DE1022391B

DE1022391B - Process and device for the automatic determination of the calorific value of combustible gases

Info

Publication number: DE1022391B
Application number: DEV10076A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Peter Scheffler
Original assignee: JUNKALOR DESSAU
Current assignee: JUNKALOR DESSAU
Priority date: 1956-01-24
Filing date: 1956-01-24
Publication date: 1958-01-09

Description

Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Heizwertbestimmung von brennbaren Gasen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf ein Heizwertanzeige- und Registriergerät für brennbare Gase mittels Erwärmung von Luft als Funktion des Heizwertes. Method and device for the automatic determination of the calorific value of combustible gases The invention relates to a method and to a calorific value display and recorder for flammable gases by heating air as a function of Calorific value.

Bei den bisher bekannten Kalorimetern mit Luft als Wärmeträger sind bezüglich der zur einwandfreien Heizwertmessung notwendigen genauen Konstanthaltung des Volumenverhältnisses Luft zu Gas und der verlustfrein Übertragung der erzeugten Wärme an die Luft sowie der Messung und Nachjprüfbarkeit der Lufterwärmung noch Unzulänglichkeiten vorhanden. So bedarf das bekannte amerikanische Cutler-Hammer-Kalorimeter sehr komplizierter und teuerer Einrichtungen mit mehdddchanisch angetriebenen Volumenmessern zur genauen Dosierung der Luftmenge im Verhältnis zur Gasmenge. In the previously known calorimeters with air as the heat transfer medium with regard to the precise maintenance required for correct calorific value measurement the volume ratio of air to gas and the lossless transfer of the generated Heat to the air as well as the measurement and verjurability of air heating There are shortcomings. So needs the well-known American Cutler hammer calorimeter very complicated and expensive facilities with mehdddchanisch driven volumetric meters for the exact dosage of the air volume in relation to the gas volume.

Bei anderen Kalorimetern. z. B. den Uuion-Kalorimetern. werden zur Dosierung von Gas und Luft Meßbvlenden bei Konstanthaltung des Vordruckes verwendet, wobei zum Ausgleich von Diechteschwankungen die bekannte nebenabströmung über nebendüse und Kompensationsrohr mittels Nebenflamme angewendet wird. Da hier die Nebemabströmung durch die an sich sehr kleine aerostaitische Druckdifferenz (zwischen Luft und dem im Kompensationsrohr befidlichen Gas) bestimmt wird. können hier leicht Verfälschungen durch Sog oder Druck z. B. infolge von Räumdruckschwankungen oder Zugluft entstehen. Weiterhin ist zur Erzielung hoher Genauigkeiten audl der Schutz des Brennraumes gegen Wärmeverluste nur durch die vor Eintritt außen an ihm entlang strömende Luft nicht ausreichend genug, um auch starken Raumtemperaturschwandkungen und Zugluft zu begenen. With other calorimeters. z. B. the Uuion calorimeters. become to Dosing of gas and air measuring panels used while keeping the pre-pressure constant, where the well-known secondary outflow via secondary nozzle to compensate for fluctuations in thief and compensation tube is applied by means of a secondary flame. There the Nebemabströmung here due to the very small aerostatic pressure difference (between air and the gas in the compensation pipe) is determined. can easily falsify here by suction or pressure z. B. arise as a result of room pressure fluctuations or drafts. Furthermore, the protection of the combustion chamber is also important in order to achieve high levels of accuracy against heat losses only through the air flowing along it outside before entering not sufficient enough to withstand strong room temperature fluctuations and drafts to conquer.

Außerdem sind im erwärmeten Luft-Abgasstrom infolge Schichtenbildung unterschiedliche Temperaturen vorhandeln welche nur über eine Mittelwertbildung durch viele hintereinalldergeschaltete Thermomeßstellen ein Messung der Erwärmung ermöglichen.In addition, there are stratification in the heated air-exhaust gas flow different temperatures exist which can only be calculated by means of averaging A measurement of the warming is possible through many successively connected thermometer measuring points enable.

Das schließt aber die Messung oder Kontrolle durch einfache Quecksilberthermometer wie bei den Kalorimetern mit Wasser als Wärmeträger aus.But that includes the measurement or control by simple mercury thermometers as with the calorimeters, with water as the heat carrier.

