DE19645695A1 - Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung für Wasserstoff-Sauerstoff-Gemische - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrich­ tung für Wasserstoff-Sauerstoff-Gemische, welche einen An­ schluß für ein Gasmeßgerät aufweist.

In Anlagen, in denen Wasserstoff oder Sauerstoff erzeugt wird, wie beispielsweise in Wasserelektrolyseanlagen, muß das entstehende Sauerstoffgas ständig auf Verunreinigungen durch Wasserstoff und das entstehende Wasserstoffgas ständig auf Verunreinigungen durch Sauerstoff überwacht werden, um eine Explosionsgefahr zu vermeiden. Es ist bekannt, daß die untere Explosionsgrenze für Wasserstoff-Sauerstoff-Gemische im Be­ reich von etwa 4 Vol.% von Verunreinigungsgas liegt. Dies gilt sowohl für Wasserstoffverunreinigungen in Sauerstoff als auch für Sauerstoffverunreinigungen in Wasserstoffgas. Diese Überwachung erfolgt mit Hilfe von Gasmeßgeräten.

Zur Vermeidung jeglicher Explosionsgefahr müssen die Gasmeß­ geräte exakt arbeiten. Dies erfordert eine exakte Kalibrie­ rung dieser Meßgeräte.

Bei einem bekannten Kalibrierungsverfahren wird einem Gasmeß­ gerät ein Gasgemisch bereitgestellt, wobei in diesem Gasge­ misch die Wasserstoff- bzw. die Sauerstoffkomponente durch ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, ersetzt ist. Durch die Ersetzung einer Komponente durch Inertgas besteht für dieses Kalibrierungsgemisch selbst keine Explosionsgefahr. Da jedoch das Inertgas andere physikalische Eigenschaften auf­ weist als das ersetzte Wasserstoff- bzw. Sauerstoffgas, müssen die Eigenschaften des Inertgas-Kalibrierungsgemisches auf ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch umgerechnet werden. Dadurch wird dieses Verfahren ungenau, da die Rückrechnung immer mit Unsicherheiten behaftet ist. Deshalb kann mit diesem Verfahren ein Gasmeßgerät für Wasserstoff-Sauerstoff- Gemische nicht exakt kalibriert werden.

Bei einem weiteren bekannten Kalibrierungsverfahren werden bereits fertig vorgemischte Wasserstoff-Sauerstoff-Kali­ brierungsgase, welche in Gasflaschen angeliefert werden, ein­ gesetzt. Dies ist sehr aufwendig, da zur exakten Kalibrierung eines Gasmeßgerätes eine Vielzahl von Gasmischungen mit unterschiedlicher Zusammensetzung benötigt werden. Deshalb entsteht ein hoher Aufwand bei diesem Verfahren. Außerdem weisen aus Sicherheitsgründen die erhältlichen Wasserstoff- Sauerstoff-Gasgemische Konzentrationen des jeweiligen Fremdgases auf, die maximal bei etwa 1,5 Vol.% liegen, um deutlich unterhalb der unteren Explosionsgrenze zu bleiben. Dadurch lassen sich Gasmeßgeräte nur in einem kleinen Bereich kalibrieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche eine exakte Kalibrierung eines Gasmeßgerätes für Wasserstoff-Sauerstoff- Gemische ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs be­ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Sauerstoff aus einem Sauerstoff-Gasvorrat und mit Wasserstoff aus einem Wasserstoff-Gasvorrat in einer Mischungszone ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch erzeugbar ist und daß die Zusammensetzung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches mittels mindestens eines Massedurchflußreglers einstellbar ist, wobei eine Steuerung überwacht und sicherstellt, daß die Fremdgas­ konzentration an Wasserstoff bzw. Sauerstoff im Gemisch unterhalb der unteren Explosionsgrenze liegt.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, Wasserstoff-Sauerstoff-Gemische in jeder Zusammensetzung, welche unterhalb der unteren Explosionsgrenze liegt, zu er­ zeugen, so daß eine exakte Kalibrierung eines Gasmeßgerätes ermöglicht ist.

Da Massedurchflußregler mit hoher Genauigkeit arbeiten, läßt sich die Zusammensetzung des Gemisches exakt einstellen. Da­ durch ist gewährleistet, daß das Gemisch die für die Kali­ brierung des Gasmeßgeräts erforderliche Zusammensetzung auf­ weist und daß kein explosionsfähiges Gemisch erzeugbar ist.

