DE1947199A1

DE1947199A1 - Regelsystem fuer eine Gasstroemung

Info

Publication number: DE1947199A1
Application number: DE19691947199
Authority: DE
Inventors: Boegner Frank Edward; White William Henry
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1969-09-18
Publication date: 1970-04-02
Also published as: NL6914377A; ES371199A1; BE739458A; DE1947199B2; JPS5125934B1; FR2018903A1; CH491430A; SE348853B; DE1947199C3; GB1286103A; CA922601A

Description

1947193

IBM Deutschland Internationale Büra-Maadiinttn GetelUdiaft mbH

Böblingen, 17. September 1969 Io -rz

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N-*Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 968 019

Regelsystem für eine Gasströmung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung einer Strömung» vorzugsweise einer Gasströmung, in einer Rohrleitung«

Beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen durch Aufbringen verschiedener Materialschichten auf eine Unterlage innerhalb einer Reaktionskammer müssen die dabei benötigten Gase meist unter niedrigem Druck in ganz bestimmter Menge zugeführt werden« Da die integrierten Schaltungen in großen Stückzahlen benötigt werden* müssen sie in der Reaktionskammer chargenweise nacheinander hergestellt werden, wobei jede Charge dieselbe Folge von Fabrikationsschritten unter genau denselben Bedingungen durchlaufen muß«

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Eine dieser bei jedem Fabrikationsschritt genau einzuhaltenden und entsprechend zu regelnden Bedingungen ist die Menge des jeweils benötigten Gases. Die Menge bzw. Durchflußgeschwindigkeit des Gases muß in diesen Fällen in der Größenordnung von weniger als 10 cm pro Minute, vorzugsweise von etwa 1 cm pro Minute und weniger, geregelt werden, und zwar bei einem Gasdruck in der Größenordnung

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von 7 * 10 kg/cm bzw. 5 Torr und weniger. Da verschiedene Gase

mit unterschiedlichen, z.T. ätzenden, giftigen oder explosiven ™ Eigenschaften in der Reaktionskammer verwendet werden, darf beim Regelvorgang von ihnen nichts in die umgebende Atmosphäre gelangen, auch mit Rücksicht auf ihren teilweise hohen Preis.

Bekannt (durch USA-Patent 2 635 618) ist bereits eine pneumatische Regeleinrichtung für beispielsweise eine Strömung in einer Rohrleitung 04), die der letzgenannten Bedingung der absoluten Verlustfreiheit des Mediums der geregelten Strömung genügt. Als Regelorgan (Stellglied) für die Strömung dient nämlich ein Mem- ) branventil (15) in der genannten Rohrleitung, das durch den Druck eines vom geregelten Medium verschiedenen Hilfsmediums, nämlich von Luft, gesteuert wird. Der Steuerluftdruck (die Stellgröße} für das Membranventil (15) wird durch einen zweiteiligen pneumatischen Regler erzeugt, der aus einer Drucksteuerung (13) und einem komplizierten sogenannten Anzapfventil (10) besteht. Die Drucksteuerung (13) wird durch eine von der Geschwindigkeit, dem Druck oder einer anderen Variablen der geregelten Strömung in der Rohrleitung (14) abgeleitete Regelgröße in nicht näher beschriebener Weise eingestellt» so daß sie Docket FI 968 Otft 0038t4/14ß8

aus einem konstanten Speiseluftdruck einen der Regelgröße entsprechenden Luftdruck erzeugt, der seinerseits das Anzapfventil (10) steuert und von diesem korrigiert wird im Sinne einer Stabilisierung der Regelung durch Abflachung schneller Druckänderungen, die kürzer als die Ansprechzeit des Ventils sind. Der korrigierte Ausgangsdruck des Anzapfventils (10) ist die das Membranventil (15) als Stellglied steuernde Stellgröße. Das Anzapfventil (10) enthält eine Meabrananordnung aus zwei durch eine poröse Zwischenschicht verbundenen parallelen Membranen, deren Zwischenschicht ständig durch eine radiale Öffnung mit der Außenluft und zeitweise über eine zentrale Öffnung in der unteren der beiden Membranen ait einer Ventilkammer in Verbindung steht. Da ja das Anzapfventil (10) mit dem Hilfsaedium Luft arbeitet, kann nur diese über die poröse Membran-Zwischenschicht in die umgebende Atmosphäre gelangen, nicht aber das möglicherweise gefährliche, im Membranventil (15) sicher vom Hilfsmedium Luft getrennte Medium der geregelten Strömung in der Rohrleitung (14).

