DE2238182C2 - Durchfluß-Steuersystem - Google Patents

Description

>5

30 nung (52,30) in der anderen Einstellung liegt.

3. Durchfluß-Steuersystem nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Durchfluß-Steueröffnung (36, 41) mindestens einiger Ventilelemente sich gemäß einer geometrischen Reihe unterscheiden.

4. Durchfluß-Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchfluß-Steueröffnung (36, 41) näher an der Fluid-Quelle (20) innerhalb des Durchflußkanals (31, 36,26,28) liegt als riie verschließbare Durchsatz-Öffnung (30,52).

5. Durchfluß-Steuersystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Durchfluß-Steueröffnung (36, 41) einstellbar ist.

6. Durchfluß-Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle digitalen Ventilelemente Einrichtungen (33, 35) enthalten, die in Abhängigkeit von einer Stellschraube (35) quer zur Bewegung des Verschlußkörpers (51) zur Einstellung der Querschnittsfläche der Durchfluß-Steueröffnung (41,36) bewegbar sind.

7. Durchfluß-Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle digitalen Ventilelemente einen Paßkörper (41) mit konischer Oberfläche aufweisen, der in der Durchfluß-Steueröffnung (41,36) angeordnet ist und einen den Durchfluß festlegenden ringförmigen Zwischenraum in dem Strömungskanal (36) bildet, und daß Einrichtungen (35, 40) zum Einstellen des Paßkörpers vorgesehen sind, um die Querschnittsfläche des ringförmigen Zwischenraums zu ändern.

Die Erfindung betrifft ein Durchfluß-Steuersystem, mit einer Fluid-Quelle und einem Fluid-Empfänger, in dem der Fluiddruck niedriger als in der Fluid-Quelle ist, mit mehreren einzeln betätigbaren binären digitalen Ventilelementen, die die Fluid-Quelle mit dem Fluid-Empfänger verbinden, wobei jedes Ventilelement eine Durchsatzöffnung besitzt, durch die das Fluid von der Quelle zum Empfänger fließt, wobei ferner in jedem Ventilelement ein bistabiler Verschlußkörper zum Verschließen der Durchsatzöffnung in eine Einstellung, >o und zum Öffnen der Durchsatzöffnung in die andere Einstellung bewegbar ist, mit auf Binärsignale ansprechenden Betätigungseinrichtungen zum Bewegen des Verschlußkörpers in die eine oder andere Einstellung, mit mehreren, den digitalen Ventilelementen zugeordnetcn Binärsignalquellen, die eine digitale Steuervorrichtung bilden und den Durchfluß durch das Steuersystem steuern, und mit Verbindungsmitteln zum Anschließen der Binärsignalquellen an die Betätigungseinrichtungen der digitalen Ventilelemente, um die «> VerschluBkörper in Abhängigkeit von dem Wert des entsprechenden Binärsignals in eine der beiden Einstellungen zu bewegen,

Ein derartiges Durchfluß-Steuersystem ist aus der US-PS 35 02 105 bekannt, bei dem die Relativstellung hi zwischen Verschlußkörper und Durchsatzöffnung die Durchflußrate durch das betreffende Ventilelement bestimmt. Da die Fertigungstoleranzen der Durchsatzöffnung und des Verschlußkörpers bei der üblichen Massenfabrikation der Ventilelemente relativ groß sind, können diese Toleranzen die Durchsatzrate durch die offenen Ventilelemente beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Durchfluß-Steuersystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Durchflußrate der offenen Ventilelemente unabhängig von den Herstellungstoleranzen der Durchsatzöffnung und des beweglichen Verschlußkörpers sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Ventilelement eine Durchfluß-Steueröffnung in dem Fluiddurchflußkanal enthält, und daß die schließbare Durchsatzöffnung einen wesentlich größeren Querschnitt als die im Strömungskanal enthaltene Steueröffnung besitzt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Durchflußrate durch das offene Ventilelement von der Steueröffnimg bestimmt wird, die einen wesentlich kleineren, einstellbaren Querschnitt besitzt als die mittels des Verschltißkörpers verschließbare Durchsatzöffnung. Die Festlegung der Durchflußrate erfolgt somit unabhängig von Verschlußkörper und Durchsatzöffnung, welche nur die Schließ- und Öffnungsfunktion ausführen und daher ohne Nachteil mit den üblichen Herstellungstoleranzen behaftet sein können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind

durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im Folgenden werden AuEführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I ein schematisches Block-Diagramm des Durchfluß-Steuersystems;