Unterschiedliche Gemischzusammensetzungen lassen sich bei Be­ darf auf einfache Weise herstellen.

Es ist vorteilhaft, wenn die Fremdgaskonzentration an Wasser­ stoff bzw. Sauerstoff im Gemisch mittels eines Massedurch­ flußreglers für das Fremdgas und mittels eines Massedurch­ flußreglers für das Trägergas Sauerstoff bzw. Wasserstoff einstellbar ist. Dadurch lassen sich die jeweiligen Massen­ durchflüsse exakt steuern und damit läßt sich die Fremdgas­ konzentration in dem Gemisch exakt einstellen.

Dazu ist es weiter vorteilhaft, wenn die Summe des Durch­ flusses durch den Massedurchflußregler für das Fremdgas und des Durchflusses durch den Massedurchflußregler für das Trägergas durch die Steuerung konstant gehalten ist, so daß eine leichte und exakte Einstellbarkeit des Volumenanteils an Fremdgas und Trägergas im Gemisch erreicht ist und damit gewährleistet ist, daß das Gasgemisch mit genügendem Sicher­ heitsabstand unterhalb der unteren Explosionsgrenze liegt.

In einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung liegt ein Gesamtdurchfluß im Bereich zwischen 80 Nl/h und 120 Nl/h.

Bevorzugterweise liegt der Gesamtdurchfluß bei 100 Nl/h, so daß die Zusammensetzung des Gemisches auf einfache Weise ein­ stellbar und überwachbar ist.

Die maximal einstellbare Fremdgaskonzentration im Trägergas kann dabei kleiner als 3,5 Vol.% sein, so daß ein Sicher­ heitsabstand von mindestens 0,5 Vol.% zur unteren Explosions­ grenze vorhanden ist.

Ist die maximal einstellbare Fremdgaskonzentration im Träger­ gas kleiner als 3 Vol.%, dann ist ein Sicherheitsabstand von mindestens 1 Vol.% zur unteren Explosionsgrenze vorhanden.

In einer besonders günstigen Ausführungsform ist die Mischungszone zur guten Durchmischung der Gase als Ver­ wirbelungszone ausgebildet. Dadurch wird eine gute Durch­ mischung von Fremdgas und Trägergas erreicht und verhindert, daß sich eine Gaskomponente in der Vorrichtung anreichern kann. Bei der Anreicherung einer Gaskomponente besteht die Gefahr, daß ein zündfähiges Gemisch entsteht.

In einer günstigen Ausführungsform weist die Mischungszone einen größeren Querschnitt auf als jeweils Zuführungslei­ tungen für das Trägergas und das Fremdgas in die Mischungs­ zone und eine Abführleitung für das Wasserstoff-Sauerstoff- Gemisch aus der Mischungszone, so daß eine gute Verwirbelung von Fremdgas und Trägergas in der Mischungszone erreichbar ist.

Der beispielsweise bei der Wasserelektrolyse entstehende Elektrolyse-Wasserstoff und Elektrolyse-Sauerstoff enthält Wasserdampf, wobei die relative Feuchte der Elektrolysegase bei Raumtemperatur bis zu 100% erreichen kann. Um eine exakte Anzeige der H₂-/O₂-Konzentration eines Gasmeßgerätes, welches zur Überwachung bei der Elektrolyse eingesetzt wird, zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, daß das Gasmeß­ gerät mit einem feuchten Kalibrierungsgemisch kalibriert wird. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird im Gegensatz dazu mit trockenem, unbefeuchtetem Kali­ brierungsgas kalibriert und deshalb kann, wenn einem derart kalibrierten Gasmeßgerät ein feuchtes Wasserstoff-Sauerstoff- Gemisch zugeführt wird, ein erheblicher Meßfehler auftreten.

