DE2526000A1

DE2526000A1 - Gas measuring for measuring out device - delivers test gas to specified concentration in carrier gas for supply systems or calibration

Info

Publication number: DE2526000A1
Application number: DE19752526000
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dockhorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1976-12-23

Abstract

Test gas volumes to a time constant are added to a constant volume of carrier gas itself free from test gas. The gases are then applied to a mixing vessel and homogenised, so that a gas concentration is delivered at the output. An injector is provided for the test gas addition in several parallel pipes leading to the mixing vessel. They are individually connected to the carrier gas flow. The injector suction pipe is connected to the test gas pipe and its jet carries the carrier gas. Throttles or control valves are inserted into the suction pipes of the injectors. Their setting determines the volume ratio of gases.

Description

"Gerät zum Messen eines Gases und/oder Dosieren des Gases in vorgegebener Konzentration in ein Trägergas" Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen eines Gases und/oder Dosieren des Gases in vorgegebener Konzentration in ein Trägergas, z.B. zum Verschneiden des Meßgases mit dem Trägergas bei Gasversorgungsanlagen oder zum Eichen von Gaskonzentrationen, insbesondere in Spuren wiedergebenden Geräten, bei dem einem zeitlich konstanten Volumen meijgasfreien Trägergases zeitlich konstante Volwslina Mßgac zugesetzt und danach die Gasvolumina einem Mischgefäß aufgegeben und homogenisiert werden, so daß an Ausgang des Gerätes eine zeitlich konstante Gaskonzentration abgegeben wird."Device for measuring a gas and / or metering the gas in a given Concentration in a carrier gas "The invention relates to an apparatus for measuring a Gas and / or dosing of the gas in a given concentration in a carrier gas, e.g. for blending the measuring gas with the carrier gas in gas supply systems or for calibrating gas concentrations, especially in devices that reproduce traces, in the case of a time-constant volume of carrier gas free of time Volwslina Mßgac was added and then the gas volumes were added to a mixing vessel and homogenized so that at the output of the device a time constant Gas concentration is released.

Ein Beispiel für die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung auf Gasversorgungsanlagen ist das Verschneiden von sogenamltem Sauergas. Darunter versteht man ein Schwefelwasserstoff in verhältnismäßig hoher Konzentration enthaltendes Erdgas, wie es im Emsland gefunden und in Fernleitungen herangeflrt wird. Solches Sauergas wird in entsprechend geringer Konzentration dem Eerngas oder Verscrgungsgasen zugesetzt, welche in der Chemie benutzt werden. Ein anderes Anwendungsgebiet für die Erfindung ist das Eichen von Meßgeräten, welche z.B. in der Luft Spuren von Gasen, darunter auch toxischen Gasen quantitativ nachweisen sollen.An example of the possible application of the invention to gas supply systems is the blending of so-called sour gas. This means a hydrogen sulfide Natural gas containing relatively high concentrations, as found in the Emsland and is brought up in long-distance lines. Such acid gas is correspondingly lower Concentration added to the original gas or supply gases, Which used in chemistry. Another area of application for the invention is the calibration of measuring devices which e.g. contain traces of gases in the air, including to provide quantitative evidence of toxic gases.

Unter Gasspuren werden in der Regel Gaskonzentrationen von einigen ppm (parts per million) oder ppb (parts per billion) verstanden, wobei allerdings eine feste Abgrenzung noch nicht gefunden worden ist.Under traces of gas are usually gas concentrations of some ppm (parts per million) or ppb (parts per billion), although a fixed delimitation has not yet been found.

