DE2937978C2

DE2937978C2 - Gasdruckregler

Info

Publication number: DE2937978C2
Application number: DE19792937978
Authority: DE
Inventors: Erich 6382 Friedrichsdorf Robens
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1979-09-20
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2937978A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler mit einem Druckmesser, der in Abhängigkeit von dem Verhältnis von Soll- zu Ist-Wert des Gasraumdrucks Magnetventile zu den Hoch- bzw. Niederdruckauslässen steuert.

Aus DE-AS 12 42 023 und DE-OS 2604 318 sind Gasdruck-Regelungssysteme bekannt, bei denen mit Hilfe von Magnetventilen, Vakuum- und Druckpumpen der Druck nach Vergleich des in eine elektrische Spannung umgeformten Ist-Werts mit einem Soll-Wert geregelt wird. Diese Vorrichtungen sind jedoch nur dann einsatzbar, wenn der Druck in einem engen Bereich geregelt werden soll. Dabei reicht je ein Ventil zur Druck- und Saugseite hin aus und es wird nur ein Meßgerät benötigt, mit dem die Abweichung des Ist-Wertes vom Soll-Wert gemessen wird.

Bei der Messung von Adsorptionsisothermen oder -isobaren, bei gasanalytischen Messungen sowie bei gewissen chemischen Prozessen, die Reaktionen mit Gasen beinhalten, ist es erforderlich, die Gase im Reaktionsraum zu wechseln, den Druck schnell in einem weiten Bereich zu verändern und sodann für eine längere Zeit sehr genau konstant zu halten. Die Regelung muß mitunter bei sehr verschiedenen Drücken und auch im Vakuum vorgenommen werden. Zusätzlich muß berücksichtigt werden, daß bei der Strömung durch die Ventile in Abhängigkeit vom Absolut-Druck unterschiedliche Strömungsformen, z. B. Molekularströmung und viskose Strömung, auftreten können. Dies hat zur Folge, daß mit je einem Ventil zur Saug- und Druckseite hin keine zufriedenstellende Regelung erfolgen kann.

Zur Regelung des Gasdrucks über einen sehr großen Meßbereich werden üblicherweise Druckmesser mit z. B. elektrisch vorgegebenem, variablem Soll-Wert verwendet. Weicht der Ist-Druck im Reaktionsraum von dem im Manometer gespeicherten Soll-Wert ab, wird bei zu niedrigem Druck ein Ventil zum Hochdruckbehälter so lange geöffnet, bis der Soll-Druck erreicht ist. Die Steuerbefehle an das Ventil werden vom Manometer gegeben. Bei zu hohem Druck wird ein Ventil zum Niederdruckbehälter angesteuert, bzw. zur Atmosphäre oder zur Vakuumpumpe hin geöffnet. Damit je nach dem eingestellten Soll-Druck und der Differenz vom Ist-Druck im Reaktionsraum zu den Drücken im Niederdruck- bzw. Hochdruckbehälter ein neu eingestellter Soll-Wert schnell erreicht und andererseits die Konstantregelung anschließend nicht zu grob wird, muß der Ventildurchlaß verstellbar sein, etwa durch Vorschaltung von Drosseln oder durch Verwendung von Motorventilen. Die Einstellung des Durchflusses erfolgt automatisch durch Verstellung bzw. Wahl des zu

ίο öffnenden Ventils, das durch ein zweites Manometer, welches den Differenzdruck zwischen Reaktionsraum und Nieder- bzw. Hochdruckbehälter mißt, gesteuert wird.

Aus der DE-OS 16 73 521 ist eine Vorrichtung zur Gasdruckmessung, -regelung und -programmsteuerung in einem Rezipienten bekannt, bei der der Einsatz eines zweiten Meßgerätes vermieden werden kann. Zur Erzielung einer effektiven Regelung wird jedoch ein spezielles Motorventil verwendet, das auch hochvakuumdicht sein muß.

Die Erfindung, wie sie in dem Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, bei der Konstantregelung des Drucks in einem weiten Druckbereich ohne Verwendung zusätzlicher Meßgeräte und aufwendiger Motorventile den bekannten Steuermechanismus zu vereinfachen und den Gasdruckregler vom Differenzdruck unabhängig zu machen.