Fig.2 eine Draufsicht auf den teilweise weggebrochen dargestellten digitalen Durchfluß-Steuermodul, dessen Blockciiagramm in F i g. 1 gezeigt ist; iu

Fig.3 eine Seitenansicht des Moduls gemäß Fig.2;

Fig.4 einen teilweisen Querschnitt des Moduls gemäß F i g. 2 längs seiner Ebenen gemäß F i g. 2;

Fig.5 eine vergrößerte Ansicht der Durchsatzöffnung sowie des Verschlußkörpers gemäß F i g. 4;

Fig.6 eine vergrößerte Ansicht der einstellbaren Steueröffnung gemäß F i g. 4;

Fig. 7 ein schematisches Diagramm eines Mehrkomponenten-Mischsystems, gebildet aus Moduln von der Art gemäß Fig. 2;

Fig.8 eine vereinfachte Vorderansicht des Mischsystems gemäß Fig. 7;

Fig.9 bis 11 jeweils Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht des Zentralblockes des Mischsystems gemäß Fig.8;und 2'>

Fig. 12 eine Vorderansicht des Durchsatz-Umleit-Moduls gemäß F i g. 8.

In Fig. 1 ist ein digitaler Durchfluß-Steuermodul tO in Blockform dargestellt. Die mit einem Strich dargestellten Pfeile repräsentieren elektrische Verbindüngen und die dick gezeichneten Pfeile stellen Fluid-Verbindungen dar. Der Durchfluß-Steuermodu! 10 steuert die Durchflußrate aus einer FIuid-Quelle 11 zu einem Fluid-Empfänger 12 von geringerem Druck als die FIuid-Quelle 11. Die Fluid-Quelle 11 und der Fluid-Empfänger 12 können Leitungen in einer Strömungsmittel-Übertragungs-Meßeinrichtung oder in einem Strömungsmittel-Mischsystem sein, die jeweils auf der Aufstrom- und der Abstromseite des Durchflußsteuermoduls 10 sind. Der Ausgang eines Digitalrechners 13 liefert mehrere Binärsignale, die zusammen in einem gewichteten Binärcode einen digitalen Befehl zur Öffnung des Durchflusses durch den Durchflußsteuermodul 10 repräsentieren. Beispielsweise kann in einem reinen Binärcode (geometrische Reihe der Potenzen von 2), in einem modifizierten Binärcode oder mit gleichmäßiger Gewichtung sämtlicher Signale kodiert werden. Für die nachfolgende Beschreibung wird angenommen, daß der Binärcode ein reiner Binärcode mit acht Bits ist, d. h. daß die Binärsignale mit den Stellenwerten 1,2,4,8,16,32,64 und 128 gewichtet sind. Wenn der Systemdruck nicht zu hoch ist. kann ein derartiger rein geometrischer Binärcode Vorteile haben. Die binären Ausgangssignale aus dem Digitalrechner 13 gelangen auf den Durchfluösteuermodul 10, ü in dem sie eine jeweils gleiche Anzahl von einzeln einstellbaren, bi-stabilen Ventilelementen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, steuern. Die Durchflußrate durch den Durchflußsteuermodul 10 hängt von den Zuständen, d. h. von dem Offen-oder Geschlossen-Zustand der einzelnen Digitälveritilelementc ab, die von den jeweiligen binären Ausgangssignalen des Digitalrechners 13 gesteuert werden. Wenn ein binäres Ausgangssignal des Digitalrechners 13 einen der beiden Binäramplituden annimmt, ist das zugehörige Ventilele- t>> ment geschlossen, und wenn das binäre Ausgangssignal die andere Binärampl'!ude annimmt, ist das entsprechende Ventilelement geöffnet. Die wirksamen Auslaßflächen der Ventilelemente in dem Offen Zustand stehen untereinander in Beziehung, und zwar in dem gleicher Verhältnis wie die Werte der entsprechenden binären Ausgangssignale des Digitalrechners 13. Demgemäß ist die Durchflußrate durch den Durchflußsteuermodul 10 proportional dem Wert der von den binären Ausgangssignalen aus dem Digitalrechner 13 repräsentiert wird.

