DE2230959A1

DE2230959A1 - Verfahren und vorrichtung zum bemessen des stroemungsdurchsatzes eines fluids

Info

Publication number: DE2230959A1
Application number: DE2230959A
Authority: DE
Inventors: E T Reves
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1973-06-14
Also published as: JPS6041290B1; GB1350345A; US3768510A; CA970586A

Description

Dr. R. Koenlgsberger - Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

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BARI INDUSTRIES IFC., los Angeles, Calif.,USA

Verfahren und Vorrichtung zum Bemessen des Strömungsdurchsatzes eines Fluids.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bemessen oder Kalibrieren des Strömungsdurchsätzes eines Pluids, insbesondere zum genauen Bemessen des Strömungsdurchsatzes kleiner Materialströme, deren Handhabung unter Umständen gefährlich , ist, wie Katalysatoren.

Ein bekanntes Verfahren zum Bemessen bzw. Kalibrieren des Strömungsdurchsatzes von möglicherweise gefährlichen Strömen bestand darin, periodisch den Durchsatz auf der Grundlage der Veränderlichen Volumen, Druck, »Temperatur und Zeit zu berechnen. Dies war sehr zeitraubend und führte zu ungünstigen Verzögerungen, bevor Durchsatzveränderungen im Hinblick auf Betriebsstörungen ausgeglichen werden konnten. Die Entwicklung im Bereich der Com-

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puter-Technologie hat zur Ausbildung τοπ komplizierten Einrichtungen geführt, die in Massenströmungssystemen verwendet worden sind. Wenn jedoch eine Anzahl von kleinen Strömen bei verschiedenen Durchsätzen in eine: Anzahl von verschiedenen Aufnahmegefäßen gepumpt werden müssen, besteht ein erheblicher Bedarf an weniger komplizierten und an billigeren Lösungen des Kalibrierungsproblems .

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, das Problem des genauen Bemessens von kleinen Strömungsdurchsätzen von Fluiden durch eine Pumpe zu einem Aufnahmebehälter zu lösen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt:

(A) einen Hohlzylinder mit ersten und zweiten Öffnungen an beiden Enden;

(B) einen Kolben, der an den Wänden des Zylinders gleitend in dem Zylinder vorgesehen ist und zwischen der ersten und zweiten Öffnung unter der Einwirkung des Fluids hin und her bewegt werden kann;

(C) ein Ventil zum Umleiten des Stroms des Fluids von einer Pumpe zu der ersten Öffnung und zum gleichzeitigen Umleiten des Stroms von der zweiten Öffnung zu einem Aufnahmebehälter für das Fluid, wenn sich das Ventil in der Kalibrierungsstellung befindet, und zum Umleiten des Stroms des Fluids von der Pumpe zu der zweiten Öffnung zum zum gleichzeitigen Umleiten des Fluidstroms von der ersten Öffnung zu dem Behälter, wenn sich das Ventil in der Null-Stellung befindet;.

(D) Leitungen, die die Pumpe, das Ventil, die erste und zweite Öffnung und ä.en Aufnahmebehälter für den von der Pumpe durch das Ventil und die erste Öffnung in den Zylinder verlaufenden Strom und den von dem Zylinder durch die zweite Öffnung und das Ventil zu dem Aufnahmebehälter verlaufenden Strom, wenn sich das Ventil in der Kalibrierungsstellung befindet, und für den Strom von der Pumpe durch das Ventil und die zweite Öffnung in den Zylinder verlaufenden und aus dem Zylinder

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durch, die erste Öffnung und das Ventil zu dem Aufnahmebehälter verlaufenden Strom, wenn sich das Ventil in der Null-Stellung befindet;

(E) Zeitsteuereinrichtungen zum Steuern des ZeitIntervalls, während dessen das Ventil in der Kalibrierungsstellung steht;

(P) Umschalteinrichtungen, die mit den Zeitsteuereinrichtungen und dem Ventil verbunden sind und auf ein Signal der Zeitsteuereinrichtungen hin das Ventil zwischen der Kalibrierungsstellung und der ITull-Stellung umschalten; und

(Cr) Anzeigeeinrichtungen zum Anzeigen der relativen Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders zu dem jeweils gegebenen Zeitpunkt.

