DE2615106A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen, anzeigen oder steuern des volumenverhaeltnisses zwischen miteinander gemischten gasen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen, anzeigen oder steuern des volumenverhaeltnisses zwischen miteinander gemischten gasen

Info

Publication number
DE2615106A1
DE2615106A1 DE19762615106 DE2615106A DE2615106A1 DE 2615106 A1 DE2615106 A1 DE 2615106A1 DE 19762615106 DE19762615106 DE 19762615106 DE 2615106 A DE2615106 A DE 2615106A DE 2615106 A1 DE2615106 A1 DE 2615106A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
pressure
tube
flow rate
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19762615106
Other languages
English (en)
Inventor
Byron Hillen Acomb
Roger Joseph Dolida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE2615106A1 publication Critical patent/DE2615106A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D11/00Control of flow ratio
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/2496Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2499Mixture condition maintaining or sensing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN
8000 MÜ MCHEN 83 ■ ELFENSTRASSE 32 2615106
7. ί: : :.v:3
L-9698-G
UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 1ΟΟ17, V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen, Anzeigen oder Steuern des Volumenverhältnisses zwischen miteinander
gemischten Gasen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Anzeige des Volumenverhältnisses zwischen zwei oder mehr Gasen, die es gestatten, das Verhältnis nach Wunsch leicht einzustellen oder zu verändern und das eingestellte Verhältnis unabhängig von der Gesamtdurchflußmenge sowie Änderungen dieser Gesamtdurchflußmenge aufrechtzuerhalten.
Es ist bekannt, die Mischungsanteile zweier Gase zu messen, indem die Gase in gegenüberliegende Enden eines waagrecht angeordneten, mit Löchern versehenen Rohres eingeleitet werden, das eine bewegbare Kugel enthält. Die Lage der Kugel im Rohr ist dem Verhältnis der Gase proportional. Ist das Rohr lichtdurchlässig, kann es für unterschiedliche zugeführte Gase leicht geeicht werden, so daß eine optische Anzeige der Mischungsanteile der Gase erhalten wird. Dieses Prinzip wurde bisher in dem Versuch angewendet, für ein kostensparendes Verfahren zur optischen Anzeige des Verhältnisses zwischen zwei
609842/0356
FERNSPRECHER: 089/6012039 ■ KABEL: ELECTRtCPATENT MÜNCHEN
ORIGINAL INSPECTED
Gasen zu sorgen, die in entgegengesetzte Enden eines mit Löchern versehenen Rohres einströmen. Um das mit Löchern versehene Rohr herum ist eine Mischkammer angeordnet, die die Gase aufnimmt und mischt, die zu beiden Seiten der Kugel zugeführt werden. Die Einstellung des Verhältnisses zwischen den zugeführten Gasen erfolgt, indem mindestens eines der eingeleiteten Gase gedrosselt wird. Dies bewirkt, daß sich die Kugel bewegt und innerhalb des Rohrs eine neue Stellung einnimmt, die das neue Verhältnis erkennen läßt. Solange der Gesamtmischgasstrom im wesentlichen konstant bleibt, gestattet die Lage der Kugel entlang dem Rohr eine im wesentlichen genaue optische Messung des Volumenverhältnisses der das Gesamtgemisch bildenden Gase. Auch wenn die Gesamtmischgasdurchflußmenge auf einen neuen Wert geändert wird, läßt sich mit Hilfe der Drosseleinrichtung die Lage der Kugel erneut so-einstellen, daß das Rohr eine genaue Verhältniswertablesung gestattet, ohne daß die ursprüngliche Eichung geändert zu werden braucht.
Für die meisten praktischen Anwendungen kommt es jedoch darauf an, daß das Volumenverhältnis zwischen Gasen auch dann im wesentlichen konstant bleibt, wenn sich der Mischgasmengenbedarf ändert. Beim elektrischen Schweißen muß beispielsweise der Lichtbogenarbeitsbereich mit einem Schutzmedium abgeschirmt werden, bei dem es sich um ein Gemisch aus Kohlendioxid und Argon handeln kann, wobei der Anteil jedes der Gase
609842/0356
am Gemisch und die Gesamtmischgasdurchflußmenge von den Arbeitsbedingungen und den Wünschen des Schweißers abhängen. Es kommt infolgedessen nicht nur darauf an, daß das Verhältnis zwischen den Gasen einstellbar ist, vielmehr muß auch die Gesamtmischgasdurchflußmenge einstellbar sein, und zwar vorzugsweise von Hand durch den Schweißer. Beim Mehrstellenschweißen hängt die erforderliche Gesamtmischgasdurchflußmenge von der Anzahl der Brenner ab, die zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet sind, sowie von der für jeden Brenner gewählten Gasdurchflußmengeneinstellung. Für einen brauchbaren Betrieb muß die Vorrichtung infolgedessen in der Lage sein, das gewünschte Gasgemisch zur Verfügung zu stellen und das gewünschte Gemisch unter sich ändernden Bedarfsbedingungen hinsichtlich der Mischgasdurchflußmenge aufrechtzuerhalten.
