DE358951C - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhaeltnisses mehrerer Fluessigkeiten oder Gase - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH 004209

AUSGEGEBEN
AM 19. SEPTEMBER 1922

R EI CH S PATE NTAMT

PATENTSCHRIFT

Vr 358951 KLASSE 12e GRUPPE

(C30357 IVl12 e)

Charles S. Collins in Bronx, New York und Louis Roessel in Brooklyn.

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Mischungsverhältnisses mehrerer Flüssigkeiten oder Gase.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. März 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 30. Juli 1918 beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen zur Regelung des Mischungsverhältnisses von Flüssigkeiten oder Gasen, sei es, daß Flüssigkeiten mit Flüssigkeiten, Flüssigkeiten mit Gasen, Gase mit Flüssigkeiten oder Gase mit Gasen gemischt werden sollen. Auch kommen dafür alle son-. stigen Möglichkeiten von Mischungen in Betracht. Insbesondere ist die Erfindung anwendbar für die Mischung von Flüssigkeiten,

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wie Alkohol mit Ölen, die Mischung im genauen gegenseitigen Verhältnis von Gasen und Flüssigkeiten, wie CO₂ mit Wasser, die entsprechend genaue Mischung von Gasen mit Gasen, wie Wasserstoff, Azetylen, natürlichen oder künstlichen Brenngasen mit einem oxydierenden Agens, wie Sauerstoff, Luft oder Luft und Sauerstoff. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und Mittel zu dessen ίο Ausführung, um ein gleichbleibendes und dennoch veränderliches Mischungsverhältnis dieser Flüssigkeiten oder Gase zu erhalten. Demgemäß betrifft die Erfindung Vorrichtungen zur genauen Regelung des Mischungs-Verhältnisses.

Auf der Zeichnung ist in Abb. ι schaubildlich eine Anlage mit einzelnen Teilen im Schnitt dargestellt. Abb. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch eine einstellbare Drosselvorrichtung.-Abb. 3 zeigt die Anordnung einer Reihe von Verbindungen für die die verschiedenen Flüssigkeiten oder Gase führenden Leitungen nach einem praktischen Ausführungsbeispiel, und Abb. 4 veranschaulicht eine abweichende Ausführungsform einer solchen Verbindung.

Die Zuführungsleitung 10 führt eine der zu mischenden Flüssigkeiten, und eine zweite Leitung 11 enthält ebenfalls eine Flüssigkeit, entweder von derselben Art wie die durch die Leitung 10 zugeführte oder von anderer Art, und entweder von demselben oder einem anderen Druck. Die Leitungen 10 und 11 münden in eine gemeinsame Leitung 100 ein und sollen an dieser Stelle gleichen Druck haben. Der Druck am Einlaßende der Zuführungsleitung 10 stellt den primären Druck dar, und der Druck am Einlaßende der Leitung 11 bildet mit Bezug zu jenem Primärdruck den sekundären Druck. Es ist notwendig, den sekundären Druck mit Bezug auf den primären Druck auszugleichen, während der sekundäre Druck in einem konstanten Verhältnis zu dem Primärdruck bleibt, um das Maß des Durchflusses gegen die mit Bezug zueinander gleichen Drucke zu regeln. Zu diesem Zwecke ist beispielsweise die Zuführungsleitung 10 mit einem von Hand oder mechanisch verstellbaren Ventil 15 versehen, dessen Wirkung den Primärdruck in dem Teil' io^a der Zuführungsleitung 10 bestimmt. -Dieser Rohrleitungsteil io^a steht durch ein dünnes Rohr 17 oder andere Mittel in Verbindung mit einem Druckregler 16, und detnentsprechend bestimmt der Druck in dem Rohrstück io^a auch den Druck an der oberen Seite der Membran 18 in dem Druckregler 16. Anstatt einer Membran können auch ein Ventilkolben oder andere Mittel vorgesehen werden. Auf die andere Seite der Membran 18 wirkt der in dem Teil n^a der Zuführungsleitung 11 herrschende Druck ein, indem dieser Teil zu diesem Zweck durch ein Röhrchen 19 oder andere geeignete Mittel mit dem Druckregler 16 verbunden ist. An der Membran 18 ist eine Kolbenstange 21 befestigt, deren anderes Ende mit einem Ventilkolben 22 verbunden ist, dessen öffnungen 23 mit Öffnungen 24 in der Ventilwandung 25 zusammenwirken. An Stelle des Kolbenventiles können auch ein Schmetterlingsventil oder andere derartige Einrichtungen verwendet werden.

