Verfahren und Einrichtung zum Vergleichen zweier periodischer Vorgänge und Anwendung des Verfahrens zum Regeln Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vergleichen zweier je von einer periodischen oder nicht periodischen Messgrösse abgeleiteter periodischer Vorgänge, bei dem für jeden periodischen Vorgang unter Anwendung eines Hilfskondensators ein Gleich strom erzeugt wird, dessen zeitlicher Mittelwert von der Frequenz des betreffenden Vorgangs abhängt, wobei diese beiden Ströme in entgegengesetzter Richtung einem als Vergleichsorgan wirkenden Kon densator zugeführt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hilfskondensator mit Hilfe einer Gleichspannung auf geladen und danach in einem anderen Stromkreis, in dem sich der Vergleichskondensator befindet, entladen wird, wobei jeder der periodischen Vorgänge mittels eines Relais die Umschaltung Laden-Entladen des zugehörigen Hilfskondensators bewirkt, und dass mit dem Vergleichskondensator eine Spannungsquelle in Serie geschaltet ist, deren Spannung ständig mindestens annähernd ebenso gross ist wie die Spannung des Vergleichskondensators, letzterer jedoch entgegen gesetzt ist.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Ein richtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch einen Stromkreis, in dem der Speicherkondensator und die Parallelschaltung von zwei Zweigen in Reihe geschaltet sind, bei dem jeder dieser Zweige die Reihenschaltung eines der Hilfs kondensatoren und eines Kontaktes eines zugehörigen Auflade- und Entladerelais umfasst, welches Relais in seiner Aufladestellung eine Gleichspannungsquelle mit dem betreffenden Hilfskondensator in Verbindung bringt und in seiner Entladestellung den diesen Hilfs kondensator umfassenden, genannten Zweig schliesst, ferner gekennzeichnet durch Mittel,
um die Umschal tung des einen Relais mit der Frequenz eines der periodischen Vorgänge und des anderen Relais mit der anderen Frequenz zu bewirken und durch die in dem erwähnten Stromkreis in Reihe geschaltete Spannungsquelle, deren Spannung ständig mindestens annähernd ebenso gross ist wie die Spannung des Speicherkondensators, letzterer jedoch entgegengesetzt ist. Die Erfindungen werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungs beispielen der Vergleichs- bzw.
Regeleinrichtung näher erläutert. Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schaltung zum Vergleichen der Frequenzen fA und fs von zwei periodischen Vorgängen<I>A</I> und<I>B.</I> Auf die besondere Natur dieser Vorgänge kommt es bei der Behandlung des Grundgedankens der Erfindung nicht an; um einen Anhaltspunkt zu bieten, kann an genommen werden, dass es sich bei den Vorgängen A und B um Wechselströme handelt. Diese Wechselströme dienen zum Betätigen von zwei Relais RA und RB; erforderlichenfalls werden die Wechselströme vorher in elektrische Impulse ver wandelt, die z.
B. die gleiche Frequenz haben; zu diesem Zweck kann man mit einer Frequenzverviel- fachung oder -teilung arbeiten, doch wird diese Möglichkeit aus Gründen der Einfachheit hier nicht behandelt; die so gewonnenen Impulse werden den Relais zugeführt. Auf diese Weise werden die Relais, von denen jedes zwei verschiedene Stellungen, nämlich die Stellung 1 bzw. die Ladestellung und die Stellung 2 bzw. die Entladestellung, einnehmen kann, mit den Frequenzen fA bzw. f$ umgeschaltet.
Der Kontakt des Relais RA liegt zusammen mit einem als Hilfskonden sator wirkenden Kondensator CA in einem von zwei einseitig parallel geschalteten Zweigen, während der andere dieser Zweige den Kontakt des Relais RB und einen als Hilfskondensator wirkenden Konden sator C$ umfasst.