Die Zeitsteuereinrichtungen umfassen eine Zeitschaltung, Schalteinrichtungen, Relais und ein Schaltglied. Der Schalter ist so ausgebildet, daß er ein Signal der Übertragungseinrichtung nach einem vollständigen Ealibrierungs- und BuTl-Steilungs-Zyklus des Kolbens in ein elektronisches Signal umsetzt. Das Relais betätigt die Umsehalteinrichtung, die das Ventil in die Kalibrierungsstellung entsprechend dem Signal des Schalters bringt. Außerdem stellt das Relais die Zeitschaltung auf das geeignete Zeitintervall zurück, das ursprünglich durch das Bedienungspersonal eingestellt worden ist. Die Zeitschaltung kann durch jeden handelsüblichen Zeitgeber gebildet werden. Das Schaltgl'ied der Zeitsteuerung wandelt das in der Zeitschaltung nach dem Ablauf eines festen ZeitIntervalls erzeugte elektronische Signal in ein elektronisches Signal zur Erregung des Relais um. Das Relais betätigt sodann die TJmschalteinrichtung und bringt das Ventil in die Null-Stellung. Die wesentlichen Elemente, die die Zeitsteuerung bilden, werden genauer im Zusammenhang mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.

Ein zweiter Schalter kann in der Zeitschaltung zur Steuerung der Betätigung des Ventils in dem Palle, daß das Schaltglied

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der Zeitschaltung versagt, vorgesehen sein. Eine Übertragungseinrichtung ist mit der Anzeigeeinrichtung zum Übersetzen der Hin- und Herbewegung des Kolbens, wie sie durch die Anzeigeeinrichtung angegeben wird, in eine Ablesung des aus dem Zylinder während des. Kalibrierungsbereiches des KoIbenzyklus abgegebenen Fluids vorgesehen. Eine Aufzeichnungseinrichtung kann dieses Meßergebnis kontinuierlich festhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren der Strömung durch eine Pumpe in ein geeignetes Aufnahmegefäß - wie einen Reaktor ,· wenn das. Fluid eine Katalysator lösung oder ein Schlamm ist - umfaßt folgende Schritte:

(A) Einstellen des Ventils in die Kalibrierungsstellung;

(B) Einstellen eines Zeitgebers für das Zeitintervall, während dessen das Ventil in der Kalibrierungsstellung bleibt;

(C) Pumpen des Fluids durch das Ventil in den Zylinder während des festgelegten ZeitIntervalls, so daß der Kolben, der in dem Zylinder hin und her beweglich angeordnet ist, von einer Öffnung zur anderen gedruckt wird;

(D) Einstellen des Ventils in die Null-Stellung;

(E) Pumpen des Fluids durch das Ventil, bis der Kolben in die Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, so daß das während des Schrittes C eingeleitete Fluid in den Aufnahmebehälter fließt;

(F) Wiederholen der Schritte A,B und C, so daß das während des Schrittes E eingeleitete Fluid in den Aufnahmebehälter fließt; und

(G-) Übertragen des Abstandes, über den sich der Kolben während des Kalibrierungsbereiches des Kolbenzyklus bewegt, in einen Strömungsdurchsatz des Fluids in Volumeneinheiten des Fluids, die während des Kalibrierungsbereiches pro festgelegtes Zeitintervall bewegt worden sind.

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,- 5

Im folgenden werden "beispielsweise, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsge mäßen Vorrichtung; .

Pig. 2 zeigt im einzelnen die Einrichtung zum Übertragen der Stellungsanzeige bei der Anzeige Null;

Pig. 5 ist eine schematische Darstellung der Schaltung, die für die Kalibrierungsvorrichtung verwendet wird, im Palle der Null-Anzeige;

Pig· 4 zeigt im einzelnen die Übertragungseinrichtung für die Stellungsanzeige in der Stellung bei abgelaufener Zeit;

Pig. 5 ist eine schematische Darstellung der für die Kalibrierungsvorrichtung verwendeten Schaltung in dem Augenblick, in dem sich die Übertragungseinrichtung in der Stellung bei abgelaufener Zeit befindet;

Pig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Ceils der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem die. beiden Dreiwegeventile der Pig. 1 durch ein Vierwegeventil ersetzt sind, das sich in seiner Kalibrierungsstellung befindet;

Pig. 7 ist eine schamtische Darstellung eines leils der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem-sich das Vierwegeventil in der Null-Stellung befindet.

