DE1598068A1 - Verfahren und Vorrichtung zur selbsttaetigen UEberwachung und Regeneration von Einrichtungen zur Abgasprobenahme - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur selbsttaetigen UEberwachung und Regeneration von Einrichtungen zur Abgasprobenahme

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DE1598068A1 DE1965B0083298 DEB0083298A DE1598068A1 DE 1598068 A1 DE1598068 A1 DE 1598068A1 DE 1965B0083298 DE1965B0083298 DE 1965B0083298 DE B0083298 A DEB0083298 A DE B0083298A DE 1598068 A1 DE1598068 A1 DE 1598068A1
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Description

|i
5980M
Beteiligungs- und Patentverv/altun^sgesellschaf t mit beschränkter Haftung in Essen
Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Überwachung vtxk$. Regeneration von 3§inrich Lungen zur Ab-
g asp rob enähme
Um aus den Abgasanalysen bei schnell ablaufenden chemischen Umsetzungen, z.B. bei metallurgischen Verfahren, insbesondere bei den Saueratoüx'aufblas-Verfahren zur Stahlerzeugung ohne wesentliche Ließverzögerungen wiolrfcige Aussagen über den Verfahrensablauf zu erhalten, ist bereits eine Probenahmeeinriohtung zur Entstaubung des im allgemeinen noch staub- und waeserdarapfiialtigen Abgases beschrieben worden, die jedoch noch nicht zum Stand der lechnilc gehört, bei der.der Staub in einem verhältnismäßig kleinen mechanischen filter, das auf über 1oo 0 beheizt wird, aufgefangen wird. Wegen des verhältnismäßig geringem filtervoluruens reicht die Kapazität des filters Jedoch nur für eine kurze Betriebsdauer. Durch βίηβ,η kurzzeitigen Druckgasstrom von etwa 1 see, der in entgegengesetzter Richtung zum Abgasprobegtro» dur^ls das filter geführt wird, wird dabei der Staub aus dem filter ausgeblasen* und die Junktionsfähiglceit des filters wiederhergestellt. Dies© Jiltereinrichtung fast sieh als sehr betriebssicher erwiesen.
Die Aufgabe der vorliegenden' Irfindung ist es, ein Verfahren und »ine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine Probenahme von staub- und ggfa. wasserdampf beladenen Abgasen über längere Betriebszeiten ermöglicht und gleichzeitig eiae selbsttätige Regeneration der Probenahfflseinriölrtung durchgeführt wird*
Die Erfindung besteht darin, daß durch den Druckabfall an einem mechanischen Filter und/oder durch die jeweils geförderte Gasmenge der Beladungszustand des Filters überwacht und ein in engen Grenzen konstanter Gasstrom in Analysatoren eingeleitet wird, wobei der Ließwert des Druckabfalls und/oder der IZeßwert des Gasstromes zur selbsttätigen Regeneration des Filters und der Einregelung der in den öinralneii Analysatoren notwendigen, zum Seil unterschiedlichen Gasströme verwendet werden, und daß der während der an/oder im Filter oder im Fiiterraum des Filtergehäuses anfallende Staub auch während des metallurgischen Prozesses bei zu starker Beladung des Filters selbsttätig in kurzer Zeit, z.3. zwei bis drei Sekunden, durch Druckgas aus dem Filter in den Hauptstron zurückgefordert wird, während die konstanten Gasströme selbs^ig geregelt werden.
Die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der j£rfindung verwendete neue Vorrichtung ist so aufgebaut, daß zur Abgasprobenahme eine Sonde vorgesehen ist, hinter der aufeinanderfolgend ein Filter, eine Förderpumpe sowie parallel geschaltete Gasanal;rsatoren angeordnet und in der Gasleitung Ventile vorgesehen sind, die von einem Steuergerät aus steuerbar sind ο
In der Zeichnung ist die dem neuen Verfahren zugrundeliegende Anordnung eines Abgasprobenahmesystems anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles dargestellt.
