigkeit zu erhalten (vgl. WO 99/02954) oder die Eigenfrequenz eines vom Messgas durchströmten zylindrischen Hohlraumes zu bestimmen.Similar approaches provide for the gas density via the measurement to obtain the speed of sound (see WO 99/02954) or the natural frequency of one through which the sample gas flows to determine the cylindrical cavity.

Sämtliche bekannten Vorgehensweisen zur Dichtebestimmung eines Messgases sind mit mehr oder minder gravierenden Nachteilen behaftet. Dazu gehören zumeist der hohe Anschaffungspreis dahinterstehender Geräte ebenso wie Ein­ schränkungen in dem Spektrum an erfassbaren Gasen. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.All known procedures for density determination of a sample gas are more or less serious Disadvantages. This usually includes the high one Acquisition price of underlying devices as well as one restrictions in the range of detectable gases. - Here the invention seeks to remedy the situation as a whole.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Dichte eines Messgases so weiterzuentwickeln, dass auf kostengünstige und einfache Art und Weise eine zuverlässige Dichtebestimmung gelingt, und zwar auch unter Berücksichtigung wechselnder Zusammen­ setzungen des Messgases. Außerdem soll eine zur Durch­ führung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung geschaffen werden.The invention is based on the technical problem Method for determining the density of a sample gas to further develop that on inexpensive and simple A reliable density determination taking into account changing relationships settling of the sample gas. In addition, one should go through implementation of the method particularly suitable device be created.

Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist Gegen­ stand der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Dichte eines Messgases, insbesondere Brenngases, wonach das Mess­ gas und ein Referenzgas mit volumetrisch bekannter Referenzkomponente im Wesentlichen laminar und getrennt durch zwei oder mehr Blenden mit jeweils vorgegebenem Öffnungsquerschnitt strömen und miteinander gemischt werden, und wonach das solchermaßen gebildete Mischgas hin­ sichtlich der Verdünnung der Referenzkomponente untersucht und hieraus auf die Dichte des Messgases rückgeschlossen wird.To solve this technical problem is counter the invention was a method for determining the density a measurement gas, in particular fuel gas, after which the measurement gas and a reference gas with volumetrically known Reference component essentially laminar and separated by two or more apertures, each with a specified one Flow opening cross section and mixed together  and what is the mixed gas thus formed visually examined the dilution of the reference component and deduced the density of the sample gas from this becomes.

Die zwei oder mehr Blenden werden also im Wesentlichen laminar durchströmt, d. h. sowohl das Messgas als auch das Referenzgas stellen in diesem Kontext jeweils ein reibungs­ freies und kompressibles Fluid dar, welches die beschriebene laminare Strömung vollführt. Folglich lassen sich das Messgas und das Referenzgas in der zugehörigen Mischvorrichtung mit Hilfe des Gesetzes von Bernoulli beschreiben, wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird.So the two or more apertures essentially become laminar flow, d. H. both the sample gas and that In this context, reference gas represents a friction free and compressible fluid, which the laminar flow described performed. Therefore let the sample gas and the reference gas in the associated Mixing device using the law of Bernoulli describe how it is explained in detail below.

Es versteht sich, dass eine (oder mehrere) Blenden einer­ seits für den Strom des Messgases verwendet werden, also eine Messgasblende (oder mehrere Messgasblenden) vorgesehen ist (sind) und andererseits Gleiches für das Referenzgas gilt. D. h., das Referenzgas strömt demgegenüber durch eine (oder mehrere) von der oder den Messgasblende(n) ver­ schiedene Referenzgasblende(n).It is understood that one (or more) apertures are one be used for the flow of the sample gas, so a sample gas orifice (or several sample gas orifices) is provided is (are) and on the other hand the same for the reference gas applies. In other words, the reference gas flows through a (or more) of the sample gas orifice (s) ver different reference gas orifice plate (s).

Dabei ist es möglich, dass die Referenzkomponente nicht nur im Referenzgas sondern auch im Messgas enthalten ist. Dann schlägt die Erfindung vor, den Anteil der Referenz­ komponente im Messgas vor der Mischung von Referenzgas und Messgas zu bestimmen, um die anschließende Verdünnungs­ messung der Referenzkomponente entsprechend korrigieren zu können. It is possible that the reference component not only is contained in the reference gas but also in the sample gas. Then the invention proposes the proportion of the reference component in the sample gas before the mixture of reference gas and Sample gas to determine the subsequent dilution Correct the measurement of the reference component accordingly can.  

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sowohl das Mess­ gas als auch das Referenzgas im Wesentlichen laminar durch die jeweilige Blende bzw. Mischdüse strömen, d. h. Reynoldszahlen um 2000 oder darunter beobachtet werden. Mit anderen Worten sind die Verhältnisse in etwa so ein­ zustellen, wie dies in der EP 1 067 383 B1 mit Bezug zu den dortigen Öffnungen 4, 5 beschrieben wird.It has proven to be advantageous if both the measurement gas and the reference gas are essentially laminar the respective orifice or mixing nozzle flows, d. H. Reynolds numbers around 2000 or below can be observed. With in other words, the conditions are roughly like this to deliver, as in EP 1 067 383 B1 with reference to the there openings 4, 5 is described.

In gleicher Weise hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Druck und die Temperatur des Messgases und des Referenzgases innerhalb vorgegebener Druckgrenzen und Temperaturgrenzen gleich eingestellt und insbesondere konstant gehalten werden. Dabei lassen sich problemlos Druckdifferenzen zwischen Messgas und Referenzgas reali­ sieren, die im Bereich von +/-0,1 mbar oder auch deutlich darunter (< 0,01 mbar) liegen. Als Temperaturdifferenzen zwischen Messgas und Referenzgas empfiehlt die Erfindung Werte von weniger als 1 mK.In the same way, it has proven to be beneficial if the pressure and temperature of the sample gas and the Reference gas within specified pressure limits and Temperature limits set the same and in particular be kept constant. It can be done easily Real pressure differences between sample gas and reference gas sieren in the range of +/- 0.1 mbar or also clearly are below (<0.01 mbar). As temperature differences The invention recommends between sample gas and reference gas Values less than 1 mK.

