DE102008031005B3 - Gas flow producing method for calibrating flow rate measuring device, involves actuating branch-off valve such that rear nozzle-input pressure is changed to rear nozzle-input-set pressure that adjusts gas flow with mass flow in branch line - Google Patents

Gas flow producing method for calibrating flow rate measuring device, involves actuating branch-off valve such that rear nozzle-input pressure is changed to rear nozzle-input-set pressure that adjusts gas flow with mass flow in branch line Download PDF

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Bodo Dr. Mickan
Roland Dr. Schmidt
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Abstract

The method involves supplying a main gas flow through a front nozzle (4) with front nozzle-input pressure (p1). The flow is supplied through a main gas line (6) arranged behind the main nozzle. The main gas flow is supplied through a rear nozzle (16) arranged behind the main gas line. The pressure is adjusted such that the front nozzle and the rear nozzle are critically operated. A branch-off valve (12) is actuated such that rear nozzle-input pressure (p2) is changed to rear nozzle-input-set pressure. The set pressure adjusts the gas flow with mass flow (QPr) in the branch line. An independent claim is also included for a gas flow producing device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Gasstroms und eine Gasstromerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Gasstroms mit vorgegebenem Massestrom.The The invention relates to a method for generating a gas stream and a gas flow generating device for generating a gas flow with predetermined mass flow.

Gasströme mit fest vorgegebenem Massestrom werden beispielsweise verwendet, um Durchflussmessgeräte zu eichen oder zu kalibrieren. Aber auch zur Erzeugung von Prüfgasdurchflüssen, bei der mehrere verschiedene Gase in festen Verhältnissen miteinander gemischt werden müssen, werden die genannten Verfahren und Vorrichtungen verwendet.Gas flows with solid For example, given mass flow are used to calibrate flowmeters or to calibrate. But also for the production of Prüfgasdurchflüssen, in the several different gases mixed in fixed proportions Need to become, the said methods and devices are used.

Wichtig ist in beiden Fällen, dass der zu erzeugende Gasstrom einen fest vorgegebenen Massestrom aufweist und dieser zeitlich konstant gehalten werden soll. Dazu werden beispielsweise Regelventile in Verbindung mit Durchflussmessgeräten, zum Beispiel Laminardurchflussmesser oder Massestrommesser mit thermischen Sensoren, verwendet.Important is in both cases, that the gas stream to be generated has a fixed mass flow and this is to be kept constant over time. To For example, control valves are used in conjunction with flowmeters Example laminar flow meter or mass flow meter with thermal Sensors, used.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, kritisch betriebene Düsen zu verwenden. Eine Düse wird dann kritisch betrieben, wenn das Verhältnis des Eingangsdrucks, mit dem das Gas durch die Düse geleitet wird, zum Ausgangsdruck am Ende der Düse so groß ist, dass die Geschwindigkeit des Gases am engsten Punkt der Düse der Schallgeschwindigkeit entspricht. Dann hängt der Massenstrom vom Halsdurchmesser an der engsten Stelle und den thermodynamischen Eigenschaften des Gases am Eingang der Düse, wie beispielsweise Gaszusammensetzung, Druck und Temperatur, ab. Kritisch betriebene Düsen zeigen eine deutlich bessere Langzeitstabilität als eine Anordnung, bei der der Durchfluss über Regelventile in Verbindung mit Durchflussmessgeräten geregelt wird.A different possibility is to use critically operated nozzles. A nozzle will then critically operated when the ratio of the inlet pressure, with the gas is passed through the nozzle is, the outlet pressure at the end of the nozzle is so great that the speed of the gas at the narrowest point of the nozzle the speed of sound corresponds. Then the mass flow depends on the neck diameter at the narrowest point and the thermodynamic properties of the Gas at the entrance of the nozzle, such as gas composition, pressure and temperature. Critically operated nozzles show a much better long-term stability than an arrangement in which the flow over Control valves in conjunction with flow meters is regulated.

Nachteilig ist, dass eine Durchflussänderung durch eine kritisch betriebene Düse nur durch Veränderung des Halsdurchmessers der Düse oder der thermodynamischen Größen Gaszusammensetzung, Druck und/oder Temperatur erreicht werden kann. Der Halsdurchmesser einer Düse wird dabei durch Austausch der Düse gegen eine entsprechend größere oder kleinere erreicht. Dies ist im laufenden Betrieb nicht möglich. Um dynamische Änderungen der Durchflussmenge zu erreichen, bleibt folglich nur eine Änderung des Eingangsdrucks und/oder der Temperatur des durch die Düse geleiteten Gases.adversely is that a flow change through a critically operated nozzle only through change the throat diameter of the nozzle or the thermodynamic quantities of gas composition, Pressure and / or temperature can be achieved. The neck diameter a nozzle is doing this by replacing the nozzle against a correspondingly larger or smaller reached. This is not possible during operation. Around dynamic changes of Consequently, achieving flow rate remains only a change the inlet pressure and / or the temperature of the passed through the nozzle Gas.

Zudem ist die Nutzung von kritisch betriebenen Düsen im Durchflussbereich nach unten hin durch die Herstellungsmöglichkeiten der Düsen mechanisch begrenzt. Dadurch, dass das Gas durch kritisch betriebene Düsen im Wesentlichen mit der Schallgeschwindigkeit strömt, verbleibt selbst bei kleinsten Düsen immer eine Minimaldurchflussmenge, die nicht unterschritten werden kann. Gerade bei der Erzeugung von Prüfgasdurchflüssen, bei der verschiedene Gase miteinander gemischt werden müssen, ist es jedoch oft nötig, sehr kleine Mengen eines Gases einem anderen Gasstrom zuzuführen. Dabei muss dies kontinuierlich, also mit einer festen und zeitlich konstanten Rate, erfolgen. Dies ist mit kritisch betriebenen Düsen aufgrund der nach unten beschränkten Durchflussmenge oft nicht möglich.moreover is the use of critically operated nozzles in the flow area after down through the manufacturing possibilities of the nozzles mechanically limited. Due to the fact that the gas essentially flows through critically operated nozzles flows at the speed of sound, remains even at the smallest Nozzles always a minimum flow rate that can not be undercut. Especially in the generation of Prüfgasdurchflüssen, at the different gases must be mixed with each other is however, it is often necessary supplying very small amounts of a gas to another gas stream. It must this continuously, ie with a fixed and constant over time Rate, done. This is due to critically operated nozzles the limited down Flow rate often not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden.Of the Invention is based on the object disadvantages of the prior art to overcome.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Gasstroms, das folgende Schritte umfasst:

  • a) Vorgeben eines Massestroms QPr des Gasstroms,
  • b) Leiten eines Hauptgasstroms mit einem Vordüsen-Eingangsdruck p1 durch eine Vordüse,
  • c) Leiten des Hauptgasstroms durch eine hinter der Vordüse angeordnete Hauptgasleitung, die einen Verbindungspunkt aufweist, an dem eine Abzweigleitung angeordnet ist,
  • d) Leiten des Hauptgasstroms durch eine hinter der Hauptgasleitung angeordnete Nachdüse,
  • e) Einstellen des Vordüsen-Eingangsdrucks p1 so, dass die Vordüse und die Nachdüse kritisch betrieben werden, und
  • f) Betätigen eines ein der Abzweigleitung vorgesehenen Abzweigventils, so dass ein Nachdüsen-Eingangsdruck p2, der vor der Nachdüse herrscht, auf einen Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll geändert wird, bei dem sich in der Abzweigleitung der Gasstrom mit dem vorgegebenen Massestrom Qpr einstellt.
The invention achieves this object by a method for generating a gas stream, comprising the following steps:
  • a) predetermining a mass flow Q Pr of the gas flow,
  • b) passing a main gas stream with a pre-nozzle inlet pressure p 1 through a pre-nozzle,
  • c) passing the main gas stream through a main gas line arranged behind the pre-nozzle, which has a connection point at which a branch line is arranged,
  • d) passing the main gas stream through a downstream of the main gas line Nachdüse,
  • e) adjusting the pre-nozzle inlet pressure p 1 so that the pre-nozzle and the nozzle are critically operated, and
  • f) actuation of a branch line provided branch valve, so that a Nachdüsen input pressure p 2 , which prevails before the Nachdüse, is changed to a Nachdüsen-Eingangsolldruck p 2, Soll , in which the gas flow in the branch line with the predetermined mass flow Q pr .

