DE2222073A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des heizwertes von brennbaren gasen - Google Patents

Description

G 48 456

Firma PRECISION MACHINE PRODUCTS, IHC.,
2020 West Clarendon Drive, DALLAS , Texas

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen etes Heizwertes von brennbaren Gasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Heizwertes von brennbaren Gasen vm& eine
Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Der Heizwert brennbarer Gase wurde als die Wärsiemenge in britischen Wärmeeinheiten (BTiJ) definiert, welche freigesetzt wird, wenn «in KubikfuS Gas
bei einer Temperatur von 15,56⁰C vollständig
oxydiert bzw. verbrannt wird und sich jegliches
bei der Oxydation oder Verbrennung erzeugte Wasser im flüssigen Zustand befindet. Wenn das Gas ein
Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch von Kohlenwasserstoffen ist, sind die Oxydationsprodukte bei vollständiger Oxydation Kohlendioxyd und Wasser. Wenn

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ein Kubikfuß dieses Gases mit einer eine vollständige Oxydation oder Verbrennung des Gases bewirkenden ausreichenden Menge Sauerstoff bei 15,56⁰C vermischt wird, findet die Oxydation statt und die Oxydationsprodukte, nämlich Kohlendioxyd und Wasser, werden auf 15,56⁰C abgekühlt und alles Wasser wird in den flüssigen Zustand kondensiert, wobei die dabei abgegebene gesamte Wärme einschließlich der beim Kühlen der Oxydationsprodukte und beim Kondensieren des gesamten Wassers übertragenen Wärme der Heizwert des Gases ist. Gemäß dieser Definition ist der Heizwert nur eine Funktion der chemischen Zusammensetzung des brennbaren Gases, so daß es möglich ist, den Heizwert zu bestimmen, wenn nur die chemische Zusammensetzung des Gases bekannt ist.

Der Heizwert kann auch in KCAL/nr ausgedrückt werden, ohne das sich hierdurch andere Schlußfolgerungen ergeben.

Der so definierte Heizwert wird in der Industrie vielfach als Maß für die Qualität eines Gases oder Brennstoffes benutzt. Wenn ein Gas in einen Brenner eingespeist wird, hängt die richtige Betriebsweise des Brenners häufig sehr stark von des Heizwert des Gases ab, so daß es wichtig ist, diesen Heizwert innerhalb enger Grenzen zu steuern. Daher ist es bei Lieferanten und Verbrauchern von brennbaren Gasen allgemein üblich, den Heizwert derselben zu überwachen.

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Da der Heizwert eines brennbaren Gases nur von seiner chemischen Zusammensetzung abhängt, kann derselbe durch eine vollständige chemische Analyse des Gases bestimmt werden, wenn der Heizwert jedes der Bestandteile dieses Gases bekannt ist. Dieses Verfahren ist jedoch zeitraubend und für eine kontinuierliche überwachung des Heizwertes unpraktisch. Alle üblichen Verfahren zum Messen des Heizwertes umfassen das Mischen und Verbrennen eines bekannten Volumens eines brennbaren Gases mit einem Überschuß von sauerstoffhaltigem oder die Verbrennung unterstützendem Gas, Übertragen der dabei entwickelten Wärme in ein wärmeabsorbierendes Strömungsmittel und Messen der Menge der übertragenen Wärme. Die für diese Vorgänge vorhandenen Arbeitsbedingungen sollten im Idealfall die gleichen wie bei der oben aufgeführten Definition des Heizwertes sein. Jede Abweichung von diesen Bedingungen bewirkt ., daß die pro Volumeneinheit des brennbaren Gases abgegebene Wärme bei der Messung vom tatsächlichen Heizwert abweicht.

In der Praxis ist es schwierig, die für sine korrekte Meafeing benötigten richtigen Bedingungen aufrechtzuerhalten, da die anfänglichen Temperaturen der brennbaren undder sauerstoffhaltigen Gase selten, wenn überhaupt, 15,56⁰C betragen. Auch ist die Temperatur der Verbrennungsprodukt« nach der Wärmeübertragung nicht 15»56⁰C und gewöhnlich höher als die Ausgangstemperatur der Gase. Das erzeugte Wasser wird selten in den flüssigen Zustand.

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kondensiert und das wärmeabsorbierende Strömungsmittel nimmt niemals alle von den Verbrennungsprodukten abgegebene Wärme auf, da ein Teil der Wärme stets durch Strahlung und Wärmeleitung verloren geht.

Alle diese Abweichungen sind eine Quelle für Meßfehler, die nur mit komplizierten und kostspieligen Geräten und , häufig, unter spezieller Überwachung der Umgebungsbedingungen korrigiert werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden und die Bestimmung des Heizwertes brennbarer Gase in einfacher Weise weitgehend fehlerfrei durchführen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, welches in seiner Grundform folgende Schritte umfaßt:

1.) Das brennbare Gas wird mit trockener Luft oder einem anderen die Verbrennung unterstützenden oder sauerstoffhaltigen Gas vermischt,

2.) das Gemisch wird in einer oder mehreren Flammen verbrannt,

3.) die Temperatur dieser Flammen oder verbrannten Gase wird überwacht,

4.) das Volumenverhältnis der Gase wird so einge-

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stellt, daß diese Temperatur im wesentlichen einen Maximalwert aufweist und

5.) das Volumenverhältnis der Gase, welches die maximale Temperatur erzeugt, wird gemessen.

Dieses gemessene Volumenverhältnis wird nachfolgend als "kritisches Verbrennungsverhältnis" bezeichnet und kann als das Volumenverhältnis der Gase definiert werden, welches eine maximale Flammentemperatur erzeugt, wenn die Gase vorgemischt und verbrannt werden. Ss wurde gefunden, daß das kritische Verbrennungsverhältnis sich praktisch direkt mit dem He-izwert des brennbaren Gases ändert und daß eine sehr genaue Anzeige des Heizwertes erzielt wird, wenn man das kritische Verbrenjiungsverhältnis mißt.

Die physikalische Natur des kritischen Verbrennungsverhältnisses ist unter Betrachtung der bekannten Flammenerscheinungen leichter zu verstehen. Es ist allgemein bekannt, daß die adiabatische Temperatur einer durch die Verbannung eines Gemisches von brennbaren und die Verbrennung unterstützenden Gasen erzeugten Flamme nur eine Funktion der Ausgangstemperatür , des Druckes und der chemischen Zusammensetzung des Gemisches ist und daß diese adiabatische Temperatur in der Brennzone der Flamme nur dann erreicht wird, wenn keine Wärmeverluste von den brennenden Gasen stattgefunden haben. Auch ist bekannt, daß , wenn das Verhältnis

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von. die Verbrennung unterstützenden Gas zum brennbaren Gas im Ausgangsgemisch verändert wird, sich die adiabatische Flammentemperatur ändert und daß ein kritisches Verhältnis zwischen den Gasen existiert, bei welchem die adiabatische Flammentemperatur ein !Maximum erreicht. Wenn das Ausgangsgemisch weniger die Verbrennung unterstützendes Gas enthält, als benötigt wird, um das kritische Verhältnis zu erreichen, liegt die adiabatische Flammentemperatur niedriger, was im allgemeinen darauf zurückzuführen ist, daß nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, um eine vollständige Verbrenn-ung zu erzielen, so daß auch weniger Wärme freigesetzt wird. Wenn das Ausgangsgemisch hingegen mehr die Verbrennung unterstützendes Gas als zum Erzielen des kritischen Verhältnisses notwendig enthält» liegt die adiabatische Flammentemperatur ebenfalls niedriger, was im allgemeinen darauf zurückzuführen ist, daß dieses überschüssige Gas erwärmt werden muß, Daher ist das kritische Verhältnis zwischen den Gasen feicn dem oben definierten kritischen Verbrennungsverhältnis.

Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, den Heizwert von brennbaren Gasen zu messen, ohne daß man von der Messung der bei der Verbrennung freigesetzten Wärmemenge abhängt, so daß die oben aufgeführten Meßfehler das Meßergebnis nicht beinträchtigen, können, die Messung einfach ist und die Meßung in einem einfachen kontinuierlichen Vorgang durchgeführt werden kann, der nicht durch die Umgebungstemperatur und andere sich verändernde Um-

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weliifaktoren beeinträchtigt wird.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zum Durchfuhren verschiedener, im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegender Verfahren dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 1 einer abgewandelten Vorrichtung zum Durchführen einer anderen AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2A ein Diagramm, aus dem das zeitabhängige Verhalten der gesamten Luftzufuhr zum Brenner der Vorrichtung aus Fig. 2 zu erkennen ist,

Fig.2B ein Diagramm, aus dem der Einfluß von ständigen kleinen Störungen im Luftzustrom auf die Gasverbrennungstemperatur zu erkennen ist,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 1 und 2 noch einer anderen Ausführungeform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Durchführen einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Durchführen einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig4A eine gegenüber Fig. 4 vergrößerte Ansicht nach Linie 4A - 4A einer Aufzeichenkarte und eines Aufzeichnungen auf dieser vornehmenden Stiftes, ^

Fig. 5 ein Schaltbild der Bauelemente der Steuerung und des thermoelektrischen Elementes aus Fig. 1,

Fig. 6 ein ähnliches Schaltbild wie in Fig. 5 der Bauteile der Steuerung und des thermoelektrischen Elementes aus Fig. 2 und

Fig. 7 ein weiteres Schaltbild der Bauteile der Steuerung und des thermoelektrischen Elementes aus Fig. 3.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Messen des kritischen Verbrennungsverhäfcnisses, d.h. des gemessenen Volumenverhältnisses zwischen dem brennbaren Gas und trockener Luft oder die Verbrennung unterstützendem oder sauerstoffhaltlgem Gas, welches die maximale Flanmentemperatur erzeugt, wenn diese Gase vorgeaischt und in einer Flamme verbrannt werden, kann am besten anhand von Fig. 1 verstanden werden, in welcher eine hierzu geeignete Meßvor-

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richtung 1 schematisch dargestellt ist. Zur Vereinfachung wird das die Verbrennung unterstützende oder sauerstoffhaltige Gas nachstehend als "trockene Luft¹· oder " Luft "bezeichnet, wobei es sich versteht, daß diese Bezeichnung auch alle anderen hierzu geeigneten Gase umfassen soll. In ähnlicher Weise wird das brennbare Gas nur als " Gas " bezeichnet.