Diese Zweige sind je in Reihenschaltung mit einem als Speicherkondensator wirkenden Kondensator Cv verbunden, dessen Spannung mit e bezeichnet wird.
Die Schaltung wird durch eine mit ihr parallel geschaltete Quelle für eine konstante Gleichspannung E und einen Spannungsteiler S vervollständigt. Die Kontakte 1 der beiden Relais sind je an eine Klemme des Spannungsteilers S angeschlossen und die Ver bindungsstelle der beiden Kondensatoren CA und C$ liegt an dem verstellbaren Mittelkontakt des Span- nungsteilers.
Wenn sich die Relais in der Stellung 1 befinden, wird der Hilfskondensator CA auf die Spannung VA aufgeladen, während der Hilfskondensator C$ auf die Spannung VB aufgeladen wird. Wenn sich die Relais in der Stellung 2 befinden, entladen sich die beiden Hilfskondensatoren über den Speicherkondensator Cv; der Kondensator CA liefert einen Gleichstrom iA, während der Hilfskondensator C$ einen Gleichstrom i$ abgibt; die Grösse dieser Ströme ergibt sich als zeitlicher Mittelwert aus der folgenden Beziehung:
iA <I>=</I> fA# CA#VA und !B = f$- CB#VB Diese Ströme werden dem Kondensator Cv in entgegengesetzter Phase zugeführt. Die obigen For meln gelten genau, da mit Cv eine Spannungsquelle<I>SB</I> in Reihe geschaltet ist, die eine Spannung aufweist, welche ständig gleich oder annähernd gleich der Spannung e des Speicherkondensators, letzterer jedoch entgegengesetzt, ist. Die strichpunktierte Linie stellt die Steuerleitung dar, durch welche die Steuerspannung e der Spannungsquelle<I>SB</I> zugeführt wird.
Die Wirkung der von der Spannungsquelle<I>SB</I> erzeugten Kompen sation wird unten an Hand von Fig. 2 und 3 näher beschrieben.
In dem Entladungskreis der beiden Hilfskonden satoren liegen im allgemeinen mehrere Widerstände, die die Entladeströme auf einen zulässigen Wert begrenzen. Diese Widerstände sind in die Schaltbilder nicht eingezeichnet. Das Produkt aus der Kapazität von CA und dem Wert des Begrenzungswiderstandes soll genügend klein sein, um eine vollständige oder im wesentlichen vollständige Entladung des Kondensators CA zu gewährleisten, wenn man die Kontaktzeit des Relais RA berücksichtigt. Das gleiche gilt entsprechend für den Kondensator C$.
Die Spannung e des Speicherkondensators Cv ist durch nachstehende Formel gegeben:
EMI0002.0023
Diese Spannung oder eine aus ihr z. B. im Wege der Verstärkung, Integration und/oder Differentiation abgeleitete Grösse ist ein Mass für das Verhältnis oder den Unterschied zwischen den Frequenzen f@ und f$. Die Spannung e kann gemessen, registriert oder zum Regeln der Frequenzen in bezug zueinander benutzt werden.
Wenn das Verhältnis der Frequenzen fA/fB von selbst im Bereich eines spezifischen Wertes p verbleibt oder wenn mit einer solchen Regelung gearbeitet wird, dass sich das Verhältnis dieser Frequenzen diesem Wert wenigstens annähert, gibt man den Grössen CA, VA, C$ und VB zweckmässigerweise solche Werte, dass sich die nachstehende Beziehung ergibt: CA-VAI CB@VB <I>= 1/p</I> Dies bedeutet, dass i & = i$, wenn das Verhältnis.fA/fB tatsächlich den Wert p hat.
Wenn dies der Fall ist, besitzt die Spannung e in stationärem Zustand einen konstanten Wert, der gleich Null sein oder von Null abweichen kann.
