DK148568B - Fremgangsmaade og apparat til regulering af vaeskestroemning - Google Patents

Description

148568

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde og et apparat til regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder. Opfindelsen er specielt anvendelig til måling og regulering af væskeblandingsoperationer, især kontinuerte blandingsoperationer, 05 f.eks. benzinblandingsoperationer, i hvilke et flydende additiv, f.eks. en antibankningsforbindelse, såsom alkylbly, kontinuert i præcist regulerede små mængder sættes til en kontinuert strømmende anden væske, f.eks. benzin.

Ved måling og regulering af væsker, der strømmer ved lave 10 strømningshastigheder opstår der nogle problemer, især når væsken er toxisk og/eller korroderende. Specielt tillader konventionelt afmålingsudstyr ikke høj nøjagtighed ved måling og regulering af væsker, der strømmer ved lave strømningshastigheder, f.eks. af størrelsesordenen 0,1 liter pr. minut, sådan som det nu kræves ved 15 benzinblandingsoperationer, hvor der af miljømæssige grunde er behov for stedse lavere blymængder i benzin.

Der kendes forskellige fremgangsmåder og apparater til kontinuert afmåling af væsker, hvortil der benyttes to reservoirer, som på skift fyldes med væsken, idet det ene reservoir fyldes, medens 20 det andet tømmes. F.eks. beskrives der i britisk patentskrift nr.

1.094.818 et apparat omfattende to parallelt forbundne reservoirer mellem en tilgangs- og en afgangsledning. I føde- og afgangsledningerne er der reverserende ventiler til vekselvis at omstille den indgående og udgående strøm til og fra hver reservoir. Strømningsha-25 stigheden måles med et konventionelt flowmeter, som er forbundet mellem de to reservoirer. Et sådant system er ikke tilstrækkeligt nøjagtigt til den måling og regulering af væskestrømning ved de lave strømningshastigheder, der kræves ved vore dages teknologi, dels på grund af rotationsflowmetrets iboende nøjagtighedsbegræns-30 ninger, og dels på grund af at målingen sker efter volumen, som varierer med temperaturen, hvorved der indføres variationer i måle-nøjagtigheden under varierende temperaturbetingelser, således som det f.eks. kan forekomme ved kontinuerte benzinblandingsoperationer, der finder sted over et tidsrum. På grund af slid og risiko for 35 sammenbrud er det også utilfredsstillende at sætte sin lid til rota-tionsflowmetre, hvortil der anvendes bevægelige dele. Pålidelighed og undgåelse af sammenbrud er specielt vigtigt ved håndtering af i 2 148568 en toxisk eller farlig væske, da vedligeholdelsespersonalets eksponering for væsken, f.eks. under essentielt reparations- og vedligeholdelsesarbejde, må holdes på et minimum.

En indretning meget lig den foregående vises i U.S.A. patent-05 skrift nr. 3.353.711. I dette tilfælde overvåges hastigheden, hvormed væsken udledes fra hvert af de to reservoirer, der fungerer med skiftevise fyldnings- og udledningscykler, og hele cyklen af operationer reguleres ved hjælp af en radioaktiv flyder i hvert reservoir, idet flyderens position påvises ved hjælp af en radioaktivt -10 tetsføleindretning, der er monteret uden for reservoiret på en sådan måde, at den kan bevæge sig vertikalt svarende til den radioaktive flyders position i reservoiret. Helt bortset fra, at det generelt er ønskeligt at undgå systemer, der er afhængige af radioaktive materialer, mangler et sådant system den følsomhed, der er 15 nødvendig for nøjagtig måling og regulering af ekstremt lave strømningshastigheder. Dette skyldes primært påvisningssystemets forholdsvis lange reaktionstid, men også at det ikke er muligt at tillade variationer i volumen, der udledes, som kan tilskrives temperatu rvariationer.

20 I U.S.A. patentskrift nr. 2.460.503 og DE offentliggørelses- skrift nr. 2.413.348 beskrives væskemålingsteknikker, hvormed det er muligt at overvåge massestrømningshastigheder i modsætning til volumenstrømningshastigheder, og som derfor er mindre udsat for fejl på grund af variationer i volumen hidrørende fra atmosfæriske 25 eller andre temperaturvariationer. Disse teknikker omfatter ophængning af et fast element inden i et reservoir for væsken i en sådan position, at det er delvis nedsænket i væsken, og påvisning, f.eks. ved hjælp af et strain gauge,^ af den ændring i elementets tilsyneladende vægt, der indtræffer, efterhånden som væskeniveauet i re-30 servoiret falder. Ved denne teknik er masseudledningshastigheden af væske proportional med den hastighed, hvormed den tilsyneladende vægt af det ophængte element øges.

I britisk patentskrift nr. 811.462 beskrives et afmålings- og strømningsreguleringssystem, som primært er til partikelformige fa-35 ste stoffer, men også hævdes at kunne anvendes til væsker. I dette system fødes materialet, som skal afmåles, med regulerbar hastighed til en af to tragtformede beholdere, som er monteret parallelt, me- 148568 3 dens materiale født til den anden tragtformede beholder i en forudgående fødecyklus udtømmes med regulerbar hastighed i et almindeligt opsamlingstrug. Hver af de to tragtformede beholdere er monteret på eller ophængt i en vejeindretning, f.eks. en transducer eller 05 balancebjælke, som reagerer på vægten af materiale i hver tragtformet beholder, dvs. den der fyldes, og den der tømmes. Regulering af tilførsel og afgang af materialet til og fra hver tragtformet beholder gennemføres ved med forsæt at bibringe de to vejeindretnin-ger en progressiv ubalance, idet indretningerne er sammenkoblet 10 med et pneumatisk eller elektrisk reguleringssystem, som forsøger at bringe systemet tilbage til balance ved at åbne eller lukke ventiler i den tragtformede beholders tilgangs- og afgangsledninger. Et sådant system er yderst komplekst og ifølge sagens natur uegnet til måling og præcis regulering af væsker ved lave strømningshastighe-15 der, ikke mindst fordi balancearmen eller transduceren underkastes hele vægten af den tragtformede beholder plus dens indhold. I sammenligning med denne totalvægt er vægtvariationen, som skyldes udledning af en væske ved f.eks. 0,1 liter pr. minut kun en ganske lille brøkdel af den samlede vægt, og det er tvivlsomt, om et sådant 20 system ville virke med nogen grad af nøjagtighed ved de ekstremt lave strømningshastigheder, der tænkes på ved den foreliggende opfindelse. Desuden frembyder kravet om, at hver tragtformet beholder skal monteres bevægeligt på eller ophængt i en vejeindretning, betragtelige konstruktionsmæssige og funktionelle ulemper.