Wenn der Druck auf der Primärseite der Membran 18 größer ist als der auf dessen Sekundärseite, wird die Membran die Kolbenstange im Sinne der Zeichnung nach abwärts bewegen und die Öffnungen 23 und 24 in Übereinstimmung bringen, so daß mehr Flüssigkeit durch sie hindurchgelangt. Hierdurch wird der Druck in dem Rohr n^a erhöht, bis dieser Druck in einem bestimmten Verhältnis zu dem Rohrteil io° steht. Wie auch immer dieses Verhältnis des primären Druckes zu dem sekundären Druck sein mag, es wird entsprechend der sofortigen Regelung dauernd gleichgehalten.

Wenn man annimmt, daß die Flüssigkeiten in den Rohren 10 und 11 gleiche oder abweichende Spannung besitzen, so wird der Druck in dem Rohr 10 mittels des Regelventiles 15 auf einen Druck der für den Durchfluß durch das Rohr io^a und dessen Drosselvorrichtung 28 erforderlichen Größe zurückgeführt. Das Maß des Durchflusses in dem Rohrstück io^a wird durch diese fest an- 9.ϊ geordnete Drosselvorrichtung 28 bestimmt; ebenso wird der Durchfluß in dem Rohrstück n^a durch eine in diese Leitung eingeschaltete Drosselvorrichtung 29 beeinflußt. Auf den Auslaßseiten der Drosselvorrichtungen 28, 29 sind die Drucke in den Rohren einander gleich.

Diese Auslaßenden der festen Drosselstellen können, wie bereits erwähnt, bei 100 miteinander zu einem Behälter o. dgl. vereinigt sein, dessen Druck natürlich von den gleichen Drucken an den Auslaßseiten der Drosselvorrichtungen 28, 29 bestimmt wird. Das Kolbenventil 13 wird durch den Druckregler 16 derart gesteuert, daß die Drucke in dem Rohr π υ 11 ^a im gleichen Verhältnis zu den Primärdrucken bleiben.

Auf die geschilderte Weise wird also durch die Wirkung des Regelventiles 15 zunächst der Primärdruck bestimmt, und dieser veranlaßt wieder den Ausgleich des Sekundärdruckes, so daß ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen den beiden Drucken aufrechterhalten und der Durchfluß gegeneinander gleiche Drucke eingeregelt -wird. Es ist hierbei zu betonen, daß diese Druckregelung durch ein einziges Ventil bestimmt wird. Desgleichen ist

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hervorzuheben, daß der Durchfluß in der Rohrleitung io^a von der einen unter dem Primärdruck stehenden Seite der Drosselvorrichtung 28 nach der anderen unter einem im Vergleich zum Primärdruck niedrigeren Enddruck stehenden Seite aufrechterhalten und durch den Querschnitt der Drosselöffnung bezüglich der Durchflußmenge bestimmt wird. In ähnlicher Weise wird der Durchfluß in der Rohrleitung 11 von der einen unter dem sekundären Druck stehenden Seite der festen Drosselvorrichtung 29 nach der anderen Seite dieser Vorrichtung, die unter einem im Vergleich zum sekundären Druck niedrigeren Druck steht, durch den Querschnitt in der Drosselöffnung bestimmt. Das Maß des Durchflusses steht also im Verhältnis zu dem primären und sekundären Druck, die ihrerseits sich wieder in gleichbleibendem Verhältao nis zueinander befinden.

Das bisher beschriebene Ausführungsbeispiel enthält zwei Flüssigkeitszuführungsrohre mit einem Regelventil, einem Druckregler und fest angeordneten Auslaßdrosselstellen. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf die Anwendung einer größeren Anzahl von Zuführungsleitungen und auf die Anordnung regelbarer Auslaßdrosselvorrichtungen. Für eine Anordnung mit einer größeren Anzahl von Zuführungsrohren kann ein weiteres Rohr dieser Art, 12, zwischen den Rohren 10 und 11 vorgesehen sein; jedoch kann es bei der praktischen Ausführung auch anderswo angeordnet und derartige Zusatzrohre können auch in größerer Anzahl vorgesehen sein.

Der Druck im Rohr io^a wirkt mittels eines Rohranschlusses 31 auf die Membran 30 eines Druckreglers 32. Auf die andere Seite dieser ■ Membran 30 wirkt mittels eines Röhrchens 40 der in dem hinteren Ende 12° des Rohres 12 herrschende Druck, der wiederum im Verhältnis zu dem Primärdruck in dem Rohrstück io^a als Sekundärdruck zu bezeichnen ist. Die Membran steuert ein Kolbenventil 33, das in der Rohrleitung 12 angeordnet ist und den Durchfluß in diesem regelt, und zwar in derselben Weise, wie es weiter oben mit Bezug auf das Ventil 13 auseinandergesetzt ist. Auch hier können anstatt des Kolbenventiles andere * 50 Ausführungsformen verwendet werden.

