Technische Prozesse stellen häufig hohe Anforderungen an die verwendeten Gase. Nicht alle Rohstoffe können diese direkt decken und sind daher mit anderen zu mischen. Eine Gasmischanlage übernimmt diese Aufgabe besonders präzise. Sie bringt mehrere Gasarten zusammen und gewährleistet eine hohe und vor allem gleichmäßige Produktqualität. Erforderlich ist das zum Beispiel bei Schweißverfahren, zur Prüfung von Sensoren oder bei der Materialprüfung. Gasido.de informiert über Aufbau, Funktionsweise und Kosten der Gasmischanlagen.
Die Themen im Überblick
Aufbau und Funktionsweise der Gasmischanlagen
Wie einleitend beschrieben, haben Gasmischanlagen (auch Gasmischer, Blender, Gasmischstationen oder Gasmischsysteme) die Aufgabe, verschiedene Gase in einem bestimmten Verhältnis miteinander zu vermischen. Sie können dabei auf reine Rohstoffe oder bereits gemischte Gasarten zurückgreifen.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, bestehen die Anlagen im Kern aus Messsystemen, die Gasmengen kontrolliert und fein dosiert zum Mischgas hinzugeben. Letzteres funktioniert mit membran- oder faltenbalggedichteten Ventilen. Abhängig von den Gaseigenschaften und den individuellen Anforderungen am Einsatzort arbeiten diese in der Regel pneumatisch oder magnetgesteuert.
Jede einzelne Anschlussstelle ist darüber hinaus mit einem Manometer ausgestattet, um die Druckverhältnisse der Anlage ständig kontrollieren zu können. Darüber hinaus erfordert die Funktionsweise der Gasmischanlagen Druckminderer und Rückschlagventile sowie eine stabile und resistente Verrohrung aus Edelstahl. Teilweise ist auch ein Puffer für die Mischgase vorhanden.
Steuerung der Gasmischer mit PC oder Bedientableau
Die Konfiguration der Anlage, sprich die Mischungsverhältnisse der verschiedenen Gase, erledigen Nutzer über Computerprogramme oder eigene Bedientableaus. Hier können sie die angeschlossenen Gasarten definieren und die Eigenschaften des Gasgemischs wählen. Welche Bedienmöglichkeit zum Einsatz kommt, hängt dabei von den Wünschen der Nutzer ab. Während die Funktionsweise der Gasmischsysteme mit Bedientableau und eigener Steuerung unabhängig von anderer EDV-Technik ist, setzt der Anschluss an Computer entsprechende Systeme voraus. Einfache Lösungen besitzen manuelle Einstellmöglichkeiten, wodurch keine elektronische Steuerung erforderlich ist.
Verschiedene Arten der Gasmischanlagen sind erhältlich
Abhängig von der Funktionsweise der Mischsysteme, sind verschiedene Arten der Gasmischanlagen verfügbar. So gibt es neben Anlagen mit mechanischen und elektronischen Mischventilen auch Systeme, die mit pneumatischen Mengen- oder Massendurchflussreglern arbeiten. Die folgende Tabelle zeigt, was die einzelnen Arten voneinander unterscheidet.
| Art der Gasmischanlage | Funktionsweise |
|---|---|
| Mechanische Mischventile | Gasmischanlagen oder Gasmischer mit mechanischem Mischventil bestehen aus Anschlüssen für verschiedene Gase, die an einem Ventil zusammenlaufen. Durch das manuelle Verstellen dieses Ventils lassen sich mit Blenden und Kolben die Strömungsmengen der Ausgangsgase regulieren. Die Systeme arbeiten zuverlässig. Sie sind bereits sehr lange im Einsatz und eignen sich vor allem für die kontinuierliche Gasentnahme. Ausgestattet mit einem Mischgasbehälter lassen sich Gase aber auch diskontinuierlich entnehmen. |
| Elektrische Mischventile | Elektrische Mischventile sind die Nachfolger ihrer mechanischen Pendants. Gasmischanlagen, die über diese Komponenten verfügen, bestehen aus verschiedenen Ventilen, die sich motorisch öffnen und schließen lassen. Das beeinflusst die Strömungsmengen der einzelnen Gase und damit auch die Zusammensetzung des Mischgases. Wann und wie Elektromotoren die Ventile bedienen sollen, weiß eine elektronische Steuerung, die sich individuell konfigurieren lässt. |
| Pneumatische Durchflussmengenregler | Kern pneumatischer Durchflussmengenregler ist ein poröses Material – ein sogenannter Sinterkörper. Dieser sitzt im Gasstrom, wobei sich über einen Drehregler einstellen lässt, welchen Teil des Körpers das Gas durchströmen soll. Trifft es auf einen größeren Teil des porösen Materials, ist die Konzentration im Mischgas höher. Genau wie bei Gasmischanlagen mit elektrischen Ventilen ist dabei jeder Gaszufluss mit einem eigenen pneumatischen Durchflussmengenregler ausgestattet. |
| Massendurchflussregler (MFC) | Basiert die Funktionsweise der Gasmischanlagen auf Massendurchflussreglern (Mass Flow Controller oder MFC), ist das Ergebnis sehr genau und gleichmäßig. Denn diese Systeme erfassen die Volumenströme der Eingangsgase über ihre thermische Leitfähigkeit. Im Anschluss daran führen sie einzelne Gase zu einem Mischgas zusammen. Da für jedes Gas ein eigener MFC erforderlich ist, sind die Kosten dieser Gasmischer höher. Das Ergebnis ist dafür unabhängig von äußeren Störeinflüssen immer perfekt. |
Welches Gasmischsystem am besten passt, hängt von den individuellen Voraussetzungen ab. Erlaubt der Einsatzbereich eine etwas gröbere Mischung, kommen zum Beispiel mechanische oder elektrische Mischsysteme zum Einsatz. Soll das Mischgas molekülgenau den voreingestellten Eigenschaften entsprechen, sind Gasmischstationen mit Massendurchflussregler die beste Lösung. In aller Regel helfen Hersteller dabei, das System mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis zu finden.
