DE3407552C2

DE3407552C2 -

Info

Publication number: DE3407552C2
Application number: DE19843407552
Authority: DE
Inventors: Bernhard 7770 Ueberlingen De Huber
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1984-03-01
Filing date: 1984-03-01
Publication date: 1987-10-22
Also published as: JPH0750028B2; DE3529547C2; EP0212567A2; DE3529547A1; GB8501762D0; DE3407552A1; JPS60205237A; JPH0660872B2; GB2155205A; AU586699B2; GB2155205B; AU6150486A; US4640677A; US4681530A; EP0212567A3; JPS6298238A; EP0212567B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasregeleinrichtung zur Regelung der Brenngas- und Oxidanszufuhr zu einem Brenner eines Atomabsorptions-Spektrometers, enthal tend

a) je eine Drossel für Oxidans und Brenngas und
b) je einen der Drossel vorgeschalteten reprodu zierbar auf einen Sollwert einstellbaren Druckreg ler.

Bei einem Atomabsorptions-Spektrometer sendet ei ne linienemittierende Lichtquelle ein Lichtbündel aus, das die Resonanzspektrallinien eines gesuchten Ele ments enthält. Dieses Lichtbündel durchsetzt eine auf einem Brenner brennende Flamme und fällt auf einen photoelektrischen Detektor. In die Flamme wird mittels eines Zerstäubers eine zu untersuchende flüssige Probe eingesprüht, so daß die Probe durch die Flamme atomi siert wird und die der Probe enthaltenen Elemente in der Flamme in atomarer Form vorliegen. Die dann auf tretende Schwächung des Lichtbündels in der Flamme liefert ein Maß für den Anteil des gesuchten Elements in der Probe. Der Brenner wird dabei mit einem Brenngas, z. B. Azetylen, und Luft als Oxidans betrieben. Es ist auch bekannt, dem Brenner statt Luft Lachgas (N ₂O) als Oxidans zuzuführen, um eine heißere Flamme zu erhal ten. Lachgas hat einen höheren Sauerstoffanteil als Luft. Bei Verwendung von Lachgas wird die Zufuhr von Brenngas erhöht, um das richtige stöchiometrische Ver hältnis zwischen Brenngas und Oxidans einzuhalten.

Um reproduzierbare Verhältnisse zu erhalten, ist eine Gasregeleinrichtung vorgesehen, welche die Einstellung der Gasströmungen zum Brenner und die Konstanthal tung dieser Gasströmungen gewährleistet.

Bei bekannten Gasregeleinrichtungen sind zur Ein stellung der Gasströmungen Nadelventile vorgesehen. Die Gasströmungen werden mittels eines Strömungs messers angezeigt und durch manuelle Einstellung der Nadelventile eingestellt. Um eine Aufrechterhaltung der einmal eingestellten Gasströmung zu gewährleisten, ist jedem Nadelventil ein Druckregler (oder Druckmin derer) vorgeschaltet, der einen konstanten Druck stromauf von dem Nadelventil aufrechterhält. Die Ein stellung und Regelung der Gasströmungen erfolgt somit bei konstantem Eingangsdruck mittels einstellbarer Drosseln.

Üblicherweise wird die Flamme zunächst mit Luft als Oxidans gezündet. Erst nach dem Zünden der Flamme wird im Bedarfsfall auf Lachgas umgeschaltet. Die bei Betrieb mit Lachgas erforderliche Erhöhung der Brenn gasströmung wird durch Öffnen einer Umgehung zu dem Nadelventil erreicht.

Bei den bekannten Gasregeleinrichtungen erfolgt ei ne manuelle Einstellung der Gasströmungen an den Na delventilen. Die Gasregeleinrichtung muß daher so an geordnet werden, daß die Nadelventile bequem zugäng lich sind. Das erfordert in vielen Fällen relativ lange Leitungsverbindungen innerhalb des Geräts.

Durch eine Firmendruckschrift der Firma Carl Zeiss, Oberkochen/Württ. "Flammenzusatz zum Spektralpho tometer PMQ II und Registrierenden Spektralphotome ter RPQ 20A" ist es bekannt, die Drücke von Brenngas und Oxidans durch Feindruckregler zu regeln. Diese Drucke sind von Hand mittels je eines Drehknopfes in Verbindung mit Druckanzeigern auf einen gewünschten Sollwert entsprechend der gewünschten Flammentem peratur einstellbar. Die Druckregler sind dadurch re produzierbar auf einen Sollwert einstellbar. Weiterhin ist jeweils eine auswechselbare Drosseldüse in der Brenngaszuleitung vorgesehen. Diese Drosseldüse, die je nach Gasart einen festen Wert hat, dient der Begren zung der Durchflußmenge.