Wie bereits angedeutet, werden das Messgas und Referenzgas vorteilhaft in einer Mischkammer zum Mischgas gemischt, von wo aus das Mischgas in ein angeschlossenes Wobbe-Index- Messgerät oder eine vergleichbare Vorrichtung zur Bestimmung des Brennwertes (oder anderer Gaseigenschaften) gelangt. In diesem Fall übernimmt die Mischkammer also eine Doppelfunktion. Einerseits dient sie der Dichtebestimmung des Messgases und andererseits als Vorbereitungsraum zur Ermittlung des Brennwertes des Mischgases.As already indicated, the sample gas and reference gas advantageously mixed in a mixing chamber to the mixed gas, from where from the mixed gas into a connected Wobbe index Measuring device or a comparable device for Determination of the calorific value (or other gas properties) arrives. In this case, the mixing chamber takes over one Dual function. On the one hand, it serves to determine the density of the sample gas and on the other hand as a preparation room for Determination of the calorific value of the mixed gas.

Als Referenzkomponente haben sich Sauerstoff (O2), Wasser­ stoff (H2), Kohlendioxid (CO2), Schwefelwasserstoff (H2S) oder vergleichbare Gase sowie zugehörige Gasmischungen bewährt. Diese lassen sich hinsichtlich ihrer Verdünnung in der Mischung aus Messgas und Referenzgas problemlos bewerten. So genügt zur Konzentrationsmessung von bei­ spielsweise Sauerstoff in dem entstehenden Mischgas ein einfach aufgebauter und kostengünstiger Sauerstoffsensor bekannter Bauart.Oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen sulfide (H 2 S) or comparable gases and associated gas mixtures have proven themselves as reference components. These can be easily evaluated with regard to their dilution in the mixture of sample gas and reference gas. For example, a simply constructed and inexpensive oxygen sensor of known design is sufficient for measuring the concentration of oxygen in the resulting mixed gas.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte eines Messgases, z. B. Brenngases, die sich insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eignet. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vor­ richtung werden in den auf den betreffenden Nebenanspruch 7 rückbezogenen Folgeansprüchen beschrieben.The invention also relates to a device for Determination of the density of a measuring gas, e.g. B. fuel gas, which are particularly suitable for carrying out the described Process is suitable. Advantageous embodiments of this before direction in the related to the relevant claim 7 described subsequent claims.

Die Erfindung geht zunächst einmal von der bekannten Tat­ sache aus, dass sich der jeweilige Druckabfall ΔP an den zugehörigen Blenden unter Berücksichtigung einer Gasdichte ρ und einer Gasgeschwindigkeit ν wie folgt im Rahmen des Gesetzes von Bernoulli bemisst (ideale Strömung):
The invention starts out from the known fact that the respective pressure drop ΔP at the associated orifices, taking into account a gas density ρ and a gas velocity ν, is measured as follows within the framework of the Bernoulli law (ideal flow):

Wenn man nun noch berücksichtigt, dass der Fluss ϕ des Messgases bzw. Referenzgases durch die jeweilige Blende mit Öffnungsquerschnitt A wie folgt beschrieben wird:
If one now also takes into account that the flow ϕ of the sample gas or reference gas through the respective orifice with opening cross section A is described as follows:

ϕ = A.ν, 1.2)
ϕ = A.ν, 1.2)

so ergibt dies unter Berücksichtigung der Beziehung 1.1) folgende Abhängigkeit:
taking into account relationship 1.1) this results in the following dependency:

Bestimmt man nun den Fluss des Messgases ϕM und den Fluss des Referenzgases ϕE nach der vorgenannten Vorschrift 1.3) und setzt diese ins Verhältnis zueinander, bildet also das Mischungsverhältnis
If one now determines the flow of the measuring gas ϕ M and the flow of the reference gas ϕ E according to the aforementioned regulation 1.3) and puts them in relation to each other, the mixture ratio is formed

so ergeben sich folgende Abhängig­ keiten:
The following dependencies result:

wobei ΔPM = ΔPE ist (Druck und Temperatur des Messgases und des Referenzgases werden größtenteils innerhalb vorge­ gebener Druck- und Temperaturgrenzen gleich eingestellt und insbesondere konstant gehalten) und drel die relative Dichte des Messgases bezogen auf das Referenzgas darstellt, also
where ΔP M = ΔP E (pressure and temperature of the sample gas and the reference gas are largely set within predetermined pressure and temperature limits and in particular kept constant) and d rel represents the relative density of the sample gas based on the reference gas, i.e.

gilt.applies.

Anhand der Gleichung 1.4) wird deutlich, dass das Mischungsverhältnis zwischen Messgas und Referenzgas, also der Quotient
From equation 1.4) it becomes clear that the mixing ratio between the sample gas and the reference gas, i.e. the quotient

neben den (konstanten) geometrischen Para­ metern (Öffnungsquerschnitte der Blenden AM, AE) nur mehr noch von der relativen Dichte drel des Messgases bezogen auf das Referenzgas abhängt. Diese Annahme unterstellt, dass sowohl AM als auch AE konstant sind, was regelmäßig der Fall ist. Die Erfindung umfasst aber auch Varianten mit einstellbaren und gegebenenfalls variierenden Öffnungsquer­ schnitten AM, AE.in addition to the (constant) geometric parameters (opening cross-sections of the orifices A M , A E ) only depends on the relative density d rel of the sample gas in relation to the reference gas. This assumption assumes that both A M and A E are constant, which is regularly the case. The invention also includes variants with adjustable and possibly varying opening cross sections A M , A E.

Dabei ist die Abhängigkeit des Mischungsverhältnisses, näm­ lich
The dependency of the mixing ratio is namely

mathematisch genauso gestaltet, wie diejenige des Wobbe- Index WI von der betreffenden relativen Dichte:
mathematically designed in the same way as that of the Wobbe index WI on the relative density in question:

mit H der Verbrennungswärme und drel wiederum der Dichte des Messgases bzw. Verbrennungsgases bezogen auf Luft unter Normbedingungen bzw. das Referenzgas (bei dem es sich vor­ teilhaft eben um Luft handelt).with H the heat of combustion and d rel in turn the density of the sample gas or combustion gas in relation to air under standard conditions or the reference gas (which in some cases is air).

Die zuvor herausgearbeitete relative Dichte drel des Mess­ gases wird nun anhand des gesamten Gasflusses ϕgesamt ermittelt, welcher sich wie folgt bemisst:
The previously worked out relative density d rel of the sample gas is now determined on the basis of the total gas flow ϕ total , which is measured as follows:

mit ϕ O2|E dem Fluss der Referenzkomponente (O2) im Referenz­ gas und ϕ Rest|E dem Fluss der verbleibenden Komponenten des Referenzgases (also ϕE = ϕ O2|E + ϕ Rest|E).with ϕ O2 | E the flow of the reference component (O 2 ) in the reference gas and ϕ Rest | E the flow of the remaining components of the reference gas (i.e. ϕ E = ϕ O2 | E + ϕ Rest | E).

