DE2029959A1

DE2029959A1 - Gasbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2029959A1
Application number: DE19702029959
Authority: DE
Inventors: Pierre Fontenay-aux-Roses Herrmann (Frankreich). P GOIn 15-00
Original assignee: Society d'Instrumentation Schlumberger, Paris
Priority date: 1969-06-17
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1970-12-23
Also published as: FR2049673A5; DE2029959B2; DE2029959C3; GB1317062A

Description

Patentanmeldung

der SOCIETE D'INSTRUMENTATION SCHiTJMHEBGEB,.

,42, rue Saint-Dominique, 75 - Paris

betreffend
Gasbehandlungsvorrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Gasbehandlungsvorrichtung zur Entfernung von Wasser und festen Partikeln aus einem zu analysierenden Gas, bei der das Gas nacheinander eine durch Abkühlung wirkende Kondensationsvorrichtung, einen Wasserabscheider mit einem Ablassrohr, ein Filter fttr die festen Partikel und eine Analysenkammer durchläuft, wobei das Gas unter Einwirkung einer stromabwärts der Analysenkammer angeordneten Pumpe umläuft.

. Die Erfindung bezieht sich also auf Gasanalysatoren und insbesondere auf eine Gasbehandlungsvorrichtung, die mit einem klassischen Analysator, beispielsweise einem Infrarot-Untersuehungsgerät verbunden ist, wobei über die Vorrichtung Auspuffgase von Explosionsmotoren auf den Analysator gegeben werden.

Die meisten Gasanalysatoren und insbesondere die Vorrichtungen, die auf Infrarotabsorption beruhen, arbeiten nur dan#präzise, wenn das zu untersuchende Gas weder kondensiertes Wasser noch feste Partikel enthält, wie beispielsweise Staub oder Russ. Besonders dann, wenn der Kohlendioxyd- und Kohlenmonoxydgehalt der Auspuffgase eines Explosionsmotors gemessen werden soll, ist es erforderlich, dem Amilysator in geeigneter Weise eine Reinigungsvorrichtung

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vorzuschalten, welche die Entfernung von Wasser und von festen Teilchen ermöglicht.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck zwischen den Gaseintritt und den Analysator ein Kühlsystem zur Kondensierung des Wassers sowie einen mit einem Behälter versehenen Abscheider und ein Filter einzuschalten, welches die festen Teilchen entfernt. Das zu analysierende Gas wird allgemein über eine Pumpe angesaugt, die sich stromabwärts des Filters befindet. Das Gas, welches durch die Pumpe hindurchströmt, ist also schon entstaubt, so dass keine Beschädigung zu befürchten ist. Ein Nachteil dieser Vorrichtungen ist darin zu sehen, dass der Kondensationsbehälter, der im Verhältnis zur äusseren Atmosphäre unter verringertem Druck besteht, während der Arbeit der Vorrichtung notwendigerweise verschlossen ist. TJm das Wasser zu entfernen, welches sich ansammelt, muss also entweder aie Pumpe abgeschaltet werden, damit aber auch die Analyse unterbrochen werden, oder aber eine Entleerung über ein Schleusensystem mit zwei Schützen vorgesehen sein. Diese Systeme sind wenig praktisch, und verlangen vom Benutzer periodisch wiederkehrende Handhabungen, welche die Analysiertätigkeit komplizieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasbehandlungsvorrichtung zu schaffen, welche einfach ist und auf wenig kostspielige Weise eine automatische Entfernung des abgeschiedenen V/assers gestattet. Ausserdem soll die Gasbehandlungsvorrichtung wenig Platz beanspruchen, leicht zu bedienen und zuverlässig in der Funktion sein.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Gasbehandlung svor richtung der eingangs genannten Gattung gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Eingang der Pumpe mit dem unteren Teil eines Mischers verbunden ist,

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welcher einerseits das aus der Analysenkammer ankommende Gas aufnimmt und andererseits mit dem Wasser-Ablassrohr des Abscheiders über einen Syphon in Verbindung steht, so dass der Mischer gegenüber dem Abscheider einen niedrigeren Druck aufweist.

Gemüss einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Pumpe eine hohe Leistung, wobei die Vorrichtung sich dadurch auszeichnet, dass ein Zweig der Ausgangsleitung eine einstellbare Drossel aufweist, welche direkt mit dem Gasausgang des Abscheiders zum Mischer in Verbindung steht, so dass die Druckverminderung in dem Mischer auf einen Wert reduziert wird, der mit einem Syphon geringer Höhe verträglich ist.

