DE1673520A1 - Gasdruck-Regelsystem - Google Patents

Gasdruck-Regelsystem

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DE1673520A1 DE19671673520 DE1673520A DE1673520A1 DE 1673520 A1 DE1673520 A1 DE 1673520A1 DE 19671673520 DE19671673520 DE 19671673520 DE 1673520 A DE1673520 A DE 1673520A DE 1673520 A1 DE1673520 A1 DE 1673520A1
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Sartorius Werke GmbH
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Description

F-3861-01 7. April 1967
Sartorius - Werke A.G., Göttingen
Gasdruck - Regelsystem
==a = = s=s ss==s=s===s=
Die Erfindung betrifft ein Gasdruck-Regelsystem zur Konstanthaltung und zur programmierten Änderung des Gasdrucks besonders in Rezipienten mit kleinem Volumen für einen großen Druckberei eh.
Gasdruck-Regelsysteme sind bereits bekannt (vgl. Angerer und Ebert, "Technische Kunstgriffe bei physikalischen Untersuchungen" 13. Auflage, 1964, S. 230 - 235, und Ulimann, "Encyklopädie der Technischen Chemie", Band 2/1, 1961, S. 851 - 852).
Bei den bekannten Regelsystemen ist die Druckregelung stetig« halbstetig oder unstetig.
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Bei der stetigen Regelung wird das dem Vorratsbehälter entnommene Reaktionsgas mittels einer Druckminderers auf einen Vordruck grob eingestellt, worauf es über eine festeingestellte Drossel ständig in den Rezipienten strömt, aus dem es von einer Pumpe über ein motorgesteuertes Regulierventil ständig abgesaugt wird. Dieses Ventil wird vom Sollwertgeber über einen Regler so gesteuert, daß sich im Rezipienten der Solldruck einstellt.
Bei der unstetigen Regelung ist zwischen dem mit einem Druckminderer versehenen Vorratsbehälter und der festeingestellten Drossel ein Magnetventil eingeschaltet, welches vom Sollwertgeber über einen Regler gesteuert wird. Dieses Magnetventil wird geöffnet, sobald der Druck im Rezipienten zu niedrig ist. Dieses Regelsystem ist nur verwendbar, wenn eine selbständige Druckerhöhung im Rezipienten, z.B. durch Überhitzung oder Gasentwicklung, nicht auftreten kann.
Halbstetig regelnd arbeitet dann ein System, wenn das Reaktionsgas aus dem Vorratsbehälter nach der Grobeinstellung des Vordrucks durch einen Druckminderer über eine fest ein-
gestellte Drossel ständig in den Rezipienten strömt und bei nicht-vorgesehener Druckerhöhung im Rezipienten durch eine Pumpe über eine Drossel und ein daran anschließend angeordnetes und vom Sollwertgeber über einen Regler gesteuertes
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Magnetventil abgesaugt wird, bis der Solldruck erreicht ist.
Bei Verwendung von Magnetventilen kann eine Feinregelung dadurch erreicht werden, daß man mehrere Magnetventile mit den dazugehörigen Drosseln parallel schaltet, wobei jedoch die Drosseln verschieden eingestellt sind, so daß geringe Druckunterschiede mit der kleinsten Drossel und dem dazugehörigen Magnetventil bis zum Sollwert ausgeglichen werden können.
Bei diesen bekannten Gasdruck-Regelsystemen ist es entweder nicht immer möglich, einen stetig gleichmäßigen und genau einregulierten Druck im Rezipienten aufrechtzuerhalten oder es wird unnötig viel Reaktionsgas verbraucht.
Es ergab sich daher die Aufgabe, eine Anordnung bzw. ein Gasdruck-Regelsystem zu finden, bei welchem der genau einregulierte Gasdruck dauernd aufrechterhalten also mit hoher Präzision konstant gehalten wird und äußerst geringe Mengen Reaktionsgas verbraucht werden.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden konnte, wenn man im Einlaßteil a zwischen dem Druckminderer und dem Rezipienten zwei oder drei parallel ge-
1 0 9 h 1 '< ι Π U 7 6
schaltete Magnetventile mit je einer Drossel oder je einem Nadelventil zur Feineinstellung anordnet, während im Auslaßteil b ein Magnetventil zusammen mit einem motorgesteuerten Regelventil (Servoventil) zwischen Rezipient und Vakuumpumpe eingeschaltet ist, wobei die Magnetventile vom Sollwertgeber über den elektrischen Regler in an sich bekannter Weise gesteuert werden.
Das erfindungsgemäße Gasdruck-Regelsystem ist in der beigefügten Zeichnung schematisch wiedergegeben.
Das Druckgas strömt aus dem Gas-Vorratsbehälter 1 über den Druckminderer 2 und die beiden parallel geschalteten Magnetventile 3 mit den dazugehörigen und verschieden eingestellten Drosseln 4 in den Rezipienten 5. Hierbei wird das dem Hochdruck-Gasbehälter 1 entnommene Gas mit Hilfe des Druckminderers 2 auf einen Druck eingestellt, der zwischen dem höchsten im Rezipienten zu regelnden Druck und dem doppelten Druck liegt. Durch die Magnetventile 3 mit deren Drosseln oder Nadelventilen 4 wird der Druck im Rezipienten 5 mittels des Sollwertgebers 6 über den Regler 7 so reguliert, daß der Druck im Rezipienten 5 die vorgeschriebene Höhe erreicht. Wird diese Druckhöhe, z.B. durch unvorhergesehene Erhitzung oder Gasentwicklung, überschritten, dann tritt die im Auslaßteil b des Systems angeordnete Vakuumpumpe 11