Da in jedem Ventilelement tatsächlich eine Vielzahl verschiedener öffnungen vorhanden sind, wird in dieser Beschreibung der Ausdruck »wirksame Auslaßfläche eines Ventilelements« dazu benutzt, die resultierende Auslaßfläche zu bezeichnen, die von dem Ventilelement gebildet wird, und als eine einzige öffnung von gleichförmiger Querschnittsfläche betrachtet wird, die die Aufstromkammer an die Abstromkammer anschließt.

Die dynamischen Bedingungen des Fluids in dem Fluid-Empfänger 12 werden von einem Fühler 14 festgestellt, der ein oder mehrere elektrische Rückkopplungssignale erzeugt, die diese d> .^mischen Bedingungen repräsentieren. Das elektrische Räckkopplungssignal gelangt von dem Fühler 14 auf einen Analog-Umsetzer 15, in dem es in eine Binärdarstellung mit acht Ziffern für den Digitalrechner 13 umgewandelt wird. Der Digitalrechner J3 stellt das Befehlssignal auf der Grundlage der Veränderungen der dynamischen Bedingungen, die von derr. Fühler 14 festgestellt werden, kontinuierlich nach. Anstelle des Regelsystems der Fig. 1 kann selbstverständlich auch ein Steuersystem mit Vorwärtssteuerung oder ein Steuersystem Verwendung finden, welches die dynamischen Bedingungen auf der Aufstromseite des Durchfluß-Steuermoduls 10 feststellt.

Der Durchflußsteuermodul 10 ist im einzelnen in den Fig. 2—6 erläutert. Ein rechtwinkliger Hauptblock 19, der aus einem geeigneten massiven Metailblock gefertigt sein kann, weist eine Aufstromkammer 20, eine Abstromkammer 21 sowie eine Anschlußkainmer 22 auf. Die Aufstromkarnmer 20 und die Abstromkammer 21 können durch Ausbohrungen paralleler Bohrungen teilweise durch den Block 19 mit Gewinden an den Bohrungseingängen zum Anschluß von Eingangs- und Ausgangsleitungen gebildet werden. Verbindungskammer 22 ist verlängert und erstreckt sich paraPel zu der Aufstromkammer 20 und der Abstromkammer 21. Acht rechtwinklige Teilblöcke 23, von denen jeder ein digitales Ventilelement beherbergt, sind durch Befestigungselemente, beispielsweise in Form von Kopfschrauben 24, an den Hauptblock 19 angesetzt. Der Aufbau eines digitalen Vemilelementes in einem der Teilblöcke 23 ist in den Figuren dargestellt.

Die Teilblöcke 23, die aus einem massiven Block aus magnetischem Material, beispielsweise aus B-1113 Kohlenstoffstahl hergestellt sein können, werden auf folgende Weise gewonnen:

Ein großes Spulengehäuse 25 wird aus dem Teilblock 23 ausgedreht. Eine wesentlich kleinere Verbindungsleitung 26 wird koaxial zu dein Spulengehäuse in den Boden des Spulengehäuses 25 ausgedreht. Eine Sprengring-Nut wird an der Pheripherie des Spulengehäuses 25 in der Nähe ihres oberen Endes gebildet. Ein querliegender Kanal 27 für die elektrische Leitung wird aus dem Teilblock 23 von der an dem Hauptblock 19 anliegenden Fläch; ausgehend bis zum Spulengehäuse 25 in der Nähe ihres oberen Endes ausgedreht. Eine querliegende Abstrombohrung 28 wird durch den Teilblock 23 gebohrt, und zwar ausgehend von seiner an