Die DE-OS 30 05 784 zeigt ein Meß- und Steuersy stem für die Strömungen von Brenngas und Oxidans zu einem Brenner für die Atomspektroskopie. Das Oxidans wird zunächst durch einen fest eingestellten Druckrege ler auf einen konstanten Druck geregelt. Dem Druck regler sind eine feste Drossel und ein Nadelventil nach geschaltet. Der an der festen Drossel abfallende Druck wird von einem Differenzdruckwandler in ein elektroni sches Signal umgesetzt. In Abhängigkeit von diesem Signal wird das Nadelventil ggf. automatisch über einen Stellmotor verstellt. Es handelt sich hier um eine echte Durchflußregelung über den Differenzdruck an einer Drossel. Auch hier ist ein Nadelventil erforderlich. In ähnlicher Weise wird die Strömung des Brenngases ge regelt.

Die GB-OS 21 13 831 zeigt eine mittels eines Mikro computers durchgeführte Steuerung der Gasströmun gen zum Brenner bei der Atomabsorptions-Spektrosko pie. Die Parameter eines mit einer Flamme zur Atomi sierung arbeitenden Spektrometers werden auf einen Satz von vorgegebenen Werten eingestellt, je nach der gesuchten Substanz. Ebenso wird die Strömungsrate des dem Brenner zugeführten Gases je nach der Art der gesuchten Substanz auf einen vorgegebenen Wert ein gestellt. Dann wird ein Optimierungsstandard in die Flamme angesaugt, das Absorptionsvermögen dieses Optimierungsstandards gemessen und das Meßergebnis gespeichert. Daraufhin wird die Strömungsrate des Gases in inkrementalen Schriften verändert und bei je dem Schritt die Messung und Speicherung des Absorp tionsvermögens wiederholt. Der neue Meßwert wird mit dem gespeicherten Meßwert verglichen, und das wird fortgesetzt bis ein maximales Absorptionsvermö gen erreicht ist. Verschiedenen Bereichen des Absorp tionsvermögens sind verschiedene Sätze von Parame tern des Spektrometers zugeordnet. Einzelheiten, wie die Strömungsrate dort bestimmt wird, sind in der GB-OS 21 13 831 nicht offenbart.

Die DE-OS 28 33 553 zeigt eine Gasregeleinrichtung zur Regelung der Brenngas- und Oxidanszufuhr zu ei nem Brenner eines Atomabsorptions-Spektrometers. Es ist dort in der Brenngasleitung ein Druckregler vorgese hen, der auf einen festen Wert eingestellt ist. Dem Druckregler ist ein "Volumenbooster" nachgeschaltet, der von einem elektrischen Signal über einen Span nungs-Druck-Wandler gesteuert ist und die Strömungs rate des Brenngases bestimmt. Das ist ein aufwendiges aber fernsteuerbares Gegenstück zu dem oben schon erörterten, einstellbaren Nadelventil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gas regeleinrichtung der eingangs definierten Art unter Vermeidung aufwendiger Nadelventile oder austausch barer Drosseldüsen so auszubilden, daß sie durch Steu ersignale von einem Bedienteil oder einer Steuereinheit einstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

c) zur Einstellung der Sollwert je ein Stellmotor vorgesehen ist und
d) die Stellmotore über eine Steuereinheit mit ei ner mikroprozessorgesteuerten Elektronik einstell bar sind.

Es wird also zur Einstellung der Strömung nicht bei konstantem Druck der Strömungsquerschnitt verän dert, sondern bei fester Drossel der Druck. Aufwendige Nadelventile können dadurch entfallen. Der Stellmotor zur Einstellung des Sollwerts des Druckreglers gestattet eine Einstellung durch Steuersignale. Es ist also nicht erforderlich, die Drosseln wie die manuell einstellbaren Nadelventile des Standes der Technik leicht zugänglich anzuordnen. Ebensowenig sind Drehknöpfe und Druck anzeiger zur manuellen Einstellung eines Druckreglers erforderlich. Die Einstellung des Sollwertes des Drucks kann trotzdem leicht und reproduzierbar erfolgen, und es kann jedem solchen Druck eindeutig eine bestimmte Strömung zugeordnet werden. Zusätzliche Strömungs messer können daher entfallen. Über den Stellmotor und den Sollwert des Druckreglers kann die Strömung des Brenngases bei der Umschaltung auf ein zweites Oxidans mit höherem Sauerstoffanteil, z. B. Lachgas, in definierter Weise erhöht werden. Eine Umgehung zu der Drossel, wie sie beim Stand der Technik erforderlich ist, und Mittel zum wahlweisen Öffnen oder Absperren dieser Umgehung können entfallen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachste hend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnun gen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein pneumatisches Schaltbild einer Gasre geleinrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch einen von einem Stellmotor verstellbaren Druckregler bei einer Gasregeleinrich tung nach Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches die Wirkungs weise der Steuereinheit bei der Gasregeleinrichtung von Fig. 1 veranschaulicht.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm eines Unterprogramms "Flamme zünden" des Flußdiagramms von Fig. 3.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm eines Unterprogramms "Flamme brennt" des Flußdiagramms von Fig. 3.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm eines Unterprogramms "Lachgasflamme zünden" des Flußdiagramms von Fig. 5.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm eines Unterprogramms "Lachgasflamme brennt" des Flußdiagramms von Fig. 6.