Ist der Massestrom Qpr vorgegeben, wird der Hauptgasstrom zunächst durch eine Vordüse geleitet. Dabei ist das Abzweigventil, das in der Abzweigleitung vorgesehen ist, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, geschlossen. In diesem Fall wird sich der Nachdüsen-Eingangsdruck p2, der unmittelbar vor der Nachdüse in der Hauptgasleitung herrscht, so einstellen, dass durch die Vordüse und die Nachdüse die gleiche Gasmenge fließt. Wichtig ist, dass der Vordüsen-Eingangsdruck p1 unter Berücksichtigung des Nachdüsen-Ausgangsdrucks so eingestellt wird, dass sowohl die Vordüse als auch die Nachdüse kritisch betrieben werden. Dazu werden insbesondere die Vordüse und die Nachdüse hinsichtlich des Verhältnisses der Halsquerschnitte bzw. der Halsdurchmesser so ausgewählt, dass das möglich ist.If the mass flow Q pr given, the main gas stream is first passed through a pre-nozzle. In this case, the branch valve, which is provided in the branch line, preferably, but not necessarily, closed. In this case, the post-nozzle inlet pressure p 2 , which prevails immediately before the Nachdüse in the main gas line, adjust so that through the pre-nozzle and the Nachdüse the same amount of gas flows. It is important that the pre-nozzle inlet pressure p 1 is adjusted, taking into account the post-nozzle outlet pressure, so that both the pre-nozzle and the post-nozzle are operated critically. For this purpose, in particular the pre-nozzle and the post-nozzle with respect to the ratio of the neck cross-sections or the neck diameter are selected so that this is possible.

Betätigt man nun das in der Abzweigleitung vorgesehene Abzweigventil, verändert sich der in der Hauptgasleistung vor der Nachdüse herrschende Nachdüsen-Eingangsdruck p2. Die durch die Vordüse fließende Gasmenge wird dadurch nicht beeinflusst, weil diese, da die Vordüse kritisch betrieben wird, vom Ausgangsdruck der Vordüse nicht abhängt.If the branching valve provided in the branch line is actuated, the post-nozzle inlet pressure p 2 prevailing in the main gas flow before the after-nozzle changes. The through the pre-nozzle flowing gas is not affected because it, as the pre-nozzle is operated critically, does not depend on the output pressure of the pre-nozzle.

Durch das Betätigen des Abzweigventils fließt nun durch die Abzweigleitung ein Gasstrom. Dieser kann je nach Druck am Ausgang der Abzweigleitung in beide Richtungen, also sowohl zur Hauptgasleitung hin als auch von der Hauptgasleitung weg, fließen.By the pressing the branch valve flows now through the branch line a gas stream. This may vary depending on the pressure at the output of the branch line in both directions, ie both to Main gas line out and away from the main gas line, flow.

Durch einfache Differenzbildung aus dem durch die Vordüse fließenden Massestrom und dem gewünschten Massestrom QPr in der Abzweigleitung, dessen Vorzeichen richtungsabhängig ist, kann einfach die Menge Gas berechnet werden, die durch die Nachdüse strömen muss, um den gewünschten Massestrom QPr in der Abzweigleitung zu erreichen. Da auch die Nachdüse kritisch betrieben wird, hängt der durch sie fließende Massestrom im Wesentlichen vom Nachdüsen-Eingangsdruck p2 ab, nicht aber von einem Nachdüsen-Ausgangsdruck. Aus der gewünschten Menge des durch die Nachdüse austretenden Gases kann somit ein Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll errechnet werden, auf den der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 eingeregelt werden muss, um den gewünschten Massestrom QPr durch die Abzweigleitung zu gewährleisten.By simply taking the difference between the mass flow flowing through the pre-nozzle and the desired mass flow Q Pr in the branch line whose sign is direction-dependent, simply calculate the amount of gas which has to flow through the post nozzle to obtain the desired mass flow Q Pr in the branch line to reach. Since the after-nozzle is also operated critically, the mass flow flowing through it essentially depends on the post-nozzle inlet pressure p 2 , but not on a post-nozzle outlet pressure. From the desired amount of gas leaving through the after-nozzle, a post-nozzle inlet target pressure p 2, target can be calculated, to which the post-nozzle inlet pressure p 2 must be adjusted in order to ensure the desired mass flow Q Pr through the branch line.

Da der gewünschte Massestrom QPr durch die Abzweigleitung nicht direkt durch die kritisch betriebene Vordüse gesteuert wird, sondern aus der Differenz von Gasströmen zweier kritisch betriebener Düsen hervorgeht, ist die Größe des Massestroms QPr nicht nach unten begrenzt. Selbst kleinste Masseströme QPr sind somit möglich. Soll der Massestrom QPr während eines Versuches dynamisch verändert werden, wird der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 auf einen dynamischen Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll durch Betätigen des in der Abzweigleitung vorgesehenen Abzweigventils eingeregelt.Since the desired mass flow Q Pr through the branch line is not controlled directly by the critically operated pre-nozzle, but results from the difference of gas flows of two critically operated nozzles, the size of the mass flow Q Pr is not limited down. Even the smallest mass flows Q Pr are thus possible. If the mass flow Q Pr is to be changed dynamically during a test, the post-nozzle inlet pressure p 2 is adjusted to a dynamic post-nozzle inlet target pressure p 2, setpoint by actuation of the branch valve provided in the branch line.

Wird das Vorzeichen des vorgegebenen Massestroms QPr so gewählt, dass der Massestrom durch die Abzweigleitung der Hauptgasleitung zugeführt wird, wird auf diese Weise einfach einem Gas oder Gasgemisch, das als Hauptgasstrom fungiert, eine geringe Menge eines anderen Gases gleichmäßig und zeitlich stabil beigemischt.If the sign of the predetermined mass flow Q Pr is selected such that the mass flow through the branch line is supplied to the main gas line, then a small amount of another gas is uniformly and stably added to a gas or gas mixture acting as a main gas flow in this way.

Der Massestrom Qm, der durch eine kritisch betriebene Düse fließt, berechnet sich nach folgender Formel

Figure 00050001
The mass flow Q m , which flows through a critically operated nozzle, is calculated according to the following formula
Figure 00050001

Dabei bezeichnet A die Querschnittsfläche der Düse, cD den Düsenbeiwert, der eine Funktion der Reynoldszahl ist, c* den kritischen Durchflussfaktor der Düse, der von der Gaszusammensetzung, dem Druck und der Temperatur abhängt, p den Düseneingangsdruck, T die Düseneingangstemperatur und R die spezifische Gaskonstante, die von der Gaszusammensetzung abhängig ist. Im Folgenden bezeichnet der Index 1 Größen der Vor- und der Index 2 Größen der Nachdüse.Here, A denotes the cross-sectional area of the nozzle, c D the nozzle coefficient, which is a function of the Reynolds number, c * the critical flow factor of the nozzle, which depends on the gas composition, the pressure and the temperature, p the nozzle inlet pressure, T the nozzle inlet temperature and R the specific gas constant, which depends on the gas composition. In the following, the index denotes 1 sizes of the pre- and the index 2 sizes of the Nachdüse.

