EP1213050B1 - Herstellung von Kalibrier- und Prüfgasgemischen mittels Ink-Jet - Google Patents
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- EP1213050B1 EP1213050B1 EP01128688A EP01128688A EP1213050B1 EP 1213050 B1 EP1213050 B1 EP 1213050B1 EP 01128688 A EP01128688 A EP 01128688A EP 01128688 A EP01128688 A EP 01128688A EP 1213050 B1 EP1213050 B1 EP 1213050B1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
- B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
- B01F23/2132—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/71—Feed mechanisms
- B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
- B01F35/7179—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using sprayers, nozzles or jets
- B01F35/71791—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using sprayers, nozzles or jets using ink jet heads or cartridges, e.g. of the thermal bubble jet or piezoelectric type
Definitions
- the invention relates to apparatus and method for the preparation of calibration and test gas mixtures with portions of vaporous, volatile components.
- DE 198 58 366 A1 relates to a method for producing and filling test and calibration gas mixtures using a capillary diffusion metering system.
- EP 0 528 386 A2 relates to a calibration device wherein two hare are mixed using high-precision mass flow controllers.
- WO 95/01137 A1 relates to a device for the metered introduction of liquid components into a gas stream by means of a droplet dispenser.
- DE 197 36 020 A1 discloses a method for metered addition of drugs to a gas stream by inkjet method.
- the invention has for its object to provide apparatus and a method for producing calibration and educable dosage of liquid volatiles in a gas stream.
- ink-jet method an applied amount of a liquid is injected through an applied voltage pulse by utilizing the piezoelectric effect or by resistive heating through a nozzle.
- the method is known from inkjet printers.
- the metering of liquid takes place, for example, through a nozzle of a piezoelectric dispenser or through a nozzle of a dispenser with a microvalve (eg micro-solenoid valve).
- Liquid dispensers that can be installed in a device according to the invention, z. In " Chemistry News, December 2000, Wiley-VCH, pp. 1566-1567 , to which reference is hereby made.
- Several liquid dispensers can be combined, the nozzles of which are arranged in an array, for example.
- very complex precision gas mixtures can be produced.
- the inkjet process is used to produce test and calibration gas mixtures of one or more gases and the vapor of at least one liquid used.
- the liquids are volatile according to the invention.
- a liquid is metered into a gas (pure gas or gas mixture) very precisely.
- Volatile components which are liquid at room temperature and normal pressure, such as liquid hydrocarbons (for example C 5 -hydrocarbons and higher), aromatics, alcohols, ethers, ketones, among others, are used.
- gas mixtures can be generated in a simple manner by varying the injection frequency or injection quantity of a liquid component, in particular a highly volatile component.
- VOC volatile component
- the device and the method are particularly suitable for the production of small amounts of gas mixture during calibration in a measuring instrument or analyzer.
- Fig. 1 shows a diagram of an apparatus for producing a gas mixture.
- a compressed gas source 1 From a compressed gas source 1, z.
- a compressed gas line or a gas cylinder with a gas gas is usually fed to a pressure reducer 3 (optional), where the pressure of the gas is reduced to a low pressure (use pressure).
- a gas line 4 leads to a consumer 9 (eg measuring device or filling device).
- the liquid metering unit with liquid storage chamber 5 (eg reservoir for VOC), liquid path 6 and liquid metering nozzle 7 is arranged on the gas line 4.
- the liquid path 6 can be dispensed with, for example in the case of a liquid tank 5 with integrated nozzle 7.
- the liquid metering unit delivers liquid into the gas line 4 via the nozzle 7.
- the liquid metering unit in particular the metering nozzle 7, is connected to a control unit 10 which controls the metering of liquid, e.g. B. via voltage pulses.
- the liquid metering takes place in a gas stream.
- the gas stream with the admixed, evaporating liquid is passed to a consumer 9.
- a mixing section or mixing device between the mouth of the nozzle 7 and consumer 9 can be arranged.
- the gas mixture produced is generally stored in compressed gas containers (eg compressed gas cylinders, pressure cans or compressed gas cartridges).
- compressed gas containers eg compressed gas cylinders, pressure cans or compressed gas cartridges.
- the gas mixture is compressed and filled into one or more compressed gas containers.
- Fig. 1 are this or these gas cylinders referred to as a consumer 9.
- For compression of the gas mixture is in the gas line 4 z. B. arranged a compressor.
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- Nozzles (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Kalibrier-und Prüfgasgemischen mit Anteilen dampfförmiger, flüchtiger Komponenten.
