DE1573094A1 - Verfahren und Einrichtung zum Messen und/oder Regeln eines einem Behaelter zu entnehmenden oder zuzufuehrenden Materialstroms - Google Patents

Description

DR ING. F. WUESTHOFF ⁸ MÜNCHEN 0 DIPL,. ING. G. PtTL₁S SCHVTEIGERSTRASSE 2 DR.B.v.PECHMANN ^{mMO11 2S οβ β1} PATEWANWiME FW)TI(JTWTKIT

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V.,

Haag, Niederlande

betreffend

Verfahren und Einrichtung zum Messen und/oder Regeln

eines einem Behälter zu entnehmenden

oder zuzuführenden Materialstroms.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen und/oder Hegeln eines einem Behälter zu entnehmenden oder zuzuführenden Materialstroms sowie auf eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem ab- oder zuzuführenden Material kann es sich um eine Flüssigkeit oder eine Emulsion handeln, ferner um eine Suspension, ein pulverförmiges Material, ein kornförmiges Material, eine Aufschwemmung oder um eine Flüssigkeit, in der Stücke aus festem Material verteilt sind· Bei dem Behälter kann es sich um jeden Raum bzw. jede Umschließung handeln, die geeignet ist, ein solches Material aufzunehmenj die Größe des Behälters kann in weiten Grenzen variieren, d.h. das Fassungsvermögen des Behälters kann z.B. 1 ltr betragen, oder es kann sich um große Lagerbehälter handeln, wie sie z.B. in der Erdölindustrie verwendet werden.

_8AD OBIGEM.

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Um den einem solchen Behälter zu entnehmenden oder zuzuführenden Materialstrom zu messen, kann man Durchflußmesser benutzen, z.B. Meßdrosseln oder Blenden, die ein kontinuierliches Signal liefern. Ferner ist es möglich, rotierende Meßgeräte zu verwenden, die es in Verbindung mit einem mit ihrer Welle gekuppelten Unterbrecher ermöglichen, diskontinuierliche Signale bzw. Impulse zu erzeugen. Die Regelung des Materialstroms wird mit Hilfe von Reglern bewirkt, denen diese kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Signale zugeführt werden.

Regler, die aurch diskontinuierliche Signale gesteuert werden, können mit sehr hoher Genauigkeit arbeiten. Jedoch sind die zu diesem Zweck geeigneten Meßgeräte zum Erzeugen impulsförmiger Signale sehr kostspielig, ihr Meßbereich ist begrenzt, die sind anfällig für Störungen und sie sind nicht geeignet, die Menge von Stoffen zu messen, die eine hohe Viskosität aufweisen.

Die Erfindung sieht nunmehr Mittel vor, die es ermöglichen, diese Schwierigkeiten auszuschakten, wobei sich ein großer Anwendungsbereich ergibt, wobei Messungen mit hoher Genauigkeit möglich sind, und wobei die erfindungsgemäße Einrichtung mit geringen Kosten herstellbar ist.

Gemäß der Erfindung wird die in dem Behälter vorhandene Materialmenge gemessen, so daß man schließlich eine Größe A erhältj aus dieser Meßgröße A wird ein Signal abgeleitet, welches das Zeitdifferential von A repräsentiert, und dieses Signal oder ein daraus abgeleitetes Signal wird benutzt, um den betreffenden Materialstrom zu messen und/oder zu regeln.

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Bei der Meßgröße A handelt es sich vorzugsweise um eine .elektrische Spannung, die mit der Ausgangsspannung 33 eines Elements verglichen wirdj die Spannung B wird schrittweise geändert, wenn eine Differenz zwischen den Absolutwerten der Spannungen A und B erscheint, und zwar derart, daß sich die Differenz verkleinert, während die Frequenz der Schritte, mittels deren die Spannung B oder ein daraus abgeleitetes Signal geändert wird, dazu dient, den Materialstrom zu messen und/oder zu regeln.

Somit beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf der Messung der in dem Behälter vorhandenen Materialmenge. In die Leitung, mittels deren der dem Behälter zu entnehmende oder zuzuführende Materialstrom gemessen wird, ist kein Durchflußmesser eingeschaltet. Die elektrische Spannung A ändert sich, während Material dem Behälter entnommen oder zugeführt wird. Die Spannung B wird in der beschriebenen Weise verändert, so daß diese Spannung dem Augenblickswert der Spannung A folgt. Infolgedessen drückt sich die Menge des in dem Behälter vorhandenen Materials auch im Wert der Spannung B aus. Die Änderung der Spannung B je Zeiteinheit ist daher ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der dem Behälter Material entnommen oder zugeführt wird. Da die Änderung schrittweise erfolgt, ist die Frequenz dieser Änderungsschritte ferner ein Maß für die Ein- oder Ausströmgeschwindigkeit des Materials. Diese Frequenz wird gewöhnlich durch ein impulsförmiges Signal dargestellt ·

