DE60117970T2

DE60117970T2 - Umschaltventil für gasversorgungssystem

Info

Publication number: DE60117970T2
Application number: DE60117970T
Authority: DE
Inventors: David Media HARUCH; D. Mario Towaco CABRERA; Albert North Haledon VAN GROUW; Gregory Pompton Plains STOCKINGER
Original assignee: USFilter Corp; United States Filter Corp
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2021-05-08
Also published as: BR0106425B1; EP1287287B1; AU5754901A; WO2001086194A3; DE60117970D1; MXPA02000433A; WO2001086194A2; BR0106425A; ATE320575T1; US6308724B1; CA2378167A1; EP1287287A2; CN1162639C; AU784410B2; CA2378167C; CN1380904A

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Teilfortsetzung der U.S. Anmeldung Eingangsnr. 08/981,242, eingereicht am 3. April 1998, mit dem Titel „Low Capacity Chlorine Gas Feed System", derzeit schwebend.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Umschaltvorrichtung für den Typ eines Niedrigkapazitätsgaszufuhrsystems, um einer Wasserversorgung zum Chloren des Wassers Clorgas zuzuführen. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Umschaltvorrichtung, um den Gasfluss von verschiedenen Gasversorgungen zu steuern.
2. Verwandte Technik
Niedrigkapazitätschlorgaszufuhrsysteme gewährleisten die Versorgung eines Injektors mit Gas aus Chlorgasbehältern durch eine Gasdruckreglervorrichtung, wobei das Chlorgas an eine Wasserversorgungsleitung geliefert wird. Ein Chlorzufuhrsystem ist im Technischen Datenblatt 910.250 mit dem Titel „SONIX 100^TM Chlorinator" des Anmelders dargestellt. Augenmerk wird auch auf Conkling, U.S. Patent Nr. 3,779,268, das ein Reglerventil für ein Chlorgassystem darstellt, gerichtet.
Eine Beschränkung einiger Chlorgasversorgungssysteme ist die Menge an Chlor, die der Wasserversorgung geliefert werden kann. Die Verwendung einer einzelnen Gasflasche erlaubt das Ablassen von Chlorgas nur mit einer beschränkten Fließrate, bevor Eisbildung am Ventil das Gasreglerventil außer Betrieb setzt.
In vielen Gebieten verlangen Chlorgasversorger, dass Chlortanks vollständig geleert werden, bevor sie an den Versorger zur Wiederauffüllung zurückgegeben werden können. Bestehende Gasregelungssysteme haben keinen effektiven Mechanismus zur Sicherstellung der effizienten Verwendung des gesamten Chlors in den Tanks bereitgestellt. In anderen Gebieten verlangen Chlorgasversorger, dass Chlortanks, die zur Wiederauffüllung zurückgegeben werden, eine zuvor festgelegte Menge an Chlor in den Tanks enthalten. Manche Gasregelungssysteme stellen keinen effektiven Mechanismus zur Steuerung der Menge an Gas, die in den Gasversorgungsflaschen zurückbleibt, bereit.
Eine weitere Beschränkung einiger Chlorgassysteme ist, dass sie kein effektives und effizientes System zur Umschaltung von einem Chlorversorgungsbehälter zu einem anderen Chlorversorgungsbehälter bereitstellen, sobald die Versorgung in dem ersten Behälter erschöpft ist. Ferner stellen einige Gaszufuhrsysteme nicht die vollständige oder gesteuerte Verwendung des Gases in dem ersten Behälter sicher; andere Systeme erfordern mechanisch komplexe Reglerventilmontagen und sind teuer und unzuverlässig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Umschaltvorrichtung für ein Gasversorgungssystem gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 bereit. Gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist eine solche Umschaltvorrichtung von dem nächstliegenden Stand der Technik WO 9700405 A bekannt. Die Umschaltvorrichtung umfasst einen Auslass, der mit einer Vakuumquelle und einer Kammer in flüssiger Kommunikation steht. Die Vorrichtung umfasst ferner zwei Einlässe, die jeweils mit einer Gasquelle und der Kammer in flüssiger Kommunikation stehen. Eine Pendelvorrichtung in der Umschaltvorrichtung kann so positioniert sein, dass sie mit dem ersten Einlass, dem zweiten Einlass oder keinem der Einlässe in Berührung steht.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren bereit, um einem Gasversorgungssystem ein Gas gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 9 bereitzustellen. Ein erstes Gas wird einem Vakuuminjektor von einer ersten Quelle bereitgestellt und ein Teil des Gases von der ersten Quelle wird aufgebraucht. Ein zweites Gas wird dem Vakuuminjektor von einer zweiten Quelle bereitgestellt und die erste Gasquelle wird weiter aufgebraucht, während die zweite Quelle dem Vakuuminjektor Gas bereitstellt.