den Hauptblock 19 anliegenden Fläche bis zum Boden des Spuler.gehäuses 25. Eine querliegende Aufstrombohrung 31 ist von der gegen den Hauptblock 19 anliegenden Teilblockfläche längs einer Achse 32 (Fig. 6) führt, die die Verbindungsleitung 26 schneidet. Die Bohrung 31 endet jedoch kurz vor dem Schnitt mit der Leitung 26. Eine Bohrung 33 ist längs der Achse 32. ausgehend von derjenigen Fläche des Teilblockes 23. die gegenüber dem Hauptblock 19 liegt, vorgesehen. Die Bohrung 33 ist vollständig durch die Leitung 26 'rindurchgeführt und reicht eine kurze Strecke darüber hinaus, so daß sich eine Schulter 34 bildet. Längs eines Abschnittes 35 am Anfang der Bohrung 33 ist ein Gewinde ausgebildet. F.in kleiner zylindrischer Kanal 36 ist längs der Achse 32 /wischen dem Abschnitt der Bohrung 33. der die Schulter 34 bildet und der Bohrung 31 ausgebohrt. Eine Ringnut 30 ist am Boden des Spulengehäuses 25 um die Leitung 26 herum gebildet, um eine Dichtungslippe zu bilden.

[•"ine in die Bohrung 33 eingeführte Stellschraube 40 ist mit einem Gewinde versehen, das in das Gewinde des Abschnittes 35 paßt. Ein abgeschrägter, gerader konischer Paßkörper 41, der integraler Bestandteil der Stellschraube 40 ist. erstreckt sich von dem Ende der Stellschraube 40 in den Kanal 36. Die benachbarten Wandungen des Kanales 36 und des Paßkörpers 41 definieren eine ringförmige Steueröffnung, die die wirksame Öffnungsfläche des digitalen Ventilelementes definiert. Eine Ring-Nut, die um eine Seite der Stellschraube 40 herum ausgebildet ist. nimmt einen dichtenden O-Ring 42 auf. der Fluid-Leckage aus der I.ellung 26 durch die Bohrung 33 zu Atmosphäre verhindert. Wenn die Stellschraube 40 gedreht wird, bewegt sich der Paßkörper 41 axial einwärts oder auswärts zu dem Kanal 36. wodurch der Innendurchmesser der ringförmigen Steueröffnung verändert wird. Wegen des kleinen Konuswinkels des Paßkörpers 41 führt eine relativ große axiale Verschiebung des Paßkörpers 41 zu einer relativ kleinen Veränderung der Querschnittsfläche der Steueröffnung. Daher kann eine sehr genaue Steuerung der wirksamen Fläche der Steueröffnung des digitalen Ventilelementes erreicht werden.

Eine stationäre Spulenanordnung 43 und eine bewegliche Verschlußkörper-Anordnung 44 sitzen in dem Spulengehäuse 25. in dem sie von einem in der Nut 29 aufgenommenen Federring 45 gehalten werden. Die Spulenanordnung 43 positioniert die Verschlußkörperanordnung 44 ausschließlich in einer von zwei Stellungen. Die Spulenanordnung 43 weist eine Basis 46 aus magnetischem Material auf. sow ie eine Hülse 47 aus nichtmagnetischeiti Material, einen kleinen Spulenkörper 48 aus nicht magnetischem Material, eine Spule 49. die um den Spulenkörper 48 gewickelt ist, sowie schließlich eine Kappe 50 aus magnetischem Material. Die Verschlußkörperanordnung 44 weist einen Verschlußkörper 51 aus magnetischem Material, einen Dichtungseinsatz 52 sowie eine Druckfeder 53 auf.

Die Basis 46 und die Hülse 47. die dauerhaft zusammengelötet sind, werden zunächst in das Spuleneehäuse 25 derart eingesetzt, daß das Ende der Basis 46 von dem Boden des Spulengehäuses 25 etwas Abstand hält wie das beispielsweise in den Fig.4 und 5 dargestellt ist. Die Basis 46 ist so dimensioniert daß sie renau in das Spulengehäuse 25 paßt und sich während des Betriebes nicht bewegt. Ein dichtender O-Ring 54, der in einer die Basis seitlich umgebenden Nut gehalten wird, verhindert eine Leckage des Fluids durch die