Die Reynoldszahl, von der der Düsenbeiwert abhängt, ist eine Funktion der Querschnittsfläche A der Düse, des Eingangsdruckes p, der Eingangstemperatur T und der Viskosität des Gases, die von dessen Zusammensetzung abhängt.The Reynolds number, on which the Nozzle coefficient depends, is a function of the cross-sectional area A the nozzle, the inlet pressure p, the inlet temperature T and the viscosity of the gas, which depends on its composition.

Der kritische Durchflussfaktor c* hängt in erster Näherung von der Gaszusammensetzung ab, wird aber auch vom Druck p und der Temperatur T beeinflusst.Of the critical flow factor c * depends in first proximity from the gas composition, but is also the pressure p and the Temperature T influenced.

Werden zwei Düsen in Reihe geschaltet und vom gleichen Gas durchströmt gilt wegen der gleichen Durchflussmengen beider Düsen Qm1 = Qm2

Figure 00050002
If two nozzles are connected in series and the same gas flows through them, Q m1 = Q m2 applies because of the same flow rates of both nozzles
Figure 00050002

In vielen Einsatzfällen ist dabei der Einfluss von Druck und Temperatur auf den kritischen Durchflussfaktor zu vernachlässigen und es gilt c1* = c2*. Der Massestrom QAL- durch die Abzweigleitung ergibt sich dann als Differenz zwischen den beiden Masseströmen durch die Vor- und die Nachdüse:

Figure 00050003
In many applications, the influence of pressure and temperature on the critical flow factor is negligible and c 1 * = c 2 *. The mass flow Q AL- through the branch line then results as a difference between the two mass flows through the pre- and the Nachdüse:
Figure 00050003

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt eines Errechnens des Nachdüsen-Eingangssolldrucks p2,Soll aus dem vorgegebenen Massestrom QPr und dem Vordüsen-Eingangsdruck p1. Dies geschieht besonders vorzugsweise nach der nach p2,Soll umgestellten Formel

Figure 00060001
Preferably, the method according to the invention comprises the step of calculating the post-nozzle input target pressure p 2, target from the predetermined mass flow Q Pr and the pre-nozzle inlet pressure p 1 . This happens particularly preferably according to the p 2, desired converted formula
Figure 00060001

Alternativ wird der gewünschte Nachdüsen-Eingangssolldrucks p2,Soll für den jeweils gewünschten Massestrom QPr und den Vordüsen-Eingangsdruck p1 aus einer Datenbank oder Tabelle ausgelesen.Alternatively, the desired Nachdüsen Eingangsolldrucks p 2, setpoint for the respective desired mass flow Q Pr and the pre-nozzle inlet pressure p 1 is read from a database or table.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte eines Erfassens einer Vordüsen-Eingangstemperatur T1 des Gasstromes vor der Vordüse, eines Erfassens einer Nachdüsen-Eingangstemperatur T2 des Gasstroms vor der Nachdüse, und eines Bestimmens des Nachdüsen-Eingangssolldrucks p2,Soll aus dem vorgegebenen Massestrom QPr, dem Vordüsen-Eingangsdruck p1, der Vordüsen-Eingangstemperatur T1 und der Nachdüsen-Eingangstemperatur T2.Preferably, the method comprises the steps of detecting a pre-nozzle inlet temperature T 1 of the gas stream upstream of the pre-nozzle, detecting a post-nozzle inlet temperature T 2 of the gas stream upstream of the post nozzle, and determining the post-nozzle input target pressure p 2, target from the predetermined mass flow Q Pr , the pre-nozzle inlet pressure p 1 , the pre-nozzle inlet temperature T 1 and the post-nozzle inlet temperature T 2 .

Die Geschwindigkeit v des Gases in der kritisch betriebenen Vordüse und der kritisch betriebenen Nachdüse entspricht an der jeweils engsten Stelle der Düse der Schallgeschwindigkeit vSchall. Diese hängt neben dem herrschenden Druck p auch von der jeweiligen Temperatur T des Gases ab. Da das Gas beim Durchströmen der Vordüse wie der Nachdüse expandiert, verändert sich auch dessen Temperatur. Die daraus resultierenden geringen Änderungen in der Schallgeschwindigkeit des Gases in der jeweiligen Düse haben somit geringe Änderungen in der Durchflussmenge durch die jeweilige Düse zur Folge. Um die Schallgeschwindigkeit vSchall und somit auch den daraus errechneten Massestrom und den Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll genauer berechnen zu können, werden vorzugsweise die Eingangstemperaturen unmittelbar vor der Vordüse und vor der Nachdüse erfasst und gehen in die Berechnung der gewünschten Größen ein.The speed v of the gas in the critically operated pre-nozzle and the critically operated Nachdüse corresponds at the narrowest point of the nozzle of the speed of sound v sound . This depends not only on the prevailing pressure p but also on the respective temperature T of the gas. Since the gas expands as it flows through the pre-nozzle as the Nachdüse, also changes its temperature. The resulting small changes in the speed of sound of the gas in the respective nozzle thus result in small changes in the flow rate through the respective nozzle. In order to be able to calculate the sound velocity v sound and thus also the mass flow calculated therefrom and the post-nozzle input target pressure p 2, target , the input temperatures are preferably recorded immediately before the pre-nozzle and before the post-nozzle and are included in the calculation of the desired quantities.

Vorzugsweise umfasst das Bestimmen des Nachdüsen-Eingangssolldruckes p2,Soll folgende Schritte:

  • a) Setzen eines Startwertes für eine Nachdüsengaskonstante R20 auf die Vordüsengaskonstante R1 und für den kritischen Durchflussfaktor c20* = c2* der Nachdüse,
  • b) Berechnen eines Iterations-Massestroms QPr,0 gemäß der Formel
    Figure 00070001
  • c) Berechnen verbesserter Iterationswerte R21 für die Nachdüsengaskonstante und c*21 für den kritischen Durchflussfaktor der Nachdüse (16) aus dem Mischungsverhältnis des Massestromes (Qm1) durch die Vordüse (4) und dem Iterationsmassestrom (QPr,0),
  • d) Fortschreiten in den nächsten Iterationsschritt durch Setzen R20 = R21 und c*20 = c*21 ,
  • e) Wiederholen der Schritte b) bis e) bis eine Änderung des Iterations-Massestrom (QPr,0) von einem Iterationsschritt zum nächsten Iterationsschritt einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und
  • f) Setzen des Massestromes QPr auf den Iterations-Massestrom= QPr,0.
Preferably, determining the post-nozzle input target pressure p 2, Soll comprises the following steps:
  • a) setting a start value for a post-nozzle gas constant R 20 to the nozzle gas constant R 1 and for the critical flow factor c 20 * = c 2 * of the post nozzle,
  • b) calculating an iteration mass flow QPr, 0 according to the formula
    Figure 00070001
  • c) calculating improved iteration values R 21 for the post-nozzle gas constant and c * 21 for the critical flow factor of the post nozzle ( 16 ) from the mixing ratio of the mass flow (Q m1 ) through the pre-nozzle ( 4 ) and the iteration mass flow (Q Pr, 0 ),
  • d) proceeding to the next iteration step by setting R 20 = R 21 and c * 20 = c * 21 .
  • e) repeating steps b) to e) until a change in the iteration mass flow (Q Pr, 0 ) from one iteration step to the next iteration step falls below a predetermined value, and
  • f) Setting the mass flow Q Pr to the iteration mass flow = Q Pr, 0 .

