DE2756178A1 - Durchflussteuer - durchflussmesswertgebereinrichtung fuer die gaschromatographie u.ae. - Google Patents

Durchflussteuer - durchflussmesswertgebereinrichtung fuer die gaschromatographie u.ae.

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DE2756178A1
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    • Y10T137/7788—Pressures across fixed choke

Description

Durchflußs teiler - Durchfl ußmeßwort geber einrichtung-■ für die Gaschroinatographie u.a.
Die Erfindung betrifft allgemein Durchflußsteuereinrichtungen und insbesondere eine Durchflußsteuereinrichtung, die einen Durchflußmeßwertgeber als einen integralen Teil umfaßt, um die Durchflußmenge durch die Durchflußsteuereinrichtung zu messen bzw. abzutasten.
Durchflußsteuereinrichtungen sind auf dem Gebiet der Gaschromatographie (und anderen Gebieten) als Mittel zur Regulierung des Flußes des Trägergases in dem System gut bekannt. Sie stellen ein Mittel dar, um einen konstanten Fluß unabhängig von irgendwelchen Druckänderungen in dem System stromabwärts der Einrichtung, wie z.B. eines Dual-Säulen-Gaschromatographen aufrechtzuerhalten. Druckänderungen können sich durch veränderbare Impedanzen wie z.B. Temperatursteuerungen, Leitungsverengungen oder durch Umschalten der Säulen ergeben.
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Bei bekannten Systemen sind stets die Steuereinrichtung und der Meßwertgeber an räumlich voneinander getrenntliegenden Stellen in dem System eingebaut. Typische bekannte Meßwertgeber, wie z.B. der von der Brooks Instrument Division of Emerson Electric Co., Hatfield, Pennsylvania hergestellte Durchflußmengen-Meßwertgeber sind sehr teuer, weil sie eine Widerstandsbrückenschaltung mit in dem Gasstrom angeordneten Thermistoren, eine Stromversorgung und andere Steuerelektronik benötigen. Diese relativ komplizierte Anordnung kann leicht Fehler bei der "festgestellten" Durchflußmenge wegen der Toleranzen der Komponenten, Fehlanpassungen usw. hervorrufen. Als Ergebnis hiervon wurde oftmals die Durchflußsteuereinrichtung zum Ausgleich dieser letztgenannten Änderungen, die die Durchflußmenge ändern, betätigt, wenn tatsächlich in dem System keine solche Änderung erforderlich
Es ist deshalb eine Zielsetzung der Erfindung, eine Steuer-Meßwert geberanordnung zu schaffen, welche nicht die Durchflußmenge direkt nach irgendwelchen dem Meßwertgeber eigenen Fehlern einstellt.
Eine andere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte Meßw.ertgeberanordnung zu schaffen, welche einen Differenzdruck über bzw. quer zur Steuereinrichtung mißt, wodurch somit eine Einrichtung geschaffen wird, um sowohl Lecks in dem System festzustellen als auch eine richtigere bzw. aussagekräftigere Durchflußmessung zu liefern.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen Meßwertwandler anzugeben, welcher einen elektrischen Ausgang liefert, der dem Differenzdruck quer zu der Steuereinrichtung und somit zu der hindurchgehenden Flußmenge proportional ist.
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Eine v;iederum andere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Steuer-Meßv/ertgebereinrichtung zu schaffen, mit der Differenzdrucke im Bereich von ungefähr null bis ungefähr 1,05 kp/cm gemessen werden können, während Gase überwacht bzw. kontrolliert werden, die bei einem absoluten
Druck von ungefähr 7^03 kp/cm gehalten werden.
Eine noch andere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, welche die Vervrendung von Meßwertwandlern für niedere Differenzdrucke in Hochdrucksystemen zuläßt, wobei der volle Bereich der Meßwertwandler verwandt wird, um genauere und wiederholbare bzw. reproduzierbare Durchflußmengenmessungen zu erhalten.
