DE1573074B2 - Anordnung zur fortlaufenden Mischung von Gas-Teilströmen geringer Durchflußmenge in einem bestimmten Verhältnis - Google Patents
Anordnung zur fortlaufenden Mischung von Gas-Teilströmen geringer Durchflußmenge in einem bestimmten VerhältnisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur fortlaufenden Mischung von Gas-Teilströmen geringer
Durchflußmenge in einem bestimmten Verhältnis, mit den Gas-Teilströmen zugeordneten, zur Erzeugung
eines Druckabfalls, der der Durchflußmenge eines Gas-Teilstroms proportional ist, geeigneten, ausgangsseitig
zusammengeführten Widerstandsrohren.
Es besteht in der Praxis häufig das Bedürfnis, verhältnismäßig geringe Gasmengen zu mischen, deren zeitliche
Durchflußmenge insgesamt nur etwa 5 bis 10 ml/s beträgt. Solche Mischungen werden beispielsweise für
die Eichung von Meßinstrumenten für Partial- bzw. Teildrücke oder für Volumenprozente, desgleichen
ίο aber auch dafür verwendet, Flüssigkeiten, beispielsweise
biologische Flüssigkeiten, mit Hilfe von Gasen bekannten Teildrucks in den Gleichgewichtszustand zu
bringen. Die fortlaufende Mischung solcher geringer Gasmengen in einem bestimmten gewünschten Verhältnis
bereitet grundsätzlich größere Schwierigkeiten als die Mischung von Gasströmen größerer Durchflußmenge
pro Zeiteinheit.
Für die Mischung von Gasen sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Eine entsprechende bekannte An-Ordnung
weist für jede Gaskomponente eine Kolbenpumpe auf. Die Zusammensetzung der Mischung ist
durch das Hubvolumen der Pumpen sowie die Anzahl der Hübe pro Minute bestimmt. Dabei erfordert die
Anordnung eine große Mischkammer für die Gase, wenn ein Gas konstanter Zusammensetzung geliefert
werden soll. Außerdem besitzen diese Pumpen bewegliche mechanische Teile, die einer bestimmten Abnützung
unterliegen, die dann — insbesondere bei kleinen Hubvolumina — die Genauigkeit beeinträchtigt.
Bei einer anderen bekannten Anordnung für die Mischung von Gasen wird jede einzelne Gaskomponente
dadurch dosiert, daß sie unter der Einwirkung einer Druckdifferenz durch eine Öffnung in einer Platte oder
durch eine kurze Düse geleitet wird. Die auf diese Wcise durch die Öffnung oder Düse tretende Gasmenge ist
in erster Näherung dem Durchtrittsquerschnitt sowie der Quadratwurzel aus dem Verhältnis τ rischcn
Druckdifferenz und spezifischem Gewicht der jeweiligen Gaskomponente proportional. Jedoch eignet sich
diese Anordnung nicht für die Mischung kleiner Gasmengen, weil die kleinsten praktisch herstellbaren Öffnungen
und auch die geringsten noch kontrollierbaren und meßbaren Druckdifferenzen zu ziemlich großen
Gasvolumina führen.
Solche Anordnungen eignen sich im übrigen in erster Linie zur Erzeugung von Gasmischungen einer bestimmten
Menge sowie einer bestimmten Zusammensetzung, so daß beiderseits der Öffnungen eine bestimmte
Druckdifferenz wirksam sein kann. Das ist darauf zurückzuführen, daß die nicht lineare und nicht
genau bekannte Beziehung zwischen der zeitlichen Durchflußmenge und der Druckdifferenz es schwierig
machen, sowohl die Zusammensetzung der Mischung als auch die Gesamtdurchflußmenge in vorherbestimmbarer
Weise durch Änderung der Druckdifferenzen einzustellen.
Aus der DT-PS 8 86 964 ist eine Einrichtung zum Konstanthalten des Mischungsverhältnisses von zwei
oder mehreren gasförmigen oder flüssigen Medien bekannt, die jedoch in erster Linie zur Mischung verhältnismäßig
großer Gasströme dient, die dann durch veränderliche Meßquerschnitte bzw. Schieber reguliert
werden. Derartige Meßblenden sind für die kleinen Gasmengen von weniger als 5 bis 10 ml/s, um die es bei
der Erfindung geht, technisch nicht verwendbar. Außerdem benötigt die bekannte Einrichtung mechanisch bewegte
Teile.
