DE102021105278A1

DE102021105278A1 - Equalizing valve for equalizing a pressure for a measurement of a fluid sample under atmospheric pressure, measuring arrangement and method for determining a property of a fluid sample

Info

Publication number: DE102021105278A1
Application number: DE102021105278.5A
Authority: DE
Inventors: Wenjing ZHU
Original assignee: Photonlab Instr GmbH; Photonlab Instruments GmbH
Current assignee: Photonlab Instr GmbH; Photonlab Instruments GmbH
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsventil zum Ausgleichen eines Druckes für eine Messung einer Fluidprobe unter Atmosphärendruck mit einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse längsbeweglichen Ventilkolben, einer Probenzuführung, einer Probenabführung und einer Öffnung zu einer freien Atmosphäre, wobei der Ventilkolben entlang einer Längsachse zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich im Ventilgehäuse aufgenommen ist, wobei mittels des Ventilkolbens in der ersten Stellung die Probenzuführung fluidleitend mit der Probenabführung verbunden und in einer zweiten Stellung die Probenabführung mit der Öffnung zu einer freien Atmosphäre verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Messanordnung zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mittels einer chemischen Analyse, wobei die Fluidprobe einem Analysegerät zuleitbar ist, und ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mit einem Analysegerät unter Atmosphärendruck.The invention relates to a compensating valve for equalizing a pressure for a measurement of a fluid sample under atmospheric pressure with a valve housing, a valve piston longitudinally movable in the valve housing, a sample feed, a sample discharge and an opening to a free atmosphere, the valve piston along a longitudinal axis between a first position and a second position is movably accommodated in the valve housing, the sample supply being fluidly connected to the sample discharge by means of the valve piston in the first position and the sample discharge being connected to the opening to a free atmosphere in a second position. The invention also relates to a measuring arrangement for determining a property of a fluid sample by means of a chemical analysis, wherein the fluid sample can be fed to an analysis device, and a method for determining a property of a fluid sample with an analysis device under atmospheric pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsventil zum Ausgleichen eines Drucks für eine Messung einer Fluidprobe unter Atmosphärendruck mit einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse längs beweglichen Ventilkolben, einer Probenzuführung, einer Probenabführung und einer Öffnung zu einer freien Atmosphäre, wobei der Ventilkolben entlang einer Längsachse zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich im Ventilgehäuse aufgenommen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Messanordnung zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mittels einer chemischen und/oder physikalischen Analyse, wobei die Fluidprobe einem Analysegerät zuleitbar ist, und ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mit einem Analysegerät unter Atmosphärendruck.The invention relates to a compensation valve for equalizing a pressure for a measurement of a fluid sample under atmospheric pressure with a valve housing, a valve piston longitudinally movable in the valve housing, a sample feed, a sample discharge and an opening to a free atmosphere, the valve piston along a longitudinal axis between a first position and a second position is movably received in the valve housing. The invention also relates to a measuring arrangement for determining a property of a fluid sample by means of a chemical and / or physical analysis, wherein the fluid sample can be fed to an analysis device, and a method for determining a property of a fluid sample with an analysis device under atmospheric pressure.

Für die Analyse von Fluidproben wird üblicherweise eine Fluidprobe, welche unter einem Druck steht, einem Analysegerät zugeleitet. Bei bekannten Verfahren sowie auch bekannten Messanordnungen für eine solche Beprobung und/oder Analyse steht dabei das Fluid im Analysegerät unter einem gewissen Druck, sodass zumindest die Gasmenge oder auch andere Eigenschaften der Fluidprobe verfälscht wird oder werden. Damit wird auch häufig das Messergebnis verfälscht oder muss aufwändig kompensiert werden.For the analysis of fluid samples, a fluid sample which is under pressure is usually fed to an analysis device. In known methods and also known measuring arrangements for such a sampling and / or analysis, the fluid in the analysis device is under a certain pressure, so that at least the amount of gas or other properties of the fluid sample is or will be falsified. This also often falsifies the measurement result or has to be compensated for in a complex manner.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the invention is to improve the state of the art.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Ausgleichsventil zum Ausgleichen eines Drucks für eine Messung einer Fluidprobe unter Atmosphärendruck mit einem Ventilgehäuse, einem im Ventilgehäuse längsbeweglichen Ventilkolben, einer Probenzuführung, einer Probenabführung und einer Öffnung zu einer freien Atmosphäre, wobei der Ventilkolben entlang einer Längsachse zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung beweglich im Ventilgehäuse aufgenommen ist, wobei mittels des Ventilkolbens in der ersten Stellung die Probenzuführung fluidleitend mit der Probenabführung verbunden und in einer zweiten Stellung die Probenabführung mit der Öffnung zu einer freien Atmosphäre verbunden ist.The object is achieved by a compensating valve for compensating a pressure for a measurement of a fluid sample under atmospheric pressure with a valve housing, a valve piston longitudinally movable in the valve housing, a sample feed, a sample discharge and an opening to a free atmosphere, the valve piston along a longitudinal axis between a first Position and a second position is movably received in the valve housing, the sample supply being fluidly connected to the sample discharge by means of the valve piston in the first position and the sample discharge being connected to the opening to a free atmosphere in a second position.

Damit kann das Ausgleichsventil derart genutzt werden, dass in der ersten Stellung die Probenzuführung fluidleitend mit der Probenabführung verbunden und damit eine entsprechende Fluidprobe über die Probenabführung einem Analysegerät zuführbar ist. Sobald die Fluidprobe dann, beispielsweise getrieben durch einen Druck, über die Probenabführung in das Analysegerät eingebracht wurde, kann der Ventilkolben in die zweite Stellung überführt werden. Sodann wird die Probenabführung mit der Öffnung zu einer freien Atmosphäre verbunden, sodass die Fluidprobe drucklos gegenüber der freien Atmosphäre gemacht werden kann. Im Ergebnis liegt dann die Fluidprobe im Analysegerät unter Atmosphärendruck und damit unter definierten Parametern vor.The equalizing valve can thus be used in such a way that, in the first position, the sample feed is connected to the sample discharge in a fluid-conducting manner and a corresponding fluid sample can thus be fed to an analysis device via the sample discharge. As soon as the fluid sample has then been introduced into the analysis device via the sample discharge, for example driven by pressure, the valve piston can be moved into the second position. The sample outlet is then connected to the opening to form a free atmosphere, so that the fluid sample can be made pressureless in relation to the free atmosphere. As a result, the fluid sample is then available in the analyzer under atmospheric pressure and thus under defined parameters.

