Gasbereitungsvorrichtung und Verfahren zur Bereitstellung eines Brenngasge- mischs

Stand der Technik

Es sind bereits Systeme zur Erzeugung eines Gasgemischs aus Erdgas und Stickstoff mit wählbarem Wobbeindex bekannt, welche das Gasgemisch mit ei- nem zeitlich konstanten Gasfluss bereitstellen. Ferner sind Systeme bekannt, bei welchen ein großer Anteil wie beispielsweise wenigstens 40 % eines mit konstantem Bereitstellungsdruck erzeugten, kontrollierten Gasgemischs verbrannt werden muss, um trotz einer zeitlich schwankenden Anforderung einen zeitlich konstanten Wobbeindex zu erzielen. Insbesondere für Kai ibrationszwecke wird daher üblicherweise eher ein abgefülltes Referenzgas verwendet, als dass ein Referenzgasgemisch bedarfsweise vor Ort erzeugt wird.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Gasbereitungsvorrichtung zur Bereitung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge und insbesondere mit einem zeitlich variierenden oder einem zeitlich konstanten Bereitstellungsdruck anforderbaren Brenngasgemischs, mit einer Qualitätskontrolleinheit, die zu einem Einstellen zumindest eines Qualitätsparameters des Brenngasgemischs vorgesehen ist, und mit einer Druckkontrolleinheit, die dazu vorgesehen ist, einen Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs automatisiert an eine Anforderung des Brenngasgemischs anzupassen. Unter einer„Gasbereitungsvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, vorteilhaft funktionsfähiger, Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Gasmischers verstanden werden. Insbesondere kann die Gasbereitungsvorrichtung auch den gesamten Gasmischer umfassen. Vorzugsweise weist die Gasbereitungsvorrichtung zumindest einen ersten Anschluss für das Brenngas auf. Besonders bevorzugt weist die Gasbereitungsvorrichtung zumindest einen zweiten Anschluss für das Zumischgas auf. Grundsätzlich ist denkbar, dass die Gasbereitungsvorrichtung dazu vorgesehen ist, das Brenngasgemisch aus einer Mehrzahl von Brenngasen und/oder einer Mehrzahl von Zumischgasen zu berei- ten. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Darunter, dass ein Verfahren zu einem Zweck vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Verfahren zumindest einen Verfahrensschritt beinhaltet, der speziell auf den Zweck abzielt und/oder dass das Verfahren gezielt auf den Zweck gerichtet ist und/oder dass das Verfahren einer Erfüllung des Zwecks dient und auf diese Erfüllung hin zumindest teilweise optimiert ist.

Unter einem„Brenngas" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein, vorteilhaft an Luft und/oder in Gegenwart von Sauerstoff brennbares und/oder leicht entzündliches Gas und/oder Gasgemisch verstanden werden. Vorteilhaft umfasst das Brenngas Erdgas, insbesondere mit einem Massenanteil von wenigstens 10 %, besonders vorteilhaft von wenigstens 20 %, vorzugsweise von wenigstens

50 % und besonders bevorzugt von wenigstens 90 %. Besonders vorteilhaft ist das Brenngas Erdgas.

Vorteilhaft ist das Zumischgas ein Inertgas und/oder ein Inertgasgemisch. Vor- zugsweise ist das Zumischgas, insbesondere an Luft und/oder in Gegenwart von

Sauerstoff, unbrennbar und/oder schwer entzündlich. Vorteilhaft umfasst das Zumischgas Stickstoff und/oder Helium und/oder Argon und/oder Neon und/oder Krypton und/oder Xenon und/oder Radon und/oder Schwefelhexafluorid und/oder Tetrafluormethan und/oder ein anderes geeignetes Inertgas, insbesondere mit einem Massenanteil von wenigstens 10 %, besonders vorteilhaft von wenigstens 20 %, vorzugsweise von wenigstens 50 % und besonders bevorzugt von wenigstens 90 %. Besonders vorteilhaft ist das Zumischgas eines der genannten Gase,

Insbesondere umfasst die Bereitung des Brenngasgemischs ein Mischen des Brenngases und des Zumischgases und/oder ein Einstellen des Bereitstellungsdrucks und/oder ein Einstellen der Durchflussmenge und/oder ein Einstellen einer Temperatur des Brenngasgemischs, insbesondere in einer an die Anforderung angepassten Menge beziehungsweise zu einem an die Anforderung ange- passten Grad.