Die Erfindung geht neue Wege, sowohl bezüglich der genauesten Konstanthaltung des Volumenverhältnisses Luft zu Gas auch bei Dichteschwankungen oder atmosphärischen druck- bzw. Temperaturschwankungen als auch bezülglicvh der verlustfreien Übertagung der Verbrennunsgwärme an die Luft bei bleichzeitiger Meß- und Konrtrollmöglichkeit durch Quecksilberthermometer. The invention breaks new ground, both with regard to the most precise constant maintenance the volume ratio of air to gas even with density fluctuations or atmospheric pressure or temperature fluctuations as well as regarding the loss-free transmission the heat of combustion in the air with the possibility of measuring and checking at the same time by mercury thermometer.

Erflndungsgemäß wird die Luft vor Einleitung in den Vebrennungsraum über einen an sich bekannten Vordruckregler durch einen trockenen Balgengaszähler oder eine ähnlich Einrichtung geleitet (bei welchen aber die Zähleinrichtung wegfallen kann) und treibt diesen an. Der Balgengaszähler treibt erfindungsgemäß seinerseits eine als Zuteilungspumpe ausgebildete Gaspumpe an. welcher das von ihr zum Brenner geförderte Gas ebenfalls über einen bekannten Vordruekregler zugeleitet wird. According to the invention, the air is introduced into the combustion chamber before it is introduced via a pre-pressure regulator known per se through a dry diaphragm gas meter or a similar device (but in which the counting device is omitted can) and drives this on. According to the invention, the diaphragm gas meter drives itself a gas pump designed as a metering pump. which that from her to the burner The pumped gas is also fed in via a known pre-pressure regulator.

Hierdurch wird prinzipiell die genaue Dosierung des Gasvolumens im Verhältnis zum Luftvolumen erreicht. wobei der Zustand beider Medien von harometrischen Druck- oder Temperaturänderungen ebenfalls im gleichen verhältnis beeinflußt wird. Der Antrieb der Gasdosierungspumpe kann beispielsweise so erfolgen, daß die Membran des Balgengaszählers über eine Kuppel stange mit dem Kolhen. der Membran oder einem sonstigen Verdrängungselement der Dosierungspumpe verbunden vvird. Hierbei können vorteilhaft selbsttätig arheitende saug- und druckventile dieser Gaspumpe als flache Scheiben ausgelzildet werden. die auf waagerechten und sehr schmalen ringförmigen Ventilsitzen liegen. welche Erfindungsgemäß mit einer geeigneten Sperrflüssigkeit überdeckt sind. In principle, this ensures the exact metering of the gas volume in the Ratio to air volume reached. being the state of both media from harometric Changes in pressure or temperature are also influenced in the same proportion. The gas metering pump can be driven, for example, in such a way that the membrane of the diaphragm gas meter via a dome rod with the piston. the membrane or a other displacement element of the metering pump is connected. Here you can Advantageously self-acting suction and pressure valves of this gas pump as flat ones Discs are trained. those on horizontal and very narrow annular Valve seats lie. which according to the invention with a suitable barrier liquid are covered.

Die mit reichlichem Überschuß einem schlanken, zylindrischen Brennraum in bekannter Weise unten zugeführte Luft umströmt nun von unten nach oben die in der Längsachse des Brennraumes brennende einzelne Gasflamme und wird erfindungsgemäß mitsamt der Flaminenspitze und den Rauchgasen in eine gut wärmeisolierte, mit ausreichender Zahl von Umlenkelementen ausgerüstete Mischkammer geleitet, wo auf kürzestem Wege ein vollkomrnener Wärmeaustausch stattfindet. welcher noch vor dem Austritt aus der Mischkammer so vollkommen erhalten werden kann. daß hier schon die Temperaturmessung des erwärmten Gemisches durchgeführt werden kann, ohne daß Wärmeverluste eine nennenswerte Rolle spielen. Those with ample excess have a slim, cylindrical combustion chamber In a known manner, air supplied from the bottom now flows around the in the longitudinal axis of the combustion chamber burning single gas flame and is according to the invention together with the flame tip and the smoke gases in a well-insulated, with sufficient Number of deflection elements equipped mixing chamber directed where by the shortest route a perfect heat exchange takes place. which even before leaving the mixing chamber can be preserved so perfectly. that the temperature measurement is already here of the heated mixture can be carried out without significant heat losses Role-play.