Setzt man nun den Anteil O2|E des Flusses des Referenzgases mit der Referenzkomponente (vorliegend Sauerstoff O2) ins Verhältnis zum gesamten Gasfluss ϕgesamt, so ergibt sich die Konzentration der Referenzkomponente O2 im Mischgas CO2 unter Berücksichtigung der Beziehung 1.8) wie folgt:
If one now puts the proportion O2 | E of the flow of the reference gas with the reference component (in the present case oxygen O 2 ) in relation to the total gas flow ϕ total , the concentration of the reference component O 2 in the mixed gas C O2 is obtained taking into account the relationship 1.8) as follows :

Diese Beziehung lässt sich wie folgt umwandeln:
This relationship can be transformed as follows:

Wenn man nun noch die Relation 1.4) berücksichtigt, so ergibt sich die abschließende Abhängigkeit:
If one now takes into account the relation 1.4), the final dependency results:

Dabei drückt der Faktor C O2|E die Konzentration der Referenzkomponente (O2) im Referenzgas aus (also
The factor C O2 | E expresses the concentration of the reference component (O 2 ) in the reference gas (i.e.

die entweder zuvor bestimmt wird oder (bei der Verwendung von Luft) bekannt ist (ca. 20,9 Vol.-% Sauer­ stoff in Luft).which is either determined beforehand or (where Use of air) is known (approx. 20.9 vol.% Acid substance in air).

Anhand der Beziehung 1.11) wird deutlich, dass beispiels­ weise über eine Sauerstoffkonzentrationsmessung im gemischten Gas (also Bestimmen von CO2 unter Berücksichtigung der bekannten Werte für die Öffnungsquerschnitte der Blenden (AE, AM) sowie in Kenntnis der Konzentration der Referenzkomponente (O2) im Referenzgas C O2|E (vorliegend ca. 20,9 Vol.-% O2 in Luft) auf die relative Dichte drel des Messgases bezogen auf das Referenzgas (Luft) rück­ geschlossen werden kann.Using the relationship 1.11) it becomes clear that, for example, an oxygen concentration measurement in the mixed gas (i.e. determination of C O2 taking into account the known values for the opening cross sections of the orifices (A E , A M ) and knowledge of the concentration of the reference component (O 2 ) in the reference gas C O2 | E (in the present case approx. 20.9 vol.% O 2 in air) the relative density d rel of the measuring gas can be inferred based on the reference gas (air).

Der entsprechende und zu berechnende Wert lässt sich anschließend unmittelbar bei der Bestimmung der Verbrennungswärme H unter Rückgriff auf den (ebenfalls gemessenen) Wobbe-Index WI einsetzen (vgl. Gleichung 1.7). Das alles gelingt mit Hilfe eines zuverlässigen, einfach aufgebauten Sensors (Sauerstoffsensor), der zudem kosten­ günstig arbeitet.The corresponding and calculated value can be then immediately when determining the Combustion heat H using the (also use the measured Wobbe index WI (see Equation 1.7). All of this is accomplished with the help of a reliable, easy built sensor (oxygen sensor), which also cost works cheaply.

Selbstverständlich kann das beschriebene Verfahren insofern noch abgewandelt werden, wenn neben dem Referenzgas auch das Messgas bzw. der hiermit zusammenhängende Fluss ϕM die Referenzkomponente (O2) enthält. Das erfordert lediglich eine Modifikation der Gleichung 1.11). Für diesen Fall ist es jedoch erforderlich, das Messgas vor der Mischung im Hinblick auf die Konzentration dieser Referenzkomponente zu untersuchen.Of course, the method described can still be modified if, in addition to the reference gas, the measurement gas or the flow ϕ M associated therewith also contains the reference component (O 2 ). This only requires a modification of equation 1.11). In this case, however, it is necessary to examine the sample gas before mixing with regard to the concentration of this reference component.

Ebenso umfasst die Erfindung auch Ausgestaltungen derart, dass die Konzentration der Referenzkomponente (O2) im Referenzgas zunächst nicht bekannt ist, was eine vorherige Bestimmung erfordert.The invention also includes embodiments such that the concentration of the reference component (O 2 ) in the reference gas is initially unknown, which requires a prior determination.

So oder so lassen sich diese einzelnen Konzentrations­ messungen einfach und schnell sowie kostengünstig durchführen, sodass im Ergebnis eine äußerst präzise Dichte­ bestimmung des Messgases resultiert, und zwar bei geringem Aufwand. Dabei spielt es im Rahmen der Erfindung überhaupt keine Rolle, ob die Referenzkomponente nur im Messgas, nur im Referenzgas oder in beiden vorkommt. Von Bedeutung ist vielmehr, ob die Unterschiede in den Konzentrationen dieser Referenzkomponente im Messgas und gegebenenfalls im Referenzgas ausreichend groß für eine messtechnische Erfassung mit Hilfe der vorgestellten Methode sind.Either way, these individual concentrations carry out measurements easily, quickly and cost-effectively,  resulting in an extremely precise density determination of the sample gas results, and at low Expenditure. It actually plays within the scope of the invention no matter whether the reference component is only in the sample gas, only occurs in the reference gas or in both. It matters rather, whether the differences in the concentrations of this Reference component in the sample gas and possibly in the Reference gas large enough for a metrological Are recorded using the presented method.

Ebenso kommt dem Umstand besondere Bedeutung zu, dass das Messgas und das Referenzgas gleiche Temperatur und gleichen Druck (innerhalb vorgegebener Druckgrenzen und Temperatur­ grenzen) besitzen. Darüber hinaus sollten Druck und Temperatur des Messgases und des Referenzgases innerhalb vorgegebener Grenzen konstant gehalten werden. Der Konstanz dieser Werte kommt dabei eine geringere Bedeutung als der Einstellung von gleicher Temperatur und gleichem Druck zu. Mit anderen Worten mag die Variation der Konstanz von Druck und Temperatur des Messgases und des Referenzgases viel größer sein als diejenige der Gleichheit von Temperatur und Druck für das Messgas und für das Referenzgas.The fact that the Sample gas and the reference gas same temperature and same Pressure (within specified pressure limits and temperature borders). In addition, pressure and Temperature of the sample gas and the reference gas within given limits are kept constant. The constancy these values are of less importance than the Setting the same temperature and pressure. In other words, the variation in the constancy of pressure and temperature of the measurement gas and the reference gas much be greater than that of temperature and equality Pressure for the sample gas and for the reference gas.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher er­ läutert; es zeigen:In the following, the invention is based on only one Embodiment showing drawing he closer purifies; show it:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 1, the device according to the invention in a schematic representation;

Fig. 2 die Konzentration CO2 in Vol.-% gegenüber der Wurzel relativer Dichte, also , für ver­ schiedene Querschnittsverhältnisse der Öffnungs­ querschnitte AE zu AM und Fig. 2 shows the concentration C O2 in vol .-% against the root relative density, that is, for ver different cross-sectional ratios of the opening cross sections A E to A M and

Fig. 3 eine Kalibrierkurve der dargestellten Mischvor­ richtung bzw. Messeinrichtung anhand der Messung mehrerer Methan-Stickstoff-Gemische mit bekannten Methan-Konzentrationen und folglich bekannten Werten für die relative Dichte dieser Gasgemische. Fig. 3 shows a calibration curve of the Mischvor direction or measuring device based on the measurement of several methane-nitrogen mixtures with known methane concentrations and consequently known values for the relative density of these gas mixtures.