Bohrung 28 in das Spulengehäuse 25. Dann wird der Spulenkörper 48 um die Hülse 47 gebracht und der Verschlußkörper 51 wird in die Hülse 47 eingefügt, wobei der Einsat/ 52 zum Kanal 26 weist. Danach wird die Feder 53 in eine dafür vorgesehene Ausnehmung am Ende des Verschlußkörpers 51 eingesetzt, und eine Kappe 50 wird passend über die Verschlußkörperanordnung 44 und den Spulenkörper 48 gesetzt. Ein dichtender O-Ring 55, der in einer Ring-Nut um die Kappe 50 aufgenommen wird, verhindert eine Leckage des Fluids aus dem Spulengehäuse 25 zwischen dem Verschlußkörper 51 und der Hülse 47. Wenn die Spule 49 nicht aktiviert ist. drückt die Feder 5.3 den Verschlußkörper 51 von der Kappe 50 weg. so daß der Einsatz 52 den Kanal 26 an der Dichtungslippe abdichtet, die durch eine Ring-Nut 30 gebildet wird, wodurch der Fluid-Durehfluß durch das Ventilelement unterbrochen ist. Das Ventilelement befindet sich demzufolge in seinem geschlossenen Zustand. Wenn die Spule 49 von einem elektrischen Signal aktiviert wird, das einen von zwei Binäramplituden eines der Binärsignale aus dem Rechner repräsentiert, ergibt sich ein magnetischer Fluß, dessen Weg durch die Kappe 50, den Teilblock 23. die Basis 46 und den Verschlußkörper 51 führt. Im Ergebnis wird der Verschlußkörper 51 gegen die Kappe 50 gezogen und gibt den Kanal 26 frei, so daß Fluid durch das digitale Ventilelement fließen kann. Dhs Ventilelement befindet sich demzufolge in seinem geöffneten Zustand.

Die in den übrigen sieben Teilblöcken 23 beherbergten digitalen Ventilelemente sind mit dem vorstehend beschriebenen digitalen Ventilelement identisch -nit der Ausnahme der Abmessungen der verschiedenen wirksamen Auslaßflächen.

Wie in Fig. 4 im einzelnen dargestellt, sind alle Teilblöcke 23 sowohl elektrisch wie auch hinsichtlich des Fluids an den Hauptblock 19 angeschlossen. Im einzelnen verbindet eine querliegende Aufstrombohrung 60 die Bohrung 31 mit einer Aufstromkammer 20 und eine querliegende Abstrombohrung 61 verbindet die Bohrung 28 mit der Abstromkammer 21. während eine Querbohrung 62 die Leitung 27 an die Kammer 22 für die elektrische Leitung anschließt. Gegenbohrungen zur Aufnahme dichtender O-Ringe 63 und 64 sind an den Enden der Bohrungen 60 und 61 vorgesehen. Die O-Ring-Dichtungen verhindern Leckage des Fluids an der Nahtstelle zwischen dem Hauptblock 19 und dem Teilblock 23.

Sämtliche notwendigen Verbindungen zwischen dem digitalen Rechner 13 und den digitalen Ventilelt-menten werden durch einen Anschlußtisch 65 besorgt. d«r im Inneren der Kammer 22 befestigt ist. Die einzelnen Leitungen zur Aktivierung jeder Spule führen von dem Anschlußtisch 65 zu dem digitalen Ventilelement durch die Bohrung 62 und den Kanal 27. Die Leitungen von dem digitalen Rechner 13, sind durch eine öffnung 66 in die Kammer 22 geführt, an welcher Stelle ein Stecker auf Wunsch installiert werden kann. Ein Deckel 67 für die Kammer 22 ist oben auf dem Hauptblock 19 durch Befestigungsmittel, etwa in Form von Schrauben 68, befestigt

Wenn ein Ventilelement sich in seinem geöffneten Zustand befindet fließt Fluid von der Aufstromkammer 20 durch die Bohrung 60. die Bohrung 31, den Kanal 36, die Leitung 26, den ringförmigen Raum zwischen der Basis 46 und dem Boden des Spulengehäuse.« 25, die Bohrung 28, und Bohrung 61 zur Abstromkammer 21. Zusätzlich zur Steueröffnung, die von den gegenüberlie-

iden Wandungen des Kanals 36 und des Paßkörpers gebildet wird, können eine Anzahl von anderen nungen einschließlich des Kanals 26 in dem rchflußpfad des digitalen Ventilelementes vorgesel sein. Diese Öffnungen sind wesentlich größer als die ί •ueröffnung. Im Ergebnis ist die Durchflußrate durch i digitale Ventilelement durch die Querschnittsfläche