In dem Fall, dass der Massestrom QPr in der Abzweigleitung auf die Hauptgasleitung zufließt, in den Hauptgasstrom also Gas eingeleitet wird, werden die Vordüse und die Nachdüse nicht mehr vom gleichen Gas durchströmt. Die Gaszusammensetzung in der Nachdüse verändert sich dann gemäß dem Verhältnis der beiden vermischten Masseströme. Die oben genannten Gleichungen führen wegen des Einflusses der Gaszusammensetzung auf den kritischen Durchflussfaktor und die spezifische Gaskonstante auf eine Iteration zur Bestimmung des durch die Abzweigleitung fließenden Massestromes.In the event that the mass flow Q Pr flows in the branch line to the main gas line, so gas is introduced into the main gas stream, the pre-nozzle and the Nachdüse are no longer flowed through by the same gas. The gas composition in the Nachdüse then changes according to the ratio of the two mixed mass flows. Because of the influence of the gas composition on the critical flow factor and the specific gas constant, the above equations lead to an iteration for determining the mass flow flowing through the branch line.

Ausgangspunkt ist dabei das in Schritt a) beschriebene Setzen der Startwerte. Man geht dabei davon aus, dass der Gasstrom unverändert der Zusammensetzung des Gasstromes in der Vordüse entspricht. Daher wird die spezifische Gaskonstante auf den entsprechenden Wert gesetzt. Auch der kritische Durchflussfaktor wird auf den unveränderten Wert gesetzt.starting point is the setting of the starting values described in step a). It is assumed that the gas flow remains unchanged Composition of the gas flow in the pre-nozzle corresponds. Therefore, the specific gas constant set to the appropriate value. Also the critical flow factor will remain unchanged Value set.

Aus diesen Werten kann nun der Iterations-Massestrom QPr,0 errechnet werden. Gemäß dem Mischungsverhältnis der Masseströme durch die Vordüse und die Abzweigleitung Qm1/QPr,0 ergeben sich neue, verbesserte Iterationswerte für die Zusammensetzung des Hauptstromes durch die Nachdüse und damit für die spezifi sche Gaskonstante und den kritischen Durchflussfaktor. Diese werden wiederholt in die Formel im Schritt c) eingesetzt. Dies wird wiederholt bis der Wert für den Massestrom durch die Abzweigleitung QPr,0 sich weniger als ein vorgegebener Wert ändert, also bis der Wert konvergiert ist.From these values, the iteration mass flow Q Pr, 0 can now be calculated. According to the mixing ratio of the mass flows through the pre-nozzle and the branch line Q m1 / Q Pr, 0 results in new, improved iteration values for the composition of the main flow through the Nachdüse and thus for the specifi cal gas constant and the critical flow factor. These are used repeatedly in the formula in step c). This is repeated until the value for the mass flow through the branch line Q Pr, 0 changes less than a predetermined value, that is, until the value has converged.

Vorzugsweise erfolgt das Betätigen des Abzweigventils durch eine elektrische Steuereinrichtung. Dadurch wird der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 genauer eingestellt. Vorzugsweise erfasst die elektrische Steuereinrichtung kontinuierlich den Nachdüsen-Eingangsdruck p2 und regelt das Abzweigventil entsprechend nach, wenn Abweichungen vom voreingestellten Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll auftreten.Preferably, the actuation of the branch valve by an electrical control device. As a result, the post-nozzle inlet pressure p 2 is set more accurately. Preferably, the electrical control device continuously detects the post-nozzle inlet pressure p 2 and regulates the branch valve accordingly when deviations from the preset post-nozzle input target pressure p 2, Soll occur.

Soll der vorgegebene Massestrom QPr zeitabhängig sein, um beispielsweise von der Zeit abhängige Mischungsverhältnisse zweier Gase zu erhalten, wird dieser zeitlich veränderliche Massestrom QPr an die elektrische Steuereinrichtung, beispielsweise über eine Tastatur, übergeben und diese betätigt das in der Abzweigleitung vorgesehene Abzweigventil so, dass der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 zu jedem Zeitpunkt dem zeitabhängigen Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll entspricht.If the predetermined mass flow Q Pr is to be time-dependent in order, for example, to obtain time-dependent mixing ratios of two gases, this time-variable mass flow Q Pr is transferred to the electrical control device, for example via a keyboard, and this activates the branch valve provided in the branch line, that the post-nozzle inlet pressure p 2 at each time corresponds to the time-dependent post-nozzle input target pressure p 2, Soll .

Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Bestimmen eines unbekannten kritischen Durchflussfaktors mit den folgenden Schritten:

  • – Leiten eines Hauptgasstroms mit einem Vordüsen-Eingangsdruck p1 durch eine Vordüse,
  • – Leiten des Hauptgasstroms durch eine hinter der Vordüse (4) angeordnete Hauptgasleitung (6), die einen Verbindungspunkt (8) aufweist, an dem eine Abzweigleitung abzweigt,
  • – Leiten des Hauptgasstroms durch eine hinter der Hauptgasleitung angeordnete Nachdüse
  • – Einstellen des Vordüsen-Eingangsdrucks p1 so, dass die Vordüse und die Nachdüse kritisch betrieben werden,
  • – Betätigen eines in der Abzweigleitung vorgesehenen Abzweigventils,
  • – Erfassen des Massestroms Qm1 durch die Vordüse und des Massestroms QAL durch die Abzweigleitung,
  • – Bestimmen der Gaszusammensetzung und des Massestromes Qm2 in der Nachdüse aus den erfassten Masseströmen,
  • – Bestimmung der spezifischen Gaskonstante R2 und des Düsenbeiwertes cD2 für die bestimmte Gaszusammensetzung,
  • – Erfassen des Nachdüsen-Eingangsdrucks p2 und der Nachdüseneingangstemperatur T2,
  • – Berechnen des kritischen Durchflussfaktors aus den erhaltenen Werten und der Querschnittsfläche A2 der Nachdüse gemäß der Formel
    Figure 00090001
The invention also provides a method for determining an unknown critical flow factor comprising the steps of:
  • Passing a main gas stream with a pre-nozzle inlet pressure p 1 through a pre-nozzle,
  • Passing the main gas stream through one behind the pre-nozzle ( 4 ) arranged main gas line ( 6 ), which has a connection point ( 8th ), at which a branch line branches off,
  • - Passing the main gas flow through a arranged behind the main gas line Nachdüse
  • Adjusting the pre-nozzle inlet pressure p 1 so that the pre-nozzle and the post-nozzle are operated critically,
  • Actuating a branch valve provided in the branch line,
  • Detecting the mass flow Q m1 through the pre-nozzle and the mass flow Q AL through the branch line,
  • Determining the gas composition and the mass flow Q m2 in the post nozzle from the detected mass flows,
  • Determination of the specific gas constant R 2 and of the nozzle coefficient c D2 for the specific gas composition,
  • Detecting the post-nozzle inlet pressure p 2 and the post-nozzle inlet temperature T 2 ,
  • - Calculating the critical flow factor from the values obtained and the cross-sectional area A 2 of the Nachdüse according to the formula
    Figure 00090001

Eine erfindungsgemäße Gasstromerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Gasstroms mit vorgegebenem Massestrom QPr umfasst

