DE1588690A1 - Verhaeltnissteuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme und betrifft insbesondere Verhältnissteuersysteme zum Steuern des Verhältnisses zwischen zwei Größen.

Bei vielen industriellen Vorgängen, insbesondere in der chemischen und Erdöl-Industrie, ist es notwendig, zwei sich zeitlich ändernde Größen zu steuern und ein Endresultat zu erhalten, das eine !Funktion der beiden Großen ist oder im Verhältnis zu diesen beiden Größen steht. Beispielsweise ist en bei vielen chemischen Prozessen erforderlich, daß zwei Stoffe miteinander gemischt werden, um eine Mischung zu erhalten, in der ein vorbestimmter Anteil von jedem der Stoffe vorhanden ist. Bisher wurden derartige Mischungen normalerweise durch einen Mischungsprozess (batch process) erhalten. Bei diesem Prozess werden die erforderlichen Mengen der beiden

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Stoffe ausgemessen und dann die beiden Stoffe in einem getrennten Kessel gemischt.

Zum Beheben der Nachteile dieses Mischprozesses wurden in die Leitung eingeschaltete Mischer (inline blenders) entwickelt. Diese Mischer verarbeiten die beiden Ströme und steuern die Menge bzw. Geschwindigkeit des einen oder beider Ströme,"um die gewünschte Mischung der beiden Stoffe zu erhalten. Normalerweise ist es möglich, eine zufriedenstellende Steuerung durch Steuern nur eines der Ströme zu erhalten, während der andere Strom ungesteuert bleibt. Wenn eine große Anzahl von Strömen miteinander vermischt werden, ist -3 notwandig, jeden Strom zu steuern.

Die deutsche Patentanmeldung N' 15 932 zeigt eine Verhältnis- oder Mischttögateuereinrichtung zum Steuern des Verhältnisses zwischen zwei Größen, beispielsweise zwischen zwei Strömen. In dieser Anmeldung ist eine Schaltung beschrieben, bei der ,eine Kaparritätsbrückenschaltung einen Strom hervorbringt, der in Beziehung zu der Abweichung des tatsächlichen Wertes von dem gewünschten Wert des betreffenden Verhältnisses in Beziehung steht. Dieser Strom wird zum Aufladen oder Entladen eines verhältnismäßig großen Kondensators, des sogenannten Speicherkondonaators verwendet, der in den Rückkopplung« zweig einen Funktionsverstärkers eingeschaltet ist. Der Funktionsverstärker erzeugt eine Ausgangsapannung, die gleich,

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aber entgegengesetzt der Spannung des Speicherkondensators ist. Diese Ausgangsspannung kann als Steuersignal für eine Steuereinrichtung Verwendung finden, die eine der beiden Größen, "beispielsweise Ströme, oder beide Größen beeinflußt. Die Steuereinrichtung kann proportional als auch integral wirken. Somit beeinflußt das System das Verhältnis zwischen den beiden Größen, und zwar derart, daß ein gewünschtes Verhältnis erhalten werden kann.

{Obgleich das oben beschriebene Steuersystem sich im Betrieb als zufriedenstellend bewährt hat, traten doch Schwierigkeiten auf, Einige dieser Schwierigkeiten liegen darin, daß es mit dem System unmöglich ist, innerhalb einer kurzen Zeitspanne den Fehler auf Null herunter zu regeln. Ferner zeigt das System ein langsames Ansprechen auf Änderungen. Wenn man beispielsweise annimmt, daß die Mischsteuerung zum Steuern der Mischung zweier Leichtbenzine Verwendung findet, wobei die Mischung direkt einem Tankwagen zugeleitet wird, ist es wünschenswert, den Tankwagen so schnell wie möglich zu füllen und darüberhinaus die gewünschte Mischung der beiden Leichtbenzine zu erhalten. Falls das Füllen des durchscnittliehen Tankinhaltes zv/ei Minuten erfordert, sollte dementsprechend das Steuersystem innerhalb weniger Sekunden nach dem Einfüllbeginn auf 0,5 '/o der gewünschten Mischung genau einregeln. Falls diese Ansprechgeschwindigkeit nicLt erhalten wird, weist das sich ergebene Milchprodukt nicht die gewünschten Merkmale auf. Me Steuereinrichtung muß aus diesem Grunde relativ schnell ansprechen, um die Strömung des gesteuer-