Die Meßvorrichtung 1 besitzt einen Brenner 2, der eine Flamme erzeugt und einen Mekerbrennkopf 3 aufweist, welcher an seinem Auslaßende ein flammentragendes Gitter 4 aufweist. In den Brenner 2 führen Zufuhrleitungen 5 und 6 für trockene Luft und Gas. Diese Zufuhrleitungen 5 und 6 münden mit ihren inneren Enden in ein Y-förmiges Verbindungsstück 7, das in eine gemeinsame Leitung 8 führt, die als Mischkammer dient und das Gasgemisch dem Brenner 2 zuführt. Nahe den äußeren Enden der Zufuhrleitungen 5 und 6 ist in denselben jeweils ein Steuerventil 9 bzw. 10 angeordnet, mit welchem der Durchstrom durch die betreffende Leitung jeweils genau reguliert werden kann. Zwischen dem Y-förmigen Verbindungsstück 7 und den Steuerventilen 9 bzw. sind in die Zufuhrleitungen 5 und 6 geeignete Meßeinrichtungen wie jeweils ein Standscheiben-Strömungsmesser 10 bzw. 11 eingebaut. Beim Verbrennen von einem Gas- Luftgemisch bilden sich auf der Außenseite des Gitter 4 zahlreiche kleine Flämmchen 13, während bei vielen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen das Kohlenmonoxyd-Verbrennungsprodukt in einer großen Flamme 14 verbrennt, wenn es sich mit der Außenluft vermischt.

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Innerhalb der Flamme 14 oder direkt über den Flämmchen 13 ist ein thermoelektrische Element 15 angeordnet, welches ein Eingangssignal für einen Regler 16 liefert, der das für die Luftzufuhr bestimmte Steuerventil 9 derart betätigt, daß das vom thermoelektrischen Element 15 abgegebene elektrische Signal stets auf einem Maximum bleibt.

die
Daher befindet sich/ vom thermoelektrischen Element 15 gemessene Temperatur des verbrannten Gases und die adiabatische Flammentemperatur der Flämachen 13 stets auf einem Maximum. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Zufuhrleitungen auch vertauscht werden können, so daß trockene Luft durch die Zufuhrleitung 6 und das in dieser liegende Steuerventil 10 und das Gas durch die Zufuhrleitung 5 mit dem in dieser liegenden Steuerventil 9 strömt. In diesem Falle betätigt der Regler 16 das Steuerventil 9 für die Gaszufuhr derart, daß das vom thermoelektrischen Element 15 ausgehende elektrische Signal nach Möglichkeit stets ein Maximum besitzt. Dementsprechend ist die vom thermoelektrischen Element 15 gemessene Gastemperatur und die adiabatische Flammentemperatur der Flämmchen 13 stets auf einem Maximum .

Ein elektrisches oder pneumatisches Signal FA, das der vom Strömungsmesser 11 gemessenen Menge der zuströmenden Luft porportional ist, wird durch eine Leitung 17 in einen Teiler 18 eingespeist. In ähnlicher Weise wird ein elektrisches oder pneumatisches Signal FG, das der vom Strömungsmesser 12 ermittelten Menge des zuströmenden Gases proportional ist, durch eine Leitung 19 in den Teiler -

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18 eingespeist. Der Teiler 18 ist ein geeigneter Rechner, dessen Ausgang das kritische Verbrennungsverhältnis zwischen Gas und Luft ist und sich dadurch ergibt, daß das Signal FA durch das Signal FG dividiert wird.

Ein anderes Verfahren wird mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung durchgeführt, die der Vorrichtung aus Fig. 1 ähnlich ist. Wiederum ist eine Meßvorrichtung 1 vorgesehen, jedoch wird zusätzlich trockene Luft oder Gas, vorzugsweise Luft, von Zeit zu Zeit dem Gas-Luft-Gemisch zugeführt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein Regler 16* zwischen dem thermoelektrischen Element 15 und dem Steuerventil 9 für die Steuerung der Luft- oder Gaszufuhr angeordnet. Die Zufuhrleitungen 5 und 6 für Luft und Gas münden über ein Y-förmiges Verbindungsstück 7 in eine als Mischkammer dienende Leitung 20, in welche eine zusätzliche Luftzufuhrleitung 21 zwischen dem Brenner 2 und dem Verbindungsstück 7 mündet. In der Luftzufuhrleitung 21 befindet sich ein Steuerventil 22, das von einem Impulsregler 23 gesteuert wird, der dieses Ventil mit gleichförmigen Intervallen jeweils kurzzeitig öffnet.

Wie die in Fig. 2A dargestellte Kurve zeigt, lfsitzt der gesamte Luftzustrom zum Brenner 2 ein zeitabhängiges Verhalten, Der Impulsregler 23 arbeite beständig so, daß der gesamte Luftdurchstrom durch den Brenner die Summe des Luftdurchstromes durch das Steuerventil 9 und einer kontinuierlichen Serie von

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von durch das Steuerventil 22 zugeführten Luftimpulsen ist, wobei die Amplitude dieser Luftimpulse klein ist im Vagleich mit der durch das Steuerventil 9 hindurchströmenden Luftmenge. Die Luftimpulse bewirken eine fortlaufende Serie von kleinen Störungen des gesamten Luftdurchstromes durch den Brenner 2. Falls die von dem thermoelektrischen Element 15 gemessene Temperatur der verbranten Gase nicht ein Maximum besitzt, bewirken die fortlaufend wiederkehrenden kleinen Störungen des Luftdurchstromes eine fortlaufende Serie von kleinen Störungen der Temperatur der verbrannten Gase. Die Auswirkung dieser Störungen auf die Temperatur der verbrannten Gase ist in den Kurven aus Fig. 2B zu erkennen.

Die erste oder oberste Kurve aus Fig. 2B zeigt den Zustand, wenn mehr Luft als für eine maximale Temperatur der verbrannten Gase benötigt durch das Steuerventil 9 zugeführt wird, so daß die Verbrennungstem-peratur unter deren Maximum liegt. Ein kleiner durch das Steuerventil 22 zugeführter Luftimpuls erhöht immer wieder den Luftdurchstrom durch den Brenner, wodurch die Temperatur der verbrannten Gase vorrübergehend immer wieder noch mehr sinkt. Diese zeitweiligen Verringerungen der Verbrennungstemperatür entsprechender fortlaufenden Serie von Luftimpulsen, welche so-mit eine fortlaufende Serie von negativen Temperaturimpulsen bewirken, wie in der obersten Kurve aus Fig. 2 B gezeigt. Wenn der Regler 16* diese negativen Temperaturimpulse über das thermoelektrische

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Element 15 feststellt, verstellt er das Steuerventil 9 so, daß die Gelmtmenge der in den Brenner 2 strömenden Luft verringert wird.

Die zweite Kurve aus Fig. 2B zeigt die Situation , wenn der Luftdurchstrom durch das Steuerventil 9 geringer als zum Erreichen einer maximalen Temperatur der verbrannten Gase benötigt ist. In diesem Falle erhöhen von Zeit zur Zeit durch das Steuerventil 22 zugeführte kleine Luftimpulse die durch den Brenner strömende Luftmenge und damit auch die Temperatur des brennenden Gases. Dies entspr-icht der kontinuierlichen Serie von Luftimpulsen, welche eine kontinuierliche Serie von positiven Temperaturimpulsen erzeugen. Wenn der abgewandelte Regler 16' über das thermoelektrische Element 15 diese Temperaturimpulse feststellt, betätigt er das Steuerventil 9 derart, daß die dem Brenner 2 zuströmende Luftmenge erhöht wird.

Wenn sich die Brenntemperatur des Gases auf einem Maximum befindet, haben kleine Störungen in der gesamten durchströmenden Luftmenge keine wesentlichen Einflüsse auf die Brenntemperatur. Wie die letzte oder unterste Kurve aus Fig. 2B zeigt, wird die Temperatur des brennenden Gases durch die fortlaufenden Serien von Luftimpulsen (Fig.2A) nicht beeinflußt. In diesem Falle stellt der Regler 16' keine Temperaturimpulse fest und verstellt dementsprechend auch nicht das Steuerventil 9. Daraus ergibt sich also, daß der Regler das für die Luftzufuhr dienende Siaaerventil derart betätigt, daß

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die Temperatur des brennenden Gases auf einem Maximum gehalten wird.

Andererseits kann es wünschenswert sein, genügend große Luftimpulse durch das Steuerventil 22 zuzuführen, um kleine negative Temperaturimpulse zu erzeugen, wenn sich die Temperatur des brennenden Gases auf einem Maximum befindet. In diesem Falle ist der Regler so ausgebildet, daß er das Steuerventil 9 nur dann verstellt, wenn das thermoelektrische Element 15 Temperaturimpulse einer Größe oder Form feststellt, die sich von den Temperatürimpulsen unterscheiden, die auftreten, wenn das Gas mit maximaler Temperatur verbrennt.

