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Einrichtung zum selbsttätigen Regeln des Mengenverhältnisses zweier
Durchflüsse Es liegt häufig die Aufgabe vor, die Stärke eines Durchflusses M1 so,
zu regeln, daß dieser in einem bestimmten Verhältnis zu einem zweiten Durchfluß
h7, steht. Dies kommt z. B. dann in Betracht, wenn zwei Flüssigkeiten in einem bestimmten
Mengenverhältnis a = MIIl112 miteinander zu mischen sind. Wenn dann der eine
Flüssigkeitsstrom M2 beliebig von Hand geregelt wird oder in wechselnder Menge zufließt,
so soll der Strom der anderen Flüssigkeit M1 selbsttätig so geregelt werden, daß
das Verhältnis a stets das gleiche bleibt. Dieselbe Aufgabe kann auch dann vorliegen,
wenn die betreffenden Flüssigkeiten nicht unmittelbar miteinander gemischt, sondern
in einem bestimmten Verhältnis zueinander so getrennt v rbraucht oder verarbeitet,
z. B. verbrannt werden sollen. Andererseits kann es sich auch darum Bandeln, einem
beliebig veränderbaren Flüssigkeitsstrom in einem bestimmten Verhältnis fortlaufend
eine gewisse Menge zu entnehmen.
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Zum Lösen dieser Aufgaben sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die
beiden Durchflüsse durch je einen Mengenzähler gemessen werden. Der eine der beiden
Durchflüsse wird dann durch ein Drosselgerät beeinflußt, das durch eine Vorrichtung
zum Regeln des Drehzahlverhältnisses zweier Wellen gesteuert wird, die unter Zwischenschaltung
einer entsprechend dem gewünschten Durchflußverhältnis a gewählten Übersetzung von
je einem der beiden Mengenzähler angetrieben werden.
Diese bekannte
Einrichtung versagt jedoch, wenn einer der beiden Durcbflüsse oder auch beide Durchflösse
so klein werden, daß eine Messung durch entsprechende Mengenzähler zu ungenau würde.
In diesem Fall kommt man, gemäß der Erfindung dadurch zum Ziel, daß einer der beiden
Durchflösse durch ein Drosselgerät beeinflußt wird, das durch eine Vorrichtung zum"
Regeln des Drehzahlverhältnisses.zweier Wellen gesteuert wird, von denen. die eine
von einem den größeren der beiden Durchflösse oder einem diesem verhältnisgleichen
Hilfsstrom messenden Mengenzähler und die zweite von einem die Summe oder Differenz
der beiden Durchflösse messenden Mengenzähler unter Zwischenschaltung einer entsprechend:
dem gewünschten Drehzahlverhältnis a gewählten Übersetzung angetrieben wird.
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Allerdings ist es erforderlich, die beiden Mengenzähler innerhalb
des in Betracht kämmenden Meßbereichesmöglichst genau zu eichen und miteinander
in Übereinstimmung zu bringen; und zwar um so genauer, je kleiner das Verhältnis
a ist, weil sich der Meßfehler, bezogen auf die kleine zu regelnde Menge M1 im Verhältnis
i : a vergrößert. Ist z. B. a =1/1o, so müß der Meßfehler der Mengenzähler auf ±
0,2% beschränkt werden, was bei Verwendung von Ringkolben- oder Scheibenzählern
möglich ist, wenn der Durchfluß Ml auf ± 2 °/o. genau geregelt werden, soll. Andererseits
würde der Meßfehler bei unmittelbarer Messung des kleinen Durchflusses unter Umständen
ein Vielfaches dieses Betrages sein, oder der Zähler würde bei dieser kleinen Belastung
bereits stehenbleiben.