Wenn die Schaltung in der Praxis angewendet wird, kann man z. B. dafür sorgen, dass die Spannung e den Generator für den Wechselstrom der Frequenz f$ in einer in der Regeltechnik bekannten Art beeinflusst, und zwar im vorliegenden Falle über einen Propor- tionalregler oder einen integrierenden Regler oder über ein Regelgerät mit proportionaler und inte grierender Wirkung, so dass das Verhältnis .fA/fB konstant ist. Dieser konstante Wert kann gleich 1 sein, doch kann er auch einen von 1 abweichenden Wert p besitzen. Im letzteren Falle sieht man eine Schaltung für eine Frequenzteilung oder -vervielfachung vor.
Der Grad p, in dem die Teilung oder Vervielfachung durch geführt wird, lässt sich kontinuierlich dadurch regeln, dass man das Verhältnis VA/VB z.B. durch Verstellen des Spannungsteilers oder aber das Verhältnis CA/CB verändert.
Wenn man einen Regler mit integrierender Wir kung oder aber einen schneller arbeitenden Regler mit proportionaler und integrierender Wirkung verwendet, wird die über die Regelperiode integrierte Abweichung von dem gewünschten Frequenzverhältnis .f@/ f$ <I>= p</I> nahezu auf Null reduziert. Während dieses Regelungs vorgangs kann es natürlich vorkommen, dass eine zeitweilige Abweichung des Frequenzverhältnisses von dem Wert p absichtlich hervorgerufen oder zugelassen wird.
Wenn nämlich das Frequenzverhältnis vorher eine Zeitlang kleiner bzw. grösser war als p, so muss hierfür dadurch ein Ausgleich geschaffen werden, dass man danach dieses Verhältnis während einer gewissen Zeitspanne grösser bzw. kleiner als p hält, um die integrierte Abweichung auf Null zurückzuführen. Da das Ziel darin besteht, einen über die Zeit gemittelten konstanten Wert von p zu gewährleisten, müssen während der Regelungsperiode zeitweilige Abweichun gen vom Sollwert p stattfinden.
Es wird vielfach vorgezogen, die Regelung so durchzuführen, dass der Wert e ständig gleich Null oder annähernd Null ist.
Wenn die Frequenzen verhältnismässig niedrig sind, verwendet man mechanische Relais; bei höheren Frequenzen kann man mit elektronischen Relais arbeiten. Die Kontaktzeiten für die mechanischen Relais sollen natürlich derart sein, dass eine aus reichende Zeit für das Aufladen und Entladen der Kondensatoren zur Verfügung steht. Bezüglich des Speicherkondensators sei folgendes bemerkt: Die Zeitkonstante dieses Kondensators, d. h.
das Produkt aus der Kapazität und dem gesamten Parallelwiderstand, welch letzterer durch den Ab leitungswiderstand des Kondensators und den Wider stand des mit dem Kondensator parallel geschalteten Kreises gebildet wird, besitzt gewöhnlich einen hohen Wert; wenn man einen geeigneten Kondensator vor sieht, insbesondere wenn das Dielektrikum in geeig neter Weise gewählt ist (Epoxyharze, Polystyrol, Poly ester, Polyäthylen), kann diese Zeitkonstante ohne weiteres einige Stunden betragen. Diese Zeitkonstante bildet nach Lage der Dinge den Informationsspeicher der Schaltung; wenn die Schaltung zur Regelung mit integrierender Wirkung benutzt wird, wird es vor gezogen, als Informationsspeicher eine Zeitspanne von einigen Stunden vorzusehen.
Bezüglich der Bestimmung der Grösse von Cv gelten ausserdem die folgenden Betrachtungen: Die Grösse der jedesmal von CA oder C$ an Cv abgegebenen Ladung soll im allgemeinen im Vergleich mit der von dem Speicherkondensator maximal aufnehmbaren Ladung klein sein. Diese maximale Ladungsmenge wird durch die maximale Spannung begrenzt, die man an den Kondensator anlegen kann, und diese Span nung richtet sich wiederum im allgemeinen nach der an den Speicherkondensatoren angeschlossenen Ein richtung, insbesondere nach den beim Betrieb dieses Systems auftretenden Antriebsproblemen, wenn man das System bis zur Grenze seines Antriebsbereichs ausnutzt.