Diese bekannte pneumatische Regeleinrichtung hat den Nachteil, daß das Anzapfventil (10) zwei weitere Membranen enthält, die durch eine Hülse mit darin einstellbarem Gewindebolzen miteinander verbunden und dadurch mit einer relativ großen trägen Masse belastet sind, wodurch sie schnellen Druckänderungen schlecht folgen können und außerdem ihre Empfindlichkeit gegen Änderungen geringer Gasdrücke, wie sie z.B. im vorstehend beschriebenen Anwendungsfall verwendet werden, stark herabgesetzt ist. Nachteilig ist ferner für die Geschwindigkeit und Empfindlichkeit-

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Regelung, daß der pneumatische Regler aus zwei hintereinandergeschalteten Stufen - der Drucksteuerung (13) und dem Anzapfventil (10) - besteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine in dem eingangs genannten niedrigen Gasdruckbereich die Durchflußgeschwindigkeit des Nutzgases auch bei den angegebenen sehr kleinen Werten mit großer Genauigkeit und ausreichender Geschwindigkeit regelnde und ohne Leckverluste des Nutzgases arbeitende Einrichtung zu schaffen. Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, nämlich einer Einrichtung zur Regelung der Durchflußgeschwindigkeit einer Strömung, vorzugsweise eines Nutzgases, in einer Rohrleitung mit einem Membranventil als Stellglied, mit wenigstens einem Anzapfventil als Regler, das durch eine von einer Variablen (Durchfluß, Druck o.a.) der geregelten Strömung abgeleiteten Regelgröße eingestellt wird und die Stellgröße für das Membranventil in Form von Druck eines Hilfsgases, vorzugsweise Luft, liefert, dadurch gelöst, daß der Regler ein handelsübliches, verbessertes Anzapfventil ist, das außer einer Doppelmembran bekannter Art, die ein den Stelldruck lieferndes Kugelventil betätigt, nur noch eine einfache, entsprechend der Regelgröße mechanisch einstellbare Ventilmembran enthält, welche die Doppelmembran steuert, das die Nutzgasströmung in der Rohrleitung regelnde Stellglied ein abgeändertes handelsübliches Membranventil ist mit einer gasdichten Membran ohne Federbelastung, die ein Kugelventil betätigt, die Regelgröße zur Einstellung des Anzapfventils als elektrische Spannung

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abgeleitet wird von der Durchflußgeschwindigkeit der Nutzgasströmung entsprechenden Druckdifferenz beiderseits eines Nadelventils in der Rohrleitung mittels eines Differenzdruck-Wandlers sowie direkt von der Durchflußgeschwindigkeit mittels eines Durchflußmessers bekannter Art, die mechanische Einstellung des Anzapfventils auf Grund der Anzeigen des Differenzdruck-Wandlers und des Durchflußmessers manuell oder vollautomatisch mittels eines Servomotors erfolgt, der durch einen vom Wandler und Durchflußmesser sowie einem Fertigungsprogramm und weiteren, andere Variablen der Fertigungsprozesse überwachenden Gebern gespeisten Rechner gesteuert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen genauer beschrieben. Von letzteren sind

