DE202010000391U1 - Device for setting predetermined dilution rates for measuring odors by means of dynamic olfactometry - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Einstellung vorgegebener Verdünnungsraten zur Messung von Gerüchen mittels der dynamischen Olfaktometrie, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Injektor (7) eine Treibleitung (13) für geruchsneutrale Luft (11) mündet, die über einen Mass Flow Controller (10) führt,
– in den Injektor (7) eine Saugleitung (14) mündet, an die wahlweise geruchsneutrales Kalibriergas aus einem unter Umgebungsdruck stehenden Gasbehälter (1) oder geruchsintensive Luft aus einem unter Umgebungsdruck stehenden Probenbehälter (2) zuführbar sind,
– in der Saugleitung (14) ein Mass Flow Meter (4) sowie ein Regelventil (5) angeordnet sind, wobei das Regelventil (5) über einen zugehörigen Stellantrieb (6) verfügt.Device for setting predetermined dilution rates for the measurement of odors by means of dynamic olfactometry, characterized in that in an injector (7) a tapping line (13) for odor-free air (11) leads, which leads via a mass flow controller (10),
- In the injector (7) a suction line (14) opens, are fed to the optional odorless calibration gas from an under ambient pressure gas container (1) or odorous air from an under ambient pressure sample container (2),
- In the suction line (14) a mass flow meter (4) and a control valve (5) are arranged, wherein the control valve (5) via an associated actuator (6) has.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung vorgegebener Verdünnungsraten zur Messung von Gerüchen mittels der dynamischen Olfaktometrie.The The invention relates to a device for setting predetermined Dilution rates for measuring odors using dynamic olfactometry.
Die Olfaktometrie ist die olfaktorische Wahrnehmung der menschlichen Nase an riechende Medien. Dabei gibt es verschiedene Gerätetypen, die sich im wesentlichen durch die Art der Verdünnungsmethoden unterscheiden.The Olfactometry is the olfactory perception of the human Nose to smelling media. There are different types of devices, which differ essentially by the nature of the dilution methods.
Bei der statischen Verdünnung werden zwei bekannte Gasvolumina, wovon je eins geruchsbehaftet und eins geruchlos ist, vermischt. Aus dem Verhältnis der Gasvolumina ergibt sich die Verdünnung.at the static dilution will be two known gas volumes, of which one is odorous and one is odorless, mixed. From the ratio of the gas volumes results in the dilution.
Die dynamische Verdünnung basiert auf der Vermischung zweier bekannter Gasströme, der Geruchsprobe und Neutralluft. Die Verdünnung wird aus den Volumenströmen berechnet. Analog zur Bezeichnung bei der statischen Verdünnung spricht man bei Geräten, die zwei Gasströme vermischen und durch einen gemeinsamen Ausgang fördern von dynamischen Olfaktometern bzw. von dynamischer Olfaktometrie.The Dynamic dilution is based on the mixing of two known gas streams, odor sample and neutral air. The dilution is calculated from the volume flows. Analogous to the term used in static dilution one with devices that mix two gas streams and by a common output promote dynamic Olfaktometer or of dynamic olfactometry.
Der Vorteil der dynamischen Verdünnung ist die größere Flexibilität bei der Darbietung von wechselnden Verdünnungsraten und der geringere Verbrauch des geruchsbehafteten Gases.Of the The advantage of the dynamic dilution is the larger one Flexibility in the presentation of changing dilution rates and the lower consumption of the odorous gas.
Bei der Geruchsbestimmung wird die Konzentration an geruchsintensiven Gasanteilen so lange schrittweise erhöht, bis ein Proband die Gerüche wahrnimmt. Dabei müssen Verdünnungsstufen von kleiner 1:65 000 bis 1:4 realisiert werden. Der den Probanden über eine Nasenmaske dargebotene, mit geruchsintensiven Gasanteilen angereicherte Luftstrom liegt unter Standardbedingungen bei ca. 20 l/min.at The odor determination is the concentration of odorous Gas proportions increased gradually until a subject perceives the odors. There must be dilution levels be realized from less than 1:65 000 to 1: 4. The subject over a nasal mask presented, enriched with odorous gas components Air flow is under standard conditions at about 20 l / min.
Das zu verdünnende, geruchsintensive Gasgemisch besteht in ca. 95% aller Untersuchungsfälle aus max. 2 Vol.-% Luftfeuchte, aus Geruchsstoffen, wie Ammoniak-, Sulfat- und Sulfidverbindungen, aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen usw., mit einem Masseanteil von 5 mg/l, aus Schwebstoffen von Crack-Produkten der Kohlenwasserstoffverbindungen mit einer Partikelgröße << 1 μm mit Massenanteilen im ppm-Bereich. Der Rest ist Luft.The to be diluted, odorous gas mixture consists in approx. 95% of all examination cases from max. 2 vol.% Air humidity, from odorous substances, such as ammonia, sulphate and sulphide compounds, aromatic hydrocarbon compounds, etc., by mass of 5 mg / l, of particulate matter from cracking products of the hydrocarbon compounds with a particle size << 1 μm with mass fractions in the ppm range. The rest is air.
Volumendurchflussmessgeräte liefern ein Messergebnis „Betriebsliter/Zeit”, das den Einwirkungen von Druck und Temperatur unterliegt. Massendurchflussmessgeräte kommen dem Wunsch des Anwenders entgegen, ohne Umrechnung ein Normlitersignal zu erhalten. Geräte dieser Kategorie messen die Masse des durchströmenden Gases in „Gramm/Zeit”. Wenn man die Dichte des Gases kennt ist eine Kalibrierung in „Normliter/Zeit” möglich. Die Messgeräte liefern gasartabhängige Daten.Volume flowmeters deliver a measurement result "operational liters / time", which is subject to the effects of pressure and temperature. Mass flowmeters meet the user's request, without conversion, a standard lite signal to obtain. Devices of this category measure the mass of the flowing through Gases in "grams / time". When you look at the density of the Gases knows a calibration in "standard liters / time" is possible. The measuring devices supply gas type-dependent data.
