DE1922941A1

DE1922941A1 - Method and device for determining the composition of gas mixtures

Info

Publication number: DE1922941A1
Application number: DE19691922941
Authority: DE
Inventors: Edmund Eckhoff; Ernst Erdmann
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1969-05-06
Filing date: 1969-05-06
Publication date: 1970-11-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Zusammensetzung von Gasgemischen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Zusammensetzung von Gasgemischen. Method and device for determining the composition of Gas mixtures The invention relates to a method and an apparatus for Determination of the composition of gas mixtures.

Zur Ermittlung der Zusammensetzung von Gasgemischen sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt.There are various ways of determining the composition of gas mixtures Methods and devices known.

FUr die Analyse von Rauchgasen wird insbesondere das Orsatverfahren angewendet. Das Gerät besteht in einfachster Form aus mehreren Absorptflonspipetten, deren Flüssigkeiten nacheinander die einzelnen Bestandteile des Rauchgases absorbieren. Dabei wird die Jeweilige Raumverminderung in einer von einem Wassermantel umgebenen loo-teiligen Meßbürette gemessen und gibt die Prozentanteile des Gases an.For the analysis of smoke gases, the Orsat method is particularly used applied. In its simplest form, the device consists of several absorptive pipettes, the liquids of which absorb the individual components of the flue gas one after the other. The respective space reduction is surrounded by a water jacket loo-part measuring burette and indicates the percentage of the gas.

Das Orsatverfahren liefert recht genaue Werte, hat Jedoch den Nachteil, daß es eine aufwendige Apparatur erfordert und sehr zeitaufwendig ist, denn die DurchfUhrung einer Gasanalyse nach Orsat dauert etwa eine Stunde. Dieses Verfahren kann daher nicht angewendet werden, wenn es darauf ankommt, die Gaszusammensetzung innerhalb weniger Minuten zu kennen.The Orsat method provides quite precise values, but has the disadvantage that it requires expensive equipment and is very time-consuming, because the Carrying out a gas analysis according to Orsat takes about an hour. This method therefore cannot be used when it comes down to the gas composition to know within minutes.

Außerdem ist es bekannt, Gasanalysen mit Hilfe von Meßröhrchen zu ermitteln. Diese Meßr8hrchen bestehen aus einem Glasrohr, in welchem sich eine Reaktionsmasse befindet, die beim Durchpumpen von Gasen einen Farbumschlag -zeigen, so daß an einer Skala der Anteil des Gases am Gemisch abgelesen werden kann. FUr die Analyse Jedes Gases ist dabei ein auf das entsprechende Gas reagierendes Meßröhrchen zu verwenden. Dabei kann Jedes Meßröhrchen nur einmal verwendet werden.It is also known to carry out gas analyzes with the aid of measuring tubes determine. These measuring tubes consist of a glass tube in which there is a reaction mass is located, which show a color change when pumping gases, so that at one Scale of the proportion of gas in the mixture can be read. For the analysis of each Gas, a measuring tube that reacts to the corresponding gas must be used. Each measuring tube can only be used once.

Die im allgemeinen verwendeten kleinen Meßröhrchen haben den Nachteil, daß sie im allgemeinen nur einen leinen Meßbereich besitzen, der oft nicht ausreicht, um die An teile zu bestimmen, weil die Menge der einzelnen Gase oberhalb des Meßbereiches der Röhrchen liegt.The generally used small measuring tubes have the disadvantage that they generally only have a small measuring range, which is often insufficient, to determine the parts because the amount of the individual gases is above the measuring range the tube lies.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Meßröhrchen liegt darin, daß diese bei der Bestimmung des Wasserstoffanteiles bereits bei kleineren Anteilen eine sehr starke und schnell eintretende exotherme Reaktion zeigen, was gerade bei Wasserstoff zu einer erheblichen Gefahr werden kann.Another disadvantage of the known measuring tube is that this when determining the hydrogen proportion, even with smaller proportions, a very strong and rapidly occurring exothermic reaction show what happens with hydrogen can become a significant hazard.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches unter Verwendung bekannter Einrichtungen auch die Bestimmung der Anteile von Gasen in Gasgemischen gestattet, wenn der Anteil oberhalb des Meßbereiches der Anzeigeeinrichtungen liegt, so daß eine Messung mit diesen Röhrchen ohne weiteres nicht mehr möglich ist.The invention is based on the object of developing a method which, using known equipment, also determines the proportions of gases in gas mixtures permitted if the proportion is above the measuring range of the Indicators lies, so that a measurement with these tubes is easy is no longer possible.

