DE2420664C2

DE2420664C2 - Device for measuring the relative density or the specific gravity of a gas

Info

Publication number: DE2420664C2
Application number: DE19742420664
Authority: DE
Inventors: James Wolryche Beech Hampshire Stansfeld
Original assignee: Schlumberger Electronics Uk Ltd Farnborough Hampshire; Schlumberger Electronics UK Ltd
Current assignee: Gemalto Terminals Ltd
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1974-04-29
Publication date: 1985-09-05
Also published as: DE2420664A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der relativen Dichte oder des spezfischen Gewichtes eines Gases mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a device for measuring the relative density or specific gravity a gas with the features specified in the preamble of claim 1.

Das spezifische Gewicht Sg eines Gases ist gegeben durch Sg^pg/pa, wobei pgund pa jeweils die Dichte des zu messenden Gases bzw. von Luft bei Standardttemperatur und Druck angeben. Da pa eine Konstante ist, ist das spezifische Gewicht Sg¹ proportional zu pg. Das spezifische Gewicht ist demgemäß eine dimensionslose Größe, während die Dichte die Dimensionen Masse pro Volumeneinheit besitzt und üblicherweise in Einheiten von Gramm pro Kubikzentimeter ausgedrückt wird.The specific weight Sg of a gas is given by Sg ^ pg / pa, where pg and pa indicate the density of the gas to be measured or of air at standard temperature and pressure. Since pa is a constant, the specific weight Sg ^{1 is} proportional to pg. The specific gravity is accordingly a dimensionless quantity, while the density has the dimensions mass per unit volume and is usually expressed in units of grams per cubic centimeter.

In der Gasindustrie ist es häufig erforderlich, das spezifische Gewicht von Erd- oder Stadtgas, das Konsumenten zugeführt wird, zu messen, beispielsweise zur Erleichterung der Berechnung des Preises für das gelieferte Gas. Bisher wurde das spezifische Gewicht des Gases gemessen mittels einer Wägemethode, bei der identische Tanks von einem Waagebalken in gleichemIn the gas industry it is often necessary to have the specific Weight of natural or town gas, the consumer is supplied to measure, for example to facilitate the calculation of the price of the delivered Gas. So far, the specific gravity of the gas has been measured using a weighing method in which identical tanks from a balance beam in the same

ίο Abstand von dessen Schwenkachse herabhängen, jedoch an entgegengesetzten Enden des Balkens. Einer der Tanks, der Probetank, ist so angeschlossen, daß das zu messende Gas hindurchströmt Der andere Tank, der Referenztank, enthält eine feste oder konstante Masse eines Referenzgases. Die Waagebalkenanordnung mißt das Gewicht des Gases im Probetank. Da das Volumen der Tanks fest ist ist diese Messung auch repräsentativ für die Dichte des Probegases, die, wie oben erwähnt wurde, proportional des spezifischen Gewichts istίο hang down the distance from its swivel axis, however at opposite ends of the beam. One of the tanks, the sample tank, is connected so that the gas to be measured flows through the other tank, the reference tank, contains a fixed or constant mass of a reference gas. The balance beam assembly measures the weight of the gas in the sample tank. Because the volume If the tank is solid, this measurement is also representative of the density of the sample gas, which, as mentioned above is proportional to the specific gravity

Um zu vermeiden, daß das Probegas und das Referenzgas unterschiedlichen Druck haben, was Fehler in die Messung einführen würde, ist eine Druckreguliervorrichtung vorgesehen, um den Druck des Probegases gleich dem Druck des Referenzgases zu machen. Die Unterschiede in der Temperatur zwischen Probe- und Referenzgas werden jedoch nicht kompensiert und dies wäre auch sehr schwierig bei einer Waagebalkenanordnung dieses Typs, die sehr groß und umfangreich ist, so daß Temperaturunterschiede schwierig zu vermeiden sind. Temperaturdifferenzen führen jedoch ebenso wie Druckdifferenzen Fehler in die Messung ein.In order to avoid that the sample gas and the reference gas have different pressures, which would introduce errors in the measurement, is a pressure regulator provided to make the pressure of the sample gas equal to the pressure of the reference gas. the However, differences in temperature between sample and reference gas are not compensated and this is would also be very difficult with a balance beam assembly of this type which is very large and bulky, like that that temperature differences are difficult to avoid. However, temperature differences lead as well as Pressure differences errors in the measurement.

