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Ich benötige bitte einmal kurze Hilfe beim Druckminderer. Wenn ich die Knebelschraube öffne bis ca 20 Liter pro Minute und dann den das Absperrventil langsam öffne, dann verändert sich die Druckanzeige nicht mehr, egal ob ich das Absperrventil leicht oder weiter öffne. Hier müsste aber ja die Durchflussmenge nochmal stiegen bzw. fallen. Auch die Helium-Flasche entleert sich so sehr viel schneller als geplant. Könnt ihr mir das erklären?
Höchstwahrscheinlich hast du einen Durchflussregler, der den Durchfluss auf den von dir eingestellten Durchfluss regelt. Klingt platt, aber ist ja genau das, was z.B. beim Schweißen gefordert ist. Dementsprechend ist es korrekt und vorgesehen, dass die Durchflussanzeige sich nicht verändert, wenn du das Absperrventil weiter öffnest oder weiter schließt.
Bezüglich der Geschwindigkeit stellt sich mir die Frage, was du denn geplant hast? Aus dem Video schätze ich, dass es sich um eine 10L Flasche handelt, bei Helium nehme ich jetzt einfach mal einen Anfangsdruck in der Flasche von 200bar absolut (abs) bei Raumtemperatur (RT) an, das macht ein resultierends Volumen bei 1bar abs und RT von etwa 2000L. Bei 20L/min Durchfluss ist die Flasche also nach etwa 100min leer.
Das Manometer des TE zeigt eine Durchflussmenge an, so wie es bei Druckminderern für Schutzgasschweißanwendungen üblich ist:
Das verwendete Manometer ist allerdings eigentlich für CO2 oder Argon gedacht, wahrscheinlich lässt sich also die Durchflussmenge nicht für Helium übertragen.
Zudem sind die Werte wahrscheinlich nur im Bereich um RT zu gebrauchen.
Also bisher hab ich bei 200 Bar 900 Liter Gasvolumen vorhanden.
Der Volumenunterschied von etwa 10% bei Argon und Helium ist hier nicht so relevant. Als Vergleich: Ein 10l – Gefäß enthält bei 1bar etwa 10,2l Argon oder 9,1l Helium oder 10l Saurstoff oder 10l Stickstoff.
Ein Durchflußmesser müßte auf Null gehen, wenn man den Durchfluß mit der Schraube rechts abdreht.
Es wird aber der Restdruck angezeigt.
Wenn man den Druck mit der Schraube unten verringert, muß man kurz mit der Schraube rechts einen Gasfluß zulassen, damit sich der neue niedrigere Druck einstellen kann.
Das ist auch kein Durchflussmessgerät im eigentlichen Sinne, allerdings lässt sich bei bekanntem Durchmesser der Ausströmbohrung und angenommener Temperatur (RT z.B.), sowie bei bekanntem Gas, der Volumenstrom in Abhängigkeit des Arbeitsdrucks (also hinter dem Druckminderer) angeben. De facto handelt es sich um einen Druckminderer, jedoch zeigt das Manometer einen Volumenstrom an, der unter Annahmen bei eingestelltem Arbeitsdruck etwa erwartet werden kann.
Die Frage an den TE bleibt:
Was genau ist die Erwartungshaltung? Was ist überhaupt die "Aufgabenstellung"?
MMn bedienst du den Durchflussregler falsch.
Die Rändelschraube ist nur zum Öffnen/schließen gedacht, damit man den Durchflussregler nicht jedes Mal neu einstellen muss.
Also: Durchfluss auf "0", dann Rändelschraube aufdrehen und auch den Verbraucher auf "voll offen" stellen.
Dann den Durchfluss langsam auf den gewünschten Wert einstellen.
10L sind 10L und wenn sich das Gefäß nicht ändert, bleibt es auch bei 10L. Bezüglich der Verwendbarkeit deiner Anzeige für Helium lässt sich obige Gleichung auch als:
p * V_punkt = m_punkt * R * T
für Volumen- und Massenströme verwenden. Wenn Druck, Temperatur und Masse für zwei beliebige Gase identisch angenommen werden, lässt sich folgendes daraus machen:
V_punkt_Gas1 / R_Gas1 = V_punkt_Gas2 / R_Gas2
bzw.
V_punkt_Gas2 = V_punkt_Gas1 * R_Gas2 / R_Gas1
Die spezifischen Gaskontanten R kannst du aus Tabellen entnehmen. Jedenfalls ergibt sich daraus, dass bsw. ein Volumenstrom von 10L/min Argon etwa 9L/min CO2 entspricht, was z.B. auch auf deinem Manometer so zu finden ist.
Bezogen auf Argon/Helium ergibt das Ganze dann 99,81L/min mit R_Helium=2077,1J/kgK und R_Argon=208,1J/kgK.
Das bedeutet für dich: wenn du auf deiner Anzeige 20L/min bezogen auf Argon einstellst, erhältst du bei Helium schätzungsweise 200L/min.
So erstmal der Aufbau des Druckminderers, damit hier alle die gleiche Terminologie verwenden.
