DE2640663A1 - ARRANGEMENT FOR MEASURING THE DEW POINT - Google Patents
ARRANGEMENT FOR MEASURING THE DEW POINTInfo
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92 120 MONTROUGE (Frankreich)92 120 MONTROUGE (France)
Anordnung zum Messen des TaupunktsArrangement for measuring the dew point
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Messen des Taupunkts von Gasgemischen, insbesondere von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasgemischen.The invention relates to an arrangement for measuring the dew point of gas mixtures, in particular of hydrocarbons containing gas mixtures.
Solche Anordnungen enthalten bekanntlich im allgemeinen eine Kondensationsfläche in Form eines Spiegels, der mit Hilfe von Thermoelementen oder mittels eines verflüssigten Strömungsmittels gekühlt wird. Das Auftreten eines ' Kondensats wird mit Hilfe einer Lichtquelle festgestellt, deren Strahlenbündel von dem Spiegel auf unterschiedliche ¥eise reflektiert wird, je nachdem, ob seine Oberfläche frei oder mit einem Kondensat * überzogen ist. Eine Photozelle, die von dem Spiegel in Abwesenheit des Kondensats eine gegebene Beleuchtung empfängt, ist in eine Brückenschaltung eingefügt, die bei Fehlen des Kondensats abgeglichen ist und somit beim Auftreten dieses Kondensats eine Fehlabgleichspannung liefert. Diese Spannung wird zum Steuern einer Regelschaltung verwendet, an derenAs is known, such arrangements generally contain a condensation surface in the form of a mirror, which with Is cooled with the help of thermocouples or by means of a liquefied fluid. The appearance of a ' Condensate is determined with the help of a light source, the beam of rays from the mirror on different ¥ is reflected, depending on whether its surface is free or covered with a condensate *. One Photocell which receives a given illumination from the mirror in the absence of the condensate is in a Bridge circuit inserted, which is balanced in the absence of condensate and thus when this condensate occurs supplies a mismatch voltage. This voltage is used to control a regulating circuit, on whose
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Ausgang ein Heizwiderstand angeschlossen ist, der dicht bei dem Spiegel angeordnet ist und diesen so aufwärmt, daß die Dicke des Kondensats auf einem kleinen, im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. Der Wert der Temperatur des Spiegels wird aufgezeichnet und stellt so den auf diese Weise gemessenen Taupunkt dar.Output a heating resistor is connected, which is arranged close to the mirror and this heats up so that the thickness of the condensate is kept at a small, substantially constant value. The value of the temperature of the mirror is recorded and thus places the on this Measured dew point.
Im besonderen Fall eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases wird vorzugsweise ein matter Spiegel verwendet, der bei Fehlen des Kondensats das Licht streut und in Anwesenheit des Kondensats auf Grund der Tatsache reflektierend wird, daß seine Feinstruktur von dem aufgebrachten Flüssigkeitsfilm benetzt wird. Wenn diese Kohlenwasserstoffe weit auseinanderliegende. Taupunkte aufweisen, läßt sich nach jedem Meßvorgang der Anordnung folgende Erscheinung beobachten: In the special case of a hydrocarbon-containing gas a matt mirror is preferably used, which scatters the light in the absence of the condensate and in its presence of the condensate becomes reflective due to the fact that its fine structure is wetted by the applied liquid film. When these hydrocarbons go far spaced apart. Have dew points, the following phenomenon can be observed after each measuring process of the arrangement:
Bei einem langsamenAbsinken der Temperatur des Spiegels wird der Taupunkt für eine bestimmte Temperatur erreicht; die reichtesten Kohlenwasserstoffe kondensieren als erste, worauf dann die schwereren Kohlenwasserstoffe fortgesetzt kondensieren und die Zusammensetzung des auf den Spiegel aufgebrachten Flüssigkeitsfilms langsam verändern.With a slow decrease in the temperature of the mirror the dew point is reached for a certain temperature; the richest hydrocarbons condense first, whereupon the heavier hydrocarbons then continue to condense and the composition of the water on the mirror slowly change the applied liquid film.
