DE102019112964A1

DE102019112964A1 - Injektionseinrichtung zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in einen durch eine Gasleitung strömenden Gasstrom, deren Verwendung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102019112964A1
Application number: DE102019112964.8A
Authority: DE
Inventors: Sascha Niebialek; Steffen Riebling
Original assignee: Westnetz GmbH
Current assignee: Westnetz GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-11-19
Also published as: WO2020229293A1; EP3969547A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Injektionseinrichtung (20, 70) zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels (22) in einen durch eine Gasleitung (24) strömenden Gasstrom (26), wobei die Injektionseinrichtung (20, 70) einen Anströmkörper (30, 72) zur Positionierung im Gasstrom (26) in einer Gasleitung (24) aufweist, wobei der Anströmkörper (30, 72) eine Venturidüse (40a-c, 74a-e) mit einem zwischen einer Einströmöffnung (42a-c, 76a-e) und einer Ausströmöffnung (44a-c, 76a-e) verlaufenden Venturidüsen-Kanal (46a-c, 74a-e) aufweist, wobei der Venturidüsen-Kanal (46a-c, 74a-e) einen im Querschnitt verjüngten Bereich (48a-c, 82a-e) aufweist, in den eine zur Zuführung eines flüssigen Odoriermittels (22) vorgesehene Odoriermittel-Zuleitung (50a-c, 84a-e) mündet. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der Injektionseinrichtung (20, 70) zur Odorierung eines Gasstroms (26) in einer Gasleitung (24), eine Vorrichtung (28) zur Odorierung eines Gasstroms (26) in einer Gasleitung (24) umfassend die Injektionseinrichtung (20, 70) sowie ein Verfahren zur Herstellung der Injektionseinrichtung (20, 70).

Description

Die Erfindung betrifft eine Injektionseinrichtung zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in einen durch eine Gasleitung strömenden Gasstrom, wobei die Injektionseinrichtung einen Anströmkörper zur Positionierung im Gasstrom in einer Gasleitung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der Injektionseinrichtung, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie eine Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung umfassend eine solche Inj ekti onseinrichtung.
Bei der leitungsgebundenen Versorgung der Allgemeinheit mit Erdgas, welches im aufbereiteten Zustand im Wesentlichen geruchslos ist, wird aus Sicherheitsgründen gefordert, dass das Erdgas einen hinreichenden Geruch aufweist, sodass etwaige Leckagen im Leitungsnetz vom Menschen subjektiv wahrnehmbar sind. Wenn zusätzlich zu oder anstelle von Erdgas zukünftig auch andere Gase wie Wasserstoff oder synthetisches Erdgas (Substitute Natural Gas - SNG) eingesetzt werden, sind hierfür voraussichtlich ähnliche Sicherheitsanforderungen erforderlich.
Sofern das aufbereitete Erdgas keinen hinreichenden Warngeruch aufweist, ist dieses nach gesetzlichen Vorschriften zu odorieren (vgl. für Deutschland zum Beispiel das DVGW Arbeitsblatt G 280). Aus diesem Grund ist es bekannt und üblich, dem Erdgas Odoriermittel zuzugeben. Als Odoriermittel kommen üblicherweise Substanzen mit hinreichendem Warngeruch in Betracht, die dem Erdgas einen hinreichenden Geruch, z.B. einen schwefelartigen Geruch, verleihen. Ein weit verbreitetes Odoriermittel ist beispielsweise Tetrahydrothiophen (THT). Des Weiteren werden seit einigen Jahren auch schwefelarme und schwefelfreie Odoriermittel eingesetzt.
Üblicherweise wird Erdgas in den Gastransportnetzen (Ferntransportleitungen) odoriermittelfrei bereitgestellt. Eine Odorierung erfolgt dann von dem Gasnetzbetreiber des betreffenden Gasverteilnetzes bei der Entnahme des Gases aus dem Gastransportnetz und dessen Druckreduzierung auf den in dem Gasverteilnetz vorherrschenden Druck. Hierzu wird ein flüssiges Odoriermittel typischerweise über eine Odorieranlage in einer örtlichen Gas-Druckregel- und Messanlage (GDRM-Anlage) zugegeben.
Die Zugabe des Odoriermittels erfolgt in der Regel mengenproportional zur durchflossenen Gasmenge, insbesondere in Abhängigkeit der Größe eines normierten Gasvolumenstroms berechnet aus den Daten des Gaszählers sowie der Gastemperatur und dem Gasdruck. Das Odoriermittel THT wird beispielsweise in Deutschland mit einem Wert von mindestens 10 mg/m³ Gasvolumen dem Gasstrom zugeführt. Für andere Odoriermittel gelten andere, zum Teil geringere Grenzwerte. Dabei ist darauf zu achten, dass ein vorbestimmter Grenzwert, beispielsweise von 10 mg/m³ bei THT, während der gesamten Verteilung des Gases nicht unterschritten wird.