Die mit der Vorrichtung aus Fig. 2 erzeugten elektrischen oder pneumatischen Signale FA und FG, welche den von den Strömungsmessern 11 und 12 festgestellten zuströmenden Luft- und Gasmengen proportional sind, werden von den Leitungen 17 und 19 dem Teiler 18 zugeführt, welcher ein Ausgangssignal von FA dividiert durch FG liefert und das somit das kritische Verbrennungsverhältnis zwischen Gas und.Luft bildet.

Ein drittes Verfahren zum Messen des kritischen Verbrennungsverhältnisses oder des Heizwertes von Gas ist mit der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung möglich. Diese Vorrichtung besitzt zusätzlich einen zweiten Brenner 2·, der dem Brenner ähnlich oder gleich ist und ebenfalls einen Mekerbrennkopf 3¹ und ein Gitter 4' aufweist, so daß er -15-

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ebenfalls eine Vielzahl kleiner Flammen oder Fläminchen 13¹ erzeugen kann, jedoch bei vielen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einer großen Kohlenmonoxyd-Flamme 14¹ brennt. Zwei Y-artige Verbindungsstücke 27 und 27' und zwei gemeinsame Leitungen 28 und 28* oder Mischkammern sind an die inneren Enden der Zufuhrleitungen 5 und 6 für die Zufuhr von trockener Luft und Gas zu den Brennern 2 und 2* angeschlossen, so daß die Luftzufuhr zu beiden Brennern gleich ist. In der Zufuhrleitung 6 für Gas ist zwischen dem Y-artigen Verbindungsstück 27 und der Abzweigleitung zum anderen Y-artigen Verbindungsstück 27^f eine kleine Stauscheibe 29 eingebaut, so daß die in die Leitung 28 und somit in den Brenner 2 gelangende Gasmenge etwas geringer als die in die Leitung 28' und den Brenner 2' gelangende Gasmenge ist. Obwohl es nicht notwendig ist, daß beide Brenner identisch sind, ist es wichtig,, daß beide Brenner denselben Wärmeverlust haben und ihnen gleiche Luftmengen zugeführt werden. Innerhalb der Flammen 14 und 14* oder oberhalb der Flämmchen 13 und 13' ist ein Paar thermoelektrischer Elemente 25 und 25* angeordnet, die parallel zueinander an einen Regler 26 angeschlossen sind, welcher das für die Gaszufuhr bestimmte Steuerventil 10 derart steuert, daß das von den thermoelektrischen Elementen abgegebene elektrische Signal einen charakteristischen Wert behält. Von diesen Ausnahmen abgesehen ist die Vorrichtung aus Fig. 3 mit der Meßvorrichtung 1 aus Fig. 1 identisch.

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Die Temperaturdifferenz zwischen den thermoelektrischen Elementen 25 und 25* ist gleich der Temperatur des oberhalb der Flämmchen 13' befindlichen thermoelektrischen Elementes 25' minus der Temperatur des oberhalb der Flämmchen 13 befindlichen thermoelektrisch^! Elementes 25. Wenn das Verhältnis der durch den Strömungsmesser 11 hindurchströmenden Menge trockener Luft zum Verhältnis der durch den Strömungsmesser 12 hindurchströmenden Menge Gas gleich dem kritischen Verbrennungsverhältnis ist, so sind die adiäbatischen Flammentemperaturen des durch die beiden Brenner hindurchströmenden Gemisches weitgehend gleich. Aufgrund des Einflusses der Stauscheibe 29 ist das Verhältnis zwischen trockener Luft und Gas in der Leitung 28* und damit im Brenner 2* etwas kleiner als das kritische Verbrennungsverhältnis und das Verhältnis von trockener Luft zu Gas in der zum Brenner 2 führenden Leitung 28 etwas größer als das kritische Verbrennungsverhältnis. Somit liegen die adiabatischen Flammentemperaturen der in den Brennern 2 und 2' verbrannten Gemische (jeweils etwas unter dem Maximum und sind im wesentlichen gleich·» Die Durchschnittstemperatur der verbrannten Gase in den beiden Brennern befindet sich im wesentlichen auf einem Maximum und jede Änderung des Zustromverhältnisses wird entweder die Temperatur beider Flammen verringern oder die Temperatur einer Flamme mehr als zum Ausgleichen jedes Erhöhens der Temperatur der anderen Flamme erforderlich verringern. Jede von den thermo elektrischen Elementen 25 und 25* gemessene Differenz

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zwischen den Temperaturen ist auf eine Differenz ihrer relativen Lage gegenüber den Flämmchen 13 und 13' zurückzuführen, und diese relative Lage liegt fest. Wenn daher das Verhältnis der durch den Strömungsmesser 11 durchströmenden Luftmenge zum Verhältnis der durch den Strömungsmesser 12 strömenden Gasmenge gleich dem kritischen Verbrennungsverhältnis ist, besitzt die Temperaturdifferenz zwischen den beiden thermoelektrischen Elementen einen charakteristischen Wert, der unabhängig von der Zusammensetzung des Gases ist.

Der Regler 26 ist so eingestellt, daß er das Steuerventil 10 nicht verstellt, wenn sich die Differenz zwischen den theÄelektrischen Elementen auf diesem charakteristischen Wert befindet. Wenn das Verhältnis der durch den Strömungsmesser 11 hindurchströmenden Luftmenge zur durch den Strömungsmesser 12 hindurchströmenden Gasmenge größer als das kritische Verbrennungsverhältnis ist, ist auch die Temperaturdifferenz zwischen den thermoelektrischen Elementen 25 und 25* größer als dieser charakteristische Wert. In diesem Falle enthält das dem Brenner 2 zugeführte gasförmige Gemisch stets einen größeren Luftüberschuß als das dem Brenner 2^f zugeführte gasförmige Gemisch. Die thermoelektrischen i-lemente stellen die zwischen den beiden Flammen 14 und 14' bestehende Temperaturdifferenz fest, wobei das dadurch entsprechende Signal bewirkt, daß der Regler 26 das St-euerventil derart verstellt, daß die durch den Strömungsmesser 12-hindurchströmende gesamte Gasmenge erhöht wird. -18-

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Wenn das Verhältnis der durch den Strömungsmesser 11 hindurchströmenden Luftmenge zur durch den Strömungsmesser 12 hindurchströmenden Gasmenge geringer als das kritische Verbrennungsverhältnis ist, so liegt auch die Temperatur differenz zwischen den thermoelektrischen Elementen 25 und 25' unter dem oben erwähnten charakteristischen Wert. In diesem Fall enthält das im Brenner 2¹ befindliche gasförmige Gemisch stets einen größeren Überschuß von Gas als das im Brenner 2 befindliche Gemisch. Die thermoelektrische!] Elemente stellen die daraus entstehende Temperaturdifferenz zwischen den Flammen fest und das dabei erzeugte Signal bewirkt, daß der Regler das Steuerventil 10 derart verstellt, daß die durch den Strömungsmesser 12 hindurchströmende gesamte Gasmenge sinkt. Wie oben beschrieben arbeitet der Regler so, daß er die gesamte durch den Strömungsmesser 11 hindurchströmende Luftmenge in einem Verhältnis zur gesamten durch den Strömungsmesser 12 hindurchströmenden Gasmenge hält. Dieses Verhältnis ist im wesentlich gleich dem kritischen Verbrennungsverhältnis, das vom Teiler 18 erzeugt wird, dessen Ausgang das elektrische oder pneumatische Signal FA dividiert durch das elektrische oder pneumatische Sgnal FG ist.

Ein viertes Verfahren zum Messen des kritischen Verbrennungsverhältnisses und damit des Heizwertes eines Gases ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die zu diesem Zweck vorgesehene Vorrichtung besitzt eine Zufuhrleitung 30 für trockene

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Luft und eine Zufuhrleitung 31 für brennbares Gas, die in ein Y-förmiges Verbindungsstück 32 münden, das an eine gemeinsame Leitung 33t die als Mischkammer dient, angeschlossen ist. Diese Leitung 33 führt in einen Brenner 34, der den Brennern 2 aus den vorhergehenden Beispielen gleich sein kann. In den Zufuhrleitungen 30 und 31 ist jeweils ein Druckregulator 35 bzw. 36 angeordnet. In der Zufuhrleitung 30 befindet sich außerdem ein Steuerventil 37 bzw.. Regelventil, das in Strömungsrichtung hinter dem Druckregulator

35 liegt und ein bestimmtes Zustromverhältnis zwischen Luft und Gas einstellt. Das Steuerventil 37 besitzt ein Absperrelement 38, das an einem Ende einer langen Ventilstange 39 angebracht ist, die in eine Ventilkappe 40 des Steuerventils eingeschraubt ist, so daß durch Drehen der Ventilstange 39 das Steuerventil geöffnet ader geschlossen wird. In Strömungsrichtung hinter dem Druckregulator

36 befindet sich in der Zufuhrleitung 31 eine den Durchstrom verringernde Stauscheibe 41. Der Druckregulator 36 hält den Druckabfall fiber die Stauscheibe 41 konstant, wodurch man einen konstanten Zustrom von Gas durch die Zufuhrleitung 31 erhält. Der Brenner 34 besitzt vorzugsweise einen Mekerbrennkopf 42 und ein Gitter 43 zum Erzeugen einer Vielzahl von Flämmchen 44 und für viele kohlenstoffhaltige Brennstoffe einer Kohlenmonoxyd-Flamme 45.