Die Gasregeleinrichtung enthält einen ersten An schluß 10, an welchen als erstes Oxidans Druckluft an schließbar ist, einen zweiten Anschluß 12, der mit einer Quelle von Lachgas als zweitem Oxidans verbindbar ist.

Ein dritter Anschluß 14 ist mit einer Quelle von Brenngas, vorzugsweise von Acetylen, verbindbar. An jedem der drei Anschlüsse 10, 12 und 14 ist ein Druck sensor 16, 18 bzw. 20 verbunden. Die Drucksensoren 16, 18, 20 signalisieren, ob Gasdruck an dem betreffenden Anschluß ansteht. Diese Signale sind über Signalleitun gen 22, 24 bzw. 26 auf eine Steuereinheit 28 geschaltet. Die Steuereinheit 28 ist eine mikroprozessorgesteuerte Elektronik und ist in noch zu beschreibender Weise pro grammiert.

Dem ersten Anschluß 10 ist ein als Magnetventil aus gebildetes Absperrventil 30 nachgeschaltet, das über ei ne Steuerleitung 32 von der Steuereinheit 28 gesteuert und im stromlosen Zustand abgesperrt ist.

Ein 3/2-Wegeventil 34 ist als Magnetventil ausgebil det und über eine Steuerleitung 36 ebenfalls von der Steuereinheit 28 gesteuert. Das 3/2-Wegeventil 34 ver bindet in seiner ersten Schaltstellung den ersten An schluß 10 und das diesem nachgeschaltete Absperrventil 30 mit einer Leitung 38, während der zweite Anschluß 12 abgesperrt ist. In seiner zweiten Schaltstellung ver bindet das 3/2-Wegeventil 34 den zweiten Anschluß 12 mit der Leitung 38, während die Verbindung zu dem Absperrventil 30 und dem ersten Anschluß 10 abge sperrt ist. Im stromlosen Zustand befindet sich das 3/2-Wegeventil in seiner ersten Schaltstellung, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Von der Leitung 38 führt eine Zweigleitung 39 zu einem Zerstäuber. Zwischen dem Absperventil 30 und dem 3/2-Wegeventil 34 ist ein Speichervolumen 41 an geschlossen.

Die Leitung 38 führt zu einem Druckregler 40. Der Ausgang des Druckreglers 40 ist über eine feste Drossel 44 mit einem Oxidansanschluß des Brenners verbunden. Der Druckregler 40 ist ein übliches Druckminderventil, dessen Sollwert, wie unten unter Bezugnahme auf Fig. 2 noch beschrieben wird, über eine Stellspindel veränder bar ist. Die Stellspindel ist durch einen Stellmotor 46 verstellbar. Der Stellmotor 46 oder geeignete Abgriff mittel geben Stellungssignale an die Steuereinheit 28. Der Stellmotor 46 wird dementsprechend von der Steuereinheit 28 gesteuert. Das ist durch eine Leitung 48 dargestellt.

