DE7518632U1 - Device for measuring a gas and / or metering the gas in a given concentration into a carrier gas - Google Patents
Device for measuring a gas and / or metering the gas in a given concentration into a carrier gasInfo
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Description
"Gerät zum Messen eines Gases und/oder Dosieren des Gases in vorgegebener Konzentration in ein Trägergas""Device for measuring a gas and / or metering the gas in a given concentration into a carrier gas"
Die Anmeldung betrifft ein Gerät zum Mischen eines Gases und/oder Dosieren des Gases in vorgegebener Konzentration in ein Trägergas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The application relates to a device for mixing a gas and / or metering the gas in a predetermined concentration into a carrier gas according to the preamble of claim 1.
Ein Beispiel für die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung auf Gasversorgungsanlagen ist das Verschneiden von sogenanntem Sauergas. Darunter versteht man ein Schwefelwasserstoff in verhältnismäßig hoher Konzentration enthaltendes Erdgas, wie es im Emsland gefunden und in Fernleitungen herangeführt wird. Solches Sauergas wird in encsprechend geringer Konzentration dem Ferngas oder Versorgungsgasen 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. 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.An example of the possible application of the invention to gas supply systems is the blending of so-called Sour gas. This is understood to mean a natural gas containing hydrogen sulfide in a relatively high concentration, how it is found in the Emsland and brought in via pipelines. Such sour gas is correspondingly lower Concentration added to the remote gas or supply gases, which are used in chemistry. Another field of application for the invention is the calibration of measuring devices, which, for example, are intended to quantitatively detect traces of gases, including toxic gases, in the air. Gas traces usually indicate gas concentrations of a few ppm (parts per million) or ppb (parts per billion), although a definite delimitation has not yet been found.
Es ist bereits ein Meßgerät mit den eingangs bezeichneten allgemeinen Merkmalen bekannt, mit dem sich kontinuierlich genaue Gassourenkonzentrationen 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 TrägergasstromA measuring device with the general features mentioned at the beginning is already known, with which continuously Have accurate gas source concentrations generated for checking analytical methods and devices ("Archive for technical measuring", delivery 408, January 1970, p. 5,10). In principle, the known device consists of a two-stage dosing unit .. The time-constant The volume of carrier gas free of measurement gas is transferred to a flow rate measuring device via a fine control valve Setpoint to be read off is set. From the carrier gas flow
entnimmt ein sogenanntes Dosierküken bei jeweils einer Drehung um 180° 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 Trägergaskompcnerite homogenisiert, so daß trotz diskontinuierlicher Dosierung mit dem Dosierküken am Ausgang des Gerätes eine zeitlich konstante Gaskonzentration vorliegt.removes a so-called dosing plug from one at a time Rotation through 180 ° at predetermined regular time intervals a carrier gas volume corresponding to the plug bore and replaces this volume with an equal volume of the measuring gas. In the mixing vessel, the measuring gas and the carrier gas components are homogenized so that despite discontinuous dosing with the dosing plug at the outlet of the device a constant gas concentration over time is present.
Die Konzentration des Meßqases 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 Ronrnennweiten und -drücke einzusetzen.The concentration of the measurement 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 of the speed of the dosing plug. It turns out, however, that such mechanically acting metering devices are unsatisfactory work because malfunctions occur for a variety of reasons. It is mainly due to the movable ones Divide. It is particularly difficult to use the same device for very low and for comparatively larger gas concentrations to use. It is therefore not possible to use the previously known device for different nominal sizes and pressures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät mit den einganqs bezeichneten Merkmalen zu schaffen, das außer den für die Förderung der Gase stets erforderlichen Pumpen keine beweglichen Teile aufweist und sich für sehr kleine und verhältnismäßig große Gaskonzentrationen in der gleichen Ausführung eignet.The invention is based on the object of creating a device with the features indicated at the beginning, which apart from the pumps that are always required for conveying the gases, it has no moving parts and works for itself very small and relatively large gas concentrations in the same design are suitable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den zu einem Mischgefäß führenden Zweigleitungen des Trägergases Injektoren angeordnet sind, deren Strahlleituncr das Trägergas führt und in welchem jeweils dieAccording to the invention this object is achieved in that in the branch lines leading to a mixing vessel of the Carrier gas injectors are arranged, the jet line of which carries the carrier gas and in each of which the
-G--G-
entsprechende Zweigleitung des Meßgases als Saugleiturtg mündet, und daß in der Trägergaszuleitung ein Durchflußmengenmeß- und anzeigegerät eingebaut ist, hinter dem ein Mehrwege-Schaltventil für die Zuordnung des Trägergases zu jeweils einer Zweigleitung oder zur Atmosphäre angeordnet ist.corresponding branch line of the measuring gas as Saugleiturtg opens, and that a flow rate measuring and display device is installed in the carrier gas line, behind the a multi-way switching valve for the assignment of the carrier gas to a branch line or to the atmosphere is arranged.
