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Einrichtung zum selbsttätigen Konstanthalten des Verhältnisses zweier
Gasmengen unter Benutzung von Mengenmessern für die beiden Gase und einer Prüfeinrichtung
für das Gemisch, die das Verhältnis beider Gase selbsttätig ändern kann In der Praxis
ist es häufig erwünscht, die zur Herstellung eines Gasgemisches benötigten Komponenten
in möglichst gleichbleibendem Mischungsverhältnis zu haben, beispielsweise bei der
Herstellung von Brenngas oder bei Gasfeuerungen für Kessel.
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Es sind rein mechanisch arbeitende Gemischregler bekannt, bei denen
an jede Gasleitung ein mit einer' Membran versehener Differenzdruckmesser angeschlossen
ist. Zwischen den Membranen befindet sich ein Lenker, der einen Druckflüssigkeitsservomotor
für die mechanische Verstellung der in einer Gasleitung vorgesehenen Drosselklappe
steuert. Um Schwankungen der Qualität z. B. des Heizwertes der Gase bei der Mischung
zu berücksichtigen, hat man an die Gemischleitung der bekannten Einrichtung einen
Heizwertmesser angeschlossen, der mittels eines Elektromotors das übersetzungsverhältnis
des zwischen den Membranen der Differenzdruckmesser vorgesehenen Lenkers verändert.
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Abweichend davon ist gemäß der Erfindung bei einem derartigen Gasmischregler
eine elektrische Regelschaltung mit einer Wheatstoneschen Brücke vorgesehen, in
deren Zweigen mehrere Regelwiderstände liegen, von denen die Mengenmesser und der
Gasprüfer je einen einstellen. Im Diagonalzweig der Brücke ist hierbei ein zur Verstellung
des in einer Zuführungsleitung für ein Gas liegenden Drosselgliedes dienendes Steuergerät
angeordnet. Zweckmäßig ist das im Diagonalzweig der Brücke liegende Steuergerät
für schrittweise Verstellung der Regelklappe für das eine Gas ausgebildet.
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Da in der Wheatstoneschen Brücke Widerstände mit kleiner Belastung
verwendet werden können, ergeben sich Widerstände von sehr kleinen Dimensionen.
Infolgedessen sind zur Widerstandsänderung durch die Meßgeräte, insbesondere bei
Verwendung von Ringrohrwiderständen, nur sehr kleine Verstellkräfte erforderlich.
Gegenüber rein mechanisch arbeitenden Gasgemischreglern, bei deren Arbeiten größere
-Verstellkräfte erforderlich sind, können bei dem neuen Regler empfindlichere Mengenmesser
bzw. Gasprüfgeräte zur Verwendung kommen, wodurch ein genaueres Mischungsverhältnis
der Gase innegehalten werden kann.
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Durch die Anordnung eines im Zweig der Brücke liegenden und eine schrittweise
Verstellung der Regelklappe bewirkenden Steuergerätes können ferner unerwünschte
Regelschwankungen,
die durch die Trägheit der Klappenverstellvorrichtung
entstehen, in einfacher Weise wesentlich verringert werden.