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ten Stromes zu variieren, wenn das Abgabeventil zu dem Tankwagen hin geöffnet wird. Dies kann nur dann erhalten werden, wenn der Speicherkondensator verhältnismäßig klein gewählt wird. Obgleich dieser Umstand eine schnelle Ansprechcharakteristik der Steuereinrichtung ergibt, resultiert daraus gleichzeitig ein Überschwingen und Pendeln der Steuerschaltung. Das Überschwingen und Pendeln kann so stark werden, daß eine Alarmschaltung angesteuert wird, die den Mischvorgang unterbricht. Zum Verhindern des Pendeins und Überschwingens der Steuereinrichtung ist vorgeschlagen worden, die Zeitkonstante der Speicherkondensatorschaltung relativ groß zu v/ählen, indem die Größe des Rückkopplungskondensators vergrößert wird. Obgleich dies die Steuercharakteristik glättet, ergibt sich damit eine lange Ansprechzeit der Steuerung, Aus diesem Grunde erreicht das Steuersystem innerhalb der gewünschten Zeitspanne nicht die erforderliche Genauigkeit.

Gemäß der Erfindung werden die oben angegebenen Schwierigkeiten durch dieVerwendung von zwei Kapazitätsbrückenschaltungen überwunden. Jede Brückenschaltung umfaßt dabei zwei Hilfskondensator en, zwei Spannungsquellen und zwei S halteinrichtungen, von denen die erste bei einer frequenz betätigt wird, die der einen der beiden Größen entspricht, während die zweite Schalteinrichtung bei einer Frequenz betätigt wird, die der anderen Größe entspricht. Die erste S halteinrichtung ist so angeordnet, daß der erste Hilfskondensator wechselweise durch &ie erste Spannungsquelle aufgeladen und dann entladen werden kann. In ähnlicher

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Weise ist die zweite Schalteinrichtung angeordnet, damit der zweite Hilfskondensator wechselweise durch die zweite Spannungsquelle aufgeladen und dann entladen werden kann. Die Entladeströme der beiden Hilfskondensatoren werden mit entgegengesetzter Polarität zusammengefaßt, um einen Strom zum Aufladen oder Entladen eines Speicherkondensators zu schaffen.

Wenn eine der Größen ein Bezugssignal ist, ist es von

Vorteil, den zugeordneten Hilfskondensator und die Schalteinen

richtung durch eil/vorzugsweise einstellbaren Widerstand zu ersetzen. Eine alternative Ausführungsform der Kapazitätsbrückenschaltung besteht demgemäß aus einem Hilfskondensator, einer . ersten Spannungsquelle und einer Schalteinrichtung, die bei einer der einen Größe entsprechenden Frequenz betätigt wird und den Hilfskondensator wechselweise durch die erste Spannungsquelle auflädt und dann entlädt, ferner aus einem Widerstand und einer zweiten Spannungsquelle zum Erzeugen eines der anderen Größe entsprechenden Stromes durch den Widerstand, wobei dieser Strom und der Entladestrom des Hilfskondensator mit entgegengesetzter Polarität zusammengefaßt werden, um einen Strom zum Aufladen oder Entladen eines Speicherkondensators zu erzeugen.

Die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung steuert das Verhältnis zwischen zwei Größen und ist insbesondere zum Steuern des Mischvorganges von Strömungsmedien geeignet und umfaßt einen Funktionsverstärker mit einem in dessem Eüokkopplungszweig einge-

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■ schalteten ersten Speicherkondensator, eine wie oben beschriebene Kapazitätsbrückenschaltung zum Aufladen oder Entladen des ersten Speicherkondensators, einen Differentialverstärker mit vorzugsweise hohem G-ewinn,. welcher in seinem Rückkopplungszweig zwischen seinem Ausgang und einem seiner Eingangsklemmen einen zweiten Speicherkondensator aufweist, während die andere Eingangsklemme mit dem Ausgang des Funktionsverstärkers in Verbindung steht, eine zweite wie oben beschrieben ausgebildete Kapazitätsbrückenschaltung, die mit der besagten einen Eingangsklemme des Differentialverstärkers in Verbindung steht und zum Aufladen oder Entladen des zweiten Speicherkondensators vorgesehen ist.

