DE3633660C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der
Gasversorgung für einen Brenner bei der Atomabsorptions-Spektroskopie
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt durch die
DE-OS 34 07 552. Die DE-OS 34 07 552 beschreibt eine
Gasregeleinrichtung zur Regelung der Brenngas- und
Oxidanszufuhr zu einem Brenner bei einem Atomabsorptions-Spektrometer.
Es ist dort je eine fest eingestellte
Drossel für Brenngas und Oxidans vorgesehen. Jeder dieser
Drosseln ist ein Druckregler in Form eines Membran-Gasdruckreglers
für Brenngas bzw. Oxidans vorgeschaltet.
Die Sollwerte der Druckregler sind durch je einen
Stellmotor reproduzierbar einstellbar. Es ist eine
Steuereinheit mit einer mikroprozessorgesteuerten
Elektronik vorgesehen, durch welche die Stellmotore in
reproduzierbarer Weise steuerbar sind. Dem Druckregler für
das Brenngas ist dabei ein Magnetventil vorgeschaltet,
welches durch die Elektronik gesteuert wird und die
Brenngaszufuhr bei Außerbetriebsetzen des Gerätes oder in
bestimmten Gefahrenfällen absperrbar ist. Eine Sicherheit
gegen Undichtigkeiten der Reglermembranen bei den
Druckreglern ist dort nicht gegeben.
Ein Membran-Gasdruckregler enthält üblicherweise eine
Reglermembran, die in einem Reglergehäuse eingespannt
ist. Die Reglermembran ist auf einer Seite vom
Ausgangsdruck und auf der anderen Seite von einer Feder
belastet, deren Vorspannung den Sollwert des Ausgangsdruckes
bestimmt. Die Reglermembran ist mit einem
Ventilteller eines Regelventils verbunden. Das Regelventil
drosselt den Gasstrom stärker, wenn der Ausgangsdruck die
Vorspannung der Feder überwindet und öffnet weiter, wenn
die Vorspannung der Feder größer ist als die von dem
Ausgangsdruck auf die Membran ausgeübte Kraft.
Bei der Regelung von brennbaren oder giftigen Gasen, wie
dem bei Brennern bei der Atomabsorptions-Spektroskopie
angewandten Lachgas, kann erheblicher Schaden
entstehen, wenn bei einem Membran-Gasdruckregler die
Reglermembran bricht oder sonstwie undicht wird und das
Gas in die Atmosphäre austritt. Es sind deshalb bei
Membran-Gasdruckreglern in Hausversorgungsleitungen oder
dergleichen Sicherheitsvorrichtungen bekannt, die auf
einen solchen Gasaustritt ansprechen und dann die
Gaszufuhr absperren.
Die DE-PS 5 17 057 beschreibt einen Gasdruckregler mit
Sicherung gegen Undichtigkeit der Membran. Bei diesem
Gasdruckregler ist in dem "Atmungsraum", d. h. auf der dem
Gas abgewandten Seite der Reglermembran, eine Hilfsmembran
angeordnet. Bei einer Undichtigkeit der Reglermembran
führt die Hilfsmembran infolge des dann auf die
Hilfsmembran wirkenden Gasdruckes einen Hub aus. Dadurch
wird eine Sperrvorrichtung ausgelöst, welche entweder die
Belastung der Reglermembran aufhebt oder aber das
Regelventil oder ein diesem vorgeschaltetes Absperrventil
irreversibel in Schließstellung bringt und damit den
Gasdurchfluß absperrt. Hierfür zeigt die DE-PS 5 17 057
mehrere, konstruktiv recht komplizierte Lösungen.
Die Anwendung eines komplizierten Membran-Gasdruckreglers
mit Sicherheitseinrichtung nach der DE-PS 5 17 057
verbietet sich bei den vorerwähnten Vorrichtungen zur
Gaszufuhr in der Atomabsorptions-Spektroskopie aus Raum-
und Kostengründen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für solche
Anwendungen eine raumsparende Sicherheitsvorrichtung zu
schaffen, welche mit handelsüblichen, einfachen
Membrandruckreglern zu arbeiten gestattet, wobei die
Sicherungsfunktion durch ebenfalls handelsübliche oder
einfach herzustellende zusätzliche Mittel erzielt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im
Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen
gelöst.
