DE1941669B2 - Vorrichtung zum Mischen von Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Herstellung eines Gasgemisches kann in der Weise erfolgen, daß die das Gasgemisch bildenden Gase aus Vorratsbehältern über Gasflußmengenmesser in eine Mischkammer 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. Rotameter dienen, wobei in die Eingangsleitung Regelventile eingebaut sind. Die Gasflußmengenmessung und -einstellung kann insbesondere bei Gasen, die unter höherem Druck in Vorratsbehältern 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

ίο 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.

Die beschriebene Herstellung von Gasgemischen kann in unterschiedlichen technischen Bereichen angewendet werden; so erfolgt z. B. die Herstellung von Schweißnähten in einer Schutzgasatmosphäre, 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.
Bei dem erläuterten Verfahren zur Herstellung von Gasgemischen besteht die Gefahr, daß bei einem Abstellen des Gasstromes des Gasgemisches mit Hilfe eines in die Mischgasleitung eingebauten Absperrmittels in den Leitungsteilen vor diesem Absperrmittel ein Gasgemich 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 steht. Wenn also beispielsweise die Zufuhr eines Gases A mit einem Druckminderer erfolgt, der auf 3 atü eingestellt ist, wobei die Gasmenge mit einer verstellbaren nachgeschalteten Drossel geregelt wird, so strömt dieses Gas A so lange in die Mischgasleitung, bis dort der Druck von ebenfalls 3 atü erreicht ist. Wenn andererseits das Gas B dem Mengenmesser nur mit einem Druck von 2 atü zugeführt wurde, wird die Gaszufuhr 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 gewünschte Gaskonzentration einstellt.

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 Zusammensetzung des Gasgemisches sich nicht ändert, z. B.

nicht, wenn mit dem Gasgemisch irgendwelche Behälter gefüllt werden sollen oder wenn unter der Atmospähre dieses Gasgemisches geschweißt werden soll.

Die Erfindung besteht darin, daß in die Gaszuführungsleitungen der zu mischenden Gase vom Druck in der Mischgasleitung gesteuerte Absperrventile eingeschaltet sind, die bei einem einstellbaren Überdruck in der Mischgasleitung schließen.
Wenn bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Gasstrom 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. Demzu-

folge kann sich in der Mischgasleitung nicht ein Gasgemisch unkontrollierbarer Zusammensetzung ausbilden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die beweglichen Ventilbauteile aller Absperrventile mit einer einzigen vom Druck in der Mischgasleitung beaufschlagten Steuermembran verbunden sein, so daß alle Ventile gleichzeitig schließen.

Eine besonders einfache Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Gaszuführungsleitungen 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.

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 geführte Leitung mit der Mischkammer in Verbindung stehen. Bei dieser Vorrichtung werden die gleichsam nebeneinanderliegenden Absperrventile durch einen in der Mischgasleitung auftretenden Überdruck geschlossen, der als Differenzkraft der beiden Membranen auf die Absperrventile einwirkt.

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 Austrittsöffnuüg der die Doppelmembranen durchsetzenden Leitung gegenüberliegt.

Gemäß den weiteren Ausführungen der Erfindung kann die Vorrichtung unmittelbar an die in die Gaszuführungsleitung eingebauten Gasflußmengenregler angeschlossen sein. Dadurch wird vermieden, daß sich beim Schließen der Absperrventile in den Räumen der Gaszuführungsleitungen vor diesen Absperrventilen größere Gasmengen ansammeln können, die gegebenenfalls nicht im Mengenverhältnis des gewünschten Gasgemisches stehen. Damit wird ebenfalls eine Veränderung der Gaszusammensetzung nach einer Unterbrechung des Gasstromes vermieden.

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 Gasstromes vermieden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, und zwar zeigt

F i g. I den allgemeinen Aufbau einer Gasmischeinrichtung und

F i g. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt.