Die zuerst angegebene Kapazitätsbrückenschaltung ist mit einem Speicherkondensator verhältnismäßig hohenVfertes versehen, um eine verhältnismäßig lange Speicherung sowie genaue Endergebnisse und eine glatte Steuercharakteristik zu erhalten. Die andere Kapazitätsbrückenschaltung hat eine Speicherschaltung mit kleiner Zeitkonstante, um eine schnell ansprechende Steuerung zu erhalten, die rasch auf das gewünschte Mischverhältnis einregelt. Die Signale von den beiden Brückenschaltungen werden in dem Differentialverstärker miteinander kombiniert. Somit ergibt die Kombination der beiden Schaltungen eine Maßnahme, duroh die die Mischsteuereinrichtung schnell ungefähr auf das genaue .Mischverhältnis einregelt und dann langsam sioh dem genauen Wert

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des Mischverhältnisses nähert. Als Ergebnis der beiden Steuerungen erhält man. eine Endm'ischung, die in einer kurzen Zeit auf 0,5 °/ des gewünschten Verhältnisses der beiden Produkte genau geregelt ist.

Die Erfindung wird -im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Mischsystems, bei dem die Erfindung verwendbar ist,

Fig.* 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, während

Fig. 3 eine schematische Teildarstellung einer alternativen Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines Mischsystems, bei dem die Leitung 2 ein Produkt repräsentiert, während die Leitung 3 das andere Produkt repräsentiert. Die beiden Produkte werden gemischt und durch eine gemeinsame Auslaßleitung 4 mit einem darin eingefügten Ventil 5 hindurchgeftihrt. Die Strömung in der Leitung 3 wird mittels eines Flußmessers 6 gemessen, der an eine Mischsteuereinrichtung 7 angeschlossen ist, die Strömung in der Leitung 2 wird durch einen Flußmesser 9 gemessen, der gleichfalls mit der Mischsteuereinrichtung 7 in Verbindung 0teht. Die Mischsteuereinrichtung

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.wiederum steuert das Ventil 8 und bestimmt die Größe des in der Leitung 4 strömenden Produktes. Durch diese Kombination kann man das Verhältnis der beiden Produkte in der über die

kann

Leitung 4 abgegebenen Mischung steuern. Natürlich/der Flußmesser 9 in der Leitung 4 vorgesehen sein und damit eine Gesamtflußablesung ermöglichen, wobei dann noch die erforderliche Eingangsgröße für die Mischsteuereinrichtung erzeugt werden muß.

In Fig. 2 ist auf der rechten Seite die Kapazitätsbrückenschaltung gezeigt, die zum Steuern des Verhältnisses zweier Größen oder zum Mischen zweier Stoffe verwendet wird. Die Brückenschaltung besteht aus zwei Kondensatoren C₁ und Cp, die über Widerstände 10 und 11 elektrisch gegengeschaltet an die Masse angeschlossen sind. Normalerweise haben die Kondensatoren C₁ und C₂ und die Widerstände 10 und 11 jeweils die gleichen Größen. Der Kondensator C₁ wird von einer Verhältnisspannung V_R aufgeladen, die durch den Kontakt 13 repräsentiert wird. Die Verhältnisspannung kann dabei von 0 $> "bis zu 100 $ eines Stoffes variieren. Dem Kondensator C. wird mittels eines Schalters 15, der durch eine Relaisspule 16 "betätigt wird, die Verhält|jj*g>· spannung 13 zugeführt. Die Heiaisspule 16 w4r$, von niaea? Be&fcgs- m* frequenzspannung erregt, die von einer Quelle konstanter Frequenz wie eine übliche Wechselspannungsquelle oder von einen* FluJimeaeer abgeleitet werden kann. Eine konstante BezugsfarequüMi kann tev- · wendet werden, wenn mehrere Ströme gemieoht werde!