JJm diese und "andere Zielsstsurfen und Vorteile,"Twelche aus' "'"■ der folgenden Beschreibung und den anliegenden Zeichnungen offensichtlich werden, zu erreichen, wird eine Durchflußsteuer-Durchflußmeßwertgebereinrichtung als Kombination beschrieben, Vielehe insbesondere auf dem Gebiet der Gaschromatographie eingesetzt xiferden kann. Der Durchflußmeßwertgeber, der vorzugsweise an Meßwertgeber von der Art für niedere Differenzdrucke ist, weist einen ersten und einen zweiten Kanal oder Zugang auf, welche mit dem Einlaß bzx^. dem Auslaß eines ersten Durchflußbegrenzungselementes verbunden werden, das in der Steuereinrichtung angeordnet ist. Bei dem Meßwertgeber handelt es sich um einen solchen Typ, der ein elektrisches Signal liefert, welches dem Differenzdruck an seinen Kanälen bzw. Zugängen proportional ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweites Durchflußbegrenzungselement mit der Einlaßleitung verbunden, welche zu der ersten öffnung bzw. dem Eingang des Meßwertgebers führt. Das zweite Durchflußbegrenzungselement hat ähnliche Durchflußcharakteristiken bei den besonderen Bedingungen des Systems, wie das erste Begrenzungs-
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element in der Steuereinrichtung. Das zweite Begrenzungsei einent verzögert den Druckaufbau an der ersten öffnung "bzw. dem Eingang des Meßwertwandlers, so daß der Druck an der zweiten öffnung "bzw. dem Ausgang,(welcher direkt mit dem Ausgang des ersten Begrenzungselementes verbunden ist, auf einen Wert ansteigen kann, der ausreicht, sicherzustellen, daß der Differenzdruck über die zwei öffnungen des Meßwertgebers niemals das erlaubte Maximum überschreitet. Somit kann ein Meßwertgeber verwandt werden, der eiaen maximalen Bereich in der Größenordnung des zu erwartenden Differenzdruckes hat, wodurch eine relativ große Anzeigegenauigkeit erhalten wird. Dadurch, daß zuerst der Durchfluß durch die Steuereinrichtung als eine Funktion des Druckes über dem erste Begrenzungselement kalibriert und anschließend ein elektrisches Signal proportional zu den entsprechenden Drucken erhalten wird, kann eins angepaßte Linearisierungskurve erhalten werden, welche einen zukünftigen Bezug liefert, um eine schnelle Bestimmung der Durchflußmenge durch die Steuereinrichtung für irgendein elektrisches Ausgangssignal an dem Meßwertgeber zu ermöglichen.
Durch die Erfindung wird also eine Durchflußsteuer-Durchflußmeßvertgeberkombination,die besonders gut für Anwendungen auf dem Gebiet der Gaschromatographie geeignet ist, angegeben, bei der ein Meßwertgeber den Druck an dem Eingang und Ausgang eines Durchflußbegrenzungselementes in der Steuereinrichtung überwacht, um dadurch den Differenzdruck über das Begrenzungselement zu überwachen. Der Differenzdruck ist proportional der Gasgeschwindigkeit durch das Durchflußbegrenzungselement. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein zweites Durchflußbegrenzungselement in einer Einlaßleitung zu dem Meßwertgeber vorgesehen, welches vorzugsweise eine relativ kleine Impedanz hat, um den Aufbau des Druckkopfes an dem entsprechenden Einlaß des Meßwertgebers zu verzögern, wodurch sich der Druck an dem
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Auslaß des Durchflußbegrenzungselementes in der Steuereinrichtung nach und nach aufbauen kann, damit der maximal zulässige Differenzdruck des Meßwertgebers nicht überschritten wird.
Es folgt nun eine Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche zusammen mit den anliegenden Zeichnungen zum besseren Verständnis gelesen werden soll. Es zeigen:
Fig. 1 zum Teil eine Schnittdarstellung und zum Teil ein schematisches Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der angepaßten Linearisierungskurven für den Durchfluß und den ileiiWeri;-geberausgang gegen den Druck, und
Fig. 3 einen Querschnitt einer typischen Durchflußsteuereinrichtung, welche so angepaßt ist, daß sie ein Zeitverzögerungselement und einen Meßwertgeber enthält, um die Zielsetzungen der Erfindung zu erreichen.
In Fig. 1 ist teilweise im Schnitt und teilweise in der Form eines Blockdiagramms die Einrichtung dargestellt, mit welcher die Zielsetzungen der Erfindung erreicht werden. Die Durchflußsteuer- und Durchflußmeßwertgebereinrichtung 10 umfaßt eine Durchflußsteuereinrichtung 12, welche mit einem Meßwandler 14 verbunden ist.