Die Größe der schrittweisen Änderung der Spannung B kann innerhalb eines sehr großen Bereichs nach Belieben gewählt und

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eingestellt werden. Da sich die Genauigkeit eines Meß- oder Regelsystems, das auf der Verwendung impulsförmiger Signale beruht, gewöhnlich nach der Wirkung jeweils eines Impulses richtet, kann man einen hohen Genauigkeitsgrad dadurch erzielen, daß man die Spannung B nur in kleinen Schritten ändert. Das beschriebene üystem läßt sich leicht jeder Durchflußmenge anpassen, die in der Praxis vorkommt, so daß sich keine Schwierigkeiten aus einer Begrenzung des Meßbereichs ergeben. Da die Messung von dem in dem Behälter vorhandenen Material ausgeht, ist es unmöglich, daß Störungen infolge der Viskosität des Materials auftreten.

Ein zweckmäßiges Verfahren ergibt sich dann, wenn es sich bei der Spannung B um die Ausgangsspannung handelt, die einein mit hohem negativen Gewinn arbeitenden Verstärker entnommen wird, dessen Ausgangssignal zum Verstärkereingang durch einen Speicherkondensator zurückgeleitet wird, dessen Ladung jedesmal dann schrittweise geändert wird, wenn ihm die Ladung eines Hilfskondensators zugeführt wird. Die Spannung des Speicherkondensators ist bei einem solchen Verstärker stets gleich der Ausgangsspannung B. Durch Ändern der Größe des Hilfskondensators und/oder der Spannung, bis zu welcher dieser kondensator aufgeladen wird, kann man die Größe jedes Änderungsschritte bestimmen. Dies kann auch dadurch geschehen, daß man das Verhältnis zwischen den Kapazitäten des Hilfskondensators und des Speicherkondensators verändert. Infolge des Vergleichs zwischen den Spannungen A und B und der sich dabei ergebenden Änderung der Spannung B wird die Ladung des Speicherkondensators zu einem Maß für die in dem Behälter vorhandene Material-

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menge; wenn ein Unterschied zwischen den Absolutwerten der Spannungen A und B besteht, steht die Ladung des Speicherkondensators nicht in Übereinstimmung mit der im Behälter vorhandenen Materialmenge. Um die Spannung A mit der Spannung B zu vergleichen, wird der Unterschied zwischen den Absolutwerten der Spannungen A und B einem mit hohem negativem Gewinn arbeitenden Verstärker zugeführt, dessen Ausgangssignal über einen Widerstand zum Verstärkereingang zurückgeleitet wird; die Ausgangsspannung dieses Verstärkers wird einer auf eine Durchbruchspannung ansprechenden Vorrichtung zugeführt, mittels deren eine Schaltvorrichtung betätigt wird, wenn die der "Durchbruch"-Vorrichtung zugeführte Spannung einen Schwellwert überschreitet, woraufhin die Ladung eines Hilfskondensator dem Speicherkondensator zugeführt wird; auf eise 'weise wird der Unterscnied zwischen den Spannungen A und B durch einen oder mehrere Schaltvorgänge der Schaltvorrichtung beseitigt. Der Schaltvorrichtung oder der "Durchbruch"-Vorrichtung kann man impulsförmiges Signal entnehmen, das zu Meß- und/oder Kegelzwecken benutzt werden kann, beispielsweise ist es möglich, die Schaltvorrichtung zu diesem Zweck mit zusätzlichen Kontakten zu versehen, mittels deren jedesmal ein Stromkreis geschlossen wird.

Die Spannung B wird vorzugsweise am Beginn des erfindungsyemäßen Prozesses auf den gewünschten Anfangswert gebracht; dies geschient Bomit am Beginn des Entnehmens von Material aus dem Behälter oder am JJeginn des Zuführens von Material zu dem Behälter oder nach dem Auffüllen des Behälters. Zu diesem Zweck kann z.U. ein v'/i ι erstand zeitweilig zwischen der Quelle

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für die Spannung A und dem Eingang des "erstärkers angeschlossen werden, der die Ausgangsspannung B liefert, und gleichzeitig kann man ebenfalls zeitweilig einen gleichwertigen ,•.■iderstand zwischen dem Eingang und dem Ausgang dieses Verstärkers einschalten. Somit werden diese "Verbindungen nur zeitweilig hergestellt, bevor das Material zu strömen beginnt, um die Spannung B auf den Anfangspegel zu bringen, der der in dem Behälter vorhandenen Materialmenge entspricht. Um diesen Vorgang durchzuführen, kann man einen Knopf betätigen oder ein automatisches Steuersignal verwenden.