Mit der Erfindung sollen die Schwierigkeiten überwunden werden, die bisher bei der Verwendung einer Anordnung aus einem transparenten, mit Löchern versehenen Rohr und einer bewegbaren Kugel zur optischen Anzeige des Mischungsverhältnisses zwischen zwei oder mehr Gasen unabhängig -von der Gesamtmischgasdurchf lußmenge auftraten. Es soll ein Verfahren zum Steuern und Auf rechterhalten-des Volumenverhältnisses zwischen mindestens zwei Gasen unabhängig von der Gesamtmischgasdurchflußmenge geschaffen werden. Ferner soll eine Vorrichtung erhalten werden, die für eine optische Anzeige des Verhältnisses zwischen den zu mischenden Gasen sorgt und die es erlaubt,
609842/0356
das Verhältnis ungeachtet der gewünschten Gesamtmischgasdurchflußmenge von Hand einzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufrechterhalten des Volumenverhältnisses zwischen den Gasen unabhängig von der Gesamtmischgasdurchflußmenge ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Gas von einer Gasquelle aus in das eine Ende eines langgestreckten, hohlen, mit Löchern versehenen Rohres eingeleitet wird, innerhalb dessen sich eine frei bewegbare Kugel befindet, daß ein zweites Gas von einer entsprechenden Gasquelle aus in das andere Ende des Rohres eingeleitet wird, daß das Rohr mit einer Kammer zur Aufnahme und zum Mischen der Gase umgeben wird, daß der Druck des ersten Gases an einer vorbestimmten Stelle mit Bezug auf das eine Rohrende geregelt wird, daß der Druck des zweiten Gases bei dem geregelten Druck des ersten Gases an einer vorbestimmten Stelle mit Bezug auf das andere Rohrende derart geregelt wird, daß für eine vorbestimmte Stellung der Kugel entlang der Längsabmessung des Rohrs die Druckdifferenz zwischen dem geregelten Druck und dem Druck auf beiden Seiten der Kugel innerhalb des Rohres gleich ist, und daß die Durchflußmenge mindestens des ersten Gases zu dem Rohr derart einstellbar gedrosselt wird, daß eine Einstellung des Verhältnisses zwischen den Gasen und damit der Stellung der Kugel innerhalb des Rohres erfolgt.
Eine Vorrichtung zum einstellbaren Steuern des Volumenverhält-
609842/0356
nisses zwischen zwei oder mehr Gasen unabhängig von der Gesamtmischgasdurchflußmenge ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein langgestrecktes, hohles, mit Löchern versehenes Rohr, eine zwischen gegenüberliegenden Rohrenden innerhalb des Rohres frei bewegbare Kugel, eine Quelle für ein erstes Gas, eine Einrichtung zum Zuleiten des ersten Gases zum einen Rohrende, eine Einrichtung zum Regeln des Einspeisungsdruckes des ersten Gases an einer vorbestimmten Stelle mit Bezug auf das eine Rohrende, eine Quelle für ein zweites Gas, eine Einrichtung zum Zuleiten des zweiten Gases zum anderen Rohrende, eine Einrichtung zum Regeln des Einspeisungsdruckes des zweiten Gases bei dem geregelten Einspeisungsdruck des ersten Gases an einer Stelle mit Bezug auf das gegenüberliegende Rohrende derart, daß die Druckdifferenz zwischen dem geregelten Druck jedes Gases und dem Druck auf beiden Seiten der Kugel für eine vorbestimmte Stellung der Kugel entlang der Längsabmessung des Rohres im wesentlichen gleich gehalten wird, eine Einrichtung zum steuerbaren Drosseln der Durchflußmenge mindestens des ersten Gases zum Rohr zwecks Einstellung der Lage der Kugel innerhalb des Rohres, eine das Rohr umgebende Kammer zur Aufnahme und zum Mischen der aus dem Rohr austretenden Gase sowie einen oder mehrere Durchflußmengenmesser oder andere Durchflußsteuergeräte, die zur Anzeige oder Steuerung der Gesamtmischgasdurchflußmenge an den Ausgang der Kammer angeschlossen sind.