25 Andre apparater til kontinuert fødning af den type, som omfat ter to parallelt monterede reservoirer eller tragtformede beholdere, hvor materialet, som skal afmåles, fødes til den ene af disse under driftscyklens første del, medens materialet, som under en tidligere cyklus er født til den anden af disse, udledes, idet fyldnings- og 30 udledningsoperationerne byttes om ved afslutningen af hver cyklus, beskrives i fransk patentskrift nr. 1.203.876 og U.S.A. patentskrift nr. 3.690.392.

I fransk patentskrift nr. 1.203.876 beskrives et apparat til nøjagtig afmåling af en væske ved lave strømningshastigheder, hvil-35 ket omfatter to åbne skåle, som er monteret på enden af hver sin balancearm. Hver skål kan skiftevis fyldes med og tømmes for væsken, som skal afmåles, gennem et sæt elektrisk betjente ventiler.

4 148568

Modsat skålen har hver balancearm en modvægt fastgjort til armen med en elektromagnet. Efterhånden som hver skil fyldes med væske, overvinder vægten af væske i den fulde skål den magnetiske kraft, som holder vægten ved balancearmens modsatte ende, og ba-05 lancen tipper, hvorved skålen bevæges fra en hævet fyldningsposition til en sænket tømningsposition. Tipningen af balancearmen får reguleringssystemet til at lukke den respektive fyldningsventil og indlede tømningscyklen, som gennemføres ved, at væsken pumpes ud af den fulde skål. Når først skålen er tom, sendes der igen 10 strøm igennem elektromagneten ved balancearmens modsatte ende, således at modvægten tiltrækkes, og balancearmen bringes til at tippe tilbage til fyldningspositionen. Et kronometer anvendes til måling af fyldnings-og tømningstiden for hver skål, og der er desuden en tæller til tælning af antallet af fyldnings- og tømningsoperatio-15 ner, dvs. antallet af balancebevægelser, for hver skål inden for et givet tidsrum. Ud fra disse tal kan den totale massestrømning og den øjeblikkelige strømningshastighed over et givet tidsrum, f.eks.

1 minut, bestemmes.

Som man vil bemærke, indebærer et sådant system en serie 20 vejeoperationer, i hvilke en særskilt forudbestemt væskemængde udvejes pi hver balance efter skift og derefter udledes. Systemet indebærer en række vejeoperationer under anvendelse af to balancer, som hver især har bevægelige dele. Pålideligheden af et sådant system kan derfor betvivles, især når systemet drives over lange 25 tidsrum, og systemet er naturligvis ikke i stand til at klare en hurtig variation eller regulering af den udledte væskemængde. Desuden gør systemet brug af åbne skåle, som i sagens natur er uegnet til håndtering· af toxiske materialer, såsom tetraalkylblyforbindelser.

U.S.A. patentskrift nr. 3.690.392 omhandler et massefødnings-30 apparat, i hvilket to tragtformede beholdere i skiftende cykler fyldes med og tømmes for materialet, som skal afmåles. Vægten af hver tragtformet beholder tages ved afslutningen af hver .fyldningsoperation og adderes til den kumulative sum. Systemet er udformet til håndtering af materialer i løs form, især faste stoffer i løs form, til 35 frembringelse af hurtige nøjagtige resultater under ekstremt grove miljømæssige betingelser uden speciel omhu. Det er klart, at systemet ikke kan benyttes til væsker ved ekstremt lave strømningsha- 148568 5 stigheder under meget nøjagtige og snævert kontrollerede miljømæssige betingelser.

Det er et hovedformål for opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat til regulering af væskestrøm ved lave 05 strømningshastigheder, som har stor nøjagtighed over et bredt strømningshastighedsinterval, indbefattende såvel lave som høje værdier, ikke har nogen bevægelige dele, har høj pålidelighed, virker i et lukket system, som er i stand til på sikker måde at håndtere toxiske væsker over lange tidsrum uden vedligeholdelse, og 10 som hurtigt reagerer på ændringer i behov.

Et yderligere formål er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat egnet til fødning af alkylblyforbindelser til benzin under kontinuerte blandingsoperationer, hvilke har høj nøjagtighed og pålidelighed ved lave blyniveauer, dvs. af størrelsesordenen 0,10 til 15 0,20 g bly pr. liter benzin.

Et mere specifikt formål er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat egnet til regulering af benzinblandingsoperationer, hvilke har høj nøjagtighed selv ved drift i lange tidsrum under varierende temperaturbetingelser og ved ekstremt lave strømningsha-20 stigheder. Et særligt formål er at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat, der eliminerer eller i det væsentlige reducerer de fejl og unøjagtigheder, som opstår i eksisterende systemer med to reservoirer på det tidspunkt, hvor der stilles om fra det ene reservoir til det andet. I eksisterende reguleringssystemer bevirker denne 25 omstilling i almindelighed en midlertidig pludselig ændring eller uensartethed i strømmen af væsken, som overvåges. Selv om måle-unøjagtigheder i omstillingsperioden kan være så små, at de ikke påvirker de samlede blandingsoperationer ved forholdsvis høje strømningshastigheder, får de en langt større betydning ved de 30 ekstremt lave strømningshastigheder, der er tale om i forbindelse med opfindelsen.