Für
die Geräte sollten keine Materialien verwendet werden,
die einen starken Eigengeruch aufweisen oder dazu neigen, mit den
Geruchsstoffen zu reagieren und diese dadurch verändern.
Um trotz sorgfältiger Materialauswahl Restrisiken zu vermeiden,
sollte man zusätzlich danach streben, Leitungslängen
für die Geruchsprobe möglichst kurz zu halten.
Im technischen Bereich schreibt die
Ein Problem dabei ist es, dass bei verändernden Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Beschaffenheit und der Zusammensetzung der Geruchsproben (Inhaltsstoffe, Temperatur, Wassergehalt ...), bei gleichen Volumenströmen abweichende Messergebnisse von den Messgeräten angezeigt werden, besonders dann, wenn gasartabhängige Messmethoden genutzt werden. Des Weiteren besitzen einige Messgeräte eine zu geringe Messspanne, so dass sehr viele Messgeräte erforderlich sind, um den gesamten Messbereich von 5000–0,1 ml/min abzudecken oder sie sind ungeeignet, weil bei den niedrigen Fließraten der Messfehler erheblich zunimmt.One Problem here is that in changing conditions, especially regarding the nature and composition odor samples (ingredients, temperature, water content ...), Deviating measurement results for the same volume flows from the gauges, especially if Gas-type-dependent measurement methods are used. Furthermore some meters have too small a span, so a lot of gauges are needed to get that cover the entire measuring range of 5000-0.1 ml / min or they are unsuitable because at low flow rates the measurement error increases considerably.
Bisher wurden als Gasmessgeräte so genannte Rotameter eingesetzt. Sie arbeiten nach dem Wirkdruckverfahren und besitzen einen technisch einfachen Aufbau. Der Einfluss von höheren Luftfeuchten und Schwebstoffanteilen auf das Messergebnis ist gegenüber anderen Messverfahren als gering einzuschätzen. Von Nachteil ist, dass bei Verdünnungsraten von 1:65000 Fließraten von < 1 ml/min mit dem Schwebekörper des Rotameters erfasst werden müssen, was bei den geforderten geringen Fließraten technisch kaum realisierbar ist. Das heißt, verfahrenstechnisch bedingt steigt mit zunehmender Verdünnung die Messunsicherheit erheblich. Außerdem ist die Messspanne mit 10:1 gering, so dass eine erhebliche Anzahl von Rotametern erforderlich wird, damit Verdünnungsstufen von 1:4 bis 1:65000 gemessen werden können. Des Weiteren muss während der Messung das Rotameter eine senkrechte Position einnehmen und beim Transport sollten die leicht beweglichen Schwebekörper gegen Stoßbelastung gesichert sein.So far, gas meters have been used as so-called rotameters. They work according to the differential pressure method and have a technically simple structure. The influence of higher humidities and suspended solids on the measurement result should be considered low compared to other measuring methods. The disadvantage is that at dilution rates of 1: 65,000 flow rates of <1 ml / min must be recorded with the float of the rotameter, which is technically hardly feasible at the required low flow rates. In other words, with increasing dilution the process uncertainty increases considerably. In addition, the 10: 1 span is low, allowing a significant number of rotameters so that dilution levels of 1: 4 to 1: 65000 can be measured. Furthermore, during the measurement, the rotameter must assume a vertical position and during transport, the easily movable floats should be protected against shock loading.
Eine ähnliche Messspanne besitzen so genannte Messblenden, deren Einsatzgrenze durch den noch messbaren Differenzdruck bestimmt wird.A similar Span have so-called orifices whose limit of use is determined by the still measurable differential pressure.
In
In der letzten Zeit wurden Gasmessgeräte entwickelt, deren Sensoren digital auswertbare, elektronisch dokumentierbare Messdaten liefern und ausgewählt nach den Randbedingungen, z. B. die Realisierung von Verdünnungsstufen bis zu 1:65000, softwaretechnisch alle nötigen Vorgänge zu steuern sowie relevante Daten im Speicher ablegen zu können. Sie sind in naher Zukunft eine unabdingbare Voraussetzung für die Zertifizierung von Olfaktometern.In Gas meters have recently been developed whose Sensors digitally evaluable, electronically documented measurement data deliver and selected according to the boundary conditions, eg. B. the realization of dilution stages up to 1: 65000, software-technically to control all necessary processes and store relevant data in memory. she are in the near future an indispensable requirement for the certification of olfactometers.
Es handelt es sich um Gasmessgeräte,
- a) die nach dem Karman'schen Phänomen der Wirbelablösung reagieren, d. h. die Wirbelablösefrequenz ist dann ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit. Sie sind für Gasflüsse von > 100 ml/min geeignet,
- b) deren Messverfahren auf dem Coriolis-Prinzip beruhen und ab 1 l/min eingesetzt werden,
- c) die das anemometrische Prinzip nutzen und gegenüber a) und b) bei größerer Messspanne eine hohe Empfindlichkeit auch bei geringsten Durchflussmengen, d. h. < 1 ml/min aufweisen.
- a) which react according to the Karman phenomenon of vortex shedding, ie the vortex shedding frequency is then a measure of the flow velocity. They are suitable for gas flows of> 100 ml / min,
- b) whose measuring methods are based on the Coriolis principle and are used from 1 l / min,
- c) which use the anemometric principle and have a high sensitivity with respect to a) and b) with a larger measuring span even at very low flow rates, ie <1 ml / min.