Folgende Begriffe seien an dieser Stelle erläutert:The following terms are explained at this point:

Ein „Ausgleichsventil“ kann dabei jede Einrichtung sein, welche Fluidströme, insbesondere zum Ausgleichen eines Drucks oder einer Fluidmenge, schalten oder anderweitig lenken kann. Ein solches Ausgleichsventil kann dabei auch graduell, insbesondere stufenlos, zwischen einer jeweiligen offenen Stellung und einer jeweiligen geschlossenen Stellung schaltbar sein.A “compensating valve” can be any device which can switch or otherwise direct fluid flows, in particular to compensate for a pressure or a fluid quantity. Such a compensating valve can also be switchable gradually, in particular continuously, between a respective open position and a respective closed position.

Eine „Fluidprobe“ ist beispielsweise eine Gasmenge, ein Gasgemisch oder eine Flüssigkeit, welche zum Bestimmen einer Eigenschaft oder mehrerer Eigenschaften in beispielsweise ein Analysegerät eingeleitet wird oder eingeleitet werden soll.A “fluid sample” is, for example, an amount of gas, a gas mixture or a liquid which is introduced or is intended to be introduced into, for example, an analysis device in order to determine a property or several properties.

Eine „Messung“ einer Fluidprobe beschreibt jedes Bestimmen einer Eigenschaft der Fluidprobe, beispielsweise eine Gasanalyse, eine Gaschromatographie oder auch eine Mengen- oder Massenbestimmung eines Gases, eines Gasgemisches oder einer entsprechenden Flüssigkeit.A “measurement” of a fluid sample describes each determination of a property of the fluid sample, for example a gas analysis, a gas chromatography or also a determination of the quantity or mass of a gas, a gas mixture or a corresponding liquid.

„Atmosphärendruck“ ist beispielsweise der aktuell in der freien Atmosphäre um eine Messstelle oder einen Ort, an dem die Messung durchgeführt wird, vorherrschende Luftdruck. Dieser Atmosphärendruck hängt dabei von Wetter, Temperatur sowie auch Luftfeuchtigkeit ab. Weiterhin kann ein solcher Atmosphärendruck auch ein um eine entsprechende Messung herrschender Druck in einem Gefäß oder ein Referenzdruck sein.“Atmospheric pressure” is, for example, the air pressure currently prevailing in the free atmosphere around a measuring point or a location where the measurement is being carried out. This atmospheric pressure depends on the weather, temperature and humidity. Furthermore, such an atmospheric pressure can also be a pressure prevailing around a corresponding measurement in a vessel or a reference pressure.

Ein „Ventilgehäuse‟ kann jede technische Einrichtung sein, welche Bauteile eines Ventils aufnimmt, lagert oder anderweitig aufnimmt. Ein solches Ventilgehäuse kann dabei beispielsweise eine Ventilkammer, einen Innenraum, Anschlüsse sowie auch Abgänge für Fluide aufweisen. Beispielsweise sind an einem solchen Ventilgehäuse Anschlussflansche oder Steckverbinder für entsprechende Schlauch- oder Rohrleitungen angeordnet.A “valve housing” can be any technical device that accommodates, stores or otherwise accommodates components of a valve. Such a valve housing can have, for example, a valve chamber, an interior space, connections and also outlets for fluids. For example, connection flanges or plug connectors for corresponding hose lines or pipelines are arranged on such a valve housing.

Ein „Ventilkolben“ ist innerhalb eines Ventils ein zumeist beweglich angeordnetes Element, welches mittels einer Bewegung unterschiedliche Zugänge und/oder Abgänge des Ventils derart öffnet oder verschließt, dass ein Fluid durch einen geöffneten Zugang und/oder geöffneten Abgang zufließen oder abfließen kann. Ein solcher Ventilkolben ist dabei beispielsweise rotationssymmetrisch im Sinne eines Schiebers und/oder eines Kugelventils oder auch prismatisch, nämlich als längsbeweglicher Ventilkolben eines Nadelventils oder eines sogenannten Sitzventils, ausgeführt.A “valve piston” is a mostly movably arranged element within a valve, which by means of a movement opens or closes different inlets and / or outlets of the valve in such a way that a fluid can flow in or out through an open inlet and / or open outlet. Such a valve piston is for example rotationally symmetrical in the sense of a slide and / or a ball valve or also prismatic, namely as a longitudinally movable one Valve piston of a needle valve or a so-called seat valve executed.

Eine „Probenzuführung“ ist beispielsweise ein Zugang oder eine Zuleitöffnung des Ausgleichsventils, welche mittels des Ventilkolbens verschlossen werden kann und zum Zuführen der Fluidprobe in das Ausgleichsventil dient.A “sample feed” is, for example, an access or a feed opening of the equalization valve, which can be closed by means of the valve piston and is used to feed the fluid sample into the equalization valve.

Eine „Probenabführung“ kann dabei jede mittels des Ventilkolbens verschließbare Öffnung, Zuleitung oder Ableitung des Ausgleichsventils sein, mittels welcher die Fluidprobe an weiterführende Apparaturen, beispielsweise ein Analysegerät, weitergeleitet werden kann.A “sample discharge” can be any opening, supply line or discharge line of the equalizing valve that can be closed by means of the valve piston, by means of which the fluid sample can be passed on to further apparatus, for example an analysis device.

Eine „Öffnung zu einer freien Atmosphäre“ beschreibt eine entsprechende weitere Öffnung des Ausgleichsventils, welche mittels des Ventilkolbens verschließbar ist und beispielsweise einen Innenraum des Ausgleichsventils mit der freien Atmosphäre, als dem Atmosphärendruck, verbindet.An “opening to a free atmosphere” describes a corresponding further opening of the equalizing valve, which can be closed by means of the valve piston and, for example, connects an interior of the equalizing valve to the free atmosphere, as atmospheric pressure.