Sammenfattende er formålet med den foreliggende opfindelse derfor at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat til regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder og specielt 35 benzinblandingsoperationer, hvilke har høj nøjagtighed over lange tidsrum og specielt eliminerer eller reducerer fejl eller unøjagtigheder, som skyldes temperaturændringer og fluktuationer i strøm- 6 148568 ningshastigheden pi det tidspunkt, hvor der skiftes over fra et reservoir til et andet i automatisk regulerede væskeafmålingssystemer, der indebærer skiftevis fyldning og tømning af to parallelt monterede reservoirer.

05 I overensstemmelse hermed angår opfindelsen en fremgangsmåde til regulering af væskestrømning ved en ønsket lav strømningshastighed, ved hvilken man a) skiftevis fylder og tømmer to faste reservoirer, idet det ene reservoir fyldes fra et forråd af væsken, medens det andet TO tømmes gennem en strømningsreguleringsventil til et udgangsrør, og væskestrømmen til og fra disse reservoirer automatisk omstilles fra det ene reservoir til det andet, når væskeniveauet i reservoiret, som tømmes, synker til et forudbestemt niveau, b) direkte eller indirekte afføler massen af væsken i reser- 15 voiret under tømning med føleindretninger inden i reservoiret, c) genererer et analogt elektrisk signal, som er proportionalt med den affølte masse af væske i reservoiret under tømning, d) omdanner dette analoge signal til et digitalt strømnings-signal med en frekvens, som er proportional med ændringshastig- 20 heden af det analoge signal og således proportional med masseudledningshastigheden fra reservoiret under tømning, e) sammenligner dette digitale strømningssignal med et digitalt behovssignal med en frekvens, der er proportional med den ønskede strømningshastighed, 25 f) genererer et reguleringssrgnal, der er proportionalt med den eventuelle forskel mellem det digitale strømningssignal og det digitale behovssignal og anvender dette reguleringssigrial til justering af indstillingen af strømningsreguleringsventilen efter, hvad der vil være nødvendigt for at udligne strømningssignalet og be- 30 hovssignalet, g) kontinuert overvåger det analoge signal og automatisk omstiller udledningen fra det ene reservoir til det andet, når dette analoge signal når en forudbestemt minimumsværdi, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man 55 h) husker frekvensen af det digitale strømningssignal, som det forefindes umiddelbart forud for omstillingen af væskeudledningen fra det ene reservoir til det andet, 148568 7 i) genererer et digitalt erstatningsstrømningssignal med en frekvens, som er lig med det huskede signal, og j) under omstillingsperioden anvender dette erstatningssignal i stedet for det aktuelle digitale strømningssignal til sammenlig- 05 ning med det digitale behovssignal for derved at holde strømningsreguleringsventilens indstilling uændret under omstillingsperioden.

Væskens massestrømningshastighed fås fortrinsvis ved, at man afføler den tilsyneladende vægt af et langstrakt fast element, som er ophængt vertikalt i det pågældende reservoir og har en masse-10 fylde, som er større end væskens, idet væskeniveau variationen i reservoiret er mindre end længden af dette element, genererer et signal, som er proportionalt med den anden tilsyneladende vægt af det ophængte element og anvender dette signal til udledning af et strømningssignal, som er proportionalt med væskens massestrøm-15 ningshastighed.

Opfindelsen tilvejebringer desuden et apparat til kontinuert regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder, omfattende a) to faste reservoirer (6,7), som er forbundet parallelt mel-20 lem en indgangsledning (3) og en udgangsledning (20), indretninger (5) til skiftevis at forbinde hvert af disse reservoirer efter tur med indgangsledningen, medens det andet forbindes med udgangsledningen, således at det ene reservoir kan fyldes med væsken, medens det andet tømmes og en strømningsreguleringsventil 25 (22)1 udgangsledningen b) indretninger (8-12), herunder føleindretninger (8,9) inden i hvert reservoir til direkte eller indirekte afføling af massen af væske i reservoiret, c) indretninger (13) til generering af et analogt signal, som 30 er proportionalt med massen af væsken i hvert reservoir, d) indretninger (33) til omdannelse af det analoge signal til et digitalt strømningssignal, der er proportionalt med massestrømningshastigheden af væsken fra reservoiret under tømning, e) indretninger (36) til sammenligning af det digitale strøm- 35 ningssignal med et digitalt behovssignal, som er proportionalt med den ønskede strømningshastighed, f) indretninger (36) til automatisk justering af strømnings- 8 148568 reguleringsventilens (22) indstilling som reaktion på den eventuelle forskel mellem det digitale strømningssignal og behovssignalet, g) indretninger (33) til overvågning af det analoge signal, h) indretninger (33,5) til automatisk at omstille udledningen 05 fra det ene reservoir til det andet, når det analoge signal når en forudbestemt minimumsværdi, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at det omfatter i) indretninger (33) til at huske det digitale strømningssignal, som forefindes umiddelbart forud for omstillingen, 10 j) indretninger (33) til generering af et digitalt erstatnings strømningssignal lig med det huskede digitale strømningssignal, og k) indretninger (33) til at indføre dette erstatningssignal i sammenligningsindretningerne (36) i omstillingsperioden i stedet for det aktuelle strømningssignal for derved at holde strømningsregule-15 ringsventilens indstilling konstant under omstillingen.

Føleindretningerne omfatter fortrinsvis et langstrakt fast element ophængt i hvert reservoir, hvor hvert element har en massefylde, som er større end massefylden af væsken, som skal afmåles, og en længde, der er større end væskeniveauvariationen i hvert re-20 servoir, og hvert element er forbundet med indretninger, som er følsomme over for elementets tilsyneladende vægt, idet disse vægt-følsomme indretninger tilvejebringer et signal, der er proportionalt med massen af væsken, som er tilbage i det respektive reservoir, som er under tømning. De vægtfølsomme indretninger omfatter for-25 trinsvis et strain gauge, som udsender et analogt signal, der er proportionalt med den tilsyneladende vægt af hvert ophængt element, og der er en analog/digital differential konverter til konvertering af det analoge signal til et digitalt strømningssignal, som er repræsentativt for væskens massestrømningshastighed, hvilket 30 strømningssignal indfødes i en forholdskontrolenhed til sammenligning med et forudbestemt digitalt behovssignal.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en fremgangsmåde og et apparat til måling og regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder, f.eks. af størrelsesordenen 0,1 liter pr. mi-35 nut op til 20 liter pr. minut. Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen er især anvendeligt til måling og regulering af et flydende additiv, f.eks. alkylblyforbindelser, i væskeblandingsopera- 148568 9 tioner, f.eks. kontinuerte benzinblandingsoperationer.

Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen indebærer anvendelse af to reservoirer, der er monteret parallelt mellem et forråd og en udgang med indretninger til på skift at forbinde hvert 05 reservoir med forrådet og udgangen, således at ét reservoir kan fyldes, medens det andet tømmes. Ved afslutningen af hver fyldnings- og tømningscyklus vendes forbindelserne til de to reservoirer automatisk, således at væsken i det fyldte reservoir kan udtømmes, og det tomme reservoir igen fyldes med væske fra forrådet 10 klar til næste cyklus.

Strømningsreguleringen udføres ved direkte eller indirekte af-føling af massen af væsken i reservoiret, som tømmes, og generering af et signal, som er proportionalt med den affølte masse af væsken. Dette signal anvendes til udvikling af et strømningssignal, 15 der er proportionalt med væskens massestrømningshastighed. Indstillingen af en strømningsreguleringsventil i udgangsledningen fra reservoirerne justeres så automatisk i afhængighed af strømningshastighedssignalets afvigelse fra en forudbestemt værdi. Skønt massen af væske i hvert reservoir på skift kan afføles på forskellige 20 mider med trykfølsomme indretninger, som er monteret indvendig i hvert reservoir og er følsomme over for vægten af væske deri, afføles massen af den i hvert reservoir indeholdte væske fortrinsvis ved, at der i hvert reservoir ophænges et langstrakt fast element med en massefylde, som er højere end væskens, og en længde, der 25 er større end variationen i væskeniveau i reservoiret, når det tømmes. Efterhånden som væsken udledes fra hvert reservoir på skift, sker der en forøgelse i det langstrakte elements tilsyneladende vægt, som afføles ved hjælp af indretninger, der er følsomme over for det langstrakte elements vægt, og fra hvilke elementet er op-30 hængt. De vægtfølsomme indretninger er fortrinsvis et strain gauge, f.eks. af kendt type, som udsender et elektrisk signal, der er proportionalt med det langstrakte elements tilsyneladende vægt, idet hastigheden for ændring af dette signal således er proportional med hastigheden af masseudledning fra reservoiret, som tømmes.

35 Dette signal anvendes til initiering af et senere beskrevet strømningsreguleringssystem og eventuelt til tilvejebringelse af en indikation af den øjeblikkelige massestrømningshastighed på et hvilket som 10 148568 helst givet tidspunkt.

Det med strain gauget genererede elektriske signal vil typisk være et analogt signal, hvis øjeblikkelige værdi er indikativ for massen af væske, som er tilbage i reservoiret pi et hvilket som 05 helst givet tidspunkt, og hastigheden for ændring deraf vil være indikativ for massestrømningshastigheden fra reservoiret. Det analoge signal kan let omdannes på kendt måde med en analog/digital differential konverter til et digitalt signal, der er direkte indikativt for massestrømningshastigheden af væsken, som udledes.

10 Af diskussionen indtil nu vil det fremgå, at der benyttes sta tiske måleindretninger til måling af massestrømningshastigheden af væsken på et hvilket som helst givet tidspunkt og eftersom systemet kan drives og fortrinsvis bliver drevet under anvendelse af fuldstændig lukkede beholdere som de to reservoirer.

15 Fremgangsmåden og apparatet er således specielt egnede til håndtering af toxiske væsker, såsom alkylblyforbindelser, i kraft af det fuldstændigt lukkede miljø og elimineringen af måleindretninger, der benytter bevægelige dele med en deraf følgende formindskelse af risikoen for sammenbrud og reduceret behov for rutineservice.

20 Desuden er det en måling af massestrømningshastighed, der foretages, uafhængigt af volumen og derfor upåvirket af temperaturændringer, som vil påvirke voluminet, men ikke massen af væsken, som er tilbage i hvert reservoir.

Reguleringsfunktionen udøves ved, at massestrømningshastig-25 hedssignalet, der genereres, når hvert reservoir tømmes, sammenlignes med et andet signal eller behovssrgnal, som er indikativt for en ønsket strømningshastighed, og indstillingen af en strømningsreguleringsventil i den fælles udgangsledning fra de to reservoirer justeres automatisk, således at det første signal, som er indikativt 30 for den aktuelfe strømningshastighed, bliver lig med behovssignalet.

I en foretrukket udførelsesform konverteres et analogt signal, der kommer fra hvert strain gauge, til et digitalt signal, som sammenlignes med et digitalt behovssignal, som er indikativt for den ønskede strømningshastighed, og i afhængighed af forskellen, hvis 35 der overhovedet er en sådan, mellem strømningssignalet og behovssignalet justeres strømningsventilens indstilling til at forøge eller formindske strømningshastigheden af væsken fra reservoiret, som 148568 11 tømmes, alt efter hvad der vil være nødvendigt for at udligne strømningssignalet med behovssignalet.

I afhængighed af den involverede operationstype kan behovs-signalet sættes pi et konstant forudbestemt niveau. Ved kontinuerte 05 væskeblandingsoperationer, f.eks. benzinblanding, kan behovssignalet imidlertid være et variabelt signal, der afhænger af strømningshastigheden af væsken, f.eks. benzin, hvori additivet skal blandes.

Systemet ifølge opfindelsen giver derfor mulighed for total automatisk regulering af blandingsoperationen.

10 I reguleringssystemet kan endvidere udgangssignalet fra det respektive strain gauge overvåges kontinuert under udledningscyklen, og når en given værdi, som er indikativ for et tomt eller næsten tomt reservoir, opnås, kan ombytningen af de retningsbestemte indgangs- og udgangsventiler gennemføres automatisk, således at 15 indgangs- og udgangsforbindelserne fra et reservoir skiftes til det andet, og den næste fyldnings- og tømningscyklus indledes.