Diese Anordnung hat gegenüber der Anordnung ohne Mischkammer und vielen über einen großen Querschnitt verteilten Meßstellen (wie nach Patent 900279) folgeende Vorteile: 1. Es kann mit höheren Erwärmungen und damit kleinerem Luftaufwand gearbeitet werden.This arrangement has compared to the arrangement without Mixing chamber and many measuring points distributed over a large cross-section (as in patent 900279) the following advantages: 1. It can with higher heating and thus smaller Air expenditure to be worked.

2. Der Einfluß der Raumtemperatur und von Zugluft auf wärmeverluste ist praktisch unbedeutend. 2. The influence of room temperature and drafts on heat losses is practically insignificant.

3. Es kann zur Kontrolle die üblicherweise mittels Thermoelementen gemessene Erwärmung auch noch zusätzliche mittels quecksilberthermometer festgestellt werden. 3. It can be used for control, usually by means of thermocouples measured warming was also determined by means of a mercury thermometer will.

Die Zeichnung erläutert den Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel. The drawing explains the subject matter of the invention in an exemplary embodiment.

Mit 1 ist ein an sich bekannter Vordruckregler bezeichnet. durch welchen von einer nicht dargestellten Pumpe aus Luft in einen cbenfalls an sich bekannten Balgengaszähler 2 geleitet wird. Die Membran 3 des Balgengaszählers ist durch ein Gestänge mit einem Kolben 4 einer Gaspumpe verbunden. welcher das Gas über einen ebenfalls an sich bekannten Vordruckregler 5 zugeführt wird. Der in dieser Gasleoitung herrschende Druck liegt vorteilhaft etwas und gleichbleibend über dem Atmosphärendruck. Von der Pumpe aus wird das Gas über einen kleineren Pufterraum 6 einem Brenner 7 zugeführt, der als einfaches Rohr ausgebildet ist und von unten in einen schlanken zylindrischen Brennerraum 8 hineinragt. Um ein Zurückströmen auch geringster Gasmengen über die selbsttätig arbeitenden Saug- und Druckventile 9 und 10 der Gaspumpe, weiche als flache Scheibe 11 auf waagerechten und sehr schmalen ringförmigen Ventilsitzen 12 arbeiten. mit Sicherheit zu vermeiden. sind die Ventilräume mit einer geeigneten Sperrflüssigkeit 13. z. B. Öl, gefüllt, wobei diese Sperrflüssigkeit etwas höher als der Ventilsitz steht und dadurch eine zusätzliche Dichtwirkung am Ventilsitz erzielt wird. Sowohl Luft als auch Gas sind zweckmäßig in nicht dargestellten Befeuchtern auf trocken gesättigten Zustand und auf gleiche Temperatur gebracht worden. Druckschwankungen der Atmosphäre verändern sowohl Gasals auch Luftgewicht in gleichem Verhältnis. so daß eben dieses Verhältnis davon unberührt hleibt. Im Brennraum 8 wird eine schnelle und verlustarme Übertragung der erzeugten Wärme auf kürzestem Wege an die mit sehr reichlichem Überschuß zuströmende Luft dadurch erreicht, daß die am Brenner vorbeigeleitete Luft mitsamt der Flammenspitze und den durch sie eingehüllten Verbrennungsgasen in einer verhältnismäßig kleinen Mischkammer 14 mehrmals umgelenkt wird und noch vor der letfzten Umdlenkung die zweite Lötstelle 15 eines Thermoelementes umströmt, dessen erste Lötstelle 16 vor dem Brenner und, geschützt vor jedweder Wärmeübertragung, beispielsweise im Zuleitungsrohr der Luft liegt. Zur Vermeidung von Wärmeverlust und Verminderung des Temperaturgefälles zwischen dem erwärmten Gemisch und der Wand wird das Gemisch nach Verlassen der Mischkammer und nach der Temperaturmessung durch die Lötstelle 15 des Thermoelementes durch ein Rohr 17 mit wärmeisolierender Wandung geführt, dieses Rohr 17 mitsamt der Mischkammer 14 sowie der Flamme und der Mündung des Brenners 7 ist durch ein weiteres konzentrisches Rohr 18 mit isolierender Wandung umgeben, und auch dieses wird durch ein dl-ittt Rohr 19. welches sich über den gesamten Brennraum hinweg erstreckt und ebenfalls eine wärmeiolicr',nde Wandung aufweist. umgeben. Alle Rohre sind gegeneinander durch Dichtungen 20 abgedichtet. 1 with a known admission pressure regulator is referred to. by which from a pump, not shown, of air into a c also per se known diaphragm gas meter 2 is passed. The membrane 3 of the diaphragm gas meter is connected by a linkage to a piston 4 of a gas pump. which the gas is supplied via a pre-pressure regulator 5, which is also known per se. The one in this The pressure prevailing in the gas pipeline is advantageously slightly and consistently above that Atmospheric pressure. The gas flows from the pump via a smaller buffer space 6 fed to a burner 7, which is designed as a simple tube and from below protrudes into a slender cylindrical burner space 8. About a backflow even the smallest amounts of gas via the automatically operating suction and pressure valves 9 and 10 of the gas pump, soft as a flat disk 11 on the horizontal and very narrow annular valve seats 12 work. to be avoided with certainty. are the valve chambers with a suitable barrier fluid 13. z. B. oil, filled, this barrier liquid is slightly higher than the valve seat and thus has an additional sealing effect on the Valve seat is achieved. Both air and gas are expediently not shown in FIG Humidify to a dry, saturated state and brought to the same temperature been. Fluctuations in pressure in the atmosphere change both gas and air weight in the same proportion. so that this very relationship remains unaffected. in the Combustion chamber 8 is a fast and low-loss transfer of the heat generated the shortest route to the air flowing in with a very abundant excess that the air bypassed the burner together with the tip of the flame and the through they enveloped combustion gases in a relatively small mixing chamber 14 is deflected several times and the second soldering point before the last deflection 15 of a thermocouple flows around whose first soldering point 16 in front of the burner and, protected from any heat transfer, for example in the air supply pipe lies. To avoid heat loss and to reduce the temperature difference between the heated mixture and the wall, the mixture is after leaving the mixing chamber and after the temperature measurement through the soldering point 15 of the thermocouple a pipe 17 with a heat-insulating wall out, this pipe 17 together with the mixing chamber 14 and the flame and the mouth of the burner 7 is through another concentric Tube 18 with insulating Wall, and this is also indicated by a dl-ittt Pipe 19. which extends over the entire combustion chamber and also has a heat-resistant wall. surround. All pipes are through against each other Seals 20 sealed.