Strom eine Mischsteuereinrichtung zugeordnet ist. j$p£Üt wird

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jeder Strom in Beziehung zu der Bezugsfrequenz gesteuert» Wenn nur zwei Ströme gemischt werden, kann für jeden Strom eine, einzige Steuereinrichtung in Kombination mit einem Flußmesser in jedem Strom Verwendung finden. In diesem Falle kann das Relais 16 auf das Signal von dem Flußmesser in dem Strom ansprechbar sein, der ungesteuert durch die betreffende Leitung strömt. In dem in Mg. 1 gezeigten System kann das Signal von dem Flußmesser 9 verwendet werden, um das in Fig. 2 gezeigte Relais zu steuern. Der zweite Kondensator O„ wird von einer Eichspannung V aufgeladen, die von dem Kontakt 14 repräsentiert wird. Die Eiehspannung V soll veränderbar sein, damit die Steuereinrichtung eingestellt werden kann, wenn eine Bezugsfrequenz oder eine von einem Flußmesser erzeugte Frequenz als Eingangsgröße verwendet wird. Der Kondensator Op wird wechselweise über einen Schalter 17, der durch eine Relaisspule 18 betätigt wird, an die Eiehspannung V angelegt. Die Relaisspule 18 wird über eine Impulsquelle erregt, deren Folgefrequenz mit der Strömung durch eine der Leitungen, vorzugsweise durch die Leitung 3» in Beziehung steht.

Die zwei Kondensatoren werden elektrisch gegeneinander entladen, indem die Schaltkontakte 15 und 17 mit den Kontakten 19 bzw. 29 in Verbindung gebracht werden. Normalerweise ist das System so ausgebildet, daß die relaisbetätigten Schalter 15 und 17 normalerweise an den Spannungszuführkontakten 13 und 14 anliegen. Dies stellt sloher, daß die Kondensatoren voll aufge-,laden sind, wenn sie dann mittels der Relaisspulen entladen weida%

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Die "beiden Kondensatoren entladen sich in einen Eingang eines Differentialverstärkers 20. Insbesondere sind die Kondensatoren an den negativen Eingang 21 des Differentialverstärkers 20 angeschlossen, der einen Kondensator C~.aufweist, der in dem EückkoppetttÄgezweig des Verstärkers 20 vorgesehen ist. Aus diesem Grunde ist die Ladung über dem Kondensator 0, gleich der Differenz der dem Verstärker zugeführten beiden Eingangssignale, besitzt jedoch eine entgegengesetzte Polarität. Die Ausgangsspannung des Differentialverstärkers 20 wird als Steuüerspannung verwendet, um das Ventil 8 in der den Plußmesser aufweisenden leitung 3 zu betätigen. Der Kondensator C₇, sollte einen verhältnismäßig großen Wert im Vergleich zu den Kondensatoren C. und C^ besitzen, jedoch muß die Zeitkonstante der Schaltung verhältnismäßig klein gemacht werden, um eine kurze Ansprechzeit der S_chaltung zu erhalten. Es .wurde gefunden, daß die Kondensatoren C. und Gp Werte von 0,01 Mikrofarad besitzen können, während der Kondensator C- einen Wert von 0,1 Mikrofarad aufweisen kann.

Das lange Speichervermögen der Steuerschaltung wird durch eine zweite Kapazitätsbrückenschaltung erreicht, die auf der linken Seite der Fig. 2 dargestellt und ähnlich wie die in dem oben angegebenen Patent beschriebene Schaltung ausgebildet ist. Die zweite Brückenschaltung weist zwei Kondensatoren C. und C,-auf, die elektrisch einander entgegengeschaltet sind. Die Kondensatoren o\ und C₅ sind über Widerstände 22 und 23 an einen gemeinsamen Masseanschluß 24 angeschlossen. Normalerweise besitzen

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die Kondensatoren G- und 0,- einen Wert, der im wesentlichen der gleiche wie derjenige der Kondensatoren CL und Op ist. Der Kondensator C, wird von der Verhältnisspannung V_R aufgeladen, während der Kondensator C,- von der Eichspannung V₀ aufgeladen wird. Die durch den Kontakt 25 repräsentierte Verhältnis spannung und die durch den Kontakt 26 repräsentierte Eichspannung sind die gleichen Spannungen, wie sie in der ersten B^rückenschaltung Anwendung finden. Das Aufladen und Entladen des Kondensators G, wird über einen relaisbetätigten Schalter 27 gesteuert, der auf die gleiche Bezugsfrequenz f anspricht, die zum Betätigen des relaisbetätigten S halters verwendet wird. Der Kondensator 0_c wird mittels eines relaisbetätigten Schalters 28 aufgeladen und entladen, welcher auf die Flußmesserfrequenz f anspricht, bei der es sich um die gleiche Flußmesserfrequenz handelt, die auch zum Betätigen des relaisbetätigten Schalters 17 verwendet wird. Die beiden Kondensatoren O. und G^ werden über einen Funktionsverstärker 30, welcher einen Kondensator Og in der Rückkoppelleitung aufweist, in Gegenschaltung entladen. Damit ist die Aufladespannung des Kondensators Og gleich, aber entgegengesetzt der gespeicherten Differenz der Ladungen der Kondensatoren 0. und G₁-. Beim normalen Betrieb ist die Aufladung des Kondensators Gg Hull oder annähernd Null.