Fig. 1 ein schematisches Bild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 ein vergrößertes Schnittbild des unteren Teils des Anzapfventils 20» in Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils der vollautomatischen Regeleinrichtung.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung für die Durchflußgeschwindigkeit einer Strömung, vorzugsweise Gasströmung, ist nach Fig. 1 zwischen einer Zufuhrleitung TO für das zu regelnde Nutzgas aus Docket FI 968 019 0 0 9 8 1 4 / U 0 8

einem entsprechenden. Druckgasbehälter und einer Verbindungsleitung 25 mit dem Gasverbraucher, vorzugsweise einer Reaktionskammer 26, angeordnet. Die Zufuhrleitung 10 ist mit dem Einlaß eines Membranventils 12 verbunden. Der Gasdurchfluß über dessen Auslaß 14 in die Rohrleitung 21 wird durch ein federbelastetes Kugelventil 15 geregelt, das seinerseits über einen Ventilstößel durch die Bewegungen einer biegsamen Membran 16 gesteuert wird, die das Ventilgehäuse in zwei gasdicht voneinander getrennte Kammern 17 und 18 unterteilt. Das Membranventil 12 entspricht einer handelsüblichen Ausführung mit dem Unterschied, daß die Membran 16 auf der Oberseite nicht noch zusätzlich federbelastet ist. Die Kammer 18 ist mit dem Einlaß 11 über das Kuegelventil 15 so verbunden, daß der reduzierte Druck des Nutzgases auf die untere Seite der Membran 16 wirkt. Die Kammer 17 steht über ein Rohr 19 mit dem Gehäuse 20 eines Druckreglers für ein über die Rohrleitung 31 zugeführtes Hilfsgas, vorzugsweise Luft, in der Form eines sogenannten Anzapfventils 20' in Verbindung. Der Ausgangsdruck dieses Ventils 20* wirkt somit über die Leitung 19 in der Kammer 17 des Membranventils 12 auf die Oberseite seiner Membran 16.

Der Druckunterschied zwischen den Kammern 17 und 18 bestimmt das Ausmaß der Bewegung der Membran 16 und des Kugelventils 15 und somit den Gasdurchfluß durch dasselbe. Bei steigendem Druck des Nutzgases in der Zufuhrleitung 10 steigt zunächst auch der Druck in der unteren Kammer 18 und hebt die Membran 16 und das Kugelventil 15, das dadurch aber den Gasdurchlaß und somit den Docket FI 968 019 0098U/U08

Gasdruck in dieser Kammer und am Auslaß 14 entsprechend drosselt. Dadurch wird auch bei etwa schwankendem Speisedruck des Nutzgases in der Zufuhrleitung 10 die Durchflußgeschwindigkeit des Gases durch den Auslaß 14 des Membranventils 12 konstant gehalten.

Wenn nun der Druck in der Leitung 19 und in der oberen Ventilkammer 17 steigt, so öffnet die Membran 16 das Kugelventil 15 mehr, so daß die Durchflußgeschwindigkeit des Gases ebenfalls zunimmt. Umgekehrt wird bei fallendem Druck in der Kammer 17 die Membran 16 gehoben und dadurch das Ventil 15 mehr geschlossen, d.h. die Durchflußgeschwindigkeit des Nutzgases verringert.

Die mit dem Auslaß 14 des Membranventils 12 verbundene Rohrleitung 21 führt an den Einlaßstutzen eines Nadelventils 22, dessen Gewindespindel mit der Ventilnadel 23 durch ein Rad 24 einstellbar ist. An den Auslaß des Nadelventils 22 ist die zum Reaktor 26 führende Rohrleitung 25 angeschlossen. Mittels des Nadelventils 22 wird die benötigte Durchflußgeschwindigkeit in der Leitung 25 nur grob eingestellt, ist aber, insbesondere bei kleinen Werten, nicht genau genug einstellbar; ihre Feinregelung erfolgt daher durch das Membranventil 12.

In der Zuleitung 25 zum Reaktor 26 befindet sich ein Durchflußmesser 27 bekannter Art zur Überwachung der Durchflußgeschwindigkeit. Dieses Meßgerät erzeugt auf nicht dargestellte Weise ein der Durchflußgeschwindigkeit entsprechendes elektrisches Signal, das z.B. zur Anzeige insbesondere größe-Docket FI 968 019 Q098U/U0B

rer Werte der Durchflußgeschwindigkeit und als Eingangssignal für noch zu beschreibende weitere Geräte zur automatischen Regelung der Durchflußgeschwindigkeit benutzt wird.