h 0 9 H 4 2 / U 3 5 6
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Mehrbrenner-Gasdurchflußmengensteueranlage mit der erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtung, und
Fig. 2 eine grafische Darstellung typischer Ansprechkurven für unterschiedliche Gasverhältniseinstellungen der Gasverhältnis-Steuervorrichtung nach Fig. 1, wobei die ausgezogenen Linien für einen Betrieb entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren gelten, während in gestrichelten Linien vergleichshalber die Ansprechkurven bekannter Anordnungen dargestellt sind.
Entsprechend Fig. 1 ist ein langgestrecktes zylindrisches Rohr T vorgesehen, das eine frei bewegbare Kugel B aufnimmt. Der Durchmesser der Kugel B ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Rohrs T. Die Kugel B wirkt als bewegbare Trennwand, die das Rohr T in gesonderte Abschnitte unterteilt, deren Länge von der Lage der Kugel im Rohr abhängt. Anstelle der Kugel kann auch jede andere bewegbare Trennwand vorgesehen werden. Das Rohr T muß mit Löchern versehen sein, damit Gas von beiden Seiten der Kugel aus in eine umgebende Kammer C
609842/0356
übertreten kann. Unter dem Begriff "mit Löchern versehenes Rohr" soll vorliegend ein Rohr mit einer Folge von Bohrungen, ein geschlitztes Rohr oder ein poröses Rohr mit einer großen Anzahl von wahllos verteilten kleinen Poren verstanden werden .
Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein Rohr T mit einer Folge von Bohrungen H vorgesehen. Das Rohr T sollte lichtdurchlässig oder transparent sein, wenn eine optische Anzeige des Mischungsverhältnisses der zugeführten Gase erwünscht ist. Da keine Beschränkung auf spezielle Gase erfolgen soll, sind die zugeführten Gase nur mit Gas χ und Gas y bezeichnet, von denen jeweils eines einem der gegenüberliegenden Einlaßenden 1O und 12 des Rohres T zugeführt wird. Das Rohr T ist jedoch für die im einzelnen vorgesehene Gruppe von Gasen, die gemischt werden sollen, zu eichen, so daß, wie im folgenden noch näher erläutert ist, eine genaue Einstellung oder Ablesung des Verhältnisses zwischen diesen Gasen erfolgen kann.
Das Gas χ und das Gas y gelangen durch die offenen Bohrungen H zu beiden Seiten der Kugel B in die umgebende Kammer C. Die Gase vermischen sich in der Kammer C und gelangen dann zu der Verbrauchsstelle, die in Fig. 1 durch eine Anzahl von Schweißstellen 14, 16, 18 und 20 dargestellt ist. Jede Schweißstelle 14, 16, 18 und 20 weist ein unabhängig einstellbares Ventil
609842/0356
22, 24, 26 und 28 auf, so daß der Schweißer den Gasstrom zu jedem Brenner unabhängig einstellen kann. Vorzugsweise werden ferner gesonderte Durchflußmengenmesser vorgesehen, die die Durchflußmenge des Mischgases anzeigen, die zu jeder der Schweißstellen gelangt. Die Gesamtmischgasdurchflußmenge ergibt sich infolgedessen durch eine einfache Addition; sie hängt von der Anzahl der Schweißstellen ab, an denen zu einem bestimmten Zeitpunkt gearbeitet wird, und wird ferner durch die im Einzelfall vorgesehene Einstellung der Gasdurchflußmenge an jeder der Schweißstellen bestimmt.