Die Durchflußsteuereinrichtung 12 umfaßt einen Hauptgehäuseabschnitt 16, welcher typischerweise aus Aluminium oder rostfreiem Stahl hergestellt ist. An einem Ende des Gehäuses sind ein Einlaß 18 und ein Auslaß 20 angeordnet. An einer
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angrenzenden Seite sind besondere Anzapfungen oder Auslässe 22 und 24 vorgesehen. Diese werden im folgenden noch näher beschrieben.
Ohne die noch später zu erläuternde. Abwandlungen entspricht die in Fig. 1 dargestellte Grunddurchflußsteuereinrichtung in ihrem Aufbau dem Modell Nr. VCD 1000 der Potter Instrument Co., Inc.1. Sie ist mit einem zylinderförmigen Einlaßkanal 26 ausgebildet, der den Einlaß 18 mit einem Hohlraum 28 verbindet. In dem Hohlraum 28 ist ein Durchflußbegrenzungselement 30 angeordnet, welches ein gesintertes Metallelement vorgegebener Porosität ist, damit eine gewisse Flußmenge pro Minute erhalten wird, welche eine Funktion seiner Porosität, des an ihm vorliegenden Differenzdrucks,der Dichte des in deja. Systems verwandten.:-?rägergases und anderer bs kann Se« Größen ist." Ferner ist in den Hohlraum 23'ein O-Ring 32 aus Gummi oder einem anderen geeigneten Werkstoff angeordnet, welcher gegen den äußeren Umfangsbereich des Durchflußbegrenzungseleiaentes anliegt, um irgendwelche Leckstrecken für den Gasfluß (dieser ist durch Pfeile angedeutet) zu unterbinden. Die Einlaßanordnung 18 umfaßt einen mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt 34·* welcher den zylindrischen Kanal 26 enthält, wobei der Schaftabschnitt von dem Gehäuse entfernt werden kann, um einen Zugang zu dem Durchflußbegrenzungselement zu schaffen, dessen Bedeutung noch erläutert werden wird.
Wenn Trägergas aus dem Durchflußbegrenzungselement 30 austritt, wird es durch einen Verbindüngskanal 36 in eine scheibenförmige Kammer 38 geleitet. In letztere ist eine innere Absperr- und Steuerventileinrichtung angeordnet, welche mit 4-0 bezeichnet ist. Diese Einrichtung wird verwandt, um den Druck quer zu dem Durchflußbegrenzungselement zu verändern, wodurch die Durchflußmenge durch die Durchflußsteuereinrichtung reguliert wird. Die Ventileinrich-
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tung 40 umfaßt eine Membran 42, welche aus einem geeigneten Werkstoff wie z.B. Neopren, besteht und an deren einer Seite mittig eine Stützplatte 44 angeordnet ist. Auf der gleichen Seite der Membran wie die Stützplatte 44 befindet sich ein Federelement 46, welches an einer Schulter 48 aufsitzt, und gegen einen Sitz 59 drückt, welcher auf der Stützplatte 44 befestigt ist. Die Feder ist mittig in Bezug auf die Stützplatte 44 angeordnet, um eine symmetrische Kraft auf diese auszuüben. Auf der anderen Seite der Membran ist eine zweite Stützplatte 52 angeordnet, welche einen Schaftabschnitt 5^ aufweist, der mittig auf dieser angeordnet ist, und sich in axialer Richtung in einen Hohlraum 56 erstreckt. In der Längsrichtung des Hohlraumes 56 erstreckt sich ein zweites Federelement 53, welches auf einer Schulter 60 auf der Stützplatte 52 aufsitzt und welches gegen eine Ventilanordnung 62 drückt. Letztere isü mit einem mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt 64 verbunden, um die axiale Bewegung der Ventilanordnung 62 zu steuern und damit wiederum den von der Feder 58 auf die Membran 42 ausgeübten Federdruck. Die Ventilanordnung umfaßt eine Dichtungseinrichtung 66, welche einen O-Ring 68 aufweist, der den Hohlraum 56 abdichtet, um ein Lecken des Trägergases an den mit einem Gewinde versehenen Schaftelement 64 zu unterbinden.