Zur Befeuchtung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches ist es daher in einer Variante eines erfindungsgemäßen Ausführungs­ beispieles vorgesehen, daß dieses durch einen Befeuchter führbar ist, in welchem insbesondere das Gemisch mit Wasser­ dampf sättigbar ist. Dadurch weist das Wasserstoff-Sauer­ stoff-Gemisch einen definierten Feuchtigkeitsgehalt auf. Günstig ist es, wenn die Sättigung bei Raumtemperatur er­ folgt, d. h. im Bereich von etwa 15°C bis 20°C. Dadurch ist es ermöglicht, durch Abkühlung des befeuchteten Gasgemisches unter Raumtemperatur einen anderen Sättigungsgrad mit Wasser­ dampf einzustellen.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist es günstig, wenn die Vorrichtung eine Rückschlagsperre aufweist, welche bezogen auf den Gasstrom nach der Mischungszone angeordnet ist. Die Rückschlagsperre dient zur Rückschlagsicherung und als Flammensperre, welche bei einem Störfall eine Rückzündung des Gasgemisches in den Bereich der Mischungszone verhindert.

Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, wenn die Vor­ richtung ein Absperrventil aufweist, durch welches das Ein­ dringen von Gas in die Vorrichtung verhinderbar ist. Dadurch wird verhindert, daß bei geschlossenem Absperrventil bei Stillstand der Vorrichtung durch aus dem Außenraum ein­ dringenden Wasserstoff oder Sauerstoff ein zündfähiges Gemisch innerhalb der Vorrichtung gebildet wird.

In einer günstigen Variante einer Ausführungsform ist das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in einen ersten Gemischstrom und in einen zweiten Gemischstrom aufteilbar. Dadurch ist einem Gasmeßgerät ein Volumenstrom zuführbar, der unabhängig von dem Gesamtdurchfluß durch die Vorrichtung ist und der an die Spezifikationen des Gasmeßgerätes angepaßt werden kann.

Es ist dann insbesondere vorteilhaft, wenn der Anschluß für ein Gasmeßgerät im ersten Gemischstrom angeordnet ist und insbesondere der Volumenstrom im ersten Gemischstrom ein­ stellbar ist.

Durch die Anordnung eines Kühlers zur Kühlung des Wasser­ stoff-Sauerstoff-Gemisches, der vorzugsweise mit einem Kon­ densator versehen ist, in dem ersten Gemischstrom läßt sich der Taupunkt des befeuchteten Gasgemisches auf eine vorge­ gebene tiefere Temperatur herabsetzen. Dadurch läßt sich der Feuchtigkeitsgrad im Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch ein­ stellen.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Anlage ist es be­ sonders vorteilhaft, wenn aus einem Stickstoff-Gasvorrat Stickstoff in eine Trägergasleitung und eine Fremdgasleitung einführbar ist. Der Stickstoff dient der Inertisierung, so daß bei auftretenden Betriebsstörungen durch Stickstoffzufuhr verhindert werden kann, daß ein explosionsfähiges Wasser­ stoff-Sauerstoff-Gemisch entsteht. Der Stickstoff kann auch zur Inertisierung der Vorrichtung in Betriebsstillstandzeiten verwendet werden.

In einer günstigen Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Gasweg zur Erzeugung eines Wasserstoff-Sauerstoff- Gemisches mit Wasserstoff als Fremdgas und Sauerstoff als Trägergas und einen Gasweg zur Erzeugung eines Gemisches mit Sauerstoff als Fremdgas und Wasserstoff als Trägergas auf. Dadurch läßt sich die Vorrichtung gleichzeitig dazu ver­ wenden, ein Gasmeßgerät zu kalibrieren, welches zur Über­ wachung der Fremdgaskonzentration von Wasserstoff in Sauer­ stoffgas dient und zur Kalibrierung eines Gasmeßgerätes, welches zur Überwachung der Sauerstoffkonzentration in Wasserstoff als Trägergas dient.

Ein vorgegebener fester und konstanter Druck für den Fremd­ gasstrom und den Trägergasstrom, welcher erforderlich ist zu einer exakten Einstellung der Zusammensetzung eines Wasser­ stoff-Sauerstoff-Gemisches, läßt sich dadurch erreichen, daß dem Wasserstoff-Gasvorrat bzw. dem Sauerstoff-Gasvorrat jeweils eine Einheit zur Druckminderung nachgeordnet ist, welche den Druck der aus der Wasserstoff-Gasvorrat bzw. aus dem Sauerstoff-Gasvorrat kommenden Gase auf einen vorge­ gebenen Druck vermindert.