Weitere Unterscheidungsmerkmale der Gasmischer
Neben der Art der Mischsysteme lassen sich Gasmischer auch anhand anderer Merkmale unterscheiden. Ein Beispiel dafür ist die Größe, also die Durchflussmenge der Mischgase. Aber auch die einsetzbaren Gasarten sind entscheidend. Während sich Argon (Ar), Helium (He), Stickstoff (N), Kohlendioxid (CO2) oder Sauerstoff (O) nahezu immer Mischen lassen, müssen Mischsysteme für Acetylen (C2H4), Propan (C3H8), Methan (CH4) oder Wasserstoff (H) Ex-geschützt ausgeführt sein.
Gasmischanlagen als Alternative zum Mischgas
Ohne eigene Gasmischer kaufen Anwender fertige Mischgase in Gasflaschen kaufen. Ab einem bestimmten Bedarf oder kann das jedoch mit hohen Kosten einher gehen. Außerdem kostet es viel Zeit, die Gasflaschen oder Flaschenbündel regelmäßig auszutauschen und eine neue Schutzgasmischung zum Schweißen erstellen zu lassen. Gasmischanlagen bieten hier wirtschaftliche Vorteile. Denn sie können die Ausgangsgase aus Flaschen oder Bündeln beziehen. Werden regelmäßig größere Mengen benötigt, können dem Verbrauch entsprechend sogar Großtanks verwendet und Mischgase in großen Mengen bereitgestellt werden. In Schweißbetrieben lohnt sich das ab etwa fünf bis 10 Schweißstellen. Wer in Laboren, medizinischen Einrichtungen oder Industriebetrieben variable Mischgase benötigt, profitiert früher von den Vorteilen. Denn alternativ zur Gasmischanlage müssten Betreiber dann verschiedenste Mischgasflaschen vorhalten, um für jeden Einsatzfall gerüstet zu sein.
Wirtschaftlichkeit hängt von individuellen Gegebenheiten
Wann sich die Kosten einer Gasmischanlage lohnen, hängt im Einzelfall aber immer von den örtlichen Gegebenheiten ab. Einen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben dabei die Bedarfswerte und die Mischgaskonditionen bei den Gasanbietern. Sind die Preise günstig und die Bedarfswerte niedrig, können sich Anwender die Gasmischung zum Schweißen auch erstellen lassen. Ähnlich verhält es sich in anderen Bereichen.
Größen und Einsatzbereiche
Ob Labor oder großer Industriebetrieb: Wer Mischgase benötigt, bekommt Gasmischanlagen heute in unterschiedlichsten Größenordnungen. Den Einstieg bieten in Serie gefertigte Gasmischer, die wenige Liter pro Minute bis zu etwa 500 Normkubikmeter pro Stunde bereitstellen. Bei größeren Bedarfswerten kommen individuell geplante und hergestellte Gasmischanlagen zum Einsatz. Diese versorgen Verbraucher in der Regel mit bis zu 10.000 Normkubikmeter Mischgas pro Stunde.
Typische Einsatzbereiche der Gasmischanlagen
Überall da, wo Prozesse auf Gasgemische angewiesen sind, können auch Mischsysteme zum Einsatz kommen. Typische Beispiele sind beim Schweißen und Schneiden oder bei der Wärmebehandlung von Metallen. Aber auch in der Lasertechnik und im Lebensmittelbereich (Schutzgas für die Verpackung oder Bierabfüllung) sind die Systeme gefragt. Weitere Anwendungsgebiete finden sich in der Medizintechnik, in Forschungs- und Entwicklungsbereichen, bei der Glasherstellung und sogar beim Tauchen.
Kosten der Gasmischsysteme
Wie viel Gasmischanlagen kosten können, hängt vor allem von der Ausführung und der Mischgasleistung ab. Kleinere und in Serie gefertigte Geräte gibt es bereits für 200 bis 1.000 Euro. Wer eine individuelle Anlage mit großem Mischgasstrom benötigt, muss hingegen höhere Kosten einplanen. Da es sich bei den Systemen dann meist um eigens geplante und konstruierte Gasmischer handelt, lassen sich die Preise nicht pauschal angeben. Eine zuverlässige Auskunft bekommen Interessenten hier allein mit dem Angebot eines Herstellers.