Das Gas χ wird von einer beliebigen herkömmlichen Quelle 3O aus dem Einlaßende 10 des Rohrs T über einen einstellbaren Steuerdrückregler 32 und eine einstellbare Gasflußdrosseleinrichtung 34 zugeleitet. In entsprechender Weise gelangt Gas y von einer beliebigen herkömmlichen Quelle 4O aus über einen Steuerdruckregler 42 und eine einstellbare Gasflußdrosseleinrichtung 44 zum anderen Einlaßende 12 des Rohrs T. Bei den Gasflußdrosseleinrichtungen kann es sich vorliegend entweder um eine feste Blende oder ein einstellbares Ventil handeln. Die gestrichelten Linien zwischen den Druckreglern 32 und sowie zwischen den Drosseleinrichtungen 34 und 44 deuten an, daß diese Anordnungen aus im folgenden noch näher erläuterten Gründen jeweils miteinander gekoppelt sein können.
Es ist bekannt, daß es zur dynamischen Stabilisierung der Ku-
60984 2/03 5 6
26151(16
gel derart, daß sie innerhalb des Rohres T in einer festen Lage verharrt, während Gas ständig über die Einlaßenden 10 und 12 in das Rohr einströmt, nur erforderlich ist, daß der Druck P1 auf der einen Seite der Kugel B gleich dem Druck P2 auf der anderen Seite der Kugel B ist. Die Durchflußmenge des einen Gases x, verglichen mit der Durchflußmenge des anderen Gases y, ist dann proportional der ^ohl der Öffnungen H, die auf jeder Seite der Kugel B nicht abgedeckt sind. Damit läßt sich das Verhältnis zwischen den Gasdurchflußmengen aus der Lage der Kugel B im Rohr T ablesen. Jede Gruppe von Bedingungen zwischen jedem Einlaßende 10 und 12 und der entsprechenden Gasquelle 30 bzw. 40, die bewirkt, daß die Kugel im Rohr stillsteht, hat notwendigerweise auch zur Folge, daß für diese Kugelstellung P1 gleich P2 ist. Wenn eine stabile Stellung erreicht ist, läßt sich ferner die stabile Stellung entlang dem Rohr verschieben, indem die Durchflußmenge des Gases gedrosselt wird, das in eines der Einlaßenden 10, 12 oder beide Einlaßenden einströmt. Bei einer rudimentären Anordnung wird also entsprechend dem Stand der Technik nur Gas χ und Gas y mit verhältnismäßig willkürlichem Druck eingespeist, wobei mindestens ein Drosselventil stromabwärts von jeder Quelle vorgesehen ist. Das Drosselventil wird benutzt, um die Lage der Kugel innerhalb des Rohrs T einzustellen, wobei das Rohr T dann in prozentualen Verhältnissen für die jeweils gemischten Gase geeicht werden kann. Typische Kurven, die das Ansprechverhalten eines derartigen Systems für Mischungen von
b (j 9 H U Ί I I) 3 B 8
- ΊΟ -
Argon und COp bei variierenden Strömungsbedingungen zeigen, sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß nach Einstellung der Kugel für ein bestimmtes Verhältnis die Lage der Kugel, die kennzeichnend für dieses Gasverhältnis ist, erheblich variiert, wenn sich die Gesamtmischgasdurchflußmenge ändert.
Es wurde gefunden, daß das Verhältnis zwischen den Gasen im wesentlichen unabhängig von der erforderlichen Gesamtgasdurchflußmenge gemacht werden kann, indem für eine bestimmte kritische Beziehung zwischen den Drücken der zugeführten Gase an einer beliebigen vorgegebenen Stelle mit Bezug auf die beiden gegenüberliegenden Enden des Rohres T sowie zwischen den Gasdrücken an diesen Stellen und dem Druck auf beiden Seiten der Kugel B innerhalb des Rohres T gesorgt wird. Es ist daher wesentlich, daß ein erster vorbestimmter Druck P3 für eines der zugeführten Gase, beispielsweise das Gas x, vorgegeben wird. Dies kann unter Verwendung des Druckreglers 32 geschehen. Sodann muß der Druck P4 des Gases y im wesentlichen gleich dem Druck P3 gehalten werden, obwohl der Absolutwert des Druckes sich ändern kann. Der Druck P4 läßt sich mittels des Druckreglers 42 einstellen. Um dieses feste Druckverhältnis zwischen P3 und P4 aufrechtzuerhalten, lassen sich die Druckregler 32 und 42 miteinander derart koppeln, daß jede Änderung des Druckes P3 selbsttätig zu einer entsprechenden Druckänderung für den Druck P4 führt. Das Zusammenkoppeln von Druckreglern
6 0 9 8 4 2 / Ü 3 5 6
261 BI
zur Herstellung einer Nachlaufbeziehung zwischen den Reglern ist an sich bekannt.