Das exakte Messen von Luftmengen gehört zu den komplexen Aufgaben der physikalischen Messtechnik und bei fast allen Messgeräten geht man davon aus, dass die Messgrößen eine Genauigkeit von < 0,5% haben sollen.The Accurate measuring of air volumes is one of the complex tasks physical measuring technology and almost all measuring instruments it is assumed that the measured quantities are accurate of <0.5% should.
Für das oben beschriebene dynamische Gasverdünnungssystem setzt sich der ausgewiesene, gerätetechnische Summenfehler aus einzelnen zufälligen bzw. systematischen Messfehlern zusammen.For sets the dynamic gas dilution system described above the reported, device-technical summation error individual random or systematic measurement errors together.
Unter der Annahme, dass ein Gasmessgerät nach dem anemometrischen Prinzip gemäß c) ausgewählt wird, was den genannten Randbedingungen für die olfaktometrische Bestimmung noch am nächsten kommt, soll die Entstehung des möglichen Summenfehlers, zusammengesetzt aus systematischen und zufälligen Messfehlern, die durch die verwendeten Gerätschaften hervorgerufen werden, näher erläutert werden. Diese können sein:
- – systematische Messfehler der verwendeten Gasmessgeräte, bezogen auf die Kalibrierung mit reiner Luft,
- – zufällige Messfehler der verwendeten Gasmessgeräte, hervorgerufen durch im Kalibriergas vorhandene Luftfeuchte und Geruchsstoffe,
- – zufälliger Messfehler, wenn sich an den Sensoren der Gasmessgeräte Schwebstoffe von Crack-Produkten der Kohlenwasserstoffverbindungen ablagern,
- – zufälliger Messfehler, wenn sich die Oberfläche der Sensoren des Gasmessgerätes, hervorgerufen durch die Geruchsstoffe, chemisch verändert,
- – zufälliger Messfehler nach Reinigung der Messzelle des Gasmessgerätes bei nicht erfolgter Nachkalibrierung mit reiner Luft,
- – zufälliger Messfehler durch eine veränderte Ventilnadelstellung und der damit verbundene Einfluss auf den Durchflusskoeffizienten,
- – zufälliger Messfehler durch eine Veränderung der Düsenabmaße in einer verwendeten Injektordüse und der damit verbundene Einfluss auf das Saugvermögen.
- - systematic measurement errors of the gas measuring instruments used, based on the calibration with pure air,
- - random measuring errors of the gas measuring instruments used, caused by humidity and odors present in the calibration gas,
- - random measurement error, if suspended on the sensors of the gas meters suspended matter from crack products of hydrocarbon compounds,
- - random measurement error, if the surface of the sensors of the gas detector, caused by the odors, chemically changes,
- - accidental measurement error after cleaning the measuring cell of the gas measuring instrument in case of non-recalibration with pure air,
- - random measurement error due to a changed valve needle position and the associated influence on the flow coefficient,
- - Random measurement error due to a change in the nozzle dimensions in a used injector nozzle and the associated influence on the pumping speed.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Einstellung vorgegebener Verdünnungsraten zur Messung von Gerüchen mittels der dynamischen Olfaktometrie vorzuschlagen, bei denen Verdünnungsraten über einen sehr großen Messbereich exakt einstellbar sind und bei denen zufällige Messfehler auf ein vernachlässigbares Maß reduziert werden. Dabei sollen auch bei wechselnden Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Beschaffenheit und der Zusammensetzung der Geruchsproben, immer genaue Verdünnungsraten einstellbar sein.task The invention is a device for setting predetermined Dilution rates for measuring odors using of dynamic olfactometry, where dilution rates exceed a very large measuring range are precisely adjustable and where random measurement errors are negligible Measure be reduced. It should also be changing Conditions, in particular with regard to the nature and the Composition of the odor samples, always accurate dilution rates be adjustable.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.According to the invention the problem is solved by the features of the protection claim 1. Ausgestaltende features are in the dependent claims 2 to 6 described.
Bei der Vorrichtung zur Einstellung vorgegebener Verdünnungsraten zur Messung von Gerüchen mittels der dynamischen Olfaktometrie werden über einen Injektor geruchsneutrale Luft als Treibmedium und unterschiedlich einstellbare Mengen an geruchsintensiver Luft als Saugmedium aus einem Probenbehälter zugeführt, in dem die geruchsneutrale Luft unter Normaldruck steht. In der Treibleitung befindet sich ein Mass Flow Controller und in der Saugleitung ein Mass Flow Meter. Die am Mass Flow Meter durchströmende Flussmenge wird mit Hilfe des extern ansteuerbaren Regelventiles eingestellt.at the device for setting predetermined dilution rates for measuring odors by means of dynamic olfactometry Odorless air is used as the driving medium via an injector and differently adjustable amounts of odorous air fed as suction medium from a sample container, in which the odorless air is under normal pressure. In the Motor is a mass flow controller and in the suction line a mass flow meter. The mass flows through the mass flow meter Flow rate is controlled by means of the externally controllable control valve set.
Der Betrieb der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor der eigentlichen olfaktometrischen Messung eine Montagekalibrierung derart erfolgt, indem bei einem konstanten Luftstrom in der Treibleitung das sich in der Saugleitung befindliche Mass Flow Meter von einem Kalibriergas mit einer Reihe von unterschiedlichen Durchflussmengen beaufschlagt wird. Die unterschiedlichen Durchflussmengen am als Aktor wirkenden Mass Flow Meter werden jeweils einer definierten Stellung des als Reaktor wirkenden Regelventiles zugeordnet und bilden eine Kalibrierreihe.Of the Operation of the device is characterized in that before the actual olfactometric measurement a mounting calibration this is done by the at a constant air flow in the treble line the mass flow meter located in the suction line of a calibration gas subjected to a number of different flow rates becomes. The different flow rates on acting as an actuator Mass flow meters are each assigned a defined position as the Reactor associated control valve assigned and form a calibration series.