Die vorliegende Erfindung gewährleistet eine Umschaltvorrichtung, um ein Gasversorgungssystem mit Gas zu versorgen. Die Umschaltvorrichtung umfasst einen Ventilkörper, der einen Auslass, einen ersten Einlass und einen zweiten Einlass aufweist. Der Auslass steht mit einer Vakuumquelle in flüssiger Kommunikation, der erste Einlass steht mit einer ersten Gasquelle in flüssiger Kommunikation und der zweite Einlass steht mit einer zweiten Gasquelle in flüssiger Kommunikation. Wahlweise kann der erste Einlass, der zweite Einlass oder keiner der Einlässe von dem Auslass isoliert sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Gasversorgungssystems, das die Erfindung verkörpert.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines gleichmäßigen Absenkungsventils, das in dem in 1 gezeigten Gasversorgungssystem eingeschlossen ist.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Gasinjektors, der in dem in 1 gezeigten Gasversorgungssystem eingeschlossen ist.
4 ist eine Querschnittsansicht einer Umschaltvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine weitere Querschnittsansicht der in 4 abgebildeten Umschaltvorrichtung.
6 ist eine alternative Querschnittsansicht der in 4 abgebildeten Umschaltvorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst eine Umschaltvorrichtung zur wahlweisen Gasversorgung eines Vakuuminjektorsystems von einer ersten Gasquelle, einer zweiten Gasquelle oder sowohl einer ersten als auch zweiten Gasquelle. Die Umschaltvorrichtung weist einen Auslass auf, der mit einem Vakuuminjektor in flüssiger Kommunikation steht. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Kammer, die mit dem Auslass in Kommunikation steht, und zwei Einlässe, die mit der Kammer in Kommunikation stehen können. Eine Pendelvorrichtung innerhalb der Umschaltvorrichtung kann so positioniert sein, dass sie mit dem ersten Einlass, dem zweiten Einlass oder keinem der Einlässe in Berührung steht. Eine Haltevorrichtung kann die Pendelvorrichtung mit einem der Einlässe in Berührung halten. Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Gasversorgung eines Vakuuminjektors, wobei der Vakuuminjektor zuerst von einer ersten Gasquelle mit Gas versorgt wird, zu der dann eine zweite Quelle zukommt, bevor die erste Quelle erschöpft ist. Nachdem die zweite Quelle begonnen hat, den Vakuuminjektor mit Gas zu versorgen, wird die erste Quelle weiter voll entleert.
1 stellt ein Gaszufuhrsystem dar, das die Erfindung verkörpert und eine Vielzahl von Gasflaschen 12 umfasst. In der dargestellten Anordnung sind die Gasflaschen 12 herkömmliche Chlorgasbehälter. Das Gaszufuhrsystem 10 umfasst ferner einen Vakuumregler 14, der auf jeder Flasche 12 montiert ist, wobei jeder der Vakuumregler 14 ein Vakuum betriebenes Ventil umfasst, das die Versorgung von Chlorgas aus den Gasflaschen 12 steuern soll. Die Vakuumregler 14 sind durch eine Kunststoffverrohrung oder durch Kunststoffleitungen 16 zur Chlorgasversorgung eines Chlorgasinjektors 18 verbunden. Der Chlorgasinjektor 18 ist am besten in 3 gezeigt. Der Gasinjektor 18 stellt das Mischen von Gas in Wasser, das durch eine Wasserversorgungsleitung 20 fließt, bereit und unterstützt die Injektion von Chlorgas in die Wasserversorgung. Am Injektor 18 wird dosiertes Gas, das in die Öffnung 22 eintritt, an der Kammer 23 in dem Wasserstrom, der von der Wasserversorgungsleitung 20 durch den Durchlass 24 fließt, gelöst. Die resultierende Lösung wird durch den Durchlass 26 zum Anwendungspunkt abgelassen und der Fluss von Wasser durch den Injektor 18 erzeugt an der Öffnung 22 und in der Verrohgung oder der Leitung 28 ein Vakuum. Es ist dieses Vakuum in der Verrohgung 28, das Gas durch die Leitungen 16, 30 und 32 in den Injektor 18 zieht und das die Vakuumregler 14 betreibt, die mit den Flaschen 12 verbunden sind.
In der dargestellten Anordnung des Gaszufuhrsystems ist ein Rotameter 34 zwischen den Gaszufuhrflaschen 12 und dem Injektor 18 bereitgestellt. Das Rotameter 34 zeigt das Volumen oder die Rate des Flusses von Gas durch die Verrohgung 32 und 28 zum Injektor 18 an. Das Rotameter 34 kann auch ein Steuerventil 36 zur Steuerung der Fließrate durch die Verrohgung 32 und 28 zum Injektor 18 umfassen. Die Konstruktion des Rotameters 34 und des Steuerventils 36 ist herkömmlich und wird nicht im Detail beschrieben werden. Während in der dargestellten Anordnung das Rotameter 34 entfernt von den Vakuumreglern 14 montiert ist, könnte in anderen Anordnungen ein Rotameter 34 direkt auf jedem Vakuumregler montiert sein, um den Fluss von Gas aus den einzelnen Gasflaschen 12 zu der Verrohgung 16 anzuzeigen.
