DE10018991A1 - Analysis of multiple gas flows at several measuring points, e.g. for varnish drying process, by supplying only gas to be analysed from distributor to analyser - Google Patents
Analysis of multiple gas flows at several measuring points, e.g. for varnish drying process, by supplying only gas to be analysed from distributor to analyserInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse eines von mehreren Gasströmen, die an mehreren Meßstellen erfasst werden, wobei der zu analysierende Gasstrom von der Meßstelle zu einem Analysator geleitet wird sowie eine Vorrichtung zur Analyse eines von mehreren Gasströmen mit mehreren Meßstellen zur Erfassung jeweils eines Gasstromes, jeweils einer Meßleitung von jeder der Meßstellen zu einem Analysator sowie einer Primärpumpe zur Förderung von Gas von den Meßstellen über die Meßleitungen zu dem Analysator.The invention relates to a method for analyzing one of several gas streams at several measuring points, the gas stream to be analyzed being determined by the Measuring point is passed to an analyzer and a device for analyzing a of several gas streams with several measuring points for recording one each Gas flow, one measuring line from each of the measuring points to an analyzer and a primary pump for conveying gas from the measuring points on the Test leads to the analyzer.
Verschärfte Umweltbestimmungen haben dazu geführt, daß industrielle Lackierbetriebe zunehmend auf den Einsatz von strahlenhärtbaren Lacken übergehen. Durch Bestrahlung mit schnellen Elektronen oder UV-Strahlen können speziell konzipierte Lacke ausgehärtet werden, ohne daß flüchtige Lösemittel benötigt werden oder sonstige umweltschädliche Emissionen auftreten.Tighter environmental regulations have led to industrial paint shops increasingly switch to the use of radiation-curable coatings. By Irradiation with fast electrons or UV rays can be specially designed Varnishes are cured without the need for volatile solvents or other environmentally harmful emissions occur.
Bei der Strahlenhärtung von Lacken wirkt sich jedoch der Luftsauerstoff auf die Qualität der Lackschicht negativ aus, da der Sauerstoff mit der Lackoberfläche reagiert und den Aushärteprozeß bremst oder gar unterbindet. Die Strahlenaushärtung erfolgt daher in der Regel in einer Inertgasatmosphäre, meist in einer Atmosphäre aus reinem Stickstoff. Die Konzentration des Sauerstoffs in der Aushärtungszone sollte dabei in einem Bereich von etwa 200 bis 1000 ppm gehalten werden.In the radiation curing of paints, however, atmospheric oxygen affects quality the paint layer negative, because the oxygen reacts with the paint surface and the Hardening process slows down or even prevents it. Radiation curing therefore takes place in usually in an inert gas atmosphere, usually in an atmosphere of pure Nitrogen. The concentration of oxygen in the curing zone should be in in a range of about 200 to 1000 ppm.
Zur Überwachung des Sauerstoffgehalts in den oft meterlangen Lackieranlagen sind mehrere voneinander beabstandete Meßstellen eingerichtet, an denen Gas abgezogen und zu einem Analysator gepumpt wird, in dem die Sauerstoffkonzentration an der jeweiligen Meßstelle bestimmt wird. Bei zu hohen Sauerstoffkonzentrationen kann dann regelnd in den Prozeßablauf eingegriffen werden.To monitor the oxygen content in the often meter-long paint shops several measuring points at a distance from each other, at which gas is drawn off and pumped to an analyzer in which the oxygen concentration at the respective measuring point is determined. If the oxygen concentration is too high it can then intervene regulatingly in the process flow.
Meist wird aus Kostengründen ein einziges Analysengerät für mehrere Meßstellen eingesetzt, wobei die einzelnen Meßstellen über teilweise meterlange Meßleitungen mit dem Analysator verbunden sind. Hierbei stellen die Totzeiten beim Umschalten zwischen zwei Meßstellen ein großes Problem dar. Soll nacheinander die Sauerstoffkonzentration an unterschiedlichen Meßstellen bestimmt werden, so wird, nachdem die Gasatmosphäre an der ersten Meßstelle analysiert worden ist, die Leitung zwischen der ersten Meßstelle und dem Analysator geschlossen und die Leitung zwischen der neuen Meßstelle und dem Analysator geöffnet. Aufgrund der langen Leitung zwischen der Meßstelle und dem Analysator sind relativ lange Pumpzeiten erforderlich, bis sich am Analysator eine für die neue Meßstelle repräsentative Gaskonzentration einstellt. Eine schnelle Umschaltung zwischen verschiedenen Meßstellen geht daher zu Lasten der Qualität des Meßergebnisses.Usually, for cost reasons, a single analyzer is used for several measuring points used, the individual measuring points over meter-long measuring lines are connected to the analyzer. Here are the dead times when switching between two measuring points is a big problem Oxygen concentration are determined at different measuring points, then after analyzing the gas atmosphere at the first measuring point, the Line between the first measuring point and the analyzer closed and the The line between the new measuring point and the analyzer is open. Due to the long lines between the measuring point and the analyzer are relatively long Pumping times required until there is one for the new measuring point on the analyzer representative gas concentration. A quick switch between Different measuring points are therefore at the expense of the quality of the measurement result.