Die so durchgeführte Kalibrierung, die als Montagekalibrierung bezeichnet wird, ist eine unabdingbare Vo raussetzung dafür, dass bei der anschließenden olfaktometrischen Messung die gewünschten Verdünnungsraten dann mit Hilfe der definierten Positionen des als Aktor wirkenden Regelventiles aus der Kalibrierreihe eingestellt werden, damit eine möglichst gasartunabhängige Messung erfolgt und typische, zufällige Messfehler, die besonders bei der dynamische Verdünnung entstehen können, nahezu ausgeschlossen werden.The so performed calibration, as a mounting calibration is an indispensable prerequisite for that in the subsequent olfactometric measurement the desired dilution rates then with the help of defined positions of acting as an actuator control valve the calibration series are set so that as possible gas-independent measurement and typical, random measurement errors, which can occur especially with the dynamic dilution, almost excluded.
In vorgewählten Zeitabständen bzw. bei abweichenden Einsatzbedingungen erfolgt eine Nachkalibrierung mit dem gleichen Kalibriergas unter der Bedingung, dass das Regelventils als Aktor und Mass Flow Meter als Reaktor fungiert. Entgegen der Montagekalibrierung reicht es aber zur Kontrolle aus, wenn einige Positionen für unterschiedliche Verdünnungsraten des als Aktor wirkenden Regelventiles und deren Messanzeigen am Durchflussmessgerät mit dem Ergebnis der Montagekalibrierung verglichen werden. Bei Abweichungen erfolgt eine Fehleranalyse und ggf. deren Abstellung.In preselected intervals or, if different Operating conditions, a recalibration with the same Calibration gas on the condition that the control valve as an actuator and Mass Flow Meter acts as a reactor. Contrary to the assembly calibration But it is sufficient for control, if some positions for different dilution rates of acting as an actuator Control valves and their indicators on the flowmeter be compared with the result of the mounting calibration. at Deviations occur an error analysis and possibly their shutdown.
Es ist vorteilhaft, wenn das Mass Flow Meter für die Messung der geruchsintensiven Luft nach dem anemometrischen Messprinzip durch Messung der Differenz der Wärmeleitfähigkeit arbeitet. Die Geräte sind in der Lage, Fließraten von 5000 bis 0,1 ml/min zu messen. Durch die relativ breite Messspanne werden recht wenige Messgeräte benötigt.It is beneficial if the mass flow meter for the measurement the odor-intensive air according to the anemometric measuring principle by measuring the difference in thermal conductivity is working. The devices are capable of flow rates from 5000 to 0.1 ml / min. Due to the relatively wide measuring span quite a few gauges are needed.
Die
Vorrichtung ist wie folgt aufgebaut:
Ein Injektor dient zur
eigentlichen Mischung von geruchsneutraler Luft und geruchsintensiver
Luft. Die in den Injektor mündende Treibleitung für
die geruchsneutrale Luftmenge wird von einem Mass Flow Controller
gemessen und eingestellt. In den Injektor mündet weiterhin
eine Saugleitung, an die wahlweise Kalibriergas aus einem Gasbehälter
oder geruchsintensive Luft aus einem Probenbehälter zuführbar
ist. In der Saugleitung befinden sich ein Mass Flow Meter sowie
ein Regelventil mit zugehörigem Stellantrieb und einer
Positionsanzeige.The device is constructed as follows:
An injector is used for the actual mixture of odor-neutral air and odor-intensive air. The fuel line for the odor-free air flow into the injector is measured and adjusted by a mass flow controller. In the injector also opens a suction line to the optional calibration gas from a gas container or odor-intensive air from a sample container can be fed. In the suction line there are a mass flow meter and a control valve with associated actuator and a position indicator.
Die wahlweise Zuführung von Kalibriergas aus dem Gasbehälter oder geruchsintensiver Luft aus einem Probenbehälter kann mittels eines umschaltbaren Verteilers erfolgen, der vorzugsweise ein Mehrwegeventil ist. Der Verteiler verbindet somit jeweils einen der beiden Behälter mit dem Mass Flow Meter und dem Regelventil in der Saugleitung.The optional supply of calibration gas from the gas container or odorous air from a sample container take place by means of a switchable distributor, preferably is a multi-way valve. The distributor thus connects one each the two containers with the mass flow meter and the control valve in the suction line.
Der Gas- bzw. Probenbehälter kann aus einem gasdichten, zerreißfesten Kunststoff bestehen. Wichtig dabei ist, dass er gegenüber dem Umgebungsdruck nachgeben kann. Damit wird erreicht, dass sich das Gas, unabhängig von der vorhandenen Gasmenge im Behälter, immer unter Normaldruckbedingungen befindet.Of the Gas or sample container can be made of a gas-tight, tear-resistant Plastic exist. It is important that he is opposite can yield to the ambient pressure. This will achieve that the gas, regardless of the amount of gas in the container, always under normal pressure conditions.
Das Regelventil in der Saugleitung kann ein Nadelventil sein, welches mittels eines Schrittmotores oder auch von Hand einstellbar ist. Bei der Handeinstellung wird die Ventilnadel mittels Gewindespindel in die vorgegebene Öffnungsposition des Nadelventilsitzes bewegt. Im Regelfall werden bei der Handeinstellung die durchgeführten Umdrehungen der Gewindespindel als indirektes Maß für die Öffnungsposition der Ventilnadel im Ventilsitz visuell am Ventilkörper angezeigt.The Control valve in the suction line may be a needle valve, which by means of a stepper motor or manually adjustable. For manual adjustment, the valve needle is threaded in the predetermined opening position of the needle valve seat emotional. As a rule, the manual adjustment is performed Revolutions of the threaded spindle as an indirect measure for the opening position of the valve needle in the valve seat visually displayed on the valve body.