Das zweite Erfordernis der kritischen Beziehung besteht darin, die Druckdifferenz P3-P1 gleich der Druckdifferenz P4-P2 zu halten. Dies wird allein dadurch sichergestellt, daß die erste Forderung erfüllt wird, daß nämlich P3 gleich P4 für jede beliebige vorbestimmte stabile Stellung der Kugel im Rohr T ist. Für eine brauchbare Anordnung muß jedoch die stabile Lage der Kugel B im Rohr T eingestellt werden können. Vorliegend läßt sich die Kugel B ausgehend von—ihrer stabilen Stellung seitlich in beiden Richtungen in eine neue stabile Stellung verschieben, indem eine feste Blende oder Drosselöffnung entweder in der Gasleitung 36 oder in der Gasleitung 46 an einer Stelle stromabwärts der geregelten Drücke P3 und P4 vorgesehen wird. Wahlweise läßt sich die Kugel B auch um einen änderbaren Betrag ausgehend von ihrer stabilen Lage in beiden Richtungen verschieben, indem anstelle der festen Blende eine variable Blende oder Drosselöffnung vorgesehen wird. In Fig. 1 sind einstellbare Ventile 34 und 44 veranschaulicht, die die variablen Blenden darstellen. Es ist jedoch wichtig, daß der Einsatz eines oder beider Ventile 34, 44 die definierte kritische Druckbeziehung nicht stört, daß nämlich die Drücke P3 und P4 stromaufwärts jedes der Ventile 34 bzw. 44 gleich sein müssen, obwohl der stromaufwärtige Absolutdruck sich ändern kann. Für eine Vollbereichssteuerung kann das ver-
609842/U356
stellbare Ventil 34 mit dem verstellbaren Ventil 44 derart gekoppelt werden, daß eine Verstellung des einen Ventils von der voll offenen Stellung in die voll geschlossene Stellung zu einer entsprechenden linearen Verstellung des anderen Ventils, jedoch in umgekehrter Richtung von der voll geschlossenen in die voll offene Stellung, führt.
Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Kugelanfangsstellung nahe der Mitte des Rohres T liegt, so daß diese Stellung eine 50-50-Mischung zwischen dem Gas χ und dem Gas y darstellt. Für eine Ventilbetätigung sollte dies bei voll offenem Ventil bewirkt werden, so daß die jeden Druckregler mit dem Rohr T verbindenden Durchlässe für gleiche Gasdurchflußmengen nahezu gleiche Druckabfälle aufweisen. Es braucht also nur ein Druckregler, beispielsweise der Regler 32, auf einen beliebigen bevorzugten Druck P3 eingestellt zu werden, während der andere Druckregler, beispielsweise der Druckregler 42, verstellt wird, bis die Kugel in der Nähe der Mitte des Rohres T zur Ruhe kommt. Nachdem die Einstellung einmal erfolgt ist, ist P4 gleich P3; der Druckabfall an beiden Seiten der Kugel B ist der gleiche. Es versteht sich, daß die Drücke P3 und P4 für jede beliebige Kugelstellung im Rohr T gleich eingestellt werden können, wobei das Ventil in einer anderen als der voll offenen Stellung steht. Anschließend läßt sich das Rohr T in Prozentverhältnissen eichen, um eine Einstellung der Mischungsanteile der zugeführten Gase zu ermöglichen. Bei zweifacher Ventilbetätigung kön-
609842/0356
nen Verhältnisse von 100 % - O % bis O % - 1OO % erreicht werden, indem die Einstellung jedes Ventils von voll offen bis voll geschlossen geändert wird.
Nachdem die kritische Beziehung zwischen den Drücken P3 und P4 hergestellt ist, liefert die Vorrichtung von der Gesamtdurchflußmenge unabhängige Mischungsverhältnisse. Die typischen Ansprechkurven für Argon-Kohlendioxid-Gemische sind in Fig. in ausgezogenen Linien dargestellt; sie verlaufen für jede der Verhältniseinstellungen im wesentlichen flach, was die Unabhängigkeit von der Gesamtdurchflußmenge erkennen läßt.