"■*"·":" Der Punktionsverstärker 30 erzeugt ein Ausgangssignal, das über ein· leitung 31 dem positiven Eingang 32 des lifferen-

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tialverstärkers 20 zugeführt wird. Dieses Signal wird etna den Wert Null erreichen, wenn das Verhältnis zwischen den Beträgen der beiden Ströme in dem Mischprodukt annähernd den gewünschten Wert erreicht. Das Anspruchvermögen der zweiten Brückenschaltung ist relativ langsam gehalten, indem der Kondensator Og einen hohen Wert besitzt. Beim normalen Betrieb hat es sich als wünschenswert herausgestellt, daß der Kondensator G_c etwa 10-mal dem Wert des Kondensators C₂ ist bzw. 6 3

eine Größe von etwa 1 Mikrofarad besitzt.

Die Kombination des schnellen Ansprechvermögens der Schaltung auf der rechten Seite der Fig. 2 mit dem langsamen Ansprechvermögen der Schaltung auf der linken Seite von Piß. 2 hat eine kombinierte Steuerung zur Folge, die schnell eine Annäherung an das gewünschte Verhältnis ermöglicht und sich dann langsam an das genaue Verhältnis annähert. Die Kombination der beiden Systeme verhindert ein Überschwingen und Pendeln der Steuerschaltung und ergibt ein sehr genaues Sümischprodukt. Darüberhinaus ergibt die Kombination der beiden S haltungen ein Steuersystem, das rasch a£ Änderungen in den Strömungsmengen wie beispielsweise beim plötzlichen Öffnen des Auslasses oder beim plötzlichen teilweisen Schließen des Auslaßventiles, anspricht. Dieses Ansprechart kann nicht erreicht werden, wenn nur eine einzige Kapazitätsbrückenschaltung Verwendung findet, wie es in dem oben angegebenen Patent beschrieben ist. Bei der Erfindung besitzt daher das angegebene Erzeugnis das exakte gewünschte Miacliverhältnis, unabhängig davon, wio schnell die Ventile; geöffnrvt. odor geschlossen wurden.

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Beim normalen Betrieb werden die beiden Strömungsleitungen 2 und 3 so bemessen, daß das Strömungssteuerventil 8 für alle gewünschten Verhältnisse der beiden Produkte immer teilweise gedrosselt ist. Das Steuerventil 8 ist so ausgelegt, daß es rasch auf Änderungen der Ströme in den beiden Leitungen ansprechen kann. KOrmal'erweise ist hierbei eine Zeitspanne von 5 bis 6 Sek. für die Steuerung von der vollständigen Offenstellung in die vollständig geschlossene Stellung zufriedenstellend Die Strömungsmesser 6 und 9 sind so ausgebildet, daß sie eine Serie von Impulsen erzeugen, die in Beziehung zu der durch die Leitungen 2 und 3 hindurchfließenden Strömung stehen. Diese Impulse werden einer Mischsteuereinrichtung 7 zugeleitet, die wie in Fig. 2 gezeigt, ausgebildet ist und das Ventil 8 einstellt, um das gewünschte Verhältnis zu erhalten. Wenn die in dem oben angegebenen Patent beschriebene Kapazitätsbrückenschaltung verwendet wird, wie es bisher der Fall war, konnte entweder ein schnell ansprechendes System erhalten werden, mit dem Ergebnis, daß Pendelungen und Überschwingen auftraten; oder es konnte ein langsam ansprechendes System erhalten werden, bei dem jedoch das abgegebene Produkt nicht das gewünschte Mischverhältnis der beiden Ströme aufwies. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Leitung 4 zum Füllen eines Tankwagens verwendet wird, der innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne, beispielsweise innerhalb von 2 Min. gefüllt werden muss. Das Steuersystem hat dann nicht genügend Zeitj um die

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beiden Stoffe genau miteinander zu vermischen, wenn nicht in dem System ein rasches Ansprechen mit einem langen Speichervermögen gekoppelt ist.