Es kann dann ein normaler Gasdruckregler ohne aufwendige
Sonderkonstruktionen benutzt werden. Die im wesentlichen
abgeschlossene Kammer kann mit einfachen Dichtmitteln wie
O-Ringen aus der die Feder im Gehäuse des Membran-Gasdruckreglers
enthaltenden Kammer hergestellt werden. Ein
vorgeschaltetes Magnetventil ist, wie z. B. bei der
DE-OS 34 07 552, sowieso vorhanden und kann so mehrfach
genutzt werden. Nicht-reversierende Druckfühler, die bei
einem Ansprechen nur nach Durchführung von Wartungsarbeiten
wieder in ihren Betriebszustand zurückversetzt
werden, sind entweder handelsüblich erhältlich oder mit
geringem Aufwand herzustellen. Es kann so bei einer
Gassteuervorrichtung der vorliegenden Art eine
preisgünstige, raumsparende und zuverlässige Sicherheitsvorrichtung
gegen Undichtigkeiten der Reglermembran bei
Membran-Gasdruckreglern realisiert werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1 ist ein pneumatisches Schaltbild einer
Gasregeleinrichtung.
Fig. 2 zeigt schematisch einen von einem Stellmotor
verstellbaren Druckregler bei einer
Gasregeleinrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Anordnung von Fig. 2.
Die Gasregeleinrichtung enthält einen ersten An
schluß 10, an welchen ein erstes Oxidans in Form
von Druckluft anschließbar 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.
Mit jedem der drei Anschlüsse 10, 12 und 14 ist ein
Drucksensor 16, 18 bzw. 20 verbunden. Die Drucksen
soren 16, 18, 20 signalisieren, ob Gasdruck an dem
betreffenden Anschluß ansteht. Diese Signale sind
über Signalleitungen 22, 24 bzw. 26 auf eine Steuer
einheit 28 geschaltet. Die Steuereinheit 28 ist
eine mikroprozessorgesteuerte Elektronik und ist in
noch zu beschreibender Weise programmiert.
Dem ersten Anschluß 10 ist ein als Magnetventil
ausgebildetes Absperrventil 30 nachgeschaltet, das
über eine Steuerleitung 32 von der Steuereinheit 28
gesteuert und im stromlosen Zustand abgesperrt ist.
Ein 3/2-Wegeventil 34 ist als Magnetventil ausge
bildet und über eine Steuerleitung 36 ebenfalls von
der Steuereinheit 28 gesteuert. Das 3/2-Wegeventil
34 verbindet in seiner ersten Schaltstellung den
ersten Anschluß 10 und das diesem nachgeschaltete
Absperrventil 30 mit einer Leitung 38, während der
zweite Anschluß 12 abgesperrt ist. In seiner
zweiten Schaltstellung verbindet 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 abgesperrt ist. Im strom
losen 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 Absperrventil 30 und
dem 3/2-Wegeventil 34 ist ein Speichervolumen 41
angeschlossen.
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 42 ist ein übliches
Druckmindererventil, dessen Sollwert, wie unten
unter Bezugnahme auf Fig. 2 noch beschrieben wird,
über eine Stellspindel veränderbar ist. Die Stell
spindel ist durch einen Stellmotor 46 verstellbar.
Der Stellmotor 46 oder geeignete Abgriffmittel
geben Stellungssignale an die Steuereinheit 28. Der
Stellmotor 46 wird dementsprechend von der Steuer
einheit 28 gesteuert. Das ist durch eine Leitung 48
dargestellt.
Dem dritten Anschluß 14 ist ein als Magnetventil
ausgebildetes Absperrventil 50 nachgeschaltet. Das
Absperrventil wird über eine Leitung 52 von der
Steuereinheit 28 gesteuert. Über das Absperrventil
50 ist der dritte Anschluß 14 mit einem Druckregler
54 verbunden. Der Druckregler 54 ist ebenfalls ein
übliches Druckmindererventil wie der Druckregler
40. Eine Stellspindel des Druckreglers 54 zur
Verstellung des Sollwerts ist durch einen Stell
motor 56 verstellbar. Der Stellmotor 56 oder
geeignete Abgriffmittel geben Stellungssignale an
die Steuereinheit 28. Der Stellmotor 56 wird
dementsprechend von der Steuereinheit 28 gesteuert.