Genuss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es zur Sicherung vorgesehen, dass in der Ausgangsleitung an der Analysenkammer ein Leistungsmesser angeordnet ist, welcher ein Schwellwert-Anzeigesystem aufweist und dazu eingerichtet ist, die Pumpe in Ausschaltstellung zu steuern, wenn die Gasmenge in der Analysenkammer einen unterhalb eines vorbestimmten Wertes gelegenen Betrag erreicht.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der schematischen Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert ist. In der Zeichnung umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse 1, von dem ein Probeentnahmerohr 2 ausgeht, welches in das Auspuffrohr eine« Explosionsmotors eingeführt werden kann. Das Probeentnahmerohr 2 steht mit einer Rohrschlange 3 in Verbindung, die durch e,inen Ventilator 4 gekühlt wird. Der Ausgang der Rohrschlange mündet in den oberen Teil eines vertikalen Zylinders 5» der an beiden Enden geschlossen ist. Dieser obere Teil bildet einen Abscheider 6, der mit Glaskugeln 7 ge-

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füllt ist. Der Boden des Abscheiders hat die Form eines Trichters, der sich in ein Ablassrohr 1o verlängert, welches an seinem unteren Ende offen ist. Dieses untere Ende ist sehr nahe dem Boden des Zylinders 51 so dass ein Syphon gebildet wird, dessen Ausgang 11 etwas unterhalb des konischen Bodena des Abscheiders liegt.

Im oberen Teil des Abscheiders 6 strömt das von dem Kondenswasser befreite Gas durch eine Leitung 12 aus, die sich in zwei Zweige 13 und 14 teilt. Der erste Zweijg 13 " weist eine Drossel 18 auf. Der zweite Zweig 14 ist mit einem Papierfilter 15 verbunden, welches ausserhalb des Gehäuse8 1 angeordnet ist, um leicht zugänglich zu sein. Dieses Filter von üblicher Form besteht aus einem runden Gehäuse und einer Platte" 16, welche einen an der Peripherie befindlichen Einlass 17 und einen zentralen Auslass 2o aufweist. Ein Papierfilter 21, welches auf einem porösen Träger 22 angeordnet ist, kann schnell gewechselt werden, indem der Deckel des Gehäuses abgenommen wird. Dieser Deckel besteht vorzugsweise aus Glas, um eine Beobachtung des Filterpapiers von aussen zu ermöglichen.

Der Ausgang 2o des Filters ist mit dem Eingang einer Analysenkammer 23 verbunden, welche in einem Analysator 24 angeordnet ist. Dieser Analysator kann beispielsweise den Gehalt an gasförmigem CO und CO₂ durch Infrarotabsorption messen, wie es beispielsweise in der französischen Patentanmeldung Nr. 69 o851o vom 24. März 1969 vorgeschlagen wird. Die Analysenkammer 23 besitzt ein Auslassrfhr 25, welches in einen Mischer 26 mündet. Der Mischer besteht aus einem horizontalen Zylinder, der an seinem unteren Teil mit dem Ausgang 11 dee Syphons und auf halber Höhe mit dem Zweig 13 in Verbindung steht. Das Auelassrfhr 25 der Analysenkammer erstreckt sich bis zur Kitte des Mischers, welcher ausserdem ein durch seine untere Wand hindurchgehendes Entlüftungerohr 27 aufweist, welches seine Öffnung

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in einer Höhe h oberhalb des Wassereintritts hat. Das Entlüftungsrohr 27 steht mit einer Pumpe 3o in Verbindung, die durch einen Motor 31 angetrieben wird. Die Pumpe 3o besteht beispielsweise aus einer Membranpumpe, so dass sie ohne Nachteile von feuchten Gasen durchströmt werden kann« Die Pumpe 3o saugt die Gase quer durch die Vorrichtung an und fördert sie durch ein Rohr 32 nach aussen.