Obgleich das oben angegebene System zum Messen der Strömung in jeder Leitung einen Flußmesser sowie eine einzige Mischsteuereinrichtung verwendet, ist es auch, möglich, für jede Leitung eine Mischsteuereinrichtung zu verwenden. Diese Betriebsweise ist erforderlich, wenn mehrere Produkte gemischt werden müssen, um ein einziges Mischprodukt zu erhalten. Wenn eine getrennte Mischsteuerung für jede leitung vorgesehen wird, wird die Strömung in der Leitung mit einer festen Bezugsfrequenz verglichen. Somit wird die Strömung in jeder Leitung in bezug auf die gleiche Frequenz gesteuert, und jede Strömung kann auf einen festen Prozentsatz der Gesamtmischung eingeregelt werden.

Die Verhältnissteuereinrichtung gemäß dem oben angegebenen Patent löst die folgende Gleichung

Wl = Vm°2 ·

wobei V-n die Verhältnisspannung ist, während f eine Bezugsoder Strömungsmesserfrequenz, C, und Op Kondensatoren gleichen Werten, V_n die Eich3pannung und f die Strömungsmesserfrequenz darstellen. Normalerweise bleiben V^, Gj und Cg konstant,

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während sieh, f mit der Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit eines Stromes ändert. Wenn man annimmt, daß f eine Bezugsfrequenz ist, kann die Frequenz f , die die Strömung des einen Stromes repräsentiert, so gewählt werden, daß sie zu der Frequenz f in einem gewünschten Verhältnis steht. Dieses Verhältnis kann durch Indern des Wertes von V_R variiert werden. Bei dieser Betriebsweise müssen alle Ströme in "bezug auf die Bezugsfrequenz f gesteuert werden.

. Im Falle, in dem nur zwei Ströme gemischt werden, kann eine einzige Steuereinrichtung verwendet werden, wobei sich f mit der Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit des zweiten Stromes ändert. Das gewünschte Verhältnis zwischen den beiden Strömen kann variiert werden, indem sowohl V_R ^ γ

G zusammen oder nur eine der beiden Spannungen verändert werden.

Die anpassungsfähigste Einstellung kann erreicht werden, indem V-D und V_n gleichzeitig in gleichen Beträgen, aber in entgegengesetztem Sinn Verändert werden. Wenn also eine Spannung um einen vorbestimmten Betrag ansteigt, wird die andere Spannung um den gleichen Betrag verkleinert. Falls beispielsweise jede Spannung von O "bis +15 Volt variieren kann und wenn jede Spannung eine Größe von 7 1/2 Volt aufweist, ist das Verhältnis der den beiden Strömungsmengen entsprechenden Frequenz 1:1. Die Spannungen Y_R und V_Q können einem Doppelpotentiometer hugeführt werden, das so ausgebildet ist, daß die beiden Potentio-

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■ meter sich im einander entgegengesetztem Sinn verändern. Zusätzlich sollte mindestens eines der beiden Potentiometer mit einer Abgleicheinrichtung versehen sein, um die beiden 'Potentiometer anfänglich genau abgleichen zu können. Dies ermöglicht es, daß mit der Steuer-einrichtung die Menge eines Stromes von 0 bis 100 $ veränderbar ist. Bs ist nicht möglich, diesen Bereich zu erhalten, wenn eine Spannungsteilerschaltung Verwendung findet, um die Spannungen V_Q und V_R zuzuführen.

Eine weitere Abänderung der Schaltung ist in Fig. 3 gezeigt und ist vor allem dort anwendbar, wo mehrere Ströme gemischt werden sollen. In Fig. 3 ist nur ein Teil der in Fig. 2 gezeigten Schaltung dargestellt, denn der nichtgezeigte Teil ist der gleiche wie in Fig. 2 offenbart. Die abgeänderte Schaltung verwendet nur eine Hälfte der Kapazitätsbrückenschaltung von Fig. 2; außerdem ist an die Stelle der Bezugsfrequenz und der Verhältnisspannung eine feste Spannung gesetzt. Dies ist möglich, weil eine feste Frequenz und ein fester Kapazitätswert eine Spannung hervorbringen, die konstant bleibt, wenn sich nicht die Aufladespannung ändert.