Wie Pig. 1 zeigt, wird ein Katalysatorschlamm durch eine Zufuhrleitung 1 von einer nicht gezeigten Versorgungsquelle über eine Pumpe 5 in den Zylinder 7 gepumpt und bewegt den Kolben 8 von der Öffnung 9 in Richtung der Öffnung 10. Die Bewegung des Kolbens 8 wird magnetisch auf den Stellungs-Anzeiger 11 und pneumatisch auf den Schreiber 12 übertragen. Der Schreiber 12 zeichnet - beispielsweise in kg/Std. - kontinuierlich den Durchsatz des Fluids auf, das durch den Zylinder 7 pro Zeiteinheit - beispielsweise pro Minute - verschoben wird. Die Spitze 13 der Aufzeichnung 14 des Schreibers 12 zeigt den Zeitpunkt der abgelaufenen Zeit des Kolbens 8 an. Die länge der

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Zeit, die der Kolben zum Erreichen dieser Stellung braucht, wird festgelegt und am Anfang durch das Betätigungspersonal mit Hilfe des Zeitgebers 15 eingestellt. Die genaue Einstellung hängt davon ab, daß der Hub oder-die Verschiebung des Kolbens 8 bei einer gegebenen Größe von Zylinder und Kolben optimal ausgenützt wird.

Bei einem besonderen Beispiel wurde ein Katalysatorschlamm mit

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einer Dichte von etwa 0,95 g/cm ( 9 lbs/gall.) bei einem Durchsatz von 4,54 kg/Std. (10 Ibs/h) gehalten. Der Innendurchmesser des Zylinders 7 betrug 7,6 cm und der . esamthubraum etwa 232 cm . Zuvor wurde ein Aufzeichnungspapier 14 mit einer Unterteilung von 0 bis 9 kg/Std. ausgewählt, und der Zeitgeber 15 wurde auf Intervalle von etwa 125 Sek. für den Kalibrierungsbereich des Zyklus des Kolbens 8 eingestellt. Daher bewegte sich bei einem Pumpendurchsatz von 4,54 kg/Std. der Kolben 8 halbwegs von der Öffnung 9 zu der Öffnung 10. Bei Verwendung nur einer Hälfte der Kapazität des Zylinders 7 ist die Kalibrierungsvorrichtung ausreichend flexibel für Betriebsstörungen und Durchsatzveränderungen bis hinauf zu 9 kg/Std.

In der'Kalibrierungsstellung werden die Durchlässe A nach B des Dreiwegeventils 16 offengehalten, so daß der Katalysatorschlamm durch die Zweigleitung 17 in den Zylinder 7 gelangt. Eine zweite Zweigleitung 22 führt von der Öffnung 10 durch ein zweites Dreiwegeventil 25, bei dem der Durchlaß von D nach E offengehalten wird, so daß der Schlamm durch die Ausgangsleitung 27 einem Rührreaktor 28 zugeführt wird, der einen herkömmlichen Behälter für ehemische Reaktionen darstellt.

In der Null-Stellung wird das Dreiwegeventil 16 ausgeschaltet, wobei der Durchlaß von A nach C offen ist. Der Katalysatorschlamm gelangt aus der Leitung 1 durch die Zweigleitung 36 und 22 und die Öffnung 10 in den Zylinder 7 und bewegt den . Kolben 8 aufwärts in Richtung der Öffnung 9. Dadurch wird

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wiederum der Katalysatorsefalamm in der unteren Kammer des Zylinders T über die Zweigleitungen 17 und 37 zu dem Dreiwegeventil 25 verschoben, das ebenfalls ausgeschaltet worden ist, so daß der Durchlaß F-E pffen ist, und der verschobene Schlamm durch die Ausgangsleitung 27 als kontinuierlicher Katalysatorschlamm-Stroia in den Reaktor 28 gelangt.