  • a) eine kritisch betreibbare Vordüse,
  • b) eine kritisch betreibbare Nachdüse, die mit der Vordüse in Reihe geschaltet ist,
  • c) eine die Vordüse und die Nachdüse verbindende Hauptgasleitung,
  • d) eine von der Hauptgasleitung abzweigende Abzweigleitung,
  • e) ein in der Abzweigleitung vorgesehenes Abzweigventil,
  • f) eine Vordüsendruckerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines vor der Vordüse herrschenden Vordüsen-Eingangsdruckes p1 und
  • g) eine Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung zum Erfassen eines vor der Nachdüse herrschenden Nachdüsen-Eingangsdruckes p2.
A gas flow generating device according to the invention for generating a gas flow with a predetermined mass flow Q Pr comprises
  • a) a critically operable pre-nozzle,
  • b) a critically operable Nachdüse, which is connected in series with the pre-nozzle,
  • c) a main gas line connecting the pre-nozzle and the after-nozzle,
  • d) a branching off from the main gas line branch line,
  • e) a branch valve provided in the branch line,
  • f) a Vorsüsendruckerfassungsvorrichtung for detecting a prevailing in front of the pre-nozzle pre-nozzle inlet pressure p 1 and
  • g) a Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung for detecting a prevailing before the Nachdüse post-nozzle inlet pressure p 2nd

Vorzugsweise umfasst die Gasstromerzeugungsvorrichtung zusätzlich einen Vordüsentemperatursensor zum Erfassen einer vor der Vordüse herrschenden Vordüseneingangstemperatur T1 und einen Nachdüsentemperatursensor zum Erfassen einer vor der Nachdüse herrschenden Nachdüseneingangstemperatur T2.Preferably, the gas stream generating device additionally comprises a pre-nozzle temperature sensor for detecting a pre-nozzle inlet temperature T 1 prevailing in front of the pre-nozzle and a secondary nozzle temperature sensor for detecting a post-nozzle inlet temperature T 2 prevailing in front of the post nozzle.

Eine Gasstromerzeugungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine elektrische Steuereinrichtung, die mit der Vordüsendruckerfassungsvorrichtung, der Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung und dem Abzweigventil verbunden ist und über die das Abzweigventil steuerbar ist. Diese elektrische Steuereinrichtung erfasst im Betrieb den Vordüsen-Eingangsdruck p1 sowie den Nachdüseneingangsdruck p2. In einer Speichereinheit der elektrischen Steuereinrichtung ist beispielsweise der gewünschte Massestrom QPr durch die Abzweigleitung gespeichert. Vorzugsweise errechnet die elektrische Steuereinrichtung daraus und aus den gemessenen Eingangsdrücken p1 und p2 den Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll und regelt das Abzweigventil so, dass der Nachdüseneingangsdruck p2 , der durch die elektrische Steuereinrichtung kontinuierlich gemessen wird, dem Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll entspricht. Alternativ liest die elektrische Steuereinrichtung den Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll aus einer Datenbank aus, die beispielsweise in einer Speichereinheit der elektrischen Steuereinrichtung hinterlegt ist.A gas flow generating device preferably comprises an electric control device which is connected to the pilot pressure detecting device, the post-nozzle pressure detecting device and the branch valve and via which the branch valve is controllable. During operation, this electrical control device detects the pre-nozzle inlet pressure p 1 and the downstream nozzle inlet pressure p 2 . In a memory unit of the electrical control device, for example, the desired mass flow Q Pr is stored by the branch line. Preferably, the electrical control device calculates therefrom and from the measured input pressures p 1 and p 2 the post-nozzle input target pressure p 2, setpoint and controls the branch valve so that the post-nozzle inlet pressure p 2 , which is continuously measured by the electrical control device, the Nachdüseningangolldruck p 2, nominal corresponds. Alternatively, the electric control device reads the post-nozzle input target pressure p 2, setpoint from a database, which is stored, for example, in a memory unit of the electrical control device.

Vorzugsweise ist die elektrische Steuereinrichtung zusätzlich mit dem Vordüsentemperatursensor und dem Nachdüsentemperatursensor verbunden. In diesem Fall erfasst die elektrische Steuereinrichtung zusätzlich die Vordüseneingangstemperatur T1 und die Nachdüseneingangstemperatur T2 und berechnet vorzugsweise aus diesen Werten und den erfassten Eingangsdrücken p1 und p2 die jeweils in der Vor- bzw. Nachdüse herrschende Schallgeschwindigkeit. Aus diesen errechnet die Steuereinrichtung beispielsweise die Durchflussmengen durch die jeweilige Düse und daraus den gewünschten Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll.Preferably, the electrical control device is additionally connected to the pre-nozzle temperature sensor and the post-nozzle temperature sensor. In this case, the electrical control device additionally detects the pre-nozzle inlet temperature T 1 and the post-nozzle inlet temperature T 2 and preferably calculates from these values and the detected input pressures p 1 and p 2 the sound velocity prevailing respectively in the pre- and post-nozzles. From these, the control device calculates, for example, the flow rates through the respective nozzle and from this the desired post-nozzle input target pressure p 2, desired .

Alternativ entnimmt die Steuereinrichtung für die von ihr erfassten Temperatur- und Druckwerte und dem vorgegebenen gewünschten Massestrom QPr den nötigen Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll aus einer Datenbank, die beispielsweise in einer Speichereinheit der elektrischen Steuereinrichtung hinterlegt ist.Alternatively, the control device extracts for the temperature and pressure values and the predetermined desired mass flow Q Pr the required post-nozzle input target pressure p 2, setpoint from a database which is stored, for example, in a memory unit of the electrical control device.

Eine elektrische Steuereinrichtung ist beispielsweise auch eine elektronische Steuereinrichtung, mit einer Speichereinheit und einer elektronischen Prozessoreinheit, in der die benötigten Rechnungen und Programmabläufe durchgeführt werden.A electrical control device is for example an electronic Control device, with a storage unit and an electronic Processor unit in which the needed Invoices and program flows carried out become.

Die elektrische Steuereinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet zum Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten (a) Erfassen eines vorgegebenen Massestroms QPr, (b) Erfassen des Vordüsen-Eingangsdruckes p1, (c) Errechnen des Nachdüsen- Eingangssolldrucks p2,Soll und (d) Einstellen des Nachdüsen-Eingangsdruckes p2 auf den Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll durch Betätigen des Abzweigventils.The electrical control device is preferably designed to carry out a method comprising the steps of (a) detecting a predetermined mass flow Q Pr , (b) detecting the pre-nozzle inlet pressure p 1 , (c) calculating the post-nozzle input target pressure p 2, target and (d) Adjusting the post-nozzle inlet pressure p 2 to the post-nozzle input target pressure p 2, set by operating the branch valve.

Das Erfassen des vorgegebenen Massestroms QPr erfolgt vorteilhafterweise über eine Eingabevorrichtung der elektrischen Steuereinrichtung, die beispielsweise in Form einer Tastatur ausgebildet ist. Vorzugsweise erfasst die elektrische Steuereinrichtung während des gesamten Betriebs der Gasstromerzeugungsvorrichtung den Nachdüsen-Eingangsdruck p2 und vergleicht diesen mit dem momentan geltenden Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll, der auch zeitabhängig sein kann. Sollte der von der Steuereinrichtung ermittelte Nachdüsen-Eingangsdruck p2 vom Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll abweichen, regelt die elektrische Steuereinrichtung selbsttätig das Abzweigventil nach, bis die beiden Drücke wieder übereinstimmen.The detection of the predetermined mass flow Q Pr is advantageously carried out via an input device of the electrical control device, which is designed for example in the form of a keyboard. Preferably, during the entire operation of the gas flow generating device, the electric control device detects the post-nozzle inlet pressure p 2 and compares it with the current one applicable post-nozzle input target pressure p 2, target , which may also be time-dependent. If the post-nozzle inlet pressure p 2 determined by the control device deviates from the post-nozzle inlet target pressure p 2, target , the electrical control device automatically regulates the branch valve until the two pressures coincide again.