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Die neue Einrichtung hat ferner den Vorteil, daß sie die Aufstellung
des Steuergerätes in der Meßwarte zwecks Überwachung des Arbeitens des Gemischreglers
bequem ermöglicht. An sich ist .die Verwendung einer elektrischen Regelschaltung
mit einer Wheatstoneschen Brücke, deren Widerstände durch Meßgeräte eingestellt
werden und in deren Diagonalzweig ein Steuergerät liegt, für andere Regelvorrichtungen
bekannt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung
dargestellt. Es ist der einfachste Fall angenommen, daß ein Gasgemisch aus nur zwei
Komponenten oder aus zwei Gruppen von Gasen gebildet werden soll. Die Gase treten
durch die Rohrleitungen i und 2 ein und gelangen aus diesen in die Gemischleitung
3. An die beiden Rohrleitungen i und 2 sind nun Mengenmesser 4 und 5 von an sich
bekannter Bauart angeschlossen, welche als wesentlichen Teil einen sich selbsttätig
verschiebenden Schwimmer enthalten. Durch die Verstellung der Schwimmer der beiden
Mengenmesser 4 und 5 wird je ein elektrischer Regelwiderstand 6 und 7 mechanisch
eingestellt. Die beiden Regelwiderstände 6 und 7 sind auf der Zeichnung als sogenannte
Quecksilberringrohrwiderstände gezeichnet, welche bekanntermaßen aus einem Hohlring
aus Glas bestehen, in welchem ein gerader oder gekrümmter Widerstandsdraht und eine
Quecksilbermenge angeordnet sind. Die beiden Regelwiderstände 6 und 7 gehren einer
Brückenschaltung 8 an. Das im Diagonalzweig dieser Brücke liegende nicht dargestellte
Galvanometer ist an die Klemme 9 angeschlossen. Der Zeiger io des Galvanometers
spielt über einer ortsfesten Unterlage 14. über dem Zeiger sind zwei Fallbügel ii
und 12 angeordnet, die periodisch auf- und abwärts gehen. In der gezeichneten Stellung
des Zeigers io verhindert dieser, daß einer der Fallbügel i i und 12 bei seinem
Abwärtsgehen auf die Kontakte 13 auftrifft und diese schließt. Steht der Zeiger
io aber beispielsweise unter dem Fallbügel 12, so schließt der Fallbügel i i bei
seinem Abwärtsgehen die linken Kontakte 13, umgekehrt schließt dann, wenn der Zeiger
io unterhalb des Fallbügels i i steht, der Fallbügel 12 bei seinem Abwärtsgehen
die rechten Kontakte 13. Die Ausbildung und Wirkungsweise dieser Steuereinrichtung
9 bis 14 ist an sich bekannt.
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Durch die Betätigung der Kontakte 13 wird ein Elektromotor 15 für
Rechts- und Linkslauf eingeschaltet, der eine Regelklappe 16 in der Zuflußleitung
2 für das eine Gas verstellt. Durch :entsprechende Ausbildung der beiden Regelwiderstände
6 und 7 kann man erreichen, daß bei einem bestimmten Widerstandsverhältnis auch
ein bestimmtes Mischungsverhältnis für die durch die Leitungen i und 2 in die Gemischleitung
3 eintretenden Gase vorhanden ist. Infolgedessen bietet die bisher beschriebene
Einrichtung an sich schon die Möglichkeit, dieses Mischungsverhältnis aufrechtzuerhalten.
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Durch besondere Betriebsverhältnisse oder irgendwelche Änderungen
im Energiegehalt der Gase kann unter Umständen das Arbeiten der bisher beschriebenen
Regeleinrichtung in unzulässiger Weise beeinflußt werden. Um dies zu vermeiden,
ist in der Brückenschaltung 8 ein zusätzlicher Regelwiderstand 17 vorgesehen, der
aus zwei in verschiedene Brückenzweige eingeschalteten Teilen besteht, die gleichzeitig
in gleichem Sinne durch einen um eine Welle 18 drehbaren Schleifkontakt i9 geändert
werden. Eine solche Regelung des Widerstandes 17 erfolgt bei der neuen Einrichtung
ebenfalls selbsttätig in Abhängigkeit von einer Vorrichtung zur Ermittlung des Heizwertes
des in der Leitung 3 vorhandenen Gasgemisches. Zur Kontrolle des Heizwertes kann
man ein Kalorimeter oder einen der bekannten elektrischen Gasprüfer verwenden, die
den Kohlensäure- oder Wasserstoffgehalt des Gasgemisches bestimmen. Ein Kalorimeter
oder ein elektrischer Gasprüfer ist bei 2o angedeutet. Diese Vorrichtung enthält
ein Galvanometer ?1, dessen Zeiger über zwei Maximal- und Minimalkontakten 22 und
23 spielt. Mittels eines Fallbügels 24 wird der Zeiger des Galvanometers 21 periodisch
niedergeschlagen und freigegeben. Steht der Zeiger zwischen den beiden Kontakten
22 und 23, so findet keine Verstellung des Schleifkontaktes i9 an dem Regelwiderstand
17 statt. Steht der Zeiger aber über dem Kontakt 2z oder 23, so wird durch die Kontaktgabe
zwischen dem Zeiger und einem dieser Kontakte der Stromkreis für die Wicklung eines
Elektromagneten 25 oder 26 geschlossen. Die beiden Elektromagnete 25 und 26 verstellen
über die Klinken 27 und 28 und die Klinkenräder 29 und 3o die Welle 18 und damit
den Schleifkontakt i9 in diesem oder jenem Sinne.