Um die elektrische Spannung A zu erhalten, die der Materialmenge in dem Behälter entspricht, kann man einen Druckmesser benutzen, mittels dessen der Druck innerhalb des Materials am Boden des Behälters oder in dessen Nähe gemessen wird. Dieser -druckmesser kann z.B. in die Entnähmeleitung eingeschaltet sein. Wenn zwei oder mehr -behälter nacheinander benutzt werden sollen, ist es zweckmäßig, den Druckmesser an dem Punkt oder jenseits des Punktes anzuschließen, an welchem sich die Entnahmeleitungen vereinigen. In diesem Fall benötigt man somit nur einen Druckmesser.

Ferner ist es möglich, ein ^ewichtmeßgerät zu benutzen, um eine elektrische Spannung A zu erzeugen, welche die in dem Behälter vorhandene Materialmenge repräsentiert. Bei diesem Gewichtmeßgerät kann es sich um eine Waage handeln, auf der man den gefüllten Behälter anordnet. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere für kleine Behälter. Einwandfrei arbeitende Gewichtsmeßgeräte stehen jedoch auch für sehr große Gewichte zur Verfügung} in diesem Fall kann man z.B. Bülastungsmeßzellen

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"benutzen," "bei denen Dehnungsmesser verwendet werden.

Bei -benutzung eines Druckmessers oder einer Y/iegevorriehtung erhält man ein System zum Messen und/oder kegeln eines Materialstroms.

Um einen Materialstrom zu messen, der einem Behälter entnommen oder zugeführt wird, wird die Frequenz der Schritte, "bei denen die Aus^angsspannung B geändert wird, einer Zählvorrichtung zugeführt, welche die Zahl der Arbeitsspiele zählt, Wenn hierbei mit Impulsen gearbeitet wird, verwendet man als Zählvorrichtung einen Impulszähler. Die gesammelte Zahl der Impulse zeigt dann die gesamte Materialmenge an, die dem Behälter zugeführt oder entnommen worden ist, während die Zahl der Impulse je Zeiteinheit den Materialdurchsatz anzeigt.

Ein geeignetes ^verfahren zum Hegeln eines einem Behälter zu entnehmenden oder zuzuführenden Materialstroms erhält man dann, wenn die Frequenz der Schritte, bei denen sich die Spannung B ändert, eine Schaltvorrichtung betätigt, mittels deren jedesmal ein Kondensator mit der erwähnten Frequenz auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladen wird, woraufhin dieser Kondensator in einen Rückkopplungskondensator entladen wird, der zwischen dem Ausgang und dem Eingang eines mit hohem negativen Gewinn arbeitenden Verstärker liegt; dem Eingang dieses Verstärkers wird außerdem ein konstanter einstellbarer Strom zugeführt, dessen Vorzeichen dem Vorzeichen des Stroms entgegengesetzt ist, der von dem sich entladenden Kondensator abgegeben wird; hierbei wird eine Korrekturvorrichtung zum Hegeln dea Liaterialstromö durch die Ausgangsspannung des

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Verstärkers oder durch, ein aus dieser Ausgangsspannung abgeleitetes Signal beeinflußt.

Das Ausgangssignal des zuletzt erwähnten Verstärkers oder das daraus abgeleitete Signal kann dem Eingang eines Reglers zugeführt werden, der mindestens mit einer Integrationswirkung arbeitet, wobei das Ausgangssignal dieses Seglers oder ein daraus abgeleitetes Signal dazu dient, die Korrekturvorrichtung zu steuern.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich z.B. auch mit Hilfe eines Impulsmotors durchführen, d.h. eines Motors, der für jeden zugeführten Impuls eine vorbestimmte Y/inkelbewegung ausführt, und der mit einem Potentiometer verbunden ist. Die am Schleifkontakt des Potentiometers erscheinende Spannung entspricht dann der Spannung JB.

Das erfahren nach der Erfindung eignet sich insbesondere zur üegelung des Verhältnisses zwischen zwei Materialströmen, z.B. zv/ei tflüssigkeitsströmen, wobei ein ^verhältnisregler benutzt wird, der durch impulsförmige Eingangssignale beeinflußt wird, und wobei die impulsförmigen Signale für mindestens einen der Ströme mit hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnen werden. Ein solcher Verhältnisregler ist z.B. in dem britischen Patent 891 134 beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft in Fällen anwenden, in denen sich die zu mischenden Materialströme bezüglich ihrer (J-röße stark unterscheiden. Als besonderes Beispiel sei das Mischen eines Benzinstroms einem Strom eines Konzentrats einer Bleiverbindung genannt, wobei die Bleiverbindung dazu dient, die

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Oktanzahl des "^enzins zu verbessern. Hierbei kann z.B. ein Volumenverhältnis von etwa 3000:1 in Frage kommen. Das Bleizusatzmittel kann in diesem Fall zweckmäßig aus einem Behälter abgezogen werden, und die Strömungsgeschwindigkeit des Zusatzmittels oder das Verhältnis dieses Stroms zu dem Benzinstrom kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens geregelt werden.