Aus dem Buch Hengstenberg, »Messen und
Regeln in der chemischen Technik«, Berlin 1957, S: 253 bis 256, ist es bekannt, die lineare Zuordnung von
Druckabfall und Durchfluß, wie sie bei laminarer Strömung, etwa in Kapillarröhren, auftritt, zu Meßzwecken
auszuwerten, etwa um kleine Zusätze einzudosieren, wobei dann nur ein Teilstrom kritisch ist, nicht aber wie
bei der Erfindung mindestens zwei Teilströme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
daß es mit deren Hilfe möglich ist, zwei kritische Teilströme mit geringer Durchflußmenge pro Zeiteinheit in
einfacher Weise und mit geringem baulichen Aufwand über lange Zeitabschnitte hinweg entsprechend einem
vorgegebenen Verhältnis mit großer Genauigkeit zu mischen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Widerstandsrohre Widerstandszahlen
haben, deren Verhältnis umgekehrt proportional zu dem angestrebten Mischungsverhältnis ist, und eine
Einrichtung vorgesehen ist, um die Druckdifferenz zwischen den Eingängen der Widerstandsrohre fortlaufend
auf dem Wert Null zu halten.
Dadurch wird erreicht, daß mit minimalem baulichem Aufwand und ohne einem Verschleiß unterliegende bewegliche
Teile auch Gas-Teilströme, die beide einen niedrigen Durchflußwert pro Zeiteinheit haben, zuverlässig
und bequem ständig in einem genau einhaltbaren Verhältnis miteinander gemischt werden können.
Die Einrichtung zur Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz Null zwischen den Eingängen der Widerstandsrohre
kann vorzugsweise von den Eingängen der Widerstandsrohre vorgeschalteten Druckreglern sowie
einem eintrittsseitig zwischen die Widerstandsrohre zur Überwachung der Druckgleichheit zwischen den
Eintrittsstellen geeigneten Druckdifferenzmesser gebildet sein.
Statt dessen besteht aber auch die Möglichkeit, als Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz
Null zwischen den Eingängen der Widerstandsrohre eine zwischen die Eingänge der Widerstandsrohre geschaltete,
zur Aufrechterhaltung der Druckgleichheit zwischen den Eintrittsstellen der Widerstandsrohre unabhängig
von der absoluten zeitlichen Durchflußmenge der Teilströme geeignete Regeleinrichtung vorzusehen.
Die Viskosität der Gase hängt in ziemlich starkem Maße von der Temperatur ab, jedoch weichen die
Temperaturkoeffizienten der einzelnen Gase nur geringfügig voneinander ab. Die Widerstandsrohre können
daher in gegenseitiger wärmeleitender Verbindung auf einen gemeinsamen Wickelkörper guter Wärmeleitfähigkeit
gewickelt und mit einer thermostatisch geregelten Einrichtung zur Ausrechterhaltung einer konstanten
Temperatur versehen sein, was zu einer weiteren Verbesserung der Genauigkeit führt. Das Mischungsverhältnis
wird dann lediglich durch den Unterschied in den Temperaturkoeffizienten der einzelnen
Gaskomponenten beeinträchtigt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen
Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 schematisch allgemein den Aufbau einer Anordnung
zur Mischung von zwei Gas-Teilströmen miteinander,
F i g. 2 eine gegenüber der Anordnung nach F i g. 1 etwas abgewandelte, aber auf dem gleichen Prinzip beruhende
weitere Anordnung zur Mischung von drei Gas-Teilströmen, die im übrigen einige zusätzliche
Merkmale zur Erhöhung der Meßgenauigkeit und zur Erhöhung der Unabhängigkeit der Meßgenauigkeit
von Störeinflüssen aufweist,
F i g. 3 schematisch eine spezielle Abwandlung der Anordnung nach F i g. 1 entsprechend der Erfindung
zur Lieferung eines Gasgemisches mit konstantem Mischungsverhältnis,
F i g. 4 eine weitere Anordnung ähnlich F i g. 3 für die Herstellung zweier verschiedener Gasgemische
zweier bekannter Mischungsverhältnisse,
ίο F i g. 5 einen Querschnitt durch einen Differentialdruckregler,
wie er in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann,
F i g. 6 perspektivisch eine Ausführungsform eines Widerstandsrohres, wie es sich im Rahmen der vorliegenden
Erfindung vorteilhafterweise einsetzen läßt, und
F i g. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines für den Einsatz in einer der erfindungsgemäßen
Anordnungen für die Mischung von Gasen geeigneten Widerstandsrohres.