Insbesondere umfasst die Anforderung die zeitlich variierende Durchflussmenge und/oder einen angeforderten Bereitstellungsdruck und/oder einen angeforderten Qualitätsparameter und/oder eine angeforderte Temperatur des Brenngasgemischs und/oder ein angefordertes Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases beziehungsweise zumindest einen, insbesondere jeweils zumindest einen, insbesondere zeitlich veränderlichen Sollwert für diese Größen.

Insbesondere kann die Durchflussmenge über Zeitintervalle von Stunden und/oder von mehreren Minuten und/oder von wenigen Minuten und/oder von mehreren Sekunden und/oder von wenigen Sekunden und/oder von Zehntelsekunden variieren, insbesondere um einen Faktor von 1,05 und/oder von 1,1 und/oder von 1,2 und/oder von 1,5 und/oder von 2 und/oder von 5 und/oder von 10 und/oder um 100 und/oder um einen noch größeren Faktor. Ferner kann die Durchflussmenge auch, zumindest vorübergehend, 0 oder nahe 0 sein, beispielsweise wenn kein Brenngasgemisch angefordert wird. Insbesondere kann die Durchflussmenge auch zeitlich konstant sein.

Vorteilhaft korreliert der Qualitätsparameter mit einem ersten Qualitätsparameter des Brenngases und mit einem zweiten Qualitätsparameter des Zumischgases. Insbesondere ist der Qualitätsparameter abhängig von dem ersten Qualitätsparameter und/oder dem zweiten Qualitätsparameter und/oder einem Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases.

Insbesondere ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, den Qualitätsparameter auf einen, insbesondere gemäß der Anforderung angeforderten Sollwert des Qualitätsparameters, insbesondere mit einer Genauigkeit von wenigstens 75 %, vorteilhaft von wenigstens 90 %, besonders vorteilhaft von wenigstens 95 %, vorzugsweise von wenigstens 98 %, besonders bevorzugt von wenigstens 99 % oder 99,9 % oder noch genauer einzustellen und/oder einzuregeln.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Gasmischung erzielt werden. Insbesondere kann ein niedriger Gasverbrauch erzielt werden. Ferner kann eine hohe Flexibilität, insbesondere hinsichtlich einer Anforderbarkeit eines Gasgemischs erzielt werden. Außerdem kann eine hohe Energieeffizienz erzielt werden. Weiterhin kann ein Brenngasgemisch mit kontrollierbaren Eigenschaften auf einfache und/oder zuverlässige und/oder kostengünstige Weise erzeugt werden. Außerdem kann ein Brenngasgemisch mit einer kontrollierten Qualität, beispielsweise für Kalibrierzwecke, Testzwecke, Prüfverfahren und/oder sensible Anwendungen, insbesondere zu- verlässig und/oder kostengünstig bereitgestellt werden. Eine Notwendigkeit eines großen Gasspeichers kann vorteilhaft vermieden werden. Außerdem kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft auf teure und/oder aufwändig zu beschaffende Referenzgase verzichtet und insbesondere ein einfacher und/oder kostengünstiger Ersatz für diese bereitgestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Qualitätsparameter ein Wobbeindex ist. Insbesondere ist der Wobbeindex gegeben als Brennwert oder Heizwert des Brenngasgemischs geteilt durch die Quadratwurzel der relativen Dichte des Brenngasgemischs, welche vorteilhaft als Quotient aus der Dichte des Brenngases und der Dichte trockener Luft bei gleichen Druck- und Temperaturbedingungen definiert ist. Insbesondere kann der Qualitätsparameter ein oberer Wobbeindex oder ein unterer Wobbeindex sein. Hierdurch kann vorteilhaft ein für die Zielanwendungen relevanter Parameter genau angepasst werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Qualitätskontrolleinheit in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere in einem Normalbetriebszustand, vorteilhaft während der Anforderung, den Qualitätsparameter auf einen Wert einstellt, der zwischen einem Wert eines Wobbeindex des Brenngases und einem Wert eines Wobbeindex des Zumisch- gases liegt. Insbesondere liegt in dem Betriebszustand der Qualitätsparameter zwischen dem ersten Qualitätsparameter und dem zweiten Qualitätsparameter. Vorteilhaft ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, eine Anforderung des Brenngasgemischs mit einem Qualitätsparameter zu ermöglichen, der wenig- stens so groß wie der zweite Qualitätsparameter und/oder höchstens so groß wie der erste Qualitätsparameter ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Qualität eines angeforderten Brenngasgemischs präzise an eine Anforderung angepasst werden. Es ist auch denkbar, dass unterschiedliche Brenngase und/oder Zumischgase verwendet werden, wodurch insbesondere bei geeigneter Auswahl der entsprechenden Gase ein großes Intervall anforderbarer Qualitätsparameter realisiert werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die