Das Probegas wird durch die Sonde 1 aus dem nicht dargestellten Gasableitungssy3tem eines Sauerstoffaufblaskonverters über ein Einlaßventil 2 in das Filter 3, durch ein ,veiteres Ventil 4, den Kühler 5 in die Pumpe 6 gesaugt und von dort in Teilgasströmen über die Anä-
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■■■;.."■ _ 3 *.
ly-satoren Ί waä ein nadelventil d zurüclt in aas
s gefördert.
Hin u er einen der Analysator en 7 ist ein Strommesser 9 ar.j3orene"fc, rsit dessen liili'e aas Regelventil δ c:ercjelt v;irä tuid der ebenso v;ie das Regelventil 8 über eielctriselie Leitungen 1 ο .oit einem Steuergerät 11 Vorbunaes. is'j. Die G-as Mengenmessung erfolgt vorteiliiaTteirseise so, daß ein i'eilstroji des Pro'oegases äiireli den btromaeeser 9 so überwacht v^ird, daß bei ξιλ jrc-ea Seilgasstrorn .das Regelventil α aui una aei ξϊι ^clsijuea 2eilo-asstrζλ suo'eregelt wird« Die uiie Aufteilung des Probegasstruuus auf uie -ien Analysator en 7 nann nit Handventilen 12 erfolgen« .Me ,resarate, geforderte Prcbe^as^eiioe .luß i^i^ifi" 33 ^roß bleiben '.vie aie Su*..:e i--r -Tür die üiiäljsafariIi T erJarc^
stäz'iiies be„ließen u„s Rejcslv^ntiles β bedeutet bi..; Störung vier üiila^e und löst über das Steuer 3 er dt 11 selbsttätig die Filx^rreini^ung aus»
Ziiie ^ίΐηεΐ,χ-_e2§iüberwachune' der Grasuan^enaie&sun-j erhält nan ^eäoelij wenn ait Hili'e des mit eine::: Llanoueter 13 gemessenen Unterdruclces der o-esantoasstroüi iiüüier etwas größer gehalten v/ird als uie Sunuie der liütwenäigen xeilgasströue, d.h. daß uas Re^elveutil 8 inner etsas ,eöffnet bleibte
O) *
überschreitet äer sit dem Kanometer 15 gemessene Unterdruck einen vorgegebenen Viert, so wird über das Steuergerät 11 das Yeir&il 14 geschlossen.
Grleicnzeitig wird clas Ventil 4 und eventuell 4a über dias Steuergerät 11 geöffnet und ein Druckgas über al® Yeaitile 4 und 4a in das Filter 3 eingeblasen,
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durch die Sonde in das Graeableltunjssystem ausgeblasen und damit der Staub entfernte Gleichzeitig mit den Ventilen 4 und 4a 'wird ebenfalls über das Steuergerät 11 das Ventil 16 des Kühlers 5 geöffnet, wenn die !Entstaubung und die Wasser entfernung gleichzeitig erfolgen solleno Sollen die Entstaubung unc. die Entwässerung ^egeneinanaer phasenverschoben erfolgen, so werden bei geöffnetem Ventil 4 die' Ventile 2, 4a und 16 wechselweise geöffnet und ge—-schlossen. Im allgemeinen genügt ein DruekgasstfOm bei z»3. 5 atü von etwa 1 see, um das Filter 3 zu entstauben und das ICondensgefäß des Kühlers 5 vom Wasser zu leeren.