Das Nadelventil 22 stellt eine Drosselstelle in der Versorgungsleitung 21, 25 zum Reaktor 26 dar. Der Druckabfall an diesem Ventil 22 ist auch ein Maß für die Durchflußgeschwindigkeit in dieser Leitung. Eine genaue Messung insbesondere kleiner Durchflußgeschwindigkeiten ist nun auf dem Umweg über diesen Druckabfall möglich. Der Druckabfall wird als Differenz der Gasdrucke vor und hinter dem Nadelventil 22 mittels eines Differenzdruck-Wandlers 28 elektrisch gemessen, der beiderseits des Ventils 22 über die Abzweigungen 29 und 30 mit den Rohrleitungen 21 bzw. 25 verbunden ist. Der Differenzdruck-Wandler 28 ist vorzugsweise ein induktiver Geber mit einer biegsamen, magnetisierbaren Membran, die auf beiden Seiten mit je einem der beiden Drücke belastet und in der Mitte zwischen zwei gleichen Spulen angeordnet ist. Bei den der jeweiligen Druckdifferenz entsprechenden Bewegungen der Membran werden die Induktivitäten beider Spulen gegensinnig verändert. Die Induktivitatsänderungen werden in einem sogenannten Demodulator z.B. durch eine Brückenschaltung gemessen, dessen Anzeige 30' in Druckdifferenzen geeicht ist.

Für irgendeine bestimmte Stellung des Nadelventils 22 ist bei einem gegebenen Druckabfall an demselben die Durchflußgeschwindigkeit konstant. Solange sich also die mit dem Wandler 28 gemessene Druckdifferenz zwischen den Rohrleitungen 21 und 25 nicht ändert, bocket FI 968 019 0098U/U08

bleibt auch die Durchflußgeschwindigkeit konstant.

Nun kann jedoch die Gasströmung in den Reaktor 26 infolge der darin auftretenden hohen Temperaturen und verschiedenen Reaktionen herabgesetzt und dadurch der Druck in der Leitung 25 erhöht werden. Wenn sich der Druck in der Leitung 21 nicht ändert, fällt also die Druckdifferenz am Nadelventil 23 ab und infolgedessen nimmt auch die Durchflußgeschwindigkeit in der Leitung 25 ab.

Um den alten höheren Wert des Differenzdruckes und somit der Durchflußgeschwindigkeit wiederherzustellen, muß entweder der Druck in der Leitung 21 erhöht oder die Drosselwirkung des Nadelventils 22 verkleinert werden. Da das Nadelventil, wie bereits erwähnt, zur Korrektur sehr kleiner Änderungen der Durchflußgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1 cm pro Minute nicht mehr genau genug verstellt werden kann, erfolgt die Korrektur der Durchflußgeschwindigkeit durch Erhöhung des Druckes in der Leitung 21 mittels des Membranventils 12. Eine Druckerhöhung des Nutzgases in der Leitung 21 wird aber, wie bereits erläutert, durch erhöhten Druck des Hilfsgases Luft in der Kammer 17 des Membranventils 12 und somit in der Ausgangs leitung 19 des Anzapfventils 20* erzielt.

Im umgekehrten Fall einer Druckerniedrigung des Nutzgases in der Reaktionskammer 26 und der Leitung 25 während des Fabrikationsprozesses und infolgedessen einer Zunahme der Durchflußgeschwindigkeit in der Leiung 25 muß zur Wiederherstellung bzw. Aufrechterhaltung ihres Sollwertes eine entgegengesetzte Regelung erfolgen, Docket FI 968 019 009814/U08

d.h. der Druck in der Leitung 21 entsprechend erniedrigt werden durch Verkleinerung des Luftdrucks im Rohr 19 mittels des Anzapfventils 20·.

Das Anzapfventil 20¹ enthält in seinem in Fig. 2 vergrößert dargestellten unteren Teil ein durch eine Schraubenfeder 35 vorbelastetes Kugelventil 33 und wird über den Einlaß 32. und eine Zuführung 31 aus einem nicht dargestellten Druckluftbehälter gespeist. Das Kugelventil 33 wird ,über einen Ventilstößel 36 durch eine biegsame Doppelmembran 37 betätigt, die auf ihrer Unterseite durch eine Schraubenfeder belastet ist, und bestimmt dadurch den Luftdruck auf seiner Ausgangsseite, d.h. an der Unterseite der Membran 37 und am Auslaß 34 sowie in der Leitung 19 zum Membranventil 12.