Die in F i g. 1 gezeigte Anordnung dient dazu, allgemein zwei Gas-Teilströme in einem einstellbaren und
bekannten Verhältnis miteinander zu mischen. Dabei wird die eine Gaskomponente durch eine Leitung 5 und
einen Druckregler 11 zu einem Widerstandsrohr 1 geführt,
dessen Widerstandszahl für das zugeführte Gas bekannt ist. Parallel zu dem Widerstandsrohr 1 ist das
Manometer 8 geschaltet. Die weitere Gaskomponente wird durch ein Rohr 6 und einen Druckregler 12 zu
einem Widerstandsrohr 2 geführt. Die Widerstandszahl dieses zweiten Rohres für die weitere Gaskomponente
ist ebenfalls bekannt. Parallel zu dem Widerstandsrohr 2 ist ebenfalls ein Manometer 9 geschaltet. Beide Gas-Teilströme
werden in einem Auslaßrohr 14 zusammengeführt. Die volumetrische Durchflußmenge jeder Gaskomponenle
kann aus dem Druckabfall längs dem entsprechenden Widerstandsrohr geteilt durch die Widerstandszahl
des Widerstandsrohres für das betreffende Gas errechnet werden. So ist es möglich, für das in dem
Rohr 14 befindliche Gasgemisch den prozentualen Volumenanteil für jede der Gaskomponenten zu errechnen.
Außerdem können die zwei Manometer 8 und 9 so geeicht werden, daß sich das Mischungsverhältnis unmittelbar
auf den Skalen ablesen läßt.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Aufbau ändert sich das Mischungsverhältnis, wenn sich der von der Gasströmung
durch das Auslaßrohr 14 her rückwirkende Druck ändert, sofern nicht die beiden Druckregler 11
und 12 auf denselben Druck eingestellt sind. Wenn das durch das Rohr 14 strömende Gas einen Widerstand
überwinden muß, so ändert sich eine Verstellung beispielsweise des Druckreglers Il nicht nur die Ablesung
auf dem Manometer 8, sondern in gewissem Maße auch die Anzeige des Manometers 9. Diese gegenseitige Beeinflussung
bereitet gewisse Unannehmlichkeiten, da es oft notwendig sein kann, Einstellungen vorzunehmen,
um feste, gewünschte Mischungsverhältnisse zu erhalten.
Diese Nachteile können dadurch vermieden werden, daß mit den Widerstandsrohren Vorwiderstände in
Reihe geschaltet werden, die einen großen Druckabfall verursachen, so daß die Durchflußmengen von der
Rückwirkung des in dem Rohr 14 herrschenden Drukkes unabhängig werden. Solche Vorwiderstände müssen
einen Strömungswiderstand haben, der im Vergleich zu dem Strömungswiderstand, auf den das austretende
Gasgemisch auftrifft, groß ist, so daß die gegenseitige Beeinflussung der Druckmesser vernachläs-
sigbar wird. Der genaue Widerstand-der Vorwiderstandsrohre
braucht nicht bekannt zu sein; ebensowenig muß ihr Widerstand linear sein, noch ist dafür eine
irgendwie nennenswerte Stabilität über einen längeren Zeitraum erforderlich. Als solche Vorwiderstandsrohre
können enge Röhren, ebenso poröser Werkstoff wie gesinterte Bauteile verwendet werden, so daß ein geeigneter
Strömungswiderstand erhalten wird. Vorteilhafterweise werden die Vorwiderstandsrohre an ihren
Eintrittsenden mit Staubfiltern ausgerüstet.