In einer Ausführungsform ist der ersten Stellung die Öffnung zu einer freien Atmosphäre verschlossen und/oder in der zweiten Stellung die Probenzuführung verschlossen. Damit kann das Ausgleichsventil als Wechselschaltventil oder Umschaltventil betrieben werden.In one embodiment, the opening to a free atmosphere is closed in the first position and / or the sample feed is closed in the second position. The equalizing valve can thus be operated as a changeover valve or a changeover valve.

Um das Ausgleichsventil als Wechselventil oder Umschaltventil wirtschaftlich fertigen zu können, weist der Ventilkolben einen ersten Kolbensitz und einen zweiten Kolbensitz und das Ventilgehäuse einen ersten Ventilsitz und einen zweiten Ventilsitz auf, wobei in der ersten Stellung der erste Ventilsitz vom ersten Kolbensitz und in der zweiten Stellung der zweite Ventilsitz vom zweiten Kolbensitz verschlossen ist.In order to be able to economically manufacture the compensating valve as a shuttle valve or switch valve, the valve piston has a first piston seat and a second piston seat and the valve housing has a first valve seat and a second valve seat, the first valve seat being separated from the first piston seat in the first position and the first piston seat in the second position the second valve seat is closed by the second piston seat.

Ein „Kolbensitz“ ist dabei beispielsweise ein rotationssymmetrisch ausgearbeiteter Teil des Ventilkolbens, welcher an einem entsprechend korrespondierend zum Kolbensitz ausgearbeiteten Ventilsitz angelegt werden kann und damit einen entsprechenden Abgang, Zugang oder eine entsprechende Öffnung des Ventils fluiddicht verschließt. Damit kann der Ventilkolben als günstiges, rotationssymmetrisches Drehteil ausgeführt werden.A “piston seat” is, for example, a rotationally symmetrical part of the valve piston, which can be placed on a valve seat corresponding to the piston seat and thus closes a corresponding outlet, access or opening of the valve in a fluid-tight manner. The valve piston can thus be designed as an inexpensive, rotationally symmetrical rotating part.

Ein „Ventilsitz“ ist der zum Kolbensitz korrespondierend ausgestaltete Teil des Ausgleichsventils, beispielsweise des Ventilgehäuses.A “valve seat” is that part of the compensating valve configured to correspond to the piston seat, for example the valve housing.

Um ein sicheres Durchleiten der Fluidprobe durch das Ventilgehäuse um den Ventilkolben herum zu gewährleisten, weist das Ventilgehäuse einen den Ventilkolben zumindest teilweise umgebenden Hohlraum auf, wobei der Hohlraum mit der Probenabführung und in der ersten Stellung mit der Probenzuführung und in der zweiten Stellung mit der freien Atmosphäre verbunden ist, sodass die Probenabführung wechselweise mit der Probenzuführung oder der freien Atmosphäre verbindbar ist.In order to ensure a safe passage of the fluid sample through the valve housing around the valve piston, the valve housing has a cavity at least partially surrounding the valve piston, the cavity with the sample removal and in the first position with the sample supply and in the second position with the free one Atmosphere is connected, so that the sample discharge can be connected alternately with the sample supply or the free atmosphere.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Ventilkolben entlang der Längsachse beweglich im Ventilgehäuse gelagert, insbesondere mittels eines Gleitlagers. Insbesondere weist dabei das Ventilgehäuse und/oder der Ventilkolben einen Edelstahl auf, sodass insbesondere ein Verwenden mit korrosiven Fluiden oder korrosiven Fluidproben ermöglicht ist.In a further embodiment, the valve piston is movably supported along the longitudinal axis in the valve housing, in particular by means of a slide bearing. In particular, the valve housing and / or the valve piston are made of stainless steel, so that use with corrosive fluids or corrosive fluid samples is made possible in particular.

Ein solches Ausgleichsventil mit einem entsprechenden Ventilkolben ist besonders einfach herzustellen und zu montieren.Such a compensating valve with a corresponding valve piston is particularly easy to manufacture and assemble.

Eine „Längsachse“ ist dabei eine Achse, welche im Wesentlichen parallel zu einer Längsausdrehung des Ausgleichsventils verläuft und als Bewegungsachse des Ventilkolbens dient.A “longitudinal axis” is an axis that runs essentially parallel to a longitudinal turn of the compensating valve and serves as the axis of movement of the valve piston.

Ein „Gleitlager“ ist eine technische Einrichtung zum Lagern von Bauteilen gegeneinander, wobei insbesondere eine Anordnung zweier Feststoffe aufeinander so gewählt ist, dass ein bewegliches Abgleiten der unterschiedlichen Bauteile gegeneinander ermöglicht ist. Ein solches Gleitlager kann dabei beispielsweise mit einem Schmierstoff geschmiert sein. Weiterhin kann ein solches Gleitlager aus beispielsweise Metallen und/oder technischen Kunststoffen schmierstofffrei gewählt sein, sodass insbesondere für die Fluidprobe ein Verunreinigen der Fluidprobe eines Schmierstoffs zuverlässig unterbunden ist.A “plain bearing” is a technical device for mounting components against one another, whereby in particular an arrangement of two solids on top of one another is selected so that the different components can slide freely against one another. Such a plain bearing can be lubricated with a lubricant, for example. Furthermore, such a plain bearing made of, for example, metals and / or engineering plastics can be selected to be lubricant-free, so that, in particular for the fluid sample, contamination of the fluid sample of a lubricant is reliably prevented.

Ein „Edelstahl“ ist beispielsweise ein rostfreier Stahl, ein Chrom-Nickel-Stahl oder ein anderer Stahl, welcher korrosiven Fluidproben oder korrosiven Medien widersteht und dabei keine oder nur wenig Oxidation zeigt.A “stainless steel” is, for example, a stainless steel, a chrome-nickel steel or another steel which withstands corrosive fluid samples or corrosive media and shows little or no oxidation.