Als Regelventil kann auch ein Magnetventil, beispielsweise ein elektromagnetisches Proportionalventil inklusive der elektrischen Ansteuerung, verwendet werden.As a control valve can also be a solenoid valve, such as an electromagnetic proportional valve including the electrical control, to be used.
Als Gasdurchflussmessgeräte werden Mass Flow Meter für die Saugleitung und Mass Flow Controller für die Treibleitung eingesetzt, die nach dem anemometrischen Messprinzip durch Messung der Differenz der Wärmeleitfähigkeit arbeiten. Sie sollten werkseitig mit trockener Luft oder Stickstoff kalibriert sein. Im Unterschied zu einem Mass Flow Meter besitzt der Mass Flow Controller ein zusätzlich integriertes Steuerventil.When Gas flow meters become mass flow meters for the suction line and mass flow controller for the haulage line used according to the anemometric measuring principle by measurement the difference in thermal conductivity work. They should be factory calibrated with dry air or nitrogen be. In contrast to a mass flow meter, the mass flow has Controller an additional integrated control valve.
Um unnötige Messfehler zu vermeiden, sollte das Mass Flow Meter bei der Montagekalibrierung bzw. der Nachkalibrierung mit dem gleichen Kalibriergas kalibriert werden, wie es bei der werkseitigen Kalibrierung verwendet wurde.Around To avoid unnecessary measurement errors, the mass flow should be Meter during assembly calibration or recalibration with be calibrated to the same calibration gas as in the factory Calibration was used.
Der
Ablauf der Montagekalibrierung ist wie folgt:
Der Verteiler
in der Saugleitung befindet sich in geschlossener Position und hat
somit keinen Zugang zu dem Gasbehälter oder dem Probenbehälter.The sequence of the assembly calibration is as follows:
The distributor in the suction line is in the closed position and thus has no access to the gas container or the sample container.
Danach wird die Treibleitung geöffnet und mit Hilfe eines Manometers der Vordruck von beispielsweise 3,5 bar eingestellt. Nach dem Einschalten des Mass Flow Controllers öffnet sich das Regelventil und eine eingestellte Menge geruchsneutrale Luft wird dem Injektor konstant zugeführt. Die Standardluftmenge ist 20 l/min, bezogen auf eine Nasenmaske.After that the haulage line is opened and with the help of a manometer the form of, for example, 3.5 bar set. After turning on the mass flow controller opens the control valve and a set amount of odorless air becomes constant to the injector fed. The standard air volume is 20 l / min, based on a nasal mask.
Am Injektor entsteht saugseitig ein Unterdruck mit einem konstanten Saugvermögen.At the Injector creates a vacuum on the suction side with a constant Pumping speed.
Anschließend wird der Verteiler in die Position mit den Zugang zum Gasbehälter, der das Kalibriergas enthält, gebracht und die Montagekalibrierung des kompletten Gassystemes durchgeführt.Subsequently the distributor is in the position with access to the gas container, containing the calibration gas, brought and the mounting calibration of the complete gas system.
Der Gasbehälter mit dem Kalibriergas ist nun mit dem Mass Flow Meter, dem Regelventil, dem mittels Schrittmotor oder einem von Hand betätigten Stellantrieb und dem Injektor verbunden. Das Druckgefälle zwischen Gas behälter und der Saugseite am Injektor bewirkt, dass das Kalibriergas aus dem Gasbehälter durch das Mass Flow Meter einschließlich des Regelventiles in den Injektor gelangt und dort mit dem geruchsneutralen Luftstrom vermischt wird.Of the Gas tank with the calibration gas is now with the mass flow Meter, the control valve, the stepper motor or one of Hand operated actuator and connected to the injector. The pressure gradient between gas tank and the Suction side on the injector causes the calibration gas from the gas container through the mass flow meter including the control valve gets into the injector and there with the odorless air flow is mixed.
Die Montagekalibrierung erfolgt, indem unterschiedliche Durchflussmengen mittels des Regelventiles dem als Aktor fungierenden Mass Flow Meter zugeführt werden. Aus der vom Mass Flow Meter gemessenen Durchflussmenge und der dazu definierten Stellung, z. B. die erforderliche Anzahl der Spindelumdrehungen am Nadelventil, des als Reaktor wirkenden Regelventiles lässt sich dann eine Kalibrierreihe erstellen und als Kalibrierkurve „Fliesrate bzw. Durchflussmenge in ml/min in Abhängigkeit von den Spindelumdrehungen am Nadelventil” darstellen.The Assembly calibration is done by adding different flow rates by means of the control valve to act as an actor mass flow meter be supplied. From the flow rate measured by the Mass Flow Meter and the defined position, z. B. the required number the spindle revolutions on the needle valve, acting as a reactor Control valve can then create a calibration series and as a calibration curve "flow rate or flow rate in ml / min depending on the spindle revolutions at the needle valve ".
Mit der Montagekalibrierung wird das komplette Equipment einschließlich seiner systematischen Fehlerquellen definiert. Weiterhin wurde die Voraussetzung geschaffen, dass die später folgende Einstellung der erforderlichen Verdünnungsraten von der zu untersuchenden geruchsintensiven Luft, die sich im Probebehälter befindet, nahezu gasartunabhängig erfolgen kann.With The assembly calibration will include the complete equipment its systematic sources of error. Furthermore, the Condition created that the later following attitude the required dilution rates of the to be examined odorous air that is in the sample container, can be done almost gasartunabhängig.