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Besonders einfach wird die Anordnung gemäß der Erfindung, wenn es
sich um die Zumischung einer Flüssigkeit zu dem veränderten Strome M2 einer anderem
Flüssigkeit in einem Verhältnis a = MllM2 oder um die fortlaufende Entnahmeeiner
Flüssigkeitsmenge M1 aus einem Strom M2 in dem gleichen Verhältnis handelt. Im .ersten
Fall entsteht nach der Zumischung ein Flüssigkeitsstrom M.- M2 + -Ml, und im zweiten
Fall erhält man nach der Entnahme einen Reststrom Ms - M2-M1: Man kann, dann
die beiden Wellen, deren Drehzahlverhältnis zu regeln ist, mit je einem. Mengenmesser
kuppeln, der Ströme 1V12 bzw. M3 mißt.
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Wenn die beiden Flüssigkeitsströme aber nicht unmittelbar zusammengeleitet
werden dürfen, so muß an Stelle des veränderbaren Flüssigkeitsstroms Ms ein Hilfsstrom
M2 treten, der die gleiche, Flüssigkeit führt wie- der Strom Ml und daher mit diesem
zusammengeleitet werden kann. Dabei muß der Hilfsstrom M2 selbsttätig so -eregelt
werden, daß er dem Durchfluß M2 verhältnisgleich ist, was durch an sich bekannte
Mittel erfolgen kann. Der eine der beiden Mengenzähler mißt dann den Hilfsstrom
1Y12 und der ändere !, einen Durchfluß M2 = M2 ± Ml.
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Lm einen dem größeren Durchfluß M2 verhältnisgleichen Hilfsstrom M2
zu erzeugen, wird dieser vorzugsweise durch ein Drosselgerät beeinflußt, das durch
eine Vorrichtung zum Regeln des Drehzahlverhältnisses zweier Wellen gesteuert wird,
von denen die eine von einem den größeren der beiden Durchflösse M2 messenden und
die andere von einem den Hilfsstrom M2 messenden Mengenzähler angetrieben wird.
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Die Erfindung kann auch dann benutzt werden, wenn beide Durchflösse
so klein sind, daß ihre unmittelbare Messung durch Mengenzähler zu ungenau wird.
In diesem Fall kann man beide Durch-Flüsse größeren Hilfsströmen entnehmen. Es wird
dann vorzugsweise der Hilfsstrom, aus dem der veränderliche kleine Durchfluß entnommen
wird, gemäß der Erfindung durch ein Drossel-gerät beeinflußt, das durch eine Vorrichtung
zum Regeln des Drehzahlverhältnisses zweier Wellen gesteuert wird, von denen die
eine von einem den Hilfsstrom messenden und die andere von einem den Rest des Hilfsstroms
messenden Mengenzähler angetrieben wird: Andererseits wird der zu regelnde, aus
einem dem ersten Hilfsstrom verhältnisgleichen zweiten Hilfsstrom entnommene kleine
Durchfluß gemäß der Erfindung 'durch ein Drosselgerät beeinflußt, das durch eine
Vorrichtung zum Regeln des Drehzahlverhältnisses zweier Wellen gesteuert wird, von
denen die eine von einem den zweiten Hilfsstrom messenden und die andere von einem
den Rest des zweiten Hilfsstroms, messenden Mengenzähler angetrieben wird: Auch
in diesem Fall wird zum Erzeugen eines dem ersten verhältnisgleichen zweiten Hilfsstroms
dieser vorzugsweise durch ein Drosselgerät beeinflußt, das durch eine Vorrichtung
zum Regeln des Drehzahlverhältnisses zweier Wellen gesteuert wird, die von je einem
von zwei die beiden Hilfsströme messenden Mengenzähler angetrieben werden.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. Dabei zeigt Fig. i eine Einrichtung zum Zuleiten eines
kleinen Durchflusses M1 in einem bestimmten Mischungsverhältnis a zu einem von Hand
veränderbaren Durchfluß M2, wobei die beiden verschiedenen Flüssigkeiten in einen
Strom M3 = M, +M2 zusammenfließen.
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In Fig. 2 ist der Fall dargestellt, daß ein kleiner Durchfluß M1 selbsttätig
so geregelt werden soll, daß er in einem bestimmten Mengenverhältnis a zu einem
anderen, davon unabhängigen größeren, von Hand veränderbaren Durchfluß M2 steht,
wobei die beiden Durchflösse nicht miteinander gemischt werden dürfen.