Die Ventilstange 39 ist in Lagern 46 und 47 drehbar gelagert. Am freien Ende der Ventilstange 39 ist eine Scheibe 48 drehfest angebracht, die als

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Auflager für eine Aufzeichnungen aufnehmende Karte 49 dient. Wie am besten Fig. 4A zeigt, wird auf der Scheibe 48 eine übliche kreisförmige Karte 49 angebracht, auf der ein Schreibstift 50 Aufzeichnungen vornimmt, welcher verschwenkbar an einer Betätigungseinrichtung 51 angebracht ist. Die Betätigungseinrichtung 51 wird von einem Verstärker 52 angeregt, der von einem thermoelektrischen Element 53 elektrische Signale erhält. Dieses thermoelektrische Element 53 befindet sich oberhalb der Flämmchen 44 und oder innerhalb der Kohlenmonoxyd-Flamme 45. Außerdem ist ein Elektromotor 54 vorgesehen, um die Ventilstange 39 in beiden Richtungen wahlweise anzutreiben. Zwischen dem Elektromotor 54 und der Energiequelle desse3.ben ist eine Steuereinheit 55 angebracht, welche die Drehrichtung und das Ausmaß dieser Drehungen regelt. Der Elektromotor 54 besitzt eins Äbtriebswelle 56, die über Zahnräder 57 und an die Ventilstange 39 angeschlossen ist.

Jede Position der Karte 49 und der diese tragenden Scheibe 48 entspricht einer bestimmten Einstellung des Steuerventils 37 und somit einem bestimmten Zustromverhältnis von trockener Luft zu Gas. Der Schreibstift 50 trägt auf der Karte 49 die Temperatur de» verbrannten Gases für jede Stellung der Karte ein , und diese Temperatur ist charakteristisch für das Zustromverhältnis von trockener Luft zu Gas entsprechend ^eder dieser SteTLungen. Venn es erwünscht ist, das kritische Verbrennungsverhältnis von Gas zu messen, wird der Elektromotor

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54 durch die Steuereinheit 55 betätigt, um die Ventilstange 39 zunächst in einer Richtung und dann in der entgegengesetzten Richtung zu drehen. Diese Drehung kann eine vollständige Umdrehung oder eine Teilumdrehung , beispielsweise um 30°, in jeder Richtung sein. Der Schreibstift 50 schreibt zweimal, nämlich jeweils einmal für jede Drehrichtung. Die Ventilstange 39 wird um einen Winkel oder Bogen, verdreht, der für eine ihrer gewünschten Positionen ausreichend ist, um einem spezifischen Zustromverhältnis von trockener Luft zu Gas zu entsprechen, welches gleich dem kritischen Verbrennungsverhältnis ist.

Das Zusammenwirken der gedrehten Karte 49 und des für die Aufzeichnung bestimmten Schreibstiftes 50 erzeugt eine graphische Darstellung der Temperatur des verbrannten Gases als Funktion des Zustromverhältnisses von Luft zu Gas. Das Verhältnis, welches die maximale Temperatur oder daskritische Verbrennungsverhältnis erzeugt, kann direkt von der Karte abgelesen werden, nachdem die Ventilstange ihre vollständigen Drehbewegungen durchlaufen hat. Falls erwünscht, kann die Karte 39 bedruckt sein, so daß die auf ihr befindlichen kreisförmigen Koordinaten eine direkte Ablesung in Heizwerten wie in BTU-/SCF ermöglicht, da der Heizwert dem kritischen Verbrennungsverhältnis proportional ist. Auch ist es möglich, das Steuerventil 37 und die Stauscheibe 41 gegeneinander auszutauschen, wenn Gas durch die Zufuhrleitung 30 und

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Luft durch die Zufuhrleitung 31 zugeführt werden, um ein spezifisches Strömungsverhältnis von Gas zu Luft statt von Luft zu Gas zu erhalten. Ferner ist einzusehen, daß die zuerst beschriebenen drei Verfahren auch mit der kontinuierlichen Aufzeichnung des vorliegenden Verfahrens arbeiten können.

Obwohl die Regler 16,26 und 16* nicht als Standardgeräte zu erhalten sind, können sie aus Standardgeräten hergestellt oder in einfacher Weise von geeigneten Instrumenten-herstellern aus üblichen Bauelementen gebaut werden. In jedem Regler wird der Gassbrom von einem reversiblen Gleichstrommotor geregelt, und in den Reglern 16 und 26 gehen die Energieanschlüsse zu dem Motor durch zwei Relais hindurch, welche wiederum von einem elektrischen Strom gesteuert werden, der von einem elektronischen Steuerstromkreis abgegeben wird. Die Relais haben unterschiedliche Schwellenwerte für den Strom, ab denen sie arbeiten, Wenn dieser Strom oberhalb der Schwellenwerte beider Relais liegt, werden diese in eine solche Position gebracht, daß die Energie den Motor in einer Richtung antreibt, welche eines der Einlaßventile der Vorrichtung schließt. Wenn der Strom unter den Schwellenwerten beider Relais liegt, werden dieselben in eine andere Position bewegt, so daß die Energie den Motor in der entgegengesetzten Richtung antreibt. Wenn der Strom zwischen den beiden Schwellenwerten liegt, befinden sich die Relais in dortigen Positionen, daß der Motor

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überhaupt nicht abeitet. Der Eingang des elektronischen Steuerstromkreises ist an die Drähte des thermoelektrischen Elementes angeschlossen. Im Falle des Reglers 26 ist der elektronische Steuerstromkreis eimWSK oder ein Wandler, der Spannung in Strom umwandelt, wobei es sich um ein Standardbauelement handelt.

Gemäß Fig. 5 besitzt der Regler 16 einen reversiblen Gleichstrommotor 60, der mit einem Zahnrad 61 oder Kettenrad versehen ist, das auf seiner Abtriebswelle 62 sitzt und mit einem angetriebenen Zahnrad 63 oder Kettenrad kämmt, das auf einer drehbaren Welle 64 befestigt ist, um das Steuerventil 9 für die Luftzufuhr oder das Stauerventil 10 für die Gaszufuhr zu öffnen und zu schließen. Die Polarität der Energieklemmen des Motors kann ausgetauscht werden, um die Drehrichtung der Abtriebswelle des Motors umzukehren und somit die Ventile zu öffnen und zu schließen. Zwei handelsübliche Alarmschalter 65 und 66 , beispielsweise Foxboro M/63R Electronic Consotrol Alarm Units, sind mittels einer Leitung 69 in Reihe geschaltet und besitzen zwei einpolige Doppeldurchschalter oder Relais 67 bzw. 68, deren Pole 70 und 71 über entsprechende elektrische Leitungen 72 und 73 an die austauschbaren Energieklemmen des reversiblen Gleichstrommotors 60 angeschlossen sind. Der Schwellenwert jedes dieser Schalter ist einstellbar und JSi egt beim Schalter 65 etwas höher als beim Schalter 66. Jedes- der Relais 67 und 68 besitzt Kontakte A und B, wobei der Kontakt B des Relais 67 und der Kontakt A des Relais 68

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über eine positive elektrische Leitung 74 an eine Energiequelle 76 angeschlossen ist. Eine negative elektrische Leitung stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Energiequelle und dem Kontakt A des Relais 67 und zum Kontakt B des Relais 68 her, so daß die Abtriebswelle 62 des Gleichstrommotors 60 in einer Richtung gedreht wird, wenn die Pole 70 und 71 mit den Kontakten A in Verbindung stehen, während die Abtriebswelle 62 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wenn diese Pole mit den Kontakten B in Verbindung stehen, so daß man die Steuerventile 9 und 10 wunschgemäß schließen und öffnen kann.

Der elektronische Steuerstromkreis des Reglers 16 wird von den übrigen Elementen dieses Reglers gebilde und besitzt einen elektronisch gesteuerten Doppelpol-Doppeldurch-Schalter oder Relais 77» das elektrisch in eine Leitung 78 eingeschlossen ist, welche sich zwischen dem Schalter 65 und einer geeigneten konstanten Stromquelle 79 erstreckt. Dieses Relais 77 wird über eine Anschlußklemme 80 vom Ausgangssignal eines Differenz!ersehaltelementes 81 gesteuert, welches di-rekt an das thermoelektrisch E-lement 15 angeschlossen ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das Differenzierschaltelement 81 verschiedene Ausführungsformen besitzen kann, die alle bekannt sind. Die konstante Stromquelle 79 ist außerdem über eine Leitung 82 elektrisch mit dem zweiten Schalter 66 verbunden. Um eine Reihe von positiven Stromimpulsen Kontakten 83 des Relais 77 zuzuführen, sind zwei elektrische Leitungen 84 vorgesehen, welche einen Oszillator 85 an die

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Kontakte 83 anschließt. Ein anderer elektrischer Oszillator 86 gibt eine Reihe oder Serie von negativen Stromimpulsen an einen zweiten Satz elektrischer Kontakte 87 als Doppelkontakte des Relais 77 duch elektrische Leitungen 88. Da das Relais 77 einen Doppelpol 89 in der Leitung 78 hat, wird ein konstanter Strom von der Stromquelle 79 dem Doppelpol des elektronischen Schalters oder Relais 77 zugeführt. Den Schaltern 65 und 66 wird ein kombinierter Strom zugeführt, da diese Schalter über die Leitung 69 in Reihe geschaltet sind, wobei dieser kombinierte Strom aus dem konstanten Strom und entweder einer Serie von positiven oder von negativen Stromimpulsen besteht, was davon abhängt, ob der Doppelpol 89 mit den Kontakten 83 oder den Kontakten 87 in Verbindung steht. Dieser kombinierte Strom bildet das Ausgangssignal des elektronischen Steuerkredfes, wobei zu jeder gegebenen Zeit der Ausgang jeder der beiden Oszillatoren 85 und 86 einem von der Stromquelle 79 ausgehenden konstanten Strom überlagert wird und der letztgenannte Strom sich zwischen den Schwellenwerten der Alarmschalter 65 und 66 befindet.