In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Messanordnung zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mittels einer chemischen und/oder physikalischen Analyse, wobei die Fluidprobe einem Analysegerät zuleitbar ist, und wobei ein Ausgleichsventil gemäß einer oder mehrerer der vorig beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wobei der Probenauslass mit dem Analysegerät verbunden ist, sodass mittels dem Ausgleichsventil in einer ersten Stellung ein Zuleiten der Fluidprobe zum Analysegerät und in der zweiten Stellung ein Ausgleichen des Drucks der Fluidprobe gegenüber der freien Atmosphäre ermöglicht ist.In a further aspect, the object is achieved by a measuring arrangement for determining a property of a fluid sample by means of a chemical and / or physical analysis, wherein the fluid sample can be fed to an analysis device, and wherein a compensating valve according to one or more of the embodiments described above is used, wherein the sample outlet is connected to the analysis device, so that by means of the equalizing valve, the fluid sample can be fed to the analysis device in a first position and the pressure of the fluid sample can be equalized with respect to the free atmosphere in the second position.

Eine solche Messanordnung nutzt das beschriebene Ausgleichsventil in vorteilhafter Weise, sodass innerhalb des Analysegerätes die Fluidprobe drucklos und/oder mit Atmosphärendruck analysierbar ist.Such a measuring arrangement uses the described compensating valve in an advantageous manner, so that the fluid sample can be analyzed without pressure and / or with atmospheric pressure within the analysis device.

Eine „chemische“ und/oder „physikalische“ Analyse ist dabei beispielsweise eine Gaschromatographie, eine Wägung, eine Molekülzählung oder eine Massenspektroskopie der entsprechenden Fluidprobe. Weiterhin kann eine solche chemische und/oder physikalische Analyse jede andere Form von Bestimmen einer Eigenschaft der Fluidprobe auf chemischem und/oder physikalischem Weg umfassen.A “chemical” and / or “physical” analysis is, for example, gas chromatography, weighing, molecule counting or mass spectroscopy of the corresponding fluid sample. Furthermore, such a chemical and / or physical analysis can include any other form of determining a property of the fluid sample by chemical and / or physical means.

In einer Ausführungsform ist dabei zwischen dem Ausgleichsventil und dem Analysegerät ein Mehrwegeventil angeordnet, wobei mittels des Mehrwegeventils in einer ersten Schaltstellung ein Zuleiten des Fluides zum Analysegerät und in einer zweiten Schalstellung ein Durchleiten eines Hilfsfluides durch das Analysegerät zum Spülen des Analysegerätes ermöglicht ist.In one embodiment, a multi-way valve is arranged between the equalizing valve and the analysis device, whereby the multi-way valve enables the fluid to be fed to the analysis device in a first switching position and an auxiliary fluid to be passed through the analysis device to flush the analysis device in a second switching position.

Somit kann in der jeweiligen Schaltstellung sowohl ein Zuleiten des Fluides zum Analysegerät und ein entsprechendes Drucklosmachen oder Ausgleichen eines Drucks in Richtung des Atmosphärendrucks erfolgen und in einer weiteren Schaltstellung mittels des Hilfsfluides das Analysegerät zum Spülen beschaltet sein oder auch mittels des Hilfsfluides die Fluidprobe im Analysegerät oder in das Analysegerät bewegt werden.Thus, in the respective switch position, the fluid can be fed to the analysis device and a corresponding depressurization or equalization of a pressure in the direction of atmospheric pressure can take place and, in a further switch position, the analysis device can be connected for rinsing by means of the auxiliary fluid or the fluid sample in the analysis device or by means of the auxiliary fluid be moved into the analyzer.

Ein „Mehrwegeventil“ ist dabei ein Ventil, welches mittels einer einzigen Schalthandlung unterschiedliche Wege von Öffnungen zueinander beschaltet. Solche Mehrwegeventile sind häufig als Drehventile entsprechend eines mehrteiligen Mehrwegeschiebers ausgeführt.A “multi-way valve” is a valve which, by means of a single switching operation, connects different paths from openings to one another. Such multi-way valves are often designed as rotary valves corresponding to a multi-part multi-way slide valve.

Um die Messanordnung besonders vorteilhaft beschalten zu können, ist das Mehrwegeventil ein 6-Wege-Ventil, wobei in der ersten Schaltstellung ein erster Anschluss mit einem zweiten Anschluss, ein dritter Anschluss mit einem vierten Anschluss und ein fünfter Anschluss mit einem sechsten Anschluss verbunden und in der zweiten Schaltstellung der zweite Anschluss mit dem dritten Anschluss, der vierte Anschluss mit dem fünften Anschluss und der sechste Anschluss mit dem ersten Anschluss verbunden ist, wobei die Probenabführung mit dem ersten Anschluss, das Analysegerät mit dem zweiten Anschluss und dem fünften Anschluss, ein Spülsystem für das Hilfsfluid mit dem dritten Anschluss und dem vierten Anschluss und der sechste Anschluss mit der freien Atmosphäre verbunden ist.In order to be able to connect the measuring arrangement particularly advantageously, the multi-way valve is a 6-way valve, wherein in the first switching position a first connection is connected to a second connection, a third connection is connected to a fourth connection and a fifth connection is connected to a sixth connection and in the second switch position, the second connection is connected to the third connection, the fourth connection to the fifth connection and the sixth connection to the first connection, the sample removal with the first connection, the analysis device with the second connection and the fifth connection, a rinsing system for the auxiliary fluid is connected to the third port and the fourth port and the sixth port is connected to the free atmosphere.

Somit kann in der ersten Schaltstellung ein Zuführen der Fluidprobe in das Analysegerät realisiert werden, wobei mittels des 6-Wege-Ventils das Spülsystem vom Analysegerät abgeschottet ist. Eine Ausgangsöffnung des Analysegerätes ist mittels des 6-Wege-Ventils in dieser ersten Schaltstellung dann mit der freien Atmosphäre verbunden, sodass die entsprechende Fluidprobe mittels eines Überdrucks in das Analysegerät eingebracht werden kann und das Analysegerät in Richtung der freien Atmosphäre entlüftet ist.Thus, in the first switching position, the fluid sample can be fed into the analysis device, the flushing system being sealed off from the analysis device by means of the 6-way valve. An outlet opening of the analysis device is then connected to the free atmosphere by means of the 6-way valve in this first switch position, so that the corresponding fluid sample can be introduced into the analysis device by means of an overpressure and the analysis device is vented in the direction of the free atmosphere.