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Die Anordnung nach Fig. 3 gilt für den Fall, daß der kleine zu regelnde
Durchflüß M1 in einem bestimmten Verhältnis ä zu einem davon unabhängigen, von Hand
veränderbaren Durchfluß M4 steht, der ebenfalls so klein ist, daß seine Messung
durch einen Mengenzähler zu ungenau sein würde.
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In Fig. z ist in die Leitung 2, die den mittels eines von Hand einstellbaren
Drosselventils i veränderbaren-Durchfluß M2 führt, ein Mengenzähler 3 ein-,geschaltet,
dessen Meßwerk mit einer biegsamen Welle q. gekuppelt ist. In die Leitung 2 mündet
eine schwächere Leitung s, in die ein durch eine Meinbrari
gesteuertes
Regelventil 6 eingebaut ist. Hinter der Zuflußstelle ist in die Leitung 2 ein Mengenzähler
7 eingebaut, dessen Meßwerk mit einer biegsamen Welle 8 gekuppelt ist.
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Zum Regeln des Drehzahlverhältnisses der beiden Wellen q. und 8 ist
nun eine an sich bekannte Vorrichtung 9 vorgesehen, die ein Differentialgetriebe
enthält, das einerseits von der Welle 8 und andererseits über ein Übersetzungsgetriebe
io mit der Abtriebswelle q.' von der Welle q. angetrieben wird. Das Differentialglied
des Getriebes ist mit einer Prallplatte i i verbunden, die einer Düse 12 gegenübersteht,
aus der über eine in die Zuleitung 13 eingebaute Drosselstrecke 14 ein Luftstrom
austritt. Hinter dieser ist eine Leitung 15 abgezweigt, die zu der Membran des Regelventils
6 führt.
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Wenn z. B. die Aufgabe vorliegt, dem Strom 112 einer Flüssigkeit fortlaufend
ioo/o einer anderen Flüssigkeit in dem Strom 31, zuzusetzen, so ist a = M1IM2
= 0., und M3 = 112 +. Ml = (i -f- a) M2 = i,i M. Man wählt dann das
Übersetzungsverhältnis des Getriebes io so, daß die Drehzahlen der beiden Wellen
q.' und 8 gleich groß sind, wenn M3 = i, i M2 ist. Vergrößert sich nun der Durchfluß
M2 z. B. durch weiteres Öffnen. des Ventils i, so würde die Drehzahl der Welle q.'
größer als die der Welle 8, wobei die Prallplatte i i sich der Düse 12 nähert. Infolgedessen
tritt in der Leitung 15 eine Druckerhöhung auf, wodurch das Regelventil6 ebenfalls
weiter geöffnet wird, so daß der Zufluß 1111 entsprechend steigt. Dadurch steigt
auch der Durchfluß 1113 und damit die Drehzahl der Welle 8 in entsprechendem Maße
an, so daß das Verhältnis i + a = M3IM2 und somit auch das Verhältnis
a = M1/M2 wieder den Sollwert erreicht.
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Die gleiche Anordnung kann auch dann benutzt werden, wenn einem Flüssigkeitsstrom
11A2 eine kleine Menge M1= a # M2 entnommen werden soll. Dann ist die Strömungsrichtung
in der Leitung 5 umgekehrt, und der Mengenzähler 7 mißt einen Durchfluß M3 = M2
- Ml = (i - a) 1I2. Wächst jezt z. B. M2, so wird die Drehzahl der Welle 8 größer
als die der Welle q.', so daß der Druck in der Leitung 15 sinkt. Das Regelventil
6 muß dann bei Schaltung nach Fig. i bei steigendem Luftdruck in der Leitung i5
schließen. Wenn nicht der große Durchfluß M2, sondern der kleine-Durchfluß
Al, von Hand veränderbar ist, so muß ein dem Membranventil 6 entsprechendes
Regelorgan in die Leitung 2 eingebaut werden. In diesem Fall wären also gewissermaßen
die Ventile i und 6 gegeneinander auszutauschen. Um die Rückwirkung einer Verstellung
des in die Leitung 2 eingebauten Regelventils auf den Durchfluß M1 klein zu halten,
wird zweckmäßig bei Zumischung von M1 zu M2 das Ventil 6 vor der Einmündungsstelle
der Leitung 5 in 2, bei Entnahme von. M1 aus M2 hinter der Einmündungsstelle eingebaut.