Die in der zeichnerischen Darstellung zu erkennende Misch­ vorrichtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau eine Mischkammer 1, zumindest eine in die Mischkammer 1 führende Messgaszuführung 2 und eine Referenzgaszuführung 3 auf. Ferner finden sich Blenden 4, 5 in der Mischkammer 1. Eine Blende 4 dient zur Druckminderung des Messgases, während die andere Blende 5 für die Druckminderung des Referenz­ gases sorgt. Folglich sind eine Messgasblende 4 und eine Referenzgasblende 5 realisiert.The mixing device to be seen in the drawing has a basic structure of a mixing chamber 1 , at least one measuring gas supply 2 leading into the mixing chamber 1 and a reference gas supply 3 . Orifices 4 , 5 are also found in the mixing chamber 1 . An orifice 4 serves to reduce the pressure of the measurement gas, while the other orifice 5 ensures that the reference gas is reduced. Consequently, a sample gas orifice 4 and a reference gas orifice 5 are realized.

Nach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Mess­ gasblende 4 und der Referenzgasblende 5 um Kreisöffnungen in einem bodenseitigen Abschlussblech 6 der Mischkammer 1, die ihrerseits einen kegelstumpfförmigen Außenmantel auf­ weist und mit einer oberseitigen Anschlusskammer 7 ausge­ rüstet ist. In dieser Anschlusskammer 7 befindet sich eine als Flammensperre ausgeführte Mischdüse 8. Die Flammen­ sperre bzw. Mischdüse 8 sorgt dafür, dass ein gelegent­ liches Rückschlagen der nachgeschalteten Verbrennungen in die Mischkammer 1 vermieden wird. - Mischkammer 1 und Anschlusskammer 7 sind aus Edelstahl gefertigt.According to the exemplary embodiment, the measuring gas orifice 4 and the reference gas orifice 5 are circular openings in a bottom end plate 6 of the mixing chamber 1 , which in turn has a truncated cone-shaped outer jacket and is equipped with an upper connection chamber 7 . In this connection chamber 7 there is a mixing nozzle 8 designed as a flame arrester. The flame barrier or mixing nozzle 8 ensures that an occasional flashback of the downstream burns in the mixing chamber 1 is avoided. - Mixing chamber 1 and connection chamber 7 are made of stainless steel.

Von der Anschlusskammer 7 gelangt das in der Mischkammer 1 hergestellte Mischgas über eine Gasleitung 9 zu einem nicht ausdrücklich dargestellten Wobbe-Index-Messgerät, bei­ spielsweise einem katalytischen Reaktor, wie er in DE-GM 297 15 633 beschrieben ist. Alternativ kann an dieser Stelle auch ein Brenner vorgesehen sein, wie er grundsätz­ lich in den europäischen Schriften EP 0 323 658, EP 0 405 693 und EP 0 445 861 offenbart wird. Die Ermitt­ lung der Wobbe-Zahl WI erfolgt über die Erfassung des Sauerstoffgehaltes, wie dies in den genannten Schriften dokumentiert wird.From the connection chamber 7 , the mixed gas produced in the mixing chamber 1 passes via a gas line 9 to a Wobbe index measuring device, not expressly shown, for example a catalytic reactor as described in DE-GM 297 15 633. Alternatively, a burner can also be provided at this point, as is disclosed in principle in European documents EP 0 323 658, EP 0 405 693 and EP 0 445 861. The Wobbe number WI is determined by recording the oxygen content, as documented in the documents mentioned.

Bei dem über die Untersuchungsgaszuführung 2 zugeführten Gas handelt es sich entweder um das Messgas, welches über eine zugehörige Gasleitung 10a in die Mischkammer 1 gelangt oder ein oder mehrere Kalibriergase, welche über eine Gas­ leitung 10b zugeführt werden. Korrespondierende Magnet­ ventile in den vorgenannten Leitungen bzw. Gasleitungen 10a, 10b sorgen für die gewünschte Beaufschlagung. Als Messgas kommt ein Brenngas unbekannter sowie gegebenenfalls wechselnder Zusammensetzung zum Einsatz. Bei dem Referenz­ gas handelt es sich im Rahmen des Beispiels um Luft. Das Referenzgas enthält als Referenzkomponente Sauerstoff O2 gegebener Konzentration C O2|E (20,9 Vol.-%).In the supplied via the investigation gas supply 2 gas, it is either the measuring gas which passes through an associated gas conduit 10 a into the mixing chamber 1 or one or more calibration gases, which conduit a gas are supplied b 10th Corresponding solenoid valves in the aforementioned lines or gas lines 10 a, 10 b ensure the desired exposure. A fuel gas of unknown and possibly changing composition is used as the measuring gas. In the example, the reference gas is air. The reference gas contains oxygen O 2 of a given concentration C O2 | E (20.9% by volume) as the reference component.

Im Anschluss an die vorgenannten Leitungen 10a, 10b findet sich ein Druckregler 11 innerhalb der Messgaszuführung 2. Dieser Druckregler 11 ist über eine Druckregelleitung 12 und einen Differenzdruckregler 13 an einen Differenz-Druck- Messumformer 14 angeschlossen.Following the aforementioned lines 10 a, 10 b, there is a pressure regulator 11 within the sample gas supply 2 . This pressure regulator 11 is connected via a pressure control line 12 and a differential pressure regulator 13 to a differential pressure transmitter 14 .