Die beiden parallelen Membranen der Doppelmembran 37 sind durch eine poröse Zwischensicht verbunden, die über einen radialen Auslaß 37b mit der Außenluft und über eine zentrale Öffnung 37a in der unteren Membran sowie über ein vom Ventilstößel 36 verschließbares Loch 36* im gemeinsamen Führungsteller für den Stößel und die Feder 42 mit dem Ventilraum unter der Membran 37 und dem Auslaß 34 in Verbindung steht. Die Kammer 38 oberhalb der Doppelmembran 37 ist über einen Kanal 39 innerhalb des Ventilkörpers 20 direkt mit dem Einlaß 32 sowie über einen Durchlaß 43, der laut Fig. 1 durch ein Membranventil 45 verschließbar ist, mit einer Kammer 40 unterhalb einer biegsamen Membran 41 verbunden. Die Kammer 40 hat außerdem direkte Verbindung über die Kammer

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unter de τ Doppelmembran 37 rait dem Auslaß 34· Ober dem Durchlaß 43 befindet sich ein biegsamer Ventilteller 44. Er kann durch den an der Unterseite der Membran 41 befestigten Ventilkörper 45 gegen den Durchlaß 43 gedrückt werden, wodurch letzterer mehr oder weniger verschlossen wird. Die entsprechende Bewegung der Membran 41, die den inneren Ventilraum luftdicht nach außen abschließt, wird über eine auf die Oberseite*der Membran 41 wirkende Schraubenfeder 46 mittels einer durch ein Rad 47 einstellbaren Gewindespindel mechanisch gesteuert. Das Rad 47 ist zwar als Handrad für manuelle Einstellung gezeichnet, bei der noch zu erläuternden automatischen Regelung jedoch z.B. als Zahnrad ausgeführt.

Wenn durch entsprechende Spindeleinstellung mittels des Rades 47 · der Druck der Feder 46 auf die Membran 41 vergrößert wird, so bewegt letztere den Ventilkörper 45 nach unten, wodurch die Austrittsöffnung des Durchlasses 43 verkleinert und der Luftdruck in der Ventilkammer 38 oberhalb der Doppelmembran 37 vergrößert wird. Letztere wird dadurch abwärts bewegt und öffnet das Kugelventil 33 etwas mehr, wodurch der Luftdruck am Auslaß 34, im Rohr 19 und in der Kammer 17 des Membranventils 12 ansteigt. Eine Vergrößerung des Steuerdrucks für das Ventil 12 wird demnach durch eine entsprechende Vergrößerung der Kraft der Feder 46 des Anzapfventils 20* erreicht.

Umgekehrt bewegen sich bei Einstellung einer kleineren Kraft der Feder 46 im Anzapfventil 20' dessen Membran 41 und Ventilkörper 45 aufwärts und lassen mehr Luft durch den Durchlaß 43 hindurch, Docket FI 968 019 00981Λ/1408

wobei der Druck in der Kammer 38 sinkt und die Doppelmembran 37 entlastet. Letztere kann jetzt von der Feder 42 aufwärts bewegt werden, wobei der Ventilstößel 36 kurzzeitig die Offnungen 36* und 37a freigibt, so daß der Luftdruck an der Membranunterseite durch die poröse Mittelschicht der Membran 37 und ihren Auslaß 37b teilweise nach außen abfließen kann. Gleichzeitig kann infolge der Aufwärtsbewegung der Membran 37 das Kugelventil 33 von seiner Feder 35 ebenfalls aufwärts bewegt, d.h. mehr geschlossen werden, wodurch der Luftdruck am Ventilauslaß 34, im Rohr 19 und in der Steuerkammer 17 des MembranVentils 12 ebenfalls sinkt. Um den Steuerdrucks des Ventils 12 zu verkleinern, muß demnach am Anzapfventil 20* durch Einstellung der Spindel und des Rades 47 die Kraft der Feder 46 ebenfalls entsprechend verkleinert werden.