Bei den derzeit am häufigsten verwendeten Odoriersystemen wird eine entsprechende Menge an Odoriermittel mittels einer impulsgesteuerten Dosierpumpe einer Impfdüse zugeführt, die als in die Leitung eingesetztes Tauchrohr mit einem Verdunstungskörper ausgeführt ist, auf den das der Impfdüse zugeführte Odoriermittel in flüssiger Form aufgebracht wird. Der Verdunstungskörper wird von dem Gasstrom in der Gasleitung angeströmt, so dass das verdunstende Odoriermittel in den Gasstrom gelangt und diesen odoriert.
Diese Odoriersysteme weisen jedoch deutliche Probleme im Bereich der Verdunstungsleistung auf. Der injizierte Odorierstoff verdampft oft nicht vollständig und tropft in flüssiger Form in das Rohrleitungssystem. Grund hierfür ist eine zu kleine bereitgestellte Verdunstungsoberfläche.
Ein weiteres Odorierungssytem basiert auf dem Prinzip der Zweistoff-Druckdüse, bei der ein zusätzlicher Gasstrom das Odoriermittel durch eine Zweistoff-Druckdüse zerstäubt. Derartige Syteme ermöglichen zwar eine zuverlässige Zerstäubung des Odoriermittels, erfordern jedoch eine zusätzliche Zuleitung für den zusätzlichen Gasstrom mit einem gegenüber dem Gasdruck in der Gasleitung erhöhten Druck, wodurch der Installationsaufwand erhöht ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mit geringem Installationsaufwand installierbare Injektionseinrichtung zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in einen durch eine Gasleitung strömenden Gasstrom und eine Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms mit einer solchen Injektionseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen ein effektives und möglichst vollständiges Verdampfen des Odoriermittels und dadurch eine zuverlässige und störungsfreie Odorierung des Gasstroms innerhalb der gesetzlich vorgegebenen Grenzwerte erreicht werden kann. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung einer solchen Injektionseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Injektionseinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird bei einer Injektionseinrichtung zur Injektion des flüssigen Odoriermittels in einen durch eine Gasleitung strömenden Gasstrom, wobei die Injektionseinrichtung einen Anströmkörper zur Positionierung im Gasstrom in einer Gasleitung aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Anströmkörper eine Venturidüse mit einem zwischen einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung verlaufenden Venturidüsen-Kanal aufweist, wobei der Venturidüsen-Kanal einen im Querschnitt verjüngten Bereich aufweist, in den eine zur Zuführung eines flüssigen Odoriermittels vorgesehene Odoriermittel-Zuleitung mündet.
Indem ein in der Gasleitung zu positionierender Anströmkörper mit einer Venturidüse bereit gestellt wird, in die eine Odoriermittel-Zuleitung mündet, kann bei geringem Installationsaufwand eine zuverlässige Zerstäubung des Odoriermittels erreicht werden. Auf diese Weise wird die Venturidüse nämlich unmittelbar durch den in der Gasleitung strömenden Gasstrom angeströmt, so dass dieser durch den Venturidüsen-Kanal strömt. Eine separate Zuleitung für einen gesonderten Gasstrom mit höherem Druck wie bei einer Zweistoffdüse ist damit entbehrlich. Weiterhin wurde festgestellt, dass das Odoriermittel mit einer in einen Anströmkörper integrierten Venturidüse sehr fein zerstäubt werden kann, wodurch eine größere Oberfläche des Odoriermittels, d.h. der fein zerstäubten Tröpfchen des Odoriermittels, erreicht werden kann, welche dann den Verdunstungsvorgang bzw. den Odorierungsprozess verbessert, so dass der Odorierstoff möglichst vollständig verdampfen kann.
Der Anströmkörper ist zur Positionierung im Gasstrom in einer Gasleitung vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die Injektionseinrichtung insbesondere so ausgebildet, dass der Anströmkörper bei bestimmungsgemäßer Montage der Injektionseinrichtung in der Gasleitung positioniert ist. Die Einströmöffnung der Venturidüse ist bei bestimmungsgemäßer Montage insbesondere derart ausrichtbar, dass sie von einem Gasstrom in einer Gasleitung angeströmt werden kann. Die Einströmöffnung ist demnach insbesondere direkt von einem Gasstrom in einer Gasleitung anströmbar. Eine separate Zuleitung für einen die Venturidüse betreibenden Gasstrom ist damit entbehrlich.
Die Einströmöffnung und die Ausströmöffnung der Venturidüse können insbesondere an gegenüberliegenden Seiten des Anströmkörpers angeordnet sein.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch die Verwendung einer solchen Injektionseinrichtung zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung.
Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung, umfassend eine solche Injektionseinrichtung, wobei die Injektionseinrichtung derart an eine Gasleitung angeschlossen ist, dass der Anströmkörper in der Gasleitung angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise weiter eine an die Injektionseinrichtung angeschlossene Odoriermittelquelle, zum Beispiel ein Odoriermittelgebinde, so dass im Betrieb Odoriermittel von der Odoriermittelquelle durch die Odoriermittel-Zuleitung in die Venturidüse gelangt. Zwischen der Odoriermittelquelle und der Injektionseinrichtung kann die Vorrichtung Steuermittel zur Steuerung des Odoriermittelflusses in die Injektionseinrichtung aufweisen, beispielsweise ein gesteuertes Ventil.
Bei der Gasleitung kann es sich insbesondere um eine Gasleitung für Erdgas, für Wasserstoff und/oder synthetisches Erdgas handeln. Entsprechend kann es sich bei dem Gasstrom in der Gasleitung insbesondere um einen Gasstrom aus Erdgas, Wasserstoff und/oder synthetischem Erdgas handeln.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Injektionseinrichtung, deren Verwendung sowie der Vorrichtung beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen jeweils sowohl für die Injektionseinrichtung und dessen Verwendung als auch für die Vorrichtung gelten. Weiterhin können die einzelnen Ausführungsformen untereinander kombiniert werden.
Bei einer Ausführungsform weist der Anströmkörper mehrere Venturidüsen auf, wobei jede der mehreren Venturidüsen einen zwischen einer jeweiligen Einströmöffnung und einer jeweiligen Ausströmöffnung verlaufenden Venturidüsen-Kanal mit einem im Querschnitt verjüngten Bereich aufweist, in den eine jeweilige Odoriermittel-Zuleitung für ein flüssiges Odoriermittel mündet. Durch das Vorsehen mehrerer Venturidüsen, kann eine effektivere und leistungsstärkere Odorierung erreicht werden. Das Vorsehen der mehreren Venturidüsen an einem Anströmkörper einer Injektionseinrichtung hat den Vorteil, dass der Installationsaufwand reduziert wird, da lediglich der Anströmkörper der Injektionseinrichtung in der Gasleitung angeordnet und ausgerichtet werden muss, um die mehreren Venturidüsen zu installieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Injektionseinrichtung Montagemittel zur Montage der Injektionseinrichtung an einer Gasleitung auf. Auf diese Weise kann die Injektionseinrichtung einfacher an einer Gasleitung montiert und der Anströmkörper in der Gasleitung positioniert werden. Entsprechend sind die Montagemittel und der Anströmkörper insbesondere so zueinander ausgerichtet, dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Montagemittel zur Montage an einer Gasleitung der Anströmkörper in der Gasleitung angeordnet ist.
Bei den Motagemitteln kann es sich beispielsweise um ein Montageelement zum Einsetzen der Injektionseinrichtung in eine an der Gasleitung angebrachte Muffe handeln, beispielsweise um ein Montageelement mit Gewinde zum Einschrauben in eine solche Muffe. Auf diese Weise wird eine einfache Installation der Injektionseinrichtung ermöglicht. Das Montageelement kann beispielsweise an eine standardisierte ¾‟ -Muffe angepasst sein.
Der Anströmkörper kann unmittelbar mit den Montagemitteln, insbesondere mit dem Montageelement, verbunden sein. Insbesondere können der Anströmkörper und die Montagemittel einstückig gefertigt sein. Weiterhin kann der Anströmkörper mittelbar mit den Montagemitteln verbunden sein, beispielsweise über einen Rahmen, der einerseits mit den Montagemitteln verbunden ist und andererseits den Anströmkörper trägt.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Anströmkörper eine axiale Erstreckungsrichtung auf, in der sich der Anströmkörper ausgehend vom Bereich der Montagemittel erstreckt und mehrere der Venturidüsen sind in Richtung der axialen Erstreckungsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann an verschiedenen Stellen im Querschnitt der Gasleitung eine Venturidüse angeordnet werden, wodurch eine effektivere Odorierung des gesamten durch die Gasleitung strömenden Gasstroms ermöglicht wird. Weiterhin vereinfacht diese Ausgestaltung die Geometrie des Anströmkörpers, wodurch die Fertigung des Anströmkörpers vereinfacht und dessen Robustheit verbessert wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Venturidüsen-Kanäle mindestens zweier Venturidüsen des Anströmkörpers Erstreckungsrichtungen auf, die unter einem Winkel zueinander verlaufen, insbesondere unter einem Winkel von mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 10°, und weiter bevorzugt unter einem Winkel von höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 35°. Insbesondere verlaufen die mindestens zwei Venturidüsen in Bezug auf eine Schnittebene senkrecht zur axialen Erstreckungsrichtung in einem solchen Winkel zueinander.