In der Ableitung ist an der Analysenkammer 23 ein Schwimmer-Fördermengenanzeiger oder ein Rotameter 33 angebracht, welches mit einem Positionsanzeiger ausgestattet ist, der durch eine Lichtquelle 34 und eine Fotozelle 35 gebildet ist. Wenn die Gasmenge im Rotameter kleiner ist als ein vorgegebener Wert, sinkt der Schwimmer 36 nach unten und verdunkelt das von der lampe 34 ausgehende lichtbündel. Die Fotozelle 35 steht über eine leitung 37 elektrisch mit dem Motor 31 in Verbindung und schaltet den Motor dann ab.

Die Vorrichtung funktioniert in der Weise, dass durch das Probeentnahmerohr 2 eintretende Auspuffgase in der Kühlschlange 3 gekühlt werden. Die dabei kondensierenden Wassertropfen werden durch den Abscheider ,6 festgehalten, während die festen Partikel durch das Filter 15zurückgehalten werden. Die in die Analysenkammer 23 strömenden Gase sind also frei von festen Partikeln und von Wassertröpfchen· Das Gas und das Wasser, welches in den Mischer 26 gelangt, wird durch die Pumpe angesaugt und nach aussen befördert. Ein !Peil der von Feuchtigkeit befreiten Gase verlässt den Abscheider 6 direkt über den Zweig 13 und gelangt in den Mischer 26.

Wenn man annimmt, dass ein stabiler Strömungszustand erreicht ist, ist die Druokverminderung im Inneren des Mischers 26 grosser als diejenige, welche in dem Abscheider 6

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hervorgerufen wird. Infolgedessen stellt sich eine Niveauverschiebung (H + h) zwischen den Wasseroberflächen in dem Mischer und in dem Ablassrohr 1o des Syphons ein. H ist dabei der Höhenunterschied zwischen dem Wasserniveau im Ablassrohr 1o und dem Boden des Mischers 26. Diese Höhe (H + h) hängt von der Leistung und Fördermenge der Pumpe 3o sowie von den Ladungsverlusten in den verschiedenen Zweigen des Gaskreises zwischen dem Abscheider und dem Mischer ab. Damit die Vorrichtung genügend schnell anspringt, muss das Gas rasch zirkulieren. Aus diesem Grunde wird eine Pumpe hoher Leistung gewählt, welche beispielsweise etwa 3oo Liter pro Hinute fördert. Wenn eine derartige Pumpleistung nur auf den Zweig 14 einwirken würde, würde sich, insbesondere wegen des Filters 15 > eine grosse Druckdifferenz zwischen dem Abscheider und dem Mischer einstellen, wodurch ein exzessiv langer Syphon verwendet werden müsste.

Um die Länge des Syphons zu verringern, ist der Zweig 13 vorgesehen, durch den ein relativ grosser Teil des Gases hindurchströmt. Durch die Drossel 18 kann der Querschnitt des Zweiges 13 geregelt werden, so dass zwischen dem Abscheider und dem Mischer eine Druckdifferenz von 1o bis 15 cm Wassersäule eingestellt wird. Dabei wird festgestellt, dass etwa die Hälfte der geförderten Gasmenge durch den Zweig 13 hindurchgeht.

Die Wasserhöhe h im Mischer bildet eine Regeleinrichtung, durch welche die Pumpenstösse ausgeglichen werden können, insbesondere dann, wenn die Pumpe angelassen wird. Wenn nämlich die Druckdifferenz zwischen dem Abscheider und dem Mischer zeitweise rasch ansteigt, wird eine gewisse Wassermenge, die einer Erhöhung der Höhe H entspricht, durch das Rohr 27 herausgefördert. Wenn dann die Druckdifferenz wieder normal wird, fällt das Niveau im Mischer jedoch nur ein wenig, da die Wasseroberfläche im Mischer gross ist

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im Verhältnis zum Querschnitt des Ablassrohres 1o. Infolgedessen steigt das Niveau im Ablassrohr 1o auf seinen Ausgangswert, so dass jede Gefahr einer Entwässerung des Syphons vermieden wird.