Es ist bereits ein Meßgerät mit den eingangs bezeichneten allgemeinen Merkmalen bekannt, mit dem sich kontinuierlich genaue Gasspurenkonzentrationen für die Überprüfung analythischer Verfahren und Geräte erzeugen lassen ("Archiv für technisches Messen", Lieferung 408, Januar 1970, S. 5,10). Im Prinzip besteht das bekannte Gerät aus einer zweistufigen Dosiereinheit. Das zeitlich konstante Volumen meßgasfreien Trägergases wird über ein Feinregulierventil auf einen an einem Durchflußmengenmeßgerät abzulesenden Sollwert eingestellt. Aus dem Trägergasstrom entnimmt ein sogenanntes Dosierküken bei jeweils einer Drehung um 1800 in vorgegebenen regelmäßigen Zeitintervallen ein der Kükenbohrung entsprechendes Trägergasvolumen und ersetzt dieses Volumen durch ein gleiches Volumen des Meßgases. In dem Mischgefäß werden die Meßgas-und die Trägergaskomponente homogenisiert, so daß trotz diskontinuierlicher Dosierung mit dem Dosierküken am Ausgang des Gerätes eine zeitlich konstante Gaskonzentration vorliegt.It is already a measuring device with the general ones mentioned at the beginning Features known, with the continuously accurate gas trace concentrations for the review of analytical procedures and devices can be generated ("Archive for technisches Messen ", Liefer 408, January 1970, p. 5,10). In principle, that exists known device from a two-stage dosing unit. The volume that is constant over time Measurement gas-free carrier gas is fed to a flow rate measuring device via a fine control valve setpoint to be read is set. What is known as a carrier gas takes off from the carrier gas flow Dosing plug with one turn by 1800 at specified regular time intervals a carrier gas volume corresponding to the plug bore and replaces this volume by an equal volume of the measuring gas. The measuring gas and the carrier gas component is homogenized, so that despite discontinuous metering a constant gas concentration over time with the dosing plug at the outlet of the device is present.

Die Konzentration des Meßgases hängt abgesehen vom Volumendurchfluß der Gasströme und dem Volumen des Dosierkükens von der Anzahl der Dosierimpulse pro Minute und damit von der Drehzahl des Dosierkükens ab. Es zeigt sich aber, daß solche mechanisch wirkenden Dosiervorrichtungen unbefriedigend arbeiten, weil aus den verschiedensten Gründen Störungen auftreten. Es liegt vor allem an den beweglichen teilen. Es ist insbesondere schwierig, das gleiche Gerät für sehr geringe und für vergleichsweise größere Gaskonzentrationen einzusetzen. Deshalb ist es nicht möglich, das vorbekannte Gerät für unterschiedliche Rohrnennweiten und--drücke einzusetzen.The concentration of the measuring gas depends on the volume flow the gas flows and the volume of the dosing plug on the number of dosing pulses per minute and thus on the speed of the dosing plug. But it turns out that such Mechanically acting metering devices work unsatisfactorily because they are made up of the most diverse Reasons for malfunctions. It is mainly due to the moving parts. It is especially difficult to use the same device for very little and for comparatively to use larger gas concentrations. Therefore it is not possible to do the previously known Device to be used for different pipe sizes and pressures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät mit den eingangs bezeichneten Merkmalen zu schaffen, das außer den für die Förderung der Gaæ stets erforderliche Pumpen keine beweglichen Teile aufweist und sich für sehr kleine und verhältnismäßig große Gaskonzentration in der gleichen Ausführung eignet.The invention is based on the object of providing a device with the initially to create the designated characteristics, in addition to the ones for the promotion of Gaæ Required pumps have no moving parts and are suitable for very small and relatively large gas concentration in the same version is suitable.

Erfindungsgeäß wid diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Zugabe des Meßgases in mehreren, parallel verlaufenden unddem Trägergasstrom einzeln zuschaltbaren, zum Mischgefäß führenden Leitungen jeweils ein Injektor vorgesehen ist, dessen Saugleitung mit der Meßgaszuleitung verbunden ist und dessen Strahlleitung das Trägergas führt, und daß in die Saugleitung der Injektoren Drossel- bzw. Regelventile eingebaut sind, deren Einstellung die Volumenanteile von Meßgas und Trägergas bestimmt.In accordance with the invention this object is achieved in that for the addition of the measuring gas in several parallel running and individually switchable to the carrier gas flow, to the lines leading to the mixing vessel an injector is provided, the suction line of which is connected to the measuring gas supply line and whose beam line carries the carrier gas, and that throttle or control valves are built into the suction line of the injectors, the setting of which determines the proportions by volume of sample gas and carrier gas.