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
entsprechend aufgebaut. Der Druckregler 40 enthält
ein Gehäuse 60 mit einem Einlaßanschluß 62 und
einem Auslaßanschluß 64. Der Einlaßanschluß 62
mündet in einer Einlaßkammer 66. Der Auslaßanschluß
64 geht von einer Auslaßkammer 68 ab. In dem Ge
häuse 60 ist eine Reglermembran 70 mit einem
Membranteller 72 eingespannt. Die Reglermembran 70
trennt die Auslaßkammer 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 Ventil
durchgang 78 hindurch erstreckt sich eine Ventil
spindel 82, die mit dem Membranteller 72 verbunden
ist und an ihrem Ende innerhalb der Einlaßkammer
einen Ventilteller 84 trägt. Der Ventilteller 84
bildet mit dem Ventilsitz 80 ein Regelventil. Die
Membran 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 lichtdurchlässig
und auf einer Hälfte lichtundurchlässig. Sie wird
durch eine Lichtschranke 100 abgetastet. Die
Scheibe 96 und die Lichtschranke 100 bilden zu
sammen einen Lagesensor 102, der auf Lageab
weichungen der Stellspindel 92 von einer Referenz
lage anspricht und dessen Signale auf die Steuer
einheit aufgeschaltet sind. Vorzugsweise entspricht
die Referenzlage einer mittleren Stellung der
Stellspindel 92. Die Scheibe 98 ist mit einer
Umfangsverzahnung versehen. Der gezahnte Rand der
Scheibe 98 ist durch eine Lichtschranke 104 abtast
bar. Die Lichtschranke 104 bildet einen Fühler, der
bei einer Drehung der Scheibe 98 Inkrementsignale
liefert. Die Inkrementsignale sind auf die Steuer
einheit 28 aufgeschaltet. Das Widerlager 88 ist
geradgeführt, wie in der schematischen Fig. 2 durch
einen in einem Schlitz geführten Stift 106 ange
deutet ist. Bei einer Drehung der Stellspindel 92
wird daher das Widerlager 88 auf- oder abwärts
verstellt. Dadurch wird die Vorspannung der Druck
feder 86 und damit der Sollwert des Druckreglers 40
verändert. Die Reglermembran 70 und der Ventil
teller 84 stellen sich in eine solche Stellung ein,
daß der auf die Reglermembran wirkende Ausgangs
druck der Vorspannung der Druckfeder 86 die Waage
hält.
Insoweit entspricht die Anordnung derjenigen nach
DE-OS 34 07 552.
Zur Erzielung einer Sicherheit gegen Undichtigkeit
oder Bruch der Reglermembran wird die dem Gas
abgewandte Membrankammer 74 mit geeigneten (nicht
dargestellten) Dichtmitteln wie einem O-Ring an der
Stellspindel 92 gegen die Atmosphäre abgedichtet.
Über eine Leitung 110 ist die Membrankammer 74 mit
einem nicht-reversierenden Druckfühler 112 ver
bunden. Der Druckfühler 112 enthält ein Gehäuse
114, das durch eine sehr elastische Membran 116 in
eine erste und eine zweite Membrankammer 118 bzw.
120 unterteilt ist. Die erste Membrankammer 118 ist
über die Leitung 110 mit der Membrankammer 74 des
Membran-Gasdruckreglers verbunden. Die zweite
Membrankammer 120 steht über eine Leitung 122 mit
der Atmosphäre in Verbindung.
Die Membran 116 besteht aus dünnem, gummielasti
schen Material wie Gummi oder Kunststoff. Die
Membran 116 hat eine Dicke von 0,1 mm. Auf diese
Membran 116 ist in der zweiten Membrankammer 120
ein elektrischer Leiter 124 in Form eines dünnen
Drahtes oder Metallstreifens aufgebracht. Die Enden
dieses Leiters 124 sind als Kontakte 226 und 228
aus dem Gehäuse 114 herausgeführt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Spannungs
versorgung für das Magnetventil 50, das dem Druck
regler 54 vorgeschaltet ist, über diesen Leiter 124
geführt.
Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:
Wenn die Membran 70 undicht wird, steigt der Druck
in der Membrankammer 74 und über Leitung 110 auch
in der Membrankammer 188 des Druckfühlers 112 an.
Die dünne Membran 116 dehnt sich. Dadurch bricht
der Leiter 124. Hierdurch wird die Stromzufuhr zu
dem Magnetventil 50 unterbrochen. Das Magnetventil
50 schließt und unterbricht die Gaszufuhr.