Ein weiterer Nachteil einer Waagebalkenanordnung besteht darin, daß diese ein ziemlich empfindliches Instrument darstellt Die Anordnung muß auf einer vibrationsfreien Halterung montiert werden, und genau horizontal gestellt werden, und muß mit großer Sorgfalt gehandhabt werden. Zusätzlich kann man zwar eine kontinuierliche Messung vornehmen, doch muß man die Durchsätze relativ niedrig und konstant halten, weil sonst das Kräftegleichgewicht gestört werden könnte, und das thermische Gleichgewicht weiter verschoben werden würde. Diese niedrigen Durchsäue in Verbindung mit dem relativ großen Volumen des Probetanks führen zu einer niedrigen Ansprechgeschwindigkeit aufAnother disadvantage of a balance beam assembly is that it is a rather delicate instrument The arrangement must be mounted on a vibration-free bracket, and exactly horizontal and must be handled with great care. In addition, you can have a make continuous measurement, but you have to keep the throughputs relatively low and constant because otherwise the equilibrium of forces could be disturbed and the thermal equilibrium shifted further would be. This low silt in connection with the relatively large volume of the sample tank result in a slow response speed

Änderungen des spezifischen Gewichts.Changes in specific gravity.

Schließlich hängt eine solche Anorndung auch von der Schwerkraft ab, so daß sie an Ort und Stelle geeicht werden muß oder mindestens an einem Ort, wo die Schwerkraft im wesentlichen dieselbe ist.Finally, such an arrangement also depends on the force of gravity, so that it is calibrated in place must be or at least in a place where the force of gravity is essentially the same.

Aus der US-PS 16 77 835 ist ein Gasdurchsatzmeßgerät bekannt bei dem, allgemein ausgedrückt der Druckabfall über einer Blende regelbarer Größe konstant gehalten wird, so daß die Blendengröße ein Maß für den Durchsatz darstellen kann. Eine erste Meßeinrichtung erfaßt Temperaturänderungen des Gases, eine zweite Meßeinrichtung erfaßt Dichteänderungen des Gases und eine weitere Meßeinrichtung erfaßt den Wassergehalt des Gases, und die jeweiligen Meßgrößen werden über Kompensationsmechanismen, die natürlich geeicht werden müssen, bei der Messung des Durchsatzes in Rechnung gestellt Dabei umfaßt die Apparatur, die für die Kompensation von Temperaturänderungen vorgesehen ist, ebenfalls eine mit einem Referenzgas gefüllte Kammer; diese ist in der Leitung, die das durchzusetzende Gas führt, gegen dieses thermisch isoliert, jedoch in thermischem Kontakt mit der Leitungswandung.From US-PS 16 77 835 a gas flow meter is known in which, in general terms, the pressure drop is kept constant over an aperture of adjustable size, so that the aperture size is a measure of the Can represent throughput. A first measuring device detects changes in temperature of the gas, a second Measuring device detects changes in density of the gas and another measuring device detects the water content of the gas, and the respective measured variables are calibrated via compensation mechanisms, which of course must be billed when measuring the throughput. This includes the equipment that is used for the compensation of temperature changes is provided, also one filled with a reference gas Chamber; however, this is thermally insulated from this in the line that carries the gas to be passed through in thermal contact with the pipe wall.

Ausgehend von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten MerkmalenBased on a device with the features mentioned in the preamble of claim 1

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liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verein- allgemeinen zylindrischen, Gehäuses 16 in dessen Inne-the invention is based on the object of providing a general cylindrical housing 16 in its interior

fachung hinsichtlich der Berücksichtigung von Tempe- res.expansion with regard to the consideration of temperature.

raturänderungen bei der Dichtebestimmung zu erzielen. Das Gehäuse 16, das einen geschlossenen Behälter fürto achieve temperature changes in the density determination. The housing 16, which is a closed container for