Durch die Vorwiderstände entsteht ein zusätzlicher Vorteil, da die eingestellte Durchfiußmenge unabhängig
von Änderungen des von den Druckreglern abgegebenen Druckes in stärkerem Maße konstant gehalten
werden kann. Wenn die absolute Änderung des Drukkes unabhängig von dem abgegebenen Druck ist, wie
das in den meisten Fällen für ein gewöhnliches Reduzierventil zutrifft, so reduziert ein Vorwiderstand solcher
Größe, daß der von dem Druckregler gelieferte Druck zehnmal so groß ist wie der Druckabfall längs
des Widerstandsrohres, die Schwankungen de*r zeitlichen Durchflußmenge infolge der Unstetigkeit des
Druckes um einen Faktor Zehn.
In F i g. 2 ist veranschaulicht, wie solche Vorwiderstände beispielsweise eingesetzt sein können. Dabei
dient die Anordnung der F i g. 2 dazu, eine Mischung von drei Gasen mit einstellbarem und bekanntem Mischungsverhältnis
herzustellen. Die drei Gase werden durch die Rohre 55, 56 und 57 zugeführt. Die Drücke
für die einzelnen Gaskomponenten können mit Hilfe der Druckregler 111, 112 und 113 eingestellt werden.
Die die Druckregler 111, 112 und 113 verlassenden Gase gelangen über die Vorwiderstände 116, 117 und
118 zu den Widerstandsrohren 121, 122 und 123, wie sie
weiter im einzelnen in der noch zu erläuternden F i g. 7 dargestellt sind. An den Ausgängen der Widerstandsrohre 121, 122 und 123 werden die einzelnen Gas-Teilströme
in das gemeinsame Auslaßrohr 114 eingeleitet. Parallel zu den Widerstandsrohren sind die Druckmeßeinrichtungen
108, 109 und 110 geschaltet, mit deren Hilfe die zwischen Eintritts- und Austrittsenden der
verschiedenen Widerstandsrohre herrschenden Druckdifferenzen erfaßt werden können. Die von den Druckmeßeinrichtungen
108,109 und UO abgelesenen Druckdifferenzen geteilt durch die Widerstandszahlen der
Widerstandsrohre liefern die zeitlichen Durchflußmengen für die drei Gas-Teilströme und dementsprechend
die Zusammensetzung des Gasgemisches. Vorzugsweise können die Widerstandsrohre 121 bis 123 in einem
gemeinsamen Gefäß 190 angeordnet sein, das Wasser oder eine andere Flüssigkeit enthält, um so die Widerstandsrohre
auf einem gemeinsamen Temperaturwert zu halten. Eventuelle Temperaturdifferenzen innerhalb
des Gefäßes 190 können durch Rühren der Flüssigkeit weitgehend ausgeglichen werden.
F i g. 3 gibt schematisch eine spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung für die Mischung
zweier Gas-Teilströme in einem festen, bekannten Verhältnis wieder. Die Druckregler 211 und 212 sind so
eingestellt, daß eine zwischen die Eintrittsstellen der Widerstandsrohre 1 und 2 geschaltete Druckmeßeinrichtung
220 eine Druckdifferenz Null anzeigt. Da an den miteinander verbundenen Austrittsstellen der Rohre
1 und 2 jeweils derselbe Druck herrscht, ist die Durchflußmenge durch die Rohre der Widerstandszahl
der Widerstandsrohre für ein bestimmtes Gas umgekehrt proportional, und das Mischungsverhältnis ist
konstant, unabhängig von dem gemeinsamen Druckabfall, oder mit anderen Worten, unabhängig von der gesamten
Durchflußmenge des Gasgemisches.
F i g. 4 gibt schematisch eine Anordnung wieder, mit deren Hilfe sich gegenseitig zwei Gasgemische festen
und bekannten, aber unterschiedlichen Mischungsverhältnisses herstellen lassen. Die Anordnung weist zwei
Gruppen von Widerstandsrohren 401, 402 sowie 403, 404 auf. Das Prinzip für die Mischung entspricht demjenigen,
das der F i g. 3 zugrunde liegt, d. h. die Drücke an den Eintrittsenden der Widerstandsrohre werden
gleich groß gehalten. Da der Druck an den Austrittsenden für jede Gruppe von Widerstandsrohren identisch
ist, liefert jede Gruppe ein Gemisch konstanter Zusammensetzung. Die Anordnung nach Fig.4 weist ferner
gegenüber F i g. 3 einige Verbesserungen insofern auf, als dort noch ein Vorwiderstandsrohr 416 eingesetzt ist,
mit dessen Hilfe sich, wie weiter oben erwähnt, die Durchflußmenge leichter auf einem konstanten Wert
halten läßt. Außerdem ist ein automatischer Differentialdruckregler 421 angeschlossen.