Som det vil kunne forstås, vil der under omstillingen fra det ene reservoir til det andet, som kan vare så meget som et eller to sekunder, være et momentant ophør af strømningssignaler fra strain 20 gauget i reservoiret, hvor tømningen netop er ophørt, og før signalerne fra strain gauget i det andet, fulde reservoir, som nu er forbundet med udgangen, begynder. Ved det normale hændelsesforløb vil afbrydelsen af strømningssignalet få strømningsreguleringsventilen til at åbne sig i fuld udstrækning, da der midlertidigt ikke 25 er noget strømningssignal, der svarer til behovssignalet. Først når strømningen fra det andet reservoir er reetableret, vil der ske en genoptagelse af strømningssignalet med deraf følgende genindstilling af strømningsreguleringsventilens indstilling. Under drift har denne midlertidige åbning af strømningsreguleringsventilen til fuld åbning 30 under omstillingsperioden vist sig at foranledige en initiel additivbølge, umiddelbart efter at det andet reservoir er forbundet med udgangsledningen med en vis deraf følgende mangel på ensartethed og nøjagtighed i blandingen på dette punkt. For at eliminere denne bølge foreslås det ifølge opfindelsen, at der i kontrolsystemet in-35 korporeres en hukommelse og en erstatningssignaltransmitter, som virker på følgende måde med det formål at holde strømningsreguleringsventilen på en konstant indstilling under omstillingsperioden.

148568 12

Umiddelbart før omstillingen indledes, aktiveres hukommelses kredsløbet, således at det i dette øjeblik eksisterende strømningssignal huskes. Erstatningssignaltransmitteren aktiveres si, således at der udsendes et erstatningssignal, som er lig med den huskede værdi, 05 og dette erstatningssignal anvendes i omstillingsperioden i stedet for strømningssignalet til sammenligning med behovssignalet. På denne måde holdes strømningsreguleringsventilen under omstillingen, og indtil strømningsignalerne er reetableret, på en konstant indstilling, som er den indstilling, der forefandtes, umiddelbart før om-10 stillingen påbegyndtes.

I en foretrukket udførelsesform af fremgangsmåden ifølge op- \ findeisen justeres strømningsreguleringsventilens indstilling automatisk til en lavere værdi i et kort tidsrum ved begyndelsen af hver udledningsfase for at kompensere for trykhøjden af væsken i det 15 fulde reservoir. Efterhånden som trykhøjden af væsken formindskes, åbnes strømningsreguleringsventilen gradvis, hvorved en eventuel fluktuation i strømningshastigheden på grund af varierende trykhøjde af væsken undgås.

I en yderligere udformning af reguleringssystemet kan ud-20 gangssignalet fra det med reservoiret, som fyldes, forbundne strain gauge, som man, hvad angår strømningsregulering af den udledte fase, kan se bort fra, overvåges kontinuert og anvendes til afslutning af fyldningsfasen, når dette udgangssignal når en anden forudbestemt værdi, som er indikativ for et fuldt reservoir. Med andre 25 ord kan hele fyldnings-, tømnings- og omstillingsoperationen reguleres, og de forskellige faser indledes, ved overvågning af udgangssignalerne fra de to strain gauges.

Som tidligere nævnt er fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen specielt udformet til måling og regulering af væskestrøm-30 ning ved lave strømningshastigheder. I praksis har. det ovenfor beskrevne system vist sig at give en nøjagtighed på ±0,15%, selv ved si lave strømningshastigheder som 0,1 liter pr. minut. Et yderligere træk ved opfindelsen er imidlertid den ekstreme flexibilitet, idet det har vist sig, at sådanne nøjagtigheder opretholdes, selv op til 35 strømningshastigheder på 20 liter pr. minut uden modifikation. Desuden er det foreliggende system lukket fuldstændigt inde, og det indbefatter ikke nogen bevægelige eller roterende dele, bortset fra 148568 13 ventilerne, som alle er af konventionel konstruktion. Systemet er derfor specielt egnet til håndtering af toxiske og korroderende væsker i lange tidsrum med minimal vedligeholdelse og minimal risiko for mekanisk svigt.

05 En foretrukket fremgangsmåde og et foretrukket apparat til måling og regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder i overensstemmelse med opfindelsen er illustreret på tegningen.

I den efterfølgende beskrivelse henvises der specielt til en 10 kontinuert benzinblandingsoperation, som er den særligt foretrukne anvendelse af den foreliggende opfindelse, men det må bemærkes, at opfindelsen kan anvendes til andre operationer, der involverer måling og/eller regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder.

15 Pi tegningen er benzinadditiv 2, f.eks. en alkylblyforbindelse, såsom tetraethylbly, indeholdt i en lagertank 1. Fra lagertanken 1 kan alkylblyforbindelsen under tyngdekraftens indvirkning ledes via en ledning 3 til det ene eller det andet af to lukkede reservoirer 6 og 7 gennem en roterende retningsbestemt firgangsventil 5. Ledning 20 3 indeholder en afspærringsventil 4 til isolering af lagertanken, når dette ønskes. ·

Fra firgangsventilen 5 fødes alkylbly til det ene eller det andet af de to reservoirer 6, 7 i afhængighed af ventilens 5 indstilling gennem det ene eller det andet af de neddyppede rør 14 og 15.

25 Samtidig tjener firgangsventilen 5 også til forbindelse af det andet af de to neddyppede rør 14, 15 med en afgangsledning 20. I den aktuelt viste position forbinder firgangsventilen 5 indgangsledning 3 med det neddyppede rør 14 i det venstre reservoir 6, medens det neddyppede rør 15 i det højre reservoir 7 via ventilen 5 er forbun-30 det med afgangsledningen 20. Det må bemærkes, at drejning af ventilen 5 med uret eller mod uret, vil bytte forbindelserne om, således at det neddyppede rør 15 vil blive forbundet med indgang 3, og det neddyppede rør 14 med afgangsledningen 20.