Die innere Steuerventileinrichtung 40 umfaßt ferner eine Dichtungsscheibe 70, welche sich mit der Membran 42 bewegt, um den Fluß des Trägergases in das Einlaßende eines Kanals 72 zu ändern, was von der relativen Größe der durch die Federelemente 46 und 58'auf die Membran ausgeübten Federkräfte abhängt. Die relative auf die Membran ausgeübte Federkraft wird durch Drehen des Schaftelementes 64 in oder aus dem Hohlraum 56 verändert. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Einstellung des Gasflußes, wodurch sich eine äußerst genaue Durchflußsteuereinrichtung ergibt.
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Das Gas tritt mit der gesteuerten Menge in den Kanal 72 ein und wird nach unten in den Hohlraum 7^, den Ausgangskanal 76 und damit zu dem Auslaßventil 20 geführt.
Eine Nebenstreckenleitung 78 ist mit einem Ende mit dem Einlaßkanal 26 und mit dem anderen Ende mit der Kammer 82 verbunden, welche mit dem Hohlraum 56 auf der entsprechenden Seite der Membran in Verbindung steht. Diese Nebenstreckenleitung gleicht den Druck auf gegenüberliegenden Seiten der Membran aus, wodurch es im abgesperrtem Zustand für die Membran unmöglich wird, daß sie nur auf einer Seite mit Druck beaufschlagt viird.
Die gerade beschriebene Durchflußsteuereinrichtung wird für den Zweck-der Erfindung '.iie folgt abgewandelt·. Das Gehäuse 16 wird durchbohrt, um einen Verbindungskanal 84 zwischen der Leitung 78 und einer der Außenflächen bei, insbesondere, dem Ausgang 22 zu schaffen. Durch ein Metallrohr 86 geeigneter Größe wird dieser Punkt mittels einer geeigneten Kupplung mit einem zweiten Durchflußbegrenzungselement 88 verbunden. Dieses Element ist vorzugsweise ein gesintertes Hetallelement vorgegebener Porosität,um eine Zeitverzögerung für das durch das Rohr 86· fließende Gas zu schaffen. Die Verzögerung ist mit derjenigen vergleichbar, welcher das Gas ausgesetzt ist, wenn es durch das Durchflußbegrenzungselement 30 hindurchfließt. Die durch das Element 88 geschaffene Verzögerung stellt sicher, daß der Differenzdruck quer zu den Heßwandler 14 den vorgeschriebenen Druckwert nicht überschreitet. Die Verzögerung bei einer typischen Anwendung liegt in der Größenordnung von ungefähr 15 "bis 20 Sekunden. Das Durchflußbegrenzungselement 88 ist mit einem ersten Einlaß des Meßwandlers 14 durch ein Rohr 90 verbunden.
Ein zweiter Kanal 92 ist in das Gehäuse 16 gebohrt und mit dem Kanal 36 verbunden, welcher sich stromabwärts von dem
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Durchflußbegrenzungselement 30 befindet. Der Kanal 92 ist mit dem zweiten Einlaß des Meßwandlers 14 über eine passende Kupplung 24 und ein Rohr ψτ verbunden.
Jeder für allgemeine Druckmessungen geeignete Meßwandler kann verwandt werden, wie z.B. der Typ AB-15> der von Tyco Instrument Division of Lexington, Massachusetts hergestellt wird.
Solche Meßwandler zeichnen sich durch einen großen Differenzdruckbereich mit Genauigkeiten in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0% aus, v/ob ei Hichtlinearitäten, Hysteresiseffekte und Reproduzierbarkeit eingeschlossen sind. Der Meßwandler wird über Leitungen 96 mit elektrischer Energie versorgt und gibt an den Leitungen 98 ein elektrisches Ausgangssignal ab, wölchos u.c-η Diff erdnzdruck proportional-.ist, . der durch den Meßwandler in dem Rohr 90 und 94 überwacht wird.
Wie bereits oben darauf hingewiesen wurde, wird durch das Durchflußbegrenzunsselement 88 eine geeignete Zeitverzögerung eingeführt, so daß der Meßwandler 14 keinen Differenzdruck "sieht", der größer als der für die Einheit maximal zulässige ist. Dadurch kann der Meßwandler hohen absoluten Drucken an jedem seiner Leitungsanschlüsse widerstehn, während er nur einem relativ kleinem Differenzdruck ausgesetzt ist, wodurch er innerhalb der vorgegebenen Genauigkeit arbeiten kann.