- Es wird ein druckluftbetriebenes Dosiersystem für Geruchstoffe (Essenzen) in der
US 5 610 674 beschrieben, womit verschiedene Geruchstoffe gezielt in eine Atemmaske abgegeben werden. -
DE 198 58 366 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen und Abfüllen von Prüf- und Kalibriergasgemischen unter Verwendung eines Kapillardiffusions-Dosiersystems. -
EP 0 528 386 A2 betrifft eine Kalibrierungsvorrichtung wobei zwei hase unter Verwendung von hochpräzisen Massendurchflussreglern gemischt werden. -
WO 95/01137 A1 -
DE 197 36 020 A1 offenbart ein Verfahren zum dosierten Beimengen von Wirkstoffen zu einem Gasstrom mittels Inkjet-Verfahren. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und ein Verfahren zur Herstellung von Kalibrier -und Prüfgasgemische mit einerquantitativen, leicht und exakt reproduzierbaren Dosierung flüssiger flüchtiger Bestandteile in einen Gasstrom bereitzustellen.
- Gelöst wurde die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 beziehungsweise durch Vorrichtungen mit den in Anspruch 2 und 3 beschriebenen Merkmalen.
- Bei dem sogenannten Ink-Jet-Verfahren wird durch einen angelegten Spannungsimpuls eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes oder durch resistives Erhitzen durch eine Düse gespritzt. Das Verfahren ist von den Tintenstrahldruckern her bekannt. Die Dosierung von Flüssigkeit erfolgt beispielsweise durch eine Düse eines Piezo-elektrischen Dispensers oder durch eine Düse eines Dispensers mit Mikroventil (z. B. Mikromagnetventil). Flüssigkeitsdispenser, die in eine Vorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut werden können, werden z. B. in "Nachrichten aus der Chemie, Dezember 2000, Wiley-VCH, S. 1566-1567, beschrieben, worauf hiermit bezug genommen wird. Es können mehrere Flüssigkeitsdispenser kombiniert werden, deren Düsen beispielsweise in einem Array angeordnet werden. Insbesondere durch den Einsatz mehrerer Flüssigkeitsdispenser, die vorteilhaft mit einer Steuereinheit verbunden sind, können sehr komplexe Präzisionsgasgemische hergestellt werden.
- Das Ink-Jet-Verfahren wird erfindungsgemäß zur Herstellung von Prüf- und Kalibriergasgemischen aus einem oder mehreren Gasen und dem Dampf mindestens einer Flüssigkeit eingesetzt. Die Flüssigkeiten sind erfindungsgemäß flüchtig. Mit Hilfe des Ink-Jet-Verfahrens wird eine Flüssigkeit in ein Gas (reines Gas oder Gasgemisch) sehr genau dosiert. Es werden flüchtige, bei Raumtemperatur und Normaldruck flüssige Komponenten, wie flüssige Kohlenwasserstoffe (z.B. C5 - Kohlenwasserstoffe und höher), Aromaten, Alkohole, Ether, Ketone u.a. verwendet. Mit Hilfe einer Vorrichtung auf Basis des Ink-Jet-Verfahrens lassen sich auf einfache Weise durch Variation der Einspritzhäufigkeit oder Einspritzmenge einer flüssigen Komponente, insbesondere einer leichtflüchtigen Komponente, Gasgemische erzeugen. Z.B. erfolgt die Herstellung eines Gasgemisches mit dampfförmigen Anteilen einer leichtflüchtigen Komponente (VOC) durch Dosierung der Komponente mittels "Ink-Jet" in einen Gasstrom (reines Gas oder Gasgemisch), wobei die Gasströmungsgeschwindigkeit zur Einstellung der gewünschten Konzentration der flüchtigen Komponente in dem Gas in der Regel variiert oder angepaßt wird.
- Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich insbesondere zur Herstellung von kleinen Gasgemischmengen bei der Kalibrierung in einem Meßgerät oder Analysengerät.
- Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Schema eine Vorrichtung zur Herstellung eines Gasgemisches. - Von einer Druckgasquelle 1, z. B. eine Druckgasleitung oder eine Druckgasflasche mit einem Gas, wird Gas in der Regel zu einem Druckminderer 3 (optional) geführt, wo der Druck des Gases auf einen niederen Druck (Gebrauchsdruck) reduziert wird. Von der Gasquelle 1 führt eine Gasleitung 4 zu einem Verbraucher 9 (z. B. Meßgerät oder Abfülleinrichtung). An der Gasleitung 4 ist die Flüssigkeitsdosiereinheit mit Flüssigkeitsvorratskammer 5 (z. B. Reservoir für VOC), Flüssigkeitsweg 6 und Flüssigkeitsdosierdüse 7 angeordnet. Der Flüssigkeitsweg 6 kann entfallen, beispielsweise bei einem Flüssigkeitstank 5 mit integrierter Düse 7. Mit der Flüssigkeitsdosiereinheit wird Flüssigkeit in die Gasleitung 4 über die Düse 7 abgegeben. Die Flüssigkeitsdosiereinheit, insbesondere die Dosierdüse 7, ist mit einer Steuereinheit 10 verbunden, die die Flüssigkeitsdosierung steuert, z. B. über Spannungsimpulse. Die Flüssigkeitsdosierung erfolgt in einen Gasstrom. Der Gasstrom mit der zugemischten, verdampfenden Flüssigkeit wird zu einem Verbraucher 9 geleitet. In der Gasleitung 4 kann eine Mischstrecke oder Mischvorrichtung zwischen Mündung der Düse 7 und Verbraucher 9 angeordnet werden.
- Bei der Herstellung von Prüfgasen oder Kalibriergasen wird das hergestellte Gasgemisch in der Regel in Druckgasbehältern (z. B. Druckgasflaschen, Druckdosen oder Druckgaspatronen) gespeichert. Zu diesem Zweck wird das Gasgemisch verdichtet und in einen oder mehreren Druckgasbehältern abgefüllt. In
Fig. 1 sind dieser oder diese Druckgasbehälter als Verbraucher 9 bezeichnet. Zur Verdichtung des Gasgemisches wird in der Gasleitung 4 z. B. ein Kompressor angeordnet. -
- 1
- Gasquelle (z. B. Druckgasbehälter oder Gasversorgung)
- 2
- frei
- 3
- Druckminderer
- 4
- Gasleitung
- 5
- Flüssigkeitsvorratskammer (z. B. Reservoir VOC)
- 6
- Flüssigkeitsweg oder Flüssigkeitsleitung
- 7
- Düse
- 8
- frei
- 9
- Verbraucher oder Gasspeicher
- 10
- Steuerung
- 11
- Steuerleitung
Claims (4)
- Verfahren zur Herstellung eines Kalibrier- oder Prüfgasgemisches aus einem oder mehreren Gasen und dem Dampf mindestens einer Flüssigkeit, wobei eine flüchtige Flüssigkeit unter Verwendung eines Ink-Jet-Verfahrens, bei dem durch einen angelegten Spannungsimpuls eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes oder durch resistives Erhitzen durch eine Düse gespritzt wird, in einen Gasstrom aus einer Druckgasquelle zudosiert wird und das hergestellte Gasgemisch verdichtet in einen Druckgasbehälter abgefüllt wird oder einem Messgerät oder einem Analysegerät (9) zugeführt wird.
- Vorrichtung zur Herstellung eines Kalibrier- oder Prüfgasgemisches aus einem oder mehreren Gasen und dem Dampf mindestens einer Flüssigkeit, mit einer Druckgasquelle (1) und einer Gasleitung (4), wobei die Gasleitung (4) die Druckgasquelle (1) mit einem Kompressor und einer Abfülleinrichtung für Druckgasbehälter verbindet, wobei an der Gasleitung (4) zwischen Druckgasquelle (1) und Kompressor eine Ink-Jet-Flüssigkeitsdosiereinheit angeordnet ist, welche durch einen angelegten Spannungsimpuls eine bestimmte Menge einer flüchtigen Flüssigkeit unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes oder durch resistives Erhitzen durch eine Düse in die Gasleitung (4) spritzt.
- Vorrichtung umfassend ein Messgerät oder ein Analysegerät und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kalibrier- oder Prüfgasgemisches aus einem oder mehreren Gasen und dem Dampf mindestens einer Flüssigkeit, mit einer Druckgasquelle (1) und einer Gasleitung (4) wobei die Gasleitung (4) die Druckgasquelle (1) mit dem Messgerät oder Analysegerät verbindet, wobei an der Gasleitung (4) zwischen Druckgasquelle (1) und Messgerät oder Analysegerät eine Ink-Jet-Flüssigkeitsdosiereinheit angeordnet ist, welche durch einen angelegten Spannungsimpuls eine bestimmte Menge einer flüchtigen Flüssigkeit unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes oder durch resistives Erhitzen durch eine Düse in die Gasleitung (4) spritzt.
- Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Ink-Jet-Flüssigkeitsdosiereinheit (5, 6, 7) eine Tintenstrahldruckerpatrone zugrunde liegt.
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