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäö durch die in den Rest der Vorrichtung 10 bildet, besteht aus einem dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange- 5 polierten Metall mit einer Oberflächenbeschichtung aus gebenen Merkmale gelöst, wobei von einem physikali- thermisch isolierendem Material, wie Polystyrolschaum, sehen Zusammenhang ausgegangen wird, der sich der und dient dazu, den Rest der Vorrichtung 10 gegen Zug-Druckschrift ATM-Meßtechnische Praxis, Heft 6, Juni luft und kurzzeitige Temperaturfluktuationen zu schüt-1973, S. R. 106/107 entnehmen läßt zen. Ein relativ massiver, im wesentlichen zylindrischerAccording to the invention, this object is achieved by forming the remainder of the device 10, consisting of one the characterizing part of claim 1 an- 5 polished metal with a surface coating given features, whereby from a physically thermally insulating material, such as polystyrene foam, see context is assumed to be the and serves to train the rest of the device 10 against printing ATM-Meßtechnische Praxis, No. 6, June air and short-term temperature fluctuations to schüt-1973, S. R. 106/107 can be seen zen. A relatively massive, essentially cylindrical one

Demgemäß haben Umgebungstemperaturänderun- io Temperaturausgleichsblock 18 ist koaxial innerhalb desAccordingly, ambient temperature changes have the temperature compensation block 18 is coaxial within the

gen, da sie das Referenzgas und das Gas in der Leitung Gehäuses 16 angeordnet und auf dessen Basis montiertgen, since they arranged the reference gas and the gas in the line housing 16 and mounted on its base

in gleicher Weise beeinflussen, im wesentlichen keinen Der Block 18 besitzt einen oberen Abschnit 20 mit eineraffect in the same way, essentially none. The block 18 has an upper portion 20 with a

Einfluß auf die Dichtemessung, da die Wirkung auf die koaxial angeordneten, sich nach unten erstreckendenInfluence on the density measurement, since the effect on the coaxially arranged, downwardly extending

Dichtemessung durch die Druckänderung des Gases in zylindrischen Ausnehmung 22, sowie einen unteren Ab-Density measurement through the change in pressure of the gas in the cylindrical recess 22, as well as a lower ab-

der Leitung, hervorgerufen durch die Temperaturände- 15 schnitt 24 mit einer koaxial angeordneten, sich aufwärtsof the line, caused by the temperature change 15 cut 24 with a coaxially arranged, upwards

rung im Referenzgas, im wesentlichen exakt kompen- erstreckenden Ausnehmung 26. Zusätzlich enthält dertion in the reference gas, essentially exactly compensating recess 26. In addition, the contains

siert wird durch die Wirkung der Temperaturänderung Block 18 ein im wesentlichen zentral angeordnetes Re-is siert by the effect of the temperature change block 18 a substantially centrally arranged reserve

des Gases In der Leitung. Unter diesen Bedingungen ist servoir 28, das mit einem Referenzgaj, wie Luft oderof the gas in the pipe. Under these conditions is servoir 28, which with a reference gaj, such as air or

deshalb die Dichtemessung direkt proportional dem Stickstoff, gefüllt isttherefore the density measurement is directly proportional to the nitrogen that is filled

spezifischen Gewicht oder relativen Dichte des Gases. 20 Die Ausnehmung 22 enthält ein dichteempfindlichesspecific gravity or relative density of the gas. The recess 22 contains a density-sensitive

Die vorstehenden Angaben erfolgen unter der Annan- Element in Form eines schwingenden Zylinders 30, derThe above information takes place under the Annan element in the form of a vibrating cylinder 30, the

me, daß der Superkompressibilitätsfaktor des Gases in sich koaxial mit der Ausnehmung ersireckt und Teilme that the super compressibility factor of the gas in itself is coaxial with the recess and ersireckt part

der Leitung gleich 1 ist, welche Forderung relativ leicht einer Dichtemeßvorrichtung gemäß GB-PS 11 75 664of the line is equal to 1, which is a relatively easy requirement of a density measuring device according to GB-PS 11 75 664

erfüllt wird durch die meisten in der Praxis zu messen- bildet Der zugehörige Wandler 32 umfaßt eine Verstär-is met by most to be measured in practice. The associated transducer 32 includes an amplifier

den Gase. 25 kereinheit 34 für die Anregung der Resonanzschwin-the gases. 25 core unit 34 for the excitation of the resonance