Die Vorratsbehälter 1 und 2 enthalten die unter hohem Druck stehenden Gase. An die Druckgasflaschen sind die Druckminderer 3 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 sein. Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß Drosseln eines konstanten Querschnittes eingesetzt sind. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die abströmende Gasmenge durch den an den Druckminderern 3 und 4 eingestellten Druck reguliert, so daß die Niederdruckmanometer 5 und 6 der Druckminderer 3 und 4 in Liter/min geeicht sein können. Die so eingestellten Gasflußmengen 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.
Der Gasmischer 9 ist in der F i g. 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 Gasmischer 9 und strömen durch die Leitung 10 zur Verbrauchsstelle.

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 23 mit der Atmosphäre in Verbindung.

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 3 und 4 entsprechend verstellt.

Die Gase strömen durch die Bohrungen 11 und 12 in die Mischkammer 15 ein, vermischen sich 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 3 und 4 ab bis zum Verbraucher drucklos. Es stellt sich nur ein sehr geringer Druck ein, der zur Überwindung der Strömungswiderstände in den Leitungen erforderlich ist.

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 schließlich der Ventilteller 17 gegen die Kraft der Feder 18 auf die Ventilsitze 13 und 14 gedrückt und damit die Gaszufuhr abgesperrt wird. Damit wird ein weiterer Druckanstieg in der Leitung 10, 16, der zu einer Änderung des Gasmischungsverhältnisses führen könnte, vermieden.

Um zu vermeiden, daß sich in den Leitungen 7 und 8 bzw. den Bohrungen 11 und 12 nach dem Schließen der Ventile 13,14,17 Gasmengen in einem unkontrollierbaren Mengenverhältnis ansammeln können, die bei dem späteren öffnen der genannten Ventile eine Gaszusammensetzung des Mischgases ergeben, die sich von der eingestellten unterscheidet, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in unmittelbarer Nähe der Druckminderer 3 und 4 bzw. deren Drosseln angebracht sein, damit die Leitungsräume vor den Ventilen 13,14,17 verhältnismäßig klein sind.

Eine andere Möglichkeit, die geschilderten Nachteile zu vermeiden, besteht darin, daß die Druckminderer 3 und 4 bzw. 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, 14, 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Mischen von Gasen, bei der zwei oder mehr Gase über je einen Gasmengendosierer in eine Mischgasleitung geleitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gaszuführungsleitung (7,8) der zu mischenden Gase vom Druck in der Mischgasleitung (10) gesteuerte Absperrventile (13,14,17) eingeschaltet sind, die bei einem einstellbaren Überdruck in der Mischgasleitung (10) schließen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Ventilbauteile aller Absperrventile mit einer einzigen, vom Druck in der Mischgasleitung beaufschlagten Steuermembran verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitungen (7,8,11,12) in Ventilsitzen (13, 14) enden, die in einer in einer Mischkammer (15) liegenden Ebene enden und durch einen bei normalem Druck durch eine Feder (18) in Offenstellung gehaltenen Ventilbauteil (17) verschließbar sind, der vom Druck in der Mischgasleitung (10) gesteuert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Ventilbauteil (17) mit einer Doppelmembran (19, 20) verbunden ist, deren eine (19) einen kleineren Durchmesser als die andere (20) hat und deren Außenflächen vom Druck in der Mischgaskammer (15) beaufschlagt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die größere Membran (20) abschließende Raum (22) über eine durch die Doppelmembran (19, 20) geführte Leitung (21) mit der Mischgaskammer (15) in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischgasleitung (16) in einem in der Ebene der Ventilsitze (13, 14) der Gaszuführungsleitung (7, 8) liegenden Ventilsitz endet und daß dieser Ventilsitz der Austrittsöffnung der die Doppelmembranen (19, 20) durchsetzenden Leitung (21) gegenüberliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (9) unmittelbar an die in den Gaszuführungsleitungen eingebauten Gasflußmengenregler (3—6) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in den Gaszuführungsleitungen (7,8) vor den Absperrventilen (13,14, 17) geringfügig höher als der Druck in der Mischgasleitung (10) und/oder im Mischungsverhältnis des gewünschten Mischgases eingestellt ist.