Wenn die EMK des thermoelektrischen Elementes oder der Flammentemperatur mit der Zeit erhöht wird, ist der Ausgang des Differenzierschaltelementes 81 derart, daß der elektronische Schalter bzw. das elektronische Relais nicht aktiviert oder ausgelöst wird und der Doppelpol desselben in derselben Position verbleibt. In diesem Falle ist der

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Ausgang des elektronischen Steuerkreises bzwder elektronischen Steuerung eine ständige Serie entweder positiver oder negativer Stromimpulse, die vom Oszillator 85 oder 86 ausgehen, wodurch eine intermittierende Öffnungs- oder Schließbewegung der Zufuhrsteuerventile wegen der intermittierenden Betätigung des Motors 60 bewirkt wird, wodurch die Flammentemperatur kontinuierlich erhöht wird. Nachdem die Flammentemperatur das Maximum überschrittenliat, wird das Ausgangssignal des Differenzierschaltelementes 81 umgekehrt und aktiviert oder löst den Doppelpol 89 des elektronischen Relais 77 aus, wodurch der andere Oszillator an den Ausgang der elektronischen Steuerung angeschlossen wird, wodurch die Polarität oder das Vorzeichen der Stromimpulse, welche das Ausgangssignal bilden, umgekehrt wird. Dadurch ergibt sich, daß die Richtung, in welcher das Einlaßventil oder Steuerventil bewegt wird, sich umkehrt, so daß sich die Flammentemperatur wieder ihrem maximalen Wert nähert.

Wenn der vom elektronischen Steuerkreis oder der elektronischen Steuerung abgegebene Strom bzw. das Ausgangssignal dieser Steuerung oberhalb des oberen Schwellenwertes der Schalter 65 und 66 liegt, bewegen sich die Pole 70 und 71 in Kontakt mit den Kontakten B der Relais67 und 68, so daß der von der Energiequelle 67 ausgehende Strom durch die Leitungen 74 und 72 fließt und die Abtriebswelle 62 des Gleichstrommotors 60 in einer Richtung dreht, welche eine Schließbewegung des

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Einlaßventils bewirkt. Wenn sich der Strom oder das Ausgangssignal der elektrischen Steuerung unterhalb der Schwellenwerte der Schalter 65 und 66 befindet, kommen die Pole 70 und 71 mit den Kontakten A der Relais 67 und 68 in Kontakt, so daß der Strom von der Stromquelle durch die Leitungen 74 und 73 fließt und die Drehrichtung des Gleichstrommotors 60 umgekehrt und eine Öffnungsbewegung des Steuerventils ausgelöst wird. Somit arbeitet der Regler 16 derart, daß die Flammentemperatur auf oder nahe ihrem maximalen Wert gehalten wird.

Wie in Fig.7 gezeigt,enthält der Regler 26 der Vorrichtung aus Fig. 3 einen reversiblen Gleichstrommotor 90, der mit einem Zahnrad 91 versehen ist, das drehfest auf seiner Abtriebswelle 92 sitzt und mit einem angetriebenen Zahnrad 93 kämmt, das auf einer drehbaren Welle 94 ? welche das Steuerventil 10 für die Zufuhr von brennbarem Gas öffnet oder schließt, sitzt. Die Drehrichtung des Gleichstrommotors kann umgekehrt werden, wenn man die Polarität seiner Energieanschlußklemmen austauscht. Zwei Alarmschalteinheiten oder Schalter 95 und 96, beispielsweise Foxboro M/63 R Electronic Consotrol Alarm Units, sind in Reihe über eine Leitung 99 geschaltet und enthalten jeweils einen Einpol-Doppeldurch-Schalter oder ein entsprechendes Relais 97 bzw. 98, deren Pole 100 bzw. 101 über elektrische Leitungen 102 bzw. 103 an die Anschlußklemmen des reversiblen Gleichstrommotors 90 angeschlossen sind. Jedes der Relais 97 und 98 be-

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sitzt zwei gegenüberliegende Kontakte A und B, wobei die Kontakte A und B und B und A der Relais 97 und 98 über entsprechende positive und negative elektrische Leitungen 104 und 105 an eine Energiequelle 106 angeschlossen sind, so daß die Abtriebswelle 92 des Gleichstrommotors in einer Drehrichtung angetrieben wird, wenn die Pole 100 und 101 mit den Kontakten A in Verbindung stehen, während ein Antrieb in der entgegengesetzten Drehrichtung erfolgt, wenn die Pole 100 und 101 mit den Kontakten B verbunden sind. Jeder der Schalter 95 und 96 besitzt einen einstellbaren Schwellenstrom, bei dem das Relais oder der Schalter aktiviert wird. Dieser Schwellenstrom oder Schwellenwert liegt beim Schalter 95 etwas höher als beim Schalter 96. Die Temperaturdifferenz des Brenners, welche von den thermoelektrischen Elementen 25 und 25* gemessen wird und welche dem kritischen Verbrennungsverhältnis oder der maximalen Flammentemperatur entspricht, liegt in der Mitte oder zwischen den Temperaturdifferenzen, welche den Schwellenwerten der Schalter 95 und entsprehen.

Die Schalter 95 und 96 sind mittels elektrischer Leitungen 107 bzw. 108 an einen Wandler 109 angeschlossen, der als SteuensLement Spannung bzw-r EMK in Strom umwandelt und handelsüblich beispielsweise von der Firma Foxboro zu beziehen ist. Dieser Wandler 109 ist vorzugsweise auf einen Stromausgangsbereich von 10 bis 50 mA eingestellt, wenn der Spannungseingangsbereich zwischen 1,5 und 3»5mV

liegt. Zum Erzeugen eines Stromes , der eine lineare -29-

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Funktion der Temperatur am thermoelektrischen Element 25' minus der Temperatur am thermoelektrischen Element 25 ist, ist der Wandler 109 direkt an diese thermoelektrischen Elemente angeschlossen und sein Ausgangsstrom wird durch die Leitungen 107 und 108 in die Schalter 95 und 96 eingespeist. Wenn der Zustrom von brennbarem Gas zu gering ist, um die Flammentemperatur auf ein Maximum zu bringen, ist die Differenz zwischen den Temperaturen der thermoelektrischen Elemente größer als der charakteristische Wert, welcher das Steuerventil 10 nicht betätigt,und der vom Wandler gelieferte Strom übersteigt den Schwellenwert beider Schalter 95 und 96. Die Pole 100 und 101 der Räais 97 und 98 berühren die Kontakte B dieser Relais, so daß der Gleichstrommotor 90 mit der Energiequelle 106 durch die Leitungen bis 105 in Verbindung steht und die Abtriebswelle 92 des Gleichstrommotors in einer Richtung gedreht wird, welche ein öffnen des Steuerventiles und eine Erhöhunge des Zustromes von brennbarem Gas erhöht, wobei der elektrische Strom durch die Leitungen 104 und 102 und das Relais 97 von der Energiequelle zum Gleichstrommotor fließt.

Wenn der Zustrom von brennbarem Gas zu hoch ist, um die Flammentemperatur auf ein Maximum zu bringen, ist die Differenz zwischen den Temperaturen an den thermoelektrischen Elementen 25'und 25 geringer als der oben erwähnte charakteristische Wert und der vom Wandler 109 ausgehende Strom liegt unter dem Schwellenwert beider Schalter 95 und Der Pol jedes Relais steht dann mit dem Kontakt A

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in Verbindung und der Gleichstrommotor 90 ist an die Energiequelle 106 derart angeschlossen, daß der elektrische Strom durch die Leitungen 104 und 103 und das Relais 98 von der Energiequelle zum Gleichstrommotor fließt, so daß die Abtriebswelle 92 des Gleichstrommotors in entgegengesetzter Richtung gedreht wird und das Steuerventil 10 in Richtung seiner Schließposition verstellt, um dadurch den Zustrom von brennbarem Gas zu verringern. Da der Schwellenwert des Schalters 96 niedriger als der des Schalters 95 liegt, bewegt sich sein Pol 101 zum Kontakt B des Relais 98, bevor der Pol 100 des Relais 97 sich zu dem ihm zugeordneten Kontakt B bewegt, wenn der vom Wandler 109 ausgehende Strom die Schwellenwerte übersteigt. Hingegen bewegt sich der Pol 100 zum Kontakt A des Relais 97»bevor der Pol 101 zum Kontakt A des Relais 98 bewegt wird, wenn der vom Wandler ausgehende Strom unter die Schwellenwerte sinkt.

Der Regler 26 arbeitet so, daß der Endwert des optimalen Verhältnisses zwischen Luft und brennbarem Gas eine Temperaturdifferenz zwischen den thermoelektrischen Elementen und einen daraus entstehenden, vom Wandler 109 abgegebenen Strom erzeugt, welcher nur den Schalter 96 und nicht den Schalter 95 betätigt, wodurch der Pol des Relais 98 mit dem Kontakt B in Berührung kommt, während der Pol des Relais 97 am Kontakt A dieses Relais anliegt. Dementsprechend sind beide zum Motor führende Leitungen 102 und 103 an dieselbe und nur an diese eine Anschlußklemme der Energiequelle durch die negative Leitung 105 angeschlossen,

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wodurch der Motor nicht betätigt wird und der Zustrom von brennbarem Gas auf seinem gewünschten Endwert konstant gehalten wird. Ebenso ist der Gleichstromacfcor 90 ausgeschaltet, wenn die Positionen der Pole 100 und 101 umgekehrt ist und dieselben den Kontakt B des Relais 97 und

ο -

den Kontakt A des Relais 98 berühren und dementsprechend die zum Motor führenden Leitungen an dieselbe Klemme der Energiequelle 106 über die positive Leitung 104 angeschlossen sind. Die der Temperaturdifferenz der thermoelektrischen Elemente entsprechende Abweichungen des vom Wandler 109 ausgehenden Stromes bewirken, daß das Verhältnis zwischen Luft und brennbarem Gas im wesentlichen auf dem Wert gehalten wird, welcher für ein Maximum der Flammentemperatur erforderlich ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der Regler 26 eine bevorzugte Ausführungsform besitzt, obwohl andere Schaltelemente verwendet werden können, um das Ventil für die Gaszufuhr zu steuern, und daß das wichtige Merkmal dieser Konstruktion die drei unterschiedlichen Zustände sind, welche von der Ausgangsspannung der thermoelektrischen E-lemente 25 und 25' ist, welche die drei Arbeitsweisen des Steuerventils bewirken, nämlich daß dasselbe stationär bleibt, geöffnet oder geschlossen wird. Auch ist es ohne weiteres möglich, statt des für die Gaszufuhr vorgesehenen Steuerventiles 10 das für die Luftzufuhr oder die Zufuhr eines die Verbrennung unterstützenden Gases bestimmte Steuerventil 9 zu steuern.