Die zur Selbstkontrolle dienende Nachkalibrierung findet unter den Bedingungen statt, dass das Regelventil als Aktor und das Mass Flow Meter als Reaktor fungiert. Unter gleicher Voraussetzung findet dann später die eigentliche Verdünnung der geruchsintensiven Luft statt.The Self-checking recalibration takes place under the conditions instead of that the control valve is acting as the actuator and the mass flow meter as Reactor acts. Under the same condition will be found later the actual dilution of the odorous air instead.
Der
Ablauf der Nachkalibrierung ist wie folgt:
Die gerätetechnischen
Vorbereitungsarbeiten erfolgen bis zum Anschluss des Gasbehälters
mit Kalibriergas analog der Montagekalibrierung.The recalibration process is as follows:
The technical preparation work takes place until the connection of the gas container with calibration gas analogous to the calibration.
Nach einer festgelegten Zeit von beispielsweise 1 min für die Systemstabilisierung, werden mit Hilfe des Regelventiles als Aktor durch finite Schrittfolgen des Stellantriebes markante Messpunkte, die jeweils eine der vorgegebenen Verdünnungsraten repräsentieren, angefahren und das Messergebnis vom Mass Flow Meter angezeigt. Für den Fall, dass im Gasverdünnungssystem keine Einflussgrößen für mögliche zufällige Messfehler vorliegen, ist zu erwarten, dass das Messergebnis mit der vorher erstellten Montagekalibrierkurve innerhalb eines festgelegten Fehlerbereiches übereinstimmt.To a predetermined time of, for example, 1 minute for the System stabilization, are using the control valve as an actuator marked measuring points due to finite step sequences of the actuator each representing one of the predetermined dilution rates, approached and the measurement result of Mass Flow Meter displayed. For the case that in Gasverdünnungssystem no influencing factors for possible random measurement errors, is expected that the measurement result with the previously created Mounting calibration curve within a specified error range matches.
Die gefundenen Daten, wie die Anzahl der finiten Schrittfolgen des Stellantriebes pro markanten Messpunkt und die dazu vom Gasdurchflussmessgerät gemessene Durchflussmenge werden mit Hilfe einer rechnergestützten Software dokumentiert und abgespeichert. Für den Fall, dass das Messergebnis nicht mit der Montagekalibrierung übereinstimmt, kann die nachfolgende olfaktometrische Prüfung erst nach der Behebung des Problems und einer weiteren Nachkontrolle stattfinden. Danach kann die olfaktometrische Prüfung erfolgen.The data found, such as the number of finite step sequences of the actuator per striking measuring point and the measured by the gas flow meter flow rate are using a rech nergestützten software documented and stored. In the event that the measurement result does not agree with the assembly calibration, the subsequent olfactometric test can take place only after the problem has been corrected and further checked. Afterwards, the olfactometric test can be carried out.
Der Verteiler wird in die Position gebracht, mit der ein Zufluss der eigentlichen geruchsintensiven Probenluft aus dem Probenbehälter erfolgt.Of the Distributor is placed in the position with which an inflow of actual odorous sample air from the sample container he follows.
Nach einer festgelegten Zeit von z. B. 1 min findet erneut eine Systemstabilisierung statt. Dann wird analog der beschriebenen Nachkalibrierung die pro Messpunkt dokumentierte Anzahl von finiten Schrittfolgen für das Regelventil angefahren. Der so eingestellte Durchflusskoeffizient ist mit der bei der Selbstkontrolle durch das Gasdurchflussmessgerät gemessenen Durchflussmenge direkt vergleichbar. Die jeweilige Durchflussmenge des geruchsintensiven Gasgemisches wird vom Injektor angesaugt, mit dem geruchsneutralen Luftstrom vermischt und für die Geruchsanalyse genutzt.To a specified time of z. B. 1 min again finds a system stabilization instead of. Then, analogously to the recalibration described, the pro Measurement point documented number of finite step sequences for approached the control valve. The flow coefficient set in this way is with the self-checking by the gas flow meter measured flow rate directly comparable. The respective flow rate the odor-intensive gas mixture is sucked in by the injector, mixed with the odorless air stream and for the Odor analysis used.
Durch
den genannten Umstand, dass nach der Montagekalibrierung das Regelventil
als Aktor verwendet werden kann, ist eine nahezu gasartunabhängige
Messung für die gewünschten Verdünnungsraten
möglich, denn gemäß den Gleichungen für
die Durchflussbedingungen am Regelventil gilt allgemein: 
- Kv
- = Durchflusskoeffizient
- Δp
- = Druckdifferenz
- p1
- = Eintrittsdruck
- p2
- = Austrittsdruck
- QN
- = Durchflussmenge
- ρN
- = Dichte
- t1
- = Eintrittstemperatur
- K v
- = Flow coefficient
- Ap
- = Pressure difference
- p 1
- = Inlet pressure
- p 2
- = Outlet pressure
- Q N
- = Flow rate
- ρ N
- = Density
- t 1
- = Inlet temperature
Das bedeutet, dass im Vergleich zu Messungen nach dem Wärmeleitprinzip der Einfluss von veränderten physikalischen Größen Δp, ρN, p1 und t1 auf die gemessene Durchflussmenge geringer ist, unter anderem auch deshalb, weil sich in der Gleichung die Terme unter der Wurzel befinden.This means that the influence of altered physical quantities Δp, ρ N , p 1 and t 1 on the measured flow rate is lower compared to measurements based on the heat conduction principle, partly because in the equation the terms are below the root ,
Für die olfaktometrische Messung, bei der das geruchsintensive Gasgemisch eine maximale Luftfeuchte von 2 Vol.-% aufweisen sollte, die Masse des Geruchsstoffes bei 5 mg/l liegt und der Hauptanteil aus Luft (ca. 97 Vol.-%) besteht, ist die o. g. Bedingung für die Gasdichte gegenüber Luft nahezu erfüllt und zusätzlich der Einfluss von möglichen systematischen Messfehlern vernachlässigbar klein.For the olfactometric measurement, in which the odorous gas mixture should have a maximum air humidity of 2 vol .-%, the mass of the odorant is 5 mg / l and the majority of air (about 97 vol .-%), the o. g. Condition for the Gas density almost completely fulfilled and in addition to air the influence of possible systematic measurement errors negligible small.