Auf diese Weise wird bei der Installation der Injektionseinrichtung die richtige Ausrichtung des Anströmkörpers vereinfacht. Für eine optimale Funktion einer Venturidüse ist die Erstreckungsrichtung möglichst parallel zur Richtung der Gasströmung in der Gasleitung ausgerichtet. Bei der Installation, zum Beispiel beim Einschrauben eines entsprechend ausgebildeten Montageelements in eine Muffe an der Gasleitung, ist die Ausrichtung jedoch nicht immer genau möglich. Durch die winklig zueinander angeordneten Venturidüsen-Kanäle wird erreicht, dass über einen größeren Winkelbereich zumindest ein oder mehrere Venturidüsen-Kanäle des Anströmkörpers im Wesentlichen parallel zur Richtung des Gasstroms ausgerichtet sind, so dass Effektivität der Odorierung weniger stark von der genauen Ausrichtung des Anströmkörpers zum Gasstrom abhängt.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind an der Ausströmöffnung eines oder mehrerer Venturidüsen Strömungsbrecherelemente angeordnet. Auf diese Weise wird das aus der Venturidüse austretende Gas mit dem zerstäubten Odoriermittel verwirbelt, wodurch eine bessere Verteilung des zerstäubten bzw. verdunsteten Odoriermittels im Gasstrom in der Gasleitung erreicht wird.
Die Strömungsbrecherelemente können einstückig mit dem Anströmkörper ausgebildet sein, insbesondere wenn der Anströmkörper durch additive Fertigung hergestellt wird. Alternativ können die Strömungsbrecherelemente auch nachträglich an den Anströmkörper angesetzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Injektionseinrichtung einen Einlass zum Anschluss einer Odoriermittelquelle auf, mit dem die ein oder mehreren Odoriermittel-Zuleitungen in flüssigkeitsleitender Weise verbunden sind. Der Einlass ist vorzugsweise in einem bei bestimmungsgemäßer Installation außerhalb der Gasleitung angeordneten Bereich der Injektionseinrichtung angeordnet, beispielsweise an einer entsprechenden Seite eines Montageelements. Auf diese Weise können bei der Installation eine Odoriermittelquelle einfach an die Injektionseinrichtung angeschlossen und die Odoriermittel-Zuleitungen im Betrieb mit Odoriermittel versorgt werden. Bei mehreren Venturidüsen ist im Anströmkörper vorzugsweise ein Verteilerkanal vorgesehen, über den die einzelnen Odoriermittel-Zuleitungen mit dem Einlass verbunden sind.
Geeignete Materialien für den Anströmkörper sind insbesondere Keramik, Metall und/oder Kunststoff. Entsprechend ist der Anströmkörper bei einer weiteren Ausführungsform vorzugsweise aus Keramik, Metall und/oder Kunststoff hergestellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Anströmkörper ein einstückig gefertigter Körper, in den die ein oder mehreren Venturidüsen-Kanäle und Odoriermittel-Zuleitungen eingelassen sind. Gegenüber einem aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten Anströmkörper kann so eine höhere Stabilität und/oder Dichtheit der innerhalb des Anströmkörpers verlaufenden Kanäle bzw. Zuleitungen erreicht werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Anströmkörper ein durch additive Fertigung hergestelltes Bauteil. Die additive Fertigung wird allgemein auch als 3D-Druck bezeichnet.
Der Anströmkörper ist mit den ein oder mehreren Venturidüsen und Odoriermittel-Zuleitungen sowie mit einem ggf. vorhandenen Verteilerkanal ein recht komplexes Bauteil mit inneren Kanälen und Leitungen, dessen Herstellung mit konventionellen Herstellungsverfahren aufwändig oder - je nach Geometrie - ggf. nicht möglich ist. Durch die additive Fertigung lassen sich demgegenüber auch komplexe Strukturen mit inneren Kanälen und Leitungen wirtschaftlich und in einem Stück herstellen.
Denkbare additive Fertigungsverfahren sind zum Beispiel additive Fertigungsverfahren mit Pulver wie selektives Laserschmelzen (SLS - „Selective Laser Sintering“) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM - „Electron Beam Melting“) oder additive Fertigungsverfahren mittels geschmolzener Materialien wie Schmelzschichtung (FFF - „Fused Filament Fabrication“). Ebenso denkbar sind jedoch auch additive Fertigungsverfahren mit flüssigen Materialien wie zum Beispiel Stereolithografie (STA).