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Wie Fig. 6 zeigt, besitzt der Regler 16* der Vorrichtung aus Fig. 2 einen reversiblen Gleichstrommotor 110, der ein Zahnrad 111 besitzt, das drehfest auf seiner Abtriebswelle 112 angeordnet ist und mit einem Zahnrad 113 kämmt, das auf einer Welle 114, die zum Öffnen und Schließen des für die Luftzufuhr bestirnten Steuerventiles 9 oder des für die Gaszufuhr bestimmten Steuerventiles 10 dient, befestigt ist. Die Drehrichtung des Gleichstrommotors kann durch Vertauschen der Polatität seiner Anschlußklemmen umgekehrt werden. Ein elektronischer Doppelpdt- Doppeldurch-Schalter oder ein entsprechendes Relais 115 ist über Leitungen 116 und 117 elektrisch mit den Eingangsklemmen des Gleichstrommotors und durch elektrische Leitungai119 und 120 mit der Energiequelle 118 für den Gleichstromrator verbunden. Das Relais 115 wird über eine Anschlußklemme 121 von den Ausgangssignalen eines ImpulsamplitudenTMeßelementes 122, das direkt an das thermoelektrische Element 15 angeschlossen ist, gesteuert. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausbildung des Impuls-Meßelementes veränderbar ist, da derartige Schaltelemente allgemein bekannt sind.

Wenn die Menge des zuströmenden Gases höher als eine maximale Flammentemperatur erforderlich ist, mißt das thermoelektrische Element 15 eine fortlaufende Serie von negativen Temperaturimpulsen. Der Eingang des Impulsamplituden-Meßele%ntes 122 ist eine andauernde Serie von negativen Spannungsimpulsen, welche entsprechend den Temperaturimpulsen von dem thermoelektrischen Element 15 erzeugt werden. Der Ausgang des Impulsamplituden-. -53-

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Meßelementes 122 ist eine konstante negative Spannung, die der Amplitude der negativen Spannungsimpulse gleich ist und zur Ansphlußklemme 121 des umschaltbaren Relais, 115 geführt wird.

Wenn die Spannung an der Anschlußklemme 121 negativ ist, werden die Anschlußklemmen 123 der Leitungen 116 und 117 an zwei Kontakte 124 ' des elektronischen Relais 115 angeschlossen. Dann fließt der Strom von der Energiequelle 118 durch die Leitungen 120 und 116 zum Gleichstrommotor 110, wodurch derselbe derart angetrieben wird,daß er das die Luftzufuhr steuernde Ventil in seine Schließstellung bewegt.

Wenn die Luftzufuhr geringer als für eine maximale Flammentemperatur erforderlich ist, stellt das thermoelektrische Element 15 eine fortlaufende Serie von positiven Temperaturimpulsen fest. Der Eingang zum Impulsamplituden-Meßelement 122 ist dann eine fortlaufende Serie von positiven Spannungsimpulsen, welche von dem thermoelektrischen Element 15 entsprechend den Temperaturimpulsen erzeugt werden. Der Ausgang des Impulsamplituden-Meßelementes 122 ist dann eine konstante positive Spannung , welche gleich der Amplitude der vorstehend erwähnten positiven Spannungsimpulse ist und an die Anschlußklemme 121 des Relais 115 gelegt wird.

Wenn die Spannung an der Anschlußklemme 121 positiv ist, sind die Anschlußklemmen 123 der Leitungen ,116 und 117 an Kontakte 125 des umschalt-

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baren elektronischen Relais 115 angelegt. Dann fließt ein Strom von der Energiequelle durch die Leitungen 120 und 117 zum reversiblen Gleichstrommotor 110, so daß dieser das für die Luftzufuhr bestimmte Steuerventil in seine Öffnungsrichtung bewegt.

Der Regler 116* arbeitet also derart, daß er die Flammentemperatur auf oder nahe ihrem Maximum hält.

Es wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für jede der vier hier beschriebenen Verfahrensvarianten der Erfindung besprochen. Es sind jedoch zahlreiche Abwandlungen möglich. Insbesondere kann jedes die Verbrennung unterstützende Gas anstelle von trockener Luft verwendet werden. Auch ist jede Methode zum abgemessenen Zuführen von brennbarem Gas und die Verbrennung unterstützendem Gas vor dem Vermischen derselben und dem Verbrennen des Gasgemisches anwendbar, solange die relativen Anteile dieser Komponenten im vorstehend erläuterten Sinn geregelt werden können. Jede Methode zum Bestimmen der Temperatur der verbrannten Gase kann angewendet werden. Wenn ein numerischer Wert des Verhältnisses des die Verbrennung fördernden Gases zum brennbaren Gas erforderlich ist, kann jede geeignete Methode zum Bestimmen dieses numerischen Wertes Anwendung firren.

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Es wurde gefunden, daß das gemäß der Erfindung gemessene kritische Verbrennungsverhältnis sich direkt mit dem Heizwert des brennbaren Gases verändert. Der Heizwert in BTü/SCF wird durch Messen des kritischen Verbrennungsverhältnisses und Multiplizieren dieses Meßergebnisses mit einer geeigneten Eichkonstanten bestimmt. Dieses Verfahren wurde auf die Messung des Heizwertes einer Vielzahl von brennbaren Gasen angewendet, um die Vorteile und Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung zu zeigen. In jedem Falle wurde der Heizwert auch durch eine vollständige chemische Analyse der brennbaren Gase zum Bestimmen der Bestandteile derselben ermittelt. Das Ausmaß, in welchem jeder Bestandteil dieser Gase zum gesamten Heizwert der Gase beiträgt, wurde durch bekannte thermodynamisch^ Methoden bestimmt, wobei die in "Selected Values of Physical and Thermodynamic Properties for Hydrocarbons and Related Compounds, API Research Project 44, Carnegie Press, Pittsburgh, 1953" veröffentlichten Werte der Verbrennungswärme und der Wärmekapazität der Gase benutzt wurden.

Die brennbaren Gasgemische wurden dadurch hergestellt, daß man gleichzeitig Methan und ein zweites Gas durch Rotadurchflußmesser leitete, um deren Strömungsmengen zu messen, woraufhin man die zwei Gase vermischte und dieses Gemisch dann in einen Mekerbrenner einleitete. Das Methan war nach handelsüblichen Vorschriften chemisch rein. Die dem Methan zugemischten Gase waren

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chemisch reiner Stickstoff, chemisch reines Äthan, und instrumentenreines Propan, die alle handelsüblich bezogen wurden. Diese Gase sind typische Beispiele für die Hauptbestandteile, die in natürlichen Gasen auftreten. Jedes dieser im Handel bezogenen Gase wurde durch Gaschromatographie quantitativ analysiert.

Die Tabelle 1 zeigt die chemischen Zusammensetzungen mehrerer untersuchter brennbarer Gasgemische und den Heizwerty8.es Gemisches, der aufgrund der Zusammensetzung des Gemisches ermittelt wurde:

Tabelle 1

Zusammensetzung des Gasgemisches (%)

Gemisch Gemisch Gemisch Gemisch Bestandteil AB CD

Methan 99,64 76,66 71,39 74,08

Äthan 0,13 0,10 28,17 0,10

Propan	—	22	23,05	0,17
Äthylen	-	01	-	0,01
Stickstoff	0,		0.01
Sauerstoff	0,	00	100,00
Kohlendioxvd	_
	100,		1333
Heizwert
BTU/SCF	993

0,25	—	81
0,02	-	01
0,16	25,
0,01	0,

100,00 100,00

1206 738

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Natürliches Gas hat einen nominellen Heizwert von etwa 1OOO BTU/SCF und die normale Abweichung dieses Wertes liegen im Bereich der Gemische aus Tabelle 1. Ein übliches ASTM (American Society For Testing Materials)-Verfallen zum Messen des Heizwertes, wobei Luft als wärmeabsorbierendes St^mungsmittell/foenutzt wird und auf dem die meisten handelsüblichen Instrumente basieren, ist auf einen Bereich von etwa 300 BTU/SCF ohne die Möglichkeit einer erneuten Kalibrierung beschränkt. Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß ein größerer Bereich von Heizwerten mit äner einzigen Kalibrierung oder Eichung gemessen werden kann als bisher mcgLich war. Der Heizwert jedes der in Fig. 1 aufgeführten Gemische wurde nach der ersten Verfahrensvariante dieser Erfindung gemessen, wobei die Meßergebnisse in Tabelle 2 aufgeführt sind.