In dem Einlaßteil des Rohres 12 zwischen der Stelle, wo das Kolbenventil 33 angeordnet ist, und einer Drosselvorrichtung 35, die in Abb. ι als nicht regelbar dargestellt ist, ist eine Erwärmungs- oder Abkühlungsabteilung 39 in den Flüssigkeitsstromkreis eingeschaltet, um die durchfließende Flüssigkeit zu erwärmen oder abzukühlen. Um auch den vermehrten Reibungswiderstand an dieser Stelle auszugleichen, ist das Röhrchen 40 zwischen der Wärmeaustauschvorrichtung und der Drosselvorrichtung 35 angeschlossen, so daß der hinter der Wärmeaustauschvorrichtung herrschende, durch den Reibungswiderstand verminderte Druck auf die Unterseite der Membran 30 einwirkt. Wenn keine Wärmeaustauschvorrichtung vorgesehen ist, so wird dieses Verbindungsröhrchen mit dem Rohrstück 12° vorzugsweise gleich hinter dem Ventil 33 verbunden.

Das bereits beschriebene Regelungsgesetz gilt auch bezüglich des Druckes in dem Rohre I2^a oder einer Vielzahl derartiger Rohre. Es sind auch hier die die Sekundär drucke enthaltenden Rohre n^a und I2^a mit dem Rohrstück io^B verbunden und mit Druckreglern und von. diesen geregelten Ventilen versehen. Der in dem Rohrstück io^a zwischen dem Regelventil 15 (sofern ein solches verwendet wird) und der Drosselstelle 28 herrschende Primärdruck bestimmt dementsprechend die Sekundärdrucke in den Rohren n^a und I2^tt oder in einer beliebigen Mehrzahl derartiger Rohre.

In Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Drosselvorrichtung, wie sie nach Abb. 1 mit 28, 35 und 29 bezeichnet ist, dargestellt; jedoch ist diese mit Einrichtungen versehen, um den Querschnitt der Drosselöffnung einstellen zu können und so verschiedene Durchflußmengen zu erzielen. Das dargestellte Aus- go führungsbeispiel zeigt ein Ventilgehäuse 70, in dessen eines Ende eine die Drosselöffnung enthaltende Büchse 71 eingeschraubt ist und das an seiner oberen Seite ein abschraubbares Kopfstück 72 trägt. An. diesem Kopfstück ist ein Paar von Lagern 73 und 74 befestigt, in denen ein Verdrängungskörper 75 mit einem konischen Kopf 76 angeordnet ist. Dieser ragt mehr oder minder weit in die Büchse 71 und bestimmt dementsprechend gemäß seiner Einstellung den Öffnungsquerschnitt der Drosselvorrichtung. Auf der Seite des Körpers 75 sind Zähne jy vorgesehen, in die ein auf einer Welle 79 angeordnetes Zahnrad 78 eingreift. Diese Welle ist in einer Bohrung 80 des Kopfstückes 72 gelagert und an seinem oberen Ende mit einem Drehzapfen 81 versehen. Die Welle 79 ist durch eine Stopfbuchse 84, 83 geführt, die mittels einer Überwurfmutter 82 festgehalten wird. Durch Drehung der Welle kann der Körper 75 in achsialer Richtung verschoben und die gewünschte Öffnung in der Büchse 71 eingestellt werden.

Da die Flüssigkeiten in den verschiedenen Rohrleitungen den entsprechenden Drosselstellen unter Drucken zugeführt werden, die in gleichbleibendem Verhältnis zueinander stehen, und da sie demselben Druck entgegenfließen, so werden die Einzelflüsse im Verhältnis der Querschnitte der Drosselstellen zueinander stehen. Wenn ein Regelventil 15

vorhanden ist, so wird es die Drucke an den ^f Drosselstellen 28, 29, 35 usw. für alle Linien beherrschen und so die Durchflußmenge in der Zeiteinheit regeln. Es kann jede mögliche Durchflußmenge mit einem passenden Anfangsdruck von einem Höchstwert bis zu einem Mindestwert ohne irgendwelche Änderung in dem Verhältnis der gelieferten Mengen erhalten werden.