In der zweiten Schaltstellung wird dann das Analysegerät mit dem Spülsystem derart verbunden, dass mittels des Spülsystems das entsprechende Hilfsfluid genutzt werden kann, um das Analysegerät zu spülen oder die Fluidprobe innerhalb des Analysegerätes zu bewegen.In the second switch position, the analysis device is connected to the rinsing system in such a way that the corresponding auxiliary fluid can be used by means of the rinsing system to rinse the analysis device or to move the fluid sample within the analysis device.

Ein „Hilfsfluid“ ist dabei ein beispielsweise inertes Gas oder eine gegenüber der Fluidprobe inerte Flüssigkeit. Beispielsweise wird oder werden hier Argon, Helium oder ein anderes Inertgas und/oder Edelgas verwendet.An “auxiliary fluid” is, for example, an inert gas or a liquid that is inert towards the fluid sample. For example, argon, helium or another inert gas and / or noble gas is or are used here.

In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mit einem Analysegerät unter Atmosphärendruck mittels einer Messanordnung gemäß einer der vorig beschriebenen Ausführungsformen mit den Schritten:

- Verbringen des Ausgleichsventil in die erste Stellung, sodass die Fluidprobe dem Analysegerät zuleitbar ist,
- Einleiten der Fluidprobe in das Analysegerät mit einem Überdruck, sodass die Fluidprobe in das Analysegerät strömt,
- Schalten des Ausgleichsventils von der ersten Stellung in die zweite Stellung, sodass die Probenabführung mit der freien Atmosphäre verbunden ist und die Fluidprobe im Analysegerät den Atmosphärendruck der freien Atmosphäre aufweist,
- Bestimmen der Eigenschaft der Fluidprobe mit dem Analysegerät,

sodass die Eigenschaft der Fluidprobe mit dem Analysegerät unter Atmosphärendruck bestimmt ist.In a further aspect, the object is achieved by a method for determining a property of a fluid sample with an analysis device under atmospheric pressure by means of a measuring arrangement according to one of the previously described embodiments with the steps:

- Bringing the equalizing valve into the first position so that the fluid sample can be fed to the analyzer,
- Introducing the fluid sample into the analyzer with an overpressure so that the fluid sample flows into the analyzer,
- Switching the equalizing valve from the first position to the second position so that the sample discharge is connected to the free atmosphere and the fluid sample in the analyzer has the atmospheric pressure of the free atmosphere,
- Determination of the property of the fluid sample with the analysis device,

so that the property of the fluid sample is determined with the analyzer under atmospheric pressure.

Mittels dieses Verfahrens kann mit der Messanordnung eine Fluidprobe dem Analysegerät zugeführt und dann gegenüber dem Atmosphärendruck in ihrem Druck ausgeglichen werden, sodass ein Bestimmen der Eigenschaft der Fluidprobe mit dem Analysegerät unter Atmosphärendruck möglich ist.By means of this method, a fluid sample can be fed to the analysis device with the measuring arrangement and its pressure can then be equalized with respect to atmospheric pressure, so that the property of the fluid sample can be determined with the analysis device under atmospheric pressure.

Ein „Einleiten“ der Fluidprobe beschreibt dabei das Überführen der entsprechenden Menge der Fluidprobe in das Analysegerät, beispielsweise mit einem Überdruck einer entsprechenden Fluidmenge in einem Aufbewahrungsgefäß.“Introducing” the fluid sample describes the transfer of the corresponding amount of the fluid sample into the analysis device, for example with an overpressure of a corresponding amount of fluid in a storage vessel.

In einer Ausführungsform wird dabei das Mehrwegeventil von der ersten Stellung in die zweite Schaltstellung umgeschaltet, sodass ein Spülen des Analysegerätes mit dem Hilfsfluid ermöglicht ist.In one embodiment, the multi-way valve is switched from the first position to the second switching position, so that the analysis device can be flushed with the auxiliary fluid.

Somit kann das Verfahren in hoher Qualität unter einem Ausnutzen des Mehrwegeventils und dessen Schaltmöglichkeiten durchgeführt werden, sodass ein zuverlässiges und bequemes Ermitteln entsprechender Eigenschaften der Fluidprobe innerhalb des Analysegerätes ermöglicht ist.Thus, the method can be carried out in high quality using the multi-way valve and its switching options, so that a reliable and convenient determination of corresponding properties of the fluid sample within the analysis device is made possible.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Ausgleichsventils zum Ausgleichen eines Druckes für eine Messung einer Fluidprobe in einer detaillierten Schnittdarstellung,
2 eine schematische Darstellung einer Messanordnung zum Messen einer Fluidprobe in einer ersten Stellung,
3 eine schematische Darstellung einer Messanordnung zum Messen einer Fluidprobe in einer zweiten Stellung,
4 eine schematische Darstellung einer Messanordnung zum Messen einer Fluidprobe in einer dritten Stellung, sowie
5 einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it

1 a schematic illustration of a compensation valve for equalizing a pressure for a measurement of a fluid sample in a detailed sectional illustration,
2 a schematic representation of a measuring arrangement for measuring a fluid sample in a first position,
3 a schematic representation of a measuring arrangement for measuring a fluid sample in a second position,
4th a schematic representation of a measuring arrangement for measuring a fluid sample in a third position, and
5 a process sequence of a method according to the invention for determining a property of a fluid sample.

Ein Ausgleichsventil 101 weist einen Anschlusskörper 103, einen Ventilkörper 105 sowie einen Antriebskörper 107 auf. Im Ventilkörper 105 ist ein Ventilkolben 111 so aufgenommen, dass der Ventilkolben 111 entlang einer Längsachse 181 im Ventilkörper 105 beweglich ist.A balancing valve 101 has a connector body 103 , a valve body 105 and a drive body 107 on. In the valve body 105 is a valve piston 111 added so that the valve piston 111 along a longitudinal axis 181 in the valve body 105 is movable.

