DE2452264C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Zusammensetzung eines unter Druck befindlichen Gases - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur Bestimmung der mittleren Zusammensetzung eines unter Druck befindlichen Gases, bei dem periodisch über eine gewisse Zeilspanne identische Probemengen des Gases einem Sammelgefäß zugeführt werden und nachher der Inhalt des Sammelgefäßes analysiert wird.

Eine Vorrichtung, mit deren Hilfe die Entnahme von Gasproben automatisch durchgeführt werden kann, ist aus der amerikanischen Patentschrift 34 29 186 bekannt. Im bekannten Verfahren wird die Gleichheit der aufeinander folgenden Probemengen dadurch erreicht, daß jedes Mal eine Menge des Gases unter Druck isoliert wird in einem Sammelgefäß, das gegebenenfalls die Form eines Leitungsabschnitts zwischen zwei Ventilen hat. Es handelt sich dabei um eine robuste und relativ einfache Konstruktion, welche aber den Nachteil hat, daß die Menge der Gasproben durch den Druck des zu prüfenden Gases und die Druckanhäufung im Sammelgefäß bedingt wird. Hierdurch wird keine genaue Durchschnittsprobe erhalten.

Eine im Dauerbetrieb arbeitende Gasanalysenapparatur ist gleichfalls bekannt. Diese Apparatur ist störungsanfällig und muß regelmäßig geeicht werden. Um einen guten Mittelwert zu erhalten, ist entweder Rechenarbeit erforderlich oder die Meßdaten müssen in einer zusätzlichen Rechenanlage verarbeitet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, dem eine einfache robuste Apparatur genügt und mit dem die mittlere Zusammensetzung des zu prüfenden Gases sich in regelmäßigen Zeitabständen auf zuverlässige Weise bestimmen läßt
Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichrenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht

Von wesentlicher Bedeutung für das vorliegende Verfahren ist, daß das Sammeigefäß mit mehreren jeweils gleichen Gasmengen beschickt wird. Dies beruht auf dem bekannten Prinzip, daß im Falle eines überkritisehen Druckverhältnisses in einem Leitungsabschnitt, die Gasgeschwindigkeit in diesem Abschnitt sich der Schallgeschwindigkeit angleicht und sich somit die Gasdurchsatzmengen je Zeiteinheit entsprechen. Dies gilt sofern der Enddruck (d. h. der Druck im Sammelgefäß) niedriger ist als etwa die Hälfte des Drucks vor dem betreffenden Leitungsteil.

Man kann in regelmäßigen Zeitabständen eine Probe nehmen. Findet bei einer Gastransportleitung mit wechselnder Belastung eine Probenahme statt so kann die Frequenz dieser Probenahme proportional zur transportierten Gasmenge eingestellt werden. Auf diese Weise erhält man ein Gewichtsmittel der Zusammensetzung. Die genannte kurze Zeitdauer wird vorzugsweise einen Bruchteil einer Sekunde betragen können, in Abhängigkeit von dem Inhalt des Sammelgefäßes. Die Periode zwischen den Probenahmen kann stark schwanken und zwar von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden, bedingt durch Variationen in Zusammensetzung oder Menge des Gases. Das System kann z.B.

derart bemessen sein, daß im Falle einer Probenahmefrequenz von zweimal je Stunde der Inhalt des Sammelgefäßes alle 10 Tage nur einmal analysiert werden muß, wenn wenigstens von einem atmosphärischen Druck ausgegangen wird. Selbstverständlich ist dabei die Zusammensetzung des anfänglichen Inhalts des Sammelgefäßes zu berücksichtigen. Es kann aber auch mit einem evakuierten Sammeigefäß eingefangen werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3.

Es sei bemerkt, daß aus der amerikanischen Patentschrift 36 99 814 eine Vorrichtung bekannt ist, mit deren Hilfe ein kontinuierlicher und konstanter Strom des zu prüfenden Gases bzw. des Probegases erhalten wird, wobei in der (Probe-)gasleitung eine venturiförmige Einschnürung vorgesehen ist, und sich stromabwärts diesfir Einschnürung ein Gebläse von solcher Kapazität befindet, daß sich über diese Einschnürung ein überkritisches Druckverhältnis einstellt. Es ist hier also von einem System die Rede, bei dem ein konstanter Strom des zu prüfenden Gases kontinuierlich abgenommen wird, dies im Gegensatz zum Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei jedesmal gleiche Mengen des zu prüfenden Gases in einem Sammelgefäß gelagert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise dazu benutzt, Gasproben in Gastransportleitungen zu nehmen, u. a. zur Bestimmung der Zusammensetzung und des Heizwerts des transportierten Gases. Eine nicht einschränkende, in der zugehörigen Zeichnung dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung besteht aus einer Verbindungsleitung 1, welche mit der Leitung 2 zum Transport von Druckgas verbunden ist, in welcher