Zur Erhöhung der Sicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Trägergaszuführung und eine Fremdgaszuführung in der Mischungszone jeweils Ab­ sperrventile aufweisen. Dadurch kann bei einer Störung die Gaszufuhr in die Mischungszone und damit dort das Entstehen eines explosionsfähigen Gemisches verhindert werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Mischungszone.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Sauerstoff-Gasvorrat 10, bei dem es sich insbesondere um eine Sauerstoff-Druckflasche handeln kann, und einen Wasserstoff-Gasvorrat 12, bei dem es sich um eine Wasserstoff-Druckflasche handeln kann. Von dem Sauerstoff-Gasvorrat 10 führt eine Leitung 14 zu einem Ein­ gang einer Druckminderungseinheit 16, welche insbesondere zweistufig ausgebildet sein kann, und von einem Ausgang der Druckminderungseinheit 16 führt eine Leitung 18 zu einem ersten Eingang eines Dreiwegeventils 20. Von einem Ausgang des Dreiwegeventils 20 führt eine Leitung 22 zu einem Eingang eines Massedurchflußreglers 24.

In der Leitung 14 ist ein Drucksensor 26 zur Messung des Drucks des von dem Sauerstoff-Gasvorrat 10 kommenden Sauer­ stoffs angeordnet. Ein Druckregler (in der Fig. nicht ge­ zeigt) steuert die Druckminderungseinheit 16, so daß das von der Druckminderungseinheit 16 kommenden Sauerstoffgas einen festen und konstanten Druck aufweist, welcher mit Hilfe eines Drucksensors 28 in der Leitung 18 überwacht wird.

Der Massedurchflußregler 24 ist mit einem Ventil 30 versehen und von einem Ausgang des Ventils 30 führt eine Leitung 32 zu einem Eingang eines Absperrventils 34. Von einem Ausgang des Absperrventils 34 führt eine Leitung 36 in eine Mischungszone 38.

Über eine Steuereinheit 40 ist der Massedurchfluß durch den Massedurchflußregler 24 steuerbar.

In einem Wasserstoffgasweg 42 führt von dem Wasserstoff-Gas­ vorrat 12 eine Leitung 44 zu einem Eingang einer Druckmin­ derungseinheit 46 und von einem Ausgang dieser Druckminde­ rungseinheit 46, die insbesondere als zweistufiger Druck­ minderer ausgebildet sein kann, führt eine Leitung 48 zu einem ersten Eingang eines Dreiwegeventils 50. Von einem Aus­ gang des Dreiwegeventils 50 führt eine Leitung 52 zu einem Massedurchflußregler 54 für Wasserstoff, welcher ein Ventil 56 aufweist und dessen Massedurchfluß mittels einer Steuer­ einheit 58 gesteuert ist.

Von einem Ausgang des Ventils 56 führt eine Leitung 60 zu einem Eingang eines Absperrventils 62 und von einem Ausgang des Absperrventils 62 führt eine Leitung 64 in die Mischungszone 38.

Ein Drucksensor 66 in der Leitung 44 registriert den Druck des aus dem Wasserstoff-Gasvorrat 12 in der Leitung 44 strömenden Wasserstoffs und mittels eines Drucksensors 68 in der Leitung 48 wird überwacht, daß durch die Druckminderungs­ einheit 46 dem Massedurchflußregler 54 Wasserstoffgas mit einem festen vorgegebenen Druck zugeführt wird.

Von einem Stickstoff-Gasvorrat 70 führt eine Leitung 72 zu einem Eingang einer Druckminderungseinheit 74 und von einem Ausgang der Druckminderungseinheit 74 führt eine Leitung 76 in einen zweiten Eingang des Dreiwegeventils 20 und eine Leitung 78 zu einem zweiten Eingang des Dreiwegeventils 50. Mittels eines Drucksensors 80, welcher in der Leitung 72 an­ geordnet ist und eines Drucksensors 82, welcher den Druck des aus der Druckminderungseinheit 74 strömenden Stickstoffes überwacht, wird der Druck des Stickstoffes in den Leitungen 76 und 78 auf einen festen vorgegebenen Wert eingestellt. Vorteilhafterweise ist dieser Wert etwas größer als der Wert, der für den Wasserstoff und den Sauerstoff vorgegeben ist.