Dem dritten Anschluß 14 ist ein als Magnetventil aus gebildetes Absperrventil 50 nachgeschaltet. Das Ab sperrventil wird über eine Leitung 52 von der Steuerein heit 28 gesteuert. Über das Absperrventil 50 ist der dritte Anschluß 14 mit einem Druckregler 54 verbun den. Der Druckregler 54 ist ebenfalls ein übliches Druckmindererventil wie der Druckregler 40. Eine Stellspindel des Druckreglers 54 zur Verstellung des Sollwerts ist durch einen Stellmotor 56 verstellbar. Der Stellmotor 56 oder geeignete Abgriffmittel geben Stel lungssignale an die Steuereinheit 28. Der Stellmotor 56 wird dementsprechend von der Steuereinheit 28 gesteu ert. Der Ausgang des Druckreglers 54 ist über eine feste Drossel 58 mit einem Brenngasanschluß des Brenners verbunden.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Druckregler, z. B. Druckregler 40. Der andere Druckregler 54 ist entspre chend aufgebaut. Der Druckregler 40 enthält ein Ge häuse 60 mit einem Einlaßanschluß 62 und einem Aus laßanschluß 64. Der Einlaßanschluß 62 mündet in einer Einlaßkammer 66. Der Auslaßanschluß 64 geht von ei ner Auslaßkammer 68 ab. In dem Gehäuse 60 ist eine Reglermembran 70 mit einem Membranteller 72 einge spannt. Die Reglermembran 70 trennt die Auslaßkam mer 68 von einer mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Membrankammer 74. Die Einlaßkammer 66 ist von der Auslaßkammer 68 durch eine Zwischenwand 76 getrennt, die einen Ventildurchgang 78 mit einem der Einlaßkammer 66 zugewandten Ventilsitz 80 bildet. Durch den Ventildurchgang 78 hindurch erstreckt sich eine Ventilspindel 82, die mit dem Membranteller 72 verbunden ist und an ihrem Ende innerhalb der Einlaß kammer einen Ventilteller 84 trägt. Der Ventilteller 84 bildet mit dem Ventilsitz 80 ein Regelventil. Die Mem bran 70 und der Membranteller 72 sind von einer Druckfeder 86 belastet. Die Druckfeder 86 stützt sich an einem Widerlager 88 ab. Das Widerlager 88 ist eine Mutter, die auf einem Gewinde 90 einer Stellspindel 92 geführt ist. Die Stellspindel 92 ist von dem Stellmotor 46 antreibbar. Auf der Stellspindel 92 sitzen zwei Scheiben 96 und 98. Die Scheibe 96 ist auf einer Hälfte lichtdurch lässig und auf einer Hälfte lichtundurchlässig. Sie wird durch einen Lagesensor 100 in Form einer Lichtschran ke abgetastet. Vorzugsweise entspricht die Referenzla ge einer mittleren Stellung der Stellspindel 92. Die Scheibe 98 ist mit einer Umfangsverzahnung versehen. Der gezahnte Rand der Scheibe 98 ist durch eine Licht schranke abtastbar. Die Lichtschranke bildet einen Füh ler 104, der bei einer Drehung der Scheibe 98 Inkre mentsignale liefert. Die Inkrementsignale sind auf die Steuereinheit 28 aufgeschaltet. Die Scheiben 96 und 98, der Lagesensor 100 und der Fühler 104 bilden Teile eines Stellungssensors 102, der auf Lageabweichungen der Stellspindel 92 von einer Referenzlage anspricht und dessen Signale auf die Steuereinheit aufgeschaltet sind. Das Widerlager 88 ist geradgeführt, wie in der schematischen Fig. 2 durch einen in einem Schlitz ge führten Stift 106 angedeutet ist. Bei einer Drehung der Stellspindel 92 wird daher das Widerlager 88 auf- oder abwärts verstellt. Dadurch wird die Vorspannung der Druckfeder 86 und damit der Sollwert des Druckreglers 40 verändert. Die Reglermembran 70 und der Ventiltel ler 84 stellen sich in eine solche Stellung ein, daß der auf die Reglermembran wirkende Ausgangsdruck der Vor spannung der Druckfeder 86 die Waage hält.

Der Stellmotor 46 ist durch die Steuereinheit 28 nach Maßgabe der Lageabweichungsignale von dem Stel lungssensor 102 so ansteuerbar, daß er die Stellspindel 92 in die Referenzlage dreht. Der Stellmotor 46 ist durch die Steuereinheit 28 anschließend aus der Referenzlage um einen Winkel verdrehbar, der einer vorgegebenen Anzahl von Inkrementsignalen entspricht. Auf diese Weise wird eine genau definierte und reproduzierte La ge der Stellspindel 92 und damit ein genau definierter und reproduzierbarer Sollwert des Druckreglers 40 ein gestellt.

Fig. 3 bis 7 veranschaulichen in Flußdiagrammen die Wirkungsweise und Programmierung der Steuereinheit 28. Dabei kennzeichnet in üblicher Weise ein Rechteck mit doppelten Seitenlinien ein Unterprogramm, durch das ein bestimmter Vorgang durchgeführt wird. Eine Raute kennzeichnet eine Abfrage, wobei das Programm bei der Antwort "NEIN" jeweils in waagerechter Rich tung nach rechts oder links in der Figur und bei der Antwort "JA" nach unten weiterverfolgt wird. Ein einfa ches Rechteck kennzeichnet eine Bildschirmanzeige.