Jedoch kann man die Kapazität von Cv nicht auf einen beliebig grossen Wert erhöhen, denn andernfalls würde sich eine zu geringe Empfindlichkeit der Schaltung ergeben.
Für die Praxis ergibt sich aus den vorstehenden Ausführungen, dass ein hoher Wert von Cv tatsächlich möglich ist, jedoch nicht ein Wert, der im Vergleich zu CA bzw. C$ sehr gross ist. Entsprechend wird auch die benutzte Spannung VA nicht allzugross im Ver gleich zu e sein.
Es ist möglich, die Grösse von CA, C$ und/oder <I>VA,</I> VB von Grössen abhängig zu machen, die nicht in unmittelbarer Beziehung zu den Frequenzen der periodischen Vorgänge stehen, z. B. von der Tem peratur und/oder dem Druck. Wie weiter unten er läutert, kann man auf diese Weise einen Temperatur- und/oder Druckausgleich erzielen.
Fig. 2 veranschaulicht schematisch ein weiteres Beispiel der oben erwähnten Kompensationsschaltung. Diese Schaltung ähnelt derjenigen nach Fig. 1, wobei eine Spannungsquelle zwischen den Punkten 3 und 4 in Reihe in den Kreis eingeschaltet ist, der durch den Speicherkondensator Cv und die Parallelschaltung mit CA, RA, C$ und RB gebildet wird, welche eine Span nung liefert, die ständig gleich oder annähernd gleich der Spannung e des Speicherkondensators ist, jedoch in dem erwähnten Kreis in der entgegengesetzten Richtung wirkt.
Zu diesem Zweck wird die Spannung des Speicherkondensators dem Eingang eines Ver stärkers T, mit einem Verstärkungsfaktor von -f-1 zugeführt; die Klemmen, zwischen denen die Aus gangsspannung e dieses Verstärkers auftritt, sind mit 3 und 4 bezeichnet. Für die Zwecke der Praxis reicht es aus, wenn der Verstärkungsfaktor annähernd gleich -j-1 ist, wie es z. B. bei Verstärkern der Kathoden folgeschaltungsbauart der Fall ist.
Hierdurch wird gewährleistet, dass die Hilfs kondensatoren CA und C$ vollständig entladen wer den, da die Belege beider Kondensatoren während des Entladungsvorgangs auf das gleiche oder im wesent lichen gleiche Potential gebracht werden.
Die Spannung e zwischen den Punkten 3 und 4 kann vorteilhaft zum Registrieren, Messen oder gegebenenfalls zum unmittelbaren oder mittelbaren Regeln der Frequenzen der periodischen Vorgänge benutzt werden.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird das gleiche Ergebnis mit Hilfe eines Verstärkers T2 erzielt, der eine sehr hohe negative Stromverstärkung besitzt. Ein Verstärker dieser Bauart kann z. B. als drei stufiger Gleichstromverstärker mit einer Verstärkung von annähernd 1000 ausgebildet sein.
Die zwischen den Punkten 5 und 6 erscheinende Ausgangsspannung dieses Verstärkers liegt in Reihe mit dem Speicher kondensator Cv und dem Parallelkreis RA, CA, RB und C$. Der Verstärker T2 gewährleistet, dass die Spannung zwischen 5 und 6 im wesentlichen gleich der Spannung e an dem Speicherkondensator, dieser Spannung jedoch entgegengesetzt ist; die Gesamtheit dieser Spannungen liegt praktisch an den Eingangs klemmen 7 und 8 des Verstärkers, so dass eine Kompen sation automatisch in der Weise erfolgt, dass praktisch keine Potentialdifferenz an den Klemmen 7 und 8 auftritt. Die Spannung zwischen den Punkten 5 und 6 kann gemessen, registriert oder geregelt werden.