Des Weiteren muss das Regelventil mit dem schrittmotorgesteuerten Stellantrieb oder einem handbetätigten Nadelventil die erforderliche, wiederholbare Einstell genauigkeit aufweisen.Of Furthermore, the control valve with the stepper motor controlled actuator or a hand-operated needle valve the required repeatable adjustment accuracy.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.following The invention will be closer to an embodiment explained.
Die
Ausgangspunkt
für die Messungen sind folgende Randbedingungen:
Die
Menge der geruchsneutralen Luft
The amount of odorless air
Allgemein werden für die olfaktometrischen Messungen Verdünnungsstufen von 22 bis 217 verlangt. Messtechnisch lassen sich die Verdünnungsstufen durch drei Mass Flow Meter mit den dazugehörigen Steuerventilen realisieren.Generally, dilution levels of 2 2 to 2 17 are required for olfactometric measurements. From a metrological point of view, the dilution stages can be realized by three mass flow meters with the associated control valves.
Für
den nachfolgend beschriebenen Anwendungsfall wurden Verdünnungsraten
im Bereich von 28 bis 216 ausgewählt
und in der nachfolgenden Tabelle fett gekennzeichnet, dazu die erforderlichen
Fliesraten angepasst an den geruchsneutralen Luftstrom von 20 l/min
berechnet und der Kv-Wert gemäß Gleichung für
die Randbedingung P2 < P1/2 
- Kv
- = Durchflusskoeffizient
- Δp
- = Druckdifferenz
- p1
- = Eintrittsdruck
- p2
- = Austrittsdruck
- QN
- = Durchflussmenge
- ρN
- = Dichte
- t1
- = Eintrittstemperatur
- K v
- = Flow coefficient
- Ap
- = Pressure difference
- p 1
- = Inlet pressure
- p 2
- = Outlet pressure
- Q N
- = Flow rate
- ρ N
- = Density
- t 1
- = Inlet temperature
An
Hand der berechneten Kv-Werte wurde gemäß dem
nachfolgenden Diagramm das von Hand einstellbare Nadelventil NS-1.0
der Fa. Vögtlin mit dem Nadeldurchmesser von 1 mm ausgewählt. kv-Werte der Micro-Ventile 
- Quelle: Vögtlin Instruments AG – flow technology
- Source: Vögtlin Instruments AG - flow technology
Die für die Kv-Werte zugeordneten, theoretisch erforderlichen Spindelumdrehungen wurden in der obigen Tabelle nachgetragen.The for the Kv values assigned, theoretically required Spindle revolutions were added in the above table.
Das handbetätigte Nadelventil besitzt ein so genanntes Digiturn, mit dem die Spindelumdrehungen mit hoher Reproduzierbarkeit eingestellt und angezeigt werden können.The hand-operated needle valve has a so-called digiturn, with which the spindle revolutions are set with high reproducibility and can be displayed.
Das Diagramm zeigt, dass mit 3 Mass Flow Meter einschließlich der dazu gehörigen Nadelventile NS-1, NS-2 und NS-3 Verdünnungsstufen von 22 bis 216 messtechnisch realisierbar sind.The diagram shows that with 3 Mass Flow Meters including the associated needle valves NS-1, NS-2 and NS-3, dilution levels from 2 2 to 2 16 can be achieved metrologically.
An Hand der obigen Gleichung und den berechneten Werten von der Fießrate QN und den Kv-Wert KV, lässt sich erkennen, dass diese direkt proportional verknüpft sind, d. h. die nachfolgende Montagekalibrierung mit der Kalibrierkurve kann dann als „Fliesrate in ml/min in Abhängigkeit von den Spindelumdrehungen am Nadelventil” dargestellt werden.Based on the above equation and the calculated values of the pouring rate Q N and the Kv value K V , it can be seen that these are linked directly proportional, ie the subsequent assembly calibration with the calibration curve can then be described as "flow rate in ml / min in Dependent on the spindle revolutions on the needle valve ".
Die bei der Montagekalibrierung gefundenen Spindelumdrehungen weichen natürlich von denen in der Tabelle theoretisch eingetragen Spindelumdrehungen ab, da bei der Montagekalibrierung das komplette Equipment auf das Messergebnis einwirkt, z. B. durch den tatsächlichen, konstanten Saugdruck an der Injektordüse, den tatsächlichen Rohrleitungswiderstand, den Gasdruck in den Gas- und Probebehältern usw.. Andererseits werden aber die gefundenen Messdaten innerhalb des berechneten Wertebereiches für die o. g. Bedingung liegen. Gleiches gilt auch für die zur Selbstkontrolle durchgeführte Nachkalibrierung.The soft during the calibration calibration spindle revolutions Of course, of those listed in the table theoretically Spindle revolutions, because during assembly calibration the complete equipment acting on the measurement result, z. By the actual, constant suction pressure at the injector nozzle, the actual Pipe resistance, the gas pressure in the gas and sample tanks etc .. On the other hand, however, the measurement data found within the calculated value range for the o. g. condition lie. The same applies to self-control performed recalibration.
Nun folgen weitere Vorbereitungsarbeiten.Now follow further preparatory work.