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gungen <??s Zylinders in glockenartige SchwingungenIn a preferred embodiment of the invention <?? s cylinder conditions in bell-like vibrations

sind, um den innigen thermischen Kontakt zwischen und zur Erzeugung eines Ausgangssignals, dessen Fre-are to ensure the intimate thermal contact between and to generate an output signal whose fre-

dem Temperaturausgleichsblock (bei dem es sich um ein quenz gleich der Frequenz der Schwingungen ist Diethe temperature compensation block (which is a quenz equal to the frequency of the vibrations

relativ großes Metallstück handeln kann) und der Pro- Verstärkereinheit 34 besitzt einen unteren Flansch 35,can handle a relatively large piece of metal) and the pro-amplifier unit 34 has a lower flange 35,

beleitung und der Referenzgaskammer zu erreicnen, die 30 welcher die Ausnehmung 22 umschließt und abdichtetto reach the line and the reference gas chamber, which encloses and seals the recess 22

Kammer und ein Teil der Leitung innerhalb des Tempe- Der Zylinder 30 ist hohl und unterteilt die AusnehmungChamber and part of the conduit within the temperature. The cylinder 30 is hollow and divides the recess

raturausgleichsblocks untergebracht, wobei der verblei- 22 in zwei Bereiche 36,38, die miteinander kommunizie-temperature compensation block, with the remaining 22 in two areas 36,38 which communicate with one another

bende Abschnitt der Leitung rund um den Block gewun- ren über den hohlen Innenraum des Zylinders 30. EinEnding section of the line around the block was obtained through the hollow interior of the cylinder 30. A

den sein kann. Der Block kann zweckmäßigerweise so Einlaß 40 erstreckt sich radial durch die Wandung derthat can be. The block can expediently so inlet 40 extends radially through the wall of the

angeordnet sein, daß er der normalen Umgebungstem- 35 Ausnehmung 22 und kommuniziert mit dem Bereich 36,be arranged so that it communicates with the normal surrounding stem 35 recess 22 and the area 36,

peratur ausgesetzt ist während ein Auslaß 42 sich ebenfalls radial durch dietemperature is exposed while an outlet 42 is also radially through the

Vorzugsweise umfaßt die Drucksteuereinrichtung ein Wandung der Ausnehmung 22 erstreckt und mit demPreferably, the pressure control device comprises a wall of the recess 22 and extends with the

Auslaßventil, das so angeordnet ist, daß die Belüftung Bereich 38 kommuniziertExhaust valve positioned so that vent area 38 communicates

des Gases aus der Leitung gesteuert wird und eine be- Falls erwünscht kann der obere Abschnitt 20 desof the gas from the line is controlled and if desired, the upper section 20 of the

wegliche Menbran, die für die Betätigung des Ventils 40 Temperaturausgleichsblocks 18 in der Praxis gebildetmovable Menbran formed for the actuation of the valve 40 temperature compensation block 18 in practice

angeschlossen ist und deren beide Seiten den Drücken werden von dem Hauptschwingzylindergehäuse deris connected and both sides of which are the pressures of the main swing cylinder housing of the

des Referenzgases bzw. des Gases in der Leitung ausge- Meßeinrichtung, welches Gehäuse zweckmäßig mitof the reference gas or the gas in the line measured device, which housing is expedient with

setzt sind. dem Rest des Temperaturausgleichsblocks 18 verklam-are set. the rest of the temperature compensation block 18

Das dichteempfindliche Element umfaßt vorzugswei- mert wird.The density sensitive element preferably comprises expanded material.

