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Drägerwerk - Heinr. und Bernhard Dräger Lübeck.
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Vorrichtung zum Mischen von Gasen Die Herstellung eines Gasgemisches
kann in der Weise erfolgen, daß die das Gasgemisch bildenden Gase aus Vorratsbehältern
über Gas
flußmengenmesser in eine Mischlrammer bzw. in eine Mischgasleitung eingeleitet werden.
Dabei wird die Gaszufuhr jedes Gases mit bekannten Einstellmitteln so eingestellt,
daß die gewünschte Gaszusammensetzung in der Mischkammer bzw. in der Mischgasleitung
entsteht. Als Gasflußmengenmesser können sog. Rot,wmeter dienen, wobei in die Eingangsleitung
Regelventile eingebaut sind. Die Gasflußmengenmessung und -einstellung kann insbesondere
bei Gasen, die unter höherem Druck im Vorratsbehälter gespeichert sind, dadurch
erfolgen, daß in den Gaszuführungsleitungen Druckminderer mit nachgeschalteten Drosseln
angeordnet werden. Dabei können die Druckminderer und auch die Drosseln verstellbar
ausgebildet sein. Durch die unterschiedliche Einstellung des Druckes vor der Drossel
und/oder durch die unterschiedliche Einstellung des Drosselquerschnittes
kann
der Gasfluß reguliert werden. Auch in diesem Falle werden die zugeführten Gasmengen
so eingestellt, daß sich in der Mischkammer bzw. in der Mischgasleitung die gewünschte
Konzentration ergibt.
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Die beschriebene Herstellung von Gasgemischen kann in unterschiedlichen
technischen Bereichen angewendet erden; so erfolgt z.B. die Herstellung von Schweißnähten
in einer- Schutzgasatmosphare,-die aus zwei oder mehr Gaskomponenten gebildet ist,
wobei diese in bestimmten prozentualen Verhältnissen miteinander gemischt sein sollen.
Weitere Anwendungsgebiete sind die Narkosetechnik, die Verpackung empfindlicher
Lebensmittel usw.
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Bei dem erläuterten Verfahren zur Herstellung von Gasgemischen besteht
die Gefahr, daß bei einem Abstellen des Gasstromes des Gasremisches mit Hilfe eines
in die Mischgasleitung eingebauten Absperrmittels in den Leitungs
| diesem Absperrttei |
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ein Gasgemisch anderer Zusammensetzung als der gewünschten entsteht. Dies aus dem
Grunde, da die Gaszufuhr aus den einzelnen Gasdruckleitungen jeweils so lange erfolgt,
bis in der Mischgasleitung vor dem Absperrventil der Druck erreicht ist, unter dem
das jeweilige zugeführte Gas Geht.
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Wenn also beispielsweise die Zufuhr eines Gases A mit einem Druckninderer
erfolgt, der auf 3 atü eingestellt ist, wobei die Gasmenge mit einer verstilbaren
nachgeschalteten Drossel geregelt wird, so strömt dieses Gas A solange in die tWIischgasleitung,
bis dort der Druck von ebenfalls 3 atü erreicht ist. Wenn andererseits das Gas B
dem Mengenmesser nur mit einem Druck von 2 atii zugeführt wurde, wird die Gas zufuhr
dieses Gases erheblich früher abgestellt. In der Mischgasleitung kann sich also
unter Umständen ein Gasgemisch unkontrollierbarer Zusammensetzung bilden, das bei
dem folgenden Öffnen des Absperrmittels nun an die Verbrauchsstelle gelangt. Dort
kann die veränderte Gaszusammensetzung Schaden
anrichten, auch wenn
im weiteren Verlauf des Gasstromes sich dann wieder die gewunschte Gaskonzentration
einstellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
durch die die geschilderten Nachteile vermieden werden und mit deren Hilfe auch
bei einem Unterbrechen des .Gasstromes die Zusammensetung des Gasgemisches sich
nicht ändert, so z.3. nicht, wenn mit dem Gasgemisch irgendwelche Behälter gefüllt
werden sollen oder wenn unter der Atmosphäre dieses Gas gemisches geschweißt werden
soll. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Gasen, bei der zwei
oder mehr Gase iiber Gasemengendosierer in eine Mischgasleitung bzw. eine Nischgaskammer
geleitet sind. Die Erfindung besteht darin, daß in die Gaszuführungsleitungen der
zu mischenden Gase vom Druck in der Mischgasleitung gesteuerte Absperrventile eingeschaltet
sind, die bei einem e.instellbaren Uberdruck in der Mischgasleitung schließen. Wenn
bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Gas strom in der Mischgasleitung
abgestellt oder stark reduziert wird und demzufolge der Druck in der Leitung ansteigt,
wird die weitere Gaszufuhr der zu mischenden Gase abgestellt. Demzufolge kann sich
in der Nischgasleitung nicht ein Gasgemisch unkontrollierbarer Zusammensetzung ausbilden.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die beweglichen
Ventilbauteile aller Absperrventile mit einer einzigen vom Druck in der Hischgasleitung
beaufschlagten Steuermembran verbunden sein, so daß alle Ventile gleichzeitig schließen.