Ferner eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur .Regelung der Beifügung eines Färbemittels zu einem Flüssigkeitsstrom.

Die Erfindung wird im folgenden an hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In Fig. 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren durch ein Blockdiagramm veranschaulicht, -^er Behälter 1 enthält ein Material, z.B. eine Flüssigkeit, das über eine Rohrleitung 2 entnommen werden kann. Bei 3 erkennt man einen Druckmesser, mittels dessen der örtliche Hydrostatische Druck der Flüssigkeit gemessen wird. Dieser druckmesser liefert eine elektrische Spannung A, die ein Maß für die Flüssigkeitsmenge in dem Benälter 1 ist. Die Spannung A wird einem Element 4 zugeführt, mittels dessen sie mit der Ausgangsspannung B eines weiteren Elements 5 verglichen wird. Wenn ein Unterschied zwischen den Absolutwerten der Spannungen A und B besteht, sorgt das Element 4 dafür, daß die Spannung B schrittweise so geändert wird, daß eich der erwähnte Unterschied verkleinert, -"erner zeigt Fig. ein Element 6, dem ein Signal zugeführt wird, das in einer Beziehung zur Frequenz der schrittweisen Änderungen der Spannung

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B steht, ü-emäß Fig. 1 wird dieses Signal dem Element 4 entnommen, doch könnte es auch von dem Element 5 abgegeben werden. Das Element 6 leitet aus der erwähnten Schrittfrequenz ein Signal ab, durch das eine in die leitung 2 eingeschaltete Korrekturvorrichtung 7 betätigt v/ird. Bei 8 ist ein Meßgerät, z.B. ein Registriergerät angedeutet, durch das die Flüssigkeitsmenge angezeigt wird, die dem Behälter 1 entnommen worden ist; gegebenenfalls kann das Gerät 8 auch die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit anzeigen oder registrieren.

Fig. 2 zeigt, auf welche weise sich die Spannungen A und B in Abhängigkeit von der Ausströmzeit t ändern. Die Zahl der Änderungsschritte der Spannung B je Zeiteinheit repräsentiert die Frequenz, die angewendet wird, um den Flüssigkeitsstrom zu messen und/oder zu regeln, oder aus der ein Signal abgeleitet wird, mittels dessen eine solche Messung und/oder Regelung bewirkt wird.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausbildungsform einer Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens· Bei 9 und 9a erkennt man zwei Behälter, die jeweils eine Flüssigkeit enthalten. Mit Hilfe eines Wählventils 10 kann derjenige Behälter gewählt werden, aus dem ein Flüssigkeitsstrom entnommen werden soll; ein weiteres Wählventil 11 ermöglicht es, den gewählten Behälter mit einem Druckmesser 12 zu verbinden, wie es in Fig. 3 bezüglich des Behälters 9 dargestellt ist. DaB Ausgangssignal des Druckmessers 12, bei dem es sich hier um einen elektrischen Strom handelt, bewirkt einen Spannungsabfall A an einem Widerstand 13. Diese Spannung A ist ein Maß für die Menge der in dem Behälter 9 vorhandenen Flüssigkeit.

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Ferner zeigt Fig. 3 zwei Funktionsverstärker 14 und .Das Ausgangssignal des Verstärkers 14 wird über einen Speicher-, kondensator 16 zum Eingang dieses Verstärkers zurückgeleitet5 das Ausgangssignal des Verstärkers 15 wird über einen Widerstand 17 zum Eingang dieses ^verstärkers zurückgeleitet. An dem Punkt 18 am Eingang des Verstärkers 15 ist die Spannung gleich Null. An dem Punkt 18 hat die Summe sämtlicher dort zusammentreffender Ströme den wert Hull, da durch den Verstärker 15 selbst kein Strom fließen kann.

Die Spannung A bewirkt, daß ein Strom I- durch einen Widerstand 19 zu dem Punkt 18 fließt; die positive Richtung von I verläuft vom Punkt 18 zu dem Widerstand 19· Im folgenden wird erläutert, daß der Verstärker 14 als Ausgangsspannung die schon erwähnte Spannung B liefert. Diese Spannung B bewirkt, daß ein Strom I₂ über einen Widerstand 20 zu dem Punkt 18 fließt, wobei die positive Richtung von Ip zu dem Punkt 18 verläuft. Es sei angenommen, daß die Spannungen A und B zunächst den gleichen absoluten Wert haben, und daß sich die Spannung A veeringert, wenn Flüssigkeit aus dem Behälter entnommen wird. Sobald ein Unterschied zwischen den Absolutwerten der Spannungen A und B zu erscheinen beginnt, v/erden auch die Ströme I- und Ip sich zu unterscheiden beginnen, wenn die Widerstandswerte der Widerstände 19 und 20 gleich groß sind. Dann wird ein dem Unterschied zwischen I- und Ip entsprechender Korrekturstrom durch den Widerstand 17 zu fließen beginnen, so daß sich die Ausgangsspannung des ^verstärkers 15 jetzt von Null unterscheidet. Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 15 einen bestimmten Grenzwert überschreitet, kommt die Druchbruch-