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in Tätigkeit, der ein motorgesteuertes Regelventil 8 mit einem Magnetventil 10 vorgeschaltet ist, wobei der Stellmotor 9 und das Magnetventil 10 vom Sollwertgeber 6 über den Regler 7 in Gang gesetzt bzw· gesteuert werden·
Das durch den Einlaßteil a oder Auslaßteil b in der Zeiteinheit strömende Gasvolumen ist der Druckdifferenz vor und hinter den Drosselstellen proportional. Damit die Regelung im ganzen Druckbereich gleichmäßig fein ist, muß die Drosselstelle variierbar sein,wenn sich die Druckdifferenz in dem Bereich stark ändert« Dies geschieht durch das stetig anzeigende Druckmeßgerät 6 als Sollwertgeber über den elektrischen Regler·
Als Sollwertgeber können alle stetig anzeigenden Druckmeßgeräte mit elektrischem Anschluß dienen, z.B. Quecksilbermanometer mit eingezogenem Widerstandsdraht und Stromquelle, Membran- und Röhrenfedermanometer oder Auftriebsmanometer. Bei nur je einem Magnetventil im Einlaß- und Auslaßteil zusammen mit je einem servogesteuertem Nadelventil kann als Sollwertgeber auch ein Quecksilberkontaktmanometer dienen· In diesem Fall wird kein zusätzlicher elektrischer Regler benötigt, wobei allerdings das öffnen und Schließen der Ventile verzögert vor sich gehen muß.
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Der Sollwert wird elektrisch vorgegeben, indem mit einem Kompensator eine so hohe Gegenspannung gegeben wird, daß der Zeiger des Meßwerkreglers in eine Mittelstellung kommt, so daß sowohl der Einlaß- als auch der Auslaßteil geschlossen ist. (Bei einem Quecksilberkontaktmanometer wird ein bestimmter Kontakt eingeschaltet).
Bei einer programmierten Druckänderung wird am elektrischen Kompensator stufenweise eine andere Gegenspannung vorgegeben, indem z.B. ein Elektromotor einen stufenweise veränderbaren Widerstand x^eiterschaltet. Durch den Meßwerkregler wird dann über die Einlaß- oder Auslaßventile der neue Druckwert eingestellt. Die Weiterschaltung kann z.B. durch den von einer Schaltuhr 12 ausgelösten Impuls erfolgen.
Für das schematisch dargestellte erfindungsgemäße Regelsystem verwendet man beispielsweise Stickstoff aus der Bombe 1 und vermindert den Gasdruck auf 2 atü. Im Einlaßteil wird der Gasdruck durch zwei parallel angeordnete Ventilpaare aus Magnet- und Nadelventil 3 und 4 auf die für den Rezipienten 5 erforderliche Höhe reduziert. Im Auslaßteil ist ein durch den Stellmotor 9 gesteuertes Nadelventil 8 und ein Magnetventil 10 angeordnet, durch welche die mit einer zweistufigen Drehschieber-Vakuum-11 abgesaugte Gasmenge entsprechend dem eingestellten
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Sollwertgeber 6 über den Regler 7 bemessen werden kann. Als Sollwertgeber 6 ist ein Quecksilbermanometer mit elektrischem Ausgang und einer motorgesteuerten Widerstands-Dekade zur Bereichsfortschaltung verwendbar· Bei programmierter Druckänderung dient als Impulsgeber zur Verstellung der Widerstands-Dekade eine Schaltuhr 12, die mit einem Zeitabstand von einer Viertelstunde Impulse von 1 see Dauer gibt. Als elektrischer Regler 7 dient ein Lichtzeigergalvanometer mit drei srstellbaren Fotozellen, mit denen drei Relais gesteuert werden; zwei für die Einlaßmagnetventile 3 und eines für die gleichzeitige Steuerung des Auslaßmagnetventils 10 und des motorgesteuerten Nadelventils 8.
Dieses Nadelventil 8 wird durch den mit konstanter Drehzahl laufenden Stellmotor 9 langsam geöffnet· Ist der Solldruck erreicht, so schließt das Magnetventil 10 schnell und das Nadelventil 8 läuft wieder zu.
Wird der Druck im Reaipienteri 5 niedriger als der elektrisch an der Dekade eingestellte Solldruck, so öffnet das Magnetventil 3 mit kleinerem Durchgang und bei starker Abweichung zusätzlich das größere bis der Solldruck erreicht ist. Bei höherem Druck wird das Auslaßmagnetventil und gleichzeitig das Nadelventil 8 geöffnet.
1 0 9 8 1 a / Π /+ 7 6
Als Reaktionsgas ist jedes als inert verwendbare Gas, besonders Stickstoff, einsatzfähig. Das erfindungsgemäße
Regelsystem ist in einem Druckbereich zwischen Vakuum und etwa 150 atü anwendbar·
—2
Die Regelgenauigkeit beträgt 10" Torr; der programmierte
Bereich erstreckt sich mit hundert verändernden Schritten
—2
über einen Druckbereich von 10 bis 760 Torr.
Der Verbrauch von Reaktionsgas ist gegenüber den bekannten Regelsystemen äußerst minimal.
10m -. ' Π «; 7 6