Bei der Aufzeichnung der Temperatur wird festgestellt, daß die Messung langsam zu höheren Temperaturen abweicht, wobei sich die schwereren Kohlenwasserstoffverbindungen wie Störstoffe verhalten, die das Meßergebnis verändern.When the temperature is recorded, it is found that the measurement slowly deviates towards higher temperatures, whereby the heavier hydrocarbon compounds like Behave contaminants that change the measurement result.
Mit Hilfe der Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden, indem die Arbeitsweise der Anordnung zyklisch gemacht wird, so daß für jeden Betriebszyklus eine vollständige Verdampfung des Kondensats erreicht wird. These disadvantages are to be avoided with the aid of the invention by making the operation of the arrangement cyclical is made so that a complete evaporation of the condensate is achieved for each operating cycle.
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Nach der Erfindung ist eine Anordnung zum Messen des Taupunkts eines Gasgemischs, das insbesondere Kohlenwasserstoffe enthält, mit einer Kondensationsfläche , die von dem Gasgemisch überstrichen werden kann, einer Vorrichtung zum Kühlen der Kondensationsfläche, einer Vorrichtung zum Aufwärmen der Kondensationsfläche, einer photoelektrischen Detektorvorrichtung zum Abgeben eines Signals, das das Auftreten eines Kondensats auf der Kondensationsfläche feststellt, und zum Empfangaieines Steuersignals für die Aufwärmvorrichtung, und einer Vorrichtung zum Messen der Temperatur der Kondensationsfläche gekennzeichnet durch einen Signalgenerator, der von dem von der Detektorvorrichtung abgegebenen Signal ausgelöst wird, und ein Hilfssignal liefert, das dem Steuersignal für die Aufwärmvorrichtung überlagert wird.According to the invention, an arrangement for measuring the dew point of a gas mixture, which in particular contains hydrocarbons, with a condensation surface that can be swept over by the gas mixture, a device for Cooling the condensation surface, a device for warming up the condensation surface, a photoelectric detector device to emit a signal that detects the occurrence of condensate on the condensation surface, and for receiving a control signal for the warming device, and a device for measuring the temperature of the condensation surface characterized by a signal generator which is triggered by the signal emitted by the detector device, and an auxiliary signal supplies which is superimposed on the control signal for the warming-up device.
Auf Grund dieser Anordnungen führt die Feststellung eines ersten Kondensats die Auslösung des Aufwärmzyklus in der Weise herbei, daß die Temperatur des Spiegels gerade bis zur vollständigen Verdampfung des Kondensats ansteigt, während jedoch nicht eine solche Aufwärmung gewährleistet wird, die für den Spiegel gerade ausreicht, um die Dicke des Kondensats kons tant zu halten, wie es beim herkömmlichen Verfahren der Fall ist. Beim Verdampfen des Kondensats sinkt die Temperatur des Spiegels wieder sehr langsam ab, bis erneut ein KondensatOn the basis of these arrangements, the detection of a first condensate triggers the warm-up cycle in the Make sure that the temperature of the mirror rises just until the condensate has evaporated completely, while however, such heating is not guaranteed that is just sufficient for the mirror to cover the thickness of the condensate to be kept constant, as is the case with the conventional method of the Case is. When the condensate evaporates, the temperature of the mirror drops again very slowly until there is again a condensate
erscheint und ein neuer Aufwärmzyklus ausgelöst wird, usw. Der Wert der Spiegeltemperatur wird bei jedem Auftreten des Kondensats gemessen, was eine Abtastung ergibt. Die zyklische Aufwärmung des Spiegels zum Verdampfen des Kondensats bei seinem jeweiligen Auftreten hat die Wirkung, daß den schweren Kohlenwasserstoffen nicht genügend Zeit gelassen wird, daß sie kondensieren und eine Veränderung der Spiegeltemperatur herbeiführen. :appears and a new warm-up cycle is initiated, etc. The value of the mirror temperature is measured each time the condensate occurs, which results in a scan. The cyclical Warming up the mirror to evaporate the condensate when it occurs has the effect that the Heavy hydrocarbons are not given enough time to condense and the mirror temperature changes bring about. :
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert, die eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs-The invention will now be explained by way of example with reference to the drawing, which shows a preferred embodiment of the invention
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gemäßen Taupunktmessanordnung zeigt.shows according to the dew point measuring arrangement.