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 diase 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.Because injectors are used instead of the metering plugs, the moving parts can be dispensed with. Through this, the fact that several injectors are used in parallel lines can be determined for each line and each injector Assign gas concentrations. For example, ratios 1:10 to 1: 2000 can be used in this way Incorporate volume fractions in the mixture using the same device. Those in the suction lines of the injectors built-in throttle or control valves are used for the exact setting of the respective gas concentration, which at Fine regulating valves can be adjusted to their respective setpoints.
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 aucn zum Dosieren von Gasen in kleinen und kleinsten Konzentrationen eignet.The device according to the invention has the advantage that it suitable for a wide variety of pressures and gas quantities and that it is therefore both for measuring a gas, such as Also suitable 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 un 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.The device according to the invention is preferably designed so that a flow rate measuring device in the measuring gas line and display device with upstream control valve installed un the suction lines upstream, and that a The flow rate measuring and display device is built into the carrier gas supply line and a pump is connected downstream, which are free of measuring gas to promote the volume that is constant over time Carrier gas is used.
Bei dieser Auführungsform laßt sich durch den Vergleich der beiden Durchflußmengenmeß- und -anzeigegeräte das jeweils eingestellte Mischungsverhältnis genau kontrollieren. Außerdem gestattet es das der Pumpe nachgeschaltete Durchflußmengenmeß- und -anzeigegerät 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 this embodiment, the comparison of the two flow rate measuring and display devices carefully check the mixing ratio set in each case. In addition, the flow rate measuring and display device connected downstream of the pump allows the respective pump output to check. For example, pressure pumps for the measuring device according to the invention come into consideration, the one Have an output of 0-200 l / h. With such a measuring device, measuring gas quantities of 0.1 to 20 l / h can be dosed will.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Pumpe ein Stabilisierungsgefäß nachgeschaltet, das dem Durchflußmengenmeß- und -anzeigegerät vorgeschaltet ist. Auf diese Weise wird die Förderleistung der Pumpe vergleichmäßigt und die Anzeige am Gerät verbessert.According to a further embodiment of the invention is the pump is followed by a stabilization vessel which upstream of the flow rate measuring and display device is. In this way, the delivery rate of the pump is evened out and the display on the device is improved.
Gemäß einer anderen Ausführungsform 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. abgelesen werden.According to another embodiment of the invention is the mixing vessel is followed by a by-pass line, which is used to connect measuring devices. These gauges the constancy of the gas concentration can be monitored or read off.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät kann schließlich vorgesehen sein, daß dem Mischgefäß eine Pumpe zur Förderung der konstanten Gaskonzentration nachgeschaitet und dieser eine oder mehrere Anschlüsse zur Abgabe der konstanten Gaskonzentration nachgeschaltet sind, wobei mindestens einem Anschluß ein Regelventil vorgeschaltet ist.Finally, in the measuring device according to the invention, provision can be made be that the mixing vessel is followed by a pump for conveying the constant gas concentration and this one or more connections for outputting the constant gas concentration are connected downstream, with at least a control valve is connected upstream of a connection.
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 The last-mentioned connection is used to deliver the constant gas concentration produced on the device, while another connection can be used, for example, when the device is set up and still
Il ü · · Ψ Il ü · · Ψ
nicht brauchbare Gaskonzentraticn in die Atmosphäre abzugeben .to release unusable gas concentrates 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, further features and other advantages of the invention emerge from the following schematic Representation of a measuring device according to the invention in the drawing.
Bei dem dargestellten Meßgerät wird über ein Filter 1 mit ülfe 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 case of the measuring device shown, air or another carrier gas, for example, is fed through a filter 1 with a pump 2 sucked in. The carrier gas is pressed into a cylinder 3 and stabilized in it. A flow rate measuring and display device 4 enables the total flow of gas to be observed. The line behind the measuring device 4 leads to a four-way valve 5. This switching valve allows the carrier gas, depending on the position of the Press the valve into the injector blocks 7, 8 and 9 shown in the drawing. On the other hand, in the zero position the gas is released into the atmosphere at 6.