Da sich, wie bereits beschrieben, der steuernde Luftdruck in der Kammer 17 des MembranVentils 12 und die gesteuerte Durchflußgeschwindigkeit des Nutzgases auch gleichsinnig ändern, so muß für eine erforderliche Vergrößerung der Durchflußgeschwindigkeit die Kraft der Feder 46 im Anzapfteil 20* ebenfalls vergrößert werden. Umgekehrt erfordert eine Verkleinerung der Durchflußgeschwindigkeit eine entsprechende Verkleinerung der Kraft der Feder 46.

Etwa auftretende Schwankungen des Speise-Luftdrucks am Eingang des Anzapfventils 20* wirken zunächst reduziert auch hinter dem Kugelventil 33 auf die Unterseite der Doppelmembran 37, wobei Druckerhöhungen das Ventil 33 etwas mehr schließen und umgekehrt Docket FI 968 019 00981 Ul 1408

Druckerniedrigungen es etwas mehr öffnen. Demnach werden die Schwankungen des Speise-Luftdrucks durch das Ventil 20* automatisch ausgeglichen.

Im Anzapfventil 20* wirkt die Verbindung zwischen der Ventilkammer 40 und dem Auslaß 34 (vorbei an der Unterseite der Membran 37) als dämpfende Gegenkopplung, indem eine Änderung des Ausgangs-Luftdrucks der gegensinnigen Kraftänderung der Feder 46 an der Membran 41 entgegenwirkt. An diesen Verbindungskanal ist über ein Rohr 49 auch ein Druckwandler 48 für den Steuer-Luftdruck im Rohr 19 angeschlossen.

Das vorstehend beschriebene sogenannte Anzapfventil stellt eine handelsübliche Ausführung dar.

An die Verbindungsleitung 21 zwischen dem Membranventil 12 und dem Nadelventil 22 ist ferner noch ein Druckwandler 50 für den in dieser Leitung herrschenden Druck des Nutzgases angeschlossen. Bei Überschreitung eines für den jeweiligen Fabrikationsprozeß vorbestimmten Sicherheitswertes dieses Druckes muß der Prozeß abgebrochen werden.

Für eine vollautomatische Regelung der Durchflußgeschwindigkeit des Nutzgases in der Rohrleitung 21, 25 zur Reaktionskammer 26 auf einen bestimmten, dem jeweiligen Fabrikationsprozeß zugeordneten Wert werden nach Fig. 3 der Differenzdruck-Wandler 28 und der Durchflußmesser 27 für kleine bzw. größere Durchflußge-Docket FI 968 019 009814/1408

schwindigkeiten an einen entsprechend programmierten Rechner 51 angeschlossen. Wenn infolge z.B. einer unerwünschten Abnahme der Durchflußgeschwindigkeit und somit auch des Druckabfalls am Nadelventil 22 die elektrischen Signale des Durchflußmessers 27 und des Differenzdruck-Wandlers 28 ebenfalls abnehmen, so erzeugt der Rechner 51 so lange ein Steuersignal für einen Servomotor 52, der über das z.B. als Zahnrad ausgebildete Rad 47 des Anzapfventils 20' die Kraft der Feder 46 vergrößert und dadurch " den Luftdruck in der Kammer 17 des Membranventils 12 erhöht, bis dieses die Durchflußgeschwindigkeit wieder auf den alten Sollwert vergrößert hat. Bei einer unerwünschten Zunahme der Durchflußgeschwindigkeit dagegen erfolgt die Regelung entsprechend mit umgekehrten Vorzeichen* Dadurch wird die Durchflußgeschwindigkeit automatisch auf konstanten Sollwert geregelt.