Gasbereitungsvorrichtung eine insbesondere von der Qualitätskontrolleinheit ansteuerbare Mischeinheit mit zumindest einem ersten Durchflussventil für das Brenngas und mit zumindest einem zweiten Durchflussventil für das Zumischgas aufweist. Vorteilhaft ist die Mischeinheit in Abhängigkeit von der Anforderung ansteuerbar ausgebildet. Insbesondere werden das Brenngas und das Zumischgas in der Mischeinheit zu dem Brenngasgemisch gemischt. Vorzugsweise ist der erste Anschluss mit dem ersten Durchflussventil verbunden. Besonders bevorzugt ist der zweite Anschluss mit dem zweiten Durchflussventil verbunden. Hierdurch können angeforderte Parameter eines Brenngasgemischs auf einfache und/oder zuverlässige Weise angepasst werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Durchflussventil Teil eines ersten, insbesondere thermischen Massedurchflussreglers und/oder das zweite Durchflussventil Teil eines zweiten, insbesonde- re thermischen Massedurchflussreglers ist. Vorteilhaft weist die Mischeinheit den ersten Massedurchflussregler und/oder den zweiten Massedurchflussregler auf. Besonders vorteilhaft ist das erste Durchflussventil und/oder das zweite Durchflussventil als ein Proportionalventil ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der erste Massedurchflussregler und/oder der zweite Massedurchflussregler jeweils zu- mindest eine elektronische Regeleinheit, der ein Sollwert für einen Durchfluss, insbesondere elektronisch vorgebbar ist. Besonders bevorzugt ist der erste Massedurchflussregler und/oder der zweite Massedurchflussregler dazu vorgesehen, den Durchfluss auf den Sollwert einzustellen und/oder einzuregeln. Hierdurch kann vorteilhaft ein Gasfluss präzise und/oder bedarfsweise eingestellt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen ist, die Mischeinheit in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert- Vergleich des Qualitätsparameters anzusteuern. Vorzugsweise ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgese- hen, insbesondere mittels der Mischeinheit den Istwert des Qualitätsparameters auf den Sollwert des Qualitätsparameters zu regeln. Vorteilhaft ist der Sollwert des Qualitätsparameters gemäß der Anforderung. Besonders vorteilhaft ist die Qualitätskontrolleinheit zu einer Ermittlung des Istwerts des Qualitätsparameters vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Qualitätskontrollein- heit dazu vorgesehen ist, den Istwert des Qualitätsparameters übermittelt zu bekommen. Vorteilhaft steuert die Qualitätskontrolleinheit bei einem Ansteuern der Mischeinheit direkt oder indirekt das erste Durchflussventil und/oder das zweite Durchflussventil an. Insbesondere ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, ein Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases mittels Ansteuerung der Mischeinheit, insbesondere mittels Ansteuerung des ersten