Ein Elektromagnet 109 ist dem Antriebskörper 107 so zugeordnet, dass ein am Ventilkolben 111 angebrachter Stößel 112 betätigt werden kann. Mittels des Elektromagneten 109 kann damit der Ventilkörper 105 zwischen einer ersten Schaltposition und einer zweiten Schaltposition hin und her bewegt werden. Das Ausgleichsventil 101 ist damit als Magnetventil betreibbar.An electromagnet 109 is the drive body 107 assigned so that one on the valve piston 111 attached ram 112 can be operated. By means of the electromagnet 109 can thus the valve body 105 be moved back and forth between a first switching position and a second switching position. The equalizing valve 101 can thus be operated as a solenoid valve.

Der Ventilkörper 105 ist in einem Innenraum 113 im Ventilkörper 105 aufgenommen. Weiterhin ist ein Hohlraum 115 vorgesehen, welcher den Ventilkolben 111 teilweise umgibt. Der Hohlraum 115 ist mit einer Ableitung 116 verbunden. Der Ventilkolben 111 weist an gegenüberliegenden Seiten einen jeweiligen Ventilsitz 151 sowie 153 auf. Der Ventilsitz 151 verschließt dabei in der unteren Position des Ventilkolbens 111 einen Atmosphärenanschluss 135. In der oberen Position des Ventilkolbens 111 ist der Atmosphärenanschluss durch den Hohlraum 115 mit der Ableitung 116 verbunden.The valve body 105 is in an interior 113 in the valve body 105 recorded. There is also a cavity 115 provided which the valve piston 111 partially surrounds. The cavity 115 is with a derivative 116 connected. The valve piston 111 has a respective valve seat on opposite sides 151 as 153 on. The valve seat 151 closes in the lower position of the valve piston 111 an atmosphere connection 135 . In the upper position of the valve piston 111 is the atmosphere connection through the cavity 115 with the derivative 116 connected.

In einer oberen Position verschließt der Ventilkolben 111 mit dem Ventilsitz 153 eine Probenzuleitung 131, in der unteren Position verbindet der Ventilkolben 111 durch ein Öffnen des Ventilsitzes 153 die Probenzuleitung mit einer Probenableitung 133, welche an der Ableitung 116 fluidleitend angebracht ist.The valve piston closes in an upper position 111 with the valve seat 153 a sample feed line 131 , in the lower position the valve piston connects 111 by opening the valve seat 153 the sample inlet with a sample outlet 133 which at the derivation 116 is attached in a fluid-conducting manner.

Damit kann das dargestellte Ausgleichsventil 101 in der ersten Stellung des Ventilkolbens 111 eine Verbindung zwischen Probenableitung 133 und dem Atmosphärenanschluss 135 und in der zweiten Stellung eine Verbindung zwischen der Probenableitung 133 und dem Atmosphärenanschluss 135 herstellen.This allows the compensating valve shown 101 in the first position of the valve piston 111 a connection between sample lead 133 and the atmosphere connection 135 and in the second position a connection between the sample outlet 133 and the atmosphere connection 135 manufacture.

Eine Messanordnung 201 ist mit einem Ausgleichsventil 202 sowie einem 6-Wege-Ventil 251 versehen. Das Ausgleichsventil 202 weist ein Ventilgehäuse 203 sowie einen Ventilkolben 205 auf. Das Funktionsprinzip ist analog dem Ausgleichsventil 101. Das Ausgleichsventil 202 verfügt ebenfalls über eine Probenzuführung 231, eine Probenabführung 233 sowie eine Entlüftung 235, analog zur Probenzuführung 131, der Probenabführung 133 sowie dem Atmosphärenanschluss 135 des Ausgleichsventils 101.A measuring arrangement 201 is with a balancing valve 202 as well as a 6-way valve 251 Mistake. The equalizing valve 202 has a valve housing 203 and a valve piston 205 on. The functional principle is analogous to the equalizing valve 101 . The equalizing valve 202 also has a sample feeder 231 , a sample removal 233 as well as a vent 235 , analogous to the sample feed 131 , the sample removal 133 as well as the atmosphere connection 135 of the equalizing valve 101 .

Ein entsprechender Ventilsitz 232 dient in einer entsprechenden Stellung des Ventilkolbens 205 dem Verschluss der Probenzuführung, ein Ventilsitz 236 dem Verschluss der Entlüftung 235.A corresponding valve seat 232 is used in a corresponding position of the valve piston 205 the closure of the sample inlet, a valve seat 236 the closure of the vent 235 .

Die Probenabführung 233 ist mittels einer Leitung 253 mit einem ersten Anschluss 291 des 6-Wege-Ventils 251 verbunden. Ein zweiter Anschluss 292 des 6-Wege-Ventils 251 ist mittels einer Leitung 255 mit einem Analysegerät 271 verbunden. Das Analysegerät 271 ist dabei eine Gaskolonne. Das Analysegerät ist dann weiterhin mit einer Leitung 257 mit einem Anschluss 295 des 6-Wege-Ventils 251 verbunden. Ein Anschluss 296 des 6-Wege-Ventils ist in Richtung eines Vakuumanschlusses 275 angeschlossen. Ein dritter Anschluss 293 sowie ein vierter Anschluss 294 des 6-Wege-Ventils 251 ist mit einer Leitung 259 und einer Leitung 261 mit einer Zu- und Abführung für Argon verbunden. Diese Zuführung mit der Leitung 259 und die Abführung mit der Leitung 261 dient dem Spülen der Messanordnung 201.The sampling 233 is by means of a line 253 with a first connection 291 of the 6-way valve 251 connected. A second connection 292 of the 6-way valve 251 is by means of a line 255 with an analyzer 271 connected. The analyzer 271 is a gas column. The analyzer is then still with a line 257 with a connector 295 of the 6-way valve 251 connected. One connection 296 of the 6-way valve is in the direction of a vacuum connection 275 connected. A third connection 293 as well as a fourth connection 294 of the 6-way valve 251 is with a line 259 and a line 261 connected to an inlet and outlet for argon. This feed with the line 259 and the discharge with the line 261 serves to rinse the measuring arrangement 201 .