Das wird erfindungsgemäß dadurch gelöste daß das zu prüfende Gasgemisch in einem derartigen Verhältnis verdünnt wird, daß die Anzeige für das betreffende Gas innerhalb des Meßbereiches der Meßeinrichtung liegt und durch Umrechnung mit dem Verdmünngsfaktor den wirklichen Anteil im Gasgemisch ergibt.This is solved according to the invention in that the gas mixture to be tested is diluted in such a ratio that the display for the relevant Gas is within the measuring range of the measuring device and by conversion with the dilution factor gives the real proportion in the gas mixture.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verdünnung das Gasgemisches mit Luft durchgeführt.According to a preferred embodiment, the dilution is the gas mixture carried out with air.

Dabei werden als an sich bekannte Meßeinrichtungen vorzugsweise Röhrchen verwendet, die die Anteile durch Fabrumschiag und Vergleich mit einer Skala anzeigen.The measuring devices known per se are preferably small tubes used, which show the proportions by factory scale and comparison with a scale.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens0 Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Dosiereinrichtung, welche einem Behälter eine bestimmte Menge des Gasgemisches und eine bestimmte Nenge Verdünnungsgas -vorzugsweise Luft- zuführt und diese Mischung aus Verdünnungsgas und Gas gemisch durch eine an sich bekannte Einrichtung zur Bestimmung der Bestandteile von Gasgemischen fördert, wobei der Anzeigebereich der Einrichtung für den betreffenden Gasgemischanteil kleiner ist als der Menge.des Gases im Gasgemisch entspricht.The invention also relates to an apparatus for implementation of the method according to the invention The device is marked by a metering device, which a container a certain amount of the gas mixture and a certain amount of diluent gas - preferably air - and this mixture from diluent gas and gas mixture by a known device for determination the constituents of gas mixtures promotes, the display area of the device for the gas mixture concerned is smaller than the amount of gas in the gas mixture is equivalent to.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Dosiereinrichtung aus einem Hohlkörper mit einer Saugeinrichtung.According to a preferred embodiment, there is the metering device from a hollow body with a suction device.

Dabei kann an dem Hohlkörper eine Pumpe befestigt sein oder die Saugeinrichtung ist als in dem Hohlkörper angeordneter Kolben ausgebildet.A pump or the suction device can be attached to the hollow body is designed as a piston arranged in the hollow body.

Die Dosiereinrichtung ist mit einem Ein- und einem Aus daß stutzen versehen wobei in Jedem Stutzen ein Einwegeventil angeordnet ist weiches vorzugsweise als Rückschlagventil ausgebildet ist. Der Auslaßstutzen ist als Krümmer ausgebildet.The metering device is with an on and an off that trim provided with a one-way valve arranged in each connection piece, which is preferably soft is designed as a check valve. The outlet port is designed as a bend.

Für die Aufbewahrung des Gasgemisches und des Luftgasgemisches werden vorzugsweise Kunststoffbehälter verwendet. Als Einrichtung für die Bestimmung der Bestandteile des Gas gemisches sind vorzugsweise Anzeigeeinrichtungen mit Farbumschlag vorgesehen.For the storage of the gas mixture and the air-gas mixture plastic containers are preferably used. As a facility for determining the Components of the gas mixture are preferably display devices with a color change intended.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß eine Gasanalyse innerhalb von wenigen Minuten unter Verwendung von relativ billigen bekannten Meßeinrichtungen in Größenordnungen oberhalb des Meßbereiches derselben durchgeführt werden kann, ohne große Kosten zu verursachen. Dabei ist die Analyse auf einfachste Weise unter Zuhilfenahme eines kleinen Zusatzgerätes durchführbar. Teure und komplizierte Geräte mit großen Meßbereichen werden nicht mehr benötigt.The invention has the advantage that a gas analysis within a few Minutes of orders of magnitude using relatively inexpensive known gauges above the measuring range of the same can be carried out without great expense to cause. The analysis is in the simplest possible way with the help of a small additional device feasible. Expensive and complicated devices with large measuring ranges are not needed any more.