se einen schwingungsfähigen Körper, der dem Gas in 45 Der Abschnitt des Einlaßrohres IZ der stromabwärts der Leitung ausgesetzt ist Mittel für die Anregung des der öffnung 14 liegt und sich innerhalb des Gehäuses 16 Körpers zu Schwingungen mit seiner Eigenfrequenz befindet ist verbunden mit dem Einlaß 40 über ein Wär- und Mittel zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das metauscherrohr 44, das spiralig um und in innigem therdiese Frequenz repräsentiert Der schwingungsfähige mischen Kontakt mit dem unteren Abschnitt 24 und Körper kann ein gerader Hohlzylinder sein, dessen In- 50 dem oberen Abschnitt 20 des Temperaturausgleichsnen- und Außenflächen dem Gas in der Leitung ausge- blocks 18 gewunden ist. Der Auslaß 42 ist über eine setzt sind, während die Anregungsmittel so ausgebildet Rohrleitung 46 mit einer Druckregeleinrichtung 48 versein können, daß der zylindrische Körper zu glockeiiar- bunden, die sich in der Ausnehmung 26 des Temperaturtigen Schwingungen angeregt wird. au^glc'cbsblocks 18 befindet, und die den Druck desse a vibratory body which the gas in 45 The section of the inlet pipe IZ the downstream the line is exposed to means for exciting the opening 14 and located within the housing 16 Body to vibrations with its natural frequency is connected to the inlet 40 via a heat and means for generating an output signal, the exchanger tube 44, spiraling around and in intimate therdies Frequency represents the vibratory mixing contact with the lower portion 24 and Body can be a straight hollow cylinder, the inside of which corresponds to the upper section 20 of the temperature compensation nominal and outer surfaces the gas is blocked out in the conduit 18. The outlet 42 is via a are set, while the excitation means, the pipeline 46 embodied in this way, with a pressure regulating device 48 can that the cylindrical body to glockeiiar- bound, which is located in the recess 26 of the Temperaturtigen Vibrations is excited. au ^ glc'cbsblocks 18 located, and the pressure of the

Ein Ausführungsteispiel des Gegenstandes der Erfin- 55 Gases in der Leitung, definiert durch die RohrleitungenAn embodiment of the subject matter of the invention 55 gas in the line defined by the pipelines

dung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die bei· 44, 46 und Ausnehmung 22, regelt Die Druckregeleir.-tion is described below with reference to the at 44, 46 and recess 22, regulates the pressure regulation.

gefügte Zeichnung näher erläutert, die in stark schema- richtung 48 umfaßt eine Kammer 50 mit einem EinlaßThe attached drawing explains in more detail, which in the strongly schematic direction 48 comprises a chamber 50 with an inlet

tisierter Form einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur 52, verbunden mit der Leitung 46 und mit einer Kapseltized form a section through a device for 52, connected to the line 46 and with a capsule

Messung des spezifischen Gewichts von Gasen gemäß 54, deren Innenrr.um mit dem Reservoir 28 über eineMeasurement of the specific gravity of gases according to 54, the inner diameter of which communicates with the reservoir 28 via a

der vorliegenden Erfindung darstellt 60 Rohrleitung 56 kommuniziert. Die Kapsel 54 und dasThe present invention depicts 60 pipeline 56 communicating. The capsule 54 and the

Die Vorrichtung 10 gemäß der Zeichnung umfaßt ein Reservoir 2S sind nach Füllung mit dem erwähnten Re-Einlaßrohr 12, das mit dem zu messenden Gas gespeist ferenzgas typischerweise unter einem Druck von wird, etwa von einer Gaspipeline, die Erdgas führt, und 850 Torr, d. h. gerade oberhalb atmosphärischem Druck, typischerweise unter einem Druck von etwa 1300 Torr abgedichtet und enthält demgemäß eine festgelegte steht. Das Einlaßrohr 12 weist eine einstellbare Druck- 65 Masse des Referenzpases. Eine Wandung der Kapsel 54 reduzieröffnung 14 auf, mit der der Druck des Gases auf umfaßt eine flexible Membran 58, die über ein Gestänge einen bequemeren Wert herabgesetzt werden kann, und 60 außerhalb der Kapsel mit einem Ventilglied 62 vererstreckt sich radial durch die Wandung eines hohlen im bunden ist. Das Ventilglied 62 steuert die öffnung einerThe device 10 according to the drawing comprises a reservoir 2S after filling with the mentioned Re-inlet pipe 12, the reference gas fed with the gas to be measured typically under a pressure of such as from a gas pipeline carrying natural gas and 850 torr, i.e. H. just above atmospheric pressure, typically sealed under a pressure of about 1300 torr and accordingly contains a specified pressure stands. The inlet tube 12 has an adjustable pressure 65 mass of the reference gas. One wall of the capsule 54 Reduction opening 14, with which the pressure of the gas on comprises a flexible membrane 58, which has a linkage can be reduced to a more convenient value, and stretched 60 outside the capsule with a valve member 62 radially through the wall of a hollow in the bond. The valve member 62 controls the opening of a

Belüftungsöffnung 64 in der Kammer 50, welche öffnung gegen Atmosphärendruck belüftet ist.Ventilation opening 64 in the chamber 50, which opening is ventilated against atmospheric pressure.