Im folgenden wird die Erfindung und die erreichten Vorteile anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt in schematischer Vereinfachung

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Gasdruckreglers;
Fig.2 im Längsschnitt die Konstruktion eines Ventilblocks mit vier parallel angeordneten Magnetventilen und

Fig.3 im Längsschnitt eine besonders vorteilhafte Ausführung des Magnetventils.
Nach der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird der Druck in der Reaktionskammer 1 geregelt. Der Ist-Wert wird mit Hilfe des Manometers 2 gemessen und mit einem elektrisch vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Bei zu niedrigem Ist-Wert wird von dem Druckmesser 2 das Magnetventil 3 angesteuert, das die Leitung zu dem Druckbehälter 8 freigibt. Vom Zeitschalter 10, z. B. einem Thermoschalter, wird nach einer vorgegebenen Zeit das Magnetventil 4 mit größerer Nennweite zugeschaltet. Ist der Istdruck zu hoch, so wird vom Druckmesser 2 das Magnetventil 7 angesteuert, das eine Verbindung zur Vakuumpumpe 9 herstellt. Mit zeitlicher Verzögerung werden von den Zeitschaltern 11 und 12 nacheinander die Magnetventile 6 und 5 mit größerer Nennweite geöffnet. Liegt der Solldruck über Atmosphärendruck, so kann die Vakuumpumpe 9 entfallen.

Nach der erfindungsgemäßen Anordnung müssen sowohl für Druckbehälter 8 als auch für Vakuumpumpe 9 jeweils mindestens zwei Magnetventile vorgesehen sein. Je nach den herrschenden Bedingungen können jedoch auch bis zu vier oder mehr Magnetventile parallel geschaltet werden.

F i g. 2 zeigt die gruppenweise Schaltung von vier Magnetventilen 24 bis 27. Der Aufbau als Ventilblock erlaubt es, die Verbindungen kurz und mit geringem Volumen herzustellen. Dies ist vorteilhaft, weil die Verbindungen zwischen den Magnetventilen einen Totraum bei der Regelung darstellen. Die verwendeten Magnetventile bestehen aus einer Feder 13 zum Andrücken des Stempels 14 aus Weicheisen, Dichtun-

gen 15 und 16, Magnetspule 17, Ventilsitz 18, Überleitungskanäle 19 und 20, Flanschanschluß 21 zum Gasdruckbehälter, Flanschanschluß 22 zur Vakuumpumpe und Flanschanschluß 23 zur Reaktionskammer.

Bei den Zeitschaltern handelt es sich um übliche Vorrichtungen, wie Thermoschalter, Uhrwerkschalter oder Verzögerungsschaltungen, z. B. mit /iC-Gliedern. Bei Verwendung eines Thermoschalters kann die zur Erwärmung des Bimetallstreifens erforderliche Temperatur aus der zuerst erregten Magnetspule gewonnen iu werden.

In F i g. 3 wird eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Magnetventils gezeigt, das für die Regelung gem. der Erfindung und zum Aufbau eines Ventilblocks entsprechend F i g. 2 geeignet ist In das Magnetventil mi: dem Magnetstempel 28 mit Dichtung 29 ist unmittelbar unter den Ventilsitz 30 ein verstellbares Nadelventil 31 eingearbeitet. Die Nadel und damit der Durchlaß ist mit der Schraube 32 verstellbar. Mit der O-Ringdichtung 33 wird der Schaft hochvakuumdicht nach außen hin abgedichtet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasdruckregler mit einem Druckmesser, der in Abhängigkeit von dem Verhältnis von Soll- zu Istwert des Gasraumdrucks Magnetventile zu den Hoch- bzw. Niederdruckauslässen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß für den Hoch- und Niederdruckauslaß jeweils mindestens zwei parallel geschaltete Magnetventile (3 bis 7 und 24 bis 27) unterschiedlicher Nennweite vorgesehen sind, deren Spulen (17) gruppenweise durch Zeitschalter (10 bis 12) verbunden sind.

2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Zeitschalter (10 bis 12) Bimetall-Thermoschalter verwendet sind, die durch die Erwärmung der erregten Magnetspule (17) betätigt werden.

3. Gasdruckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetventil verwendet ist, bei dem unmittelbar unter dem Ventilsitz (30) ein verstellbares Nadelventil (31) vorgesehen ist.