Das Regelventil 6, muß dann bei Zumischung mit steigendem Luftdruck in der
Leitung 15 schließen, bei Entnahme dagegen öffnen (Fig. i).
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Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ebenfalls in,
die einen Durchfluß M2 führende Leitung .2 ein von Hand. zu betätigendes Drosselventil
i und ein Mengenzähler 3 eingebaut, dessen Meßwerk über eine biegsame Welle 4 mit
einer nur durch die Begrenzungslinie angedeuteten Vorrichtung 9 verbunden ist, die
ebenso wie in Fig. i ein Differentialgetriebe enthält, das andererseits mit einer
Welle 8 gekuppelt ist. Diese steht über ein Kegelradgetriebe 16 einerseits mit einer
biegsamen Welle 17 und andererseits mit einer Welle 18 in Verbindung, die zu einer
zweiten, in der gleichen Weise mit einem Differentialgetriebe ausgestatteten Vorrichtung
i9 führt. Diese ist andererseits über eine biegsame Welle 2o mit dem Meßwerk eines
Mengenzählers 7 verbunden. Dieser ist in eine Leitung 21 eingebaut, und zwar hinter
einer davon abzweigenden schwächeren Leitung 5. In diese ist ein membrangesteuertes
Regelventil 6 eingebaut, dessen Membran wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
i über eine Leitung 15 von einer Leitung 13 aus mit Druckluft versehen wird, wobei
der Druck in der Leitung 15 hinter einer Drosselstrecke 14 von einer im Innern der
Vorrichtung angeordneten Düse mit Prallplatte beeinflußt wird.
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In die Leitung 21 ist vor der Abzweigung ein Mengenzähler 22 eingebaut,
dessen Meßwerk mit der biegsamen Welle 17 gekuppelt ist, sowie ein Regelventi123.
Dieses wird durch eine Membran gesteuert, die über die Leitung 25 mit Druckluft
gespeist wird, deren Druck durch eine im Innern der Vorrichtung g angebrachte Düse
mit Prallplatte beeinflußt wird.
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Durch die Leitung 2 i fließt ein Hilfsstrom IYI2 ,
von dem durch
die Leitung 5 ein kleiner Teilstrom M1 abgezweigt wird., so daß von dem Mengenzähler
ein Durchfluß M,'- M2 -M i, also der Rest des Hilfsstroms M2, gemessen wird.
Dieser wird zweckmäßig durch einen nicht gezeichneten. Rücklauf der Leitung 21 wieder
zugeführt, so daß Flüssigkeitsverluste vermieden werden.
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Es sei nun die Aufgabe gestellt, den kleinen Durchfluß M1 selbsttätig
so zu regeln, daß er stets dem durch das Drosselventil i beliebig veränderbaren
größeren. Durchfluß 312 verhältnisgleich. ist, wobei die Flüssigkeit in der
Leitung 2 nicht mit der in den Leitungen 5 und. 21 fließenden in Verbindung kommen
darf. Dies wird dadurch gelöst, daß der Hilfsstrom M2 in an sich bekannter Weise
mittels der Vorrichtung 9 und des Regelventils 24 stets verhältnisgleich dem Durchfluß
M2 geregelt wird. Es ist also M2'= c - 1U2, wobei der Faktor c durch eine
passende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes io beliebig, z. B. c =
i, eingestellt werden kann. Im übrigen wirkt die aus den Teilen 5, 6, 7 und 1q....