Sind zur Überwachung des Prozeßablaufes kurze Meßintervalle erforderlich und müssen die Meßwerte zudem mit hoher Qualität vorliegen, so müssen bisher mehrere Analysatoren eingesetzt werden. Im Extremfall ist für jede Meßstelle sogar ein separater Analysator erforderlich.Are short measuring intervals required to monitor the process and if the measured values also have to be of high quality, several have so far been required Analyzers are used. In extreme cases there is even one for each measuring point separate analyzer required.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es erlauben, nacheinander mehrere Gasströme zu analysieren, wobei zwischen den Analysen der einzelnen Gasströme schnell umgeschaltet werden kann.The object of the present invention is to provide a method and an apparatus develop that allow to analyze several gas flows in succession, whereby can be switched quickly between the analyzes of the individual gas flows.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Gasströme von jeder der Meßstellen zu einem Verteiler gefördert werden, nur der zu analysierende Gasstrom von dem Verteiler zu dem Analysator geleitet wird und die übrigen Gasströme aus dem Verteiler abgezogen werden.This object is achieved by a method of the type mentioned solved, in which the gas flows from each of the measuring points to a distributor only the gas stream to be analyzed from the distributor to the analyzer is passed and the remaining gas flows are withdrawn from the distributor.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß mehrere Meßstellen zur Erfassung jeweils eines Gasstromes, jeweils eine Meßleitung von jeder der Meßstellen zu einem Analysator sowie eine Primärpumpe zur Förderung von Gas von den Meßstellen über die Meßleitungen zu dem Analysator vorgesehen sind, wobei von jeder Meßleitung eine Ansaugleitung abzweigt, wobei alle Ansaugleitungen in eine Sammelleitung münden, in der eine Sekundärpumpe vorgesehen ist, und daß in jeder Ansaugleitung und in jeder Meßleitung stromabwärts der Abzweigung zur jeweiligen Ansaugleitung ein Ventil angeordnet ist.The device according to the invention is characterized in that several Measuring points for detecting a gas flow, one measuring line from each the measuring points to an analyzer and a primary pump for pumping gas are provided from the measuring points via the measuring lines to the analyzer, where a suction line branches off from each measuring line, with all suction lines in one Manifold open, in which a secondary pump is provided, and that in each Intake line and in each measuring line downstream of the branch to the respective Intake line a valve is arranged.
Erfindungsgemäß werden alle Gasströme zunächst zu einem Verteiler geleitet. Unter einem Verteiler wird im folgenden eine Vorrichtung verstanden, die es erlaubt, jeden der Gasströme entweder zu dem Analysator zu leiten oder über eine andere Leitung abzuführen. Der Verteiler weist also für jede Meßleitung mindestens eine Abzweigung auf. Durch die Zwischenschaltung des Verteilers, der stets mit allen Gasströmen versorgt wird, wird das oben erläuterte Totzeitproblem gelöst.According to the invention, all gas streams are first routed to a distributor. Under In the following, a distributor is understood to be a device which allows everyone the gas streams either to the analyzer or through another line dissipate. The distributor therefore has at least one branch for each measuring line on. By interposing the distributor, which always with all gas flows is supplied, the dead time problem explained above is solved.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu eine Sekundärpumpe auf, mit der ständig simultan von allen Meßstellen, die mit Hilfe des Analysators untersucht werden, Meßgas zu dem Verteiler gepumpt wird. Das Meßgas der verschiedenen Meßstellen wird nach dem Verteiler in eine Sammelleitung zusammengeführt und abgezogen, in der Regel als Abgas ins Freie gefördert. Soll die Gasatmosphäre an einer der Meßstellen analysiert werden, so wird der von dieser Meßstelle kommende Gasstrom nicht in die Sammelleitung weitergeleitet, sondern von dem Verteiler direkt zum Analysator geführt. Zum Umschalten auf eine andere Meßstelle wird der bisherige Gasstrom zum Analysator unterbrochen und stattdessen in die Sammelleitung geführt und der nunmehr zu analysierende Gasstrom vom Verteiler zum Analysator umgeleitet.For this purpose, the device according to the invention has a secondary pump with which constantly simultaneously from all measuring points, which are examined with the help of the analyzer, Sample gas is pumped to the distributor. The sample gas from the various measuring points is merged into a manifold after the distributor and withdrawn, in usually conveyed into the open as exhaust gas. Should the gas atmosphere on one of the Measuring points are analyzed, so is the gas flow coming from this measuring point not forwarded to the manifold, but from the distributor directly to Led analyzer. To switch to another measuring point, the previous one Gas flow to the analyzer is interrupted and instead led into the manifold and the gas stream now to be analyzed is diverted from the distributor to the analyzer.