Der Differentialdruckregler 421 wird durch den an den Eintrittsenden der Widerstandsrohre 401 und 403
herrschenden Druck über ein Verbindungsrohr 422 beeinflußt. Der Regler 421 kann durch Beobachtung der
Druckmeßeinrichtung 420 auf die Druckdifferenz Null eingestellt werden. Nach einer solchen Einstellung hält
der Regler die Druckdifferenz Null auch unter schwankenden Betriebsbedingungen automatisch aufrecht. Zur
Erhöhung der Genauigkeit des Mischungsverhältnisses können die Widerstandsrohre 401 bis 404 wiederum in
ein wannenartig ausgebildetes Gefäß 419 eingetaucht sein, das mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser,
gefüllt ist, um Temperaturunterschiede so klein wie möglich zu halten, oder aber auch zum Zwecke einer
thermostatischen Temperaturregelung. Die Gasgemische werden an den Stellen 414 und 415 abgenommen.
F i g. 5 zeigt eine Ausführung eines sehr empfindlichen Differentialdruckreglers, wie er beispielsweise in
Verbindung mit der Anordnung nach Fig.4 Verwendung
finden kann. Der Steuerdruck wird dem Regler über das Verbindungsrohr 422 zugeführt und wirkt auf
die eine Seite einer leicht beweglichen, flexiblen Membran 423 ein. Der Gas-Teilstrom, dessen Druck im Verhältnis
zu dem in dem Verbindungsrohr 422 herrschenden Druck geregelt werden soll, wird durch eine Kapillarrohre
424 zu der anderen Seite der Membran 423 geleitet. Ein Druckregler 425 hält für die Kapillarröhre
424 einen Fluß aufrecht, der größer ist als der Fluß durch die an das Rohr 422 angeschlossenen Widerstandsrohre.
Das überschüssige Gas wird durch eine Düse 427 ausgeblasen, deren Abstand von der Membran
einstellbar ist. Wenn der Druck auf der Düsenseite der Membran 423 größer wird als der auf der anderen
Seite herrschende Steuerdruck, so wird der Abstand der Membran von der Düse 427 vergrößert und dementsprechend
ein größeres Gasvolumen durch die Düse ausgeblasen. Mittels einer leicht beweglichen Membran
423 ist es möglich, eine Druckdifferenz Null innerhatb sehr enger Grenzen aufrechtzuerhalten, nachdem die
Düse einmal in geeigneter Weise eingestellt worden ist.
Ein Druckregler, wie er soeben beschrieben wurde, bringt es entsprechend seiner Arbeitsweise mit sich,
daß ein Teil des Gases verlorengeht. Das stellt in bestimmten Fällen keine Beschränkung dar, insbesondere
dann, wenn das betreffende Gas in unbeschränkter Menge, wie beispielsweise Luft, zur Verfühung steht
oder aber die gewünschten prozentualen Volumenanteile des betreffenden Gases so klein sein können, daß
ein bestimmter Verlust ohne Bedeutung bleibt, wenn man von dem größeren Verbrauch der anderen Gaskomponente
ausgeht.
Eine günstige Ausführungsform eines Widerstandsrohres ist in F i g. 6 veranschaulicht. Das dort gezeigte
Widerstandsrohr 101 ist um einen zylinderförmigen Tragkörper 28 herumgewunden, der auf einer Grundplatte
29 mit Löchern 30 befestigt ist.
Die beiden Enden des Rohres 101 münden in einen Verbindungsblock 31, und zwar auf einer Seite von
Staubfilterscheiben 32. Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Filterscheiben ist jeweils ein Anschlußstutzen
33 für den Gasstrom sowie ein weiterer Anschlußstutzen 34 für die Druckmeßeinrichtung angeordnet.