Mit dem Rechner werden zweckmäßigerweise auch die als elektrische Geber ausgebildeten Druckwandler 48 und 50 verbunden zwecks automatischer Steuerung der programmäßigen ersten Einstellung des Anzapfventils 20* und des Nadelventils 22, dessen Einstellrad 24 in diesem Fall z.B. auch als ein durch einen anderen Servomotor steuerbares Zahnrad ausgeführt ist. Der Druckwandler 50 kann auch zur Überwachung des Druckes des Nutzgases durch d,en Rechner 51 herangezogen werden,* der bei Überschreitung eines Sicherheits-Druckwertes die Reaktionskammer 27 automatisch außer Betrieb setzt.

Wenn nur mit größeren Durchflußgeschwindigkeiten gearbeitet wird, Docket FI 968 019 0 0981 Ul 14 08

so reicht der Durchflußaesser 27 allein aus und es können abweichend von Fig. 1 das Nadelventil 22 und der Differenzdruck-Wandler 28 mit zugehöriger Schaltung weggelassen werden.

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Claims

-16-PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zur Regelung der Durchflußgeschwindigkeit einer Strömung, vorzugsweise eines Nutzgases, in einer Rohrleitung mit einem Membranventil als Stellglied, mit wenigstens einem Anzapfventil als Regler, das durch eine von einer Variablen (Durchfluß, Druck u.a.) der geregelten Strömung abgeleiteten Regelgröße eingestellt wird und die Stellgröße für das Membranventil in Form von Druck eines Hilfsgases, vorzugsweise Luft, liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler ein handelsübliches, verbessertes Anzapfventil (2O^f) ist, das außer einer Doppelmembran (37) bekannter Art, die ein den Stelldruck lieferndes Kugelventil (33, 36) betätigt, nur noch eine einfache, entsprechend der Regelgröße mechanisch einstellbare Ventilmembran (41) enthält, welche die Doppelmembran (37) steuert,

das die Nutzgasströmung in der Rohrleitung (21, 25) regelnde Stellglied ein abgeändertes handelsübliches Membranventil (12) ist mit einer gasdichten Membran (16) ohne Federbelastung, die ein Kugelventil (15) betätigt, die Regelgröße zur Einstellung des Anzapfventils (20¹) als ,elektrische Spannung abgeleitet wird von der der Durchflußgeschwindigkeit der Nutzgasströmung entpsrechenden Druckdifferenz beiderseits eines Nadelventils (22) in der Rohrleitung (21, 25) mittels eines Differenzdruck-Wandlers (28) sowie direkt von der Durchflußgeschwindigkeit mittels eines Durchflußmessers (27) bekannter Art, Docket FI 968 019 00981Λ/1Λ08

die mechanische Einstellung des Anzapfventils (20') auf Grund der Anzeigen des Differenzdruck-Wandlers (28) und des Durchflußmessers (27) manuell oder vollautomatisch mittels eines Servomotors (52) erfolgt, der durch einen vom Wandler (2S) und Durchflußmesser (27) sowie einem Fertigungsprogramm und weiteren, andere Variablen der Fertigungsprozesse überwachenden Gebern gespeisten Rechner (51) gesteuert wird.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelmembran (37) des Anzapfventils (20·) in bekannter Art eine poröse Zwischenschicht mit radialem Auslaß (37b) sowie auf der Unterseite eine vom Stößel (36) des Kugelventils (33) verschließbare zentrale Öffnung (37a) besitzt und durch eine Schraubenfeder (42) belastet ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Einstellung der einfachen Ventilmembran (41) des Anzapfventils (20') vorzugsweise über eine Gewindespindel (47) und eine Schraubenfeder erfolgt.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruck-Wandler (28) vorzugsweise ein induktiver Geber ist, dessen von beiden Drücken belastete magnetisierbare Membran zwei Induktivitäten (Differentialspulen) gegensinnig beeinflußt und dessen Induktivitätsänderungen durch die Brückenanordnung eines Demodulators zur Anzeige (30') gebracht wird.

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Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck in der Rohrleitung (21, 25) durch einen Druckwandler (50) gemessen wird, der bei Überschreitung eines vorbestimmten Sicherheitswertes z.B. über den Rechner (51) eine Unterbrechung des Fabrikationsprozesses auslöst.

Docket FI 968 019 00a8U/U08