Vorzugsweise ist der Analysator in unmittelbarer Nähe zu dem Verteiler angeordnet, d. h. daß die Leitungslängen zwischen dem Verteiler und dem Analysator minimiert werden und besonders bevorzugt so, daß die Strömungswege zwischen dem Verteiler und dem Analysator für die an den einzelnen Meßstellen gewonnenen Gasströme gleich sind.The analyzer is preferably arranged in close proximity to the distributor, d. H. that the line lengths between the distributor and the analyzer are minimized are and particularly preferably so that the flow paths between the manifold and the analyzer for the gas flows obtained at the individual measuring points are the same.
Da der Verteiler ständig mit Gas von allen Meßstellen versorgt wird, muß das zu analysierende Gas nur vom Verteiler zum Analysator und nicht von der jeweiligen Meßstelle zum Analysator gefördert werden. Auch bei mehreren weit voneinander beabstandeten Meßstellen, wodurch der Analysator zwangsläufig nicht in unmittelbarer Nähe aller Meßstellen angeordnet werden kann, ist es so möglich, die Totzeiten beim Umschalten zwischen verschiedenen Meßstellen klein zu halten.Since the distributor is constantly supplied with gas from all measuring points, this must be done Analyzing gas only from the distributor to the analyzer and not from the respective one Measuring point to be promoted to the analyzer. Even with several far apart spaced measuring points, whereby the analyzer inevitably not in immediate Near all measuring points can be arranged, it is possible to the dead times at Keep switching between different measuring points small.
Der zu analysierende Gasstrom wird erfindungsgemäß von dem Verteiler zu dem Analysator geleitet. Ein Teil dieses Gasstroms kann aber auch mit den restlichen Gasströmen abgezogen werden. Vorzugsweise wird jedoch der gesamte zu analysierende Gasstrom dem Analysator zugeführt, da dadurch die Qualität der Analyse verbessert wird. According to the invention, the gas stream to be analyzed is transferred from the distributor to the Analyzer. A part of this gas flow can also with the rest Gas flows are withdrawn. However, preferably the whole is closed Analyzing gas stream fed to the analyzer, as this will affect the quality of the Analysis is improved.
Zur Förderung des zu analysierenden Gases von dem Verteiler zu dem Analysator ist vorzugsweise eine Primärpumpe vorgesehen, die stromabwärts oder stromaufwärts des Analysators angeordnet ist. Besonders bevorzugt befindet sich die Primärpumpe stromabwärts des Analysators, da auf diese Weise eventuell von dem zu analysierenden Gas aus der Primärpumpe mitgerissene Verunreinigungen den Analysator nicht negativ beeinflussen.To convey the gas to be analyzed from the distributor to the analyzer preferably a primary pump is provided downstream or upstream the analyzer is arranged. The primary pump is particularly preferably located downstream of the analyzer, as this may Analyzed gas from the primary pump entrained impurities Do not negatively influence the analyzer.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention and further details of the invention are described below explained in more detail by the embodiment shown in the drawing.
Hierbei zeigt die einzige Figur schematisch eine Vorrichtung zur Analyse der Gasatmosphäre in einer Strahlhärtungsanlage einer Lackiererei.Here, the single figure shows schematically a device for analyzing the Gas atmosphere in a spray hardening system of a paint shop.
