DE1903753U - Vorrichtung zum regeln eines einstellbaren mischungsverhaeltnisses von gasen. - Google Patents

Description

"Vorrichtung zum Regeln eines einstellbaren ^lischungsVerhältnisses von &asen."

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Hegeln eines einstellbaren Mischungsverhältnisses von Gasen.

Es sind Vorrichtungen zum Regeln eines einstellbaren Mischungsverhältnisses von Gasen bekannt, bei denen jedes der Gase durch eine gesonderte, je ein Ventil enthaltende Leitung zugeführt wird. Das Mischungsverhältnis der Gase ist hierbei von der Hubhöhe der Ventile abhängig, die bei der bekannten Vorrichtung je gesondert eingestellt werden müssen. Um ein anderes Mischungsverhältnis zu erhalten, muss jedes der Ventile nachgeregelt werden.

In bestimmten Fällen ist es erwünscht, eine in der Seiteinheit j'l;-icibleibende i.:enge des Gasgemisches zuzuführen, die auch bei anderer Einstellung des Mischungsverhältnisses der verschiedenen Gase konstant bleiben soll. Dies ist bei der bekannten Vorrichtung nicht einfach zu verwirklichen. Weiter ermöglicht es die bekannte Vorrichtung nicht, das Mischungsverhältnis kontinuierlich einer veränderlichen Grosse, zum Beispiel einem Temperaturprogramm in einem Ofen, anzupassen.

Es besteht also Bedarf an einer Vorrichtung, bei der jedes gewünschte programmierte Mischungsverhältnis der Gase bei konstant bleibender zuzuführender Menge Gemisch erhalten werden kann.

Zur Lösung der verfolgten Aufgabe enthält gemäß der Heuerung die Vorrichtung für jedes Gas ein einstellbares. Abschlussglied

mit einer linear regelbaren Ausflussöffnung. Die Abschlussglieder sind durch. Übertragungsglieder in gegenseitig entgegengesetztem Wirkungssinn gekuppelt und sind nach einem erwünschten Programm durch einen mit den Übertragungsgliedern gekuppelten Regelmechanismus einstellbar. Der Ausgangsdruck jedes der G-ase wird mit üblichen Mitteln konstant gehalten.

Das Öffnen eines Abschlussgliedes hat ein Schliessen in gleichem Maße des anderen Abschlussgliedes zur Polge, so daß die G-esamtmenge des ausfliessenden Gases konstant bleibt und jede Lage der gekuppelten Abschlußglieder ein bestimmtes Mischungsverhältnis beinhaltet. Der Hegelmechanismus sorgt für eine Programmierung des G-emisches hinsichtlich, einer bestimmten lage.

Vorzugsweise bestehen die Abschlussglieder aus Nadelventilen, die in entgegengesetztem Öffnungssinn durch in Eingriff stehende Zahnräder gekuppelt sind, von denen das eine durch einen Motor angetrieben wird und das andere mit einem weiteren Zahnrad in Eingriff steht, mit dem ein Potentiometer gekuppelt ist, das in einer ¥£heatstone-Brücke aufgenommen ist, in der auch ein Programmwiderstand angeordnet ist und wobei der Motor über einen Stromverstärker durch Strom gespeist wird, der bei Ungleichheit der Brücke entsteht. Mit diesen Mitteln wird die Vorrichtung auf einfache Weise verwirklicht,

Der Programmwiderstand kann aus einem auf einen Zylinder aufgewickelten Widerstandsdraht bestehen, der auf einem erwünschten Wert durch einen auf eine rotierbare Rolle nach dem erwünschten Programm gelegten Draht angezapft wird. Auf diese Weise ist eine sehr zweckmässige Programmierung der G-asatmosphäre mit einfachen Mitteln zu erhalten. Das zu befolgende Programm kann zum Beispiel experimentell auf der Rolle angeordnet werden. Bei einem anderen zu befolgenden Programm wird die Programmrolle durch eine andere ersetzt.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die neue Vorrichtung nachfolgend näher erläutert. In der Zeichnung ist

Pig. 1 eine graphische Darstellung des Durchlaufes V der

Ventile bei bestimmter Hubhöhe H, Pig. 2 eine graphische Darstellung , in der der Verlauf der Temperatur T und ein zugehöriges G-asverhältnis G-

mit der Zeit t angegeben ist, Pig. 3 der Hegelmechanismus mit den Kupplungsgliederη für die Abschlußglieder.