Um. eine höhere Betriebssicherheit zu errreichen, v.ird mit Vorteil parallel zu der aus Sonde T, Einlaßventil 2, Filter 3, Ventil 4 und. Kühler 5' be- ' . stehenden Probenahme einrichtung ein in gleicher ■"" " Weise aufgebautes System 15 vorgesehen, das in ge-.trichelten Linien dargestellt isto ■
Bei zwei vorhandenen Probenahmeeinrichtungen wird daher bei Überschreiten des mit dem Manometer -13 gesessenen Unterdrückes über das Steuergerät 11 das Ventil 14 auf die zweite Probenahüeeinrichtung umgesc-ialtet und die Probenahme fortgeführt, während die Eeinigung des parallelen Systems automatisch■■■ erfolgt» - -
Unterschreitet der mit dem Manometer 13 gemessene" Unterdruck des Probegases in der Leitung 17 einen bestimmten vorgegebenen Wert, der anlagebedingt ist, so ist entweder die Pumpe nicht in Ordnung oder es liegt ein Leck in der Leitung vor der Pumpe 6 vor·
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Vom Manometer 13 wird darauf ein Signal zur Störungsanzeige der Einrichtung an das Steuergerät 11 gegeben. Arbeitet die Pumpe 6 nicht ordnungsgemäß, so wird über das Steuergerät 11· gleichzeitig das Ventil 8 zugeregelt und beim Umschalten auf die zweite Probenahme einrichtung 15 die gleiche Störung angezeigt. Im zweiten Fall kann ein Umschalten auf die zweite Probenahme einrichtung 15 den Schaden oeheben, wenn. das Leck in der Leitung vor üeni Ventil H liegt. Über das Steuergerät 11 wird dem Steuerstand 18 eine entsprechende Störmeldung der gesamten oder auch nur eines Teiles der Probenahmeeinrichtung gemeldet.
Fällt auch nach mehrmaliger, z.B. zweimaliger Regeneration des Filters 3 der Unterdruck am Manometer 13 nic"ht ab,.so wird über das Steuergerät 11 zum Steuerstand 18 eine Störung der Probenaiiuieeinrichtung angezeigt. Sind zwei parallele Probenahmeeinrichtungen vorhanden, so wird beim Umschalten auf die nicht regenerierbare Probenahmeeinrichtung sofort zurückgeschaltet. Auch dieser Fall wird sofort als Störung zum Steuerstand 18 gemeldet.
Bine andere Möglichkeit der Gasstromregelung besteht darin, die förderleitung der Pumpe 6 durch die Abgasmenge bzw. den Druck zu steuern. Dies setzt jedoch eine gute Regelfähigkeit der Pumpe voraus, die oft einen großen apparativen Aufwand erfordert.
Wenn auch das Ausblasen des Staubea aus dem Filter 3 und der Feuchtigkeit aus dem Kühler 5 den Meßvorgang nur geringfügig beeinträchtigt, ist es doch vorteilhaft, das Reinigen der Anlage mit kurzzeitiger Unterbrechung der Probenahme bzw. Umschalten auf das parallel geschaltete Probenahmesystem während des metallurgischen Prozesses möglichst selten durchzuführen. Das wird mit Vorteil dadurch erreicht, daß di^;Regeneration des FiI-ters 3 und das Ausblasen des Wassers aus dem Xondens- :
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gefäß des Kühlers 5 bei jeder Unterbrechung des raetal Lurgischen Prozesses selbsttätig erfolgt. Bei den Sauerstoff auf blas-Verf aiir en kann aan z.3. beim Ausfahren der Blaslanze über eine vorgegebene Höhe hinaus automatisch einen ggfs. mehrfach, v.iederhol— baren Reinigungsprοζeß durchführen.
Auch eine weitere sehr aa^findliche Prüfung aer Probenahmeeinrichtung auf ihre Dichtigkeit v.'ird rait Vorteil nur in Verfahrenspausen angewendet. Dabei wird das Ventil 2 z*3. ini Anschluß an eine Hegeneration des Filters 3 ,geschlossen, v/ährend alle übrigen Ventile arbeitsbereit sind. Ist die Probenahrneeinrichtung dicht, so geht der Gasstrom in kurzer Zeit gegen Hull. Iia anderen Fall 7,'ird im Strömungsmesser 9 auch nach Ablauf von einigen Sekunden noch eine geförderte Gasnienge genesüen. Voa Steuergerät wird dann zua Steuerstand 18 ein Störungssignal gegeben. Auch der unter diesen Bedingungen erreichbare Unterdruck vor der Pumpe 6 ist ein Maß für die Dichtigkeit der Probenahme einrichtung. Bei zv/ei parallel angeordneten Probenahmesystemen erfolgt die Regeneration des Filters und die Dichtigkeitsprüfung vorteilhafterweise nacheinander.