Bei der Strahlenhärtung von Lacken werden die Lacke mit UV-Strahlern 1a, 1b, 1c, 1d bestrahlt, wodurch eine Radikalkettenpolymerisation in Gang gesetzt wird, die zu einer Aushärtung des Lackes führt. Die Qualität so ausgehärteter Lacke wird durch die Anwesenheit von Sauerstoff während des Aushärtungsprozesses stark beeinträchtigt. Daher wird die Aushärtungszone mit Stickstoffgas inertisiert und die Sauerstoffkonzentration in der Aushärtungszone überwacht.During the radiation curing of paints, the paints are irradiated with UV lamps 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, which initiates radical chain polymerization, which leads to curing of the paint. The quality of lacquers cured in this way is greatly affected by the presence of oxygen during the curing process. The hardening zone is therefore rendered inert with nitrogen gas and the oxygen concentration in the hardening zone is monitored.
Hierzu sind in unmittelbarer Nähe jedes UV-Strahlers 1a, 1b, 1c, 1d Meßstellen 2a, 2b, 2c, 2d angeordnet. An jeder Meßstelle 2a, 2b, 2c, 2d wird Gas aus der Umgebung des jeweiligen UV-Strahlers 1a, 1b, 1c, 1d abgezogen und über Meßleitungen 3a, 3b, 3c, 3d einem Verteiler 4 zugeführt. In dem Bereich 13 besitzen die Meßleitungen 3a, 3b, 3c, 3d je nach Anordnung der Meßstellen 2a, 2b, 2c, 2d unterschiedliche und teilweise beträchtliche Länge.For this purpose, 1 a, 1 b, 1 c, 1 d measuring points 2 a, 2 b, 2 c, 2 d are arranged in the immediate vicinity of each UV lamp. At each measuring point 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, gas is drawn off from the surroundings of the respective UV lamp 1 a, 1 b, 1 c, 1 d and via measuring lines 3 a, 3 b, 3 c, 3 d fed to a distributor 4 . In the area 13 , the measuring lines 3 a, 3 b, 3 c, 3 d have different and sometimes considerable lengths, depending on the arrangement of the measuring points 2 a, 2 b, 2 c, 2 d.
In dem Verteiler 4 zweigen von den Meßleitungen 3a, 3b, 3c, 3d Ansaugleitungen 5a, 5b, 5c, 5d ab, die zu einer gemeinsamen Sammelleitung 6 führen, in der sich eine Sekundärpumpe 7 befindet. Die Sammelleitung 6 führt stromabwärts der Sekundärpumpe 7 ins Freie. Die Strömungsverbindungen zwischen den Meßleitungen 3 und der Sammelleitung 6 können durch Ventile 8a, 8b, 8c, 8d, die in jeder der Ansaugleitungen 5 vorgesehen sind, unterbrochen werden. In the distributor 4 branch off from the measuring lines 3 a, 3 b, 3 c, 3 d suction lines 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, which lead to a common manifold 6 in which there is a secondary pump 7 . The manifold 6 leads downstream of the secondary pump 7 to the outside. The flow connections between the measuring lines 3 and the manifold 6 can be interrupted by valves 8 a, 8 b, 8 c, 8 d, which are provided in each of the suction lines 5 .
Die Meßleitungen 3 werden stromabwärts der Abzeigungsstellen der Ansaugleitungen 5 in eine Sammelleitung 9 zusammengeführt, in der eine Primärpumpe 10 und ein Sauerstoffanalysator 11 angeordnet sind. Die Primärpumpe 10 kann sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts des Analysators 11 angeordnet sein, wobei bei empfindlichen Messungen die Primärpumpe bevorzugt stromabwärts des Analysators 11 vorgesehen wird, um eventuell aus der Pumpe 10 austretende Verunreinigungen, wie Spuren von Öl, von dem Analysator fernzuhalten.The measuring lines 3 are merged downstream of the branches of the suction lines 5 into a collecting line 9 , in which a primary pump 10 and an oxygen analyzer 11 are arranged. The primary pump 10 can be arranged both downstream and upstream of the analyzer 11 , and in the case of sensitive measurements, the primary pump is preferably provided downstream of the analyzer 11 in order to keep contaminants, such as traces of oil, emerging from the pump 10 away from the analyzer.
Die Meßleitungen 3 sind zwischen den jeweiligen Verzweigungen in die Ansaugleitungen 5 und dem Anschluß an die Sammelleitung 9 mittels der Ventile 12a, 12b, 12c, 12d verschließbar. Die Leitungslängen zwischen dem Verteiler 4 und dem Analysator 11 werden so gering wie möglich gehalten.The measuring lines 3 can be closed between the respective branches in the suction lines 5 and the connection to the collecting line 9 by means of the valves 12 a, 12 b, 12 c, 12 d. The line lengths between the distributor 4 and the analyzer 11 are kept as short as possible.