Die Vorrichtung ist mit Vorteil brauchbar für die Vermischung von Flüssigkeiten in vorbestimmten Verhältnissen sowohl mit Bezug auf das Volumen als auch auf das Gewicht, oder zur Regelung der einzelnen Durchflußmengen von Flüssigkeiten oder von Gasen, oder Gasen mit Flüssigkeiten, oder Flüssigkeiten mit Gasen, oder Gasen mit Gasen.

In Abb. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine Rohrleitung 50 mit Primärdruck und eine solche, 51, mit Sekundärdiuck vorgesehen und dazwischen ein Druckregler angeordnet ist. Von den Rohren 50 und 51 sind zunächst Rohre 52 und 52^s abgezweigt, die zu einer Regel- oder Drosselvorrichtung 53 führen. Diese kann ähnlich der bei Abb. 4 beschriebenen Regelvorrichtung 62 ausgestaltet sein und enthält ein dem Rohr 100 nach Abb. 1 entsprechendes Auslaßrohr 53«. Weitere Abzweigleitungen 54 und 54° führen zu einer Regelvorrichtung 55, die ebenfalls in ein einzelnes Rohr 55° ausläuft, und weitere Abzweigleitungen 56 und 56" führen schließlich zu einer Regelvorrichtung 57 mit einem Auslaßrohr 57®. Jede weitere Anzahl von Abzweigleitungen und Regelvorrichtungen kann vorgesehen werden.

Es ist auf diese Weise eine Anordnung geschaffen, bei der drei oder mehrere Drosselstellen in jeder Leitung 50 und 51 vorgesehen und entsprechend viele die Flüssigkeiten beider Leitungen aufnehmende Sammelleitungen vorgesehen sind. Die einzelnen Drosselvorrichtungen 53, 55 und 57 können im gleichen Verhältnis eingestellt werden, so daß verschiedene Mengen den verschiedenen Rohrleitungen in jeder gewünschten Zusammenstellung entnommen werden können, nachdem die Drucke auf gleichbleibendes Druckverhältnis mittels der vorher beschriebenen Aus- I gleichventile eingestellt sind. j

Abb. 4 zeigt beispielsweise eine Druck- 5 regelvorrichtung der in der Anlage nach j Abb. 3 verwendeten Art. Es sind dabei ein j Zuleitungsrohr 60 und ein zweites Rohr 61 vorgesehen, zwischen die eine Druckregelvorrichtung eingeschaltet ist. Das Rohr 61 ist zu einem Regler 62 geführt, das Rohr 60 zu einem Regler 63. Der Regler 62 ist derart eingerichtet, daß der primäre Fluß bei 63 den sekundären Fluß bei 64 bestimmt und beide Flüsse sich in dem Auslaßrohr 66 vereinigen.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Mischungsverhältnisses mehrerer Flüssigkeiten oder Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucke in mehreren, die zu mischenden Flüssigkeiten führenden Leitungen mittels von einer Hauptleitung abhängiger, selbsttätiger Regelvorrichtungen in konstantem Verhältnis zueinander gehalten werden, um den Durchfluß dieser Flüssigkeiten durch Drosselstellen der Leitungen entsprechend diesem Verhältnis zu regeln, und daß der Druck in der Hauptleitung geändert wird, um die durch die einzelnen Drosselstellen bewegten Flüssigkeitsmengen gemeinsam zu regeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die einzelnen Leitungen bewegten Flüssigkeitsmengen durch den Austausch oder die Einstellung der Drosselstellen entsprechend den zugehörigen Drucken verändert werden.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hauptleitung mit einer Drosselstelle und mit dieser Hauptleitung hinter der Drosselstelle vereinigter Nebenleitungen, die ebenfalls Drosselstellen enthalten, wobei zwischen der Hauptleitung und jeder der Nebenleitungen selbsttätige Regelvorrichtungen für den Durchfluß der Flüssigkeiten in den Nebenleitungen, und zwar vor den Drosselstellen, angeschlossen sind, die einerseits von dem Druck der Hauptleitung, anderseits von dem der betreffenden Nebenleitung beeinflußt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein in die Hauptleitung vor deren Drosselstelle und den Abzweigungen für die Regelvorrichtungen der Nebenleitungen eingeschaltetes Regelventil.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nebenleitung eine Wärmeaustauschvorrichtung angeordnet ist und der zwischen dieser Vorrichtung und der dahinter angeordneten Drosselstelle herrschende Druck den selbsttätigen Regler der betreffenden Nebenleitung beeinflußt.

Hierzu ι ßhitt Zeichnungen.