Es wird nun auf die Fig. 2 Bezug genommen. Das Verfahren zum Einstellen der kombinierten Einrichtung, so daß eine linearisierte Kurve geschaffen wird, die den Fluß in Kubikzentimeter oder Milliliter pro Minute ausgedrückt in Millivolt des Ausgangs an den Leitungen 98 des Meßwandlers gegen den Differenzdruck quer zu der Durchflußsteuereinrichtung zeigt, wird beschrieben. Ein Durchflußbegrenzungselement 30 wird ausgewählt, welches eine vorge-
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gebene Flußrate bei einem vorgegebenen Differenzdruck aufweist und für die besondere Anwendung geeignet ist. Beispielsweise kann ein solches Element als ein im Lager vorrätiger Gegenstand besorgt werden, der eine Flußrate von 120 cc/min bei einem Differenzdruck von 0,76 kp/cm hat. Wie es bekannt ist, kann die Durchflußmenge eines Durchflußbegrenzungselementes unterhalb der nominalen Durchflußmenge eingestellt werden, in dem das poröse Material verdichtet wird, beispielsweise dadurch, daß auf es fest mit einem geeigneten Werkzeug geschlagen wird. Beispielsweise kann die Durchflußmenge für eine 120 cc/min-Einheit bei 0,73 ko/cm auf 100 cc/min bei 0,73 kp/cm Differenzdruck eingestellt werden. Das einmal eingestellte Element wird dann in den Hohlraum 28 der Durchflußsteuereinrichtung eingesetzt. Die
"Bnrohflnßzneri'?^ von 100 cc/nin beir ~Q V75 "kp/cüi , der Punkt 100 auf der Linearisierungskurve der Fig. 2, würde für eine besondere axiale Stellung des Schaftes 64- oder der öffnung der Ventileinrichtung 40 festgelegt -v/erden.
Durch Drehen des Schaftes 64 der Durchflußsteuereinrichtung kann der durch sie hindurchgehende Fluß vom abgesperrten Zustand bis 100 % eingestellt werden. Durch Aufschreiben des Flußes durch die Steuereinrichtung, d. h. von cc/min für verschiedene Einstellungen des Schaftes 64-(und damit des Differenzdrucks über oder quer zu dem Durchflußbegrenzungselement 30) kann der restliche Teil der Kurve gemäß Fig. 2 gebildet werden. Durch anschließendes Verbinden des Druckmeßwandlers gemäß der Darstellung der Fig. 1 und Verändern der Schafteinstellung in der gleichen Weise wie es beim Einstellen der Flußrate gegen die Druckkurve vorgenommen worden ist, kann der entsprechende mV-Ausgang (Millivoltgleichspannung) an den Leitungen 98 des Druckmeßwandlers in Bezug auf die Einstellung des Schaftes oder des Druckes bestimmt werden.
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Typischer Weise wird der Meßwandler 14 einen Gleichspannungsausgang an den Leitungen 98 zwischen null und 100 Millivolt für den vollen Bereich des erwarteten Differenzdruckes haben, dein eine besondere Einheit ausgesetzt ist. In dem Fall, in dem der Meßwandler so ausgelegt ist, daß er einen Differenzdruckbereich von null bis 1,05 kp/cm überdeckt und der Druck quer zu dem Element 30 bei einer Durchflußmenge von 11 cc/min in der Größenordnung von
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Or73 kp/cm ist, beträgt der Gleichspannungsausgang des Meßxvandlers 14 ungefähr 2/3 seines maximalen Ausgangs oder, wie durchgeführte Messungen gezeigt haben, ungefähr 69 mV-Gleichspannung.
Die Kurve in Fig. 2 gibt die angepaßte Linearisierungskur-. ve η für sin gaschromatographises System v.'ieder. bei dem Heliurj als Trägörgas mit ein^n absoluten ZuiuardrucI; an dem -^ingangsventil 18 von 5>27 kp/cm verwendet vird.
Verschiedene Linearisierungskurven v/erden für die Durchflußsteuer- und Durchflußmeßwertgebereinrichtung aufgestellt, die auf der besonderen Art des verwandtem Gas as als auch auf dem verwandten Zufuhrdruck beruhen, d.h. dem absolutem Druck am Einlaßventil 18. Diese veränderbaren Größen liegen bei unterschiedlichen Anwendungen bei der Gaschromatographie vor.