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Vorrichtung 21 zur Wirkung. Infolgedessen wird die ladung eines Hilfskondensators 23 dem Speicherkondensator 16 über einen Schalter 22 zugeführt, wobei sich der Hilfskondensator 23 vollständig entlädt. Dies führt dazu, daß sich die Ladung des Speicherkondensators 16 um einen kleinen betrag vergrößert, so daß auch die Spannung B um einen kleinen betrag geändert wird. Wenn aus diesem ^runde der Unterschied I₁ und Ip genügend klein wird, geht die Ausgangsspannung des "erstärkers 15 bis unter den Schwellwert der Durchbruchvorrichtung 21 zurück. Wenn der Unterschied zwischen I. und Ip noch nicht in einem hinreichenden Ausmaß verkleinert worden ist, wird der Schalter 22 noch mehrere Male betätigt, bis die Absolutwerte der Spannungen A und B gleich oder im wesentlichen gleich sind. Am Ausgang der Durchbruchvorrichtung 21 erscheint ein Satz von Impulsen, deren Frequenz der Durchbruchfrequenz entspricht. Diese Frequenz ist proportional zur Geschwindigkeit des Ausströmens von Flüssigkeit aus dem Behälter 9 und kann gemessen und gegebenenfalls mit Hilfe des Geräts 24 registriert werden. Durch Addieren der Impulse ist es möglich, die gesamte Menge der dem Behälter 9 entnommenen Flüssigkeit anzuzeigen und/oder zu registrieren. Mit Hilfe eines Elements 25 wird aus der erwähnten Frequenz ein Signal abgeleitet, das geeignet ist, eine in die Entnahmeleitung 2 eingeschaltete Korrekturvorrichtung 26 zu steuern bzw. zu verstellen} auf diese Weise ist es z.B. möglich, zu bewirken, daß die Flüssigkeit dem Behälter 9 mit einer konstanten Durchsatzgeschwindigkeit entnommen wird.

Sobald der behälter 9 leer ist, kann man eine Umschaltung auf den Behälter 9a vornehmen, indem man die Wählventile 10 und

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11 entsprechend verstellt. Die Ladung des Kondensators 16 entspricht in diesem Augenblick dem restlichen Inhalt des Benälters 9. Diese Ladung kann jedoch auf einen neuen Ausgangswert gebracht γ/erden, der dein Inhalt des anderen Behälters 9a entspricht. jU diesem ^weck kann man mit Hilfe von zwei gekuppelten Schaltern 27 und 28 zwei gleich große Widerstände 29 und 30 einschalten. Der Schalter 28 schaltet den Widerstand 30 kurzzeitig mit dem Speicherkondensator 16 parallel, während aer Schalter 27 eDenfalls kurzzeitig über den Widerstand 2.9 die Spannung A an den Eingang des Verstärkers 14 anlegt. In der Zwischenzeit ist das Signal A durch das Verstellen des rfählventils 11 auf den neuen Wert gebracht worden. Durch den Widerstand 29 fließt jetzt ein Strom I-, der dem Wert A/R29 entspricht. Durch den 7/iderstand 30 fließt ein gleich starker Strom, da der Eingangsstrom des Verstärkers 14 den wert Null hat. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 14, die Spannung an dem Widerstand 29 und die Spannung an dem Widerstand 30 sind sämtlich gleich der Spannung A, so daß der Kondensator 16 auf eine entsprechende Spannung aufgeladen wird. Durch Öffnen der Schalter 27 und 28 v/erden dann die Widerstände 29 und 30 wieder wirkungslos gemacht, so daß die Einrichtung wieder zur Wirkung kommen kann, um zu gewährleisten, daß die Spannung B beginnt, der Spannung A schrittweise zu folgen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausbildungsform des in Fig. 1 dargestellten Elements 6. In Fig. 4 erkennt man bei 31 einen mit hohem negativen Gewinn arbeitenden Verstärker, dessen Ausgangüüignal über einen Kondensator 32 zum Eingang des Verstärkers zurückgeleitet wird. Eine Schaltvorrichtung 33 wird