Mit Hilfe einer Zeichnung soll nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden. Es zeigtWith Help a drawing will now be an embodiment of the invention below to be discribed. It shows

1 eine schematische Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasstromerzeugungsvorrichtung. 1 a schematic arrangement according to an embodiment of a gas flow generating device according to the invention.

1 zeigt die schematische Anordnung einer erfindungsgemäßen Gasstromerzeugungsvorrichtung. Einem Reservoir 1 wird Gas entnommen, dem ein Gasstrom mit dem vorgegebenen Massestrom QPr zugeführt oder von dem dieser Massestrom abgezweigt werden soll. Dieses Gas wird über ein Zuführventil 2 einer Vordüse 4 zugeführt. Über das Zuführventil 2 kann der vor der Vordüse herrschende Vordüsen-Eingangsdruck p1 eingestellt werden. 1 shows the schematic arrangement of a gas flow generating device according to the invention. A reservoir 1 gas is withdrawn, to which a gas stream with the predetermined mass flow Q Pr supplied or is to be branched off from this mass flow. This gas is supplied via a feed valve 2 a pre-nozzle 4 fed. About the feed valve 2 the pre-nozzle inlet pressure p 1 prevailing in front of the pre-nozzle can be set.

Das Gas wird durch die Vordüse 4 geleitet und erreicht dann eine Hauptgasleitung 6. In einem Verbindungspunkt 8 zweigt von der Hauptgasleitung 6 eine Abzweigleitung 10 ab. In ihr ist ein Abzweigventil 12 vorgesehen, über das der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 so geregelt wird, dass durch die Abzweigleitung 10 der Gasstrom mit dem gewünschten Massestrom QPr fließt. Dieser kann der Hauptgasleitung 6 sowohl zugeführt als auch von ihr abgezweigt werden, was durch den Doppelpfeil 14 in 1 angedeutet ist.The gas gets through the pre-nozzle 4 and then reaches a main gas line 6 , In a connection point 8th branches from the main gas line 6 a branch line 10 from. In it is a branch valve 12 provided, via which the post-nozzle inlet pressure p 2 is controlled so that through the branch line 10 the gas flow flows with the desired mass flow Q Pr . This can be the main gas line 6 both fed and diverted from it, which is indicated by the double arrow 14 in 1 is indicated.

Nachdem das Gas den Verbindungspunkt 8 in der Hauptgasleitung 6 passiert hat, erreicht es eine Nachdüse 16. Der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 wird unmitetlbar vor der Nachdüse 16 gemessen. Anschließend kann das Gas entweder dem Reservoir 1 wieder zugeführt werden oder, insbesondere bei umwelttechnisch unbedenklichen Gasen, in die Atmosphäre entlassen werden. Nach der Nachdüse 16 herrscht im Gas ein Nachdüsen-Ausgangsdruck p3.After the gas is the connection point 8th in the main gas line 6 has happened, it reaches a Nachdüse 16 , The post-nozzle inlet pressure p 2 is immediately before the Nachdüse 16 measured. Subsequently, the gas can either the reservoir 1 be reintroduced or, in particular for environmentally harmless gases discharged into the atmosphere. After the post nozzle 16 There is a post-nozzle outlet pressure p 3 in the gas.

Die in 1 schematisch gezeigte Gasstromerzeugungsvorrichtung umfasst eine elektrische Steuereinrichtung 18, die mit einer Vordüsendruckerfassungsvorrichtung 20 zum Erfassen des Vordüsen-Eingangsdrucks p1, einer Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung 22 zum Erfassen des Nachdüsen-Eingangsdrucks p2, einem Vordüsentemperatursensor 24 zum Erfassen der Vordüseneingangstemperatur T1, ei fern Nachdüsentemperatursensor 26 zum Erfassen der Nachdüseneingangstemperatur T2 und dem Abzweigventil 12 verbunden ist.In the 1 schematically shown gas flow generating device comprises an electrical control device 18 , which with a Vorsüsendruckerfassungsvorrichtung 20 for detecting the pre-nozzle inlet pressure p 1 , a post-nozzle pressure detecting device 22 for detecting the post-nozzle input pressure p 2 , a pre-nozzle temperature sensor 24 for detecting the pre-nozzle inlet temperature T 1 , ei remote Nachdüsentemperatursensor 26 for detecting the Nachdüseneingangstemperatur T 2 and the branch valve 12 connected is.

Zu Beginn wird über das Zuführventil 2 der Vordüsen-Eingangsdruck p1 so eingestellt, dass sowohl die Vordüse 4 als auch die Nachdüse 16 kritisch betrieben werden. Ist das Abzweigventil 12 in diesem Moment geschlossen, wird sich der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 so einstellen, dass durch die Vordüse 4 und die Nachdüse 16 die gleiche Gasmenge fließt.At the beginning is via the feed valve 2 the pre-nozzle inlet pressure p 1 adjusted so that both the pre-nozzle 4 as well as the Nachdüse 16 be operated critically. Is the branch valve 12 closed at this moment, the post-nozzle inlet pressure p 2 will adjust so that through the pre-nozzle 4 and the Nachdüse 16 the same amount of gas flows.

Aus den in der Vordüsendruckerfassungsvorrichtung 20 und der Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung 22 erfassten Drücken errechnet die elektrische Steuereinrichtung 18 die Durchflussmengen Qm1 und Qm2 durch die Vordüse 4 und die Nachdüse 16. Hierzu kann die folgende Formel verwendet werden

Figure 00130001
wobei der Index i 1 für die Vordüse und 2 für die Nachdüse ist.From those in the nozzle pressure sensing device 20 and the post-nozzle pressure detecting device 22 detected pressures calculated by the electrical control device 18 the flow rates Q m1 and Q m2 through the pre-nozzle 4 and the Nachdüse 16 , The following formula can be used for this
Figure 00130001
wherein the index i 1 for the pre-nozzle and 2 for the Nachdüse.

Aus einem der elektrischen Steuereinrichtung 18 über eine nicht eingezeigte Eingabevorrichtung, beispielsweise in Form einer Tastatur, übergebenen gewünschten Massestrom QPr errechnet die elektrische Steuereinrichtung 18 einen Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll, bei dem der gewünschte Massestrom QPr durch die Abzweigleitung 10 fließt.From one of the electrical control device 18 via a not shown input device, for example in the form of a keyboard, passed desired mass flow Q Pr calculates the electrical control device 18 an after-nozzle input target pressure p 2, Soll , at which the desired mass flow Q Pr through the branch line 10 flows.

Die elektrische Steuereinrichtung 18 regelt dann das Abzweigventil so, dass der Nachdüseneingangsdruck p2 auf den Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll eingeregelt wird. Alternativ liest die elektrische Steuereinrichtung den passenden Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll aus einer in einer nicht gezeigten Speichereinrichtung der elektrischen Steuereinrichtung vorliegenden Datenbank aus.The electrical control device 18 then controls the branch valve so that the Nachdüseneingangsdruck p 2 is adjusted to the Nachdüsen-Eingangolldruck p 2, target . Alternatively, the electric control device reads out the appropriate post-nozzle input target pressure p 2, setpoint from a database present in a storage device (not shown) of the electrical control device.

Während des Betriebs der schematisch gezeigten Gasstromerzeugungsvorrichtung erfasst die elektrische Steuereinrichtung 18 vorzugsweise sowohl den Vordüsen-Eingangsdruck p1 als auch den Nachdüsen-Eingangsdruck p2 und regelt das Abzweigventil 12 gegebenenfalls so nach, dass der Nachdüsen-Eingangsdruck p2 dem Nachdüsen-Eingangssolldruck p2,Soll entspricht. Dies tut sie insbesondere dann, wenn der vorgegebene Massestrom QPr sich zeitlich verändern soll.During operation of the gas flow generating device shown schematically, the electric control device detects 18 Preferably, both the pre-nozzle inlet pressure p 1 and the post-nozzle inlet pressure p 2 and controls the branch valve 12 optionally so after that the Nachdüsen inlet pressure p 2 Nachdüsen the input target pressure p 2, target corresponds. It does this in particular when the predetermined mass flow Q Pr is to change over time.