In Fig. 3 werden durch Unterprogramme 108 und 110 zunächst die beiden Druckregler 40 und 54 in eine Mit telstellung verfahren, die jeweils der Referenzlage der Stellspindel 92 und einem entsprechend mittleren Soll wert des Ausgangsdrucks entspricht. Die dabei erhalte nen Werte der Gasströmungen für Oxidans und Brenn gas werden mittels eines Unterprogramms 112 be stimmt und an einem Bildschirm angezeigt. Es werden anschließend die Drucksensoren 16, 18, 20 nacheinander abgefragt. Das ist durch die Rauten 114, 116 und 118 dargestellt. Wenn einer der Drucksensoren keinen Druck signalisiert, so wird das am Bildschirm angezeigt. Das ist durch die Rechtecke 120, 122 bzw. 124 darge stellt.

Die nächste Abfrage, dargestellt durch Raute 127, ist, ob eine Eingabe erfolgt. Ist die Antwort "NEIN", so werden die Schritte mit den Rauten 114, 116 und 118 erneut durchlaufen. Die Gasregeleinrichtung bleibt im Bereitschaftszustand und überwacht laufend die Gas drücke. Ist die Antwort "JA", so geht das Programm zu der nächsten Abfrage über, die durch die Raute 128 symbolisiert ist, nämlich ob die Sollwerte der Druckreg ler gegenüber den erwähnten mittleren oder den jeweils eingestellten Werten verändert werden sollen. Wenn die Antwort "JA" ist, läuft ein Unterprogramm "Druck regler einstellen" ab, das durch das Rechteck 130 reprä sentiert ist. Durch dieses Unterprogramm werden über die Stellmotore 46 und 56 die Sollwerte der Druckregler 40 und 54 auf vorgegebene Werte eingestellt. Nach Ab lauf dieses Unterprogramms werden die Schritte mit dem Unterprogramm gemäß Rechteck 112 und den Rauten 114, 116, 118 und 127 nochmals durchlaufen. Ergibt die durch Raute 128 repräsentierte Abfrage die Antwort "NEIN", d. h. ist keine weitere Einstellung der Druckregler 40 und 54 erforderlich, so wird das Flußdia gramm nach rechts in Fig. 3 weiterverfolgt zur Raute 132, die eine Abfrage "Zünden" symbolisiert. Eine Ant wort "NEIN" wird als "unzulässige Eingabe" (Rechteck 134) angezeigt und führt zu einem nochmaligen Durch laufen der bisher beschriebenen Schritte. Die Antwort "JA" führt zum Übergang auf Unterprogramme "Flam me zünden" (Rechteck 136) und "Flamme brennt" (Rechteck 138).

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Unterprogramm "Flamme zünden" erfolgen zunächst wieder Abfragen der Drucksensoren 16 und 20 (Rauten 140 und 142), um sicherzustellen, daß Luftdruck und Brenngasdruck vor handen ist. Das Zünden der Flamme des Brenners er folgt aus Sicherheitsgründen stets zunächst mit Luft und nicht mit Lachgas als Oxidans. Fehler werden am Bild schirm angezeigt. Anschließend wird die Magnetwick lung des Absperrventils 30 über die Leitung 32 erregt und das Absperrventil 30 geöffnet (Rechteck 144). An diesen Vorgang schließt sich die Pause von z. B. 5 Se kunden an (Rechteck 146). Während dieser Pause wird der Brenner mit Luft durchspült. Dann wird die Magnet wicklung des Absperrventils 50 erregt (Rechteck 148) und dann damit der Brenngasstrom freigegeben. An schließend wird eine Zündvorrichtung eingeschaltet (Rechteck 150). Es erfolgt die Abfrage eines Flammen sensors (Raute 152). Ergibt der Flammensensor, daß noch keine Flamme brennt, dann wird geprüft, ob seit Einschalten der Zündvorrichtung schon mehr als eine vorgegebene Zeit T von beispielsweise 8 Sekunden ver gangen ist (Raute 154). Wenn dies nicht der Fall ist, geht die Schleife zurück zur Abfrage des Flammensensors. Wird nach der Zeit Tkein Zünden der Flamme signali siert, verläuft das Flußdiagramm von der Raute 154 nach unten. Es wird am Bildschirm "ERROR Flamme zündet nicht" angezeigt (Rechteck 156). Dann läuft ein Unterprogramm "Flamme aus" ab, das durch das Recht eck 158 dargestellt ist. Es werden dabei nacheinander die Absperrventile 50 und 30 geschlossen. Wenn inner halb der vorgegebenen Zeit T die Flamme gezündet hat, wird die Zündvorrichtung ausgeschaltet (Rechteck 160) und es läuft ein Unterprogramm "Flamme brennt" ab, das durch Rechteck 162 symbolisiert und in Fig. 5 als Flußdiagramm dargestellt ist.