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Eine besonders einfache Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin,
daß die Gas zuführungsl eitungen in Ventilsitzen enden, die in einer Mischgaskammer
in einer Ebene liegen und durch einen bei normalem Druck durch eine Feder in Offenstellung
gehaltenen Ventilbauteil verschließbar sind, der vom Druck in der Mischgasleitung
gesteuert wird.
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Eine einfache Bauform besteht dabei darin, daß der bewegliche Ventilbauteil
mit einer Doppelmembran verbunden ist, deren eine einen kleineren Durchmesser hat
als die andere und deren Außenflächen vom Druck in der Mischkammer beaufschlagt
sind. Dabei kann der die größere Membranfläche abschließende Raum über eine durch
die Doppelmembran gerührte Leitung mit der Mischgaskammer in Verbindung stehen.
Bei dieser Vorrichtung werden die gleichsam nebeneinander liegenden Absperrventile
durch einen in der Mischgasleitung auftretenden \:Yberdruck geschlossen, der als
Differenzkraft der beiden dem branen auf dSw Absperrventile einwirkt.
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Eine sehr einfache Bauform besteht dabei darin, daß die Mischgasleitung
in einem in der Ebene der Ventilsitze der -Gaszuführungsleitungen liegenden Ventile
endet und daß dieser Ventilsitz der Austrittsöffnung der die Doppelmembranen durchsetzenden
Leitung gegenüber liegt.
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Gemäß den weiteren Ausführungen der Erfindung kann die Vorrichtung
unmfttelbar an die in die Gaszüführungsleitung eingebauten
flußmengenregler angeschlossen sein. Dadurch wird vermieden, daß sich beim schließen
der Absperrventile in den Räumen der Gaszuführungsleitungen vor diesen Åbsperrventilen
größere Gasmengen ansammeln können, die gegebenenfalls nicht im Mengenverhältnis
des gewünschten Gasgemisches stehen. Damit wird ebenfalls eine Veränderung der Gaszusammensetzung
nach einer Unterbrechung d.es Gasstromes vermieden.
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Zum gleichen Zweck kann gemäß einer anderen Ausbildung der Erfindung
der Druck in den Gaszuführungsleitungen vor den Absperrventilen geringfügig höher
eingestellt sein als der Druck in der Mischgasleitung. Auch in diesem Fall wird
das Ansammeln größerer Gasmengen vor den Absperrventilen bei einem Abstellen des
Gas stromes vermieden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, und zwar zeigen Fig. 1
den allgemeinen Aufbau einer Gasmischeinrichtung und Fig. 2 die erfindungsgemäße
Vorrichtung im Schnitt.
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Die Vorratsbehälter 1 und 2 enthalten die unter hohem Druck stehenden
Gase. An die Druckgasflaschen sind die Druckminderer 7 und 4 angeschlossen, in deren
Abgangsseiten nicht dargestellte Drosseln eingeschaltet sind. Diese Drosseln können
als Drosseln mit verstellbarem Drosselquerschnitt oder als Drossel mit konstantem
Querschnitt ausgebildet seils. Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß Drosseln
eines konstanten Querschnittes eingesetzt sind. Bei einer derartigen -Ausführungsform
wird die abströmende Gasmenge durch den an den Druclminderern 3 und 4 eingestellten
Druck reguliert, so daß die Niederdrucknanometer 5 und 6 der Druckminderer 3 und
4 in Liter/min geeicht sein können. Die so eingestellten Gasflußmenge werden durch
die Leitungen 7 und 8 zum Gasmischer 9 geleitet. Das Gasgemisch einer gewünschten
Konzentration fließt über die Leitung 10 zur nicht dargestellten Verbrauchsstelle.