Entsprechend wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der zuvor beschriebenen Injektionseinrichtung, bei dem die Injektionseinrichtung zumindest teilweise durch additive Fertigung hergestellt wird, wobei der Anströmkörper durch additive Fertigung hergestellt wird, indem ein Körper mit darin eingelassenen ein oder mehreren Venturidüsen-Kanälen und Odoriermittel-Zuleitungen additiv gefertigt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Injektionseinrichtung, deren Verwendung, der Vorrichtung und des Verfahrens zur Herstellung der Injektionseinrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
Figurenliste

1 ein Beispiel einer Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms in einer Gasleitung,
2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Injektionseinrichtung zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in einen durch eine Gasleitung strömenden Gasstrom in schematischer Seitenansicht,
3 eine seitliche Schnittansicht der Injektionseinrichtung aus 2,
4a-c Schnittansichten der Injektionseinrichtung aus 2 in verschiedenen Schnittebenen,
5 ein Ausführungsbespiel der Verwendung und der Vorrichtung und
6a-b ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Injektionseinrichtung.

1 zeigt zunächst den Aufbau einer Vorrichtung zur Odorierung eines Gasstroms aus dem Stand der Technik in schematischer Darstellung.
In 1 ist ein Rohrleitungsabschnitt 1 einer Gasleitung 2 dargestellt, der in Strömungsrichtung des Gases einem Gaszähler 3 nachgeschaltet ist. Die Vorrichtung zur Odorierung kann beispielsweise in einer GDRM-Anlage eines örtlichen Gasverteilnetzes angeordnet sein. In der Gasleitung 2 wird vorliegend aus einem Hochdrucktransportnetz Erdgas für das Gasdruckverteilnetz mit einem reduzierten Druck bereitgestellt.
In Strömungsrichtung hinter dem Gaszähler 3 wird ein flüssiges Odoriermittel, beispielsweise in Form von THT, über eine Injektionseinrichtung 4 in die Gasleitung 2 eingebracht.
Dazu wird das Odoriermittel einem Odoriermittelgebinde 5 entnommen und der Injektionseinrichtung 4 über eine Dosierpumpe 6 zugeführt. Die Dosierpumpe 6 ist über ein Steuergerät 7 mit dem Gaszähler 3 verbunden. Der Gaszähler 3 liefert an das Steuergerät 7 eine Information über den Gasvolumenstrom in der Gasleitung 2 und das Steuergerät 7 steuert die Dosierpumpe 6 derart an, dass die Dosierpumpe 6 eine an den Gasvolumenstrom angepasste Menge Odoriermittel zur Injektionseinrichtung 4 fördert. Zur Regelung der Dosierpumpe 6 kann ein Durchflussmesser 9 vorgesehen sein, der den von der Dosierpumpe 6 gepumpten Odoriermittelvolumenfluss misst. Weiterhin kann ein Füllstandmesser 10 vorgesehen sein, um den Füllstand im Odoriermittelgebinde 5 zu überwachen. Zwischen der Dosierpumpe 6 und der Injektionseinrichtung 4 ist vorzugsweise eine Rückschlagklappe 11 vorgesehen, um eine Gasströmung aus der Gasleitung 2 zum Odoriermittelgebinde 5 zu verhindern.
Die 2, 3 und 4a-c zeigen nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Injektionseinrichtung. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht und 3 eine schematische seitliche Schnittansicht der Injektionseinrichtung 20 entsprechend der in den 4a-c eingezeichneten Schnittebene „III“. Die 4a-c zeigen weitere schematische Schnittansichten der Injektionseinrichtung 20 in verschiedenen Schnittebenen. In 2 und 3 bezeichnen „IVa“ die Schnittebene von 4a, „IVb“ die Schnittebene von 4b und „IVc“ die Schnittebene von 4c. 5 zeigt weiterhin in schematischer Darstellung die Verwendung der Injektionseinrichtung 20 zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels 22 in einen durch eine Gasleitung 24 strömenden Gasstrom 26 sowie als Vorrichtung 28 ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit der Injektionseinrichtung 20.
Die Injektionseinrichtung 20 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Anströmkörper 30 und Montagemittel 32 in Form eines vorzugsweise mit einem Gewinde 34 versehenen Montageelements 36, dessen Außengeometrie so bemessen ist, dass er - wie in 5 dargestellt - in eine seitlich an einer Gasleitung 24 angesetzte Muffe 38, beispielsweise eine standardisierte ¾‟-Muffe, eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt werden kann.
Im montierten Zustand (s. 5) ist der Anströmkörper 30 derart in der Gasleitung 24 positioniert, dass er durch den Gasstrom 26 angeströmt wird.