Das Gasversorgungssystem 10, das in 1 gezeigt ist, umfasst ferner eine entfernte Umschaltvorrichtung 38 zur Gewährleistung der Versorgung von Chlorgas von einer ersten Gruppe 40 von Flaschen während des anfänglichen Betriebs des Chlorgassystems, während eine zweite Gruppe 42 von Flaschen in einem Bereitschaftszustand beibehalten wird. Die entfernte Umschaltvorrichtung 38 umfasst ein Ventil, das die zweite Gruppe 42 von Flaschen während des anfänglichen Betriebs der Flaschen isoliert und dann, wenn sich das Gas in der ersten Gruppe 40 von Flaschen einem Leerzustand nähert, öffnet sich die entfernte Umschaltvorrichtung 38, um die Versorgung des Injektors 18 von Gas von der zweiten Gruppe 42 von Flaschen zu gewährleisten, während auch die erste Gruppe 40 von Flaschen mit dem Injektor 18 in Kommunikation beibehalten werden, so dass das gesamte Gas in der ersten Gruppe 40 von Flaschen verwendet werden kann.
Die entfernte Umschaltvorrichtung 38 kann dann manuell umgeschaltet werden, um nur die zweite Gruppe 42 von Flaschen mit dem Injektor 18 zu verbinden und die erste Gruppe 40 von Flaschen zu isolieren. Die Flaschen 12 in der ersten Gruppe 40 können dann zur Wiederauffüllung aus dem System entfernt und mit vollen Gasbehältern ersetzt werden. Die entfernte Umschaltvorrichtung 38 kann dann diese Behälter 12 in dem Bereitschaftszustand beibehalten, bis sich die zweite Gruppe 42 von Flaschen einem Leerzustand nähert.
Im Gasversorgungssystem 10, das in 1 dargestellt ist, umfasst ferner jede Gruppe von Flaschen 40 und 42 eine gleichmäßige Absenkungsvorrichtung 44, die die zwei Vakuumregler 14 in dieser Gruppe von Flaschen mit der Verrohgung 30 verbindet, welche mit der entfernten Umschaltvorrichtung 38 und dem Injektor 18 in Kommunikation steht. Die gleichmäßige Absenkungsvorrichtung 44 stellt einen gleichzeitig gleichmäßigen oder gleichen Fluss von Gas aus den zwei Flaschen 12 in der Gruppe von Flaschen 40 zu der entfernten Umschaltvorrichtung 38 bereit.
Die Umschaltvorrichtung dient zuerst zur Gasversorgung von einer anfänglichen Quelle und dann, als Reaktion auf eine Veränderung des Zustands, fügt die Umschaltvorrichtung eine weitere Versorgung hinzu, so dass sowohl die erste Quelle als auch eine zweite Quelle das System mit Gas versorgen. Nachdem die erste Quelle weiter auf ein ausgewähltes Niveau abgesunken ist, kann die Umschaltvorrichtung die erste Quelle isolieren, so dass die zweite Quelle als einzige das System mit Gas versorgt. Die Umschaltvorrichtung kann manuell betrieben werden, kann mechanisch arbeiten oder kann durch die Verwendung eines Mikroprozessors elektronisch gesteuert werden. Die Umschaltvorrichtung kann mehrere Ventile verwenden, die in Zusammenhang miteinander arbeiten, oder kann ein einzelnes Ventil verwenden, um zwischen den verschiedenen Gasquellen hin- und herzuschalten. Die Umschaltvorrichtung kann einen Ventilkörper, der einen oder mehrere Auslässe und eine beliebige Anzahl von Einlässen aufweist, beinhalten. Die Auslässe führen zu einer Vakuumquelle, wie einem Vakuuminjektorsystem, das zur Behandlung einer kommunalen Wasserversorgung mit Chlor verwendet wird. Die Einlässe können an einer Gasquelle, wie einem Tank mit komprimiertem Chlorgas, oder einer gleichmäßigen Absenkungsvorrichtung, die wiederum an einer Anzahl von Gastanks angeschlossen ist, angeschlossen sein.