Durchflussventils und/oder des zweiten Durchflussventils, einzustellen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Gasqualität automatisiert eingestellt und/oder überwacht werden. Ferner kann hierdurch ein Wobbeindex eines Gasgemischs präzise eingestellt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen ist, die Mischeinheit in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert- Vergleich des Bereitstellungsdrucks anzusteuern. Vorzugsweise ist die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen, den Istwert des Bereitstellungsdrucks, insbesondere mittels der Mischeinheit auf den Sollwert des Bereitstellungdrucks zu regeln. Bevorzugt ist der Sollwert der Sollwert des Bereitstellungsdrucks gemäß der Anforderung. Besonders vorteilhaft ist die Druckkontrolleinheit zu einer Ermittlung des Istwerts des Bereitstellungsdrucks vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen ist, den Istwert des Bereitstellungsdrucks übermittelt zu be- kommen. Vorteilhaft steuert die Druckkontrolleinheit bei einem Ansteuern der Mischeinheit direkt oder indirekt das erste Durchflussventil und/oder das zweite Durchflussventil an. Insbesondere ist die Druckkontrolleinheit dazu vorgesehen, ein Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases mittels An- steuerung der Mischeinheit, insbesondere mittels Ansteuerung des ersten Durchflussventils und/oder des zweiten Durchflussventils, einzustellen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Gasbereitung präzise an eine insbesondere zeitlich schwankende Anforderung angepasst werden. Ferner kann hierdurch vorteilhaft ein Druck eines angeforderten Gasgemischs schnell und/oder zuverlässig und/oder genau an eine Anforderung angepasst werden.

Insbesondere weist die Gasbereitungsvorrichtung eine Kontrolleinheit auf, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Bereitstellungsparameter des Brenngasgemischs an die Anforderung anzupassen. Vorteilhaft ist Kontrolleinheit dazu vorgesehen, Istwerte unterschiedlicher Parameter auf Sollwerte dieser Parameter gemäß der Anforderung einzustellen und/oder zu regeln, vorzugsweise mittels Ansteuerung der Mischeinheit. Insbesondere umfasst die Kontrolleinheit die Qualitätskontrolleinheit und die Druckkontrolleinheit. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die

Mischeinheit in zumindest einem Standby-Modus mit zumindest im Wesentlichen verschwindendem Verbrauch an Brenngas und/oder Zumischgas betreibbar ist. Vorteilhaft ist die Mischeinheit dazu vorgesehen, einen Fluss des Brenngases und/oder einen Fluss des Zumischgases auf 0 oder zumindest im Wesentlichen auf 0 einzustellen und/oder zu regeln, falls gemäß der Anforderung kein Brenngas angefordert wird. Hierdurch kann vorteilhaft ein unnötiger Gasverbrauch reduziert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Qualitätskontrolleinheit zumindest einen Gasdichtesensor zur Bestimmung einer Dichte des Brenngasgemischs aufweist.

Vorteilhaft ist die Qualitätskontrolleinheit dazu vorgesehen, den Qualitätsparameter zumindest anhand eines in einer Bestimmung bestimmten Istwerts der Dichte des Brenngasgemischs zu ermitteln. Vorteilhaft ist der Qualitätskontrolleinheit zumindest ein Parameter des Brenngases und/oder des Zumischgases, vorteil- haft vor einer Inbetriebnahme vorgebbar. Vorzugsweise umfasst der Parameter zumindest ein Gaschromatogramm oder zumindest einzelnen oder einige oder mehrere Datenpunkte eines Gaschromatogramms. Hierdurch kann vorteilhaft eine Qualität, insbesondere ein Wobbeindex eines Gasgemischs zuverlässig überwacht und/oder geregelt und/oder eingestellt werden.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Druckkontrolleinheit zumindest einen Drucksensor zur Bestimmungen des Bereitstellungsdrucks, insbesondere des Istwerts des Bereitstellungsdrucks des Brenngasgemischs aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft ein Druck eines bereitgestellten Gasgemischs präzise und/oder zuverlässig überprüft und insbesondere eingestellt und/oder geregelt werden.