Ergänzung ()
Links ist das Inhaltsmanometer - Weniger Druck = Weniger Gas (Helium) in der Flasche
Rechts ist das Arbeitsmanometer = Durchfluss bzw. Liter pro Minute
Ich öffne zunächst das Ventil auf der Flasche und danach die Knebelschraube.
Das Absperrventil hat aber ja eine Anzeige (- / +)
IDEE:
Wenn ich dieses also zunächst etwas öffne strömt nur wenig Gas aus (Anzeige Arbeitsmanometer 5l/Minute)
Wenn ich dieses also weiter öffne (Anzeige Arbeitsmanometer 20l/Minute)
Im Video:
Ich öffne das Absperrventil zunächst nur leicht und dann stärker, die Durchflussmenge steigt bzw. ändert sich deutlich /(hörbar!)
Aber das Arbeitsmanometer ändert die Anzeige kaum bzw garnicht... Wieso?
Ergänzung ()
Beudeutet: Das die ganze Flasche bei 900 Liter Helium 200 Bar Druck hat. Wieviel Druck hat Sie bei einem Verbrauch vom 150 Liter Helimlum (Arbeitsmanometer 15L/Minute)
Bedeutet, dass die Flasche nach 10 Minuten noch 750 Liter Helium enthält...
Die eine Flasche Helium hat bei 200 Bar Druck 900 Liter Heliuminhalt. Wieviel Bar Druck b findet sich auf der Flasche, wenn noch 750 Liter Helium im Tank sind? 900 Liter Helium = 200 Bar Flaschendruck 750 Liter Helium = ?
Um den Druck (b) zu berechnen, wenn noch 750 Liter Helium im Tank sind, können wir das Boyle-Mariotte-Gesetz verwenden, das besagt:
*
200⋅900=b⋅750
Jetzt können wir den Druck (b) berechnen.
b= 240 bar?
Ich hab mich verrechnet... Wir hoch ist der Druck bei 750 Liter Helium im Tank? 240 Bar muss ja falsch sein. 160 Bar recheinen mir ehr logisch. Wo hab ich mich hier verrechnet?
Ich möchte einfach prüfen wie genau die Anzeige ist und wie lange eine Flasche wirklich reicht bei Konstanten Durchfluss.
900 Liter bei 15 L/Minute = 60 Minuten konstanter Durchfluss mit Helium.
Aber der genaue Druckabfall in der Flache, den müsste ich noch rauskriegen.
Ergänzung ()
So zur Erklärung:
Ich möchte gerne für ca. 60 Minuten einen Volumenstrom von 15 Liter / Minute erhalten.
Bei 900 Liter Helium bei 200 Bar sollte die Falsche damit doch nach 60 Minuten bei 0 Bar und 0 Liter Helium laden.
Also ich möchte einen Konstanten Strom mit ca 15 L pro Minute erreichen.
Schau Dir Dein Bild in Post #10 nochmal genau an - was steht da bei 3? >> Arbeitsmanometer.
Ein Manometer ist ein Druckanzeiger und kein Durchflußanzeiger! Wenn Du dieses Verständnisproblem gelöst hast, wirst Du verstehen, wie sich das ganze verhält.
@Pete11, warum zeigt das Manometer denn deiner Meinung nach für Argon und CO2 verschiedene Werte? Druck ist Kraft/Fläche und kein Stoffkennwert.
Die Anzeige gibt nun mal einen Volumenstrom an, dass dieser aus einem Druck heraus resultiert und damit gemessen werden kann habe ich ja nun schon erläutert.
Es gibt im Handel unterschiedliche Bauweisen.
1. (So wie ich sie auch für die Gaschromatographie verwende) Druckminderer: Die haben 2 Manometer; 1 für die Anzeige des Primärdrucks (nicht regelbar und zeigt den Flaschenfüllstand an) und 1 Manometer für den Arbeits(sekundär) Druck (der ist regelbar aber es wird nur ein DRUCK eingestellt, kein Fluss). Der Fluss muss dann mit einem separaten Flussregler eingestellt werden.
2. Ein Durchflussregler (Die Armatur so wie du sie hast) : 1 Manometer (nicht regelbar) für die Druckanzeige der Flasche und 1 manuellen Durchflussregler (für den Max. Durchfluss/min).
So wie ich die Sache nun sehe, ist der eingestellte Fluss der Max. Fluss und kann (entgegen meiner ersten Annahme) über die Rändelschraube feinjustiert werden. MMn muss man dann aber im oder hinter dem abnehmenden Gerät den tatsächlichen Fluss separat regeln oder zumindest messen.
Denn der tatsächliche Fluss hängt von Strömungswiderstand des Gerätes ab.
Ansich gibt es für jedes Gasmedium den richtigen Druckminderer. So auch für Helium.
Du hast den von nem Schweißer geklaut^^
Die kleine Rändelschraube brauchst du, wenn du dein Gerät umsteckst.
Argon/Corgon./Helium...Stahl, VA, Alu,Ti, Cu
Irgendwie hab ich noch nicht geblickt, worum es geht?