Es besteht also ein Interesse daran, dem Ablassrohr 1o einen möglichst kleinen Innenquerschnitt zu geben. Dieser Querschnitt muss jedoch noch genügend gross ein, damit die Kapillarphänomene vernachlässigbar klein bleiben und das von dem Abscheider ausgehende Wasser sich unter dem Einfluss der Schwerkraft vorwärts bewegt. Es wurde festgestellt,

2 dass ein Querschnitt von etwa o,5 qm die besten Ergebnisse liefert. Um den oben beschriebenen Regeleffekt zu vergrößern, kann die durch die Pumpstösse gelieferte Wassermenge dadurch be^rena werden, dass in den Ausgang 11 des Syphons eine Drossel eingesetzt wird. Auch ist festzustellen, dass das Jas-Auslassrohr aus der Analysenkaruner in der Mitte des Abscheiders mündet. Auf diese V/eise wird die Gefahr weitestgehend herabgesetzt, dass Wasser in die Analysenkamiuer selbst eindringt, wenn die Vorrichtung schnell geneigt wird. Dadurch ist es möglich, die Vorrichtung zu transportieren, ohne dass der Syphon entleert würde.

Das Rotameter 33 bildet eine Sicherung für den Fall, dass der Gasstrom.in die Analysenkammer sich abschaltet. Wenn beispielsweise aas Filter 15 sich schliesst, fällt der Schwimmer 36 auf seinen unteren Anschlag, und das Anzeigesystem 34-35 schaltet die Pumpe ab. Die Pumpe schaltet sich aus demselben Grunde auch ab, wenn das Probeentnahmerohr 2 oder die Rohrschlange 3 sich,verschliesst.

Die Syphon—Abscheideanordnung wird vorzugsweise ausserhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Dies geschieht einmal deshalb, um eine lichtere Zufcünglichkeit zu gewährleisten. Andererseits wird damit erreicht, dass der Abscheider in gewünschter Weise auf einer ÜBgebungsteaperatur ist, welche geringer

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ist als die Temperatur im Innern der Vorrichtung. Auf diese Weise wird jede Kondensation von Wassertröpfchen stromabwärts des Abscheiders vermieden. Da die Analysatoren durchweg einen Ventilator benötigen, kann dieser selbe Ventilator zur Kühlung der Rohrschlange verwendet werden, ohne dass der Preis der Gasbehandlungsvorrichtung dadurch erhöht würde.

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Claims

Patentansprüche

(jy'Gasbehandlungsvorrichtung zur Entfernung von Wasser und festen Partikeln aus einem zu analysierenden Gas, bei der das Gas nacheinander eine durch Abkühlung wirkende Kondensationsvorrichtung, einen Wasserabscheider mit einem Ablassrohr, ein Filter für die festen Partikel und eine Analysenkammer durchläuft, wobei das Gas unter Ein-

wirkung einer stromabwärts der Analysenkammer angeordneten Pumpe umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang der Pumpe (3o) mit dem unteren Teil eines Mischers (26) verbunden ist, welcher einerseits das aus der Analysenkammer (23) ankommende Gas aufnimmt und andererseits mit dem Wasser-Ablassrohr (1o) des Abscheiders (6) über einen'Syphon (5) in Verbindung steht, so dass der Mischer (26) gegenüber dem Abscheider (6) einen niedrigeren Druck aufweist.

2ο Gasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Hochleistungspumpe, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zweig (13) der Ausgangsleitung (12) eine einstellbare Drossel (18) aufweist, welche direkt mit dem Gasausgang des Abscheiders (1o) zum Mischer (26) in Verbindung steht, so dass die Druckverminderung in dem Mischer (16) auf einen Wert reduziert wird, der mit einem Syphon geringer Höhe verträglich ist.

3· Gasbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausgangsleitung an der Analysenkammer (23) ein leistungsmesser (33) angeordnet ist, welcher ein Schwellwert-Anzeigesystem aufweist und dazu eingerichtet ist, die Pumpe (3o) in Ausschaltstellung zu steuern, wenn die Gasmenge in der Analysenkammer (23) einen unterhalb eines vorbestimmten Wertes gelegenen Betrag erreichte

4'β Gas behandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Syphon (5) mit dem

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tiefsten Punkt des Mischers (26) verbunden ist und dass der horizontale Abschnitt des Ablassrohres (1o) des Abscheiders (6) etwas vor dem horizontalen Abschnitt des Mischers (26) auf dem Niveau des Auslasses zu der Pumpe (3) liegt, so dass eine infolge einer Veränderung der Druckverminderung auftretende Niveaustörung in dem Ablassrohr geringfügiger ist als in dem Mischer (26).

5· Gasbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseingang von der Analysenkammer (23) annähernd in der Mitte des Mischers (26) mündet.

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