Dadurch, daß man anstelle der Dosierküken Injektoren verwendet, kann man auf die bewegten Teile verzichten. Dadurch, daß man mehrere Injektoren in parallelen Leitungen benutzt, kann man jeder Leitung und jedem Injektor bestimmte Gaskonzentrationen zuordnen. Beispielsweise kann man auf diese Weise Verhältnisse 1 : 10 bis 1 : 2000 Volumenanteile in der Mischung durch das gleiche Gerät herbeiführen. Die in die Saugleitungen der Injektoren eingebauten Drossel- bzw. Regelventile dienen zur genauen Einstellung der jeweiligen Gaskonzentration, die bei Feinregulierventilen auf ihren jeweiligen Sollwert eingestellt werden können.The fact that injectors are used instead of the dosing plug can you do without the moving parts. By having several injectors in parallel If pipes are used, each pipe and each injector can be given specific gas concentrations assign. For example, ratios 1:10 to 1: 2000 can be used in this way Volume fractions induce in the mixture by the same device. The in the suction lines of the Throttle or control valves built into injectors are used for precise setting the respective gas concentration, which in the case of fine control valves on their respective Setpoint can be adjusted.

Das erfindungsgemäße Gerät hat den Vorteil, daß es sich für die unterschiedlichsten Drücke und Gasmengen eignet und daß es demzufolge sowohl zum Messen eines Gases, wie auch zum Dosieren von Gasen in kleinen und kleinsten Konzentrationen eignet.The device according to the invention has the advantage that it is suitable for a wide variety of Pressures and gas quantities and that it is therefore suitable for measuring a gas, as well as for dosing gases in small and very small concentrations.

Vorzugsweise wird das Gerät gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß in der Meßgasleitung ein Durchflußmengenmeß-und -anzeigegerät mit vorgeschaltetem Regelventil eingebaut und den Saugleitungen vorgeschaltet ist, und daß ein Durchflußmengenmeß- und-anzeigegerät in die Trägergaszuleitung eingebaut und eine Pumpe nachgeschaltet ist, welche zur Förderung des zeitlich konstanten Volumens meßgasfreien Trägergases dient.Preferably, the device according to the invention is designed so that in the measuring gas line a flow rate measuring and display device with an upstream Control valve is installed and upstream of the suction lines, and that a flow rate measuring and display device built into the carrier gas supply line and a pump connected downstream is, which is used to deliver the volume that is constant over time serves.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich durch denVergleich der beiden Durchflußmengenmeß- und-anzeigegeräte das jeweils eingestellte Mischungsverhältnis genau kontrollieren.In this embodiment, by comparing the two Flow rate measuring and display devices show the mixing ratio set in each case check carefully.

Außerdem gestattet es das der Pumpe nachgeschaltete Durchflußmengenmeß- unttnzeigegerät die jeweilige Pumpleistung zu überprüfen. Beispielsweise kommen Druckpumpen für das erfindungsgemäße Meßgerät in Betracht, die eine Leistung von 0-200 l/h aufweisen. Bei einem solchen Meßgerät können Meßgasmengen von 0,1 bis 20 l/h dosiert werden.In addition, it allows the flow meter downstream of the pump. under display device to check the respective pump output. For example, come Pressure pumps for the measuring device according to the invention into consideration, which have an output of 0-200 l / h. In such a measuring device, measuring gas quantities from 0.1 to 20 l / h can be dosed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Pumpe ein Stabilisierungsgefäß nachgeschaltet, das dem Durchflußmengenmeß- und Anzeigegerät vorgeschaltet ist. Auf diese Weise wird die FörderleStung der Pumpe vergleichmäßigt und die Anzeige am Gerät verbessert.According to a further embodiment of the invention, the pump is a Downstream stabilization vessel, the flow rate measuring and display device is upstream. In this way, the delivery rate of the pump is evened out and the display on the device improved.