Der Anströmkörper 30 erstreckt sich von dem Montageelement 36 in einer axialen Erstreckungsrichtung A und weist drei in der axialen Erstreckungsrichtung A zueinander versetzte Venturidüsen 40a-c auf, von denen jede einen zwischen einer Einströmöffnung 42a-c und einer Ausströmöffnung 44a-c verlaufenden Venturidüsen-Kanal 46a-c aufweist. Die Venturidüsen-Kanäle 46a-c weisen jeweils einen im Querschnitt verjüngten Bereich 48a-c auf, in den eine zur Zuführung eines flüssigen Odoriermittels 22 vorgesehene Odoriermittel-Zuleitung 50a-c mündet.
Die Odoriermittel-Zuleitungen 50a-c sind wie in 3 dargestellt über einen Verteilerkanal 52 mit einem am Montageelement 36 angeordneten Einlass 54 verbunden, der im montierten Zustand (s. 5) außerhalb der Gasleitung 24 angeordnet ist und an den eine Odoriermittelquelle 56 zum Beispiel in Form eines Odoriermittelgebindes 58 angeschlossen werden kann, um die Odoriermittel-Zuleitungen 50a-c mit Odoriermittel 22 zu versorgen.
Die Venturidüsen-Kanäle 46a-c weisen jeweilige Erstreckungsrichtungen K_A, K_B und Kc auf, in denen sich die jeweiligen Venturidüsen-Kanäle 46a-c von der Einströmöffnung 42a-c zur Ausströmöffnung 44a-c erstrecken. Die Erstreckungsrichtungen K_A, K_B und Kc verlaufen in Bezug auf eine Schnittebene senkrecht zur axialen Erstreckungsrichtung A des Anströmkörpers 30 jeweils in Winkeln zueinander. Der Winkel α zwischen K_A und K_B und der Winkel β zwischen K_B und K_C liegen vorzugsweise im Bereich von 5° bis 45°, beispielsweise bei 10°.
5 zeigt nun die Verwendung der Injektionseinrichtung 20 zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels in einen durch die Gasleitung 24 strömenden Gasstrom 26 sowie die Vorrichtung 28 mit der Injektionseinrichtung 20. Die Injektionseinrichtung 20 ist mit dem Montageelement 36 in die seitlich an der Gasleitung 24 vorgesehenen Muffe 38 eingeschraubt, so dass der Anströmkörper 30 in die Gasleitung 24 ragt und von dem Gasstrom angeströmt wird.
Die Ausrichtung der Venturidüsen 40a-c des Anströmkörpers 30 zur Strömungsrichtung des Gasstroms 26 ist beim Einschrauben des Montageelements 36 in die Muffe nicht immer genau möglich. Durch die in einem Winkel zueinander verlaufenden Erstreckungsrichtungen K_A, K_B und K_C der Venturidüsen-Kanäle 46a-c wird erreicht, dass auch bei einer Verdrehung des Anströmkörpers 30 in Bezug auf die Gasleitung 24 jedenfalls eine oder mehrere der Venturidüsen 40a-c im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Gasstroms 26 ausgerichtet sind, wodurch die Anströmung der Venturidüsen verbessert und die Effektivität der Odorierung erhöht wird.
Die Vorrichtung 28 umfasst weiterhin die Odoriermittelquelle 56 in Form eines Odoriermittelgebindes 58, das über eine Zuleitung 60 mit dem außerhalb der Gasleitung 24 angeordneten Einlass 54 der Injektionseinrichtung 20 verbunden ist.
Wenn der Anströmkörper 30 im Betrieb durch den Gasstrom 26 angeströmt wird, strömt Gas durch die Einströmöffnungen 42a-c der Venturidüsen 40a-c und durch die Venturidüsen-Kanäle 46a-c. Im verjüngten Bereich 48a-c kommt es dabei durch den Venturi-Effekt zu einer Druckreduzierung, wodurch das Odoriermittel 22 aus den Odoriermittel-Zuleitungen 50a-c angesaugt und zerstäubt wird. Das mit zerstäubtem Odoriermittel 22 angereicherte Gas tritt aus den Ausströmöffnungen 44a-c aus und vermischt sich mit dem übrigen Gas des Gasstroms 26, so dass der Gasstrom 26 effektiv odoriert wird.
Der Anströmkörper (wie zum Beispiel der Anströmkörper 30) ist mit den Venturidüsen 40a-c, den Odoriermitteil-Zuleitungen 50a-c und insbesondere dem Verteilerkanal 52 ein recht komplexes Bauteil mit inneren Kanälen und Leitungen.