Die gefundene kritische Beziehung läßt sich durch die folgende mathematische Analyse bestätigen:
Wenn die Durchflußmenge jedes Gases unterkritisch ist, lautet die Gleichung für die Durchflußmenge:
Q = CF? P0K
Q = Durchflußmenge in m /h C = eine von dem Gas abhängige Konstante
2 F = Offnungsflache in mm *? = Öffnungskoeffizient Pn = Druck auf beiden Seiten der Kugel
P/U stromaufwärts jedes Ventils ist.
ρ K = eineFunktion von /U , wobei PM der Druck
PD
R O 9 8 4 >' /03b Ü
Wenn der Druck stromaufwärts jedes Ventils der gleiche ist und der stromabwärtige Druck auf beiden Seiten der Kugel der gleiche ist, ist die Funktion K die gleiche für jedes Gas. Die Konstante C ist für die meisten Gase ungefähr die gleiche, ausgenommen den Fall, daß sich die Gase hinsichtlich ihrer Dichte stark unterscheiden. Die Durchflußmenge für das Gas χ (Qx) und die Durchflußmenge für das Gas y (Qy) lassen sich dann wie folgt anschreiben:
Qx (C F ? P K)x
— = = konstant
Qy (C F ? PDK)y
Wenn daher das Mischungsverhältnis zwischen dem Gas χ und dem Gas y einmal eingestellt ist, läßt sich die Gesamtdurchflußmenge beliebig ändern, ohne daß das Verhältnis gestört wird. Es sei beispielsweise angenommen, daß es sich bei dem Gas χ um Argon und bei dem Gas y um CO2 handelt und daß die Ventile für ein 75 % / 25 %-Gemisch bei 100 m /h eingestellt sind. Die Durchflußmenge für COp wäre dann 25 m /h, während die Durchflußmenge für Argon 75 m /h betragen würde, was zu einer Qx/Qy-Konstanten von 3 führt.
Wird die Gesarntdurchflußmenge auf 200 m /h erhöht, steigen die COp-Durchflußmenge auf 5O m /h und die Argondurchflußmenge auf 150 m /h an; das Verhältnis Qx/Qy beträgt weiterhin 3. Der stromabwärtige Absolutdruck zu beiden Seiten der Kugel kann sich ändern, und auch der Absolutdruck stromaufwärts je-
R 0 9 8 A 2 / 0 3 5 6
des Ventils kann sich ändern; die stromaufwärtigen Drücke bleiben jedoch einander gleich; auf beiden Seiten der Kugel wird der gleiche Druckabfall aufrechterhalten.
Die Ausrichtung des Rohrs T mit Bezug auf die Waagrechte beeinflußt die Verhältnisablesung, weil die Kugel B in Richtung der Schräglage vorgespannt wird. Dies läßt sich zu Kompensationszwecken ausnutzen, um mit einer geringfügigen Vorspannung Versetzungen in solchen Fällen auszugleichen, in denen es zu erheblichen Änderungen der Gasdichte kommt. Für die meisten
praktischen Zwecke wird das Rohr T jedoch vorzugsweise waagrecht gehalten,
609842/0356

Claims (10)

  1. 261B106
    - 16 Ansprüche
    ( 1.)Verfahren zum Steuern des Volumenverhältnisses zwischen mindestens zwei Gasen, unabhängig von der Gesamtdurchflußmenge der gemischten Gase, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Gas von einer Gasquelle aus in das eine Ende eines langgestreckten, hohlen, mit Löchern versehenen Rohres eingeleitet wird, innerhalb dessen sich eine frei bewegbare Kugel befindet, daß ein zweites Gas von einer Gasquelle aus in das andere Ende des Rohres eingeleitet wird, daß das Rohr mit einer Kammer zur Aufnahme und zum Mischen der Gase umgeben wird, daß der Druck des ersten Gases an einer vorbestimmten Stelle mit Bezug auf das eine Rohrende geregelt wird, daß der Druck des zweiten Gases auf den geregelten Druck des ersten Gases an einer vorbestimmten Stelle mit Bezug auf das andere Rohrende derart geregelt wird, daß für eine vorbestimmte Stellung der Kugel entlang der Längsabmessung des Rohres die Druckdifferenz zwischen dem geregelten Druck und dem Druck auf beiden Seiten der Kugel innerhalb des Rohres gleich ist, und daß die Durchflußmenge mindestens des ersten Gases zu dem Rohr derart einstellbar gedrosselt wird, daß eine Einstellung des Verhältnisses zwischen den Gasen und damit der Stellung der Kugel innerhalb des Rohres erfolgt.