Gemäß einer anderen Ausfürungsform der Erfindung ist dem Mischgefäß eine By-pass-Leitung nachgeschaltet, die zum Anschluß von Meßgeräten dient. Diesen Meßgeräten kann die Konstanz der Gaskonzentration überwacht bzw.According to another embodiment of the invention, the mixing vessel a by-pass line connected downstream, which is used to connect measuring devices. This one Measuring devices can monitor the constancy of the gas concentration or

abgelesen werden.can be read.

Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät kann schließlich vorgesehen sein, daß dem Mischgefäß eine Pumpe zur Förderung der konstanten Gaskonzentration nachgeschaltet und diese eine oder mehrere Anschlüsse zur Abgabe der konstanten Gaskonzentration nachgeschaltet sind, wobei mindestens einem Anschluß ein Regelventil vorgeschaltet ist.In the measuring device according to the invention it can finally be provided that the mixing vessel is followed by a pump for conveying the constant gas concentration and this one or more connections for the delivery of the constant gas concentration are connected downstream, with a control valve connected upstream of at least one connection is.

Der letztgenannte Anschluß dient dazu, die am Gerät hergestellte konstante Gaskonzentration abzugeben, während ein anderer Anschluß dazu dienen kann, die beispielsweise beim Einstellen des Gerätes entstehende und noch nicht brauchbare Gaskonzentration in die Atmosphäre abzugeben.The latter connection is used to maintain the constant value established on the device To deliver gas concentration, while another connection can serve, for example Gas concentration that arises when setting the device and is not yet usable to release into the atmosphere.

Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und anderen Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, schematischen Wiedergabe eines Meßgerätes gemäß der Erfindung in der Zeichnung.The details, other features, and other advantages of the invention result from the following, schematic representation of a measuring device according to of the invention in the drawing.

Bei dem dargestellten Meßgerät wird über ein Filter 1 mit Hilfe einer Pumpe 2 z.B. Luft oder ein anderes Trägergas angesaugt. Das Trägergas wird in einen Zylinder 3 gedrückt und in diesem stabilisiert. Ein Durchflußmengenmeß- und anzeigegerät 4 ermöglicht die Beobachtung des Gesamtflusses des Gases. Die Leitung hinter dem Meßgerät 4 führt zu einem Vierwegeventil 5. Durch dieses Schaltventil läßt sich das Trägergas je nach Stellung des Ventiles in die in der Zeichnung wiedergegebenen Injektorblöcke 7, 8 und 9 drücken. In der Nullstellung wird dagegen das Gas bei 6 in die Atmosphäre abgegeben.In the illustrated measuring device is a filter 1 with the help of a Pump 2 e.g. air or another carrier gas sucked in. The carrier gas is pressed into a cylinder 3 and stabilized in this. A flow meter and display device 4 enables the total flow of gas to be observed. The administration behind the measuring device 4 leads to a four-way valve 5. Through this switching valve can the carrier gas depending on the position of the valve in the reproduced in the drawing Press injector blocks 7, 8 and 9. In the zero position, on the other hand, the gas is at 6 released into the atmosphere.

Steht das Ventil 5 im Durchlaß zum Injektorblock 7, so tritt dieser Block in Vakuumfunktion. Dadurch wird über ein Regelventil 12, das in eine Saugleitung 12' des Injektors 7 eingebaut ist, über eine Leitung 26, eine Leitung 26' und ein weiteres Durchflußmengenmeß- und -anzeigegerät, sowie ein Regelventil 14 Meßgas an der Zuleitungsstelle 15 angesaugt. Unter Meßgas wird das von einem zu eichenden Meßgerät zu messende Gas oder ein zu verschneidendes Gas verstanden.If the valve 5 is in the passage to the injector block 7, this occurs Block in vacuum function. This is via a control valve 12, which is in a suction line 12 'of the injector 7 is installed, via a line 26, a line 26' and a further flow rate measuring and display device, as well as a control valve 14 measuring gas sucked in at the feed point 15. This is done by someone to be calibrated under measuring gas Understood measuring device to be measured gas or a gas to be blended.