Das Unterprogramm "Flamme brennt" beginnt mit einer Anzeige der Druckreglersollwerte bzw. der zuge hörigen Gasströmungen (Rechteck 164). Es folgt eine Abfrage des Flammensensors (Raute 166). Wenn der Flammensensor keine Flamme signalisiert, wir ange zeigt "ERROR Flamme aus" (Rechteck 168) und das schon erwähnte Unterprogramm "Flamme aus" einge leitet. Signalisiert der Flammensensor eine Flamme, so werden wieder die Drucksensoren 16 und 20 abgefragt (Rauten 170 und 172) und Fehler auf dem Bildschirm angezeigt (Rechtecke 174 und 176). Anschließend wird abgefragt, ob eine Eingabe erfolgt, also irgendeine Ver änderung vorgenommen werden soll (Raute 178). Ist die Antwort "NEIN", springt das Unterprogramm zu sei nem Anfang zurück und durchläuft die beschriebenen Schritte von neuem. Es erfolgt also eine ständige Über wachung der Flamme sowie der Gasströmungen von Luft und Brenngas.

Wenn eine Eingabe gemacht werden soll, dann wird nacheinander abgefragt, welche Anderungen vorge nommen werden sollen, wie durch Rauten 180, 182 und 184 dargestellt ist. Wenn das Ergebnis einer Abfrage "JA" ist, dann wird das Flußdiagramm nach unten in Fig. 5 zu dem zugehörigen Unterprogramm durchlaufen. Wenn das Ergebnis der Abfrage "NEIN" ist, wird das Flußdiagramm nach rechts in Fig. 5 zu der nächsten Abfrage durchlaufen bzw. von der letzten Abfrage aus ebenfalls zu einem Unterprogramm. In Fig. 5 ist die erste Abfrage (Raute 180), ob auf eine Lachgasflamme umgeschaltet werden soll. Wird diese Frage bejaht, so wird auf das Unterprogramm "Lachgas zünden" überge gangen, das durch das Rechteck 186 symbolisiert und in Fig. 6 als Flußdiagramm dargestellt ist. Die zweite Ab frage (Raute 182) ist, ob die Flamme gelöscht werden soll. Wird diese Frage bejaht, führt dies zu dem schon geschilderten Programm "Flamme aus" (Rechteck 188). Die dritte Abfrage (Raute 184) ist, ob die Brenngas oder Luftströmung geändert werden soll. Im ersteren Fall wird das Flußdiagramm nach unten in Fig. 5 zu einem Unterprogramm "Brenngasströmung ändern" (Rechteck 190) durchlaufen. Im zweiten Fall wird das Flußdiagramm nach rechts zu dem Unterprogramm "Luftströmung ändern" durchlaufen (Rechteck 192). Es wird dann, wie beschrieben, über den jeweiligen Stell motor 46 oder 56 der Sollwert des Druckreglers 40 bzw. 54 verstellt. Nach Durchlaufen des einen wie des ande ren der letzteren beiden Unterprogramme springt das Unterprogramm "Flamme brennt" wieder zu seinem Anfang zurück.

Das Unterprogramm "Lachgasflamme zünden" ist in Fig. 6 als Flußdiagramm dargestellt.

Das Unterprogramm beginnt mit einer Abfrage (Rau te 194) des Drucksensors 18, ob Lachgasdruck vorhan den ist. Wird kein Lachgasdruck signalisiert, erfolgt eine Bildschirmanzeige "ERROR kein Lachgasdruck" (Rechteck 196). Anschließend wird wieder zu dem Un terprogramm "Flamme brennt" gemäß Fig. 5 überge gangen. Wenn Lachgasdruck vorhanden ist, wird das Flußdiagramm nach unten zu einem Unterprogramm durchlaufen, das durch ein Rechteck 198 symbolisiert ist. Nach diesem Unterprogramm wird der Druckregler 54 für das Brenngas und damit die Brenngasströmung um die Hälfte des Betrages hochgefahren, um den der Druck bzw. die Brenngasströmung bei Verwendung von Lachgas erhöht werden muß. Da in diesem Zustand noch mit Luft als Oxidans gearbeitet wird, wird die Flamme vorübergehend zu fett, d. h. sie erhält mehr Brenngas als dem stöchiometrischen Verhältnis zu der zugeführten Menge an Oxidans entspricht. Es wird dann die Magnetwicklung des 3/2-Wegeventils 34 über Lei tung 36 erregt und das 3/2-Wegeventil 34 umgeschaltet (Rechteck 200). Dadurch wird statt Luft nunmehr Lach gas als Oxidans auf den Brenner gegeben. jetzt ist die Flamme zu mager, d. h. sie erhält weniger Brenngas als dem stöchiometrischen Verhältnis zu der zugeführten Menge an Oxidans entspricht. Es schließt sich aber nun ein durch ein Rechteck 202 symbolisiertes Unterpro gramm an, durch welches der Sollwert des Druckreglers 54 für das Brenngas und damit die Brenngasströmung nochmals um die Hälfte des Betrages hochgefahren wird, um den der Druck bzw. die Brenngasströmung bei Verwendung von Lachgas erhöht werden muß. jetzt ist das richtige stöchiometrische Verhältnis zwischen Brenngas und Lachgas als Oxidans erreicht. Das stufen weise Hochfahren des Druckreglers 54 hat den Vorteil, daß zu jedem Zeitpunkt die Abweichungen vom richti gen stöchiometrischen Verhältnis zwischen Brenngas und Oxidans möglichst klein gehalten werden. Es schließt sich jetzt das Unterprogramm "Lachgasflamme brennt" an, das in Fig. 6 durch das Rechteck 204 symbo lisiert und in Fig. 7 als Flußdiagramm dargestellt ist.