Andere Abwandlungen der oben beschriebenen Anordnung bzw. Konstruktion sind für den Durchschnittsfachmann offenbar. Insbesondere, i.vie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Druckmeßwandler 14 von der Durchflußsteuereinrichtung 12 getrennt und neben dieser angeordnet. Tatsächlich kann die Größe der einzelnen Teile bzw. Komponenten wie z.B. das Durchflußbegrenzungselement 88 und des Meßwandlers 14 so sein, daß geeignete öffnungen in das Gehäuse der Durchflußsteuereinrichtung wie z.B. des Typs VCD 1000 der Potter Industry gebohrt werden.können, welche die Anordnung Jener
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Elemente in dem Gehäuse selbst zulassen, ohne daß Verbindungsrohre 86, 90 und 94- notwendig sind. Eine solche Anordnung ist im Schnitt in Fig. 3 dargestellt.
Die an der Leitung 98 auftretende aV-Ausgangsgleichspannung, welche den gerade vorliegenden Durchfluß durch das Instrument wiedergibt, kann mit einer geeigneten Anzeige verbunden werden, welche eine unmittelbare Anzeige (durch Überprüfen der Linearis.ierungskurve für die besondere Einrichtung) der gerade durch den Chromatographen vorliegenden Durchflußrate gibt.
Ferner k arm das elektrische Ausgangssignal des Keßwandlers' einer Vergleichsschaltungsanordnung (diese ist nicht darger -jo"ILir") vji~ ;."ν'-ϊ:ΊΓ 1Z viordsn, -isWsn 3T.cL?5i>e:r r'in ^sii^ durch die. axiale Stellung des Schaftes 64- gesteuert wird. Letzterer wird mit einer vorgegebenen Stellung eingestellt, v/elcher einer erwünschten Durchflußmenge entspricht. Wenn das Fluid in dem System die gewählte Durchflußrate (die durch den KeRwandler abgetastet wird) erreicht, gibt das elektrische Signal diese wieder und die Vergleichsschaltungsanordnung arbeitet so, daß sie eine Anzeige liefert, beispielsweise in dem eine Anzeigelampe zum Leuchten gebracht wird.
Anders als bei typischen Durchflußmeßwertgebern, welche unabhängig von der Durchflußsteuereinrichtung arbeiten, ist der Durchflußraeßwertgeber der vorliegenden Erfindung integral mit der Durchflußsteuereinrichtung verbunden und tastet somit jede Druck- und entsprechende Durchflußänderungen ab, die in dem System auftreten. Als Ergebnis hiervon liefert die Einrichtung nicht nur eine richtigere bzw. aussagekräftigere Messung der Durchflußmenge, sondern dient zusätzlich auch als eine Leckanzeige.
I1ir der. oben beschriebenen Kombination kann ein Durchxlußmefiv/ertgeber von der Art eines Heßwertgebers für niedrige
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Difieren"drucke in Systemen, mit hohe:n absoluten Druck verwandt v/erden. Somit wird der volle Bereich des Meßwertgebers genutet, um die Genauigkeit und Wiederholbarkeit bzw. Reproduzierbarkeit der erhaltenen Messungen bzw. Anzeigen zu verbessern.
Die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sollen nicht no verstanden werden, daß sie den Umfang der Erfindung, der durch die Ansprüche angegeben ist, beschränken.
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Leerse ite

Claims (7)

  1. °ATFNTANWALTE A. GRUNECKER
    ^ H. KINKELDEY
    W. STOCKMAIR
    OK-MQ. AaE(CALTCOt
    K. SCHUMANN
    P. H. JAKOB
    OPL-MO.