■ Streuöffnung bestimmt, d. h. für einen gegebenen uckabfdll ist die Durchflußrate durch das digitale ntilelement lediglich eine Funktion der Veränderung to Querschnittsfläche der Steueröffnung, d\<: durch die !!schraube 40 bewirkt werden kann. Veränderungen der Dimensionierung der anderen Öffnungen oder r Verschlußkörperanordnung 44, wie sie besipielsweidurch thermische Ausdehnung oder Abnutzung wirkt werden können, beeinflussen die Durchsatzrate rch das Digitalventilelement nicht. In diesem Sinne findet sich der Verschlußkörper 51 im statischen nmiingsgphiet Hps Durchflusses rlurrh die Steiiernff-'Ig, da Änderungen in der Stellung des Verschlußkörrs 51 in dem geöffneten Zustand des Ventilelementes Durchflußrate durch die Steueröffnung nicht .•inträchtigen.

Verunreinigungen oder Störungen, die von den imponenten des digitalen Ventilelementes, d. h. von

- Spulenanordnung 43 und der Verschlußkörperan-Inung 44, herrühren können, können die Steueröffng nicht beeinträchtigen, da diese Verunreinigungen

der Abstromseite der Steueröffnung in den irchsatzweg gelangen. J0

Der °aßkörper 41 bewegt sich in einer Richtung quer

■ Bewegungsrichtung der Verschlußkörperanordnung

dadurch wird die Dimensionierung und Anordnung • Komponenten erleichtert, wonach die Einstellung

- wirksamen Durchlaßflächen, d. h. der Stellschraube vom Äußeren des Moduls her möglich ist.

lemäß den F i g. 7 — 12 kann der Durchflußsteuermo-10 als Grundkörper für den Aufbau eines mplizierten Mehrkomponenten-Fluid-Mischsystems *o wendet werden. F i g. 7 zeigt ein typisches Gasdurchzsteuersystem, das zwei Produkte. Pi und P 2, liefert. 1 besteht aus genau gesteuerten Mengen von sechs ;dien (Fi, FX F3, Fl. FS und F9). während P2 aus nau gesteuerten Mengen von sechs Medien (F4 bis )) besteht. Da FT, FS und F9 beiden Produkten meinsam sind, obgleich nicht notwendigerweise mit

- gleichen Durchsatzrate für beide Produkte, zeigt das stern nach Fig. 7. daß diese Medien beiden >dukten gemeinsam sind, wobei das Schalten auf die izelnen Mischungen durch EIN-AUS-Ventile(Vl und

2) bewirkt wird. Wenn das Produkt ρ 1 demnach wonnen werden soll ist Vl im Zustand EIN und V2 im Zustand AUS, während für die Gewinnung des xluktes ρ 2 das Ventil Vl im Zustand AUS und das ntil V2 im Zustand EIN steht
F i g. 8 zeigt eine Anordnung, bei der das System ohne •hranordnung auskommt wobei die Durchflußsteuer- >duln 10 an einen Zentralblock angeschlossen sind,

■ Mischkammern und Verbindungsleitungen aufweist

■ neun Medien (F 1 bis F9) werden dem Zentralblock zugeführt, wobei eine Ausgangsleitung (OUT) von ι Zentralblock wegführt und die gesamte davorliede Installation im Inneren des Zentralblockes -eführt ist ian bemerke, daß in Fig.8 neun gleichartige oduln (Ci bis C9) zusammen mit einem Durchtzumleitmodul (V) vorgesehen sind, der die beiden F.IN-AUS-Ventile (Vl und V2 aus Fig. 7) verwirklicht.

F i g. 8,9 und 10 zeigen das Innere des Zentralblockes. Drei Kammern sind in den Zentralblock gebohrt, die als Ci, 2, 3 Kammer, CA, 5, 6 Kammer und CT, 8, 9 Kammer bezeichnet sind. Die Kammer C1,2, 3 und die Kammer C4, 5, 6 sind an ihren offenen Enden verschlossen, wie das in Fig.9 dargestellt ist. Vier Löcher sind in jede Kammer gebohrt, aus den von der Vorderseite des Zentralblockes (Fig.8). Die Löcher CI-I. C2-I, C3-1 und VI sind von der Vorderseite des Zentralblockes in die Cl, 2, 3 Kammer, die Löcher C7-I, C'8-l, C9-1 und N sind in die Kammer C7, 8. 9 und die Löcher C4-1, C5-1, C6-1 und V2 sind in die Kammer C4,5,6 gebohrt.