In die Mischungszone 38 mündet die Zuführungsleitung 36 für Sauerstoffgas und die Zuleitung 64 für Wasserstoffgas. In einer Variante eines Ausführungsbeispieles (Fig. 2) ist die Mischungszone durch ein Leitungsstück 84 gebildet, welches einen größeren Durchmesser als jeweils die Leitungen 36 und 64 aufweist. An einem Ende des Leitungsstückes 84 mündet die Leitung 36 für Sauerstoffgas und die Leitung 64 für Wasser­ stoffgas mündet in einem mittleren Bereich des Leitungs­ stückes 84, so daß Wasserstoffgas in den Sauerstoffgasstrom einströmen kann und für eine gute Verwirbelung der zwei Gase gesorgt ist.

An einem anderen Ende des Leitungsstückes 84 verengt sich dieses auf eine Leitung 86, durch welche das in der Mischungszone 38 entstandene Wasserstoff-Sauerstoff-Gas­ gemisch, bei welchem Sauerstoff das Trägergas und Wasserstoff das Fremdgas ist, abgeführt wird.

Durch die Leitung 86 wird das Gasgemisch einem Befeuchter 88 zugeführt. Dieser weist einen Vorratsbehälter mit destillier­ tem Wasser auf. Mit Hilfe einer Leitung 90, welche ein Ab­ sperrventil 92 aufweist, läßt sich dem Befeuchter 88 Wasser zuführen bzw. von dem Befeuchter 88 abführen.

In der Leitung 86 ist ein Drucksensor 94 zur Überwachung des Druckes im Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch angeordnet.

Eine Leitung 96 führt das im Befeuchter 88 befeuchtete Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch über eine Rückschlagsperre 98 zu einem Eingang eines Absperrventils 100. Die Rückschlag­ sperre 98 verhindert, daß bei einem eventuellen Störfall eine Rückzündung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches in die Lei­ tung 96 auftritt.

Von einem Ausgang des Absperrventils 100 führt eine Leitung 102, durch welche ein erster Gemischstrom 103 abgezweigt wird, zu einem Kühler 104, welcher insbesondere einen Konden­ sator aufweisen kann, und in dem das befeuchtete Gemisch auf einen Taupunkt abgekühlt wird, der niedriger ist als die Temperatur, bei der das Gemisch im Befeuchter 88 befeuchtet wird. Das den Kühler verlassende Gasgemisch wird einem Gas­ meßgerät 106 zu dessen Kalibrierung zugeführt. Dazu weist der erste Gemischstrom einen Anschluß 107 für ein Gasmeßgerät 106 auf.

In einer Variante eines Ausführungsbeispiels weist der erste Gemischstrom 103 einen Durchflußregler 111 auf, mit welchem sich der Gemischdurchfluß einstellen läßt. Der Durchfluß­ regler 111 ist bevorzugterweise vor dem Kühler 104 ange­ ordnet.

Aus der Leitung 102 wird mittels einer Bypassleitung 108 ein zweiter Gemischstrom 109 abgezweigt, welcher einer Sicher­ heitsabtauchung 110 zugeführt wird, die ein erstes Kunst­ stoffrohr 112 umfaßt, durch welches der zweite Gemischstrom 109 strömt, und ein zweites, mit Wasser gefülltes Kunststoff­ rohr 114 umfaßt, durch welches der zweite Gemischstrom 109 ebenfalls durchtreten muß. Die Bypassleitung 108 umfaßt an ihrer Ausgangsseite ein Nadelventil 116, mit welchem ein Überdruck in der Leitung 108 einstellbar ist.