    THE PERHIIT-ELMER CORPORAIIOK g. BEZOLD
    DRRERWr-CWL-CHEU
    Norwalk Conn. 06856
    U.S.A. 8 MÜNCHEN
    MAXIMILIANSTRASSE
    P 12 031 - 46/Ei. 16. Dez. 1977
    Patentansprüche
    Γ 1 Λ Durchflußsteuer - Durchflußmeßwertgebereinrichtung zur Steuerung des Durchflusses eines Fluids durch ein System, gekennzeichnet in Kombination durch einen ^irilaft^arLiI (18), durch eine, erst«- I)UiThfluebeefrCÄiirnsseinrichtung (30), welche für den Durchfluß des Fluids einen Einlaß (26) und einen Auslaß (36) aufweist, wobei der Einlaß (26) der Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) mit dsm Einlaßkanal (13) in Strömungsverbindung steht und die erste Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) auf den Differenzdruck zwischen ihrem Einlaß (26) und Auslaß (36) anspricht, wodurch die Durchflußmenge durch das System steuerbar ist, durch eine Einrichtung (40) zum Indern des Druckes zwischen dem Einlaß (26) und dem Auslaß (36) der Durchflußbegrenzungseinrichtung (30), wodurch die Durchflußmenge veränderbar ist, durch einen in Strömungsverbindung mit dem Auslaß (36) der Begrenzungseinrichtung (30) stehenden Auslaßkanal (76), durch den innerhalb der Durchflußsteuereinrichtung das Fluid dem System zurückführbar ist, durch eine Meßwertgebereinrichtung (14) mit einem ersten und einem zweiten Kanal, und durch eine Einrichtung (86,90) zur Strömungsverbindung des ersten Kanals mit dem Einlaß (26) der Durchflußbegrenzungseinrichtung (30), wobei die Meßwert geber einrichtung (14) eine Einrichtung umfaßt, durch
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    mbi/8
    die ein dem Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal proportionales elektrisches Signal erzeugbar ist.
  2. 2. Durchflußsteuer- Durchflußmeßwertgebereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (86,90) zur Verbindung des ersten Kanals nit dem Einlaß (26) der Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) eine zweite Durchf!^begrenzungseinrichtung (88) umfaßt, wobei die zweite Durchflußbegrenzungseinrichtung (88) im wesentlichen die gleiche Durchflußcharakteristik wie die erste Durchf !^begrenzungseinrichtung (30) aufweist, wodurch die an dein ersten Kanal zun Fühlen des Druckes an dem Einlaß (26) der ersten Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) py» τ* λ ■*-»/-] ■"* τΌ τ Λ Ή;"· Τ» 1^ P Ί f~ ^ "■* ''f'-^o11^* τ i'v-i·" γ"! .t»-* r»h ^ c ^ "ί r.-jn "^ ™αη Γ7 :-. ■» +-
    ist, die der Druck an dea Auslaß (3<y) der erster, Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) zum Erreichen seines vorgegebenen Wertes benötigt, welcher von der Einstellung der Einrichtung (4-0) zur Änderung des Druckes zwischen dein Einlaß (26) und den Auslaß (35) der ersten Durchf!^begrenzungseinrichtung (30) abhängt.
  3. 3- Durchflußsteuer-Durchflußneßwertgebereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heßwertgebereinrichtung (14) bei vollem Meßbereich einen Druckbereich umfaßt, der im wesentlichen gleich dem maximalem Differenzdruck ist, der an der ersten Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) auftritt.
  4. 4. Durchflußsteuer-Durchflußmeßwertgebereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Durchf!^begrenzungseinrichtung (30) aus gesintertem Hetall vorgegebener Porosität besteht.
    809835/0502
  5. 5. Durchflußsteuer-DurchfluSrneßwertgebereim^ichtung
    nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Durchflußbegrenzungseinrichtung (83) aus gesintertem ITetall vorgegebener Porosität besteht.
  6. 6. Durchflußsteuer-Durchflußmeßwertgebereinrichtung
    nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge in Verhältnis zu der Differensdruckkermgröße der ersten Durchflußbegrenzungseinrichtung (30) einstellbar ist.
  7. 7. Verfahren zum Kalibrieren der Durchflußsteuer-Durchflußmeßwertgebereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    (a) Bestimmen der ,jeweiligen Durchilußnen^» durch die Steuereinrichtung für eine vorgegebene Anzahl von Diiferendrucken an der ersten Durchflußbegrensungseinrichtung (30),
    (b) Auflisten dieser Durchflußmengen und ihrer entsprechenden Differenzdrucke,
    (c) Bestimmen des dem jeweiligen Differenzdruck proportionalen elektrischen Signales an der Keßwertgebereinrichtung (14), und
    (d) Aufzeichnen dieser elektrischen Signale zusammen mit der Auflistung im Schritt (b) in einer solchen Porm, daß die Durchflußmenge durch die Steuereinrichtung für ein bestimmtes elektrisches Signal, welches durch die HeS-wertgebereinrichtung (14) erzeugt wird, schnell bestimmt werden kann.
    809835/0502
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