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mitnder Frequenz der Schritte, mit denen das Signal B geändert wird, jeweils aus der einen Stellung in die andere Stellung gebracht. Diese Schaltvorrichtung wird vorzugsweise mit der Schaltvorrichtung 22 nach Fig. 3 gekuppelt, z.B. mit Hilfe zusätzlicher Kontakte, die "bei der Vorrichtung 22 vorgesehen sind. Befindet sich der Schalter 33 gemäß Fig. 4 in seiner linken Stellung, wird ein Kondensator 34 von einer hier nicht gezeigten Spannungsquelle aus aufgeladen. Befindet sich der Schalter 33 in der rechten Stellung, fließt die Ladung des Kondensators 34 zum Eingang des Funtionsverstärkers 31 sowie zu dem Kondensator 32. Ein verstellbarer Y/iderstand 35 liegt zwischen einer weiteren hier nicht gezeigten Spannungsquelle und dem Eingang des Verstärkers 31. Das Vorzeichen der der zuletzt erwähnten Spannungsquelle entnommenen Spannung ist dem Vorzeichen der den Kondensator 34 aufladenden Spannung entgegengesetzt. Durch den Widerstand 35 fließt ein einstellbarer Strom. Wenn dieser Strom gleich der Ladung ist, die der Schalter 33 je Zeiteinheit durchläßt, ändert sich die Ladung dea Kondensators 32 nicht, so daß die Ausgangsspannung des Verstärkers 31 konstant bleibt. Der Ausgang des Verstärkers 31 liefert direkt oder über eine Verstärkerstufe die Energie zum Verstellen der in Fig. 3 gezeigten Korrekturvorrichtung 26. Das beschriebene System ist bestrebt, die Ladung des Kondensators 32 durch eine entsprechende Steuerung der Korrekturvorrichtung 26 konstant zu halten, durch welche die Schaltfrequenz des Schalters 33 beeinflußt wird. Der durch den Widerstand 35 fließende Strom dient als Einstellwert für die zu regelnde Größe, d.h. den Materialdurchaatz. Die Ausgangs spai>nung des Verstärkers 31 kann einem Regler zugeführt werden,

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der mindestens mit einer Integrationswirkung arbeitet. Wegen der Wirkungsweise eines solchen -Keglers wird kein Unterschied" zwischen dem gemessenen «ert der zu regelnden Größe und dem Einstellwert vorhanden sein, wenn sich das System im Gleichgewicht befindet. Besteht ein Gleichgewichtszustand, wird die Ladung des Kondensators 32 den Wert ITuIl annehmen. Auf diese Weise besteht Gewähr dafür, daß der zeitliche Mittelwert der Ladung des Kondensators 32 ebenfalls gleich Hull wird, was ebenfalls zutrifft, wenn ein Unterschied zwischen dem gemessenen «'ert und dem eingestellten Wert für den dem Behälter zu entnehmenden oder zuzuführenden Materialstrom besteht. Dies ist z.B. dann von großer Bedeutung, wenn einem Material ein Färbemittel beigefügt werden soll. In diesem Fall ist es unmöglich, daß die Färbung des Gemisches abgeschwächt wird.

Schließlich zeigt Fig. 5 schematisch eine Anordnung zum ■Regeln des Verhältnisses zwischen zwei Flüssigkeitsströmen. Aus einem Behälter 36 strömt eine Flüssigkeit durch eine Leitung 37 zu einer Sammelleitung 38. Über eine Leitung 39 wird ein Strom einer zweiten Flüssigkeit der Sammelleitung 38 zugeführt, -üas Gerät 40 mißt den -^ruck der Flüssigkeit in dem •behälter 36 und läßt ein entsprechendes Signal zu einem System 41 gelangen, mittels dessen dieses Signal in ein impulsförmiges Signal verwandelt wird, wie es z.B. vorstehend an Hand von Fig. 3 beschrieben wurde. Bei dem Regler 42 handelt es sich um einen Verhältnisregler, wie er z.B. in dem britischen Patent 891 134 beschrieben ist. Die Geschwindigkeit des die Leitung 39 passierenden Flüsaigkeitsstroms wird mit Hilfe eines Geräts 43 gemessen, z.B. eines rotierenden Meßgeräts, das ein

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zum Flüssigkeitsdurchsatz proportionales impulsförmiges Signal liefert. Dieses Signal wird ebenfalls dem Regler 42 zugeführt. Das Ausgangssignal des Reglers 42 dient dazu, eine in die leitung 37 eingeschaltete üorrekturvorrichtung 44 so ^v zu verstellen, daß das Verhältnis zwischen den beiden Flüssigkeitsströmen dem an dem liegler 42 eingestellten Sollwert entspricht. Bei diesem Beispiel wird einer der Flüssigkeitsströme mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gemessen. Es ist jedoch auch möglich, den einem .Behälter über die zeitung 39 entnommenen .b'lüssigkeitsstrom in der gleichen »«eise zu messen wie den Flüssigkeitsstrom aus dem Behälter 36.