Zwischen deii liohrcn liegende. als Strahlungsschutz ausgebildete dünne spiegelnde Äletallzyl inder mit zylindrischen Flächen dienen dazu. gemeinsam mit den Rohrivandungen und den zwischen den Rohren liegenden Luftschi chteii jede wärmeübertragung nach außen zu verhinden. so daß zwischen den Löststellen 15 und 156 des Thermoelementes praktisch das volle Temperaturgefälle gemessen werden kann. welches dann in einem Anszeigeinstrument 21 in geeigneter Weise angezeigt wird. Parallel zu dem Thermoelement 15 kann zeitweise ein Quecksilberthermometer eingeführt werden. desgleichen zu 16, so daß hiermit eine gute Kontrolle der Erwärmung ermöglicht ist.Between the two ears. trained as radiation protection thin reflective metal cylinders with cylindrical surfaces are used for this. together with the pipe walls and the air layers lying between the pipes each to prevent heat transfer to the outside. so that between the loosening points 15 and 156 of the thermocouple practically the full temperature gradient can be measured. which is then displayed in a suitable manner in a display instrument 21. A mercury thermometer can temporarily be inserted parallel to the thermocouple 15 will. also to 16, so that this enables a good control of the heating is.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for the automatic determination of the calorific value of flammable gases by heating air as a function of the hay value,] thereby characterized in that the Luftg with lying uniformly above atmospheric pressure Prepressure is passed through a known dry diaphragm gas meter, the membrane movement of which with the piston travel or the volume displacement of a serving for gas metering The metering pump is coupled in such a way that the volume reduction of the air in the the same ratio to the volume displacement of the gas remains.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the gas distribution pump with automatically operating suction and Pressure valves is equipped, which are designed as flat discs. the on horizontal. narrow annular valve seats lie. being the space outside the valve seat inserts and above the valve disc with a suitable barrier fluid covered sit so that the gas can flow through the gap between the plate and seat this barrier liquid must also flow through.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Air for the purpose of heating after flowing around the lower part of the individually burning gas flame with the tip of the flame collect in a well-insulated and with several deflection elements equipped mixing chamber is passed and at the other end of the same before her Leaving the temperature measuring point flows around.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 3, characterized in that to control the means of a single thermocouple measured warming a mercury thermometer, which is directly at the thermocouple measuring points is present, is introduced. ~~~~~~~~~~ Publications considered: German Patent Nos. 885 484, 900 279.