Die Umschaltvorrichtung kann eine Pendelvorrichtung enthalten, die sich von einem Einlass zu einem anderen hin- und herbewegen kann, wobei jeweils ein Einlass abgeschottet wird, während der andere mit dem Auslass in Kommunikation bleiben kann. In einer neutralen Position steht die Pendelvorrichtung mit keinem der Einlässe in Berührung und ermöglicht den Gaseintritt von allen angeschlossenen Quellen. Eine Vorspannkraft, wie eine Feder, verursacht, dass die Pendelvorrichtung diese neutrale Position sucht. Die Pendelvorrichtung kann durch die Verwendung eines Steuermechanismus, der entfernt von der Umschaltvorrichtung zugänglich sein kann, in Richtung von einem der Einlässe bewegt werden. Der Steuermechanismus kann elektrisch oder mechanisch sein und kann entweder manuell oder automatisch betrieben werden. Ein solcher Steuermechanismus ist ein Zahnstangensatzsystem, wobei eine Zahnstange integral an die Pendelvorrichtung angeschlossen ist und Zähne auf der Zahnstange mit Komplementärzähnen auf einem Ritzel, das sich durch die Umschaltvorrichtung erstreckt, zusammenwirken. Das Ritzel kann zum Beispiel von einem Riemen, einem Motor oder einem manuell gesteuerten Knopf extern gedreht werden. Sobald die Pendelvorrichtung mit einem der Einlässe in Berührung steht, kann sie durch das Gegenwirken dieser neutralen Vorspannkraft in Berührung mit dem Einlass fixiert werden. Diese Gegenwirkungskraft kann von einer Haltevorrichtung, die die Pendelvorrichtung mit dem Einlass in Berührung hält, zum Beispiel einem Feststellmechanismus, einem Sperrzahnrad mit Sperrklinke oder einem Solenoid, bereitgestellt werden. Diese Gegenwirkungskraft ist auf ein Niveau eingestellt, wodurch sie von einer Kombination aus der neutralen Vorspannkraft und der Kraft, die aus einem Anstieg des Vakuums aufgrund eines Aufbrauchens der aktiven Gasversorgung resultiert, überwunden werden wird.
Wenn eine Gasversorgung, die das System speist, aufgebraucht ist, sinkt die Geschwindigkeit, mit der das Gas das Vakuum, das von der Vakuumquelle erzeugt wird, füllen kann, was in einem Druckabfall am oder um den Auslass der Umschaltvorrichtung resultiert. Dieser resultierende Druckabfall kann in beliebiger Anzahl von Arten an die Haltevorrichtung kommuniziert werden. Der Auslass kann zum Beispiel mit einem Drucksensor, der mit der Haltevorrichtung elektrisch kommuniziert, in Kommunikation stehen oder alternativ kann eine einfache Membran, die mechanisch mit der Haltevorrichtung verbunden ist, verwendet werden. Vorzugsweise ist eine biegsame Membran, die eine Seite unter atmosphärischem Druck und die andere in Kommunikation mit dem Auslass aufweist, mechanisch mit einer Haltevorrichtung verbunden. Falls die Haltevorrichtung zum Beispiel ein Feststellmechanismus wie eine Kombination aus Kerbe und Tauchkolben ist, kann ein Ende des Tauchkolbens an die Membran angeschlossen werden und das gegenüberliegende Ende des Tauchkolbens kann in die Kerbe gesetzt werden, um die Haltevorrichtung zu bilden. Wenn der Druck in dem Auslass sinkt, biegt der atmosphärische Druck auf der gegenüberliegenden Seite der Membran die Membran in Richtung des niedrigeren Drucks und der angeschlossene Tauchkolben wird aus der Kerbe gezogen, was die Pendelvorrichtung abgibt, um sich an die neutral vorgespannte Position, ohne Berührung der beiden Einlässe, anzupassen. Die Größe der Membran kann so gewählt werden, dass, wenn sich der Druck am Auslass genug ändert, so dass es offensichtlich ist, dass die gegenwärtige Gasversorgung bald unzureichend sein wird, die Kraft, die auf die Membran wirkt, groß genug wird, um die Haltevorrichtung abzugeben. Die Membran kann zum Beispiel so bemessen sein, dass die Kraft, die auf sie wirkt, ausreichend ist, um die Haltevorrichtung abzugeben, wenn das Vakuum in der Kammer von ungefähr 20'' H₂O auf ungefähr 40'' H₂O ansteigt. Der Auslösepunkt für den Mechanismus kann zum Beispiel durch Veränderung der Länge des Tauchkolbenteilstücks, das mit der Kerbe in Eingriff steht, durch das Anpassen einer Vorspannfeder, die eine Kraft auf die Membran anwendet, oder durch das Anpassen der Spannung einer weiteren Vorspannfeder, die eine Zentrierkraft auf die Pendelvorrichtung anwendet, angepasst werden.