Verbindungsrohre, mit dichtenden O-Ringen ausgerüstet, sind in die Vorderseite des Zentralblockes eingelötet, und zwar konzentrisch mit den Löchern, wie das Fig. 10 zeigt. Diese Rohre sind mit den Abstromkammern des jeweiligen Moduls (Ci bis C9) verbunden.

Die jeweiligen Aufstromkammern der Moduln sind mit den Löchern C1-2, C2-2 ... C9-2 verbunden, die durch den Zentralblock von vorne nach hinten durchgebohrt sind. Wie Fig. IO und 11 belegen, werden die neun Medien (Fi bis F9) jeweils den Löchern C1-2, C2-2 ... C9-2 an der Rückseite des Zentralblockes zugeführt. Diese Medien sind über den Zentralblock direkt mit den Moduln verbunden. Wenn ein typischer Modul, beispielsweise Modul CT mit dem Zentralblock verbunden ist, ist seine Aufstromkammer direkt mit dem Einlaßmedium FT über das Loch C7-2 des Zentralblokkes verbunden, während die Abstromkammer über das Loch C7-1 des Zentralblockes mit der Kammer C7, C8, C9 verbunden ist. Der V-Modul ist so ausgelegt, daß er die EIN-AUS-Ventile Vl und V2 aus Fig. 7 verwirklicht; er ist an die drei Löcher Vl, /V und V2 aus Fig. 9 angeschlossen.

Fig. 12 zeigt eine mögliche Anordnung des V-Moduls. Die Mischung der gemeinsamen Komponenten FT, FS und F9 wird mit den übrigen Komponenten, die zur Bildung der Produkte Pi und P2 benötigt werden, durch die Umleitwirkung des V-Moduls kombiniert. Jeder der beiden Steuerblöcke (V 1 und V2), der an dem V-Modul sitzt, ist ein einfaches EIN-AUS-Ventil, das zur Erzielung maximaler Durchflußkapazität keine innere Durchflußsteuerung aufweist.

Wenn das Produkt Pi hergestellt werden soll, werden die in der Kammer Cl, 2, 3 vermischten Komponenten Fl, F2, F3 dem V-Modul über das Loch Vl zugeführt. Der Steuerblock Vl ist in seinem EIN-Zustand. während der Steuerblock V2 in dem AUS-Zustand steht. Der Durchfluß der Eingangsmischung gelangt demnach durch das Verbindungsloch Vl, durch den offenen Steuerblock 1, durch das Verbindungsloch N in die Kammer CT, 8, 9. Dort wird die Eingangsmischung mit den bestimmten Mengen der Komponenten FT. F8, F9 kombiniert, so daß sich das Produkt Pl ergibt das von der Kammer CT, 8, 9 abgenommen wird.

Wenn das Produkt P 2 hergestellt werden soll, befindet sich der Steuerblock V2 mit seinem EIN-Zustand, während der Steuerblock Vl in seinem AUS-Zustand steht Der Durchfluß der Komponenten F4, F5 und F6 gelangt demzufolge von der Kammer C4, 5, 6 durch das Verbindungsrohr V2, das Steuerelement ¥2 und das Rohr ,Vk die Kammer CT, 8,9. Die Mischung der Komponenten F4 bis F9 erzeugt dort das Produkt P 2. Vom Standpunkt des Systems her

gesehen, werden der V-Modul sowie die Moduln C 1 bis C9 durch einen Überwachungsrechner gesteuert. Um eine richtige Mischung der Einzelkomponente sicherzustellen, können Durchflußmesser in den neun Einlaßleitungen angeordnet sein. Bei der Herstellung von Pt werden die sechs Komponenten-Durchflußraten auf den Rechnet zurückgekoppelt, der daraufhin den F.IN-AUS-Zustand der sechs zugehörigen Moduln (Cl. Cl, C3, C7, CS. C9) nachstellt, um die richtige Durchflußrate zu erzeugen. In einigen Fällen kann der Zentralblock aus mehreren Abschnitten bestehen, die zu einer vollständigen Einheit zusammengeschraubt sind, wobei O-Dichtringe zur Verhinderung von Leckage an den Verbindungsstellen der einzelnen Abschnitte vorgesehen sein können. Die elektrischen Verbindungen von dem Rechner können weiterhin durch die nicht dargestellten Verdrahtungskanäle in dem Zentralblock zu den einzelnen Moduln V und CI-C9 geführt sein. Alternativ können die elektrischen Verbindungen und die einzelnen Medium-Komponenten an dem Zenüaiblock vorbeigeführt sein und direkt den Moduln C 1-C9 zugeführt werden.