22, 48 bestehende Einrichtung in der gleichen Weise wie die aus den entsprechenden
Teilen in Fig. i bestehende Anordnung. Wenn nun z. B. der Durchfluß Ml
= a - 11T2 sein soll, so muß das in die Vorrichtung i9 eingebauteÜbersetzungsgetriebe
io so gewählt werden, daß M1 = 'c - M2 lc wird. Ist c = i, so" wird,
Mi=a.M2.
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Bei der in Fig. 3 angedeuteten Anordnung entsprechen
die
mit 2. . . 15 . bezeichneten Teile im wesentlichen den in Fig. r in der gleichen
Weise bezeichneten. Es handelt sich jedoch in diesem Fall um die Abnahme einer kleinen
Menge z, aus einem größeren Hilfsstrom 11l2", der die Leitung :2 durchfließt: Dabei
wird; zweckmäßig der Rest M3 ' -- M2'-Mi durch einen nicht gezeichneten Überlauf
der Leitung 2 wieder zugeführt. Das Meßwerk des Zählers 3 ist mit der biegsamen
Welle 4 über ein Kegelrad-Betriebe 26 und eine biegsame Welle 27 -verbunden.
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Eine ähnliche Anordnung ist für einen Hilfsstrom M2*- vorgesehen,
der eine Leitung 28 durchfließt, von der eine schwächere Leitung 29 'abzweigt, um
einen durch ein handgesteuertes Drosselventil 3o einstellbaren kleinen Durchfluß
M4 abzunehmen. Der Hilfsstrom M2 durchfließt einen Mengenzähler 31 und ein membrangesteuertes
Regelventil 32, dessen Membran- in der gleichen Weise wie die des Regelventils 6
von einer entsprechend gebauten Vorrichtung 33 gesteuert wird, die einerseits über
eine biegsame Welle 34, ein Kegelradgetriebe 35 und eine biegsame Welle 36 mit dem
Meßwerk des Zählers 3 r und - andererseits über eine biegsame Welle 37 mit dem Meßwerk
eines von dem Reststrom M3 = M2- M4 -- durchflossenen Mengenzählers 38 verbunden
isst. Die Membran des Regelventils 32 wird in der gleichen Weise durch die
aus einer zu der Vorrichtung 33 führenden Leitung 39 strömende Druckluft beeinflußt,
wobei die Zuleitung 4o hinter einer Drosselstrecke 41 abzweigt. Auch hier kann der
Reststrom M3 durch einen Überlauf der Leitung 28 wieder zugeführt werden.
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Um den Hilfsstrom M2' stets verhältnisgleich zu dem Hilfsstrom M2
zu regeln, ist im wesentlichen die gleiche Anordnung vorgesehen, wie sie bei der
Ausführung nach Fig. 2 dazu dient, den Hilfsstrom M2 verhältnisgleich zu dem Durchfluß
M2 zu regeln. Die dazu dienenden Teile sind in Fig.3 mit 42 ... 47 bezeichnet.
Sie entsprechen in bezug auf die Wirkungsweise den in Fig. 2 mit 23, 25, 24, 9,
4 und- 8 bezeichneten Teilen.
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Wenn nun der Durchfluß M1 so geregelt werden soll, daß er z. B. 50
% des kleinen Dürchflusses M4 sein soll; -so ist- M1 = ä # M4 = 0,5 M4. Man wählt
dann den Hilf sstromM2' so, däß er mit genügender Genauigkeit durch den Zähler 3
gemessen -,verden kann, wobei M1 = ß - M2", z. B. = 1/1o # M2", also
M2' = zo M1 ist; und die in die Vorrichtung 9 ein-.gebaute Übersetzung wird so gewählt,-
daß der Hilfsstrom M2" entsprechend geregelt wird. Wenn man dann die- in die Vorrichtung
45 eingebaute Übersetzung. so wählt, daß M2 = M2 ' wird, so ergibt sich 1114
= M@ä = 2 M@; l111 = ß - M2' o,I M2', also M4 = o,2 ' M2' = o,2 '
M2". Man muß also die in. die Vorrichtung 3,3 eingebaute Übersetzung in diesem Fall
so wählen,- daß der Hilfsstrom M1' = M410,2 = 5 M4 geregelt wird.