Sobald dieser Abgabemechanismus ausgelöst wurde und sich die Pendelvorrichtung in ihre neutrale Position bewegt hat, sind beide Gasquellen zum Auslass offen und eine ausreichende Versorgung von Gas des Systems kann beibehalten werden. Sobald die verbrauchte Gasversorgung auf das gewünschte Maß aufgebraucht ist, kann sie dann vom System isoliert und durch eine frische Quelle ersetzt werden. Sobald die Quelle ersetzt ist, kann die Pendelvorrichtung bewegt werden, um den Einlass so zu berühren, dass die neue Gasquelle solange isoliert ist, bis der Druck in dem Auslass wieder ein zuvor festgelegtes Tief erreicht. Auf diese Weise kann eine ununterbrochene Versorgung von Gas beibehalten werden, während die vollständige oder beinahe vollständige Leerung der Gasquellen unterstützt wird.
Eine Ausführungsform der Umschaltvorrichtung ist in den 4, 5 und 6 dargestellt. Diese Ausführungsform umfasst einen T-förmigen Ventilkörper 310, der einen Auslass 320, der zu dem Vakuuminjektor (nicht gezeigt) führt, einen ersten Einlass 330, der mit einer ersten Gasquelle (nicht gezeigt) flüssig verbunden ist, und einen zweiten Einlass 340, der mit einer zweiten Gasquelle (nicht gezeigt) flüssig verbunden ist, aufweist. Jeder der Einlässe und der Auslass 320 steht mit einer Kammer 350, durch die Gase von beiden Einlässen zu dem Auslass fließen, in Kommunikation.
Innerhalb der Kammer ist eine Pendelvorrichtung, um wahlweise einen oder keinen der Einlässe abzuschotten. Die Pendelvorrichtung kann zwischen verschiedenen Positionen in der Kammer beweglich sein und ist vorzugsweise gleitbar beweglich zwischen einem von zwei gegenüberliegenden Einlässen und einer neutralen Position, in der keiner der Einlässe mit der Pendelvorrichtung in Berührung steht. Die Pendelvorrichtung kann aus einem Material hergestellt sein, das gegenüber dem gasartigen Umfeld, dem es ausgesetzt ist, beständig ist. Geeignete Materialien umfassen Glas, Metalllegierungen, synthetische Polymere und chemisch beständige synthetische Polymere wie Polytetrafluorethylen. Die Pendelvorrichtung kann ein festes Stück eines chemisch beständigen Materials sein oder sie kann entweder teilweise oder vollständig mit einem chemisch beständigen Material beschichtet sein, um die Persistenz zu unterstützen, wenn es einem beißenden Gasumfeld ausgesetzt ist, wie dem, das in einem System, das eine Vakuumquelle mit Chlor- oder Ammoniakgas versorgt, angetroffen wird. Es wird bevorzugt, dass die Oberfläche der Pendelvorrichtung, die die Einlässe berührt, eine Oberflächenstruktur umfasst, die es der Pendelvorrichtung ermöglicht, mit dem Einlass eine gasundurchlässige Abdichtung zu formen.
Es hat sich herausgestellt, dass ein solches Material das Polytetrafluorethylen der TEFLON^®-Marke ist, das formgepresst oder maschinell bearbeitet sein kann, um die Pendelvorrichtung 360, die in 4 gezeigt ist, zu bilden. Die Pendelvorrichtung 360 weist zwei gegenüberliegende Enden 361 und 362 auf. Jedes der gegenüberliegenden Enden ist konfiguriert, um einen der Einlässe abzuschotten, wenn die Pendelvorrichtung entweder nach links oder rechts bewegt wird, um mit der elastomeren Befestigungsfläche 363 oder 364 zusammenzupassen. Falls die Pendelvorrichtung zum Beispiel in Richtung des Einlasses 330 gleitet, bildet das Ende 361 eine Abdichtung mit der elastomeren Befestigungsfläche 363, wodurch der Fluss von Gas aus dem Einlass 330 in die Kammer 350 verhindert wird. Ebenso kann die Pendelvorrichtung in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden, so dass das Ende 362 den Einlass 340 durch Bildung einer gasundurchlässigen Abdichtung mit der elastomeren Befestigungsfläche 364 abschottet. Die Befestigungsflächen 363 und 364 können aus einem chemisch beständigen Material gebildet sein, das den Widrigkeiten des Gasumfelds, dem die Befestigungsflächen ausgesetzt sein können, widerstehen kann. Ein solches Material ist das Fluorelastomer der VITON^®-Marke, das sich als ausreichend widerstandsfähig gegenüber einem Chlorgasumfeld herausgestellt hat. Jede der elastomeren Befestigungsflächen 363 oder 364 kann so gebildet sein, dass die Befestigungsfläche eine Gegenkraft zu der von der Pendelvorrichtung bereitgestellten anwendet. Diese Gegenkraft kann helfen, eine bessere Abdichtung zwischen den Enden 361 oder 362 und den elastomeren Befestigungsflächen 363 oder 364 bereitzustellen, was wiederum helfen kann zu verhindern, dass Gas zwischen der elastomeren Befestigungsfläche und der Pendelvorrichtung austritt. In 4 sind die elastomeren Befestigungsflächen 363 und 364 mit einer Spannscheibe (nicht gezeigt) gesichert, um eine Kraft bereitzustellen, die der Kraft der Pendelvorrichtung gegenwirkt.