Insgesamt dienen die Löcher Cl-I, C2-I C9-l.die

Löcher C1-2, C2-2 ... C9-2. sowie die Löcher V f. N und V 2 als Verbindungskanäle und die Kammer C 1,2, 3 die Kammer C 4. 5, 6 und die Kammer CT, 8, 9 als Mischkammern ι ■: orfi.ilb des Zentralblocks.

Zur Eichung Jes Durchflußsteuermoduls 10 wird ein Eichfluid. beispielsweise Luft, der Aufstromkammer so zugeführt, daß der Druck in der Aufstromkammer konstant und so hoch ist, daß das Druckverhältnis ■ Druckes in der Aufstromkammer 20 zum Druck in Abstromkammer 21 größer ist als das kritis Druckverhältnis für sämtliche Zustandskombinatioi der digitalen Ventilelemente. Somit findet der Fh Durchfluß durch die geöffneten digitalen Ventilelem te mit Schallgeschwindigkeit statt, unabhängig von el

ίο Druckabfall zwischen der Aufstromkammer 20 und ι Abstromkammer 21. Bei Luft würde der konsta Druck in der Aufstromkammer 20 mindestens Doppelte des Druckes in der Abstromkammer 21 s F.in Massendurchfludmesser wird in Reihe mit Abstromkammer 21 angeschlossen. |ecles Ventilelem wird nacheinander geöffnet und seine Stellschra justiert, bis die von dem Durchflußmesser ange/.'i Durchflußrate bei einem Wert liegt, der den bewicl ten Wert des Binärsignals, daß das Ventilelem

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auf diese Weise geeicht bzw. justiert ist, wird st Stellschraube gegenüber Drehung gesichert, im! seine Bohrung mit einem Kleber oder durch and Mittel ausgefüllt wird. Vorzugsweise ist jedes Ventile ment geöffnet während es justiert wird und wird d; während der Justierung der anderen Ventileleme geschlossen, so daß jeweils nur ein Ventilelem geöffnet ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Durchfluß-Steuersystem, mit einer Fluid-Quelle und einem Fluid-Empfänger, in dem der Fluiddruck niedriger als in der Fluid-Quelle ist, mit mehreren einzeln betätigbaren binären digitalen Ventilelementen, die die Fluid-Quelle mit dem Fluid-Empfänger verbinden, wobei jedes Ventilelement eine Durchsatzöffnung besitzt, durch die das Fluid von der Quelle zum Empfänger fließt, wobei ferner in jedem Ventilelement ein bistabiler Verschlußkörper zum Verschließen der Durchsatzöffnung in eine Einstellung, und zum öffnen der Durchsatzöffnung in die andere Einstellung bewegbar ist, mit auf Binärsignale ansprechenden Betätigungseinrichtungen zum Bewegen des Verschlußkörpers in die eine oder andere Einstellung, mit mehreren, den digitalen Ventilelementen zugeordneten Binärsignalquellen, die eine digitale Steuervorrichtung bilden und den Durchfluß durch das Steuersystem steuern, und mit Verbindungsmitteln zum Anschließen der Binärsignalquellen an die Betätigungseinrichtungen der digitalen Ventilelemente, um die Verschlußkörper in Abhängigkeit von dem Wert des entsprechenden Binärsignals in eine der beiden Einstellungen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventilelement eine Durchfluß-Steueröffnung (36, 41) in dem Fluiddurchflußkanal (31, 36, 26, 28) enthält, und daß die schließbare Durchsatzöffnung (30, 52) einen wesentlich größeren Querschnitt als die im Stro.nungskanal (31, 36, 26, 28) enthaltene Steueröffnung (41,36£ besitz;.
2. 2. Durchfluß-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ~sr Verschlußkörper im Fluid-Strom der verschließbaren Durchsatz-Öff-

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