Die Druckminderer sind Schätzeisen. Wenn ich mir zB die WIG Maschine einstelle, dann passe ich (auch bei Flaschenwechsel) bisschen den Durchfluss ein. Soviel das ich gemütlich schweißen kann....und so wenig, dass der Chef nicht meckert.
Wie schon beschrieben: Haupthahn und Rändelschraube auf, Flow einstellen, fertig.
Mit solchen Druckminderern Kalkulation zu überschlagen wird nix.
Ist bei Zollstock vs Bandmaß so, bei Durchflussmessern WaKü so und hier genau so.
Sehe das wie Julius und Joker.
Absperrventil für auf oder zu, so wie das Flaschenventil. Durchflussmenge über die Knebelschraube einstellen.
Und dass sich Geräusche ändern bedeutet noch nicht, dass sich auch wirklich eine Durchflussmenge ändert.
Außerdem: Es ist viel sinnvoller, beim Durchfluss von Massenströmen zu sprechen, Volumenströme führen nur zu Missverständnissen.
Und Argon ist ca. 10 mal so schwer wie Helium.
Übrigens:
Bist du auf Helium angewiesen (z.B wegen der geringeren Dichte von He im Vergleich zu Luft) oder geht es rein um ein Inertgas?
Wenn letzteres, dann würde ich mir aufgrund der Kosten sehr schnell überlegen auf N2 oder Ar umzusteigen.
Außer das Ganze wird nur einmalig verwendet.
Bei einem Ausheizsystem, das wir verkaufen, wird ca. 700 mL/min (bei 4 bar) Spülgas für 1 bis 2 h benötigt.
Da empfehle ich immer N2 anstatt He zu verwenden, denn sonst wird es schnell teuer. Vor allem bei der von uns benötigten Gasreinheit von 5.0.
Und als Ergänzung zu meiner vorherigen Aussage, dass man am besten Massenströme verwenden soll noch das Folgende:
Bei gleichem Arbeitsdruck (Sollte im Wesentlichen das sein, was das Arbeitsmanometer anzeigt) und unveränderter Geometrie (d.h. insbesondere gleiche Ventilstellung) sowie Betrachtung als Idealgase und Raumtemperatur ist der Massenstrom von Helium etwa ein Drittel des Massenstroms von Argon. oder umgekehrt heißt das der Normvolumenstrom von Helium ist etwa dreimal so hoch.
R.Kante schrieb:
Das bedeutet für dich: wenn du auf deiner Anzeige 20L/min bezogen auf Argon einstellst, erhältst du bei Helium schätzungsweise 200L/min.
@R.Kante Man kann nicht einfach das Verhältnis der beiden spezifischen Gaskonstanten nehmen, da die Geschwindigkeit am Ventil (also die Schallgeschwindigkeit) sehr unterschiedlich ausfällt.
Massenstrom ergibt sich laut Wiki zu
OK und mir nochmal zur Vereinfachung. Wenn ich bei 200 Bar Flaschendruck 900 Liter Helium in der Flasche habe, habe ich dann 167 Bar bei 750 Liter Helium?
Wenn ich dann einfach die Zeit stoppe (10 Minuten), dann habe ich einen Konstanten Ausfluss von 150 Liter / 10 Minuten und 15 Liter / 1 Minute?
Das müssste dann doch hinkommen oder? Oder bewegen sich Volumen und Druck nicht linear zueinander?
Es geht darum das ich damit 60 Minuten lang Luftballons aufblasen möchte und Sorge habe zu viel zu verschwenden...
Wenn du bei 20°C und 200bar Flaschendruck 148g Helium in der Flasche hast, dann ist das eine 5l Flasche (also sind 5l Helium darin, die bei 20°C und 1bar auf 900l expandieren würden).
Bei 167bar und 20°C hast du dann noch 125g Helium in der Flasche (die auf 762l in der Atmosphäre expandieren können) und bei 164,1bar und 20°C in der Flasche hast du noch 83%deiner anfänglichen 148g, nämlich 123g.
Mit Massen tut man sich mMn echt leichter.
Edit: Und was den Verbrauch angeht, wenn du eine ausreichend feine Waage hast, dann wiege die Flasche am Anfang und dann nach bspw. 10min wieder.
Der eingestellte Massenstrom dürfte lange Zeit näherungsweise konstant bleiben (solange, bis die Flasche fast leer ist, also nur noch ca. 2bar hat.)
Druck und Masseninhalt der Flasche bewegen sich näherungsweise linear. Das Volumen der Flasche (und ihres gasförmigen Inhalts) bleibt konstant bei 5l.
Heißt: Wenn du innerhalb von 10min den Flaschendruck von 200bar auf 180bar gesenkt hast, dann sinkt der Flaschendruck in den nächsten 10min ebenfalls um etwa 20bar auf etwa 160bar und man kann insgesamt ganz grob etwa 100min lang diesen eingestellten Massenstrom entnehmen.
Ist das eine Vorrichtung, die 1h ständig läuft oder schließt du das Ventil nach jedem Ballon?
Außerdem wäre es sinnvoll, wenn die Vorrichtung ein Rückschlagventil hätte, das jedes mal schließt, wenn ein voller Ballon abgenommen wird. Dadurch wird der Gasverlust deutlich minimiert.