Das Aus.führungsbeispiel betrifft eine Vorrichtung zum Erhalten eines gewünschten programmierten Mischungsverhältnisses von zwei Gasen (zum Beispiel Sauerstoff und Stickstoff)| eine solche Vorrichtung wird bei einem Ofen zur Herstellung keramischer Materialien verwendet.

Um im Zusammenhang mit den auftretenden Wärmeflüssen immer das gewünschte G-asverhältnis an allen Stellen im Ofen aufrechtzuerhalten, wird in der Zeiteinheit eine konstante Menge Gasgemisch in den Ofen eingeführt und wird eine gleich große Menge abgesaugt. Die Zuführung jedes der Gase erfolgt durch eine Leitung 1, 2, die ein Abschlußglied 3> 4, z. B. ein Ventil mit linear regelbarem Durchlauf, enthält. Die konstante Gesamtzufuhrungsmenge wird dadurch erhalten, daß die Ventile durch miteinander in Eingriff stehende Zahnräder 5 und 6 gekuppelt sind. Bei Drehung der Zahnräder werden die Ventile über einen Übertragungsmechanismus bewegt, wobei durch den entgegengesetzten Drehsinn der Zahnräder 5 und 6 eines der Ventile in gleichem Maße geöffnet wie das andere Ventil geschlossen wird. Auf diese Weise ist eine Hegelung von 0 bis 100$ des Gasgemisches zu erhalten. Dies ist in Pig. 1 graphisch dargestellt. Da die Hubhöhen H der beiden Ventile mit linear veränderlichem Durchlauf indirekt proportional zueinander verlaufen, bleibt die Gesamtmenge V aus Sauerstoff -f Stickstoff konstant. Das Mischungsverhältnis ist bei bestimmter Lage der Ventile unmittelbar aus der graphischen Darstellung abzulesen. Die durchfliessende Gasmenge ist auch vom Druckunterschied über das Ventil abhängig, der zum Beispiel mit einem Reduzierventil eingestellt werden kann.

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Bei Verwendung in einem Ofen sur Herstellung keramischer Materialien ist es erforderlich, das Gasverhältnis genau dem lemperaturverlauf anzupassen. Der erwünschte lemperaturverlauf mit der Zeit kann zum Beispiel durch elektronische Mittel erhalten werden. In Fig. 2 ist graphisch der Temperatur/verlauf T und ein zugehöriger Verlauf des Gasgemischverhältnisses G mit der Zeit t dargestellt.

Die Programmierung des Gasverhältnisses wird vorzugsweise durch eine zuvor eingestellte Größe erhalten, die mit der Zeit, also abhängig von der herrschenden üemperatur, das gewünschte Gasverhältnis anzeigt. Bin Beispiel der Regelung ist in fig. 3 dargestellt. Hiernach sind die miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder 5, 6 mit den zu regelnden Ventil-Öffnungen verbunden. Wird also eines der Ventile in Schliessrichtung bewegt, so wird das andere sich weiter öffnen. Das Ventil 4 ist über Zahnrad 7 und gegebenenfalls weiteie übertragungsglieder 8 mit einem Motor 9 verbunden, der die Ventile in eine bestimmte lage einstellen kann« Das mit dem Ventil 3 verbundene Zahnrad 5 ist mit einem Zahnrad 10 gekuppelt, das mit einem Potentiometer 11 gekuppelt ist. Dieses Potentiometer ist in einer Wheatstone-Brücke angeordnet, die überdies zwei übliche Widerstände 12, 13 und einen Programmwiderstand enthält. Der Programmwiderstand kann aus einem auf einen Zylinder aufgewickelten Widerstandsdraht 15 und einer Programmrolle 16 bestehen. Auf die Programmrolle ist ein Kupferdraht gelegt, derart, daß in einem bestimmten Zeitpunkt ein bestimmter Teil des Widerstandes 15 angezapft wird. Die Programmrolle kann zum Beispiel durch einen Motor 18 in einer gewünschten Zeit abgerollt werden.