Im Betrieb gelangt das Gas, dessen spezifisches Gewicht zu messen ist, in die Vorrichtung 10 über das Einlaßrohr 12, wobei sein Druck mittels der Öffnung 14 auf einen Wert gerade oberhalb Atmosphärendruck herabgesetzt wird, wie nachfolgend noch zu erläutern ist Die Druckherabsetzung führt zu einer Abkühlung des Gases, das dann durch das Wärmetauscherrohr 44 strömt, wo seine Temperatur im wesentlichen auf die des Temperaturausgleichsblocks 18 gebracht wird. Man erkennt, daß der Block 18 im wesentlichen auf der Umgebungstemperatur bleibt und, da er eine relativ große thermische Trägheit besitzt und durch das Gehäuse 16 abgeschirmt ist, seine Temperatur relativ langsam ändert Das Gas mit der Temperatur des Blocks 18 gelangt dann in die Ausnehmung 22 über deren Einlaß 40 und strömt sowohl über die Außen- wie auch die Innenfläche des vibrierenden Zylinders, der ais dichieempfindiiches Element 30 dient bevor es die Ausnehmung 22 über deren Auslaß 42 verläßt Der Zylinder 30 ist zu Schwingungen mit seiner Resonanzfrequenz durch die Verstärkereinheit 34 angeregt wobei die Größe dieser Resonanzfrequenz abhängt von der Dichte des Gases, dem der Zylinder ausgesetzt ist Die Einheit 34 erzeugt demgemäß ein Ausgangssignal, dessen Frequenz repräsentativ ist für die Dichte des Gases in der Ausnehmung 22. Die Frequenz dieses Ausgangssignals wird gemessen durch ein Frequenzmeßgerät 66.During operation, the gas, the specific gravity of which is to be measured, enters the device 10 via the Inlet pipe 12, its pressure by means of opening 14 to a value just above atmospheric pressure is reduced, as will be explained below. The pressure reduction leads to a cooling of the gas, which then flows through the heat exchanger tube 44, where its temperature is essentially at the of the temperature compensation block 18 is brought. It can be seen that the block 18 remains essentially at ambient temperature and, since it is a relatively large one Has thermal inertia and is shielded by the housing 16, its temperature changes relatively slowly. The gas reaches the temperature of the block 18 then into the recess 22 via its inlet 40 and flows over both the outer and the inner surface of the vibrating cylinder, which is sensitive to you Element 30 is used before it leaves the recess 22 via its outlet 42. The cylinder 30 is excited to vibrate at its resonance frequency by the amplifier unit 34, the size of this resonance frequency depending on the density of the gas the cylinder is exposed. The unit 34 accordingly generates an output signal, the frequency of which is representative of the density of the gas in the recess 22. The frequency of this output signal is measured by a frequency meter 66.

Das aus der Ausnehmung 22 abströmende Gas gelangt über die Rohrleitung 46 in die Kammer 50, von wo es gegen atmosphärischen Druck über das Auslaßventil 62 und den Auslaß 64 gelüftet wird. Die Membran 58 stellt die Größe der öffnung des Auslasses 64 mittels des Gestänges 60 und des Ventilgliedes 62 so nach, daß der Druck des Gases in der Kammer 50 im wesentlichenThe gas flowing out of the recess 22 reaches the chamber 50 via the pipeline 46, from where it is vented against atmospheric pressure via the outlet valve 62 and the outlet 64. The membrane 58 adjusts the size of the opening of the outlet 64 by means of the linkage 60 and the valve member 62 so that the pressure of the gas in the chamber 50 is essentially _l_A:.l. *J.« ΓΛ·..*«1* Λα« DAfAfAn^MaCAC in Her ]f anc£»l SA _l _A : .l. * J. «ΓΛ · .. *« 1 * Λα « DAfAfAn ^ MaCAC in Her] f anc £» l SA