    fi 0 9 B A 7 I 0 3 5 6
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmengen sowohl des ersten als auch des zweiten Gases zwecks Vergrößerung des Einstellbereichs der Kugel innerhalb des Rohres in umgekehrtem Verhältnis zueinander auf kontrollierbare Weise gedrosselt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Gases auf den Druck des ersten Gases unter Verwendung eines Steuerreglers eingeregelt wird, der auf den Druck des ersten Gases anspricht.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des ersten Gases stromabwärts der Quelle für das erste Gas geregelt und der Druck des zweiten Gases stromabwärts der Quelle für das zweite Gas geregelt wird, und daß die vorbestimmten Stellen von den betreffenden Enden im wesentlichen gleich weit entfernt sind.
  5. 5. Vorrichtung zum einstellbaren Steuern des Volumenverhältnisses zwischen zwei oder mehr Gasen, unabhängig von der Gesamtmischgasdurchflußmenge, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes, mit Löchern versehenes, hohles Rohr, eine zwischen gegenüberliegenden Rohrenden innerhalb des Rohres frei bewegbare Kugel, eine Quelle für ein erstes Gas, eine Einrichtung zum Zuleiten des ersten Gases zum einen Rohrende, eine Einrichtung zum Regeln des Einspeisungsdruckes
    t 0 Π 8 Λ ? / ίι :* b B
    des ersten Gases an einer vorbestimmten Stelle mit Bezug auf das eine Rohrende, eine Quelle für ein zweites Gas, eine Einrichtung zum Zuleiten des zweiten Gases zum anderen Rohrende, eine Einrichtung zum Regeln des Einspeisungsdruckes des zweiten Gases auf den geregelten Einspeisungsdruck des ersten Gases an einer Stelle mit Bezug auf das gegenüberliegende Rohrende derart, daß die Druckdifferenz zwischen dem geregelten Druck jedes Gases und dem Druck auf beiden Seiten der Kugel für eine vorbestimmte Stellung der Kugel entlang der Längsabmessung des Rohres im wesentlichen gleich gehalten wird, eine Einrichtung zum steuerbaren Drosseln der Durchflußmenge mindestens des ersten Gases zum Rohr zwecks Einstellung der Lage der Kugel innerhalb des Rohres, eine das Rohr umgebende Kammer zur Aufnahme und zum Mischen der aus dem Rohr austretenden Gase sowie mindestens einen Durchflußmengenmesser, der zur Anzeige und Einstellung der Gesamtmischgasdurchflußmenge an den Ausgang der Kammer angeschlossen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zum steuerbaren Drosseln der Durchflußmenge des ersten Gases eine Blende von vorbestimmtem Durchmesser vorgesehen ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zum steuerbaren Drosseln der Durchflußmen-
    ß Ü 9 8 /♦ V / (ι 3 S 6
    26151D6
    ge des ersten Gases ein einstellbares Ventil vorgesehen
    ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein weiteres einstellbares Ventil zum steuerbaren Drosseln der
    Durchflußmenge des zweiten Gases.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Ventile für jedes Gas zwecks gemeinsamer Verstellung derart miteinander gekoppelt sind, daß
    die Durchflußmengen für das erste und das zweite Gas gegenläufig beeinflußt werden.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Regeleinrichtungen für beide Gase jeweils ein Steuerregler vorgesehen ist und daß der Steuerregler für das
    zweite Gas mit dem Steuerregler für das erste Gas gekoppelt ist.