Die dargestellte Mischvorrichtung weist unterhalb der Mischkammer 1 eine zweigeteilte Zylinderkammer 15a, 15b auf, die kopfseitig den Boden 6 der Mischkammer 1 trägt. Dabei steht der eine Teil 15a der Zylinderkammer 15a, 15b mit der Referenzgaszuführung 3 in Verbindung, während die Messgaszuführung 2 den anderen Teil 15b beaufschlagt. Beide vorgenannten Teile 15a, 15b sind durch ein Vertikalschott 16 mit zwei Schottwänden getrennt. Darüber hinaus finden sich Verbindungsleitungen 17a, 17b, die einerseits vom Zylinderkammerteil 15a zum Differenz-Druck-Messumformer 14, andererseits vom Zylinderkammerteil 15b zum Differenz- Druck-Messumformer 14 führen. Folglich lässt sich mittels des Differenz-Druck-Messumformers 14 ein Druckunterschied zwischen den beiden vorgenannten Zylinderkammern 15a, 15b erfassen. Je nachdem, ob ein Druckunterschied vorliegt, wird gegebenenfalls (zusätzliches) Messgas über die Druck­ regelleitung 12 in die Zylinderkammer 15b zugeführt.The mixing device shown has a two-part cylinder chamber 15 a, 15 b below the mixing chamber 1 , which carries the bottom 6 of the mixing chamber 1 on the head side. One part 15 a of the cylinder chamber 15 a, 15 b is connected to the reference gas supply 3 , while the measuring gas supply 2 acts on the other part 15 b. Both aforementioned parts 15 a, 15 b are separated by a vertical bulkhead 16 with two bulkheads. In addition, there are connecting lines 17 a, 17 b, which lead on the one hand from the cylinder chamber part 15 a to the differential pressure transmitter 14 , and on the other hand from the cylinder chamber part 15 b to the differential pressure transmitter 14 . Consequently, a pressure difference between the two aforementioned cylinder chambers 15 a, 15 b can be detected by means of the differential pressure transmitter 14 . Depending on whether there is a pressure difference, (additional) measurement gas is optionally fed via the pressure control line 12 into the cylinder chamber 15 b.

Dabei ist es gleichzeitig möglich, einen zusätzlichen Druckregler 18 in der Oxidationsgaszuführung 3 entsprechend zu beaufschlagen. Dies alles geschieht mittels einer Steuer-/Regeleinrichtung 19. Diese wertet nicht nur Mess­ daten des Differenz-Druck-Messumformers 14 aus und steuert den Differenzdruckregler 13 entsprechend, sondern dient auch zur Betätigung der Druckregler 11 und 18. Ebenso können die Magnetventile in den Leitungen 10a, 10b von der Steuer-/Regeleinrichtung 19 beaufschlagt werden. Folglich kann der Druck in beiden Zylinderkammern 15a, 15b einerseits mittels des Druckreglers 18, andererseits mittels des Differenzdruckreglers 13 in Verbindung mit der Druskregel­ leitung 12 feinfühlig und getrennt eingestellt werden, und zwar je nachdem ob ein Differenzdruck vom Differenz-Druck- Messumformer 14 erfasst wurde und bejahendenfalls in Abhängigkeit von dessen Größe. Dies erfolgt mittels der Steuer-/Regeleinrichtung 19 im Zuge eines geschlossenen Regelkreises.At the same time, it is possible to apply an additional pressure regulator 18 in the oxidizing gas supply 3 accordingly. All of this is done by means of a control / regulating device 19 . This not only evaluates measurement data from the differential pressure transmitter 14 and controls the differential pressure controller 13 accordingly, but also serves to actuate the pressure controllers 11 and 18 . Likewise, the solenoid valves in the lines 10 a, 10 b can be acted upon by the control device 19 . Consequently, the pressure in both cylinder chambers 15 a, 15 b on the one hand by means of the pressure regulator 18 , on the other hand by means of the differential pressure regulator 13 in connection with the Drusk control line 12 can be set sensitively and separately, depending on whether a differential pressure from the differential pressure transmitter 14th was recorded and, if so, depending on its size. This takes place by means of the control device 19 in the course of a closed control loop.

Die Temperatur des Untersuchungsgases und des Oxidations­ gases wird innerhalb vorgegebener Temperaturgrenzen gleich eingestellt. Zu diesem Zweck ist die Mischkammer 1 inklusive Anschlussgehäuse 7 sowie Zylinderkammern 15a, 15b und entsprechender Anbauteile 13, 14 in einer Wärme­ isolationskammer 20 angeordnet, deren Innen- und gegebenen­ falls Außenwandung aus einem wärmeisolierenden Material, beispielsweise Keramik, besteht oder hiermit beschichtet ist.The temperature of the test gas and the oxidation gas is set the same within predetermined temperature limits. For this purpose, the mixing chamber 1 including the connection housing 7 and cylinder chambers 15 a, 15 b and corresponding add-on parts 13 , 14 are arranged in a heat insulation chamber 20 , the inside and, if appropriate, the outer wall of which consists of a heat-insulating material, for example ceramic, or is coated therewith ,

Zusätzlich kann sich der nicht dargestellte Brenner bzw. der katalytische Reaktor in dieser Wärmeisolationskammer 20 befinden. Dadurch lässt sich eine gleiche Temperatur des Untersuchungsgases und des Oxidationsgases einstellen, und zwar mit einer relativen Abweichung von ca. ±1°C bis ±5°C, vorzugsweise ±2°C. Zum Heizen wird die Abwärme des nicht ausdrücklich dargestellten Brenners bzw. Reaktors genutzt, während zur Kühlung ein steuerbarer Ventilator 21 vorgesehen ist, welcher mit der Außenluft in Verbindung steht. Dieser Ventilator 21 lässt sich ebenso wie ein in bzw. an der Wärmeisolationskammer vorgesehener Temperatur­ sensor 22 von der bereits beschriebenen Steuer-/Regeleinrichtung 19 beaufschlagen, an welche die vorgenannten Bau­ teile 21, 22 angeschlossen sind. In Abhängigkeit von mit Hilfe des Temperatursensors 22 gemessenen Temperatur-Ist­ werten wird der steuerbare Ventilator 21 zur Einstellung vorgegebener Temperatur-Sollwerte beaufschlagt, und zwar im Sinne einer Regelung.In addition, the burner (not shown) or the catalytic reactor can be located in this heat insulation chamber 20 . In this way, the same temperature of the test gas and the oxidizing gas can be set, with a relative deviation of approximately ± 1 ° C. to ± 5 ° C., preferably ± 2 ° C. The waste heat from the burner or reactor, which is not expressly shown, is used for heating, while a controllable fan 21 , which is connected to the outside air, is provided for cooling. This fan 21 can be acted upon as well as a temperature sensor 22 provided in or on the heat insulation chamber by the already described control / regulating device 19 , to which the aforementioned construction parts 21 , 22 are connected. Depending on the actual temperature values measured with the aid of the temperature sensor 22 , the controllable fan 21 is acted upon to set predetermined temperature setpoints, in the sense of a regulation.