Steht das Ventil 5 im Durchlaß zum Injektorblock 7, so tritt dieser Block in Vakuumfunktion. Dadurch wird über ein Regelventil 12, daß in eine Saugleitung 12' des Injektors 7 eingebaut ist, über eine Leitung 26, eine Leitung 26' und ein weiteres D'irchflußmenqenmeß- und -anzeigegerät, sowie ein Regelventil 14 Meßgas an der Zuleitungsstelle 15 angesäurt. 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, so this block enters the vacuum function. This is via a control valve 12 that in a suction line 12 'of the Injector 7 is installed, via a line 26, a line 26 'and a further D'irchflussmenqenmeß- and display device, as well as a control valve 14 measuring gas on the Feed point 15 acidified. The gas to be measured by a measuring device to be calibrated or a Understood 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 beschriebenden Leitungen 2 6 und 26' angesaugt. Das Regelventil 11 ermöglicht die Einstellung der Gaskonzentration bei dieser Schaltstellung des Ventiles 5.In the flow direction of the valve 5 to the injector block 8 are the blocks 7 and 9 inoperative and the measuring gas is via a suction line 11 'from the already described Lines 2 6 and 26 'sucked in. The control valve 11 enables the setting of the gas concentration in this switching position of the valve 5.
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Bei Druchlaßrichtung 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.When passing through to the injector block 9, the blocks 7 and 8 out of operation, and measuring gas is via the line 10 ', the regulating valve 10 and the line 26' at 15 sucked in.
Bei Druchlaßrichtung zur Stellung 6 sind die Injektorblöcke 7,8 und 9 außer Funktion. Das Trägergas strömt bei 6 ab. 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.In the direction of flow to position 6 are the injector blocks 7, 8 and 9 not working. The carrier gas flows out at 6. However, through the control valves 10-12 associated with these Suction lines 10 ', 11' and 12 ', as well as the den Injector blocks 7-9 downstream lines 7'-9 ', the Mixing vessel 16, line 16 ', a further 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 1:10 bis 1:2000 eingestellt sein. Je nach Einstellung des Ventiles 5 werden dann diese Gaskonzentrationen von der Pumpe 19 angesaugt und entweder bei 2 0 in cZie 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 certain volume ratios of measuring gas to carrier gas. For example the valves 10-12 can be set to ratios from 1:10 to 1: 2000. Depending on the setting of the valve 5, these gas concentrations are then sucked in by the pump 19 and either at 2 0 in cZie Atmosphere released or passed through a line 21 'to a regulating valve 21 and from there to a connection 22, at which the constant gas concentration is released.
Das durch die Wirkung der Injektoren angesaugte Meßgas gelangt zusammen mit dem den Injektorstrahl bildenden Trägergas in die Mischkammer 16, wo es hineingesogen wird. Am Ausgang in der Mischkammer 16 wird es leicht gestaut und dadurch gemischt.The measuring gas sucked in by the action of the injectors comes together with the gas that forms the injector jet Carrier gas into the mixing chamber 16, where it is drawn in. It is easily jammed at the exit in the mixing chamber 16 and thereby mixed.
Übej. die Leitung 16' und den Ausgleichszylinder 18 sorgt die Pumpe 19 für einen konstanten Abfluß des von dem jeweiligen Injektor 7-9 gelieferten Gasgemisches.Übej. the line 16 'and the compensating cylinder 18 provides the pump 19 for a constant discharge of the gas mixture supplied by the respective injector 7-9.
- 10 -- 10 -
j - 10 -j - 10 -
Il IUt "·Il IUt "·
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-Einheit oder ein geschlossenes Probennahme-System anschließen läßt.In order to derive the gas concentration obtained in this way for continuous measurements, a by-pass line 17 is provided a loop is provided so that a sampling unit or a closed one is attached to the measuring device at this point Can connect the sampling system.
Es ist außerdem möglich, am Ausgang der Pumpe 19 über die dort angeordnete T-Verbindung 20' die Gasrustrittsmenge entweder in die Atmosphäre bei 20 oder üb&r das Ventil 21 an den Anschluß 22 abzugeben.It is also possible to have 19 at the output of the pump the T-connection 20 'arranged there the gas leakage amount either to the atmosphere at 20 or via valve 21 to port 22.
Die Druckpumpe 2 kann für Mengen zwischen 0-200 l/h ausgelegt sein. Das Durchflußmengenmeß- und -anzeigegerät 4 ist entsprechend dieser Pumpleistung ausgelegt. Das Durchflußmengenmeß- und-anzeigegerät 13 ermöglicht das genaue Einstellen des Meßgasstromes zwischen 0,1-2 0 l/h. Aus der Einstellung 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 designed according to this pump power. The flow rate measuring and display device 13 enables this precise setting of the measuring gas flow between 0.1-2 0 l / h. From the setting of the two devices 4 and 13 results 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 for gaseous or liquid media designed.
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 shown, the two gas flows can of course also be activated in a different manner their union in the measuring device described can be prepared.
Claims (5)
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