Das Unterprogramm von Fig. 7 ist ähnlich wie das Unterprogramm von Fig. 5. Es erfolgt eine Abfrage des Flammensensors (Raute 206) sowie aller drei Drucksen soren 18, 20 und 16 (Rauten 208, 210, 212) und gegebe nenfalls eine Fehleranzeige (Rechtecke 214, 216, 218, 220) und eine Abschaltung der Flamme (Rechteck 222). Wenn keine Eingabe erfolgt (Raute 224) werden die Abfragen zyklisch wiederholt. Erfolgt eine Eingabe, so wird das Flußdiagramm nach unten zu Abfragen durch laufen, ob eine Umschaltung auf normale, d. h. luftge speiste, Flamme erfolgen soll, die Flamme ausgeschaltet werden soll oder ob die Brenngas- oder Lachgasströ mung verändert werden soll (Rauten 226, 228 bzw. 230). Im ersteren Falle wird auf ein Unterprogramm "Um schalten auf normale Flamme" (Rechteck 232) überge gangen. Dieses Unterprogramm entspricht etwa dem in umgekehrter Reihenfolge durchlaufenen Unterpro gramm von Fig. 6, wobei der Druckregler 54 herunter gefahren wird. Im zweiten Fall wird auch zunächst eine Umschaltung des Brenners auf normale Flamme vorge nommen (Rechteck 234) und dann der Brenner abge schaltet. Die dritte Abfrage (Raute 230) führt entweder zu einer Veränderung der Brenngasströmung oder zu einer Veränderung der Lachgasströmung (Rechtecke 236, 238) und einem anschließenden Sprung zum An fang des Unterprogramms.

Durch zusätzliche Fühler und Abfrageschritte kön nen weitere Betriebsbedingungen kontrolliert werden, beispielsweise ob ein Brennerkopf überhaupt vorhan den oder ein für Lachgas geeigneter Brennerkopf aufge setzt ist.

Das ist hier zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeichnet und beschrieben.

Die Stellmotore 46, 56 können als Schrittmotore aus gebildet sein.

Bei Stromausfall gehen alle Ventile 30, 34 und 50 in die in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung, so daß alle An schlüsse 10, 12 und 14 abgesperrt sind und weder Druck luft noch Gas entweichen kann. Die gleichen Ruhestel lungen nehmen die Ventile 30, 34, 50 ein, wenn die Steuereinheit "Flamme aus" kommandiert. Die Luft im Speichervolumen 41 strömt dann noch über das Ventil 34, den Druckregler 40 und die Drossel 44 zum Brenner und sorgt dafür, daß dann noch alle Reste von Brenngas und eventuell von Lachgas aus dem Brenner herausge spült werden.

Claims

1. Gasregeleinrichtung zur Regelung der Brenngas und Oxidanszufuhr zu einem Brenner eines Atom absorptions-Spektrometers, enthaltend

a) je eine Drossel (44, 58) für Oxidans und Brenngas und
b) je einen der Drossel (44, 58) vorgeschalte ten, reproduzierbar auf einen Sollwert einstell baren Druckregler (40, 54) dadurch gekennzeichnet, daß
c) zur Einstellung der Sollwerte je ein Stell motor (46, 56) vorgesehen ist und
d) die Stellmotore (46, 56) über eine Steuer einheit (28) mit einer mikroprozessorgesteuer ten Elektronik einstellbar sind.

2. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotore (46, 56) als Schrittmotore ausgebildet sind.

3. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Stellbewegung der Stellmotore (46, 56) durch je einen Stellungssensor (102) abgreif bar ist, dessen Signale auf die Steuereinheit (28) aufgeschaltet sind, und
b) die Stellmotore (46, 56) durch die Steuer einheit (28) nach Maßgabe der von dem jewei ligen Stellungssensor (102) gelieferten Signale in vorgegebene Stellungen verfahrbar sind.

4. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Druckregler (40, 54) ein Membran druckregler ist, dessen Sollwert über eine Stellspindel (92) einstellbar ist,
b) die Stellspindel (92) durch den Stellmotor (46, 56) verdrehbar ist,
c) der Stellungssensor (102) eine mit der Stell spindel (92) verbundene mit einer Umfangs verzahnung versehene Scheibe (98) enthält so wie
d) einen Fühler (104) durch den der gezahnte Rand der Scheibe (98) abtastbar ist und der bei einer Drehung der Scheibe (98) Inkrementsi gnale liefert, und
e) die Inkrementsignale auf die Steuereinheit (28) aufgeschaltet sind.

5. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Stellungssensor (102) weiterhin einen Lagesensor (100) der auf Lageabweichungen der Stellspindel (92) von einer Referenzlage anspricht und dessen Signale auf die Steuer einheit (28) aufgeschaltet sind,
b) der Stellmotor (46, 56) durch die Steuerein heit (28) nach Maßgabe dieser Lageabwei chungssignale so ansteuerbar ist, daß er die Stellspindel (92) zunächst in die Referenzlage dreht, und
c) der Stellmotor (46, 56) durch die Steuereinheit (28) anschließend aus der Referenzlage um einen Winkel verdrehbar ist, der einer vor gebbaren Anzahl von Inkrementsignalen ent spricht.

6. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Brenner wahlweise mit einem ersten Oxidans (z. B. Luft) oder einem zweiten Oxidans mit höherem Sauerstoffgehalt (z. B. Lachgas N₂O) betreibbar ist, die an einen er sten bzw. zweiten Anschluß (10, 12) an schließbar sind, während eine Brenngasquel le an einen dritten Anschluß (14) anschließ bar ist,
b) ein als Magnetventil ausgebildetes 3/2-We geventil (34) vorgesehen ist, über welches in einer Schaltstellung der erste Anschluß (10) und in der zweiten Schaltstellung der zweite Anschluß (12) mit dem Druckregler (40) für das Oxidans verbunden ist und welches durch die Steuereinheit (28) steuerbar ist,
c) ein als Magnetventil ausgebildetes Ab sperrventil (50) zwischen dem dritten An schluß (14) und dem Druckregler (54) für Brenngas angeordnet und ebenfalls durch die Steuereinheit (28) steuerbar ist.

7. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der Anschlüsse (10, 12, 14) ein Drucksensor (16, 18, 20) verbunden ist, der ein Signal für die Steuereinheit (28) liefert.

8. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Magnetventil ausgebil detes Absperrventil (30) zwischen dem ersten An schluß (10) und dem einen Anschluß des 3/2-Wege ventils (34) angeordnet und durch die Steuereinheit (28) steuerbar ist.

9. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Druckregler (40) für das Oxidans eine Zweigleitung über einen Druck regler (42) zu einem Zerstäuber geführt ist.

10. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuerein heit (28) nach Maßgabe der Signale von den Druck sensoren (16, 18, 20)

a) die als Magnetventile ausgebildeten Ab sperrventile (30, 50) in Schließstellung um schaltbar sind und
b) das 3/2-Wegeventil (34) in seine besagte eine Schaltstellung umschaltbar ist, wenn einer der Drucksensoren (16, 18, 20) einen Druckwegfalll signalisiert.

11. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Anschluß (10) stromab von dem Absperrventil (30) ein Speicher volumen (41) verbunden ist.

12. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Steuereinheit (28) über den Stellmotor (56) der Druckregler (54) für das Brenngas auf einen erhöhten Sollwert verstell bar ist, wenn das 3/2-Wegeventil (34) in seine zwei te Schaltstellung umgeschaltet wird.

13. Gasregeleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung von dem er sten Oxidans auf das zweite Oxidans durch die Steuereinheit (28)

a) in der einen Schaltstellung des 3/2-Wege ventils (34) der Sollwert des Druckreglers (54) für das Brenngas über den Stellmotor (56) um einen ersten Schritt auf einen Wert verstellbar ist, der höher ist als der dem Betrieb mit dem ersten Oxidans entsprechende Sollwert und geringer ist als der dem Betrieb mit dem zwei ten Oxidans entsprechende Sollwert, anschlie ßend
b) das 3/2-Wegeventil (34) in seine zweite Schaltstellung umschaltbar ist und daraufhin
c) der Sollwert des Druckreglers (54) für das Brenngas über den Stellmotor (56) um einen zweiten Schritt auf den dem Betrieb mit dem zweiten Oxidans entsprechenden Sollwert ver stellbar ist.