Leitung 1 der Reihe nach ein Staubfilter 3, ein Absperrventil 4, ein Drosselventil 5 und ein Dreiwegventil 6 vorgesehen sind, dessen erste Abzweigung 7 an das Sammelgefäß 8 angeschlossen ist und dessen zweite, mit einem Ventil 10 versehene Abzweigung 9 ins Freie mündet, wobei der Durchlaß dieses Dreiwegventils 6 zur ersten Abzweigung 7 und zur zweiten Abzweigung 9 derart bemessen ist, daß beim Spülen und beim Füllen des Sammelgefäßes 8 sich ein überkritisches Druckverhältnis einstellt, während das Dreiwegventil 6 und das iu Ventil 10 mit Mitteln 11 und 12 ausgestattet sind, damit nach Abgabe eines bestimmten Befehlssignals Gas in das Sammelgefäß 8 geführt, bzw. abgelassen und gesperrt wird.

Ventil 10 ist derart zu bemessen, daß der Druck in der Leitung 9 bei geöffnetem Ventil 10 niedriger ist als die Hälfte des auf Durchmesser 13 abgelesenen Drucks. Das Drosselventil 5 hat als Aufgabe, den Druck des Gases vor dem überkritischen Strömungsabschnitt konstantzuhalten. Die Ventile 6 und 10 haben die folgende Aufgaben; in der Ruhelage befindet sich das Dieiwegventil 6 im Stand Abblasen, während Ventil 10 gesperrt ist. Ein Füllbefehl öffnet zuerst Ventil 10, damit die Leitung 1 durch Ablassen mit dem zu prüfenden Gas gefüllt wird. Anschließend wird Dreiwegventil 6 kurze Zeit in den Stand Füllen gestellt, so daß die Leitung 1 mit der Abzweigung 7 verbunden ist, z. B. während eines Bruchteils einer Sekunde, während gleichzeitig oder kurz danach Ventil 10 geschlossen wird. Die Probenahme ist hiermit beendet.

Es versteht sich, daß zur Überprüfung der guten Wirkung, insonderheit zur Nachprüfung des erforderlichen Unterschieds zwischen dem Druck hinter dem Drosselventil 5 und dem Druck in dem (den) Sammelgefäß(en) 8 Druckmesser 13 und 14 vorgesehen sein können. Bei den zur Betätigung der Ventile 6 und lü vorgesehenen Mitteln 11 und 12 kann es sich um Solenoide handeln, die mit einem Befehlsorgan 15 verbunden sind. Dieses Befehlsorgan ν :rmag entweder in regelmäßigen Zeitabständen oder proportional zu der durch die Leitung 1 transportierten Gasmenge Impulse abzugeben, z. B. mit Hilfe eines Turbinenzählers 16. Die Steuerung kann im übrigen pneumatisch oder hydraulisch erfolgen. Es können ggf. mehrere mit Absperrventilen 17 versehene SammelgefäDsj 8 parallelgeschaltet werden, weiche dann der Reihe nach oder gleichzeitig bis zum maximalzulässigen Druck, nämlich bis zur Hälfte des durch Drosselventil 5 eingestellten Drucks gefüllt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der mittleren Zusammensetzung eines unter Druck befindlichen Gases über eine gewisse Periode durch regelmäßige Entnahme von Gasproben, welche in einem Sammelgefäß aufbewahrt werden, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch ein Teil des unter Druck befindlichen Gases für eine jeweils gleiche kurze Zeitspanne durch eine Leitung dem Sammelgefäß zugeführt wird, welche zum Teil derart bemessen wird, daß in diesem Leitungsabschnitt bei überkritischem Druckverhältnis die Gasgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit gleichkommt, wonach man, nachdem das Sammelgefäß so weit gefüllt ist, daß ein Gasdruck vorliegt, der niedriger ist als die Hälfte des Gasdrucks stromaufwärts des Elements, in dem die Gasgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit entspricht, den Inhalt dieses Sammelgefäßes analysiert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einer Gastransportleitung mit wechselnder Belastung Proben entnimmt, wobei die Probenahmefrequenz der transportierten Gasmenge proportional ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Leitung, welche das Gas unter Druck zuführen kann und an ein Sammelgefäß angeschlossen ist und in welcher Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe das zugeführte Gas entweder abgelassen oder in das Sammelgefäß geführt werden kann, wobei ein Teil dieser Leitung so bemessen ist, daß sich in ihm eine überkritische Strömung einstellen kann, wenn Gas in das Sammelgefäß eintritt und es Mittel gibt mit deren Hilfe Gas nach Abgabe eines bestimmten Befehlssignals dem Sammeigefäß zugeführt wird, nachdem im voraus Gas durch die Leitung abgelassen worden ist.