Die feste Spannung V_R wird über ein Potentiometer 40 und einen variablen Widerstand 4-1 der Steuerschaltung 20 zugeführt, die eine Steuerspannung für den ersten zu mischenden Strom liefert Die anderen Ströme werden in ähnlicher Weise durch ähnliche nicht

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gezeigte Steuereinrichtungen gesteuert, die die gleiche feste Spannung über die veränderbaren Widerstände 42 bis 44 empfangen. Die feste Spannung wird über eine Leitung 45 einem Summierungspunkt 46 zugeführt, an dem die feste Spannung mit der von dem Kondensator Cp gelieferten Spannung summiert wird. Der Widerstand 41 findet zum Abgleich der »Steuersinrichtung während der ersten Inbetriebnahme der Schaltung verwendet und bracht dann normalerweise nicht weiter verstellt zu werden. Bei der Inbetriebnahme wird der Widerstand 41 verstellt, bis die Mischsteuereinrichtung dem Signal von der in Pig. 2 gezeigten Speicherschaltung folgt. Der Widerstand gleicht somit die feste Spannung gegenüber dem restlichen Teil des Systems aus..

Der in Fig. 3 gezeigte restliche Teil der Schaltung ist der gleiche wie der in Fig. 2 gezeigte, wobei die Spannung 14 die Eichspannung ist und dem Relais 18 die Flußmesserfrequenz zugeführt wird. Die oben beschriebene Schaltung löst die Gleichung

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wobei V die feste Spannung ist, während V die Eiohspannung und E den Widerstand 41 darstellt. Daraus kann folgende Gleichung abgeleitet weiden:

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*m = V₀ · RG₂

Aus dieser Gleichung geht her.vor, daß im Falle, in dem V sich verkleinert, die Strömungsmenge des betreffenden Produktes ansteigen muß, um die Größe von f zu erhöhen und die Gleichheit aufrecht zu erhalten. Damit wird eine einfache Einrichtung erhalten, mittels der der Anteil eines Produktes in dem Mischprodukt gegenüber allen anderen Produkten erhöht werden kann. Die Eichspannung für das eine Produkt wird verkleinert, was bewirkt, daß die Prozentanteile der verbleibenden Ströme um einen Betrag abnehmen, der zu dem prozentualen Anwachsen des einen Produktes in der Gesamtmischung in Beziehung steht.

Natürlich kann das gleiche Ergebnis auch erhalten werden, wenn anstelle der festen Spannung eine Bezugsfrequenz verwendet wird. In diesem Falle hat ein Anwachsen der Verhältnisspannung des einen Produktes eine proprjptionale Abnahme des prozentualen Anteiles aller anderen Produkte zur Folge.

Das gleiche Ergebnis kann auch erhalten werden, wenn der Widerstand 41 verändert wird oder vain ein zusätzlicher Widerstand 50 in Serie zu dem Widerstand 41 geschaltet wird, um den ■für das betreffende eine Produkt durch V^ zugeführten Strom einzuregulieren.

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Die Verwendung einer festen Spannung im Falle, in dem eine Vielzahl von Produkten vermischt wird, hat den zusätzlichen Vorteil, daß-die Menge des Endproduktes mittels einer Steuerung der festen Spannung gesteuert werden kann. Wenn die feste Spannung um "die Hälfte verringert wird, werden dementsprechend die Ströme aller Produkte um die Hälfte verringert. Die Strömungsmenge des Endproduktes wird dementsprechend um die Hälfte verringert. Somit bestimmt der Wert oder die Größe der festen Spannung die Gesamtströmung des Endproduktes. Die Steuerung des Endproduktstromes wird erreicht, ohne daß ir..end eine Änderung in dem Prozentanteil eines in der Endmischung enthaltenen Produktes herbeigeführt wird.

Pat entansprüche

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Claims (1)

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   Pate nt ansprüche

   'Ί·ί Verhältnissteuereinrichtung zum Steuern des Verhältnisses zwischen zwei Größen, insbesondere zum Steuern des Mischungsverhältnisses von Strömungsmitteln, gekennzeichnet durch einen Punktionsverstärker mit einem ersten in dem Verstärkerrückkopplungszweig eingeschalteten Speicherkondensator, eine erste Kapazitätsbrückenschaltung zum Aufladen oder Entladen des ersten Speicher kondensators, einen Differentialverstärker mit vorzugsweise hohem Gewinn, welcher in seinem Rückkoppelzweig zwischen dem Verstärkerausgang und dem einen seiner Eingänge einen zweiten Speicherkondensator aufweist, wobei der andere Verstärkereingang mit dem Ausgang des Punktionsverstärkers in Verbindung steht, eine zweite Kapazitätsbrückenschaltung, die mit der einen Eingangsklemme des Differentialverstärkers in Verbindung steht und zum Aufladen oder Entladen des zweiten Speicherkondensators vorgesehen ist·

   2· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Speicherkondensator etwa

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   zehnmal größer als der zweite Speicherkondensator ist.