Die bescnriebenen elektronischen Schaltungen können entweder Röhren oder Transistoren oder sowohl Röhren als auch Transistoren umfassen. Bei den Schaltvorricntungen 22 und 33 kann es sich um mechanische Schalter handeln, jedoch ist auch die Verwendung bistabiler elektronischer Schaltungen möglich.

Patentansprüche:

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Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Messen und/oder Kegeln eines einem Behälter zu entnehmenden oder zuzuführenden Materialstroms, dadurch gekennzeichnet , daß die Menge des in dem Behälter vorhandenen Materials gemessen wird, wobei diese Messung schließlich dazu führt, daß man eine Größe A erhält, daß aus der Größe A ein Signal abgeleitet wird, welches das Zeitdifferential der Größe A repräsentiert, und daß dieses Signal oder ein daraus abgeleitetes Signal dazu dient, den Materialstrom zu messen und/oder zu regeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Größe A eine elektrische Spannung ist, die mit der Ausgangsspannung B eines Elements verglichen wird, wobei die Spannung B schrittweise verändert wird, wenn ein Unterschied zwischen den Absolutwerten der Spannungen A und B derart auftritt, daß sich der Unterschied verkleinert, während die Frequenz der Schritte, mit denen die Ausgangsspannung B oder ein daraus abgeleitetes üignal verändert wird, dazu dient, den Materialstrom zu messen und/oder zu regeln.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangsspannung B einem mit hohem negativen Gewinn arbeitenden Verstärker entnommen wird, dessen

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Ausgangssignal über einen Speicherkondensator zum Eingang des V_erstärkers zurückgeleitet wird, wobei die Ladung des Speicherkondensators jedesmal dann, wenn ihm die Ladung eines Hilfskondensators zugeführt wird, schrittweise geändert wird.

4.· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Unterschied zwischen den Absolutwerten der beiden Spannungen (A, B) einem mit hohem negativem Gewinn arbeitenden Verstärker zugeführt wird, dessen Ausgangssignal dem Eingang des Verstärkers über einen Widerstand zugeführt wird, und daß die Ausgangsspannung dieses Verstärkers einer "Durchbruch"-Vorrichtung zugeführt wird, die eine Schaltvorrichtung betätigt, wenn die zugeführte Spannung einen Schwellwert überschreitet, wobei die Ladung des Hilfskondensators dem Speicherkondensator immer dann zugeführt wird, wenn eine -Betätigung der Schaltvorrichtung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der Quelle für die eine Spannung (A) und dem Eingang des Verstärkers, an dessen Ausgang die zweite Spannung (B) erscheint, ein Widerstand vorgesehen ist, und daß gleichzeitig ein gleichwertiger Widerstand zwischen dem Eingang und dem Ausgang dieses Verstärkers angeschlossen werden kann, wobei diese Verbindungen nur kurzzeitig geschlossen werden, bevor das Material zu strömen beginnt, um die zweite Spannung (B) auf einen Ausgangswert zu bringen, der der dann in dem Behälter vorhandenen Materialmenge entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, daduroh gekennzeichnet, daß ein Druckmesser verwendet wird» um. die elektrische Spannung (A) zu erzeugen, wobei der

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Druckmesser dazu dient, den Druck des Materials am Boden des Behälters oder in dessen iiähe zu messen.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein ΰ-ewichtsmeßgerät benutzt wird, um die elektrische Spannung (A) zu erzeugen.

8. Verfahren nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz der Schritte, mit denen die Ausgangsspannung (B) geändert wird, einer Vorrichtung zum Zählen der Änderungen bzw. von Impulsen zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz der Schritte, mit denen die Ausgangospannung (B) geändert wird, eine Schaltvorrichtung betätigt, mittels deren ein Kondensator wiederholt bei der erwähnten Frequenz auf eine bestimmte Spannung aufgeladen und dann in einen Kondensator entladen wird, der zwischen dem Ausgang und dem Eingang eines mit hohem negativen Gewinn arbeitenden Verstärkers angeordnet ist, daß dem Eingang des Verstärkers zusätzlich ein konstanter einstellbarer Strom zugeführt wird, dessen Vorzeichen dem Vorzeichen des Stroms entgegengesetzt ist, welcher von dem sich entladenden Kondensator abgegeben wird, und daß eine in den Materialstrom eingeschaltete Korrekturvorrichtung durch die Ausgangsspannung des Verstärkers oder ein aus dieser abgeleitetes Signal betätigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des mit hohem negativen Gewinn arbeitenden ^verstärkers oder ein aus diesem abgeleitetes Signal dem Eingang eines Heglers zugeführt wird, der

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mindestens mit einer Integrationswirkung arbeitet, und daß dessen Ausgangssignal oder ein daraus abgeleitetes Signal dazu dient, die Korrekturvorrichtung zu betätigen.