Die Filterscheiben 32 müssen im Vergleich zu den Widerstandsrohren einen vernachlässigbaren Strömungswiderstand
haben. Die Scheiben dienen dazu, die Widerstandsrohre gegen Verunreinigungen, insbesondere
bei dem Zusammenbau der Anordnung, zu schützen, da lediglich staubfreie Gase in Verbindung mit der
erfindungsgemäßen Anordnung Verwendung finden sollen. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen an einer
anderen Stelle des Systems weitere Filter eingesetzt werden. Das Widerstandsrohr 101 kann leicht mit Hilfe
von die Löcher 30 durchsetzenden Bolzen zusammengehalten werden. Ferner kann der gesamte Aufbau zusammen
mit einem weiteren, für die Erzeugung des Druckabfalles für den zweiten Gas-Teilstrom dienenden
Widerstandsrohr-Aufbau in ein Wasserbad konstanter Temperatur eingetaucht werden. Ebenso läßt
sich ein Temperaturausgleich dadurch erzielen, daß beide die einzelnen Gas-Teilströme führende Widerstandsrohre
auf einen gemeinsamen Metallkörper guter Wärmeleitfähigkeit gewickelt werden.
Mit F i g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Widerstandsrohr gezeigt, bei dem für die Druckmeßeinrichtungen
besondere Anschlußstutzen 134 vorgesehen sind, die mit dem Widerstandsrohr 102 an Stellen
in Verbindung stehen, die von den Enden des Rohres 102 einen gewissen Abstand haben. Eine Grundplatte
129 trägt das Widerstandsrohr 102 sowie die Anschlußstutzen 133 für die Gas-Teilströme und die Anschlußstutzen
134 für die Druckmeßeinrichtung. In die einzelnen Anschlußstutzen 133, 134 sind unmittelbar
Staubfilter 132 eingesetzt, die in diesem Fall jedoch keinen besonders niedrigen Strömungswiderstand zu haben
brauchen. Die Grundplatte 129 kann mehrere Widerstandsrohre tragen, die alle in ein Gefäß 119 eingetaucht
sein können, das zur Herstellung eines Temperaturausgleichs zwischen den einzelnen Widerstandsrohren
mit Wasser gefüllt ist. Die in den F i g. 2 und 4 wiedergegebenen Anordnungen können in vieler Hinsicht Abwandlungen erfahren.
Es liegt auf der Hand, daß hinsichtlich der F i g. 4 mehrere Gruppen von Widerstandsrohren vorgesehen
werden können, so daß dementsprechend mehr als
to zwei Gasgemische festen Mischungsverhältnisses erhalten werden. Darüber hinaus kann die Anordnung so
aufgebaut sein, daß sie Gasgemische festen Mischungsverhältnisses liefert, die aus drei oder mehr — z.B. η —
Gasen zusammengesetzt sind. Das erfordert dann eine entsprechende Anzahl von η Widerstandsrohren für jedes
Gasgemisch sowie n—\ Differentialdruckreglern und/oder Einrichtungen für die Anzeige der Druckdifferenz
Null.
Eine wichtige Ausführungsform wird verwendet, um atmosphärische Luft mit Kohlendioxyd in einem oder
mehreren festen Verhältnissen zu mischen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, eine Anordnung entsprechend
Fig.4 mit einem Differentialdruckregler zu verwenden,
der nach dem Prinzip des in F i g. 5 gezeigten Reglers arbeitet. Das Kohlenoxyd steuert den Druck der
atmosphärischen Luft durch Ausblasen des überschüssigen Volumens durch die Düse 427. Als Regler wird dabei
ein Zentrifugalgebläse eingesetzt, das von einem Synchron- oder Asynchronmotor angetrieben ist. Ein
solches Gebläse hält von sich aus einen auf die Kapillarrohre einwirkenden Eingangsdruck ausreichender
Konstanz aufrecht.