Ferner ist eine zusätzliche Luftzuführung 23 zur Kalibrierung der Mischkammer 1 und/oder des Brenners bzw. katalytischen Reaktors vorgesehen. Diese zusätzliche Luft­ zuführung 23 mündet in eine eigene Kalibrierkammer 24 mit kopfseitiger Kalibrieröffnung 25 im Boden 6 der Misch­ kammer 1.In addition, an additional air supply 23 is provided for calibrating the mixing chamber 1 and / or the burner or catalytic reactor. This additional air supply 23 opens into its own calibration chamber 24 with a calibration opening 25 in the bottom 6 of the mixing chamber 1st

Mit Hilfe dieser zusätzlichen Luftzuführung 23 lässt sich bei einem bestimmten und gemessenen Wobbe-Index WI durch die Zufuhr zusätzlicher Luft bzw. eines Oxidationsgases (vorgegebener und definierter Menge) eine Verdünnung des in der Mischkammer 1 aufbereiteten Mischgases und folglich eine gezielte Erniedrigung der Wobbe-Zahl erreichen. Diese Erniedrigung bzw. Verdünnung erfolgt determiniert, weil die Kalibrierkammer 24 und die Kalibrierdüse 25 die Zuuhr lediglich eines bestimmten zusätzlichen Gasflusses ermög­ lichen. Zu diesem Zweck ist in der zusätzlichen Luftzu­ führung 23 gleichfalls ein Magnetventil 26 vorgesehen, welches ebenfalls von der Steuer-/Regeleinrichtung 19 beaufschlagt wird.With the aid of this additional air supply 23 , at a specific and measured Wobbe index WI, the supply of additional air or an oxidizing gas (predetermined and defined amount) can dilute the mixed gas processed in the mixing chamber 1 and consequently reduce the Wobbe number in a targeted manner to reach. This reduction or dilution is determined because the calibration chamber 24 and the calibration nozzle 25 only allow the supply of a certain additional gas flow. For this purpose, a solenoid valve 26 is also provided in the additional Luftzu guide 23 , which is also acted upon by the control device 19 .

Um die Temperatur des Messgases wie des Referenzgases mög­ lichst gleich einzustellen, werden die Messgaszuführung 2 und die Referenzgaszuführung 3 nebeneinander liegend bzw. als konzentrische Rohre zumindest im Bereich der Wärme­ isolationskammer 20 geführt. Hier ist ein Wärmeaustauscher 27 realisiert, welcher für einen zuverlässigen Wärme­ transport zwischen den beiden vorgenannten Gasen sorgt.In order to set the temperature of the measuring gas and the reference gas as equal as possible, the measuring gas supply 2 and the reference gas supply 3 are arranged next to one another or as concentric tubes at least in the region of the heat insulation chamber 20 . Here, a heat exchanger 27 is realized, which ensures reliable heat transport between the two aforementioned gases.

Mit Hilfe des Differenzdruckreglers 13 in Verbindung mit dem Differenz-Druck-Messumformer 14 sowie der Steuer-/Regel­ einrichtung 19, der Differenzdruckleitung 12 und schließ­ lich des Druckreglers 18 lässt sich der Druck in der Zylinderkammer 15a im Vergleich zur Zylinderkammer 15b praktisch gleich einstellen. Jedenfalls sind geregelte Differenzdrucke zwischen Untersuchungsgas und Oxidationsgas von bis zu ca. ±0,1 mbar möglich. In diesem Zusammenhang ist der Druck des zugeführten Referenzgases wie des Mess­ gases gleich und konstant zu halten. Dabei haben sich in der Praxis Druckschwankungen von ±100 mbar als unschäd­ lich erwiesen, vorausgesetzt, das Referenzgas wie das Mess­ gas sind den gleichen Schwankungen unterworfen und der Differenzdruck zwischen den beiden vorgenannten Gasen wird auf den vorgenannten Wert von ca. ±0,1 mbar geregelt.With the help of the differential pressure regulator 13 in conjunction with the differential pressure transmitter 14 and the control device 19 , the differential pressure line 12 and finally the pressure regulator 18 , the pressure in the cylinder chamber 15 a can be practically the same as compared to the cylinder chamber 15 b to adjust. In any case, regulated differential pressures between the test gas and oxidizing gas of up to approx. ± 0.1 mbar are possible. In this context, the pressure of the supplied reference gas and the sample gas must be kept the same and constant. Pressure fluctuations of ± 100 mbar have proven to be harmless in practice, provided that the reference gas and the sample gas are subject to the same fluctuations and the differential pressure between the two aforementioned gases is reduced to the aforementioned value of approx. ± 0.1 mbar regulated.

Im Bereich der Messgasblende 4 sowie gegebenenfalls der Referenzgasblende 5 wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass hier laminare Strömungsverhältnisse vorliegen. Der­ artiges ist grundsätzlich möglich, weil die Zylinderkammern 15a, 15b praktisch wie Druckreservoirs wirken, von denen aus sich das jeweilige Gas in die Mischkammer 1 entspannt. Mit anderen Worten treten die zu mischenden Gase in die Mischkammer 1 praktisch ohne innere Reibung ein (Reynolds­ zahl Re < 2000) Neben dieser erster Mischkammer 1 (Wobbe-Index-Mischkammer 1) ist noch eine weitere Mischkammer 1' (Dichte-Mischkammer 1') realisiert, die jedoch nicht zwingend ist. Diese zweite Mischkammer 1' verfügt im Wesentlichen über den gleichen Aufbau, wobei sich zugehörige Bezugszeichen (bis auf die Gasleitung 9) entsprechen und mit Hochkomma gekennzeichnet sind.In the area of the sample gas orifice 4 and, if appropriate, the reference gas orifice 5 , the invention ensures that laminar flow conditions are present here. The like is basically possible because the cylinder chambers 15 a, 15 b act practically like pressure reservoirs, from which the respective gas relaxes in the mixing chamber 1 . In other words, the gases to be mixed enter the mixing chamber 1 practically without internal friction (Reynolds number Re <2000). In addition to this first mixing chamber 1 (Wobbe index mixing chamber 1 ) there is another mixing chamber 1 '(density mixing chamber 1 ' ) realized, but this is not mandatory. This second mixing chamber 1 'has essentially the same structure, with the corresponding reference numerals (except for the gas line 9 ) corresponding and identified by single quotes.