Tabelle 2

Gemessener Heizwerte

Gemisch Kritisches Gemessener Heizwert nach

Verbrennungs- Heizwert chemischer Verhältnis Analyse

994 993 1332 1333 1212 1206

743 738 Beim gemessenen Heizwert betrug der Eichfaktor

107,3 BTU/SCF. · -38-

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A	9,25
B	12,40
C	11,30
D	6,92

Zuerst wurde das kritische Verbrennungsverhältnis für jedes brennbare Gasgemisch unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ermittelt. Dabei wurden jedoch die Gaszustrommengen von Hand anstatt automatisch geregelt. Die Menge von zuströmender trockener Luft, welche die Flammentemperatur auf ein Maximum bringt, wurde durch Messen der Temperatur mit dem thermoelektrischen Element 15 bei drei verschiedenen nahe an den maximalen Bedingungen liegenden Zustrommengen von Luft bestimmt. Dann wurden diese Meßdaten aufgetragen und zu einer parabolischen Kurve verbunden, welche die Veränderung der Temperatur mit dem Zustrom trockener Luft zeigt. Obwohl dieses Verfahren für Laboruntersuch/^ffeeignet ist, wird der Zustrom trockener Luft gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kontinuierlich und selbsttätig verändert, um das vom thermoelektrischen Element ausgehende Signal und somit die Temperatur auf ein Maximum zu bringen. Die Gas- und Luftzustrommengen wurden mit Rotametern gemessen, die unter Verwendung eines Flüssigkeitstestmessers geeicht worden sind, woraufhin das kritische Verbrennungsverhältnis aus diesen Meßergebnissen unter Anwendung folgender Gleichung errechnet wurde:

Kritisches Ver- Zustrom trockener Luft bei maxibrennungsvermaler Temperatur

hältnis _____

Gesamter Zustrom von brennbarem Gas bei maximaler Temperatur

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Obwohl bei diesen Experimenten oder Untersuchungen die Zustrommenge trockener Luft verändert wurde, um eine maximale Temperatur zu erreichen, können im wesentlichen gleiche Ergebnisse dadurch erreicht werden, daß man die Zustrommenge des brennbaren Gasgemisches oder beide Zustrommengen verändert, weil nur das Verhältnis dieser beiden Zustrommengen wichtig ist.

Dann wurde der Heizwert aus dem gemessenen kritischen Verbrennungsverhältnis unter Verwendung folgender Gleichung errechnet:

Heizwert = Elchfaktor χ kritischem Verbrennungsverhältnis

Diese Gleichung ergibt den Heizwert nach der Meßung gemäß dem Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung aus Fig. 1. In der Praxis wird der Eichfaktor dadurch bestimmt, daß man das Verfahren in Verbindung mit brennbaren Gasgemischen mit bekanntem Heizwert durchführt. Durch Eichen der Vorrichtung in dieser Weise und Anwendung der oben angegebenen Gleichung werden konstante Fehler korrigiert, die beim Zumessen der Gase bzw. beim Regeln der Gaszufuhren gemacht werden, so daß die Genauigkeit des Verfahrens auf diese Weise weiter verbessert wird. Um die Ergebnisse aus Tabelle 2 zu erreichen, wurde ein einziger Eichfaktor verwendet, der nach dem die wenigsten Abgleichungen erfordernden Verfahren gewählt wurde, um die Übereinstimmung zwischen den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemessenen Heizwerten und

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den nach der bekannten Zusammensetzung des brennbaren Gasgemisches bestimmten Werten auf ein Maximum 2u bringen. Diese Übereinstimmung liegt unter 0,596 über den gesamten Bereich der Heizwerte und die Ergebnisse zeigen, daß der Heizwert tatsächlich dem kritischen Verbrennungsverhältnis proportional ist.

Es wurde außerdem gefunden, daß die erfindungsgemäßen Verfahren zum Hessen des kritischen Verbrennungsverhältnisses zwei unerwartete Vorteile besitzen. Zunächst ist die Meßung unabhängig von der genauen Position der in Fig. 1 bis 4 dargestellten thermoelektrischen Elemente. Solange das thermoelektrische Element dicht an und über den Flämmchen, und / oder innerhalb des Flammenkegels , der beim Verbrennen eines Kohlenmonoxyd-Verbrennungsproduktes entsteht, liegt, wird der gemessene Wet des kritischen Verbrennungsverhältnisses nicht durch die Position des thermoelektrischen Elementes beeinträchtigt, selbst wenn die Temperatur des thermoelektrischen Elementes sich mit seiner Position verändert, so daß die Konstruktion und Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtungen stark vereinfacht werden kann. Außerdem ist der gemessene Wert des kritischen Verbrennungsverhältnisses über einen weiten Bereich unabhängig von der Temperatur , was einen sehr bedeutenden Vorteil darstellt.

Dementsprechend können die vorgeschlagenen Verfahren zum Messen des Heizwertes und die ebenfalls vorge-

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schlagenen Vorrichtungen innerhalb eines weiten · Bereiches von Umgebungstemperaturen verwendet werden, ohne besondere Vorkehrungen treffen zu müssen, um die Ausgangstemperatür des brennbaren Gases und der die Vorrichtung umgebenden Luft zu überwachen und zu steuern. Eine derartige Überwachung und Steuerung ist hingegenbsi bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Messen des Heizwertes von Gasen erforderlich, was ein bedeutender Nachteil ist. Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es im allgemeinen notwendig, die Vo^xichtung zum Kessen des Heizwertes in einer Umgebung bzw. einem Raum mit überwachter Temperatur zu betreiben, wobei die Temperaturschwankungen in einem Bereich von etwa 1 C gehalten werden müssen,um eine Genauigkeit von 0,5% zu erzielen. In einigen Fällen ist für diesen Zweck ein besonderes Gebäude oder ein besonderer Raum erforderlich. Derartige Vorkehrungen sind gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig.

Daß der nach o.en vorgeschlagenen Verfahren gemessene Heizwert von der Ausgangstemperatur

des Gases und der Position des thermoelektrischen Elementes unabhängig ist, zeigen die in der Tabelle 3 aufgeführten Werte, wobei diese Tabelle' die gemessenen Heizwerte von chemisch reinem Methan bei unterschiedlichen Positionen des thermoelektrischen Elementes und unterschiedlichen Ausgangstemperatüren des Gases zeigt.

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Tabelle 3

Position des Ausgangs*· kritisches thermoelektrischen temperatur Verbrennungs-Elementes des Gases verhältnis

gemessener Heizwert

15,87 cm

9,52 cm

15,87 cm

15,87 cm

9,52 cm

42,78⁰C
17,78⁰C
12,78⁰C
12,78°C

9.22 9.21 9.21 9.25 9.26

991 BTU/SCF 990 990 994 995

Die Positionen des thermoelektrischen Elementes zeigen den Abstand der Spitze des thermoelektrischen Elementes von der Oberseite des Brenners an, während der Eichfaktor beim gemessenen Heizwert 107,3 BTU/SCF betrug.

Die Vorrichtungen aus Fig. 1 bis 3, welche das kritische Verbrennungsverhältnis messen, können auch bei automatischen Steuerungen verwendet werden. Diese Vorrichtungen sind überall dort anwendbar, wo das Mischverhältnis von zahlreichen Gasen überwacht und geregelt wird, entweder um einen konstanten Heizwert zu erhalten oder um die Verbrennungstemperatur in einem Ofen auf einem Maximum zu halten.

Als Beispiel wird angenommen, daß es erwünscht wird, die Zugabe von Propan zu natürlichem Gas zu überwachen und zu regeln, um den Heizwert des dadurch

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entstehenden brennbaren Gases konstant zu halten. Die Regler der Vorrichtungen aus Fig. 1 bis 3 können dann direkt die Propanzugabe regeln, anstatt die Gaszufuhr zu überwachen und zu regeln. In diesen Falle wird die Zustrommenge einer Probe des brennbaren Gases und die Zustrommenge der trockenen Luft zu den Vorrichtungen konstant gehalten. Die Regler verändern den prozentualen Anteil des Propans am brennbaren Gasgemisch statt die Zustromnenge der trockenen Luft oder die Menge des brennbaren Gases zu regeln, wobei die Regler so arbeiten, daß sie den Heizwert des brennbaren Gases konstant halten. Dieser konstante Heizwert entspricht einem kritischen Verbrennungsverhältnis, welches gleich dem konstanten Verhältnis von trockener Luft zu brennbarem Gas, das in die Vor richtungen gelangt, ist.

Wenn es erwünscht ist, den Zustrom von Luft oder Gas in einen Ofen zu regeln, um die Verbrennungstemperatur desselben auf ein Maximum zu bringen und auf einem Maximum zu halten, können die Vor richtungen aus Fig.1 bis 3 verwendet werden. Die Regler arbeiten nicht nur wie gezeigt und beschrieben, sondern regeln auch den Gaszustrom zum Ofen auf einen geeigneten Wert ein.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß Verfahren zum Messen des Heizwertes brennbarer Gase gefunden wurden, welche verhältnismäßig einfacherere Vorrichtungen als die bekannten Verfahren dieser Art benötigen. Auf WärmeVerluste zurückzuführende Fehler _: -44-

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wurden vollständig ausgeschaltet, da die einzige gemessene Wärmemenge eine relative Temperatur ist. Bs ist nicht notwendig, den absoluten Wert irgendeine· Temperatur zu messen, sondern es reicht aus, die Bedingungen zu messen, bei denen die Temperatur der in einer Flamme verbrennenden Gase ein Maximum erreicht, wobei diese Bedingungen nicht durch an der Flamme auftretende Wärmeverluste beeinträchtigt werden. Außer einer Eichung gegenüber bekannten Gasgemischen sind keine Korrekturen erforderlich, um eine größere Genauigkeit als mit den bekannten Verfahren zu erreichen, welche noch dazu komplizierter sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber der Umgebungstemperatur unempfindlich, Reiche in einem Bereich von minus 40°C bis plus 55 C schwanken kann. Derartige Temperaturechwankungen haben hingegen bei den bekannten Verfahren große Einflüsse auf die Meßergebnisse. Außerdem wurden Verfahren gefunden, um das Vermischen zahlreicher Gase automatisch zu regeln, damit der Heizwert dieses Gemisches konstant gehalten werden kann und die Verbrennungstemperatur stets ein Maximum besitzt.