    6 0 9 8 4^/0356
DE19762615106 1975-04-08 1976-04-07 Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen, anzeigen oder steuern des volumenverhaeltnisses zwischen miteinander gemischten gasen Pending DE2615106A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/566,135 US4041969A (en) 1975-04-08 1975-04-08 Apparatus for controlling the volumetric ratio between mixed gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2615106A1 true DE2615106A1 (de) 1976-10-14

Family

ID=24261643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762615106 Pending DE2615106A1 (de) 1975-04-08 1976-04-07 Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen, anzeigen oder steuern des volumenverhaeltnisses zwischen miteinander gemischten gasen

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4041969A (de)
JP (1) JPS51123954A (de)
BR (1) BR7602094A (de)
CA (1) CA1044018A (de)
DE (1) DE2615106A1 (de)
ES (2) ES446775A1 (de)
FR (1) FR2307304A1 (de)
NO (1) NO761195L (de)
SE (1) SE7604080L (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164188C2 (ru) * 1999-02-04 2001-03-20 Открытое акционерное общество НПО Энергомаш им.акад. В.П. Глушко Способ изготовления многослойных тонкостенных сильфонов
US7201179B2 (en) * 2003-09-23 2007-04-10 Air Liquide Industrial U.S. Lp Modular fluid supply system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1947923A (en) * 1931-05-08 1934-02-20 Ig Farbenindustrie Ag Device for measuring the ratio of the ingredients in a mixture of gases or liquids
US3809109A (en) * 1969-06-25 1974-05-07 Draegerwerk Ag Method and apparatus for mixing gases under pressure particularly for respirators and medical devices
FR2067408A5 (de) * 1969-11-03 1971-08-20 Air Liquide
US3739799A (en) * 1971-09-07 1973-06-19 Fraser Sweatman Continuous flow anesthesia apparatus
US3848617A (en) * 1972-12-29 1974-11-19 Bendix Corp Means for maintaining a fixed flow through a breathing regulator in an inhalation system

Also Published As

Publication number Publication date
SE7604080L (sv) 1976-10-09
CA1044018A (en) 1978-12-12
NO761195L (de) 1976-10-11
FR2307304A1 (fr) 1976-11-05
US4041969A (en) 1977-08-16
ES449992A1 (es) 1977-08-16
BR7602094A (pt) 1976-10-05
JPS51123954A (en) 1976-10-29
ES446775A1 (es) 1977-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69938368T2 (de) Durchflussregeleinrichtung mit Umschaltung in Abhängigkeit vom Fluid
DE69214165T2 (de) Prüfvorrichtung für druckwandler
EP0022493A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur verbrennungslosen Messung und/oder Regelung der Wärmemengenzufuhr zu Gasverbrauchseinrichtungen
DE2225683B2 (de) Mischvorrichtung, insbesondere für Anästhesiegeräte
DE2427230B2 (de) System zum Mischen von Gasen
DE1573074B2 (de) Anordnung zur fortlaufenden Mischung von Gas-Teilströmen geringer Durchflußmenge in einem bestimmten Verhältnis
DE3034108A1 (de) Gasanalysator
DE2806123C2 (de) Umschalteinrichtung mit einem Verzweigungsstück zwischen zwei gaschromatographischen Trennsäulen
DE3716289A1 (de) Einrichtung fuer die herstellung bestimmter konzentrationen gasfoermiger stoffe sowie zum mischen verschiedener gasfoermiger stoffe in einem vorgegebenen verhaeltnis
DE4111139A1 (de) Gasverhaeltnisregelvorrichtung fuer narkosegeraete
DE2615106A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen, anzeigen oder steuern des volumenverhaeltnisses zwischen miteinander gemischten gasen
DE1932141C3 (de) Verfahren zum Mischen von Druckgasen, insbesondere für Atmungs- und medizinische Geräte
DE3634449A1 (de) Vorrichtung zur steuerung oder regelung eines mengenstromes eines gas- bzw. dampffoermigen oder fluessigen mediums
DE2907218C2 (de) Gerät zum Mischen zweier Strömungsmedien
DE2833553C2 (de)
EP0015480B1 (de) Vorrichtung zur Gemischregelung für Gasfeuerungen
DE2844983A1 (de) Vorrichtung zum mischen von zwei fluiden und mit ihr ausgestatteter schieber
DE2903747A1 (de) Gasregler, insbesondere fuer gasbrenner mit duesen
DE1112025B (de) Vorrichtung zum Konstanthalten der Zusammensetzung einer Mischung von Luft und brennbarem Gas
DE1598607A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Analyse von Gasgemischen
EP0000859A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von Gasen in präzisem Verhältnis.
DE2503417A1 (de) Vorrichtung zum regeln des druckes eines gases in abhaengigkeit vom druck eines anderen gases
DE1573074C3 (de) Anordnung zur fortlaufenden Mischung von Gas-Teilströmen geringer Durchflußmenge in einem bestimmten Verhältnis
DE1448966B2 (de) Pneumatische Längenmeßeinrichtung
DE2733446A1 (de) Drosseleinrichtung fuer stroemende medien