Der in der Zeichnung dargestellte Spiegel 1 "bildet die in der Bahn des zu untersuchendenGasgemisches angeordnete Kondensationsfläche. Dieser Spiegel wird mit Hilfe von Pelltier-Elementen 2 gekühlt, und er kann mit Hilfe eines Heizwiderstandes 3 wieder aufgewärmt werden, der am Ausgang einer Regelschaltung 4 angeschlossen ist. Dieser Spiegel ist vorzugsweise matt oder mit einer matten Glasschicht überzogen; er wird von einer Lichtquelle 5 beleuchtet. Eine von dem vom Spiegel bei Fehlen eines Kondensats gestreuten Licht beleuchtete Photozelle 6 ist in einem der Zweige einer Wheatstone-Brücke 7 angebracht, die unter diesen Bedingungen abgeglichen ist. Der Ausgang der Brücke ist mit der Regelschaltung 4 über einen Impedanzanpassungsverstärker 8 angeschlossen.The mirror 1 "shown in the drawing forms the condensation surface arranged in the path of the gas mixture to be examined. This mirror is made with the help of Pelltier elements 2 cooled, and it can be warmed up again with the help of a heating resistor 3, which is on Output of a control circuit 4 is connected. This mirror is preferably matt or with a matt glass layer overdrawn; it is illuminated by a light source 5. One of the ones from the mirror in the absence of one Condensate-scattered light illuminated photocell 6 is mounted in one of the branches of a Wheatstone bridge 7, which is matched under these conditions. The output of the bridge is connected to the control circuit 4 via an impedance matching amplifier 8 is connected.
Die Regelschaltung 4 besteht aus einem Differenzverstärker 9 mit einem am Ausgang des Verstärkers 8 angeschlossenen Eingang 91 und mit einem an einem Spannungsteiler zur Erzielung eines einstellbaren Spannungswerts angeschlossenen zweiten Eingang 92. Passive Gegenkopplungsschaltungen gewährleisten ein differenzierendes und integrierendes Arbeiten der Regelschaltung. Der Spannungsteiler wird aus einer Gleichspannungsquelle +V gespeist.The control circuit 4 consists of a differential amplifier 9 with an input 91 connected to the output of the amplifier 8 and with one connected to a voltage divider second input 92 connected to achieve an adjustable voltage value. Passive negative feedback circuits ensure differentiating and integrating Working the control circuit. The voltage divider is fed from a DC voltage source + V.
Nach der Erfindung ist der Ausgang der Brücke 7 auch an einen Spannungsschwellendetektor 10 angeschlossen, dessen Ausgangssignal die Auslösung eines Hilfssignalgenerators steuert. Dieser Generator 11 ist vorzugsweise ein Sägezahnspannungsgenerator, doch kann er auch ein Rechtecksignalgenerator oder ein Generator zur Erzeugung einer exponentiell verlaufenden Spannung sein usw. Der Ausgang dieses Generators ist mit dem Eingang 91 der Regelschaltung 4 verbunden. Die Regelschaltung 4 steuert an ihrem Ausgang den durch denAccording to the invention, the output of the bridge 7 is also on a voltage threshold detector 10 is connected, the output signal of which triggers an auxiliary signal generator controls. This generator 11 is preferably a sawtooth voltage generator, but it can also be a square wave generator or a generator for generating an exponential running voltage etc. The output of this generator is connected to the input 91 of the control circuit 4. the Control circuit 4 controls at its output by the
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Widerstand 3 fliessenden Strom, der zwischen dem Ausgang des Verstärkers 9 und der Spannungsquelle +V liegt.Resistor 3 current flowing between the output of the amplifier 9 and the voltage source + V is.
Die Temperatur des Spiegels 1 wird beispielweise mit Hilfe eines Thermoelements 12 gemessen, das mit einem Aufzeichnungsgerät 13 und einer Zwischenspeicherschaltung 14 verbunden ist, an die auch das vom Detektor 10 abgegebene Signal angelegt werden kann.The temperature of the mirror 1 is, for example, using a thermocouple 12, which is connected to a recording device 13 and a buffer circuit 14 to which the signal emitted by the detector 10 can also be applied.
Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Der vom Gasgemisch überstrichene Spiegel 1 wird mit Hilfe der Elemente'2 fortschreitend gekühlt; wenn seine Temperatur ausreichend niedrig ist, schlägt sich auf seiner Oberfläche ein Kondensat nieder. Da das Kondensat den Spiegel weniger streuend macht, empfängt die Photozelle 2 weniger Licht, so daß die Brücke 7 nicht mehr abgeglichen ist. Das Fehlabgleichsignal der Brücke, das das Auftreten des Kondensats wiedergibt, wird einerseits nach einer Verstärkung durch den Verstärker 8 an den Eingang 91 des Verstärkers 9 als Steuersignal für den Widerstand 3 und andrerseits an den Spannungsschwellendetektor 10 angelegt. Dieser bewirkt seinerseits das Abspeichern des beim Auftreten des Kondensats gemessenen Spiegeltemperaturwerts in der Schaltung 14 sowie die Auslösung des Generators 11, dessen Sägezahns'ignal zu dem vom Verstärker 8 abgegebenen Steuersignal am Eingang.91 des Verstärkers 9 hinzugefügt wird.The arrangement works as follows: The one from the gas mixture Painted mirror 1 is progressively cooled with the aid of the elements 2; if its temperature is sufficient is low, a condensate forms on its surface. Because the condensate diffuses the mirror less makes, the photocell 2 receives less light, so that the bridge 7 is no longer balanced. The misalignment signal the bridge, which reflects the occurrence of the condensate, is on the one hand after reinforcement by the Amplifier 8 to input 91 of amplifier 9 as a control signal for resistor 3 and, on the other hand, to the voltage threshold detector 10 created. This in turn causes the storage of what was measured when the condensate occurred Mirror temperature value in the circuit 14 and the triggering of the generator 11, whose sawtooth signal to the from Amplifier 8 output control signal at input 91 of amplifier 9 is added.
Durch den.Widerstand 3 fließt somit ein Strom, der die Aufwärmung des Spiegels bewirkt. Wenn seine Temperatur über den Taupunkt ansteigt, dann verdampft das Kondensat, so daß die Fehlabgleichspannung der Brücke 7 abnimmt, was eine Umkehrung der Fortschreitrichtung der Sägezahnspannung und eine Abnahme der an den Eingang 91 des Verstärker 9 angelegten Spannung zur Folge hat. Wenn das KondensatA current thus flows through the resistor 3, which causes the heating of the mirror causes. When its temperature rises above the dew point, the condensate evaporates, so that the mismatch voltage of the bridge 7 decreases, which reverses the direction of advance of the sawtooth voltage and a decrease in the voltage applied to the input 91 of the amplifier 9 results. When the condensate
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verschwindet, hört die Versorgung des Widerstands 3 auf, und die Spiegeltemperatur sinkt unter dem Einfluß der Elemente 2 sehr langsam ab, bis ein neues Kondensat er-*' scheint, wenn der Taupunkt erreicht wird. Dieses Erscheinen wird wie im obigen Fall festgestellt, und es wird ein neuer Aufwärmzyklus des Spiegels ausgelöst. Die Spiegeltemperatur beim Erscheinen des Kondensats wird erneut in der Schaltung 14 abgespeichert, so daß schließlich ein Abtastwert der Temperatur erhalten wird, der die Entwicklung des Taupunkts des betrachteten Gasgemischs im Verlauf der verschiedenen Zyklen der Meßperiode repräsentiert.disappears, the supply of resistor 3 stops, and the mirror temperature drops very slowly under the influence of elements 2 until a new condensate forms appears when the dew point is reached. This appearance is noted as in the above case, and it a new warm-up cycle of the mirror is triggered. The mirror temperature when the condensate appears is again stored in the circuit 14, so that Finally, a sample of the temperature is obtained which shows the development of the dew point of the gas mixture under consideration in the course of the various cycles of the measurement period represents.
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