Außerdem kann hierdurch vorteilhaft ein Bereitstellungsdruck bedarfsweise konstant gehalten werden, auch bei schwankender angeforderter Durchflussmenge.

Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Gasmischung, insbesondere hin- sichtlich präzise einstellbarer Parameter eines bereiteten Gasgemischs können mit einem Gasmischgerät, insbesondere zur Bereitstellung eines kontrollierten Brenngasgemischs für Testzwecke, Kalibrationszwecke und/oder Prüfverfahren, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Gasbereitungsvorrichtung erzielt werden.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge und insbesondere mit einem zeitlich variierenden oder einem zeitlich konstanten Bereitstellungsdruck anforderbaren Brenngasge- mischs, wobei zumindest ein Qualitätsparameter des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird und wobei ein Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs an eine Anforderung des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können vorteilhafte Eigenschaften hin- sichtlich einer Gasmischung erzielt werden. Insbesondere kann ein niedriger

Gasverbrauch erzielt werden. Ferner kann eine hohe Flexibilität, insbesondere hinsichtlich einer Anforderbarkeit eines Gasgemischs erzielt werden. Außerdem kann eine hohe Energieeffizienz erzielt werden. Weiterhin kann ein Brenngasgemisch mit kontrollierbaren Eigenschaften auf einfache und/oder zuverlässige und/oder kostengünstige Weise erzeugt werden. Außerdem kann ein Brenngas- gemisch mit einer kontrollierten Qualität, beispielsweise für Kalibrierzwecke, Testzwecke, Prüfverfahren und/oder sensible Anwendungen insbesondere zuverlässig und/oder kostengünstig bereitgestellt werden. Eine Notwendigkeit eines großen Gasspeichers kann vorteilhaft vermieden werden. Außerdem kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft auf teure und/oder aufwändig zu beschaffende Referenzgase verzichtet und insbesondere ein einfacher und/oder kostengünstiger Ersatz für diese bereitgestellt werden.

Die erfindungsgemäße Gasbereitungsvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebenen Anwendungen und Ausführungsformen beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Gasbereitungsvorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen und/oder Bauteilen und/oder Einheiten und/oder Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufbau eines Gasmischgeräts mit einer Gasbereitungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und

Fig. 2 ein Blockdiagramm des Gasmischgeräts. Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt einen Aufbau eines Gasmischgeräts 30 mit einer Gasbereitungsvorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm der Gasbereitungsvorrichtung 10. Das Blockdiagramm ist in einen Steuer- und

Regelbereich 60 sowie einen Komponentenbereich 62 aufgeteilt. Der Steuer- und Regelbereich 60 umfasst einen ersten Steuerbereich 64 für Brenngas und einen zweiten Steuerbereich 66 für Zumischgas. Der Komponentenbereich 62 umfasst einen lnput-/Output-Bereich 68, einen Sensorbereich 70 sowie einen Gasmisch- bereich 72. Der lnput-/Output-Bereich 68 umfasst mehrere Digitial-Analog-

Interfaces, die aus Gründen einer Übersichtlichkeit nicht mit Bezugszeichen versehen sind.

Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen ersten Anschluss 32 für ein Brenn- gas auf. Im vorliegenden Fall ist ein Brenngasbehälter 36 mit dem ersten Anschluss 32 verbunden. Ferner ist im vorliegenden Fall das Brenngas Erdgas. Es sind aber auch andere Brenngase denkbar. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen zweiten Anschluss 34 für ein Zumischgas auf. Im vorliegenden Fall ist ein Zumischgasbehälter 38 mit dem zweiten Anschluss 34 verbunden. Ferner ist im vorliegenden Fall das Zumischgas Stickstoff. Hierbei sind ebenfalls andere