Die Umschaltvorrichtung kann einen Steuermechanismus umfassen, der die Steuerung der Position der Pendelvorrichtung extern des gasartigen Umfelds ermöglicht. Der Steuermechanismus kann elektrisch oder mechanisch sein und kann manuell oder automatisch gesteuert werden. Der Steuermechanismus kann anpassbar sein, um zu ermöglichen, dass die Pendelvorrichtung zwischen drei oder mehr Positionen, wie die der Berührung eines ersten Einlasses, die der Berührung eines zweiten Einlasses oder die der Berührung keines Einlasses bewegt werden kann. Einige Beispiele für geeignete Steuermechanismen sind ein Solenoid, ein Hebel, eine Schraube oder ein Zahnstangensatz. Der Steuermechanismus kann auch eine Haltevorrichtung zur Beibehaltung der Pendelvorrichtung in Berührung mit einem der Einlässe sein.
Ein solcher Steuermechanismus, der sich als nützlich herausgestellt hat, ist ein Zahnstangensatz, wie in 4 dargestellt. Die Zahnstange 370 weist eine Reihe von Zähnen auf, die mit einer Komplementärreihe von Zähnen 372 auf dem Ritzel 371 zusammenwirken. Das Ritzel 371 erstreckt sich durch das Ritzelgehäuse 311 aus dem Ventilkörper heraus und wird von einem Bedienungsknopf 374, der am besten in 6 zu sehen ist, bedeckt. Der Bedienungsknopf 374 kann manuell von dem Bediener rotiert werden, wodurch das Ritzel gedreht wird, was wiederum die Zahnstange bewegt, was verursacht, dass die Pendelvorrichtung zwischen den elastomeren Befestigungsflächen 363 und 364 gleitet. Im Umfang an das Ritzel angeschlossen ist ein Kragen 380, der zwei Kerben 381 und 382 aufweist, die sich um ungefähr 120° gegenüberliegen, wie in 5 gezeigt. Ebenso an das Ritzel angeschlossen ist eine Drehfeder 385, die fixiert ist, um eine Zentriervorspannkraft bereitzustellen, die dazu neigt, die Pendelvorrichtung in eine zentrale, neutrale Position zu bewegen, in der beide Einlässe 330 und 340 mit der Kammer 350 kommunizieren können.
Unter nochmaligem Bezug auf 5 ist ein Tauchkolben 383 senkrecht zum Ritzel 371 ausgerichtet, der von einer Muffe 384 eingefasst wird. Die Druckfeder 386 stellt eine Kraft bereit, die den Tauchkolben 383 in Richtung des Kragens 380 stößt. Diese Kraft kann durch die Rotierung der Mutter 387, die zum Ändern der Länge der Druckfeder 386 dient, angepasst werden. Wenn der Bedienungsknopf 374 um ungefähr 60° in eine der beiden Richtungen gedreht wird, verursacht die Druckfeder 386, dass der Tauchkolben 383 entweder in die Kerbe 381 oder 382 gleitet, je nachdem, ob der Knopf im oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wurde.
Falls das Ritzel 371 im Uhrzeigersinn gedreht wurde, so dass der Tauchkolben 383 mit der Kerbe 381 verriegelte, wird die Pendelvorrichtung die elastomere Befestigungsfläche 364 berührt und den Einlass 340 abgeschottet haben. Obwohl die Drehfeder 385 eine Kraft anwendet, die dazu neigt, die Pendelvorrichtung in ihre neutrale zentrale Position gleiten zu lassen, wird diese Bewegung von einer Haltevorrichtung, der Verriegelung der Kerbe 381 mit dem Tauchkolben 383, verhindert.