Das Magnetventil 50 ist dabei sowieso vorhanden und
auch von der Steuereinheit steuerbar, solange der
Leiter 124 intakt ist.
Eine Wiederinbetriebnahme ist erst nach Durchfüh
rung von Wartungsarbeiten möglich.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in eine
Leitung 132 die von der Membrankammer 74 ausgeht,
eine Drossel 134 eingebaut. Die Leitung 132 ist aus
dem Gerät herausgeführt. Stromauf von der Drossel
134 ist an die Leitung 132 ein Druckfühler 136 in
Form eines nicht-reversierenden Druckschalters
angeschlossen.
Die Drossel 134 in der Leitung 132 gestattet eine
geringe Gasströmung, ohne daß der Druckfühler 136
anspricht. Dabei ist die Drossel 134 so bemessen,
daß bei dem Ansprechdruck des Druckfühlers 136 die
austretende Gasströmung noch so gering ist, daß
sich im Aufstellungsraum keine gefährliche Gaskon
zentration aufbauen kann. Bei stärkerer Gasströmung
wird der Druck vor der Drossel so groß, daß der
Druckfühler anspricht.
Auch hier wird die Spannungsversorgung des Magnet
ventils 50 über den Druckfühler 136 geführt.
Statt dessen kann der Druckfühler 136 auch ein
Signal auf die Steuereinheit 28 geben.
Statt des Brenngases oder vorzugsweise zusätzlich
zu diesem kann auch das Lachgas in entsprechender
Weise gesichert sein.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Steuerung der Gasversorgung für einen
Brenner bei der Atomabsorptions-Spektroskopie,
enthaltend
- (a) ein Magnetventil (50) in einer Gaszufuhrleitung zu dem Brenner,
- (b) eine Sicherheitsvorrichtung, welche auf einen gefährlichen Zustand des Brenners anspricht und durch welche das Magnetventil (50) bei Auftreten eines solchen Zustands im schließenden Sinne ansteuerbar ist, und
- (c) einen Membran-Gasdruckregler (54) mit einem Gehäuse (60) und einer in das Gehäuse eingespannten Reglermembran (70), der stromab von dem Magnetventil (50) in der Gaszufuhrleitung angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- (d) in dem Gehäuse (60) des Membran-Gasdruckreglers (54) auf der dem Gasdruck abgewandten Seite der Membran eine gegen die Atmosphäre im wesentlichen abgeschlossene Kammer (74) gebildet ist,
- (e) die Kammer (74) über eine Gasverbindungsleitung (110) mit einem als gesondertes Bauteil ausgebildeten, nicht-reversierenden Druckfühler (112) verbunden ist, der nach einem Ansprechen nicht selbständig wieder in seinen Zustand vor dem Ansprechen zurückkehren kann und durch dessen Ansprechen
- (f) das Magnetventil (50) ebenfalls im schließenden Sinne ansteuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) der Druckfühler (112) eine Membrankammer (118) enthält, die durch eine dehnbare, dünne Membran (116) abgeschlossen ist,
- (b) auf der Membran (116) ein elektrischer Leiter (124) angebracht ist, der bei Dehnung der Membran (116) bricht,
- (c) das Magnetventil (50) durch Bruch des elektrischen Leiters (124) im schließenden Sinne ansteuerbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß
- (a) das Magnetventil (50) im stromlosen Zustand geschlossen ist und
- (b) der Erregerstrom des Magnetventils (50) über den Leiter (124) auf der Membran (116) des Druckfühlers (112) fließt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leiter (124) auf der dem Gas abgewandten Seite
der Membran (116) angebracht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die abgeschlossene Kammer (74) des Membran-Gasdruckreglers
einen gedrosselten Auslaß (132, 134)
aufweist, über welchen eine geringe Menge von Gas
austreten kann, ohne daß der Druckfühler (136)
anspricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19863633660 DE3633660A1 (de) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | Sicherheitsvorrichtung bei membran-gasdruckreglern |
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Publications (2)
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DE3633660A1 DE3633660A1 (de) | 1988-04-14 |
DE3633660C2 true DE3633660C2 (de) | 1990-08-02 |
Family
ID=6310954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19863633660 Granted DE3633660A1 (de) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | Sicherheitsvorrichtung bei membran-gasdruckreglern |
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-
1986
- 1986-10-03 DE DE19863633660 patent/DE3633660A1/de active Granted
Also Published As
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