In einer ersten Schaltstellung 391 verbindet das 6-Wege-Ventil 251 jeweils den ersten Anschluss 291 mit dem zweiten Anschluss 292, den dritten Anschluss 293 mit dem vierten Anschluss 294 sowie den fünften Anschluss 295 mit dem sechsten Anschluss 296.In a first switch position 391 connects the 6-way valve 251 the first connection 291 with the second connection 292 , the third port 293 with the fourth port 294 as well as the fifth connection 295 with the sixth connection 296 .

In einer zweiten Schaltstellung 392 verbindet das 6-Wege-Ventil 251 jeweils den zweiten Anschluss 292 mit dem dritten Anschluss 293, den vierten Anschluss 294 mit dem fünften Anschluss 295 sowie den sechsten Anschluss 296 mit dem ersten Anschluss 291.In a second switch position 392 connects the 6-way valve 251 the second connection 292 with the third connection 293 , the fourth port 294 with the fifth connection 295 as well as the sixth connection 296 with the first connection 291 .

Das Ausgleichsventil 202 lässt in einer ersten Stellung 281 einen Fluidweg von der Probenzuführung 231 zur Probenabführung 233 offen und verschließt die Entlüftung 235, in einer zweiten Stellung 282 lässt das Ausgleichsventil 202 eine Verbindung zwischen der Probenabführung 233 und der Entlüftung 235 offen und verschließt die Probenzuführung 231.The equalizing valve 202 leaves in a first position 281 a fluid path from the sample supply 231 for sample removal 233 open and close the vent 235 , in a second position 282 leaves the equalizing valve 202 a connection between the sample discharge 233 and the vent 235 open and close the sample feed 231 .

Ein Verfahren zum Bestimmen einer Eigenschaft einer Fluidprobe mittels der beschriebenen Messanordnung sei wie folgt beschrieben:A method for determining a property of a fluid sample by means of the described measuring arrangement is described as follows:

Das Ausgleichsventil 202 wird in die erste Stellung 281 verbracht. Somit kann ein an der Probenzuführung 231 zugeführtes Fluid, welches unter Druck steht, in Richtung der Probenabführung 233 und in den ersten Anschluss 291 des 6-Wege-Ventils 251 geleitet werden. Das 6-Wege-Ventil 251 steht dabei in der ersten Schaltstellung 391, sodass die Fluidprobe zum zweiten Anschluss 292 und dann mittels der Leitung 255 in Richtung des Analysegerätes 271 geleitet wird. Überschüssiges Volumen im Analysegerät wird mittels des Vakuumanschlusses 275 dann über die Leitung 257 und den fünften Anschluss 295 sowie den sechsten Anschluss 296 des 6-Wege-Ventils 251 abgesaugt. Mittels des Vakuumanschlusses 275 wird hierbei ein Durchströmen des Analysegerätes 271 unterstützt.The equalizing valve 202 will be in the first position 281 spent. Thus one can at the sample feeder 231 supplied fluid, which is under pressure, in the direction of the sample discharge 233 and in the first port 291 of the 6-way valve 251 be directed. The 6-way valve 251 is in the first switch position 391 so that the fluid sample goes to the second port 292 and then by means of the line 255 in the direction of the analyzer 271 is directed. Excess volume in the analyzer is removed by means of the vacuum connection 275 then over the line 257 and the fifth port 295 as well as the sixth connection 296 of the 6-way valve 251 sucked off. Using the vacuum connection 275 there is a flow through the analyzer 271 supported.

Sodann wird das Vakuum am Vakuumanschluss 275 ausgeschaltet und das Ausgleichsventil 202 in die zweite Stellung 282 überführt. Nun kann über den Probenauslass 233 und die geöffnete Entlüftung 235 ein Druckausgleich in Richtung der freien Atmosphäre erfolgen, sodass die Fluidprobe drucklos im Analysegerät 271 vorliegt.Then the vacuum is applied to the vacuum connection 275 turned off and the equalizing valve 202 in the second position 282 convicted. Now you can use the sample outlet 233 and the open vent 235 a pressure equalization takes place in the direction of the free atmosphere, so that the fluid sample is depressurized in the analyzer 271 is present.

Es erfolgt dann ein Umschalten des 6-Wege-Ventils 251 in die Schaltstellung 392, sodass die drucklose Fluidprobe innerhalb des Analysegeräts 271 isoliert ist. Nun kann mittels der Leitung 259 und der Leitung 261 über die Anschlüsse 294 und 293 des 6-Wege-Ventils 251 die Fluidprobe innerhalb des Analysegeräts 271 beaufschlagt werden und eine entsprechende Messung durchgeführt werden. Somit kann im vorliegenden Beispiel ein Schwefelgehalt des eingeleiteten Gases bestimmt werden.The 6-way valve is then switched over 251 in the switch position 392 so that the unpressurized fluid sample within the analyzer 271 is isolated. Now can by means of the line 259 and the line 261 about the connections 294 and 293 of the 6-way valve 251 the fluid sample within the analyzer 271 applied and a corresponding measurement can be carried out. Thus, in the present example, a sulfur content of the introduced gas can be determined.

Er Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im Folgenden noch einmal kurz erläutert werden:The sequence of the method according to the invention will be briefly explained again below:

Innerhalb eines Verfahrensablaufs 501 erfolgt zunächst ein Verbringen 503 des Ausgleichsventils in die erste Stellung, sodass die Fluidprobe dem Analysegerät zuleitbar ist, sodann erfolgt ein Einleiten 505 der Fluidprobe in das Analysegerät mit einem Überdruck. Danach erfolgt ein Schalten des Ausgleichsventils 507 sowie ein nachfolgendes Bestimmen 509 der Eigenschaft der Fluidprobe, sodass die Eigenschaft der Fluidprobe mit dem Analysegerät unter Atmosphärendruck bestimmt ist.Within a process 501 first of all there is a spending 503 of the equalizing valve in the first position, so that the fluid sample can be fed to the analysis device, then it is introduced 505 the fluid sample into the analyzer with a positive pressure. The equalizing valve is then switched 507 as well as a subsequent determination 509 the property of the fluid sample, so that the property of the fluid sample is determined with the analyzer under atmospheric pressure.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