Fig. 4 zeigt eine' Schaltung für die Regelung von zwei nichtperiodischen Vorgängen, und zwar im vor liegenden Falle für die Regelung des Verhältnisses der durch zwei Leitungen Z, und Z2 geförderten Flüssig keitsströme Q,. und Q2. In jeder Leitung liegt ein Mess gerät M,_ bzw. M2, und die Ausgangssignale dieser Messgeräte stellen jeweils einen periodischen Vorgang dar, dessen Frequenz ein Mass für die Strömungs geschwindigkeit der betreffenden Flüssigkeit ist.
Vor zugsweise verwendet man volumetrische Durchfluss- messer, da diese sehr genaue Messungen ermöglichen.
Das Ausgangssignal des Messgeräts Ml besteht aus elektrischen Impulsen mit einer Frequenz fA, die der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung L,. pro portional ist. Es kommt jedoch nicht darauf an, dass diese Frequenz gleich der Zahl der Umdrehungen des benutzten Durchflussmessers ist. Das Gleiche gilt für das Messgerät M2, das Impulse mit einer Frequenz f$ liefert.
Die Impulsfrequenzen fA und f$ betätigen die Relais RA und RB, die in einer Schaltung liegen, welche im wesentlichen derjenigen nach Fig. 3 ähnelt. Das Schaltbild in Fig. 4 zeigt jedoch gegenüber der Schaltung nach Fig. 3 zwei Verbesserungen.
Die bei der Ladestellung an den Kondensator CA angelegte Spannung ist nicht unmittelbar der Span nungsquelle E und dem Spannungsteiler S ent nommen, sondern mittelbar über zwei in Reihe ge schaltete Widerstände Rt, und R,.. Die an dem Wider stand Rl liegende Spannung wird dem Hilfskonden sator CA zugeführt.
In ähnlicher Weise sind in der anderen Hälfte der Schaltung die Widerstände Rta und R2 hintereinandergeschaltet. Bei den Widerständen Rt, und Rt2 handelt es sich um Widerstandsthermo meter, die sich auf der Temperatur t1 bzw. t2 der Flüssigkeiten in den beiden Leitungen befinden. Die Widerstände R,. und R2 sind im Vergleich zu den Widerständen der Thermometer gross. Auf diese Weise kann man die Volumenmessungen der beiden Durch flussmesser im Hinblick auf Temperaturunterschiede korrigieren.
Die gewünschte Korrektur kann natürlich auch dadurch erzielt werden, dass man die Grösse der Kapazitäten der Kondensatoren CA und C$ ent sprechend den gemessenen Temperaturen variiert; ferner ist es möglich, die Einstellung des Potentio- meters S, insbesondere z.B. die Einstellung des mittleren Kontaktes, von den Temperaturen t1 und t2 abhängig zu machen.
Da der Verstärker T2 ein Gleichstromverstärker ist, kann man auch ein in bekannter Weise aus gebildetes Abwanderungsberichtigungsgerät zwischen den Klemmen 7, 8 und Erde vorsehen, das gewähr leistet, dass die richtige Einstellung des Verstärkers aufrechterhalten bleibt.
Das Abwanderungsberichtigungsgerät erzeugt in bekannter Weise eine Abwanderungsausgleichsspan- nung, die am Eingang des Verstärkers T2 zwischen der Klemme 8 und Erde erscheint. Diese Abwanderungs- ausgleichsspannung gewährleistet, dass bei sehr nied rigen Frequenzen von weniger als 1/60 Hz ein Ein gangssignal von 0 Volt einem Ausgangssignal von 0 Volt entspricht.