Claims (4)

Patentansprüche
1. Gasdruck-Regelsystem aus einem Hochdruck-Gasbehälter mit Druckminderer, Einlaßteil, Regelraum mit Rezipient, Auslaßteil, Vakuumpumpe oder Druckminderer, stetig anzeigendem Sollwertgeber mit elektrischem Ausgang, sowie elektrischem Regler, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßteil (a) zwischen dem Druckminderer (2) und dem Rezipienten (5) zwei oder drei parallel geschaltete Magnetventile (3) mit je einer Drossel (4) oder je einen Nadelventil zur Feineinstellung angeordnet sind, während im Auslaßteil (b) ein Magnetventil (10) zusammen mit einem durch Motor (9) gesteuertes Regelventil (8) zwischen Rezipient (5) und Vakuumpumpe (11) eingeschaltet ist, wobei die Magnetventile (3, 10) und der Motor (9) vom Sollwertgeber (6) über den elektrischen Regler (7) steuerbar sind·
2. Gasdruck-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die parallel geschalteten Magnetventile (3) mit den zugehörigen Drosseln (4) oder Nadelventilen im Auslaßteil (b) das motorgesteuerte Regelventil (8) mit dem dazugehörigen Magnetventil (10) im Einlaßteil (a) angeordnet sind.
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- 10 - T673520
3. Gasdruck-Regelsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennze ichnet, daß als Sollwertgeber (6) ein Kontaktmanometer dient.
4. Gasdruck-Regelsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer an sich bekannten Programmsteuerung, z.B. mittels Schaltuhr (12), ein durch die Impulse verstellbarer Kompensator zur Bereichsfortschaltung am Sollwertgeber (6) vorgesehen ist.
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DE19671673520 1967-04-12 1967-04-12 Gasdruck-Regelsystem Pending DE1673520A1 (de)

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