11. Verfahren zum Hegeln des Verhältnisses zwischen swei IJaterialströmen, z.B. zwei Flüssigkeitsströmen, dadurch gekennzeichnet , daß ein Verhältnisregler benutzt Yvird, der durch impulsi'örmige Eingangssignale oeeinflußt wird, wobei impulsförraige Signale für einen Laterialstrom oder beide Ivlaterialötröme mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 2 bis 10 erzeugt werden.

12. Einrichtung zum Durchfuhren des Verfahrens nach Anspruch 2 bis 11, gekennzeichnet durch ein ^erät zum Lessen der ^enge des in dem 33ehälter vorhandenen Laterials, wobei dieses Gerät eine Spannung (A) erzeugt, die ein uaß für üie erwähnte Lenge ist, ein Element, mittels dessen eine zweite Spannung (13) schrittweise geändert werden kanu, eine K-omparatorschaltung, die an die quelle für aie erste Spannung (A) und an die Quelle für aie zweite Spannung (J3) angeschlossen ic-t und ein impulsförmiges Signal erzeugen !,.am, das ein Laß für den Unterschied zwischen den Absolutwerten der beiden Spannungen (A,B) ist, wobei der Ausgang de:¹ lioniparatorüchaltung mit dem Eingang des Elements zum lindern der zweiten Spannung (B) verbunden ist, sowie durch ein Jerät zum Lesoeu und/oder hobeln don j.iutorialstroms, das an einen Aru-^ang für das impulsform!,^ ;..ii;;.nal der Komparai:orsclialtun;;; azi_;\'eschloL?i;on i 'j t ο

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13· Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e η n-2 e i c ii η e t , daß das Element zum schrittweisen Ändern der zweiten spannung (13) und die Komparatorschaltung einen i'uniitionsverstärker umfassen, dessen Ausgangssignal über einen kondensator au dessen Eingang zurückgeleitet wird, ferner einen ..-initztionsverstärker, dessen Ausgangssignal über einen Widerstand zu dessen Eingang zurückgeleitet v/ird, eine Schaltvorrichtung, mittels deren ein hilfskondensator abwechselnd an eine .j..annung3quelle und an den Eingang des zuerst erwähnten i'unktionsverstärkers angeschlossen v/erden kann, eine "Durchbruch"-7orrichtung, die an den Ausgang des an aweiter Stelle erwärmtan Imnktionsverstärkers angeschlossen ist, einen Widerstand, der in einer Leitung liegt, die zum Eingang des zweiten iumctionsyrr-tärkors führt, wobei dieser Leitung die erste spannung (A) zugeführt wird, einen Widerstand mit dem gleichen ./iderst:^nds7/ert wie eier zuerst erv/ahnte V/iderstand, wobei der zv/eite ,liaerstand zwischen dem Ausgang des ersten I^unktionsver»^:- tärkers und dem iiiingang des zweiten jj'umktioasverstärkers angeschlossen ist, sowie I.iittel, aie es ermöglichen, die ochaltvorriCiitung zu veranlassen, ihre stellung mit der i're-■£uenz der Durchdruchvorgänge bei der Lurchbrucn-Vorrichtung zu ändern.

14. Einrichtung nach Anspruch 1^, gekennzeichnet durch einen v/iderstand zwischen der Quelle für dio erste Jpannung (A) und dem Eingang des mit dem IÜickkopplungskondensator ausgerüsteten Verstärkers, einen Widerstand mit dem gleicrien v/Ldurstandawart wie der zuerst erwähnte Widerstand, wobei dieser zv/eite ./iderstand zwischen dem

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Eingang und dem Ausgang dieses Verstärkers angeschlossen ist, sowie durch einen Schalter, mittels dessen die beiden V/iderstände gleichzeitig ein- oder ausgeschaltet werden können.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch einen i'unktionsverstärker, dessen Ausgangssignal über einen Kondensator zu seinem Eingang zurückgeleitet wird, eine Schaltvorrichtung, mittels deren ein Hilfskondensator abwechselnd an eine Spannungsquelle oder an den Eingang des J?unktionsverstärkers angeschlossen v/erden kann, einen verstellbaren Widerstand, der zwischen dem Eingang des li'unktionsverstärkers und einer Spannungsquelle angeschlossen ist, wobei das Vorzeichen der dieser Quelle entnommenen Spannung dem Vorzeichen der Spannung der erwähnten Spannungsquelle entgegengesetzt ist, Mittel, durch welche die Schaltvorrichtung veranlaßt werden kann, ihre Stellung mit der Frequenz der Durchbruchvorgänge an der Durchbruch-Vorrichtung zu ändern, einen Regler, der mindestens mit einer Integrationswirkung arbeitet, und dessen Eingang mit dem Ausgang des erwähnten i'unktiohsverstärkers verbunden ist, sowie eine Korrekturvorrichtung zum Regeln des Materialstroms, wobei der Eingang der Korrekturvorrichtung an den Ausgang des Reglers angeschlossen ist.

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