In Fließrichtung des Ventiles 5 zum Injektorblock 8 sind die Blöcke 7 und 9 außer Funktion und das Meßgas wird über eine Saugleitung 11' aus den bereits beschriebenen Leitungen 26 und 26' angesaugt. Das Regelventil 11 ermöglicht die Einstellung der Gaskonzentration bei dieser Schaltstellung des Ventiles 5.The blocks are in the direction of flow from the valve 5 to the injector block 8 7 and 9 inoperative and the gas to be measured is removed from the already via a suction line 11 ' described lines 26 and 26 'sucked. The control valve 11 enables Adjustment of the gas concentration with this switching position of the valve 5.

Bei Durchlaßrichtung zum Injektorblock 9 sind die Blöcke 7 und 8 außer Funktion, und Meßgas wird über die Leitung 10', das Regulierventil 10 und die Leitung 26' bei 15 angesaugt.In the direction of passage to the injector block 9, the blocks 7 and 8 are outside Function, and measuring gas is via the line 10 ', the regulating valve 10 and the line 26 'sucked in at 15.

Bei Durchlaßrichtung zur Stellung 6 sind die Injektorblöcke 7, 8 und 9 außer Funktion. Das Trägergas strömt bei 6 ab.In the direction of passage to position 6, the injector blocks 7, 8 and 9 inoperative. The carrier gas flows out at 6.

Jedoch wird durch die Regelventile 10-12, die diesen zugeordneten Saugleitungen 10', 11' und 12', sowie die den Injektorblöcken 7-9 nachgeschalteten Leitungen 7'-9', das Mischgefäß 16, die Leitung 16', einen weiteren Zylinder 18, eine Leitung 18' und eine Pumpe 19 Meßgas angesaugt.However, by the control valves 10-12 associated with these Suction lines 10 ', 11' and 12 ', as well as those connected downstream of the injector blocks 7-9 Lines 7'-9 ', the mixing vessel 16, the line 16', another cylinder 18, a line 18 'and a pump 19 sucked in measuring gas.

Die Regulierventile 10-12 sind auf bestimmte Volumenverhältnisse von Meßgas zu Trägergas eingestellt. Beispielsweise können die Ventile 10-12 auf Verhältnisse von 1i10 bis 1:2000 eingestellt sein. Je nach Einstellung des Ventiles 5 werden dann diese Gaskonzentrationen von der Pumpe 19 angesaugt und entweder bei 20 in die Atmosphäre abgegeben oder über eine Leitung 21' zu einem Regulierventil 21 und von dort zu einem Anschluß 22 geführt, an dem die konstante Gaskonzentration abgegeben wird.The regulating valves 10-12 are set to specific volume ratios of Sample gas set to carrier gas. For example, the valves 10-12 can be set to ratios be set from 1i10 to 1: 2000. Depending on the setting of the valve 5 then these gas concentrations are sucked in by pump 19 and either at 20 in released the atmosphere or via a line 21 'to a regulating valve 21 and from there to a connection 22 at which the constant gas concentration is released will.

Das durch die Wirkung der Injektoren angesaugte Meßgas gelangt zusammen mit dem den Injektorstrahl bildenden Trägergas in die Mischkammer 16, wo es hineingesogen wird.The measuring gas sucked in by the action of the injectors comes together with the carrier gas forming the injector jet into the mixing chamber 16, where it is sucked in will.

Am Ausgang in der Mischkammer 16 wird es leicht gestaut uud dadurch gemischt.At the exit in the mixing chamber 16 it is easily jammed and thereby mixed.

Uber die Leitung 16' und den Ausgleichszylinder 18 sorgt die Pumpe 19 für einen konstanten Abfluß des von dem jeweiligen Injektor 7-9 gelieferten Gasgemisches.The pump takes care of the line 16 'and the compensating cylinder 18 19 for a constant outflow of the gas mixture supplied by the respective injector 7-9.

Um die so gewonnene Gaskonzentration für kontinuierliche Messungen abzuleiten, ist eine By-Pass-Leitung 17 mit einer Schleife vorgesehen, so daß sich an dieser Stelle an das Meßgerät eine Probennahme=Einhelt oder ein geschlossenes Probennahme-System anschließen läßt.About the gas concentration obtained in this way for continuous measurements derive, a by-pass line 17 is provided with a loop so that at this point a sample to the measuring device = unit or unit can connect closed sampling system.