Zumischgase, insbesondere andere Inertgase denkbar. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 ist zur Bereitung eines aus dem Brenngas und dem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge anforderbaren Brenngasgemischs vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Gasbe- reitungsvorrichtung 10 das Brenngasgemisch, wie oben erwähnt, aus drei oder mehr unterschiedlichen Gasen bereitet. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist eine Qualitätskontrolleinheit 12 auf, die zu einem Einstellen zumindest eines Qualitätsparameters des Brenngasgemischs vorgesehen ist. Ferner weist die Gasbereitungsvorrichtung 10 eine Druckkontrolleinheit 14 auf, die dazu vorgese- hen ist, einen Bereitstellungsdruck des Brenngasgemischs automatisiert an eine

Anforderung des Brenngasgemischs anzupassen. Insbesondere ist die Druckkontrolleinheit 14 dazu vorgesehen, den Bereitstellungsdruck bedarfsweise konstant zu halten, auch wenn die angeforderte Durchflussmenge des Brenngasgemischs zeitlich variiert. Im vorliegenden Fall sind die Qualitätskontrolleinheit 12 und die Druckkontrolleinheit 14 Teil einer Kontrolleinheit 40 der Gasbereitungs- Vorrichtung 10, die dazu vorgesehen ist, Bereitstellungsparameter des Brenn- gasgemischs an die Anforderung anzupassen und/oder auf diese zu regeln.

Der Qualitätsparameter ist ein Wobbeindex. Im vorliegenden Fall ist der Quali- tätsparameter wahlweise ein oberer Wobbeindex oder ein unterer Wobbeindex.

Im vorliegenden Fall stellt die Qualitätskontrolleinheit 12 in einem Normalbe- triebszustand den Qualitätsparameter auf einen Wert ein, der zwischen einem Wert eines Wobbeindex des Brenngases und einem Wert eines Wobbeindex des Zumischgases liegt. Insbesondere bei einer Bereitung des Brenngasgemischs aus genau einem Brenngas und genau einem Zumischgas ist von einem Benutzer ein Wobbeindex anforderbar, der wenigstens so groß ist wie der Wobbeindex des Zumischgases und höchstens so groß wie der Wobbeindex des Brenngases. Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist eine ansteuerbare Mischeinheit 16 auf.

Die Mischeinheit 16 umfasst einen ersten, im vorliegenden Fall thermischen Massedurchflussregler 22 mit einem ersten Durchflussventil 18 für das Brenngas. Der erste Massedurchflussregler 22 ist in einem Brenngaszweig 42 der Mischeinheit 16 angeordnet. Ferner umfasst die Mischeinheit 16 einen zweiten, im vor- liegenden Fall thermischen Massedurchflussregler 24 mit einem zweiten Durchflussventil 20 für das Zumischgas. Der zweite Massedurchflussregler 24 ist in einem Zumischgaszweig 44 der Mischeinheit 16 angeordnet. Der erste Massedurchflussregler 22 weist einen ersten thermischen Durchflussmesser 56 auf. Der zweite Massedurchflussregler 24 weist einen zweiten thermischen Durchfluss- messer 58 auf.

Der Brenngaszweig 42 umfasst einen Drucksensor 46 sowie einen Temperatursensor 48. Ferner umfasst die Mischeinheit 16 einen Differenzdruckmesser 50, mittels dessen ein Differenzdruck zwischen dem Brenngaszweig 42 und dem Zumischgaszweig 44 bestimmbar ist. Die Mischeinheit 16 umfasst ein Mischrohr

52 sowie einen Pufferbehälter 54.

Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen Verbraucheranschluss 74 zum An- schluss zumindest eines Gasverbrauchers auf. Der Verbraucheranschluss 74 ist mit dem Pufferbehälter 54 verbunden. Der Verbraucheranschluss 74 ist in Gas- flussrichtung 82 hinter der Mischeinheit 16 angeordnet. In einem Bereich des Verbraucheranschlusses 74 sind ein Drucksensor 84 sowie ein Temperatursensor 86 angeordnet. Im vorliegenden Fall sind drei Verbraucherzweige 76, 78, 80 an den Verbraucheranschluss 74 angeschlossen. Die Verbraucherzweige 76, 78, 80 sind im vorliegenden Fall Teile eines Messaufbaus für Testmessungen, beispielsweise an Durchlauferhitzern und anderen gasbetriebenen Heizern. Diese Testmessungen können dank Verwendung der Gasbereitungsvorrichtung 10 ohne Verwendung teurer Referenzgase durchgeführt werden. Der Qualitätsparameter des Brenngasgemischs wird bei den Testmessungen gemäß entsprechender Messprotokoll eingestellt.