Das Ende des Tauchkolbens 383, das dem Ende, das mit dem Kragen 380 in Berührung steht, gegenüberliegt, ist an eine Membran 390 angeschlossen. Die Membran kann aus einem Material hergestellt sein, das biegsam genug ist, um das Ansprechen der Membran auf eine Druckdifferenz über die Membran zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die Membran gegenüber Gasen, denen sie ausgesetzt sein kann, beständig. Die Membran kann zum Beispiel ein Elastomer, eine Legierung oder ein chemisch beständiges Polymer umfassen. Ein solches Material, das sich in einem System, das zur Chlorgasversorgung verwendet wird, als nützlich herausgestellt hat, ist das Fluorelastomer der VITON^®-Marke. Es hat sich herausgestellt, dass in einem System zur Ammoniakgasversorgung eines Vakuuminjektors das chlorosulfoniertes Elastomer der HYPALON^®-Marke gute Ergebnisse bereitstellt. Die Membran 390 ist im Membrangehäuse 391, das in zwei nicht in Kommunikation stehende Kammern 392 und 393 unterteilt ist, enthalten. Die erste Membrankammer 393 ist der Atmosphäre gegenüber geöffnet und steht somit unter atmosphärischem Druck. Die zweite Membrankammer 392 ist durch das Vakuumrohr 394, wie in 6 gezeigt, mit der Kammer 350 flüssig verbunden. Somit steht die Membrankammer 392 unter demselben Druck wie Kammer 350. In der Praxis biegt sich die Membran in Richtung des Bereichs mit dem niedrigeren Druck, wenn der Druck in der Kammer 350 unter einen bestimmten Punkt abfällt, zum Beispiel, wenn die Gasversorgung auf ein solches Niveau gesunken ist, dass sie das durch den Vakuuminjektor erzeugte Vakuum in der Kammer 350 nicht länger füllen kann. Wenn der Wert der Biegung die Tiefe der Kerbe 381 übersteigt, wird der Tauchkolben aus der Kerbe 381 freigezogen und die Kraft, die von der Drehfeder 385 geliefert wird, dreht das Ritzel 371 um 60° in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (mit Bezug auf 5). Die Pendelvorrichtung 360 wird dadurch in eine zentrale Position bewegt, in der keines der Enden der Pendelvorrichtung mit einer Befestigungsfläche in Berührung steht und somit ermöglicht wird, dass Gas durch beide Einlässe 330 und 340 in die Kammer 350 eintritt. Auf diese Weise wird eine ausreichende Versorgung von Gas von einer frischen Quelle geliefert, während eine ältere Quelle weiterhin effizient entleert wird.
Wenn genügend Zeit zur vollständigen Leerung der Originalgasquelle vergangen ist, kann der Bedienungsknopf 374 in die Gegenrichtung zu der vorherigen gedreht werden, so dass das mit der aufgebrauchten Gasversorgung verbundene Ventil von der Kammer 350 abgeschottet wird. Zu diesem Zeitpunkt kann die leere Quelle entfernt und ersetzt werden. Durch die ununterbrochene Wiederholung dieser Verfahrensweise wird am Vakuuminjektor stets eine ausreichende Gasversorgung beibehalten und es wird ermöglicht, dass aufgebrauchte Gasquellen vor ihrer Entfernung vollständig entleert werden.
2 stellt detailgenauer die gleichmäßige Absenkungsvorrichtung 44 dar, welche ein Paar Gehäuseteile 230 und 232 umfasst, die die von einer Membran 238 getrennten Kammern 234 und 236 definieren. Die Peripherie der Membran 238 ist zwischen die Hälften 230 und 232 des Gehäuses eingespannt und ein O-Ring 240 stellt eine fluiddichte Abdichtung bereit. Der linke Gehäuseteil 230, der in 2 gezeigt ist, umfasst eine Bosse oder Muffe 242, die gewindet einen Ventilsitzhalter 244 unterbringt. Ein TEFLON^®-Ventilsitz 246 ist im Ventilsitzhalter 244 untergebracht und ein reduzierendes Übergangsstück 248 stellt die Verbindung der Verrohrung 16 mit der Bohrung 249 bereit. Der rechte Gehäuseteil 232 umfasst eine Bosse oder Muffe 250, die einen Ventilsitz 252 unterbringt, und ein reduzierendes Übergangsstück 254 ist zur Verbindung der anderen Verrohrung 16 mit der Einlassbohrung 256 bereitgestellt.
Die gleichmäßige Absenkungsvorrichtung 44 umfasst ferner einen Steuerschieber 260, der eine Membrannabe 262 aufweist, die eingespannt mit dem Zentralteil der Membran 238 so in Eingriff steht, dass der Steuerschieber 260 mit der Membran beweglich ist. Ein Ende des Steuerschiebers 260 umfasst einen Ventilkörper 264, der wahlweise mit dem Ventilsitz 246 in Eingriff stehen kann, und das gegenüberliegende Ende des Steuerschiebers 260 umfasst einen zweiten Ventilkörper 266, der mit dem zweiten Ventilsitz 252 in Eingriff stehen kann. Der zweite Ventilsitz 252 umfasst eine Vielzahl von kleinen Mündungen 268 zwischen dem Ventilkörper 266 und dem Ventilsitz 252, um den gesteuerten Gasfluss am Ventilsitz 252 vorbei zu erlauben, wenn das Ventilelement 266 mit dem Ventilsitz 252 in Eingriff steht. Der linke und rechte Gehäuseteil 230 und 232 sind mit Ablassöffnungen 270 bzw. 272 bereitgestellt, die mit dem Rohr 30, das dem Rotameter und dem Injektor 18 den Fluss von Gas bereitstellt, kommunizieren.