Die Herstellung des Anströmkörpers 30 mit konventionellen Herstellungsverfahren ist recht aufwändig und wird in aller Regel eine Herstellung mehrerer separater Einzelteile erfordern, die dann zu dem Anströmkörper zusammengesetzt werden. Im Falle des Anströmkörpers 30 ist es beispielsweise möglich, die durch die Schnittebene „III“ getrennten Bereiche des Anströmkörpers 30 als separate Anströmkörper-Hälften konventionell zu fertigen und diese dann zum Anströmkörpers 30 zusammenzusetzen. Der Verteilerkanal 52 und die Odoriermitteil-Zuleitungen 50a-c werden dann beim Zusammensetzen der beiden Anströmkörper-Hälften durch in die Kontaktoberfläche der Anströmkörper-Hälften eingebrachte, zueinander korrespondierende Vertiefungen gebildet.
Anstelle einer Herstellung des Anströmkörpers mit konventionellen Herstellungsverfahren ist eine Herstellung durch additive Fertigung bevorzugt. Durch die additive Fertigung kann ein Anströmkörper wie der Anströmkörper 30 in einem Stück mit den Venturidüsen 40a-c, den Odoriermitteil-Zuleitungen 50a-c und dem Verteilerkanal 52 gefertigt werden.
Das Montageelement 36 kann ebenfalls durch additive Fertigung hergestellt werden, ggf. einstückig mit dem Anströmkörper 30. Es ist aber auch denkbar, das Montageelement 36 konventionell zu fertigen und dann mit dem Anströmkörper 30 zu verbinden.
Die 6a-b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Injektionseinrichtung. Die Injektionseinrichtung 70 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die Injektionseinrichtung 20 aus 2. Insbesondere weist die Injektionseinrichtung 70 neben dem in 6a dargestellten Anströmkörper 72 auch ein (nicht dargestelltes) Montageelement wie das Montageelement 36 auf.
Die Injektionseinrichtung 70 unterscheidet sich von der Injektionseinrichtung 20 durch den Aufbau des Anströmkörpers. Der Anströmkörper 72 der Injektionseinrichtung 70 ist in 6a teilweise im seitlichen Querschnitt dargestellt.
6b zeigt den in 6a durch den gestrichelten Rahmen gekennzeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung.
Der Anströmkörper 72 weist eine Vielzahl von Venturidüsen auf, von denen in 6a fünf Venturidüsen 74a-e dargestellt sind, die - wie bei der Injektionseinrichtung 20 - jeweils einen von einer Einströmöffnung 76a-e zu einer Ausströmöffnung 78a-e verlaufenden Venturidüsen-Kanal 80a-e mit einem verjüngten Bereich 82a-e aufweisen, in den eine Odoriermittel-Zuleitung 84a-e mündet. In 6b ist dies exemplarisch mit der Odoriermittel-Zuleitung 84b für die Venturidüse 74b gezeigt. Die Venturidüsen 74a-e sind wie in 6a dargestellt in Richtung der axialen Erstreckungsrichtung A des Anströmkörpers 72 versetzt zueinander angeordnet.
Der weitere Verlauf der Odoriermittel-Zuleitungen 84a-e der Venturidüsen 74a-e über einen Verteilerkanal 52 zu einem Einlass 54 zum Anschluss einer Odoriermittelquelle liegt unterhalb der in 6A gezeigten Schnittebene und ist daher nicht sichtbar. Für einen beispielhaften Verlauf wird auf 3 verwiesen.
In 6a-b sind die Odoriermittel-Zuleitungen 84a-e der Venturidüsen 74a-e im Bereich der Mündung in den jeweiligen Venturidüsen-Kanal 80a-e in Form von Injektionsnadeln dargestellt. Alternativ können die Odoriermittel-Zuleitungen 84a-e der Venturidüsen 74a-e auch unmittelbar an der Wandung der Venturidüsen-Kanäle 80a-e in diese münden, wodurch die Fertigung des Anströmkörpers 72, insbesondere eine einstückige Fertigung, vereinfacht wird.
Die Venturidüsen-Kanäle 80a-e weisen in 6a zueinander parallele Erstreckungsrichtungen L_A - L_E auf. Auf diese Weise kann eine effektive Odorierung des in einer Gasleitung 24 strömenden Gasstroms 26 erreicht werden, wenn der Anströmkörper 72 genau ausgerichtet wird, so dass die Erstreckungsrichtungen der Venturidüsen-Kanäle 80a-e parallel zum Gasstrom 26 verlaufen.
Alternativ können die Erstreckungsrichtungen mehrerer der Venturidüsen-Kanäle 80a-e auch wie bei dem Anströmkörper 30 unter einem Winkel zueinander verlaufen, so dass eine effektive Odorierung auch bei einer weniger genauen Ausrichtung des Anströmkörpers 72 in der Gasleitung 24 erreicht wird.