glCJVII Ul.UI X^l W.IV XJWa ItWI*.! ^HU₀HWV ... — Λ f glCJVII Ul.UI X ^ l W.IV XJWa ItWI *.! ^ HU ₀ HWV ... - Λ f

ist Der Druck des Gases in der Ausnehmung 22 wird demgemäß ebenfalls im wesentlichen gleich dem Druck des Referenzgases gehalten.The pressure of the gas in the recess 22 is accordingly also substantially equal to the pressure of the reference gas.

Wie bereits erwähnt ist das spezifische Gewicht oder relative Dichte Sg eines Gases gegeben durch Sg=P₁I pt, wobei pa eine Konstante ist Da jedoch pl die gemessene Dichte des Gases in der Ausnehmung 22 ist, ergibt sichAs already mentioned, the specific gravity or relative density Sg of a gas is given by Sg = P ₁ I pt, where pa is a constant. However, since pl is the measured density of the gas in the recess 22, the result is

wonnwonn

Tl die Temperatur des Gases in der Ausnehmung 22 Tl is the temperature of the gas in the recess 22

ist (absolut)is (absolute)

Ts die Standardtemperatur (absolut) Pl der Druck des Gases in der Ausnehmung 22 (abso- Ts the standard temperature (absolute) Pl the pressure of the gas in the recess 22 (absolute

iut) und Ps der Standarddruck (absolut).iut) and Ps the standard pressure (absolute).

Durch Substitution für pg, und das 7s und Ps Konstanten sind, erhält manBy substituting pg, and that 7s and Ps are constants, one obtains

PlPl

Jl.Jl. PlPl

gibt sich für das Referenzgas Pl - constant χ T„r- for the reference gas Pl - constant χ T "r-

5 Obwohl die Vorrichtung 10 ausgebildet ist, daß die Temperatur Trcf des Referenzgases jederzeit im wesentlichen gleich der Temperatur Ti. des Gases in der Ausnehmung 22 ist, da beide Gase in innigem thermischen Kontakt mit dem Temperaturausgleichsblock 18 stehen, er-5 Although the device 10 is designed so that the temperature Trcf of the reference gas is at all times essentially equal to the temperature Ti. Of the gas in the recess 22, since both gases are in intimate thermal contact with the temperature compensation block 18, gibt sich durch T„i =■ Tr. is given by T “i = ■ Tr.

Sg = constant χ Tl. Sg = constant χ Tl.

Demgemäß kann das Frequenzmeßgerät 66 direkt in Werten des spezifischen Gewichts oder relativen Dichte geeicht werden, typischerweise durch Durchführung von Messungen an reinen Gasen bekannten spezifischen Gewichts, z. B. Stickstoff.Accordingly, the frequency meter 66 can directly translate into specific gravity or relative density values be calibrated, typically by making measurements on pure gases of known specific gravity, e.g. B. nitrogen.

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schriebenen Ausführungsbeispiel vorgenommen werden. Beispielsweise können andere Dichtmeßeinrichtungen als die beschriebene verwendet werden, um die Dichte des durch die Vorrichtung strömenden Gases zu bestimmen. Auch die Druckregeleinrichtung 48 kanndescribed embodiment can be made. For example, density measuring devices other than that described can be used to measure the To determine the density of the gas flowing through the device. The pressure regulating device 48 can also ersetzt werden durch einen anderen Regler vom Typus der kartesischen Glocke, d.h. mit einer festgelegten Masse eines Referenzgases.be replaced by another regulator of the Cartesian bell type, i.e. with a fixed one Mass of a reference gas.

Zusätzlich können eine Temperatursteuerungseinheit und ein Differenzdruckschalter vorgesehen werden.In addition, a temperature control unit and a differential pressure switch can be provided.