Die Spannung zwischen den Klemmen 5 und 6, die glich der Spannung e des Speicherkondensators Cv, dieser jedoch entgegengesetzt ist, dient zum Regeln von Q2 und wird zu diesem Zweck einem Regler P zugeführt, der ein Regelventil K in der Leitung L2 steuert. Der Regler P kann so ausgebildet sein, dass er gleichzeitig proportional und integrierend wirkt. Das Ventil K kann z. B. pneumatisch betätigt werden. Da der Regler P und die Arbeitsweise des Ventils Kin der Regeltechnik bekannt sind, dürfte sich eine nähere Beschreibung erübrigen.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersicht lich, dass der Strom in der Leitung L2 so geregelt werden kann, dass die von einem bestimmten Augenblick an zugeführte Gesamtmenge Q2 der Flüssigkeit in einem bestimmten Verhältnis zur gesamten Menge Q1 der anderen Flüssigkeit steht, die vom gleichen Augen blick an und während der gleichen Zeitspanne zu geführt wird. Der Vorteil dieses Regelungsverfahrens besteht darin, dass dieses Verhältnis durch Verstellen des Spannungsteilers S auf äusserst einfache Weise un mittelbar und ausserdem kontinuierlich eingestellt werden kann.
In der Praxis richtet sich die Genauigkeit des gesamten Verfahrens nach der Arbeitsgenauigkeit der Messgeräte Ml und M2, d. h. unter günstigen Be dingungen kann man einen Genauigkeitsgrad von 0,15% erreichen. Da das Gerät für vollelektrischen Betrieb ausgebildet werden kann, braucht man keine mechanischen Verbindungen von den Durchfluss- messern zu den Schaltgeräten und der Regelungs einrichtung vorzusehen, wodurch weitere Schwierig keiten wegfallen. Das Gerät arbeitet sofort in der richtigen Weise, und es brauchen keine Betriebs versuche durchgeführt zu werden.
Dies bedeutet, dass man von Flüssigkeiten einer Art auf Flüssigkeiten anderer Art oder von einem Verhältnis QllQ2 <I>zu</I> einem anderen übergehen kann, ohne dass Zeit- und Produktionsverluste eintreten.
<I>Beispiel I</I> Eine im wesentlichen gemäss Fig. 4 ausgebildete Schaltung wurde benutzt, um mit Kerosin gemischtes asphaltisches Bitumen abzugeben.
Das Kerosin wurde über die Leitung L1 mit einer Temperatur von etwa 15 C zugeführt, während das asphaltische Bitumen (Eindringzahl 80; Temperatur annähernd 150 C) über die Leitung L2 zugeführt wurde. Diese Flüssigkeitsströme wurden in der Leitung gemischt, und das Gemisch in Form eines flüssigen Bitumens konnte unmittelbar in einer Menge von etwa 33 Tonnen in der Stunde abgegeben werden. Das Gemisch enthielt 21 Vol. ,o Kerosin und 79 Vol. ö asphaltisches Bitumen.
Die tatsächlich angewandte Schaltung unterschied sich von der in Fig. 4 gezeigten insofern, als der Durchflussmesser Ml jenseits der Vereinigungsstelle der beiden Leitungen angeordnet war, so dass dieser Durchflussmesser die Gesamtmenge des Gemisches mass. Eine Temperaturkorrektur wurde nicht vor genommen.
Bei den Messgeräten Ml und M2 handelte es sich um volumetrische Durchflussmesser der Bauart Brodie. Der Durchflussmesser Ml arbeitete mit einer Drehzahl von etwa 1 Umdrehung in der Minute und gab an das Relais RA ein Signal von 9 Hz ab. In der Praxis liegt die Signalfrequenz dieser Messgeräte allgemein zwi schen 1 und 10 Hz. Die beiden Relais RA und RB waren als mechanische Relais der polarisierten Bauart ausgebildet. Die Spannungsquelle E lieferte eine Spannung von 150 Volt; der Spannungsteiler S war so eingestellt, dass VA 75 und VB etwa 60 Volt betrug.