Ebenso wie die Filterregeneration und bei zwei parallelen P^Dbenahmesystemen die Umschaltung von einem System auf das andere kann auch die Dichtigkeitaprüfung mit Vorteil.auf Anforderung vom Steuerstand 18 ausgelöst werden.
Ausführung3beispiel $
An einen 3-t-3auer st off auf blaslconverter einer halbtechnischen Versuchsanlage wurde in das wassergekühlte Abgasableitungsrohr etwa 2,5o a. vom Eintritt des Abgases in die AbgasLaube entfernt eine Sonde aus hoch-
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wariaf estern liaterial aurcii die Wand eingeführt-. Die Sonde i'agte etv;a'--To :;ita; ■ au's d'er wsssor^ekünlten Wand in das bis zu etwa 1 Too heilEü Abgas hinein. Der innere Burcnnesser der oonds betrug Ό ram. Über ein Magnetventil v/ar die Sonde mit dam PiIter verbunden. Das Magnetventil und der Filter waren durch Flanschveroindunjen verbunden, so daß sie leicht ein- und ausgebaut werden können« Das Magnetventil'und der Filter wurden beweist und auf übar 1oo C gehalten, damit sich dort steine Feuchtigkeit niederschlagen konnte-. Das Filtergehäuse i^t leicht auseinanderzunehmen und besitzt auf der Seite zur Sonde einj von oben etv;a tangential eingeführte Wirbelleitung, durch die über das Ventil 4a Druckgas eingeblasen werden konnte. Der eigentliche Filter ist ein Glasgewebe-Filter, der nach atwa drei Chargen nahezu allen Feinststaub abfiltert, so daß eine weitere Filterung nicht notwendig ist«. Der runde Filter besaß bei einer.: Probegasstrom von 5oo bis 6oo l/h einen Durchmesser von 1oo nun. Das Sotvolumen des Filters betrug knapp looc.'.i'O Der Innendurch-ies^er der Leitungen hinter dem FiI jar betrug nur noch 5 -um· Über das Ventil 4 wird das aur Reinigung des Filters und Entwässerung des Kühlers erforderliche Druckgas eingeblasen. Da für die Entwässerung nur wenig Druckgas benötigt wird, wird gleichzeitig entstaubt und entwässert. ITur etwa 1o $ des Druckgases strömt cr.lt dem Kondenswasser durch das Ventil des Kühlers aus. Zur Reinigung wurde das Ventil H geschlossen und die Ventile 4a, 4 und 16 gleichseitig für eine Sekunde geöffnet, wobei etwa 3 1 Druckgas »ixt 5 atü verbraucht wurden. Nach einem Druekgasstronistoß war das Filter und der Kühler wieder betriebsfähig. Die Druckgasfüllung von der Sonde bis z-um Ventil 16 wurde nach der Regeneration in die Änalysatoren geleitet und dor.t angezeigt. Die kurze Reinigung sz eit und da,s geringe Sotvoluaen in den !leitungen
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und dem Filter ergaben nur eine kurzzeitige Unterbrechung in der Abgaszufuhr zu den Analysatoren und einen Einbruch von etwa 3 Sekunden in der Anzeige. Stickstoff' erv/ies sich unter den betriebabödingungen als das an besten geeignete Druckgas. Die Verbindunjcleitung zwischen de.a Ventil 14 bis zu den Analysatoren betrug etwa 9 ei und die Anzeigeverzögerung in den Analysatoren selbst etwa 5 Sekunden bis zu So γ> der Anzeige. Die gesamte Anzeigeverzögerung betrug knapp δ Sekunden vom Eintritt des Gases in die Sonae 1 bis zur Anzeige.