Die Gasbereitungsvorrichtung 10 weist einen Messzweig 88 auf. Im vorliegenden Fall zweigt der Messzweig 88 von einer Verbindung zwischen der Mischeinheit 16 und dem Verbraucheranschluss 74 ab. In dem Normalbetriebszustand fließt ein kleiner Anteil des Brenngasgemischs für Messzwecke durch den Messzweig

88 und wird an dessen Ende verbrannt. Im vorliegenden Fall beträgt der kleine Anteil des Brenngasgemischs weniger als 10 %, vorteilhaft weniger als 5 % und besonders vorteilhaft weniger als 1 % des Gesamtflusses des bereiteten Brenngasgemischs.

An den Messzweig 88 ist ferner ein Spülzweig 108 angeschlossen, der ein bedarfsweises Spülen des Messzweigs 88 mit Intertgas, beispielsweise zu einer Erstkalibration, erlaubt. Die Qualitätskontrolleinheit 12 weist zumindest einen Gasdichtesensor 26 zur

Bestimmung einer Dichte des Brenngasgemischs auf. Dem Gasdichtesensor 26 ist ein Durchflussmesser 90 vorgeschaltet. Vor einem Betrieb der Gasbereitungsvorrichtung 10 kann ein Gaschromatogramm des verwendeten Brenngases der Qualitätskontrolleinheit 12 zur Verfügung gestellt werden. Die Kontrolleinheit 40 kann hierfür beispielsweise ein Eingabegerät wie einen Touchscreen und/oder andere Bedienelemente und/oder Anzeigeelemente sowie eine entsprechende Recheneinheit, Speichereinheit und/oder andere geeignete Komponenten aufweisen, die Eingaben durch einen Benutzer ermöglichen, insbesondere auch eine Eingabe der Anforderung des Brenngasgemischs umfassend die oben an- gegebenen Parameter. Anhand des Gaschromatogramms des Brenngases sowie des Sollwerts des Qualltätsparameters ermittelt die Qualitätskontrolleinheit 12 ein geeignetes Mischungsverhältnis des Brenngases und des Zumischgases. Somit kann im vorliegenden Fall ein Startwert 94 für den Qualitätsparameter beziehungsweise das Mischungsverhältnis eingestellt werden, insbesondere vor einer Bereitstellung des Brenngasgemischs.

Die Druckkontrolleinheit 14 weist zumindest einen Drucksensor 28 zur Bestimmung des Bereitstellungsdrucks des Brenngasgemischs auf. Im vorliegenden Fall ist der Drucksensor 28 an dem Pufferbehälter 54 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, einen entsprechenden Drucksensor unmittelbar vor einem Verbrau- cheranschluss anzuordnen, insbesondere im dem Fall, dass kein Pufferbehälter verwendet wird. Mittels des Drucksensors 28 ermittelt die Druckkontrolleinheit 14 während des Betriebs der Gasbereitungsvorrichtung 10 einen Istwert des Bereitstellungsdrucks. Insbesondere im Fall einer Schwankung in der angeforderten Durchflussmenge des Brenngasgemischs kann der Bereitstellungsdruck vorübergehend schwanken, sodass eine Regelung auf dessen Sollwert angezeigt ist.