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Eine solche Betätigung des Regelwiderstandes 17, i9 findet nur dann
statt, wenn das Gasgemisch einen von einem Normalwert abweichenden Heizwert bzw.
Kohlensäuregehalt aufweist. Durch eine Regelung des Widerstandes 17 wird ein Brückenzweig
um einen bestimmten Widerstandsbetrag verkleinert oder vergrößert und ein parallel
dazu liegender Zweig in gleicher Weise entsprechend verkleinert oder vergrößert,
so daß bei verschieden starken Widerständen in den verschiedenen
Brückenzweigen
eine Nullpunktsverschiebung der Regelbrücke eintritt und das Steuergerät im Diagonalzweig
der Brücke eine Verstellung der Regelklappe 16 bewirkt, bis durch die dabei erfolgende
Änderung des Widerstandes 7 das Brückengleichgewicht wiederhergestellt ist. Durch
eine solche Regelung des Widerstandes 17 kann also das Mischungsverhältnis der Gase
mittels der Brückenschaltung 8 und des von dieser gesteuerten Motors 15 verändert
werden, wobei aber die Empfindlichkeit der Einrichtung. in keiner Weise beeinträchtigt
wird.
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Das Arbeiten der dargestelltenAusführungsform der Erfindung ist wie
folgt: Die Brückenschaltung 8 ist so abgeglichen, daß eine Einstellung der beiden
Regelwiderstände 6 und 7 durch die Mengenmesser und 5 nur dann ein Ansprechen der
Schalteinrichtung 9 bis 14 zur Folge hat, wenn das vorgeschriebene Mischungsverhältnis
der Gase nicht vorhanden ist. Die Schalteinrichtung 9 bis 14 steuert bei solchen
Abweichungen dann den Motor 15 zur Verstellung der Regelklappe 16 so, daß das gegebene
Mischungsverhältnis sich wieder einstellt.
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Das Brückenverhältnis und damit das Mischungsverhältnis des Gasgemisches
kann durch eine Verstellung des Regelwiderstandes 17 geändert werden. Eine solche
Veränderung in diesem oder jenem Sinne erfolgt in Abhängigkeit von dem Heizwert
bzw. dem Kohlensäuregehalt des Gasgemisches. Steigt z. B. der Heizwert auf einen
zu hohen Wert an; so findet eine Kontaktgabe zwischen dem Zeiger des Galvanometers
21 und dem Kontakt 23 statt, wodurch mittels des Schrittschaltwerkes z6, 28, 3o
eine entsprechende Korrektur durch Änderung der Stellung des Schleifkontaktes I9
an dem Widerstand 17 bewirkt wird. Bei zu niedrigem Heizwert findet eine Kontaktgabe
zwischen. dem Zeiger und dem Kontakt 2z statt, so daß mittels des elektromagnetischen
Schrittschaltwerkes a5, 27, 29 der Schleifkontakt I9 in entgegengesetzter Richtung
wie zuvor verstellt wird. Damit wird in beiden Fällen der normale Heizwert für das
Gasgemisch wiederhergestellt.