Falls z.B. bei einer CO-Messung ein Meßröhrchen mit einem Prüf- nd Anzeigebereich bis 7 % CO im Gas gemisch verwendet wird, kann mit diesem kleinen Röhrchen beispielsweise bei einer Verdünnung des Gasgemisches von 1 : 10 ein CO-Anteil bis 70 % gemessen werden. Durch Wahl des Verdünnungsverhältnisses kann somit die Erweiterung des Meßbereiches der Röhrchen selbst bestimmt werden. Gleiches gilt prinzipiell natürlich für alle anderen Gase.If, for example, a measuring tube with a test meter is used for a CO measurement Display range up to 7% CO in the gas mixture can be used with this small Tubes, for example, with a dilution of the gas mixture of 1:10, a proportion of CO up to 70% can be measured. By choosing the dilution ratio, the Extension of the measuring range of the tube can be determined. same for in principle, of course, for all other gases.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt keine Feinstmessung dar, die natürlich mit einem ganz erheblichen apparativen und zeitlichen Aufwand durchgeführt werden mußte, sondern in gewisser Weise eine grobe Messung, die aber in der Praxis im allgemeinen völlig ausreichend ist. Falls Luft als Verdünnungsgas wegen Verfälschung der Meßwerke nicht verwendet werden kann, wird statt dessen ein anderes Gas, z.B. Stickstoff, verwendet.The method according to the invention does not represent a very fine measurement Of course, it was carried out with a considerable amount of equipment and time had to be, but in a way a rough measurement, but in practice is generally completely sufficient. If air is used as the diluent due to adulteration the measuring mechanism cannot be used, another gas, e.g. Nitrogen, is used.

Eine besondere Bedeutung hat das erfindungsgemäße Verfahren z.B. bei einer schnellen Analyse von Gichtgas bei einem Hochofen, wobei die ermittelten Werte in ihrer Genauigkeit als vollkommen befriedigend bezeichnet werden können.The method according to the invention is of particular importance, for example in a quick analysis of furnace gas in a blast furnace, with the determined values can be described as completely satisfactory in their accuracy.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf dieses spezielle Anwendungsgebiet beschränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo eine schnelle Gasanalyse erwünscht ist.However, the method according to the invention is not specific to this Application area is limited, but can be used wherever a rapid gas analysis is desired.

Die Erfindung ist anhand der anliegenden Figuren, welche aber lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens widergeben, beispielsweise näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1 die Anordnung der Vorrichtung beim Zuführen des Gasgemisches in den Mischbehälter.The invention is based on the attached figures, which, however, are only a preferred embodiment of the device for performing the method reproduced, for example explained in more detail: They show: FIG. 1 the arrangement of the Device for feeding the gas mixture into the mixing container.

Fig. 2 die Anordnung der Vorrichtung beim Zuführen von Umgebungsluft als Verdünnungsmittel in den Mischbehälter.2 shows the arrangement of the device when ambient air is supplied as a diluent in the mixing container.

Fig. 3 eine Anordnung der Vorrichtung beim Fördern des verdünnten Gasgemisches durch ein Prüfröhrchen.Fig. 3 shows an arrangement of the device when conveying the diluted Gas mixture through a test tube.

Fig. 4 eine Dosiereinrichtung mit einem Kolben als Saugeinrichtung.4 shows a metering device with a piston as a suction device.

Gemäß Fig. 1 befindet sich in dem Behälter 1 ein Gemisch aus verschiedenen Gasen, deren Anteil im Gemisch festgestellt werden soll. Aus diesem Grunde wird aus dem Behälter 1 für Jedes zu untersuchende Gas eine bestimmte Menge des Gemisches entnommen, und zwar mit Hilfe der Dosiereinrichtung 2, welche aus einem Hohlkörper 3 mit einer Saugeinrichtung 4 besteht.According to FIG. 1, there is a mixture of different in the container 1 Gases, the proportion of which is to be determined in the mixture. Because of this, from the container 1 for each gas to be examined a certain amount of the mixture taken, with the help of the metering device 2, which consists of a hollow body 3 with a suction device 4 consists.

Diese Saugeinrichtung kann z.B. eine Pumpe nach Art eines Blasebalges oder eines Gummiballes sein. Die Ansaugmenge kann z.B. 100 cm3 sein. In dem Verbindungsstutzen 5 zwischen der Dosiereinrichtung 2 und dem Behälter 1 ist ein Rückschlagventil 6 angeordnet, um die Verbindungsleitung nur in Richtung auf die Dosiereinrichtung offen zu halten, und ein Rückfließen des Gasgemisches beim Transport in den Behälter 7 zu vermeiden.This suction device can, for example, be a bellows-type pump or a rubber ball. The suction volume can be 100 cm3, for example. In the connecting piece 5 between the metering device 2 and the container 1 is a check valve 6 arranged to the connecting line only in the direction of the metering device to keep open, and a backflow of the gas mixture during transport into the container 7 to avoid.