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Der Gasmischer 9 ist in der Fig. 2 in vergrößertem Maßstab im Schnitt
dargestellt. Die beiden Bohrungen 11 und 12, die an die Leitungen 7 und 8 angeschlossen
sind, enden in den in einer Ebene liegenden Ventilsitzen 13 und 14 innerhalb der
Mischkammer 15. Dort vermischen sich die Gase und verlassen als Gasgemisch durch
die Bohrung 16 den Gasnischer 9 und strömen durch die Leitung 10 zur Verbrauchsstelle.
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In der Mischkammer 15 ist der Ventilteller 17 gelagert, der durch
den Druck der Öffnungsfeder 18 in der Normalstellung in Offenlage gehalten wird.
Der Ventilteller 17 ist mit der
Doppelmembran 19, 20 verbunden.
Der Mischgasraum 15 steht über eine die Doppelmembran 19, 20 durchsetzende Bohrung
21 mit dem allseitig abgeschlossenen Raum 22 in Verbindung; dadurch wird erreicht,
daß die äußeren Flächen der kleineren Membran 19 und der-größeren Membran 20 vom
Druck in der Mischkammer 15 beaufschlagt sind. Die Bohrung 21 liegt der Bohrung
16 gegenüber. Die inneren Flächen der Membranen 19 und 20 stehen über die Entlüftungsbohrung
25 mit der Atmosphäre in Verbindung.
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Mit Hilfe der Druckminderer 3 und 4 werden die aus den Druckgasflaschen
1 und 2 zuströmenden Gasmengen so dosiert, daß bei geöffnetem Gasmischer 9 durch,
die Leitung 10 ein Gasgemisch der gewünschten Zusammensetzung zur Verbrauchsstelle
abfließt. Soll die Zusammensetzung des Gasgemisches geändert werden, so werden die
Druckminderer 5 und 4 entsprechend verstellt.
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Die Gase strömen durch die Bohrungen ii und 12 in die Mischkammer
15 ein, vermisehen sicn und verlassen die Mischkammer durch die Bohrung 16. Die
Mischkammer 15 und der Raum 22 über der größeren Membran 20 stehen praktisch unter
dem gleichen Druck. Solange das Mischgas durch die Bohrung 16 abfließt, ist das
Leitungssystem von den Druckminderern 5 und 4 ab bis zum Verbraucher drucklos. Es
stellt sich nur ein sehr geringer Druck ein, der zur Uberwindung der Strömungswiderstanze
in den Leitungen erforderlich ist.
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Wenn die Gasentnahme an der Verbrauchsstelle unterbrochen wird, steigt
der Druck in der Leitung 10, 16 und in den Räumen 15 und 22 an, so daß schließtlich
der Ventilteller 17 gegen die Kraft der Feder 18 auf die Ventilsitze 15 und L4 gedrückt
und damit die Gaszufuhr abgesperrt wird. Damit wird ein weiterer,pruckanstieg in
der Leitung 10, 16, der zu einer lderung des Gasmischungsverhältnisses führen könnte,
vermieden.
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Um zu vermeiden, daß sich in den Leitungen 7 und 8 bzw. den Bohrungen
11 und 12 nach dem Schließen der Ventile 15, 14, 17 Gasmengen in einem unkontrollierbaren
Mengenverhältnis ansammeln können, die bei dem späteren offenen der genannten Ventile
eine Gaszusammensetzung des Mischgases ergeben, die sich von der eingestellten unterscheidet,
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in unmittelbarer Nähe der Druckminderer 5
und 4 bzw. deren Drosseln angebracht sein, damit die Leitungsräume vor den Ventilen
13, 14,17 verhältnismäßig kl-ein sind.
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Eine andere Möglichkeit, die geschilderten Nachteile zu vermeiden,
besteht darin, daß die Druckminderer 5 und 4 bzw.
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die verstellbaren Drosseln so eingestellt sind, daß die Drucke in
den Leitungen 7 und 8 etwa in dem gewünschten Mischungsverhältnis zueinander stehen
und daß die Volumen dieser Leitungsabschnitte 7 und 8 etwa gleich sind. Dann sammeln
sich bei einem Absperren der Ventile -13, 1.4, 17 in den Räumen vor diesen Gasmengen
an, die im gewünschten Mischungsverhältnis zueinander stehen, so daß bei dem nachfolgenden
öffnen der genannten Ventile in etwa wiederum die gewünschte Gasmischung gebildet
wird.