Was sind Gasgemische?
Besondere Anwendungen wie z. B. die Kalibrierung von Meßgeräten oder auch wissenschaftliche Experimente erfordern auf genau diese Anwendungen zugeschnittene Gase. Solche Gase können sogenannte Standard-Gasgemische wie z. B. viele Prüf- oder Referenzgase sein, können aber auch auf Basis der geforderten Eigenschaften speziell für eine Anwendung entwickelt werden.
Ein Gasgemisch wird definiert durch das Grundgas, die Beimengung(en) und die Angaben zu Konzentration/Stoffmengenanteil.
Ganz methodisch.
Viele Aspekte finden bei der Herstellung von Gasgemischen Berücksichtigung: Die Füllreihenfolge sowie der maximale Fülldruck richten sich nach den Eigenschaften der einzelnen Gemischkomponenten. Dabei müssen alle relevanten Regelwerke, wie die Technischen Regeln Druckgase (TRG) beachtet werden. In speziellen Fällen muss außerdem die Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) zur grundsätzlichen Herstellbarkeit oder zum maximal zulässigen Fülldruck gehört werden. Die jeweilige Fertigungsmethode hängt von den chemisch-physikalischen Besonderheiten der Komponenten sowie der geforderten Mischungstoleranz ab. Dem Produktionsablauf liegen anerkannte nationale und internationale Normen zu Grunde (ISO/DIN/EN). In der Praxis werden hauptsächlich zwei Verfahren angewendet:
- Manometrische Methode
Bei diesem Verfahren wird die Zusammensetzung des Gasgemisches aus den jeweiligen Einzeldrücken der Komponenten errechnet. - Gravimetrische Methode (DIN ISO 6142)
Hier werden die Gemischkomponenten auf Waagen mit Genauigkeiten im Milligrammbereich unter hohem Druck in die Gebinde gefüllt.
Die unterschiedlichen Eigenschaften der einzelnen Beimengungen erfordern im Anschluss daran eine intensive Homogenisierung.
Ganz schön stabil.
Die Stabilitätsangaben für Gasgemische basieren auf Langzeitbeobachtungen. Eine sorgfältige Vorbehandlung der Gasflaschen sowie speziell abgestimmte Behälterwerkstoffe (Stahl- oder Aluminiumlegierungen) gemäß DIN 11114 sind grundlegende Voraussetzungen.
Ganz analytisch.
Die Analyse von Gasgemischen erfolgt nach den Vorgaben der DIN ISO 6143, die Ergebnisse werden in einem Analysenzertifikat gemäß DIN ISO 6141 dokumentiert. Das Zertifikat enthält alle Angaben zu Herstellgenauigkeit, Analysengenauigkeit und Standardabweichung.
Die erforderliche Genauigkeit einer Gemischzusammensetzung definiert sich über die Art der Anwendung. Die nachstehende Übersicht zeigt die bei der Westfalen AG geltende Einteilung in Qualitätsklassen nach Herstell- und Analysengenauigkeit.
| Klasse | Relativer Fehler |
|---|---|
| 0,5 | ≤ ± 0,5 % relativ |
| 1,0 | ≤ ± 1,0 % relativ |
| 2,0 | ≤ ± 2,0 % relativ |
| 5,0 | ≤ ± 5,0 % relativ |
| 10,0 | ≤ ± 10,0 % relativ |
Fallbeispiel
Herstell- und Analysengenauigkeit erläutert am Beispiel eines Prüfgases.
Zusammensetzung:
- Sauerstoff 14,90 Vol.-%
- Stickstoff Rest
Kundenvorgabe:
Die Sauerstoff-Konzentration darf nicht mehr als ± 0,75 VOl.-% absolut vom vorgegebenen Sollwert 14,90 Vol.-% abweichen. Die maximal zulässige Analysentoleranz liegt bei ± 0,15 Vol.-% absolut.
Bewertung nach Qualitätsklassen:
| Max. Abweichung absolut |
Max. Abweichung relativ |
Klasse | |
|---|---|---|---|
| Herstellgenauigkeit | ± 0,75 % | ± 5,0 % | 5,0 |
| Analysengenauigkeit | ± 0,15 % | ± 1,0 % | 1,0 |
Herstellgenauigkeit:
Bei der nach Klasse 5.0 definierten Herstellgenauigkeit darf der Sauerstoff-Anteil im Gemisch zwischen 14,15 und 15,65 Vol.-% liegen.
Analysengenauigkeit:
Die durchgeführte Analyse ergibt als Mittelwert aller Einzelmessungen einen Gehalt von 15,00 Vol.-%. Bei einer Fehlertoleranz nach Klasse 1,0 liegt der tatsächliche Sauerstoff-Gehalt somit zwischen 14,85 und 15,15 Vol.-%.