For at muliggøre fyldning og tømning af lagertanken 1 og de to 35 reservoirer 6, 7 er hvert af disse forsynet med en af luftningsledning, henholdsvis 18, 16 og 17 forbundet med en fælles ventilationsåbning 19 til atmosfæren. I reservoirerne 6 og 7 strækker af- 148588 14 luftningsledningerne 16 og 17 sig et lille stykke nedad i hvert reservoir og slutter lige over det normale væskeniveau i reservoiret, når det er fyldt, se reservoir 6. Dette arrangement giver som senere beskrevet en sikkerhedsfunktion.

05 I afgangsledning 20 er tilsluttet en strømningsreguleringsventil 22 og en kontraventil 23, som forhindrer tilbageskylning af benzin, der strømmer i en benzinstrømledning 25. Benzinstrømledning 25 omfatter en pumpe 26 og en udledningsanordning 24, som under drift skaber en sugning i afgangsledningen 20, hvorved alkylbly suges 10 fra det af reservoirerne 6 og 7, som på det pågældende tidspunkt er forbundet med afgangen. Strømningshastigheden af alkylbly fra reservoiret under tømning, reservoir 7 på tegningen, reguleres med strømningsventil 22 pi en mide, som vil blive beskrevet nærmere.

Forbundet med afgangsledningen 20 mellem strømningsregule-15 ringsventilen 22 og kontraventilen 23 er en vakuumledning forbundet med et vakuummeter 29. I tilfælde af at udledningsanordningen 24 svigter, føles trykforøgelsen i afgangsledningen 20 med trykmåleren 29, og et signal sendes til det senere beskrevne reguleringssystem for at initiere lukning af strømningsreguleringsventilen 22, 20 som en sikkerhedsforanstaltning, indtil udledningsanordningssvigtet er afhjulpet.

En yderligere ledning 27 indbefattende en barometersløjfe 28 forbinder nedenstrøms for afspærringsventilen 4 indgangsledningen 3 med afgangsledningen 20 ovenstrøms for strømningsregulerings-25 ventilen 22. Ledningen 27 tjener til at forberede ("prime") appara-tet under opstartningsfasen på en måde, som vil blive beskrevet nærmere.

I overensstemmelse med en foretrukket udførelsesform af den foreliggende opfindelse er der i hvert reservoir 6 og 7 ophængt et 30 langstrakt fast element 8, 9 med en massefylde, som er højere end den pågældende væskes, i det specifikke tilfælde, der beskrives her, alkylbly. Desuden er, som det fremgår af tegningen, hvor reservoirerne 6 og 7 er illustreret i henholdsvis i det væsentlige fuld og tom tilstand, længden af hvert element større end væskevaria-35 tionsniveauet i hvert reservoir. Det respektive faste element vil således til enhver tid være delvis nedsænket i alkylblyet. De to langstrakte elementer 8, 9 er i hvert reservoir ophængt i stive stænger 148568 15 10, 11 monteret på det pågældende reservoirs vægge. På hver stang er anbragt strain gauges 12 omfattende en kendt type føler 13, som reagerer på den tilsyneladende vægt af det i hvert reservoir ophængte element. Disse strain gauges kan være af kendt type, 05 f.eks. sådanne som kan fis i handelen fra Transmelec, Ivry, Frankrig. Disse strain gauges overfører en strøm, hvis værdi er proportional med det ophængte elements tilsyneladende vægt, og ændringer i strømmen er proportionale med ændringer i massen af den i reservoiret indeholdte væske. I praksis giver disse strain gauges 10 en driftsstrøm, der varierer i intervallet fra 4 til 20 milliamp.

De to reservoirer har fortrinsvis et konstant cylindrisk tværsnit, hvorhos de ophængte faste elementer ligeledes har et konstant cylindrisk tværsnit. Med et sådant arrangement er der direkte proportionalitet mellem masseændringen af væsken i reservoiret og æn-15 dringen i den tilsyneladende vægt af elementet, og variationshastigheden af signalet, som under tømning udsendes af strain gauget, er 0 derfor direkte proportional med massestrømningshastigheden fra reservoiret. Det er imidlertid teoretisk muligt at opnå samme resultat med andre snitudformninger, men det er klart, at dette ikke fore-20 trækkes af rent konstruktionsmæssige årsager.

Signalet fra strain gauge følerne 13 fødes via ledninger 30 og 31 til kontrolenhed 33. Kontrolenheden 33 omfatter en analog/digital differential konverter, som omdanner de fra følerne modtagne analoge signaler til et digitalt signal omfattende en serie impulser, hvis fre-25 kvens er proportional med ændringshastigheden af det analoge signal, som igen er proportional med masseudledningshastigheden, som afspejles ved ændringen i det ophængte elements tilsyneladende vægt.

Med kontrolenheden 33 er der via ledning 37 forbundet en for-30 holdskontrolenhed 36, som sammenligner det digitale signal, som er frembragt i kontrolenheden 33 og overført til forholdskontrolenheden 36 via forbindelsesledningen 37 med et digitalt behovssignal indført i forholdskontrolenheden via ledning 39. Det digitale behovssignal frembringes på kendt mide og er proportionalt med benzinens 35 strømningshastighed.

Kontrolledninger 34 og 38 forbinder kontrolenheden 33 med henholdsvis firgangsretningsventilen 5 og afspærringsventilen 4, 148568 16 medens en kontrolledning 35 forbinder forholdskontrolenheden 36 med strømningsreguleringsventilen 22.

Både de i kontrolenheden 33 og forholdskontrolenheden 36 indgående kredsløb er af konventionel art og ligner dem, der allerede 05 anvendes ved elektronisk regulering af benzinblandingsoperationer.