Dadurch, dass der in der Abzweigleitung 10 fließende Gasstrom mit dem vorgegebenen Massestrom QPr nicht direkt einer der beiden kritisch betriebenen Düsen 4, 6 entnommen wird, sind auch extrem kleine vorgegebene Masseströme QPr möglich.Because of that in the branch line 10 flowing gas flow with the predetermined mass flow Q Pr not directly one of the two critically operated nozzles 4 . 6 is taken, extremely small predetermined mass flows Q Pr are possible.

11
Reservoirreservoir
22
Zuführventilsupply valve
44
Vordüseprenozzle
66
HauptgasleitungMain gas line
88th
Verbindungspunktjunction
1010
Abzweigleitungbranch line
1212
Abzweigventildiverter valve
1414
Doppelpfeildouble arrow
1616
NachdüseNachdüse
1818
elektrische Steuereinrichtungelectrical control device
2020
VordüsendruckerfassungsvorrichtungVordüsendruckerfassungsvorrichtung
2222
NachdüsendruckerfassungsvorrichtungNachdüsendruckerfassungsvorrichtung
2424
VordüsentemperatursensorVordüsentemperatursensor
2626
NachdüsentemperatursensorNachdüsentemperatursensor
AA
DüsenquerschnittsflächeNozzle cross-sectional area
cD c D
DüsenbeiwertDüsenbeiwert
c*c *
kritischer Durchflussfaktorcritical Flow Factor
RR
spezifische Gaskonstantespecific gas constant
TT
Temperaturtemperature
pp
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Claims (11)