Ein Bypaß—Tentil 38, das normal geschlossen ist, wird von Hand durch das Bedienungspersonal geöffnet, wenn es zu einer Störung in der Arbeitsweise des Strömungsdurchsatz-Kalibrierungs systems der vorliegenden Erfindung kommt. In diesem Falle wird der Katalysatorsehlamm durch die leitung 39 zu dem Reaktor 28 geleitet. Das Ventil 38 kann auf jede für diesen Zweck geeignete Art ausgebildet sein.

Die Dreiwegeventile 16 und 25 werden pneumatisch mit Hilfe eines Venti!betätigers 40 betätigt, der seinerseits mit Hilfe der Solenoid-Spule 41 gesteuert wird. Steuerluft für die Solenoid-Spule 41 wird bei einem Druck von 4j2 bis 7 atü (60 bis 100 psig) über eine leitung 42 von einer nicht gezeigten Quelle zugeleitet. Die luft wirä in einer Druckdrossel 43 auf einen Druck von 1,4 atü abgesenkt, bevor sie über die leitung 44 dem Stellung3-Anzeiger 11 zugeleitet wird. Die Solenoid-Spule 41 wird elektrisch abgeschaltet und eingeschaltet entsprechend den Signalen, die in einem Kontaktrelais 46 erzeugt und über die Leitung 45 zugeleitet werden. Das Signal zum Abschalten der Solenoid-Spule 41 wird in dem Zeitgeber 15 erzeugt, nachdem das festgelegte Zeitintervall am Ende des Kalibrierungsbereiches des Zyklus abgelaufen ist. Das Signal zum Einschalten der Solenoid-Spule 41 wird am Ende des Null-Bereiches des Zyklus erzeugt. lter Zeitgeber 15 wir₍d elektrisch mit Hilfe von Anschlußleitungen 48,49 und 51 mit dem Relais 46 verbunden, und der 0,21 atü-Druckschalter 47 (3 psig) steht elektrisch mit dem Relais mit Hilfe einer Anschlußleitung 52 in Verbindung.

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Der 1,05 atü-Druckschalter 55, der elektrisch mit dem Relais 46 über eine Anschlußleitung 56 in Verbindung steht, ist als Sicherheitsvorrichtung vorgesehen und kommt nur zum Einsatz, wenn das pneumatische Signal des Anzeigers 11 1,05 atü erreicht. Die elektronische Schaltung für das gesamte Zeitsystem wird unten im einzelnen im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 5 beschrieben.

Federnde Ringe 60 sind in Hüten 61 auf den Kolben 8 aufgesetzt und verhindern einen Durchgang des Fluids zwischen der oberen und der unteren Kammer des Zylinders 7. Vorzugsweise bestehen die federnden Ringe 60 aus Buna-Kautschuk und der Kolben 8 aus Teflon (Polytetrafluoräthylen).

Der Zylinder 7 ist mit dem Adapter 66 des Kolbenstellungs-Anzeigers 11 mit Hilfe von Flanschen 67, Schrauben 68 und einer Dichtung 69 verbunden. Die Adapterstange 70 ist an dem Kolben 8 "befestigt und erstreckt sich durch die Öffnung 10 in das Gehäuse 71. Am Ende der Adapterstange 70, das dem Kolben 8 gegenüberliegt, ist ein hochmagnetisierter Bereich 72 vorgesehen. Ein metallisches Nachlaufglied 75, das an dem Ende des Nachlaufarmes 76 angrenzend an das Gehäuse 71 vorgesehen ist, folgt der Bewegung des Bereiches 72 magnetisch und überträgt diese Bewegung direkt auf den Zeiger 79. Die relative Bewegung des Kolbens 8 wird durch eine Skala 80 angezeigt. Diese Bewegung wird pneumatisch durch die Leitung 81 auf den Schreiber 12 übertragen, der kontinuierlich die durch den Zeiger 79 angezeigte Stellung des Kolbensmit Hilfe eines Schreibstifts aufzeichnet. Der Strömungsdurchsatz kann direkt von dem Schreibpapier 14 abgelesen werden, da das Schreibpapier mit , der Dichte des jeweils gepumpten Materials koordiniert wird.