'-o
Im vorliegenden Beispiel wurde nur ein Filtersystem benutzt. Es traten im Verlauf einer Blasperiode bis zu 4-mal Verstopfungen des Filters auf, d.h. der Unterdruck am Manometer fiel unter 3o mm Hg ab und die ReiniJungsvorgänge liefen automatisch ab. In den Schreibstreifen für die Analysen war jeweils ein kleiner Einbruch zu erkennen, während die auf den Analysen aufgebaute Regelung der Lanzenstellung und des 'Sauerstoff-stromes durch die Filter-Regeneration nicht beeinträchtigt wurde.. ITach jev:eils 3o Chargen war der Filter noch iinner voll einsatzfähig und bedurfte keinerlei Wartung»
Patentansprüche ι
''ill Si,
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Claims (8)

1. Verfahren zur weitgehend vir^ogörungsfreion Probenahme von staub- und ggfs. wasserdampfoe-la^enen Ab Jason über länjere betrieb Breiten, zur selbsttätigen Überwachung und Regeneration des verv/endeten Filters bei schnell ablauf enden metallurgischen Verfahren, insbesondere bsi den oaudx'stJffauiblas-Verfahren aur Stahlherstellung, box dem di.s Probogas vor der Analyse entstaubt wird, dadurch je.Züiii-- _zeichnet, däi3 durch den Druckabfall an einem mechanischen filter und/oder durch die Jev/eils j-förderte Gasmen^e der Beladun^gzuatand des Filters überwacht und ein in engen CJrenzen konstanter Gfasstrom in Analysatoren ein^eleiüet wird, wobei der Meßwert des Druckabfalls und/oder der Heßwert des Gasstromes zur selbsttätigen Regner ation des Filters und der Einrejelung der in den einzelnen Analysatoren notwendigen, zum Teil unterschiedlichen Grasströnie verwendet werden, und der während der Probenahne an/oder im Filter oder im Filterraua des Filtergehäuses anfallende Staub auch während des nietallurgisehen ProzeiSes bei zu starker Beladung des Filters selbsttätig in kurzer Zeit, z.3. awei bis 3 Sekunden, durch Druckgas aus dem Filter in den Hauptstroiii zurückgefördert wird, während die konstanten (Jasströnie selbsttätig geregelt werden.
2. Yerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Hegeneration des Filters die Probenahme unterbrochen wird.
3.. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störung von einem Probsnahnesystern-auf ein zweites System u:ageaciialtet wird, während das gestörte Sys Gern regeneriert wird.
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4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis j5, α-i-durch r.~- k e uns ei chile t, daß bei LL· ~rschrei οen aines besti:.:;^- ten vorgegebenjü V/ertas aes Druckabfalles ^m filter ein 7-ητχΙ hinter der Probenahmeeinrichtung _«- sen und der l/ruckgas 3 tr ora ausgelöst -,-vird.
5. Verfaiiren nacli den A-^-'-lcxVcm 1 bis i, daduroii ^e kenn^sicunet y daß b^i Un ^rüclircii :on ein^r büstiu ten vor^e^;ebenen ^sn^e o.es .j^z'öi'üortdii Probejases der DruGkgasstro;.i ausgelöst v.ird.
6, Yerfaliren uacii dsii A.-s_>rücli-;n 4 y--r<-d i» uaü.uj.-2-i je liht daß oei ^esji.loGS-i.är Leinoii zu ^&
das D^'uclcjas in aie Ab^asbi ig eingeleitet v.ird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis o, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Probegas.-.enje gefordert v/ird als für die Analys-tor^n erforderlich ist und aev überschüssige Teil das Probegases aber ein .kegelventil abgeleitet v/ird.
.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Größe eines Xeilstro^ies des Prcbegases als, Steuergröße für das Regelventil benutz^i?ird.
9· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall an Filter al3" ' " äteuergroie für den Sasatroia, z.B. für das Segel·-' ventil', ban/utzt v;ird. ' "-''
1Io. Verfahren "ni.ch den Ansprüchen'1 "bis 4 "und S bis "9, ''" ' dadaroh gekennzeichnet, daß bei ünt'erLcnxveiteh eines v-r^egabenen Unterüruekes des Probegaieo ein Signal '" zur osörungäarizeise der Probenahmeeinoi'ichtung gegeben v.ird.
• ·*■ : ßAD ORIGINAL
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11. Verfahren nach den Ans^rüch-an 1 bl^ 1„, dadurch j-3-k<iiinzeiciinet, uaß i:ac;i :.-ehr ..ali.^er, z.13. s-.-.eiaali^e unnitt-lbar aui'einaiicerf iljen: jr, v.rf jl^ioaer Ilegeneration des »'iloers selbsttätig die utLruu^; der
aiije^aigt wircw
^. Verfahren iiucL ά^η Anapräc .«η 1 bia 11, daaurcL jekenii-uiclni-wt, uaß dur.ch di~ Prob3g_-.su~:r:g3- oder den Druckabfall aie ?örde^ieistun ; der Pu.... e gesteuert und da^it die !!enge des Probeg^sstro:^es in den Analysatoren geregelt wird.
15· Verfahren nach den Aiisprüchen 1 bis 1C1 daduren gexceiin^eic.inet, daß während aer RegenerateJiasperiode des Pilgers bei feuchten Abgas das kondensierte V/asser über ein selbsttätig betätigtes Ventil ausgeblasen wird, wobei die Staub- und Was£erausblasung zux* selben Zeit oder gegeneinander ^hasenverschoben äurchgeführt wirα.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13f dadurch gekennzeichnet, daß die Filterregeneration und die Leerung des Waseerkondensgefäßes bei jeder Blasunterbrechung, z.B. beim Ausfahren der Sauerstoffblaslanze über eine vorgegebene Höhe hinaus, selbsttätig durchgeführt wir δ...
15· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem. Ventil vor dem Filter und betriebsbereiter Stellung der übrigen Ventile die von der Pumpe geforderte Q-asaenge, die z.B. mit einem Strömungsmesser geuessen wird, als Maß für die Dichtigkeit der Probenahirieeinrichtung benutzt wird.
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16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, ä?.ß der vor der Pumpe erreichbare Unterdruck als,. . . Llaß für die Dichtigkeit des Prob-enahmesystens benutzt wird.
17· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterregeneration, die Um-r ■ • schaltung von einer Probenahmeeinrichtung auf die, andere und die Dicütigkeitsprüfung der Probenahmeeinrichtung auf Anforderung von einem gemeinsamen Steuerstand ausgeführt werden.
-1O v
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgasprobenahme eine Sonde (1) vorgesehen ist, hinter der aufeinanderfolgend ein Filter (5), eine Förderpumpe (6)'sowie parallel geschaltete Grasanalysatoren (7) angeordnet und in der Grasleitung Ventile (2, 4, 8, 14) vorgesehen si^d, die von einem Steuergerät (11) aus steuerbar sind*
19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Ventil (4) ein mit einem vom Steuergerät (11) steuerbaren Ablaßventil (16) versehener Kühler (5) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 und 19» dadurch gekennzeichnet, daß ein parallel geschaltetes zweites Probenahmesystem (15) vorgesehen ist*
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 2o, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einem G-asanalysator (7) ein Strommesser (9) und in der Leitung vor den Grasanalysatoren (7) ein vom Strommesser (9) aus re-
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gelbares Regelventil (8) angeordnet ist, wobei der Strommesser (9) und das Regelventil (8) über elektrische Leitungen (1o) mit dem Steuergerät (11) verbunden sind.
22. Vorrichtung nach den Ansprüchen 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß νοΐ der £umpe (6) in der Gasleitung (17) ein elektrisch mit dem Steuergerät (11) verbundenes Manometer (15) angeordnet ist.
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BAD ORDINAL
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