In einer Variante eines Ausführungsbeispieles ist es vorge­ sehen, daß die Vorrichtung neben einem Gasweg 118, der wie oben beschrieben zur Erzeugung eines Wasserstoff-Sauerstoff- Gemisches mit Sauerstoff als Trägergas und Wasserstoff als Fremdgas dient, ein Gasweg 120 aufweist, der zur Erzeugung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches mit Wasserstoff als Trägergas und Sauerstoff als Fremdgas dient. Die Anordnung des Gasweges 120 ist gleich wie für den Gasweg 118 beschrie­ ben, wobei eine Leitung 122 von der Leitung 22 abgezweigt wird und zu einem Massedurchflußregler für Sauerstoff führt und eine Leitung 124 aus der Wasserstoffleitung 52 abgezweigt wird und zu einem Massedurchflußregler für Wasserstoff führt.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Aus dem Sauerstoff-Gasvorrat 10 bzw. dem Wasserstoff-Gasvor­ rat 12 wird reiner Sauerstoff bzw. Wasserstoff, wobei die Reinheit der beiden Gase jeweils mindestens 99,995% beträgt, der Druckminderungseinheit 16 bzw. 46 zugeführt, um den Gas­ druck von dem Vorratsdruck auf einen Druck von beispielsweise 10 bar mit großer Genauigkeit zu vermindern. Die Gase strömen zu den Massedurchflußreglern 40 bzw. 54. Der Gesamtmassen­ durchfluß durch die beiden Regler 24 und 54 wird konstant ge­ halten, beispielsweise auf einem Nenndurchfluß von 100 Nl/h. Da der Nenndurchfluß der Kalibriervorrichtung für Normbe­ dingungen definiert ist, stellt der Nenndurchfluß einen Massenstrom dar.

Jeder einzelne der Regler 24 bzw. 54 arbeitet mit einer rela­ tiven Durchflußgenauigkeit, die bezogen auf den Nenndurchfluß besser als ca. 1% ist. Für das Trägergas beträgt der Nenn­ durchfluß im Regler 24, wenn als Gesamtdurchfluß 100 Nl/h eingestellt wird, ebenfalls 100 Nl/h. Um einen genügenden Sicherheitsabstand zu der unteren Explosionsgrenze von einem Fremdgasanteil von 4 Vol.% zu erreichen, ist vorzugsweise die maximal einstellbare Fremdgaskonzentration 3 Vol.%. In diesem Falle beträgt dann der Nenndurchfluß in dem Masseregler für das Fremdgas 3 Nl/h. Insgesamt ist dadurch erreicht, daß Un­ genauigkeiten der Massedurchflußregler 24 und 54 sich nicht so auswirken, daß für ein Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch die untere Explosionsgrenze erreichbar ist.

Soll eine Fremdgaskonzentration von x Vol.% eingestellt werden, dann wird am Trägergas-Massedurchflußregler 24 ein Massedurchfluß von (100 - x) Nl/h eingestellt und am Fremdgas-Massedurchflußregler 54 ein Durchfluß von x Nl/h.

In der Mischungszone 38 wird das Fremdgas mit dem Trägergas vermischt, wobei für eine gute Verwirbelung gesorgt ist, so daß sich kein Gas in der Mischungszone 38 anreichern kann.

Dieses Gasgemisch wird durch den Befeuchter 88 geführt, in dem das Gemisch bevorzugterweise bei Raumtemperatur mit Wasserdampf gesättigt wird. Das befeuchtete Gasgemisch wird in den ersten Gemischstrom 103 und den zweiten Gemisch­ strom 109 aufgeteilt, wobei der erste Gemischstrom 103 den Kühler 104 durchläuft, in dem der Taupunkt des Gasgemisches auf eine definierte niedrigere Temperatur als Raumtemperatur, beispielsweise 4°C, abgesenkt wird. Dieser Gasstrom kann dann dazu verwendet werden, ein Gasmeßgerät 106 zu kali­ brieren.

Der Gasstrom wird in den ersten und zweiten Gemischstrom auf­ geteilt, um dem Gasmeßgerät 106 einen für das Meßgerät ge­ eigneten Gasmassestrom zuzuführen. Der überschüssige Anteil des Gesamtstromes wird durch den zweiten Gemischstrom 109 in der Bypassleitung 108 abgeführt.

Bei Stillstand der Anlage wird das Absperrventil 100 ge­ sperrt, so daß aus dem Außenraum kein Gas in die Vorrichtung eindringen kann. Außerdem werden die Absperrventile 34 und 62 gesperrt, um zu verhindern, daß ein zündfähiges Gemisch in der Vorrichtung entstehen kann. Bei Stillstand wird weiterhin die Vorrichtung mit Stickstoff aus dem Stickstoff-Gasvorrat 70 inertisiert, um ebenfalls der Entstehung eines explosions­ fähigen Gemisches vorzubeugen.

Beim Auftreten eines Störfalles kann die Anlage mit Stick­ stoff inertisiert werden, um das Entstehen eines explosions­ fähigen Gemisches zu verhindern. Dazu wird Stickstoff über den zweiten Eingang des Dreiwegeventils 20 bzw. des Dreiwege­ ventils 50 in die Leitungen 22 bzw. 52 eingeblasen und gleichzeitig mittels der Dreiwegeventile die Zufuhr von Trägergas und Fremdgas in diese Leitungen unterbrochen.