In Fig. 2 befindet sich der Zeiger 79 des KoIbensStellungs-Anzeigers 11 auf der 0 der Skala 80. Der Zeiger 79 übernimmt die Bewegung des Nachlaufgliedes 75 über ein (^stange 83,84,85

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und Gelenke 86,87, die diese Bewegung auf den mechanischen , und pneumatischen Umformer 90 mit Hilfe von Gliedern 92,93 und 94 und einem Gelenk 95 übertragen. Der Umformer 90 überträgt die mechanische Bewegung pneumatisch auf den Schreiber 12. Zugleich wird der Druck innerhalb des pneumatischen Systems den Druckschaltern 47 und 55 über Leitungen 96 und 97 zugeleitet.

In Pig. 3 ist ein Sehaltdiagramm dargestellt, das die Stellung des Druckschalters 47 und drei Kontaktarme, die das Kontaktrelais 46 bilden, in dem Augenblick darstellt, in dem sich der Zeiger 79 auf 0 am E^nde des Null-Bereiches des Zyklus befinden. In diesem Augenblick befindet sich der Kolben 8 am unteren Ende seines Hubes an der Öffnung 9. Der Druck in dem pneumatischen System liegt auf dem niedrigsten Wert, beispielsweise 0,21 atü (3 psig), so daß eine nicht gezeigte Membran innerhalb des Druckschalters 47 diesen mechanisch in seine NC-2-Stellung bringt. Dadurch wird die Stromzufuhr durch die Leitung 100 unterbrochen. Der Druckschalter 47 kehrt sofort danach in seine NQ-2-Stellung zurück. Das führt wiederum dazu, daß der mechanische Kontaktarm 112 entsprechend einem Signal der Relaisspule 113"seine Einwirkung auf die drei Kontaktarme des Kontaktrelais 46 unterbricht, so daß der Kontakt von der Klemme 114 auf die Klemme 115,von der Klemme 120 auf die Klemme 121 und von der Klemme 125 auf die Klemme 126 übertragen wird. Durch Umschalten von der Klemme 114 auf*die Klemme 115 wird ausgeschlossen, daß die Relaisspule 113 erregt wird, wenn der Druckschalter 47 in seinβΊΤΟ-2-Steilung zurückkehrt, so daß die Klemmen während des gesamten Kalibrierungsvorganges des Zyklus in ihrer neuen Stellung bleiben. Haohdem der Kontakt an der Klemme 121 hergestellt ist, fließt der Strom durch die Anschlußleitung 48 zu der Zeitschaltung 120 des Zeitgebers 15. Die Zeitschaltung 130, die durch einen mit Kondensator versehenen Pestkörper-Zeitgeber gebildet wird, arbeitet entsprechend diesem Signal und stellt wiederum das

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- ίο -

Zeitintervall ein, das ursprünglich durch das Bedienungspersonal als Kalibrierungsbereich des Zyklus festgelegt worden ist. Der Strom läuft durch die Leitung 45 zu der Solenoid-Spule 41, wenn Kontakt an der Klemme 126 hergestellt ist. Dadurch wird der Ventil-Betätiger 40 eingeschaltet, der pneumatisch die Ventile 16 und 25 für den Kalibrierangsbereich des Zyklus einstellt, wie in Pig. 1 gezeigt ist.

In den "Fig. 4 und 5 befindet sich der Zeiger 79 in der Stellung bei abgelaufener Zeit, wenn der Druck in dem pneumatischen System 0,63 atü (9 psig) beträgt. In diesem Augenblick berührt das Schaltglied des Zeitgebers 15 den Kontakt NC-3 entsprechend einem Signal von der Zeitschaltung 130, nachdem der festgelegte Zeitraum abgelaufen ist. Das führt wiederum dazu, daß der Strom durch die Anschlußleitungen 59 und 51 in die Relaisspule 113 fließt. Der mechanische Kontaktarm 112 wird bewegt und führt die drei Kontakte in ihre gegenteilige Stellung zurück, d.h. von der Klemme 115 zur Klemme 114, von der Klemme 121 zur Klemme 120 und von der Klemme 126 zur Klemme 125. Das Schaltglied des Zeitgebers 15 kehrt sodann sofort von dem Kontakt NC-3 zu dem Kontakt NO-3 zurück, so daß eine Verbindung zwischen dem Druckschalter 47 und der Relaisspule 113 an der Klemme 114 hergestellt wird, die die drei Kontakte während des gesamten Null-Bereiches des Zyklus in ihrer neuen Stellung hält. Durch Unterbrechung der Schaltung an der Klemme 121 wird die Zeitschaltung 130 während des EFull-Bereiches des Zyklus abgeschaltet. Schließlich führt die Unterbrechung der Schaltung an der Klemme 126 dazu, daß die Solenoid-Spule 41 den Ventil-Betätiger 40 zurückschaltet, so daß die Zweiwegeventile 16 und 25 für den Mull-Bereich des Zyklus auf die oben beschriebene Weise zurückgeschaltet werden.