101101: AusgleichsventilEqualizing valve
103103: AnschlusskörperConnection body
105105: VentilkörperValve body
107107: AntriebskörperDrive body
109109: ElektromagnetElectromagnet
111111: VentilkolbenValve piston
112112: StößelPlunger
113113: Innenrauminner space
115115: Hohlraumcavity
116116: AbleitungDerivation
131131: ProbenzuleitungSample feed
133133: ProbenableitungSample derivation
135135: AtmosphärenanschlussAtmosphere connection
151151: VentilsitzValve seat
153153: VentilsitzValve seat
181181: LängsachseLongitudinal axis
201201: MessanordnungMeasuring arrangement
202202: AusgleichsventilEqualizing valve
203203: VentilgehäuseValve body
205205: VentilkolbenValve piston
231231: ProbenzuführungSample feed
232232: VentilsitzValve seat
233233: ProbenabführungSample removal
235235: EntlüftungVenting
236236: VentilsitzValve seat
251251: 6-Wege-Ventil6-way valve
253253: Leitungmanagement
255255: Leitungmanagement
257257: Leitungmanagement
259259: Leitungmanagement
261261: Leitungmanagement
271271: AnalysegerätAnalyzer
275275: VakuumanschlussVacuum connection
281281: Stellungposition
282282: Stellungposition
291291: Anschlussconnection
292292: Anschlussconnection
293293: Anschlussconnection
294294: Anschlussconnection
295295: Anschlussconnection
296296: Anschlussconnection
391391: SchaltstellungSwitch position
392392: SchaltstellungSwitch position
501501: VerfahrensablaufProcess flow
503503: VerbringenSpend
505505: EinleitenInitiate
507507: SchaltenSwitching
509509: BestimmenDetermine

Claims

Equalization valve (101, 201) for equalizing a pressure for a measurement of a fluid sample under atmospheric pressure with a valve housing (105, 203), a valve piston (111, 205) movable longitudinally in the valve housing (105, 203), a sample feed (131, 231), a sample discharge (133, 233) and an opening (135, 235) to a free atmosphere, wherein the valve piston (111, 205) is movable along a longitudinal axis (181) between a first position (281) and a second position (282) Valve housing (105, 203) is accommodated, characterized in that by means of the valve piston (111, 205) in the first position (281) the sample feed (131, 231) is fluidly connected to the sample discharge (133, 233) and in a second position (282) the sample discharge (133, 233) with the opening (135, 235) is connected to a free atmosphere.

Equalization valve according to Claim 1 , characterized in that in the first position (281) the opening (135, 235) is closed to a free atmosphere and / or in the second position (282) the sample feed (131, 231) is closed.

Equalization valve according to Claim 1 or 2 , characterized in that the valve piston (111, 205) has a first piston seat and a second piston seat and the valve housing has a first valve seat and a second valve seat, in the first position (281) the first valve seat from the first piston seat and in the second position (282) the second valve seat is closed by the second piston seat.

Compensating valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve housing (105, 203) has a cavity (115) at least partially surrounding the valve piston (111, 205) and the cavity (115) with the sample discharge (133, 233) and in the first position (281) is connected to the sample feed (131, 231) and in the second position (282) to the free atmosphere, so that the sample discharge (133, 233) alternates with the sample feed (133, 233) or the free atmosphere is connectable.

Compensating valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve piston (111, 205) is mounted movably along the longitudinal axis (181) in the valve housing (105, 203), in particular by means of a slide bearing and in particular the valve housing (105, 203) and / or the valve piston (111, 205) have a stainless steel, so that use with corrosive fluids is possible in particular.

Measuring arrangement (201) for determining a property of a fluid sample by means of a chemical and / or physical analysis, wherein the fluid sample can be fed to an analysis device (271), characterized by a compensating valve (101, 202) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the sample outlet (133, 233) is connected to the analysis device (271), so that by means of the equalizing valve (202) in the first position (281) the fluid sample is fed to the analysis device (271) and in the second position (282) Equalization of the pressure of the fluid sample against the free atmosphere is made possible.

Measurement arrangement according to Claim 6 , characterized by a multi-way valve (251) arranged between the equalizing valve (202) and the analysis device (271), the fluid being fed to the analysis device (271) and in a second switching position by means of the multi-way valve (251) in a first switching position (391) (392) a passage of an auxiliary fluid through the analysis device (271) for flushing the analysis device (271) is made possible.

Measurement arrangement according to Claim 7 , characterized in that the multi-way valve (251) is a 6-way valve, wherein in the first switching position (391) a first connection (291) with a second connection (292), a third connection (293) with a fourth connection (294) and a fifth connection (295) are connected to a sixth connection (296) and in the second switching position (392) the second connection (292) with the third connection (293), the fourth connection (294) with the fifth connection (295) and the sixth connection (296) is connected to the first connection (291), the sample discharge (133, 233) with the first connection (291), the analysis device (271) with the second connection (292) and the fifth connection (295), a flushing system (259, 261) for the auxiliary fluid with the third connection (293) and the fourth connection (294) and the sixth connection (296) is connected to the free atmosphere.

Method for determining a property of a fluid sample with an analysis device (271) under atmospheric pressure by means of a measuring arrangement according to one of the Claims 6 until 8th with the steps: - moving the equalizing valve (101, 202) to the first position (281) so that the fluid sample can be fed to the analysis device (271), - introducing the fluid sample into the analysis device (271) with an overpressure so that the fluid sample is in the analysis device (271) flows, switching the equalizing valve (101, 202) from the first position (281) to the second position (282) so that the sample discharge (133, 233) is connected to the free atmosphere and the fluid sample in the analysis device (271) has the atmospheric pressure of the free atmosphere, - determining the property of the fluid sample with the analysis device (271), so that the property of the fluid sample is determined with the analysis device (271) under atmospheric pressure.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the multi-way valve (251) is switched from the first switching position (391) to the second switching position (392) so that the analysis device (271) can be flushed with the auxiliary fluid.