Da atmosphärische Luft Wasserdampf und Kohlendioxyd in unterschiedlichen Mengen enthält, ist es notwendig,
diese Verunreinigungen mit Hilfe von Filtern zu entfernen, die entweder vor oder nach dem Differentialdruckregler
eingesetzt werden können. Was die Filterkapazität angeht, so ist es angebracht, die Filter
hinter dem Regler, aber vor der Einrichtung für die Anzeige der Druckdifferenz Null einzuschalten. Der Strömungswiderstand
der Filter sollte im Verhältnis zu den Widerstandsrohren vernachlässigbar sein. Bei Verwendung
der Anordnung in Verbindung mit atmosphärischer Luft sollte außerdem ein Staubfilter vorgesehen
sein, der vorzugsweise, in Strömungsrichtung gesehen, vor dem Null-Differentialdruckregler eingeschaltet ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
509 515/13
Claims (6)
1. Anordnung zur fortlaufenden Mischung von Gas-Teilströmen geringer Durchflußmenge in
einem bestimmten Verhältnis, mit den Gas-Teilströmen zugeordneten, zur Erzeugung eines Druckabfalls,
der der Durchflußmenge eines Gas-Teilstroms proportional ist, geeigneten, ausgangsseitig zusammengeführten
Widerstandsrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsrohre (1, 2; 401, 402; 403, 404) Widerstandszahlen haben, deren
Verhältnis umgekehrt proportional zu dem angestrebten Mischungsverhältnis ist, und eine Einrichtung
vorgesehen ist, um die Druckdifferenz zwischen den Eingängen der Widerstandsrohre fortlaufend
auf dem Wert Null zu halten.
2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung
einer Druckdifferenz Null von den Eingängen der Widerstandsrohre vorgeschalteten Druckreglern
(211, 212) sowie einem eintrittsseitig zwischen die Widerstandsrohre zur Überwachung der Druckgleichheit
zwischen den Eintrittsstellen geeigneten üruckdifferenzmesser (220,420) gebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung
der Druckdifferenz Null von einer zwischen die Eingänge der Widerstandsrohre geschalteten, zur Aufrechterhaltung
der Druckgleichheit zwischen den Eintrittsstellen der Widerstandsrohre unabhängig
von der absoluten zeitlichen Durchflußmenge der Teilströme geeigneten Regeleinrichtung (421) gebildet
ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (421) ein Gehäuse
mit einer durch eine Membran (423) unterteilten Kammer aufweist, deren eine Kammerhälfte über
ein Verbindungsrohr (422) mit dem Eingang eines ersten Widerstandsrohres (401; 403) und deren andere
Kammerhälfte unmittelbar mit dem Eingang des anderen Widerstandsrohres (402; 404) in Verbindung
steht, und daß an die zweite Kammerhälfte eine im Normalzustand der Membran (423) durch
die Membran verschlossene Düse (420) angeschlossen ist, die in die Umgebungsluft mündet.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Widerstandsrohren
(1, 2; 401, 402; 403, 404) Vorwiderstände (416; 424) vorgeschaltet sind, die den Gas-Teilströmen
einen im Verhältnis zum Strömungswiderstand der Widerstandsrohre hohen Strömungswiderstand entgegensetzen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsrohre
in gegenseitiger wärmeleitender Verbindung auf einen gemeinsamen Wickelkörper guter Wärmeleitfähigkeit
gewickelt und mit einer thermostatisch geregelten Einrichtung zur Aufrechterhaltung einer
konstanten Temperatur versehen sind.