Wenn das Schaltglied der Zeitschaltung 130 versagt, und der Kolben 8 über seine Stellung bei abgelaufener Zeit hinausläuft Und die Öffnung 10 erreicht, wird ein Druck von 1,05 atü (15

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psig) in dem pneumatischen System erreicht, und der Druckschalter 45 wird durch das pneumatische Signal über die Leitung 79 geschaltet, so daß der Schalter von dem Kontakt NO-1 auf den Kontakt NO-1 umschaltet und die Schaltung über die Leitung 56 mit der Relaisspule 113 verbindet, die den Kontaktarm 112 bewegt. Dadurch werden die drei Kontakte zurückgeschaltet und die Solenoid-Spule ausgeschaltet, so daß der Kolben 8 in seine Hull-Stellung zurückkehrt. Der Druckschalter 47 beginnt sodann wieder den Zyklus, so daß der Kolben 8 zwischen den Öffnungen 9 und 10 des Zylinders 7 arbeitet, bis das Strömungsdurchsatz-Kalibrierungssystem über die Leitung 39 umgangen werden kann, uriiäer Fehler des Schaltgliedes und/oder der Zeitschaltung 130 behoben werden kann.

Der Druckschalter 55 wird ebenfalls betätigt, wenn der eingestellte Durchsatz, im vorliegenden Beispiel 9 kg/Std., aus irgendeinem Grunde tiberschritten wird. Dadurch wird es dem Bedienungspersonal ermöglicht, den Katalysatorschlamm-Strömungsdurehsatz über die festgelegten Kalibrierungsgrenzen der Torrichtung ohne Beschädigung des Systems zeitweilig zu vergrößern.

In Pig. 6 ist ein Vierwegeventil 140 in seiner Null-Stellung gezeigt, wobei die Durchlässe A und B einerseits und die Durchlässe C und D andererseits miteinander verbunden sind. Dadurch

wird es gestattet, daß das zugeführt Fluid durch die Zufuhr- ^% leitung 1 über die Pumpe 5j durGh die Zweigleitung 17 in den Zylinder 7 strömt, und das Fluid in der oberen Kammer des Zylinders 7 durch die Zweigleitung 22 und die Ausgangsleitung 27 in den Reaktor 28 gelangt.

In Fig. 7 ist das Vierwegeventil 140 in seiner Stellung bei abgelaufener Zeit gezeigt, wobei die Durchlässe A und C einerseits und die Durchlässe B und D andererseits verbunden sind. Dadurch wird es gestattet, daß das Fluid durch die Zufuhr-

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leitung 1 über die Pumpe 5 und die Zweigleitung 22 in die obere Kammer des Zylinders 7 gelangt und das Fluid in der unteren Kammer des Zylinders 7 über die Zweigleitung 17 und die Ausgangsleitung 27 in den Reaktor 28 strömt. Die übrigen, in Fig. 6 und 7 gezeigten Elemente stimmen mit denjenigen der Fig. 1 überein und werden nicht erneut beschrieben.

Obwohl der Kolbenstellungs-Anzeiger 11 als pneumatisch wirkend beschrieben ist, können auch elektrisch oder elektronisch wirkende Anzeiger oder Umformer verwendet werden. Ein geeigneter Anzeiger ist der im Handel erhältliche Magnabond Pneumatic Transmitter der Fischer & Porter Company. Als Zeitgeber 15 kommt das Modell IE-70 Eagle Signal Timer in Betracht. Geeignete, im Handel erhältliche Druckschalter sind die Model 12F-K-45 Static "O" Ring - Schalter.