Die zweite Mischkammer 1' wird über eine Gasabzweigleitung 28 sowohl mit dem Messgas als auch mit dem Referenzgas beschickt. Wegen der gleichen Druckverhältnisse in den beiden Zylinderkammerteilen 15a, 15b der ersten Mischkammer 1 gilt dies auch für die Kammerteile 15a', 15b' der zweiten Mischkammer 1', weil die korrespondierenden Kammern 15a, 15a' und 15b, 15b' miteinander verbunden sind. Ebenso herrschen übereinstimmende Temperaturen aus den bereits genannten Gründen.The second mixing chamber 1 'is supplied with both the measurement gas and the reference gas via a gas branch line 28 . Because of the same pressure conditions in the two cylinder chamber parts 15 a, 15 b of the first mixing chamber 1 , this also applies to the chamber parts 15 a ', 15 b' of the second mixing chamber 1 ', because the corresponding chambers 15 a, 15 a' and 15 b, 15 b 'are connected to each other. The temperatures are also the same for the reasons already mentioned.

Die erste Mischkammer 1 dient dazu, den Wobbe-Index WI entsprechend der Gleichung 1.7) zu ermitteln. Dagegen werden im Rahmen der zweiten Mischkammer 1' die relativen Dichten drel entsprechend der Beziehung 1.11) mit Hilfe eines angedeuteten Sensors 29 als Konzentrationsmessvor­ richtung 29, vorliegend eines Sauerstoffsensors 29, erfasst (Messung von CO2) und unter Rückgriff auf die Steuer- /Regeleinrichtung 19 bzw. einen dort integrierten Rechner nach der Gleichung 1.11) errechnet.The first mixing chamber 1 serves to determine the Wobbe index WI in accordance with equation 1.7). In contrast, in the context of the second mixing chamber 1 ', the relative densities d rel are recorded in accordance with the relationship 1.11 ) using an indicated sensor 29 as a concentration measuring device 29 , in the present case an oxygen sensor 29 (measurement of C O2 ) and using the control / Control device 19 or a computer integrated therein calculated according to equation 1.11).

Aus der relativen Dichte drel und dem Wobbe-Index WI kann nun auf die Verbrennungswärme H unter Berücksichtigung der Gleichung 1.7) rückgeschlossen werden. Auf diese Weise lässt sich auch die Tatsache beherrschen, dass der Wobbe- Index des Mischgases insgesamt bzw. der einzelnen Misch­ komponenten keinen linearen Zusammenhang mit der relativen Dichte drel zeigt.The heat of combustion H can now be deduced from the relative density d rel and the Wobbe index WI, taking into account equation 1.7). In this way, the fact can be mastered that the Wobbe index of the mixed gas as a whole or of the individual mixing components shows no linear relationship with the relative density d rel .

Dabei haben sich für Erdgase bzw. Messgase oder Brenngase, die originär oder per Zumischung solche Erdgase wie z. B. Methan enthalten bei der ersten Mischkammer 1 Verhältnisse der Öffnungsquerschnitte AM, AE der Blenden 4, 5 von AE/AM ≈ 10 als vorteilhaft erwiesen. Dagegen wird das Ver­ hältnis der Öffnungsquerschnitte AE/AM im Rahmen der zweiten Mischkammer 1' geringer und so eingestellt, dass an dieser Stelle möglichst große Differenzen am zugehörigen Sensor 29 auftreten. Das bedeutet, dass an dieser Stelle üblicher­ weise im steilen Bereich der in Fig. 2 dargestellten Ver­ hältnisse AE/AM gearbeitet wird.There have been for natural gases or measuring gases or fuel gases, the original or by admixing such natural gases such. B. contain methane in the first mixing chamber 1 ratios of the opening cross sections A M , A E of the panels 4 , 5 of A E / A M ≈ 10 proved to be advantageous. On the other hand, the ratio of the opening cross sections A E / A M in the second mixing chamber 1 'is lower and set such that the largest possible differences occur at the associated sensor 29 at this point. This means that work is usually carried out at this point in the steep area of the ratios A E / A M shown in FIG. 2.

Die erste Mischkammer 1 ist also so ausgelegt, dass im angeschlossenen Brenner eine vollständige Verbrennung des Mischgases stattfindet und auf diese Weise der Wobbe-Index WI zuverlässig bestimmt wird. D. h., im Rahmen der ersten Mischkammer 1 wird man zumeist mit Verhältnissen von
The first mixing chamber 1 is thus designed such that the mixed gas is completely combusted in the connected burner and in this way the Wobbe index WI is reliably determined. In other words, in the first mixing chamber 1 , one is mostly with ratios of

AE/AM ≈ 10
A E / A M ≈ 10

(unter Berücksichtigung von Erdgas) arbeiten, während sich zur Dichtebestimmung mit Hilfe der zweiten Mischkammer 1' Flächenverhältnisse von
(taking natural gas into account) while the density ratio is determined using the second mixing chamber 1 '

AE/AM ≈ 1. . .2
A E / A M ≈ 1.. .2

als vorteilhaft erwiesen haben. Denn in diesem Bereich ver­ fügt der Sensor bzw. Sauerstoffsensor 29 zumeist über ein (allerdings sehr flaches) Maximum für den für Erdgase interessanten Bereich der relativen Dichte drel.have proven to be advantageous. Because in this area the sensor or oxygen sensor 29 mostly has a (albeit very flat) maximum for the area of the relative density d rel that is interesting for natural gases.

Anhand der Fig. 3 erkennt man, wie die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Messung des O2-Gehaltes bei einer Reihe von Mischgasen im System Methan-Stickstoff eingesetzt wird. D. h. diese Graphik zeigt verschiedene Messgase (Methan/Stick­ stoffgemisch) unterschiedlicher Zusammensetzung, welche mit Luft als Referenzgas gemischt werden. Die Verdünnung des Sauerstoffs (O2) in der Luft durch das damit gemischte Messgas wird mit Hilfe des Sensors 29 erfasst und führt unter Berücksichtigung der Gleichung 1.11) auf die relative Dichte drel des Messgases bzw. des jeweiligen Methan/Stick­ stoffgemisches.With reference to FIG. 3, like the device described above for measuring the O 2 content can be recognized at a series of gas mixtures in the system methane-nitrogen is used. I.e. This graphic shows different measuring gases (methane / nitrogen mixture) of different compositions, which are mixed with air as the reference gas. The dilution of the oxygen (O 2 ) in the air by the measuring gas mixed with it is detected with the help of sensor 29 and, taking into account equation 1.11), leads to the relative density d rel of the measuring gas or the respective methane / nitrogen mixture.