In den Zeichnungen ist die Spannungsquelle E durch einen Akkumulator wiedergegeben, doch kann man in der Praxis eine gleichgerichtete und gegebenenfalls stabilisierte Wechselspannung verwenden.
Bei den Kondensatoren CA und C$ handelte es sich um Polystyrolkondensatoren von 0,03 Mikrofarad. Mit jedem dieser Kondensatoren war ein Begrenzungs- widerstand von 150000 Ohm (nicht dargestellt) in Reihe geschaltet.
Bei dem Kondensator Cv handelte es sich um einen Polystyrolkondensator von 3,3 Mikrofarad. Die Zeitkonstante dieses Kondensators betrug etwa 20000 Sekunden; die RC-Zeit dieses Kondensators zusammen mit dem damit parallel geschalteten Kreis betrug an nähernd 12 000 Sekunden. Bei der Schaltung war ein weiterer, den Kondensator Cv überbrückender Schal ter vorgesehen, der es ermöglichte, diesen Konden sator zeitweilig kurzzuschliessen. Insgesamt wurden in der oben beschriebenen Weise 800 Tonnen des Erzeugnisses abgegeben, wobei die Genauigkeit der Zusammensetzung des Gemisches etwa 0,1 ö betrug.
Das beschriebene Gerät eignet sich insbesondere für das unmittelbare Abgeben des Erzeugnisses, d. h. es ist nicht erforderlich, für das fertige Produkt Lager behälter bereitzustellen. Wenn das Mischungsverhält nis geändert werden oder auf ein vollständig anderes Erzeugnis übergegangen werden soll, so kann dies nahezu unmittelbar und praktisch ohne Zeit- und Produktionsverluste geschehen.
Bei dem vorstehenden Beispiel wurde das asphal- tische Bitumen mit Kerosin gemischt; das Verfahren lässt sich jedoch auch bei sämtlichen Arten anderer Gemische anwenden, z. B. bei der Herstellung von Schmierölen, Benzin oder Gasöl aus zwei oder mehr Bestandteilen.
In der chemischen Industrie ist es möglich, z. B. das Verhältnis verschiedener Ströme zu messen und/oder zu regeln, die einem Reaktionsgefäss zu geführt werden.
Ferner kann man den Strom eines bestimmten Mediums in zwei oder mehr Teilströme aufteilen, bei denen die Durchsatzgeschwindigkeiten in einem festen Verhältnis zueinander stehen. Diese Aufgabe kann z. B. dann gestellt sein, wenn mehrere Aggregate, z. B. Reaktoren, Mischer, Separatoren, Destillationskolon- nen oder Extraktionskolonnen, parallel geschaltet sind und von einer einzigen Quelle aus gespeist werden sollen.
<I>Beispiel</I> 1I Die Erfindung ermöglicht es auch, die Gesamt menge eines Materials, z. B. einer Flüssigkeit oder eines Gases, zu messen, das innerhalb einer bestimmten Zeitspanne durch eine Leitung gefördert wird. Fig. 5 zeigt die bei einer solchen Messung benutzte Schaltung sowie weitere Geräte; diese Anordnung arbeitet als integrierender Durchflussmesser.
Durch eine Leitung L1 strömt eine Flüssigkeit mit einer Dichte d; es soll die gesamte während einer bestimmten Zeit durch die Leitung geförderte Flüssig keitsmenge gemessen und erforderlichenfalls registriert werden. Wenn man das die Leitung in der Zeiteinheit durchströmende Flüssigkeitsvolumen mit F bezeichnet, ist die Gewichtsmenge X, die je Zeiteinheit gefördert wird, gleich d.F. Man erhält die gesamte Menge dadurch, dass man X als Funktion der Zeit integriert.
In die Leitung L1 ist ein Messgerät Ml eingeschaltet, dessen Ausgangssignal aus elektrischen Impulsen besteht, deren Frequenz fA der Strömungsgeschwindig keit der Flüssigkeit und damit auch der Grösse F proportional ist.