Verfahren zum Erzeugen eines Gasstroms, das folgende Schritte umfasst: a) Vorgeben eines Massestroms (QPr) des Gasstroms, b) Leiten eines Hauptgasstroms mit einem Vordüsen-Eingangsdruck (p1) durch eine Vordüse (4), c) Leiten des Hauptgasstroms durch eine hinter der Vordüse (4) angeordnete Hauptgasleitung (6), die einen Verbindungspunkt (8) aufweist, an dem eine Abzweigleitung (10) abzweigt, d) Leiten des Hauptgasstroms durch eine hinter der Hauptgasleitung (6) angeordnete Nachdüse (16), e) Einstellen des Vordüsen-Eingangsdrucks (p1) so, dass die Vordüse (4) und die Nachdüse (16) kritisch betrieben werden, und f) Betätigen eines in der Abzweigleitung (10) vorgesehenen Abzweigventils (12), so dass ein Nachdüsen-Eingangsdruck (p2), der vor der Nachdüse (16) herrscht, auf einen Nachdüsen-Eingangs-Solldruck (p2,Soll) geändert wird, bei dem sich in der Abzweigleitung (10) der Gasstrom mit dem vorgegebenen Massestrom (QPr) einstellt.A method of generating a gas stream, comprising the steps of: a) setting a mass flow (Q Pr ) of the gas stream, b) passing a main gas stream having a pre-nozzle inlet pressure (p 1 ) through a pre-nozzle ( 4 ), c) passing the main gas stream through one behind the pre-nozzle ( 4 ) arranged main gas line ( 6 ), which has a connection point ( 8th ), to which a branch line ( 10 ), d) passing the main gas stream through one behind the main gas line ( 6 ) arranged Nachdüse ( 16 ), e) adjusting the pre-nozzle inlet pressure (p 1 ) so that the pre-nozzle ( 4 ) and the Nachdüse ( 16 ) are operated critically, and f) actuating one in the branch line ( 10 ) branching valve ( 12 ), so that a post-nozzle inlet pressure (p 2 ), in front of the Nachdüse ( 16 ), is changed to a post-nozzle input target pressure (p 2, Soll ), in which in the branch line ( 10 ) adjusts the gas flow with the predetermined mass flow (Q Pr ). Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt: – Errechnen des Nachdüsen-Eingangssolldrucks (p2,Soll) aus dem vorgegebenen Massestrom (QPr) und dem Vordüsen-Eingangsdruck (p1).A method according to claim 1, characterized by the step: - calculating the post-nozzle input target pressure (p 2, target ) from the predetermined mass flow (Q Pr ) and the pre-nozzle inlet pressure (p 1 ). Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt: – Errechnen des Nachdüsen-Eingangs-Solldrucks (p2,Soll) gemäß der Formel:
Figure 00170001
wobei d der Halsdurchmesser einer Düse, cD der Düsenbeiwert einer Düse, c* der kritische Durchflussfaktor einer Düse, p der Eingangsdruck einer Düse, T die Eingangstemperatur einer Düse und R die spezifische Gaskonstante des Gases in einer Düse bezeichnet und Größen der Vordüse mit dem Index 1 und Größen der Nachdüse mit dem Index 2 gekennzeichnet sind.A method according to claim 2, characterized by the step of: calculating the post-nozzle input target pressure (p 2, target ) according to the formula:
Figure 00170001
where d is the throat diameter of a nozzle, c D of Düsenbeiwert a nozzle, c *, the input temperature of a nozzle and R is the specific gas constant of the gas, the critical flow factor of a nozzle, p is the input pressure of a nozzle, T in a nozzle and sizes of the pre-nozzle to the Index 1 and sizes of the Nachdüse are marked with the index 2. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Schritte – Erfassen einer Vordüsen-Eingangstemperatur (T1) des Gasstromes vor der Vordüse (4), – Erfassen einer Nachdüsen-Eingangstemperatur (T2) des Gasstroms vor der Nachdüse (16) und – Bestimmen des Nachdüsen-Eingangssolldrucks (p2,Soll) aus dem vorgegebenen Massestrom (QPr), dem Vordüsen-Eingangsdruck (p1), der Vordüsen-Eingangstemperatur (T1) und der Nachdüsen-Eingangstemperatur (T2)Method according to Claim 3, characterized by the steps of - detecting a pre-nozzle inlet temperature (T 1 ) of the gas stream in front of the pre-nozzle ( 4 ), - detecting a post-nozzle inlet temperature (T 2 ) of the gas stream before the Nachdüse ( 16 ) and - determining the post-nozzle input target pressure (p 2, target ) from the predetermined mass flow (Q Pr ), the pre-nozzle inlet pressure (p 1 ), the pre-nozzle inlet temperature (T 1 ) and the post-nozzle inlet temperature (T 2 ) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Nachdüsen-Eingangssolldruck (p2,Soll) die folgenden Schritte umfasst: a) Setzen eines Startwertes für eine Nachdüsengaskonstante (R20) auf die Vordüsengaskonstante (R1) und für den kritischen Durchflussfaktor c*20 = c*2 der Nachdüse (16), b) Berechnen eines Iterations-Massestroms (QPr,0) gemäß der Formel
Figure 00180001
c) Berechnen verbesserter Iterationswerte R21 für die Nachdüsengaskonstante und c*21 für den kritischen Durchflussfaktor der Nachdüse (16) aus dem Mischungsverhältnis des Massestromes (Qm1) durch die Vordüse (4) und dem Iterationsmassestrom (QPr,0), d) Fortschreiten in den nächsten Iterationsschritt durch Setzen R20 = R21 und c*20 = c*21 , e) Wiederholen der Schritte b) bis e) bis eine Änderung des Iterations-Massestrom (QPr,0) von einem Iterationsschritt zum nächsten Iterationsschritt einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und f) Setzen des Massestromes QPr auf den Iterations-Massestrom = QPr,0.The method of claim 4, wherein determining the post-nozzle input target pressure (p 2, target ) comprises the steps of: a) setting a start-up gas constant (R 20 ) start value to the pilot gas constant (R 1 ) and to the critical flow factor c * 20 = c * 2 the Nachdüse ( 16 b) calculating an iteration mass flow (Q Pr, 0 ) according to the formula
Figure 00180001
c) calculating improved iteration values R 21 for the post-nozzle gas constant and c * 21 for the critical flow factor of the post nozzle ( 16 ) from the mixing ratio of the mass flow (Q m1 ) through the pre-nozzle ( 4 ) and the iteration mass flow (Q Pr, 0 ), d) progression into the next iteration step by setting R 20 = R 21 and c * 20 = c * 21 . e) repeating steps b) to e) until a change in the iteration mass flow (Q Pr, 0 ) from one iteration step to the next iteration step falls below a predetermined value, and f) setting the mass flow Q Pr to the iteration mass flow = Q Pr , 0 . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigen des in der Abzweigleitung (10) vorgesehenen Abzweigventils (12) durch eine elektrische Steuereinrichtung (18) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation of the in the branch line ( 10 ) branching valve ( 12 ) by an electrical control device ( 18 ) he follows. Gasstromerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Gasstroms mit vorgegebenem Massestrom (QPr) mit a) einer kritisch betreibbaren Vordüse (4), b) einer kritisch betreibbaren Nachdüse (16), die mit der Vordüse (4) in Reihe geschaltet ist, c) einer die Vordüse (4) und die Nachdüse (16) verbindenden Hauptgasleitung (6), d) einer von der Hauptgasleitung (6) abzweigenden Abzweigleitung (10), e) einem in der Abzweigleitung (10) vorgesehenen Abzweigventil (12), f) einer Vordüsendruckerfassungsvorrichtung (20) zum Erfassen eines vor der Vordüse (4) herrschenden Vordüsen-Eingangsdrucks (p1) und g) einer Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung (22) zum Erfassen eines vor der Nachdüse (16) herrschenden Nachdüsen-Eingangsdruckes (p2).Gas flow generating device for generating a gas flow with a predetermined mass flow (Q Pr ) with a) a critically operable pre-nozzle ( 4 ), b) a critically operable Nachdüse ( 16 ) with the pre-nozzle ( 4 ) is connected in series, c) one of the pre-nozzle ( 4 ) and the Nachdüse ( 16 ) connecting main gas line ( 6 ), d) one of the main gas line ( 6 ) branching branch line ( 10 ), e) one in the branch line ( 10 ) provided branch valve ( 12 ), f) a pre-pressure detecting device ( 20 ) for detecting one in front of the pre-nozzle ( 4 ) prevailing nozzle inlet pressure (p 1 ) and g) a Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung ( 22 ) for detecting a front of the Nachdüse ( 16 ) prevailing Nachdüsen input pressure (p 2 ). Gasstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch – einen Vordüsentemperatursensor zum Erfassen einer vor der Vordüse (4) herrschenden Vordüseneingangstemperatur (T1) und – einen Nachdüsentemperatursensor zum Erfassen einer vor der Nachdüse (16) herrschenden Nachdüseneingangstemperatur (T2).A gas flow generating device according to claim 7, characterized by - a pre-nozzle temperature sensor for detecting a front of the pre-nozzle ( 4 ) prevailing inlet inlet temperature (T 1 ) and - a Nachdüsentemperatursensor for detecting a front of the Nachdüse ( 16 ) prevailing Nachdüseneingangstemperatur (T 2 ). Gasstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine elektrische Steuereinrichtung (18), die mit der Vordüsendruckerfassungsvorrichtung (20), der Nachdüsendruckerfassungsvorrichtung (22) und dem Abzweigventil (12) verbunden ist und die zum Steuern und/oder Regeln des Abzweigventils (12) eingerichtet ist.Gas flow generating device according to claim 7 or 8, characterized by an electrical control device ( 18 ) connected to the pilot nozzle pressure sensing device ( 20 ), the post-nozzle pressure detecting device ( 22 ) and the branch valve ( 12 ) and for controlling and / or regulating the branch valve ( 12 ) is set up. Gasstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuereinrichtung (18) mit dem Vordüsentemperatursensor und dem Nachdüsentemperatursensor verbunden ist.Gas flow generating device according to claim 9, characterized in that the electrical control device ( 18 ) is connected to the pre-nozzle temperature sensor and the post-nozzle temperature sensor. Gasstromerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuereinrichtung (18) ausgebildet ist zum Durchführen eines Verfahrens mit den Schritten a) Erfassen des vorgegebenen Massestroms (QPr), b) Erfassen des Vordüsen-Eingangsdruckes (p1), c) Errechnen des Nachdüsen-Eingangssolldrucks (p2,Soll), d) Einstellen des Nachdüsen-Eingangsdruckes (p2) auf den Nachdüsen-Eingangssolldruck (p2,Soll) durch Betätigen des Abzweigventils (12).Gas flow generating device according to claim 9 or 10, characterized in that the electrical control device ( 18 ) is adapted to carry out a method comprising the steps of a) detecting the predetermined mass flow (Q Pr ), b) detecting the pre-nozzle inlet pressure (p 1 ), c) calculating the Nachdüseningangolldrucks (p 2, Soll ), d) adjusting of the post-nozzle inlet pressure (p 2 ) to the post-nozzle inlet target pressure (p 2, setpoint ) by actuating the branch valve (FIG. 12 ).
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011010170A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-02 Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Non-interacting method for switching flows of liquid, for use in calibrating volumetric flow meter, involves decreasing flow of liquid through valves, so that liquid from supply line partially flows into derivative
CN103512742A (en) * 2013-10-01 2014-01-15 长春市计量检定测试技术研究院 Oxygen inhalator calibrating apparatus
CN109895661A (en) * 2017-12-08 2019-06-18 丰田自动车工程及制造北美公司 Feedforward and feedback control are realized in state demodulator
EP4235118A1 (en) 2022-02-28 2023-08-30 Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig und Berlin Method for producing a gas mixture and gas mixture production installation

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4753095A (en) * 1986-06-16 1988-06-28 Chevron Research Company Method for determining real gas effects in critical flow nozzles
DE19824098A1 (en) * 1998-05-29 1999-12-16 Alois Ehrler System for producing fluid flow with specifiable volume or mass flow amount

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4753095A (en) * 1986-06-16 1988-06-28 Chevron Research Company Method for determining real gas effects in critical flow nozzles
DE19824098A1 (en) * 1998-05-29 1999-12-16 Alois Ehrler System for producing fluid flow with specifiable volume or mass flow amount

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011010170A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-02 Bundesrepublik Deutschland, vertr.d.d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, d.vertr.d.d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Non-interacting method for switching flows of liquid, for use in calibrating volumetric flow meter, involves decreasing flow of liquid through valves, so that liquid from supply line partially flows into derivative
CN103512742A (en) * 2013-10-01 2014-01-15 长春市计量检定测试技术研究院 Oxygen inhalator calibrating apparatus
CN109895661A (en) * 2017-12-08 2019-06-18 丰田自动车工程及制造北美公司 Feedforward and feedback control are realized in state demodulator
EP4235118A1 (en) 2022-02-28 2023-08-30 Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig und Berlin Method for producing a gas mixture and gas mixture production installation
DE102022104748A1 (en) 2022-02-28 2023-08-31 Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig Und Berlin Process for producing a gas mixture and gas mixture production plant

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