Man erkennt, dass beim Einsatz von reinem Methan (100 Vol.-% Methan, 0 Vol.-% Stickstoff) die Dichte des Mess­ gases (in diesem Fall nur Methan) ca. 0,7175 kg/m3 beträgt. Hierbei handelt es sich um die sogenannte Normdichte D. Diese steigt auf 1,2505 kg/m3, wenn ausschließlich Stick­ stoff (0 Vol.-% Methan, 100 Vol.-% Stickstoff) als Messgas zum Einsatz kommt.It can be seen that when using pure methane (100 vol .-% methane, 0 vol .-% nitrogen) the density of the sample gas (in this case only methane) is approx. 0.7175 kg / m 3 . This is the so-called standard density D. This increases to 1.2505 kg / m 3 if only nitrogen (0 vol.% Methane, 100 vol.% Nitrogen) is used as the measuring gas.

Claims (9)

1. Verfahren zur Bestimmung der Dichte eines Messgases, insbesondere Brenngases, wonach das Messgas und ein Referenzgas mit volumetrisch bekannter Referenzkomponente getrennt durch zwei oder mehr Blenden (4, 5; 4', 5') mit jeweils vorgegebenem Öffnungsquerschnitt (AM, AE) strömen und miteinander gemischt werden, und wonach das solchermaßen gebildete Mischgas hinsichtlich der Verdünnung der Referenzkomponente (O2) untersucht und hieraus auf die Dichte (drel) des Messgases rückgeschlossen wird (siehe Gleichung 1.11). 1. A method for determining the density of a measuring gas, in particular fuel gas, according to which the measuring gas and a reference gas with a volumetrically known reference component are separated by two or more orifices ( 4 , 5 ; 4 ', 5 '), each with a predetermined opening cross section (A M , A E ) flow and are mixed with one another, and then the mixed gas thus formed is examined with regard to the dilution of the reference component (O 2 ) and from this the density (d rel ) of the measurement gas is inferred (see equation 1.11). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Referenzkomponente (O2) nicht nur im Referenzgas sondern auch im Messgas enthalten ist und ihr Anteil im Messgas vor der Mischung von Referenzgas und Messgas bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the reference component (O 2 ) is contained not only in the reference gas but also in the sample gas and its proportion in the sample gas is determined before the mixture of reference gas and sample gas. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sowohl das Messgas als auch das Referenzgas im Wesentlichen laminar durch die jeweilige Blende (4, 5; 4', 5') strömen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that both the measurement gas and the reference gas flow substantially laminar through the respective aperture ( 4 , 5 ; 4 ', 5 '). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck und die Temperatur des Mess­ gases und des Referenzgases innerhalb vorgegebener Druck­ grenzen und Temperaturgrenzen gleich eingestellt und vor­ zugsweise zusätzlich innerhalb vorgegebener Grenzen konstant gehalten werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that the pressure and temperature of the measurement gases and the reference gas within the specified pressure limits and temperature limits set the same and before preferably additionally within specified limits be kept constant.   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgas und das Referenzgas in einer Mischkammer (1, 1') gemischt werden, von wo aus das Mischgas in ein angeschlossenes Wobbe-Index-Messgerät oder dergleichen gelangt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring gas and the reference gas are mixed in a mixing chamber ( 1 , 1 '), from where the mixed gas reaches a connected Wobbe index measuring device or the like. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzkomponente (O2) Sauer­ stoff (O2), Wasserstoff (H2), Kohlendioxid (CO2), Schwefel­ wasserstoff (H2S) oder dergleichen eingesetzt wird.6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that as a reference component (O 2) Sauer material (O 2), hydrogen (H 2), carbon dioxide (CO 2), hydrogen sulfide (H 2 S) or the like used becomes. 7. Vorrichtung zur Bestimmung der Dichte eines Messgases, z. B. Brenngases, insbesondere zur Durchführung des Ver­ fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit
wenigstens einer Mischkammer (1, 1'), ferner mit
zumindest einer jeweils in die Mischkammer (1, 1') führenden Messgaszuführung (2, 2') und einer Referenzgaszuführung (3, 3'), und mit
wenigstens einer Messgasdüse (4, 4') und einer Referenzgasdüse (5, 5') als jeweilige Blenden (4, 4'; 5, 5') in der Mischkammer (1, 1'),
wobei das Messgas und das Referenzgas mittels der jeweiligen Gaszuführungen (2, 2', 3) über die zugehörigen Düsen (4, 4'; 5, 5') in die Mischkammer (1, 1') zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Konzentrationsmessvorrichtung (29) zur Bestimmung der Verdünnung der Referenzkomponente (O2) im Mischgas vorgesehen ist.
7. Device for determining the density of a measuring gas, for. B. fuel gas, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 6, with
at least one mixing chamber ( 1 , 1 '), also with
at least one sample gas supply ( 2 , 2 ') leading into the mixing chamber ( 1 , 1 ') and a reference gas supply ( 3 , 3 '), and with
at least one measuring gas nozzle ( 4 , 4 ') and one reference gas nozzle ( 5 , 5 ') as respective orifices ( 4 , 4 '; 5 , 5 ') in the mixing chamber ( 1 , 1 '),
wherein the measurement gas and the reference gas are fed into the mixing chamber ( 1 , 1 ') by means of the respective gas feeds ( 2 , 2 ', 3 ) via the associated nozzles ( 4 , 4 '; 5 , 5 '), characterized in that at least a concentration measuring device ( 29 ) is provided for determining the dilution of the reference component (O 2 ) in the mixed gas.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Mischkammern (1, 1') mit jeweils Messgasdüse (4, 4') und Referenzgasdüse (5, 5') verwirklicht sind, die von einer gemeinsamen Messgaszuführung (2, 2') und Referenzgas­ zuführung (3, 3') beschickt werden.8. The device according to claim 7, characterized in that two mixing chambers ( 1 , 1 '), each with measuring gas nozzle ( 4 , 4 ') and reference gas nozzle ( 5 , 5 ') are realized, which by a common measuring gas supply ( 2 , 2 ') and reference gas supply ( 3 , 3 ') are charged. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die eine Mischkammer (1) als Wobbe-Index- Mischkammer (1) und die andere Mischkammer (1') als Dichte- Mischkammer (1') ausgebildet ist.9. The device according to claim 7 or 8, characterized in that the one mixing chamber ( 1 ) as a Wobbe index mixing chamber ( 1 ) and the other mixing chamber ( 1 ') is designed as a density mixing chamber ( 1 ').
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