   3· Einrichtung ngch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Hilfskondensatoren der beiden Kapazitätsbrückenschaltungen die gleiche Größe besitzen.

   4. Verfahren zum Mischen einer Vielzahl von Bestandteilen» dadurch gekennzeichnet, daß ein erster getrennter Hilfskondensator für jeden Bestandteil bei einer in Beziehung zu der Strömungsmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit jedes Bestandteiles stehenden Frequenz aufgeladen ,wird, und alle Hilfskondensatoren über die gleiche Speisespannungsquelle aufgeladen werden, daß ein zweiter getrennter Hilfskondensator für jeden Bestandteil bei einer Bezugsfrequenz aufgeladen wird, wobei jeder der zweiten getrennten Hilfskondensatoren von einer getrennten Speisespan nungsquelle aufgeladenlwird und die Spannung jedes der ge trennten Speisespannungen proportional zu dem gewünschten Prozentanteil eines Bestandteiles in der Bndmischung gesteuert wird, daß der erste und zweite Hilfskondensator, die beide einander entgegengesetzt geschaltet sind, entladen werden , um für jeden Bestandteil ein Fehlersignal zu erhalten, daß dann das Fehlersignal für jedes Bestandteil integriert wird, um ein Steuersignal für jeden Bestandteil zu erhalten, und daß

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   die Strömung jedes Bestandteiles in Abhängigkeit von dem • Steuersignal gesteuert wird.

   5. Verfahren zum Mischen zweier-Bestandteile in einem "bestimmten Verhältnis, dadurch g e k e. η η ζ eichnet, daß ein erster Hilfskondensator bei einer in Beziehung zu der Menge bzw· Geschwindigkeit der Strömung eines Bestandteiles stehenden Frequenz aufgeladen wird, daß ein zweiter Hilfs-

   . kondensator bei einer in Beziehung zu der ^Menge bzw. Geschwindigkeit der Strömung des anderen Bestandteiles stehenden frequenz aufgeladen wird, daß eine erste Spannung zum Aufladen des* ersten Hilfskondensators sowie eine zweite Spannung zum Aufladen des zweiten Hilfskondensators zugeführt werden, daß eine Einrichtung mit den Quellen für die erste und zweite Spannung in Verbindung gebracht wird, am diese Quellen in einander.entgegengesetzten Sinn zu verändern, daß der erste und zweite Kondensator mit dem Eingang eines Punktionsver-. stärkers mit einem in den Rückkopplungszweig des Verstärkers

   " eingeschalteten Speicherkondensator in Verbindung gebracht werden, und daß die Strömung eines Bestandteiles durch ein

   dem
   Steuerventil gesteuert wird, mit/der Punktionsverstärker in Verbindung steht, um das Steuerventil in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Verstärkers einzustellen.

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   6ο Verhältnissteuereinrichtung» g e k e η η ζ e i ο h η e t, durch einen ersten und zweiten Hilfskondensator, die so in einer Schaltung eingefügt sind, daß sie elektrisch einander entgegengesetzt gestaltet aufgeladen und entladen werden, eine erste und eine zweite Spannungsquelle zum Aufladen der Hilgskondensatoren, wobei diese Spannungsquelle eine Einrichtung zum gleichzeitigen Ändern der Spannungen ieider Quellen um gleiche Beträge im einander entgegengesetzten Sinn aufweist, eine erste und zweite Sehalteinrichtung zum Anschließen des ersten und zweiten Kondensators an die erste und zweite Spannuttgsquelle und an eine Entladeschaltung, wobei die erste und zweite Schalteinrichtung mit Frequenzen "betrieben werden, die mit den beiden. Größen, deren Verhältnis gewünscht ist, in .Beziehung stehen, sowie eine Entladeschaltung mit einem Funktionsverstärker, in dessem Eückkopρlungszweig eine große Kapazität eingefügt ist, wodünn die Ausgangsspannung des Verstärkers mit dem Verhältnis zwischen den beiden Größen in Beziehung steht·

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