Die als Krümmer ausgebildete Verbindungsleitung 8 ist ebenfalls mit einem Rückschlagventil 9 versehen Gemä@ Fig. 2 wird dem Behälter 7 in dem entsprechenden Verhältnis Luft als Verdünnung zugeführt. Falls die Gemischzuführung z.B. mit einem Pumpenhub durchgeführt worden ist, und eine Verdünnung von 1 : 10 erwünscht ist, sind für die Zufuhr der Verdünnungsluft 10 Pumpenhübe erforderlich. Durch dine zähleinrichtung für die Hübe können Irrtümer weitgehend ausgeschaltet werden.The connecting line 8 designed as a bend is also with a check valve 9 according to @ Fig. 2 is the container 7 in the corresponding Ratio of air supplied as dilution. If the mixture feed e.g. with a Pump stroke has been carried out and a dilution of 1:10 is desired, 10 pump strokes are required to supply the dilution air. Through your counter errors can largely be eliminated for the strokes.

Gemäß Fig. 3 wird nach Herstellung des verdünnten Gasgemisches dieses ver@ünnte Gemisch mit Hilfe der Dosiereinrichtung durch ein Me@röhrchen 10 aus dem Bchälter 7 gesaugt, wobei das Meßröhrchen z.B. bei einer Verdünnung von l : 10 den zehnten Teil des im Gasgemisch enthaltenen Bestandteiles anzeigt. Die Sauggeschwindigkeit der Dosiereinrichtung ist auf den Farbumschlag abgestimmt, um eine möglichst genaue Anzeige zu erhalten. Um von Strömungsverlusten möglichst unabhängig zu sein, ist der Stutzen 5, an dem das Meßröhrchen Io angeschlossen wird, gerade aus£ebildet.According to FIG. 3, after the diluted gas mixture has been prepared, this diluted mixture with the aid of the metering device through a measuring tube 10 from the Container 7 sucked, with the measuring tube e.g. when diluting of 1: 10 indicates the tenth part of the component contained in the gas mixture. The suction speed of the dosing device is matched to the color change, to get the most accurate display possible. To avoid flow losses as much as possible to be independent is the nozzle 5, to which the measuring tube Io is connected, just forming.

Entsprechend Fig. 4 ist es auch möglich, statt der Pumpe an dem Behälter 3 innerhalb desselben einen Kolben l1 anzuordnen, um die Pumpvorgänge durchzuführen.According to FIG. 4, it is also possible instead of the pump on the container 3 to arrange a piston l1 within the same in order to carry out the pumping processes.

Claims

Speech

1. Procedure for determining the composition of gas mixtures, characterized in that for the purpose of determining the proportion of the individual gases above of the measuring range of the used per se known measuring devices that to be tested Gas mixture is diluted in such a ratio that the display for the relevant gas then lies within the measuring range of the measuring device and through Use the dilution factor to convert the real proportion of the gas in the gas mixture results.

2. The method according to claim 1, characterized in that the dilution the gas mixture is carried out with air.

3. The method according to claim l, characterized in that as per se known measuring devices measuring tubes are used, the proportions of each Show gases in the gas mixture by changing the color of a reactant mass.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 3, characterized by a metering device (2) which a container (7) a certain amount of the gas mixture and a certain amount of diluent gas - preferably Air supplies and this mixture of air and gas mixture by a known per se Device for determining the components of gas mixtures (lo) promotes, wherein the display range of the device (lo) for the gas in question is smaller than corresponds to the amount of gas in the gas mixture.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the metering device (2) consists of a hollow body (3) with a suction device (4).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that daR on the A pump is attached to the hollow body (3) as a suction device (4).

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the suction device (4) is designed as a piston (11) arranged in the hollow body (3).

8. Apparatus according to claim 4, characterized in that the metering device (2) is provided with an inlet and an outlet nozzle (5, 8), with each nozzle a one-way valve (6, 9) is arranged.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the one-way valves (6, 9) are designed as check valves.

10. Apparatus according to claim 8, characterized in that the outlet nozzle (8) is designed as a manifold.

11. The device according to claim 4, characterized in that the storage of the gas mixture and the air-gas mixture takes place in plastic containers.

12. The device according to claim 4, characterized in that as a device for the determination of the constituents of the gas mixture measuring tube (10) is provided are that the proportions of the individual gases in the gas mix by changing the color of a Show reaction mass.