Die Qualitätskontrolleinheit 12 ist dazu vorgesehen, die Mischeinheit 16 in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert-Vergleich des Qualitätsparameters anzusteuern. Im vorliegenden Fall weist die Qualitätskontrolleinheit 12 einen PID- Regler 92 auf, der dazu vorgesehen ist, einen Mischungsverhältnis-Sollwert 96 des Brenngases und des Zumischgases derart zu regeln, dass der Qualitätsparameter auf den Sollwert geregelt wird, zumindest im Rahmen von Einstelltoleranzen. So können beispielsweise Abweichungen von weniger als 10 %, vorteilhaft von weniger als 5 % und besonders vorteilhaft von weniger als 2 % des Istwerts von dem Sollwert toleriert werden. Anhand der Messwerte des Gasdichtesensors 26 ermittelt die Qualitätskontrolleinheit 12 dabei den Istwert 106 des Qualitätsparameters beziehungsweise den Istwert des Mischungsverhältnisses. Der Sollwert des Qualitätsparameters entspricht dabei insbesondere einem von dem Benutzer eingestellten Wert.

Die Druckkontrolleinheit 14 ist dazu vorgesehen, die Mischeinheit 16 in Abhängigkeit von zumindest einem Istwert-Sollwert-Vergleich des Bereitstellungsdrucks anzusteuern. Der Istwert des Bereitstellungsdrucks wird dabei von dem Druck- sensor 28 bereitgestellt. Die Druckkontrolleinheit 14 weist einen zweiten PID- Regler 97 auf, der dazu vorgesehen ist, den Bereitstellungsdruck auf den Sollwert zu regeln. Insbesondere können hierbei, wie im Fall des Qualitätsparameters, geringfügige Abweichungen des Istwerts von dem Sollwert toleriert werden. Der Sollwert des Bereitstellungsdrucks kann dabei insbesondere zeitlich konstant sein, auch wenn beispielsweise unterschiedliche Verbraucherzweige 76, 78, 80 abwechselnd und/oder gleichzeitig betrieben werden und eine jeweils angeforderte Gasmenge variiert. Es ist aber auch denkbar, dass ein Benutzer eine zeitliche Veränderung des Bereitstellungsdrucks vorgibt.

Anhand des ermittelten Sollwerts des Mischungsverhältnisses 96 und des Sollwerts des Bereitstellungsdrucks kann ein Solldurchfluss 98 für das Brenngas und ein Solldurchfluss 100 für das Zumischgas ermittelt werden. Diese werden an die Mischeinheit 16 übergeben. Die Mischeinheit 16 weist einen dritten PID-Regler 102 zur Regelung des Durchflusses an Brenngas sowie einen vierten PID-Regler

104 zur Regelung des Durchflusses an Zumischgas auf. Mittels des dritten PID- Reglers 102 und des vierten PID- Reglers 104 werden der erste Massedurchflussregler 22 und der zweite Massedurchflussregler 24 angesteuert. Es können somit der Bereitstellungsdruck und der Qualitätsparameter des Brenngasgemischs so- wie insbesondere eine bereitgestellte Durchflussmenge des Brenngasgemischs an eine zeitlich veränderliche Anforderung angepasst werden, indem mittels des ersten Durchflussventils 18 und des zweiten Durchflussventils 20 ein Fluss des Brenngases und des Zumischgases an die Anforderung angepasst wird. Die Mischeinheit 16 ist ferner in zumindest einem Standby-Modus mit zumindest im Wesentlichen verschwindendem Verbrauch an Brenngas und/oder Zumischgas betreibbar. Insbesondere wechselt die Gasbereitungsvorrichtung 10 automatisch in den Standby-Modus, wenn die angeforderte Durchflussmenge über einen bestimmten Zeitraum 0 ist.

In dem Normalbetriebszustand wird ein Verfahren zur Bereitstellung eines aus zumindest einem Brenngas und zumindest einem Zumischgas gemischten, mit einer zeitlich variierenden Durchflussmenge anforderbaren Brenngasgemischs durchgeführt, wobei zumindest ein Qualitätsparameter des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird und wobei ein Bereitstellungsdruck des Brenngas- gemischs an eine Anforderung des Brenngasgemischs automatisch angepasst wird.