An den Ausströmöffnungen 78a-e der Venturidüsen 74a-e sind Strömungsbrecherelemente 86 vorgesehen, durch den der aus dem Venturidüsen-Kanal 80a-e austretende Gasstrom verwirbelt wird, wodurch eine bessere Durchmischung des zerstäubten Odoriermittels 22 in dem in der Gasleitung 24 strömenden Gasstrom 26 erreicht werden kann. Derartige Strömungsbrecherelemente können gemäß einem Ausführungsbeispiel auch an den Ausströmöffnungen 44a-c des Anströmkörpers 30 vorgesehen werden.

Claims

Injektionseinrichtung (20, 70) zur Injektion eines flüssigen Odoriermittels (22) in einen durch eine Gasleitung (24) strömenden Gasstrom (26), wobei die Injektionseinrichtung (20, 70) einen Anströmkörper (30, 72) zur Positionierung im Gasstrom (26) in einer Gasleitung (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkörper (30, 72) eine Venturidüse (40a-c, 74a-e) mit einem zwischen einer Einströmöffnung (42a-c, 76a-e) und einer Ausströmöffnung (44a-c, 76a-e) verlaufenden Venturidüsen-Kanal (46a-c, 74a-e) aufweist, wobei der Venturidüsen-Kanal (46a-c, 74a-e) einen im Querschnitt verjüngten Bereich (48a-c, 82a-e) aufweist, in den eine zur Zuführung eines flüssigen Odoriermittels (22) vorgesehene Odoriermittel-Zuleitung (50a-c, 84a-e) mündet.
Injektionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkörper (30, 72) mehrere Venturidüsen (40a-c, 74a-e) aufweist, wobei jede der mehreren Venturidüsen (40a-c, 74a-e) einen zwischen einer jeweiligen Einströmöffnung (42a-c, 76a-e) und einer jeweiligen Ausströmöffnung (44a-c, 76a-e) verlaufenden Venturidüsen-Kanal (46a-c, 74a-e) mit einem im Querschnitt verjüngten Bereich (48a-c, 82a-e) aufweist, in den eine jeweilige Odoriermittel-Zuleitung (50a-c, 84a-e) für ein flüssiges Odoriermittel (22) mündet.
Injektionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (20, 70) Montagemittel (32) zur Montage der Injektionseinrichtung (20, 70) an einer Gasleitung (24) aufweist.
Injektionseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkörper (30, 72) eine axiale Erstreckungsrichtung (A) aufweist, in der sich der Anströmkörper (30, 72) ausgehend vom Bereich der Montagemittel (32) erstreckt und dass mehrere der Venturidüsen (40a-c, 74a-e) in Richtung der axialen Erstreckungsrichtung (A) versetzt zueinander angeordnet sind.
Injektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüsen-Kanäle (46a-c, 74a-e) mindestens zweier Venturidüsen (40a-c, 74a-e) des Anströmkörpers (30, 72) Erstreckungsrichtungen (K_A - K_C, L_A - L_E) aufweisen, die unter einem Winkel (α, β) zueinander verlaufen, insbesondere unter einem Winkel von mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 10°.
Injektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausströmöffnung (44a-c, 76a-e) eines oder mehrerer Venturidüsen (40a-c, 74a-e) Strömungsbrecherelemente (86) angeordnet sind.
Injektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinrichtung (20, 70) einen Einlass (54) zum Anschluss einer Odoriermittelquelle (56) aufweist, mit dem die ein oder mehreren Odoriermittel-Zuleitungen (50a-c, 84a-e) in flüssigkeitsleitender Weise verbunden sind.
Injektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkörper (30, 72) ein einstückig gefertigter Körper ist, in den die ein oder mehreren Venturidüsen-Kanäle (46a-c, 74a-e) und Odoriermittel-Zuleitungen (50a-c, 84a-e) eingelassen sind.
Injektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkörper (30, 72) aus Keramik, Metall oder Kunststoff hergestellt ist.
Injektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmkörper (30, 72) ein durch additive Fertigung hergestelltes Bauteil ist.
Verwendung einer Injektionseinrichtung (20, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Odorierung eines Gasstroms (26) in einer Gasleitung (24).
Vorrichtung (28) zur Odorierung eines Gasstroms (26) in einer Gasleitung (24), umfassend eine Injektionseinrichtung (20, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die derart an eine Gasleitung (24) angeschlossen ist, dass der Anströmkörper (30, 72) in der Gasleitung (24) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Injektionseinrichtung (20, 70) nach Anspruch 10, bei dem die Injektionseinrichtung (20, 70) zumindest teilweise durch additive Fertigung hergestellt wird, wobei der Anströmkörper (30, 72) durch additive Fertigung hergestellt wird, indem ein Körper mit darin eingelassenen ein oder mehreren Venturidüsen-Kanälen (46a-c, 74a-e) und Odoriermittel-Zuleitungen (50a-c, 84a-e) additiv gefertigt wird.