Es ist außerdem möglich, am Ausgang der Pumpe 19 über die dort angeordnete T-Verbindung 20' die Gasaustrittsmenge entweder in die Atsmophäre bei 20 oder über das VentiL 21 an den Anschluß 22 abzugeben.It is also possible at the outlet of the pump 19 via the one arranged there T-connection 20 'the gas leakage either into the atmosphere at 20 or above to deliver the valve 21 to the connection 22.

Die Druckpumpe 2 kann für Mengen zwischen 0-200 l/h ausgelegt sein. Das Druchflußmengenmeß- und Anzeigegerät 4 ist entsprechend dieser Pumpleistung ausgelegt. Das Durchflußmengenmeß- und Anzeigegerät 13 ermöglicht das genaue Einstellen des Trägergasstromes zwischen 0,1-20 l/h. Aus der unterschiedlichen Anzahl der beiden Geräte 4 und 13 ergibt sich das Mischungsverhältnis.The pressure pump 2 can be designed for quantities between 0-200 l / h. The flow rate measuring and display device 4 is corresponding to this pump power designed. The flow rate measuring and display device 13 enables precise setting of the carrier gas flow between 0.1-20 l / h. From the different number of the two Devices 4 and 13 result in the mixing ratio.

Das Gerät ist entsprechend den jeweiligen Erfordernissen thermostatisiert und für gasförmige- oder liquide Medien ausgelegt.The device is thermostated according to the respective requirements and designed for gaseous or liquid media.

Obwohl nur ein Filter 1 gezeichnet ist, können selbstverständlich die beiden Gasströme noch in anderer Weise auf ihre Vereinigung in dem beschriebenen Meßgerät vorbereitet werden.Although only one filter 1 is drawn, it goes without saying that the two gas streams in another way to their union in the one described Measuring device must be prepared.

PatentansprücheClaims

Claims

Claims 1). Device for measuring a gas and / or dosing of the gas in a given concentration into a carrier gas, e.g. for blending of the measuring gas with the carrier gas in gas supply systems or for calibrating gas concentrations, especially in devices that reproduce tracks, where a time constant Volume measurement gas-free carrier gas time-constant volume measurement gas added and then the gas volumes are added to a mixing vessel and homogenized, see above that at the output of the device a gas concentration that is constant over time is emitted , d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that for the addition of the measuring gas in several parallel mixing vessels that can be individually connected to the carrier gas flow (16) leading lines (7'-9 ') each have an injector (7-9) whose Suction line (10'-12 ') is connected to the measuring gas feed line (26, 26') because of this Jet line carries the carrier gas, and that in the suction lines (10'-12 ') of the injectors (7-9) Throttle resp.

Control valves (10-12) are installed, the setting of which determines the volume proportions determine of measuring gas and carrier gas; 2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that in the Meßgasleitullg (26, 26 ') a flow rate measuring and display device (13) with upstream control valve (14) installed and the suction lines (10'-12 ') is connected upstream, and that a flow rate measuring and display device in the carrier gas feed line is installed and a pump (2) is connected downstream, which serves to convey the constant volume of the carrier gas, which is free of the measuring gas.

3. Apparatus according to claims 1 and 2, d a d u r c h g e k e n n it is clear that the pump (2) is followed by a stabilization vessel (3) is, which is connected upstream of the flow rate measuring and display device (4).

4. Apparatus according to claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the mixing vessel (16) is followed by a by-pass line (17) is used to connect measuring devices.

5. Apparatus according to claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z E i c h n e t that the mixer (16) has a pump (19) for conveying the constant gas concentration downstream and this one or more connections (20, 22) for the delivery of the constant Gas concentration are downstream, of which at least one is an upstream Has control valve (21).

.6. Device according to claims 1 to 5, d a dy u r c h g e k e n n z e i c h n e t that between the measuring device (16) and the promotion of the constant Gas concentration serving suction pump an equalizing vessel (18) is switched on.