Die Dichte der Flüssigkeit wird mit Hilfe eines Messgerätes M3 kontinuierlich gemessen; dieses Gerät erzeugt als Ausgangssignal eine variierende Gleich spannung EA, die der Dichte d proportional ist.
Die Schaltung nach Fig. 5 ähnelt im übrigen im wesentlichen derjenigen nach Fig. 4. Es sei jedoch bemerkt, dass in Fig. 5 das Zeichen EB eine konstante Gleichspannung bezeichnet, und dass bei H ein Generator vorgesehen ist, der elektrische Impulse mit einer Frequenz fB liefert, deren Wert sich nach der Spannung zwischen den Klemmen 5 und 6, d. h. der Spannung e des Speicherkondensators, richtet.
Wenn e konstant ist, gilt die folgende Beziehung: EA' CA'fA = EB' CB'fB Wenn die Kapazitäten CA und CB gleich gross sind, so ist EA-fA <I>=</I> EB-fB. Im Hinblick auf das weiter oben Gesagte kann man diese Beziehung auch wie folgt beschreiben: d.F. <I>=</I> C, -fB. Hierin ist Cl eine Konstante.
Die Frequenz fB ist somit ein Mass für den die Leitung in der Zeiteinheit durchsetzenden Mengen strom. Ein Zählgerät TM, das durch Impulse mit der Frequenz fB betätigt wird, zeigt dann den über die Zeit integrierten Strom durch die Leitung 4 an.
Die Spannung e wirkt als Steuerspannung auf die Frequenz fB des Generators H; diese Steuerung ge währleistet, dass die Spannung e mindestens annähernd konstant bleibt; infolgedessen wird die oben erwähnte Beziehung tatsächlich erfüllt.
Bei dem Generator H kann es sich z. B. um einen Multivibrator handeln.
Wenn die Zahl der Impulse mit der Frequenz fA ebenfalls mit Hilfe eines Zählgerätes gemessen wird, erhält man zusätzlich eine Anzeige des gesamten inner halb einer bestimmten Zeitspanne abgegebenen Flüs sigkeitsvolumens.
Durch eine (nicht dargestellte) geringfügige Ab änderung der Anordnung nach Fig. 5 kann man diese in ein Regelgerät verwandeln, bei welchem das Gerät Ml, das anstelle einer Frequenz eine Spannung liefert, die ein Mass für den Augenblickswert des Stromes durch die Leitung 4 ist. Mit Hilfe dieser eine Steuer spannung darstellenden Spannung kann man z. B. einen Vorgang steuern, bei dem die durch die Leitung strömende Flüssigkeit eine Rolle spielt; diese Steuerung richtet sich somit nach dem Augenblickswert der Grösse<I>X =</I> d.F.
Zu diesem Zweck werden die folgenden Änderun gen vorgenommen: Das Relais RB wird jetzt durch Impulse mit einer konstanten Frequenz betätigt, wobei diese Frequenz z. B. von der Netzfrequenz abgeleitet oder ihr gleich ist; ferner wird der Generator H durch einen Verstärker ersetzt, und zwar vorzugsweise in Kombination mit einer Integrationsschaltung. Das Ausgangssignal dieses Verstärkers der genannten Kombination tritt an die Stelle der konstanten Spannung E$. Dieses Signal bildet gleichzeitig die gewünschte Steuergrösse. Die Ausbildung der Schaltung gewährleistet, dass die Spannung e einen konstanten Wert beibehält, der gleich Null ist, wenn der Verstärker in Kombination mit einer Integrationsschaltung be nutzt wird.
In diesem Falle gilt folgende Beziehung: EA-fA <I>=</I> EB-fB. Hieraus folgt, dass E$ <I>=</I> C2-F.d.
Hierin ist C2 eine Konstante. Somit ist in diesem Falle E$ dem Wert d.F., d. h. dem Augenblickswert des Mengenstromes, proportional.