Grundsätzlich ist es so, dass alle Mass Flow Meter und Mass Flow Controller werkseitig mit getrockneter Luft oder Stickstoff kalibriert sind.in principle It is such that all mass flow meters and mass flow controllers are factory-made calibrated with dried air or nitrogen.
Für
die Messung der Menge an geruchsneutraler Luft
In
den Injektor
Für
die Zuführung der entsprechenden Fliesraten nach der vorgenannten
Tabelle von geruchsintensiver Luft aus einem Probenbehälter
Mit
der Montagekalibrierung wird das komplette Equipment, d. h. von
Pos.
Die Montagekalibrierkurve ist mit den Kv-Kennlinien vergleichbar, da die Terme (Kv-Wert und Qn als Fliesrate) in der unter den Kennlinien dargestellten Gasdurchflussgleichung direkt proportional miteinander verknüpft sind.The Montagekalibrierkurve is comparable to the Kv characteristics, as the terms (Kv value and Qn as flow rate) in the below the characteristics shown gas flow equation directly proportional to each other are.
Die Montagekalibrierung bzw. die erforderlichen Vorbereitungsarbeiten sind abgeschlossen.The Assembly calibration or the necessary preparatory work are completed.
Es wird davon ausgegangen, dass eine Zeit lang das Gerät nicht genutzt wurde bzw. ein Ortswechsel stattfand.It It is assumed that the device will not work for a while was used or a change of location took place.
Zunächst
wird kontrolliert ob der Verteiler
Danach
folgend wird über das Absperrventil
Zunächst
wird das Nadelventil so weit wie möglich geöffnet,
damit mit Hilfe des Injektors
In
der gleichen Zeit werden der Gasbehälter
Dazu
werden für den entsprechenden Messbereich in diesen Falle
an Hand der vorher angefertigten Montagekalibrierkurve für
die Fliesraten von 78,125 ml/min bis 0,305 ml/min die dazu gehörigen
Spindelumdrehungen am Nadelventil mit Hilfe des Digiturn eingestellt
und das Ergebnis am Mass Flow Meter
Der
Unterschied zu der vorherigen Montagekalibrierung ist, dass das
Nadelventil
Nach
dem erfolgreichen Test werden für den jeweiligen Verdünnungsgrad
gemäß der aktuellen Kalibrierkurve die vorgegebenen
Fliesraten von geruchsintensiver Luft dem Injektor
Es
ist denkbar, dass gegenüber der vorgenommenen Kalibrierung
abweichende Fliesraten vom Mass Flow Meter
Im Gegensatz zur Messung immer gleicher Proben oder reiner Gase ist der entscheidende Vorteil für diese Vorgehensweise, dass infolge wechselnder Bedingungen einer möglichen veränderten Gaszusammensetzung durch geruchsbildende Stoffe, durch eine eventuelle Zunahme der Feuchte oder Veränderungen der Bedingungen bzw. Einstellungen in der Treibleitung der damit verbundene fehlerbehaftete Einfluss auf die thermoanemometrischen Messung der Fliesraten entfällt, da die Fliesrate mittels der Ventilnadelstellung vom Nadelventil als Aktor festgelegt wird. Die Kv-Werte des Nadelventiles und damit auch die Fliesrate werden von der veränderten Gaszusammensetzung gemäß Gasdurchflussgleichung ebenso beeinflusst, aber die Messabweichungen sind deutlich geringer als bei der thermoanemometrischen Messung.in the Contrary to the measurement is always the same samples or pure gases the decisive advantage for this approach is that as a result of changing conditions of a possible changed Gas composition by odoriferous substances, by a possible Increase in humidity or changes in conditions or settings in the treble line the associated faulty Influence on the thermoanemometric measurement of flow rates because the flow rate by means of the valve needle position of the needle valve is determined as an actor. The Kv values of the needle valve and thus Also, the flow rates are changed by the gas composition influenced according to the gas flow equation as well, but the deviations are significantly lower than in the thermoanemometric Measurement.
Die Gründe dafür sind, dass einerseits das Messergebnis nicht von einer veränderten Wärmeleitfähigkeit des Probegases beeinflusst wird und andererseits die gasartabhängigen Terme von Dichte und Temperatur in der oben genannten Gleichung unter der Wurzel stehen, so dass keine direkt proportionale Abhängigkeit zur Fliesrate besteht.The Reasons are that on the one hand the measurement result not of a changed thermal conductivity of the sample gas is influenced and on the other hand, the gas-type dependent Terms of density and temperature in the above equation stand under the root, so no direct proportional dependence on Flow rate exists.
- 11
- Gasbehältergas tank
- 22
- Probenbehältersample container
- 33
- Verteilerdistributor
- 44
- Mass Flow Metermeasure Flow meter
- 55
- Regelventilcontrol valve
- 66
- Stellantriebactuator
- 77
- Injektorinjector
- 88th
- Absperrventilshut-off valve
- 99
- Manometermanometer
- 1010
- Mass Flow Controllermeasure Flow controller
- 1111
- geruchsneutrale Luftodorless air
- 1212
- Gasgemischmixture of gases
- 1313
- Treibleitungdrive line
- 1414
- Saugleitungsuction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 202004015785 U1 [0013] - DE 202004015785 U1 [0013]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Cited By (4)
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- 2010-03-16 DE DE201020000391 patent/DE202010000391U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20100729 |
|
| R150 | Term of protection extended to 6 years |
Effective date: 20130606 |
|
| R082 | Change of representative | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ODOURNET GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CORNELIUS, HANS-DIETER, 01217 DRESDEN, DE Effective date: 20140218 Owner name: ODOURNET GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: META MESSTECHNISCHE SYSTEME GMBH, 01237 DRESDEN, DE Effective date: 20140113 |
|
| R157 | Lapse of ip right after 6 years |