In der Brücke sind zwischen den Punkten Ä· und B- die Zuführungsleitungen für den Ventilverstellmotor 9 angeordnet, der angezapfte Strom wird über einen Verstärker 19 dem Motor 9 zugeführt. Ist die Brücke ausgeglichen, so fliesst kein Strom

zwischen den. Punkten A und B. Der Motor steht still und die Ventile sind in einer bestimmten Lage geöffnet, die zum Beispiel der in Figur 1 dargestellten lage Ξ1 entspricht, wobei also a/a+b*100?° Sauerstoff und b/a+b.1.00^ Stickstoff das prozentuelle Verhältnis des Gasgemisches darstellt. Der Wert des Progranmra/iderstandes 14 ändert sich durch Drehen der Holle 16 mit der Zeit nach dem eingestellten Programm. Durch Änderung des angezapften Heiles des Widerstandsdrahts 15 gelangt die Brücke in Ungleichheit. Der dann zwischen A und B entstehende Spannungsunterschied läßt Strom zum Verstärker 19 fliessen mit der Folge, daß der Motor 9 in einer Sichtung zu drehen anfängt, die durch die Änderung des Programmwiderstandes bestimmt, wird. Über die Zahnräder 8, 7, 6 und 5 ändert sich die Hubhöhe der Ventile 2 und 3 in indirekt proportionalem Verhältnis. Da auch das Zahnrad 10 jedoch mit dem mit ihm gekuppelten Potentiometer angetrieben wird, ändert sich auch der Wert des Potentiometers. Ist der Motor so weit gedreht, daß das Potentiometer die Brücke wieder in Gleichgewicht gebracht hat, hört der Stromfluß zum Motor auf, der dann still steht, womit das neue gewünschte Gasverhältnis eingestellt ist, entsprechend der Lage H2 in Fig. 1.

Somit ermöglicht es die neue Vorrichtung, jede gewünschte Gasprogrammierung zu bewerkstelligen, variierend von einem sehr niedrigen Prozentsatz eines der Gase zu einem sehr hohen Prozentsatz dieses Gases,

Bei zum Beispiel einem anderen im Ofen zu bearbeitenden Material oder bei einem anderen erwünschten Temperaturverlauf muß die Programmrolle 1.6 durch eine andere ersetzt werden, die bei der neuen Lage das gewünschte Programm bestimmt.

Wenn sich auch das Ausführungsbeispiel auf eine Vorrichtung, für das programmierte Mischen von zwei Gasen bezieht, kann diese Vorrichtung auch zum Mischen von mehr als zwei Gasen verwendet werden.

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Claims (3)

Schutzansprüche

1.. Vorrichtung zum Regeln eines eins teilbaren Mischungsverhältnisses von G-asen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für jedes G-as ein mit einer linear regelbaren Ausflussöffnung versehenes, einstellbares Abschlußglied enthält und diese Abschlußglieder durch Übertragungsglieder in gegenseitig entgegengesetztem Wirkungssinn gekuppelt und nach einem gewünschten Programm durch einen mit den Übertragungsgliedern gekuppelten fiegelmedianisLiua einstellbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Nadelventilen bestehenden Abschlussglieder in entgegengesetztem Öffnungssinn durch in Eingriff stehende Zahnräder gekuppelt sind, von denen das eine durch einen ϊ/Jbtor antreibbar ist und das andere mit einem weiteren Zahnrad in Singriff steht, mit dem ein Potentiometer gekuppelt ist, welches in einer Wheatstone-Brüeke aufgenommen ist, in der auch ein Programmwiderstand angeordnet ist und wobei der Motor über einen Stromverstärker durch den Strom gespeist wird, der bei Ungleichheit der Brücke entsteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmwiderstand aus einem auf einen Zylinder aufgewickelten Widerstandsdraht besteht, der auf einem erwünschten Wert durch einen auf eine rotierbare Holle naoii dem gevrtinsoliten Programm gelegten Draht angezapft wird.