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---|---|
US (1) | US3464434A (de) |
DE (1) | DE1573074B2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3312525A1 (de) * | 1982-04-21 | 1983-11-17 | Horiba Ltd., Kyoto | Vorrichtung und verfahren zur messung und ueberwachung des aufteilungsverhaeltnisses verzweigter gasstroeme |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3809109A (en) * | 1969-06-25 | 1974-05-07 | Draegerwerk Ag | Method and apparatus for mixing gases under pressure particularly for respirators and medical devices |
US3717177A (en) * | 1971-03-22 | 1973-02-20 | Tescon Corp | Proportional gas mixing apparatus |
DE2123949C3 (de) * | 1971-05-14 | 1975-04-03 | Enzinger-Union-Werke Ag, 6800 Mannheim | Kesselloser Gegendruck-Faßfüller |
US3760831A (en) * | 1971-11-01 | 1973-09-25 | Ford Motor Co | Gas flow control system for an analytical instrument |
JPS5292788A (en) * | 1976-01-30 | 1977-08-04 | Standard Technology | Gas diluting apparatus |
JPS63195568A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-12 | Hitachi Ltd | 圧力平衡器 |
JPS63304133A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-12 | Hitachi Ltd | 混合ガスを用いる分析計 |
GB2216816B (en) * | 1988-04-07 | 1991-07-03 | Lvovsky Politekhn I Im Leninsk | Apparatus for preparing gas mixtures from constituents taken in a given proportion |
US5261452A (en) * | 1991-03-01 | 1993-11-16 | American Air Liquide | Critical orifice dilution system and method |
FR2787940B1 (fr) | 1998-12-24 | 2001-01-26 | Air Liquide | Methode de remplissage gazeux de lignes de transport de courant electrique a isolation gazeuse et procede de fabrication de lignes integrant une telle methode de remplissage |
US7654975B2 (en) * | 2003-04-24 | 2010-02-02 | Northgate Technologies, Inc. | Mixed-gas insufflation system |
DE202004021703U1 (de) * | 2003-10-07 | 2010-05-27 | Northgate Technologies Inc., Elgin | Vorrichtung zur Abgabe einer Substanz in eine Körperhöhle |
WO2005042079A1 (en) | 2003-10-31 | 2005-05-12 | Trudell Medical International | System and method for manipulating a catheter for delivering a substance to a body cavity |
CA2660050A1 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Northgate Technologies Inc. | In-dwelling port for access into a body |
GB2446409B (en) * | 2007-02-06 | 2011-05-04 | Secretary Trade Ind Brit | Fluid mixtures |
US9188990B2 (en) * | 2011-10-05 | 2015-11-17 | Horiba Stec, Co., Ltd. | Fluid mechanism, support member constituting fluid mechanism and fluid control system |
CN103551072B (zh) * | 2013-10-25 | 2014-09-03 | 国家电网公司 | 绝压值定量配制混合气体装置及方法 |
US9572595B1 (en) | 2014-03-05 | 2017-02-21 | Northgate Technologies Inc. | In-dwelling port for access into a body |
CN109316987A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-12 | 宁夏大学 | 气体混配方法及气体混配*** |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2899969A (en) * | 1959-08-18 | Controlling flow rates | ||
US1713833A (en) * | 1929-05-21 | Indicating and regulating apparatus | ||
US1452265A (en) * | 1923-04-17 | And louis roessel | ||
US1783163A (en) * | 1925-09-26 | 1930-11-25 | Dow Chemical Co | Pressure-relieving method and apparatus for autoclaves and the like |
US1954261A (en) * | 1928-10-02 | 1934-04-10 | George W Hooper | Laundry mechanism and method |
US2012361A (en) * | 1931-09-25 | 1935-08-27 | Phillips Petroleum Co | Apparatus for handling liquefied gases |
US2528422A (en) * | 1945-11-13 | 1950-10-31 | Dole Valve Co | Fluid mixing control system |
US2707964A (en) * | 1950-09-12 | 1955-05-10 | Paul S Monroe | Measurement and control of the compositions of flowing streams of fluid mixtures |
US2837102A (en) * | 1954-12-20 | 1958-06-03 | Ind Rayon Corp | Method and apparatus for incorporating coloring matter in spinning solutions |
US3276460A (en) * | 1962-10-25 | 1966-10-04 | Mobil Oil Corp | Method and apparatus for monitoring and controlling the ratio of vapor volume to liquid volume of a fluid |
US3221757A (en) * | 1963-03-29 | 1965-12-07 | Jr Robert P Newton | Method and apparatus for mixing gases |
US3343559A (en) * | 1964-09-14 | 1967-09-26 | Ibm | Apparatus for controlling changes in air pressure in an unknown volume and pressure air system |
-
1965
- 1965-12-30 US US517566A patent/US3464434A/en not_active Expired - Lifetime
-
1966
- 1966-12-23 DE DE1573074A patent/DE1573074B2/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3312525A1 (de) * | 1982-04-21 | 1983-11-17 | Horiba Ltd., Kyoto | Vorrichtung und verfahren zur messung und ueberwachung des aufteilungsverhaeltnisses verzweigter gasstroeme |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1573074A1 (de) | 1971-05-27 |
US3464434A (en) | 1969-09-02 |
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