Die Temperatursteuereinheit umfaßt einen von einem Temperatursensor thermostatisch gesteuerten Heizer und kann innerhalb des Temperaturausgleichsblocks 18 oder innerhalb des Gehäuses 16 angeordnet werden, und zwar so, daß das Referenzgas und das zuThe temperature control unit comprises one which is thermostatically controlled by a temperature sensor Heater and can be arranged within the temperature compensation block 18 or within the housing 16 be, in such a way that the reference gas and the to messende Gas beide in gleichem Maße vorsichtig aufgeheizt werden, um keine Temperaturdifferenz zwischen ihnen einzuführen. Diese Einheit braucht die Temperatur nicht genau zu steuern, da etwaige Änderungen der Umgebungstemperatur nicht kritisch für die Messungmeasuring gas are both carefully heated to the same extent to avoid any temperature difference between to introduce them. This unit does not need to precisely control the temperature, as there may be changes in the Ambient temperature not critical for the measurement des spezifischen Gewichts sind, weil bereits bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung in jedem Falle sichergestellt wird, daß das zu messende Gas sich auf der gleichen Temperatur wie das Referenzgas selbst dann befindet wenn diese Temperatur nicht konstant ist Es istof the specific gravity, because already with the device according to the invention it is ensured in each case that the gas to be measured is at the same temperature as the reference gas even if this temperature is not constant jedoch vorzuziehen, daß die Temperatur nicht zu stark variiert und insbesondere daß sie nicht zu niedrig wird, weil dies zur Bildung von Kondensat innerhalb der Vorrichtung führen könnte. Die Temperatursteuereinheit vermeidet jegliche solche Kondensatbildung.however, it is preferable that the temperature does not vary too much and especially that it does not become too low, because this could lead to the formation of condensate inside the device. The temperature control unit avoids any such condensation.

Der Differenzdruckschalter kann vorgesehen werden, um die Druckdifferenz zwischen dem Referenzgas und dem zu messenden Gas festzustellen und ein Alarmsignal auszulösen, falls diese Druckdifferenz einen vorgegebenen Wert übersteigt Damit wird sichergestelltThe differential pressure switch can be provided to control the pressure difference between the reference gas and to determine the gas to be measured and to trigger an alarm signal if this pressure difference exceeds a predetermined value. This ensures daß die Strömungsrate oder der Durchsatz des zu messenden Gases innerhalb zulässiger Grenzen liegt und daß die Druckregeleinrichtung 48 korrekt arbeitetthat the flow rate or the throughput of the gas to be measured is within permissible limits and that the pressure control device 48 is working correctly

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

mit k ab der MeSkonstanten.with k from the measurement constant.

Der Druck P_L wird jedoch so geregelt, daß er gleich dem der festgelegten Masse des Referenzgases ist, dessen Volumen ebenfalls festgelegt wurde. Demgemäß er-However, the pressure P _L is controlled so that it is equal to that of the fixed mass of the reference gas, the volume of which has also been fixed. Accordingly,

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the relative density or the specific gravity of a gas, with a line carrying the gas to be measured, the a density-sensitive measuring device for the generation of a for the density of the flowing in the line Gases representative output signal contains, one a fixed mass of a reference gas containing chamber, and a pressure control device that is responsive to a pressure differential between the reference gas and the gas to be measured in the line the pressure of the latter in Adjusts the direction of a correction of the difference, characterized in that a Temperature compensation block (18) is provided with which the line (44, 22) and the reference gas chamber (28) to compensate for any temperature differences between the reference gas and the gas to be measured Gas are in intimate thermal contact.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the reference gas chamber (28) is housed in the compensation block (18)

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that at least: a part (22) of the Line runs within the compensation block (18)

4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least a part (44) of the Line is wound around the block (18)

5. Device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the pressure control device (48) is an outlet valve (62) for controlling the off! ^ ses of the to be measured Gas from the line and a movable membrane (3S) for actuating the valve (62) comprises, and that the two sides of the membrane the pressure of the reference gas and the pressure to be measured Exposed to gas.

6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the density-sensitive measuring device (30,34) an oscillatable body (30) and means (34) for stimulating the body to vibrate at its natural frequency and generating the output signal as representing that frequency

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the vibratable body (30) has a includes hollow straight cylinder body, the inner and outer surfaces of the gas to be measured in are exposed to the line and which is excited to bell-like vibrations.