Claims (22)

1. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung für Wasserstoff- Sauerstoff-Gemische, welche einen Anschluß für ein Gas­ meßgerät aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Sauerstoff aus einem Sauerstoff-Gasvorrat (10) und Wasserstoff aus einem Wasserstoff-Gasvorrat (12) in einer Mischungszone (38) ein Wasserstoff-Sauerstoff- Gemisch erzeugbar ist und daß die Zusammensetzung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches mittels mindestens eines Massedurchflußreglers einstellbar ist, wobei eine Steuerung überwacht und sicherstellt, daß die Fremdgas­ konzentration an Wasserstoff bzw. Sauerstoff im Gemisch unterhalb der unteren Explosionsgrenze liegt.

2. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdgaskonzentration an Wasserstoff bzw. Sauerstoff im Gemisch mittels eines Massedurchflußreglers (54) für das Fremdgas und mittels eines Massedurchflußreglers (24) für das Trägergas Sauerstoff bzw. Wasserstoff einstellbar ist.

3. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe des Durchflusses durch den Massedurchflußregler (54) für das Fremdgas und des Durchflusses durch den Massedurchflußregler (24) für das Trägergas durch die Steuerung (40; 58) konstant gehalten ist.

4. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gesamtdurchfluß im Bereich zwischen 80 Nl/h und 120 Nl/h liegt.

5. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdurchfluß bei 100 Nl/h liegt.

6. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die maximal einstellbare Fremdgaskonzentration im Trägergas kleiner als 3,5 Volumen-% ist.

7. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die maximal einstellbare Fremdgaskonzentration im Trägergas kleiner als 3 Volumen-% ist.

8. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungszone (38) zur guten Durchmischung der Gase als Verwirbelungszone ausgebildet ist.

9. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischungszone (38) das Fremdgas in einen Strom des Trägergases einströmt.

10. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet; daß die Mischungszone (38) einen größeren Querschnitt aufweist als jeweils Zuführungsleitungen (36; 64) für das Trägergas und das Fremdgas in die Mischungszone (38) und eine Abführungs­ leitung (86) für das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch aus der Mischungszone (38).

11. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch durch einen Befeuchter (88) führbar ist.

12. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch mittels des Befeuchters (88) mit Wasserdampf sättigbar ist.

13. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Rückschlagsperre (98) aufweist, welche bezogen auf den Gasstrom nach der Mischungszone (38) angeordnet ist.

14. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Absperrventil (100) aufweist, durch welches das Eindringen von Gas in die Vorrichtung ver­ hinderbar ist.

15. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch in einen ersten Gemisch­ strom (103) und in einen zweiten Gemischstrom (109) auf­ teilbar ist.

16. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (107) für ein Gasmeßgerät (106) im ersten Gemischstrom (103) ange­ ordnet ist.

17. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom im ersten Gemischstrom (103) einstellbar ist.

18. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Gemischstrom (103) ein Kühler (104) zur Kühlung des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches angeordnet ist.

19. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Stickstoff-Gasvorrat (70) Stickstoff in eine Trägergasleitung (22) und eine Fremdgasleitung (52) einführbar ist.

20. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Gasweg (118) zur Erzeugung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches mit Wasserstoff als Fremdgas und Sauerstoff als Trägergas und einem Gasweg (120) zur Erzeugung eines Gemisches mit Sauerstoff als Fremdgas und Wasserstoff als Trägergas aufweist.

21. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserstoff-Gasvorrat (12) bzw. dem Sauerstoff-Gasvorrat (10) jeweils eine Einheit zur Druckminderung (46; 16) nachgeordnet ist, welche den Druck der aus dem Wasser­ stoff-Gasvorrat (12) bzw. aus dem Sauerstoff-Gasvorrat (10) kommenden Gase auf einen vorgegebenen Druck ver­ mindert.

22. Gasmeßgerät-Kalibrierungsvorrichtung nach einem der vor­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägergaszuführung und eine Fremdgaszuführung in die Mischungszone (38) jeweils Absperrventile (34; 62) auf­ weisen.