Das Kalibrierungssystem der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer KoIbenverschiebung hat zahlreiche Vorteile. Das Betätigungspersonal kann sofort eine Veränderung in dem Strömungsdurchsatz feststellen und diese durch Veränderung der Geschwindigkeit des Pumpenmotors ausgleichen. Pulsierungen in/der Strömung des Fluids, die verschiedene Gründe haben können, beeinflussen die Genauigkeit des Systems nicht. Durch einfache Änderung der Größe des Zylinders und/oder des Kolbens kann ein sehr weiter Bereich von Strömungsdurchsätzen kalibriert werden. Geringere Veränderungen in dem Durchsatz können ohne weiteres durch eine neue Einstellung des Zeitgebers 15 eingestellt werden.

Beispielsweise ist es möglich, Strömungsdurchsätze von etwa 0,45 bis 0,9 kg/Std. mit derselben Genauigkeit wie Durchsätze von 4,5 bis 9 kg/Std. einzustellen, indem lediglich Zylinder und Kolben mit einem Durchmesser von 7,6 cm durch Zylinder und Kolben mit einem Durchmesser von 2,5 cm ersetzt werden. Der praktische Bereich der Strömungsdurchsätze, der genau durch

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die vorliegende Vorrichtung kalibriert werden kann, liegt zwischen O und etwa 18 bis 36 kg/Std. (40 bis 80 lbs/h), die durch die herkömmliche Öffnungs-Meßgeräte kalibriert werden können. Derartige Meßgeräte können nicht für zähe Katalysatoren und dergl. wegen der erheblichen Widerstände in der Strömung durch die kleinen Öffnungen, die bei der Kalibrierung dieser Durchsätze erforderlich sind, bei sehr kleinen Durchsätzen verwendet werden.

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Claims

Pa t entanspr lic lie

Verfahren zum Bemessen des Strömungsdurchsatzes eines Fluids, das zu einem Aufnahmebehälter gepumpt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(A) Einstellen eines Ventils in eine Kalibrierungsstellung, wobei das Ventil die Strömung des Fluids von einer Pumpe einer ersten Öffnung in einem Zylinder zuleitet, der einen Kolben enthält» der zwischen der ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung indem Zylinder hin und her gehend angeordnet ist, während gleichzeitig die Strömung des Fluids von der zweiten Öffnung dem Aufnahmebehälter zugeleitet wird;

(B) Einstellen eines Zeitgebers auf ein Zeitintervall, während dessen das Ventil in der Kaiibrierungsstellung bleibt;

(C) Pumpen des Fluids durch die Pumpe über das Ventil und die erste Öffnung zum Verschieben des Kolbens in Richtung der zweiten Öffnung während des Zeitintervalls der Stufe B;

(D) Einstellen des Ventils in die FuIl-Steilung, wobei durch das Ventil die Strömung des Fluids von der Pumpe der zweiten Öffnung zugeleitet wird, während zugleich die Strömung von der ersten Öffnung in Richtung des Aufnahmebehälters geschaltet wird;

(E) Pumpen des Fluids durch das Ventil und die zweite Öffnung, bis der Kolben in seine Ausgangsstellung am Beginn der Stufe A zurückkehrt, worauf das während der Stufe C eingeleitete Fluid durch die erste Öffnung · in den Aufnahmebehälter fließt;

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(F) Wiederholen der Stufen A,B,C mit dem Ergebnis, daß das während der Stufe E eingeleitete Fluid durch die zweite Öffnung in den Auf nähmet) ehält er fließt; und

(G-) Übertragen des Weges des Kolbens während des KaIi-"brierungsbereiehes des Zyklus des Kolbens in einen Strömungsdurchsatz.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:

(A) einen hohlen Zylinder (7) mit einer ersten und einer zweiten Öffnung (9»10) an je einem Ende;

(B) einen Kolben (8), der in dem Zylinder an dessen Wänden gleitend hin und her zwischen der ersten und zweiten Öffnung (9,10) unter Einwirkung des Fluids verschiebbar ist;