Driften af det på tegningen viste apparat er som følger. Efter at systemet er forberedt ved evakuering af barometergrenen 28, vil alkylblyet under tyngdens indvirkning strømme til et hvilket som helst af de to reservoirer 6 og 7, som er forbundet med ledningen 3 10 ved firgangsventilen 5. I figuren er det det venstre reservoir 6, selv om det må bemærkes, at dette som vist snarere er ved afslutningen af fyldningscyklen end ved begyndelsen. Under fortsættelse af operationscyklens fyldningsfase bevirker det stigende væskeniveau i reservoiret under fyldning en gradvis formindskelse i det 15 respektive faste elements tilsyneladende vægt, som afføles med de o respektive strain gauges. Udgangsstrømmen fra de respektive følere 13 forøges tilsvarende fra en minimumværdi på ca. 4 milliamp. til et maksimum på ca. 20 milliamp. Dette analoge signal ledes via ledning 30 til kontrolenheden 33, hvor det overvåges kontinuert. Så snart 20 strømmen, som udsendes af den med reservoiret, som er under fyldning, forbundne strain gauge føler når en forudbestemt værdi, f.eks. 20 milliamp., hvilket er tegn pi en fuld tank, sendes der et signal med kontrolenheden 33 via ledning 38 til lukning af afspærringsventilen 4 og afslutning af fyldningsoperationen. I fald afspær-25 ringsventilen 4 svigter, når væskeniveauet i reservoiret under fyldning til sidst enden af det neddyppede afluftningsrør 16 eller 17, og når først enden af dette rør lukkes med den opstigende væske, stopper væskestrømmen automatisk. Enderne af afluftningsrørene 16 og 17, som strækker sig nedad i reservoirerne, giver derfor en 30 sikkerhedsfunktion i tilfælde af, at lukning af afspærringsventilen 4 svigter.

I tømningsfasen tjener udledningsanordningen 24 til at suge væske fra det af reservoirerne 6 og 7, som er forbundet med udgangsledningen 20 med firgangsventilen 5, i det viste tilfælde er 35 dette det højre reservoir 7. Under tømningsfasen afføles den voksende tilsyneladende vægt af det ophængte element 9, som skyldes det faldende væskeniveau, med de respektive strain gauges 12 og 148568 17 føler 13. Det af den respektive føler 13 udsendte analoge signal, som progressivt falder i værdi fra omkring 20 milliamp. ved begyndelsen af tømningen til ca. 4 milliamp. ved afslutningen af tømningsfasen, fødes via ledning 31 til kontrolenheden 33, hvor det 05 ledes til en ikke vist analog/digital differentialkonverter for at blive omdannet til et impulssignal, hvis frekvens er proportional med masseudledningshastigheden fra reservoiret under tømning.

Fra kontrolenheden 33 sendes det digitale signal via ledning 37 til en forholdskontrolenhed 36, som også via ledning 39 fødes med 10 et digitalt behovssignal, som er genereret på kendt måde og proportionalt med benzinstrømningshastigheden. I forholdskontrolenheden 36 sammenlignes det digitale strømningssignal med behovssignalet, og i afhængighed af, om strømningssignalet er over eller under behovssignalet, sendes der via ledning 35 et kommandosignal til 15 strømningsreguleringsventilen 22 til justering af dennes indstilling for enten at forøge strømningshastigheden eller formindske strømningshastigheden, alt efter hvad der vil være nødvendigt for at indstille strømningssignalet efter behovssignalet. På denne måde reguleres massestrømningshastigheden af alkylbly, som en funktion af 20 strømningshastigheden af benzinstrømmen, hvori alkylblyet skal blandes.

Under tømningsfasen overvåges udgangssignalet fra den med reservoiret under tømning forbundne føler kontinuert med kontrolenheden 33, og så snart en forudbestemt minimumværdi nås, sendes 25 reguleringssignaler via ledning 34 til firgangsretningsventilen 5 for at bytte reservoirernes 6 og 7 forbindelser med indgangs- og udgangsledningerne 3 og 20 om og via ledning 38 åbne afspærringsventilen 4. Ved denne ombytning af forbindelserne fyldes det tomme reservoir nu igen under tyngdekraftens indvirkning fra lagertanken 30 på den beskrevne måde, og det under den forudgående cyklus fyldte reservoir tømmes via udgangsledning 20.

I kontrolenheden 33 er indeholdt en hukommelse og en erstatningsimpulstransmitter, som virker under omstillingen, således at der frembringes et erstatningsimpulssignal af samme værdi som det 35 digitalsignaloutput fra analog/digital konverteren, som forefandtes umiddelbart før indledningen af omstillingen, hvilket signal er blevet husket af hukommelsen. Under omstillingen, som kan tage et 18 148568 eller to sekunder, indføres erstatningssignalet fra kontrolenheden 33 via ledning 37 i forholdskontrolenheden 36 i stedet for det digitale signal fra analog/digital konverteren, som midlertidigt forsvinder under omstillingen. Oet digitale erstatningssignal tjener til at O5 holde strømningsreguleringsventilen pi en konstant indstilling under omstillingsperioden, og indtil et ægte signal reetableres fra føleren forbundet med det netop fyldte reservoir, som nu er forbundet med afgangsledningen. Etableringen af et erstatningsimpulssignal under omstillingen eliminerer den bølge, som ellers indtræffer ved genop-10 tagelsen af tømningsoperationen som resultat af den forbigående afbrydelse af strømningssignalet, som uundgåeligt indtræffer i omstillingsøjeblikket. I fravær af et erstatningsimpulssignal ville det korte ophør af et sandt impulssignal få strømningskontrolventilen 22 til at åbne sig helt ved hver omstilling, hvilket ville resultere i en be-'15 gyndelsesbølge af væske, før ventilens indstilling igen er justeret.

For at undgå uensartethed i strømning som resultat af den forøgede trykhøjde af væske i det fulde reservoir, som nu forbindes med afgangsledningen, sendes der ved begyndelsen af hver tømningsfase af kontrolenheden 33 via ledning 40 et signal til strøm-20 ningsreguleringsventilen 22 for midlertidigt at reducere ventilens indstilling. Efterhånden som trykhøjden falder, udfases dette signal gradvis, således at ventilens indstilling gradvis forøges, efterhånden som væskens trykhøjde falder. Denne kompensation er en midlertidig operation, som kun varer ved under det indledende trin af 25 hver tømningsfase.