In Betrieb der gleichmäßigen Absenkungsvorrichtung wendet das Vakuum in dem Rohr 30, das mit dem Rotameter 34 kommuniziert, in den Kammern 234 und 236 auf beiden Seiten der Membran 238 ein Vakuum an, was verursacht, dass Gas anfangs durch die Mündungen 268 um den Ventilkörper 266 gezogen wird. Die Druckdifferenz, die durch den Gasfluss in die rechte Kammer 236, wie in 2 gesehen, verursacht wird, erzeugt einen Druck auf die Membran 238, was eine Bewegung des Ventilkörpers 264 weg von dem Ventilsitz 246 verursacht, um Fluss von Gas in die Kammer 234 zu verursachen, und bis der Gasdruck in den Kammern bei 234 und 236 auf gegenüberliegenden Seiten der Membran 238 gleich ist. Der Gasfluss von den Rohren 16, die mit den zwei Gasflaschen 12 kommunizieren, wird somit ausgeglichen, um einen uniformen und gleichmäßigen Fluss von diesen Flaschen 12 zu dem Injektor 18 zu gewährleisten.
Weitere Abwandlungen und Entsprechungen der hier offenbarten Erfindung, wie durch die folgenden Patentansprüche definiert, werden Fachleuten unter Verwendung reiner Routineexperimente einfallen.
Folgendes wird beansprucht:

Claims

Eine Umschaltvorrichtung (310) für ein Gasversorgungssystem, die Folgendes beinhaltet: einen Auslass (320), der mit einer Vakuumquelle und einer Kammer (350) in flüssiger Kommunikation steht; einen ersten Einlass (330), der mit einer ersten Gasquelle und mit der Kammer (350) in flüssiger Kommunikation steht; einen zweiten Einlass (340), der mit einer zweiten Gasquelle und mit der Kammer (350) in flüssiger Kommunikation steht; eine Pendelvorrichtung (360), die beweglich konfiguriert ist, um den ersten Einlass (330), den zweiten Einlass (340) oder keinen der Einlässe von der Kammer (350) zu isolieren; eine Haltevorrichtung, die so angeordnet ist, dass sie die Pendelvorrichtung (360) mit dem ersten und/oder zweiten Einlass (330, 340) in Berührung hält; gekennzeichnet durch eine Membran (390) oder einen Drucksensor, die/der funktionsfähig mit der Haltevorrichtung verbunden ist, wobei die Membran (390) oder der Drucksensor mit der Kammer (350) kommunizieren, wodurch die Membran (390) oder der Drucksensor einen Druckabfall in der Kammer auf die Haltevorrichtung kommunizieren, um die Pendelvorrichtung (360) in eine neutrale Position abzugeben.
Umschaltvorrichtung (310) gemäß Anspruch 1, wobei die Haltevorrichtung eine Kerbe (381, 382) und einen Tauchkolben (383) beinhaltet.
Umschaltvorrichtung (310) gemäß Anspruch 1, wobei die Membran (390) eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite mit der Kammer (350) in flüssiger Kommunikation steht.
Umschaltvorrichtung (360) gemäß Anspruch 1, wobei die Membran (390) eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die erste Seite mit der Kammer (350) in flüssiger Kommunikation steht und die zweite Seite unter atmosphärischem Druck steht.
Umschaltvorrichtung (360) gemäß Anspruch 2, wobei die Membran (390) mit dem Tauchkolben (383) gekoppelt ist.
Umschaltvorrichtung (360) gemäß Anspruch 1, wobei die Vakuumquelle ein Vakuuminjektor ist.
Umschaltvorrichtung (360) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Gasquelle und die zweite Gasquelle Chlorgasquellen sind.
Umschaltvorrichtung (360) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Gasquelle und die zweite Gasquelle Ammoniakgasquellen sind.
Ein Verfahren, um einem Gasversorgungssystem Gas bereitzustellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: einem Vakuuminjektor ein erstes Gas von einer ersten Gasquelle über eine Umschaltvorrichtung (360) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 bereitstellen; einen Teil des Gases von der ersten Gasquelle aufbrauchen; und einen Druckabfall in der ersten Gasquelle mittels einer Membran oder eines Drucksensors auf die Haltevorrichtung kommunizieren, um zu bewirken, dass die Umschaltvorrichtung (360) eine zweite Gasquelle hinzufügt, so dass sowohl die erste Gasquelle als auch die zweite Gasquelle den Vakuuminjektor mit Gas versorgen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Druckabfall durch einen Drucksensor kommuniziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Druckabfall durch eine Membran (393) kommuniziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei jedes Gas Chlorgas ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei jedes Gas Ammoniakgas ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei zumindest eine der Gasquellen eine gleiche Absenkungsvorrichtung ist.