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Claims (26)

1. G 48 456

   Firma PRECISION MACHINE PRODUCTS, INC., West Clarendon Drive, DALLAS,Texas (USA)

   Patentanspruchs:

   Verfahren zum Bestimmen des Heizwertes von brennbaren Gasen und Gasgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein brennbares Gas mit einem die Verbrennung unterstützenden Gas vermischt, das so entstandene Gemisch verbrennt und die Temperatur des verbrannten bzw. brennenden Gemisches mißt, wobei das Volumenverhältnis der beiden Gaskomponenten eingestellt oder eingeregelt wird, bis sich die Temperatur des brennenden Gemisches etwa auf ihrem Maximum befindet, und daß man das Volumenverhältnis der Gaskomponenten ermittelt, . welches die maximale Verbrennungstemperatur erzeugt und welches dem Heizwert des brennbaren Gases proportional ist.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Menge von die Verbrennung unterstützendem Gas in zwei gleiche Teile aufteilt, diese beiden Teile unabhängig voneinander mit ungleich großen Teilmengen eines brennbaren Gases, so daß die dem einen der beiden Gemische zugeführte Menge brennbares Gas etwa größer als die dem anderen Ge-

   —2— 309846/0283

   misch zugeführte brennbare Gasmenge ist, vermischt, woraufhin man diese beiden Gemische unabhängig voneinander verbrennt und die Temperaturdifferenz zwischen den verbrannten Gemischen mißt, wobei man das Volumenverhältnis der Gase vor der Aufteilung derselben einstellt und einregelt, bis sich die TemperatuidLfferenz der verbrannten Gemische auf einem vorbestimmten Wert befindet, und daß man das Volumenverhältnis der Gase ermittelt, welches diese Temperaturdifferenz erzeugt und welches dem Heizwert des brennbaren Gases proportional ist.
3. 3.) Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Bestimmen des Heizwertes von brennbaren Gasen ein die Verbrennung unterstützendes Gas in gleichen Mengen aufteilt und diese aufgeteilten Mengen unabhängig voneinander mit ungleich großen Teilmengen eines brennbaren Gases vermischt werden, wobei die einem der Gemische zugeführte Teilmenge des brennbaren Gases etwas größer als die dem anderen Gemisch zugeführte Teilmenge des Gases ist, woraufhin man die Gemische unabhängig voneinander verbrennt, die Temperaturen der verbrannten Gemische mißt, die Volumenverhältnisse der Gase vor dem Aufteilen derselben einstellt und einregelt, um eine im wesentlichen auf einem Maximum liegende Durchschnittstemperatur der verbrannten Gemisch;

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   zu erzeugen, und daß man die Volumenverhältnisse der Gase, welche die maximale Durchschnittstemperatur der verbrannten Gemische erzeugen und dem Heizwert des brennbaren Gases proportional sind, fest—*■ stellt und aufzeichnet.
4. 4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase vor dem Verbrennen etwa Umgebungstemperatur besitzen.
5. 5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umgebungstemperaturen im Bereich von -4o°C bis +55°C gearbeitet wird.
6. 6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbrennung unterstützende Gas trockene Luft ist.
7. 7.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des Volumenverhältnisses der Gase oder Gaskomponenten die Zufuhrmenge wenigstens einer dieser Gase in das Gasgemisch reguliert wird, bis sich die Temperatür(en) des(r) brennenden bzw. verbrannten Gemische(s) praktisch auf ihrem Maximum befindet(n).

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8. 8.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrmenge des die Verbrennung unterstützenden Gases reguliert wird.
9. 9.) Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrmenge des brennbaren Gases reguliert wird.
10. 10.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln des VäLumenverhältnisses der Gase oder Gaskomponenten die Zufuhrmengen der Gase zum Gemisch unabhängig voneinander zugemessen oder geregelt werden.
11. 11.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Gasgemisch kontinuierlich zusätzliche Mengen des einen Gases in kleinen Impulsen zugibt, um eine fortlaufende Serie von kleinen Störungen der gesamten Menge des durchströmenden Gases zu erzielen, daß man die den Gasimpulsen entsprechenden Temperaturimpulse des verbrannten Gemisches mißt und daß man die Zustrommenge eines der Gase so einstellt, daß man eine vorbestimmte Temperaturimpulsamplitude erhält.
12. 12.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Volumen bzw. die Menge eines der mit dem anderen Gas

    vermischten Gase verändert, um unterschiedliche Gemische zu erhalten, und daß man die unterschiedlichen Temperaturen der verbrannten Gemische aufnimmt und aufzeichnet.
13. 13.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des Volumenverhältnisses der Gase die Zufuhrmenge wenigstens eines der Gase vor dem Aufteilen derselben entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen den getrennt verbrannten Gasgemischen geregelt wird.
14. 14.) Vorrichtung zum Bestimmen des Heizwertes von brennbaren Gasen nach dem Verfahren aus einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (8,20,28,33) zum Vermischen eines brennbaren Gases und eines die Verbrennung unterstützenden Gas, Einrichtungen (2,34) zum Verbrennen dieses Gasgemisches, Einrichtungen zum Zuführen des Gasgemisches zu den Verbrennungseinrichtungen, Einrichtungen (15,25,53) zum Erfassen der Temperatur des verbrannten Gemisches und zum Einstellen des Volumenverhältnisses der Gase, bis sich die Temperatur praktisch auf ihrem Maximum befindet, und Einrichtungen zum Feststellen und Aufzeigen des Volumenverhältnisses der Gase, welches die maximale Temperatur erzeugt und welches dem Heizwert des brennbaren Gases proportional ist, besitzt.

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15. 15.) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zum Regulieren des Volumens wenigstens eines der Gase aufweist, um das Volumenverhältnis der Gase einzustellen.
16. 16.) Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des die Verbrennung unterstützenden Gases regulierbar ist.
17. 17.) Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des brennbaren Gases regulierbar ist.
18. 18.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

    17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Feststellen und Aufzeigen des Volumenverhältnisses der Gase Einrichtungen zum getrennten Zumessen der Zufuhrmengen dieser Gase zu der Mischeinrichtung vorgesehen sind.
19. 19.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

    18, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um der Mischeinrichtung fortlaufend zusätzliche Mengen eines der Gase in kleinen Impulsen zuzuführen, um eine fortlaufende Serie von kleinen Störungen der gesamten Strömungsmenge des Gases zu erzeugen, daß Einrichtungen zum Messen der durch den pulsierenden Gasstrom erzeugten Temperaturimpulse des verbrannten Gemisches vorgesehen sind, und daß Einrichtungen zum Einstellen der Zustrommengen eines der. Gase vorgesehen _₇_

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    sind, um eine vorbestimmte Temperaturimpulsamplitude zu erzielen.
20. 20.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Verändern des Volumens einer der miteinander vermischten Gase vorgesehen sind, um unterschiedliche Gasgemische zu erhalten, und daß Einrichtungen zum Aufzeichnen der unterschiedlichen Temperaturen der verbrannten Gemische vorgesehen sind.
21. 21.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

    20, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brenner (2,34) in einer Umgebungstemperatur von -40⁰C bis +55⁰G befinden.
22. 22.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

    21, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbrennung unterstützende Gas trockene Luft ist.
23. 23.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

    22, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gase vor dem Verbrennen etwa auf Umgebungstemperatur befinden.
24. 24.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis

    23, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei voneinander getrennte Mischeinrichtungen (28,28^!) , Einrichtungen zum Zuführen gleicher Teilmengen eines die Verbrennung unterstützen-

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    den Gases aus einem Zustrom dieses Gases zu den Mischern , und Einrichtungen zum Zuführen ungleicher Teilmengen eines verbrenbaren Gases zu den getrennten Mischern, so daß eines der dadurch entstehenden Gemische eine etwas größere Menge brenibaren Gases als das andere Gemisch enthält, aufweist, sowie Einrichtungen, welche getrennt voneinander mit den getrennten Mischern in Verbindung stehen, um die Gemische getrennt voneinander zu verbrennen, Einrichtungen (25,25') zum Messen der Temperaturdifferenz der verbrannten Gemische und zum Einstellen des Volumenverhältnisses der Gase vor dem Zerlegen derselben in Teilströme, bis sich die Temperaturdifferenz auf einem vorbestimmten Wert befindet, und Einrichtungen zum Feststellen und Aufzeigen des Volumenverhältnisses der Gase, welches die Temperaturdifferenz erzeugt und welches dem Heizwert des brennbaren Gases proportional ist, enthält.
25. 25.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischeinrichtung zwei voneinander getrennte Mischer (28, 28*) vorgesehen sind, daß als Brenneinrichtung zwei voneinander getrennte Brenner (2 , 2¹) vorgesehen sind, die getrennt voneinander jeweils mit einem der Mischer in Verbindung stehen, daß Einrichtungen zum gleichförmigen Aufteilen des die Verbrennung unterstützenden Gases und davon getrennte Einrichtungen zum ungleichförmigen Aufteilen des brennbaren Gases

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    vor dem getrennten Vermischen der Teilmengen dieser Gase vorgesehen sind, so daß eines der Gemische eine etwas größere Menge des brennbaren Gases als das andere Gemisch enthält, daß zum Feststellen der Temperaturdifferenzen jedem Brenner ein eigenes Meßinstrument (25t25') zugeordnet ist und daß das Volumenverhältnis der Gase vor dem Aufteilen derselben so eingestellt wird, daß im wesentlichen die Maximaltemperatur der verbrannten Gemische erzielt wird.
26. 26.) , Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Regeln der Zufuhrmenge wenigstens eines der Gase vor der Aufteilung desselben vorgesehen sind, um die Temperaturdifferenz zwischen den getrennt voneinander verbrannten Gasgemischen

    vor
    auf einen/bestimmten Wert einzuregeln.

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