(C) Ventile (16,25,140), durch die der Fluidstrom von einer Pumpe (5) der ersten Öffnung (9) zugeleitet wird, während zugleich der Fluidstrom von der zweiten Öffnung (10) in den Aufnahmebehälter (20) gelangt, wenn die V-ntile in der Kalibrierungsstellung stehen und durch die der Fluidstrom von der Pumpe (5) zu der zweiten Öffnung (10) und zugleich von der ersten Öffnung (9)

zu dem Aufnahmebehälter (28) gelangt, wenn die Ventile . %n der Hull-Stellung stehen;

(D) Leitungen (1,17,22,27,36,37....) zum Verbinden der Pumpe (5), der Ventile (16,25,140), der ersten Öffnung (9), der zweiten Öffnung (10) und des Aufnahmebehälters (28), durch die der Fluidstrom von der Pumpe durch die Ventile und die erste Öffnung in dem Zylinder (7) und von dem Zylinder (7) durch die zweite Öffnung und die Ventile zu dem Aufnahmebehälter gelangt, wenn die Ventile in der Kalibrierungsstellung stehen und durch die der Strom von der Pumpe durch die Ventile und die zweite Öffnung in ' den Zylinder gelangt und aus dem Zylinder durch die

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erste Öffnung und die Ventile zu dem Aufnahmebehälter fließt, wenn die Ventile in der ITuIl-Steilung stehen;

(E) eine Zeitsteuerung (15,130) zum Steuern des Zeitintervalls, während dessen die Ventile (16,25,140) in der Kalibrierungsstellung bleiben;

(F) Umschalteinrichtungen (112,113,41,40), die mit der Zeitsteuerung (15,130) und den Ventilen (16,25,140) verbunden sind.und die sich zwischen der Kalibrierungsstellung und der Null-Stellung auf ein Signal der Zeitsteuerung hin umschalten;

(G) Anzeigeeinrichtung (11,12) zum Anzeigen der relativen Stellung des Kolbens (8) innerhalb des Zylinders (7) zu einem gegebenen Zeitpunkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerung eine Relais-Zeitschaltung (130) zum Rückstellen des ZeitIntervalls nach einem vollständigen Kalibrierungsund Null-Zyklus des Kolbens (8) und zum Betätigen der Umschalteinrichtung (112,113..·.41,40) und zum Einleiten eines neuen Zyklus, aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (70,71,72,75 .... 79) zum Übertragen der Hin- und Herbewegung des Kolbens (8) in eine Messung des aus dem Zylinder (7) ausgestoßenen Fluids.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Schreiber (12) zum Aufzeichnen des Meßergebnisses.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige- und Übertragungseinrichtung zusammengefaßt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Zeitsteuerung eine Zeitschaltung (130), einen Schalter zum Umwandeln eines Signals der Übertragungseinrichtung in ein elektronisches Signal nach einem vollständigen Kaiibrierungs- und Null-Zyklus des Kolbens (8), Relais zum Betätigen der UmschaIteinrichtung (112,113 ... 41,40) und damit zum Umschalten des Ventils (16,25,140) in die Kalibrierungsstellung entsprechend dem Signal des Schalters und zum Rückstellen der. Zeitschaltung (130) für das vorgegebene Zeitintervall und ein Zeitglied zum Umwandeln eines elektronischen Signals der Zeitschaltung (130) nach Ablauf des ZeitIntervalls in ein elektronisches Signal zum Erregen des Relais und damit zum Betätigen der Umschalteinrichtung zur Umstellung des Ventils in die Null-Stellung umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durcheinen zweiten Schalter (55) zum Steuern des Betriebs der Ventile (16,25,140) im PalIe des Versagens der Zeitsteuerung (15, 130).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Anzeigeeinrichtung (11) pneumatisch ein Druckschalter (47) verbunden ist, der den niedrigen Druck am Ende eines Kalibrierungs- und Null-Zyklus des Kolbens (8) in ein elektronisches Signal umwandelt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch einen zweiten Schalter (55) , der pneumatisch mit dem Anzeiger (11) verbunden ist und elektrisch über ein. Relais mit der Solenoid-Spule (41) des Betätigers (40) der Ventile (16,25,140) in Verbindung steht und die Ventile in die Null-Stellung bringt, wenn der pneumatische Druck des Anzeigers (11) einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet.

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