Det må bemærkes, at fyldnings- og tømningsoperationen kan gennemføres i det væsentlige uafhængigt af hinanden, dvs. at det ene reservoirs fyldningsfase afsluttes et godt stykke tid før den tilsvarende tømningsfase for det andet reservoir. Det fulde reser-30 voir afventer så afslutningen af tømningsfasen for det andet reservoir og omstillingen.

Det vil være åbenbart for fagmanden, at variationer og modifikationer af fremgangsmåden og apparatet, som er beskrevet ovenfor, vil kunne foretages inden for opfindelsens rammer. F.eks. kan 35 man i stedet for at anvende de af følerne udsendte signaler til initiering af omstillingen og/eller afslutning af fyldningsoperationen få disse funktioner opfyldt med andre typer grænseomstilling, f.eks.

0 148568 19 svømmerafbrydere anbragt i reservoirerne i passende niveauer og forbundet med firgangsretningsventilen 5 og afspærrinsventilen 4 i et passende reguleringskredsløb. Fyldningsfasen kan som alternativ afsluttes ved, at man simpelthen lader den stigende væske lukke 05 enden af afluftningsrøret.

Desuden kan man naturligvis anvende enten det analoge signaloutput fra strain gauget i reservoiret under tømning eller det konverterede digitale signal til at give en visuel eller anden form for visning af den øjeblikkelige massestrømningshastighed.

10 I stedet for et variabelt behovssignal kan der benyttes et kon stant behovssignal for at opnå en konstant masseudledningshastighed.

I stedet for at anvende et strain gauge i hvert reservoir til at føle ændringen i tilsyneladende vægt af det langstrakte element kan 15 der anvendes andre midler, f.eks. en tryktransducer monteret i bunden af hvert reservoir, til at afføle den under ændring værende masse af væske i hvert reservoir under fyldnings- og tømningsfaserne og til at generere et dermed proportionalt signal, som si kan anvendes til overvågning og regulering af masseudledningshastig-20 heden på den allerede beskrevne måde.

Claims (5)

148568

1. Fremgangsmåde til regulering af væskestrømning ved en ønsket lav strømningshastighed, ved hvilken man 05 a) skiftevis fylder og tømmer to faste reservoirer, idet det ene reservoir fyldes fra et forråd af væsken, medens det andet tømmes gennem en strømningsreguleringsventil til et udgangsrør, og væskestrømmen til og fra disse reservoirer automatisk omstilles fra det ene reservoir til det andet, når væskeniveauet i reservoiret, 10 som tømmes, synker til et forudbestemt niveau, b) direkte eller indirekte afføler massen af væsken i reservoiret under tømning med føleindretninger inden i reservoiret, c) genererer et analogt elektrisk signal, som er proportionalt med den affølte masse af væske i reservoiret under tømning, 15 d) omdanner dette analoge signal til et digitalt strømnings signal med en frekvens, som er proportional med ændringshastig-heden af det analoge signal og således proportional med masseudledningshastigheden fra reservoiret under tømning, e) sammenligner dette digitale strømningssignal med et digi- 20 talt behovssignal med en frekvens, der er proportional med den ønskede strømningshastighed, f) genererer et reguleringssignal, der er proportionalt med den eventuelle forskel mellem det digitale strømningssignal og det digitale behovssignal og anvender dette reguleringssignal til juste- 25 ring af indstillingen af strømningsreguleringsventilen efter, hvad der vil være nødvendigt for at udligne strømningssignalet og behovssignalet, g) kontinuert overvåger det analoge signal og automatisk omstiller udledningen fra det ene reservoir til det andet, når dette 30 analoge signal når en forudbestemt minimumsværdi, KENDETEGNET ved, at man h) husker frekvensen af det digitale strømningssignal, som det forefindes umiddelbart forud for omstillingen af væskeudledningen fra det ene reservoir til det andet, 35 i) genererer et digitalt erstatningsstrømningssignal med en frekvens, som er lig med det huskede signal, og j) under omstillingsperioden anvender dette erstatningssig- 148568 nal i stedet for det aktuelle digitale strømningssignal til sammenligning med det digitale behovssignal for derved at holde strømningsreguleringsventilens indstilling uændret under omstillingsperioden.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at 05 strømningsreguleringsventilens indstilling ved begyndelsen af hver tømningsfase reduceres midlertidigt for at kompensere for den forøgede væsketrykhøjde i det fulde reservoir.

3. Apparat til kontinuert regulering af væskestrømning ved lave strømningshastigheder, omfattende 10 a) to faste reservoirer (6,7), som er forbundet parallelt mel lem en indgangsledning (3) og en udgangsledning (20), indretninger (5) til skiftevis at forbinde hvert af disse reservoirer efter tur med indgangsledningen, medens det andet forbindes med udgangsledningen, således at det ene reservoir kan fyldes med væs- 15 ken, medens det andet tømmes og en strømningsreguleringsventil (22)i udgangsledningen b) indretninger (8-12), herunder føleindretninger (8,9) inden i hvert reservoir til direkte eller indirekte afføling af massen af væske i reservoiret, 20 c) indretninger (13) til generering af et analogt signal, som er proportionalt med massen af væsken i hvert reservoir, d) indretninger (33) til omdannelse af det analoge signal til et digitalt strømningssignal, der er proportionalt med massestrømningshastigheden af væsken fra reservoiret under tømning, 25 e) indretninger (36) til sammenligning af det digitale strøm ningssignal med et digitalt behovssignal, som er proportionalt med den ønskede strømningshastighed, f) indretninger (36) til automatisk justering af strømningsreguleringsventilens (22) indstilling som reaktion på den eventuelle 30 forskel mellem det digitale strømningssignal og behovssignalet, g) indretninger (33) til overvågning af det analoge signal, h) indretninger (33,5) til automatisk at omstille udledningen fra det ene reservoir til det andet, når det analoge signal når en forudbestemt minimumsværdi,

35 KENDETEGNET ved, at det omfatter i) indretninger (33) til at huske det digitale strømningssignal, som forefindes umiddelbart forud for omstillingen,