Im Betrieb werden zunächst die Ventile 8 geöffnet und die Ventile 12 geschlossen. Die Sekundärpumpe 7 saugt permanent Gas von den Meßstellen 2 über die Meßleitungen 3, die Ansaugleitungen 5 und die Sammelleitung 6 an und fördert das sich in der Sammelleitung 6 bildende Gasgemisch ins Freie. Auf diese Weise wird dem in unmittelbarer Nähe des Analysators 11 befindlichen Verteiler 4 ständig Meßgas von allen Meßstellen 2 zur Verfügung gestellt.In operation, the valves 8 are first opened and the valves 12 are closed. The secondary pump 7 sucks gas permanently from the measuring points 2 via the measuring lines 3 , the suction lines 5 and the collecting line 6 and conveys the gas mixture forming in the collecting line 6 to the outside. In this way, the distributor 4 located in the immediate vicinity of the analyzer 11 is constantly provided with measuring gas from all measuring points 2 .
Soll die Sauerstoffkonzentration in der Umgebung des Strahlers 1a gemessen werden, so wird das Ventil 8a geschlossen und so die Verbindung zur Sekundärpumpe 7 unterbrochen. Gleichzeitig oder mit geringer Zeitverzögerung wird das Ventil 12a geöffnet. Mittels der Primärpumpe 10 wird so dem Analysator 11 auf kurzem Weg das zu analysierende Gas von der Meßstelle 1a zugeführt.If the oxygen concentration in the vicinity of the radiator 1 a is to be measured, the valve 8 a is closed and the connection to the secondary pump 7 is interrupted. At the same time or with a slight time delay, the valve 12 a is opened. By means of the primary pump 10 as the analyzer is fed to a short path, the gas to be analyzed from the measuring site 1 a. 11
Beim Umschalten auf eine andere Meßstelle, beispielsweise die Meßstelle 1c, wird zunächst das Ventil 12a geschlossen und das Ventil 8a geöffnet. Aufgrund der kurzen Leitungslängen zwischen dem Verteiler 4 und dem Analysator 11 wird das Gas in der Leitung zwischen dem Ventil 12a und dem Analysator 11 in kürzester Zeit durch die Primärpumpe 10 abgezogen. Die nachfolgende Analyse wird somit durch die vorhergehende Messung nicht beeinflusst. Durch die Schließung des Ventils 8a wird der Gasnachschub von der Meßstelle 1a zu dem Verteiler 4 wieder durch die Sekundärpumpe 7 aufrecht erhalten. Anschließend werden die Ventile 8c geschlossen und 12c geöffnet, wodurch dem Analysator 11 nunmehr Gas von der Meßstelle 2c zur Analyse zugeführt wird.When switching to another measuring point, for example measuring point 1 c, valve 12 a is first closed and valve 8 a is opened. Due to the short line lengths between the distributor 4 and the analyzer 11 , the gas in the line between the valve 12 a and the analyzer 11 is drawn off in a very short time by the primary pump 10 . The subsequent analysis is therefore not affected by the previous measurement. By closing the valve 8 a, the gas supply from the measuring point 1 a to the distributor 4 is maintained again by the secondary pump 7 . The valves 8 c are then closed and 12 c opened, so that the analyzer 11 is now supplied with gas from the measuring point 2 c for analysis.
Aufgrund der kurzen Strömungswege zwischen dem Verteiler 4, in dem ständig Gas von jeder der Meßstellen 2 bereit gehalten wird, und dem Analysator 11 ist ein sehr schnelles Umschalten zwischen verschiedenen Meßstellen 2a, b, c, d möglich, ohne daß eine Analyse durch die vorhergehende Analyse beeinflusst wird. Die Steuerung der Meßgasumschaltung wird vorzugsweise durch die üblicherweise vorhandene Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise eine SPS-Steuerung, übernommen.Due to the short flow paths between the distributor 4 , in which gas is constantly kept ready by each of the measuring points 2 , and the analyzer 11 , a very quick switching between different measuring points 2 a, b, c, d is possible without an analysis by the previous analysis is affected. The control of the sample gas switchover is preferably carried out by the usually existing data processing system, for example a PLC control.
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