DE69323891T2

DE69323891T2 - Unterdruckregler für eine entfernte zone

Info

Publication number: DE69323891T2
Application number: DE69323891T
Authority: DE
Inventors: David W. Palmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: KR950704731A; JP3419776B2; CA2145654C; EP0667006A4; EP0667006A1; EP0667006B1; KR100298992B1; ATE177544T1; JPH08502813A; CA2145654A1; DE69323891D1; US5320124A; WO1994010617A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung zur Regelung des Stromes eines Gases durch die Vorrichtung.

Stand der Technik

Bei Heizungs-. Ventilations- und Klimaanlagensystemen (HVAC) und Hausentlüftungssystemen wird der Luftstrom üblicherweise durch Widerstände gesteuert um den Luftstrom zu und von verschiedernen Punkten in einen Gebäude zu verlangsamen. Wenn ein Widerstand eingestellt wird, wird sich das Druckniveau im gesamten System ändern; jede Änderung im Systemdruck wird den Luftstrom über jeden weiteren Widerstand beeinflussen. Die Einstellung eines Widerstands an einem Punkt verursacht daher ein "Übersprechen" mit Widerständen an anderen Punkten.
Eins der kompliziertesten Probleme, das sich in der Heizungs- und Klimalüftungstechnik stellt, ist die Steuerung des Luftstromes durch Arbeitskammern wie etwa die Reinräume, die bei der Produktion von integrierten Halbleiterschaltkreisen benutzt werden, oder die medizinischen oder biotechnologischen Labors, die unterhalb des Atmosphärendrucks gehalten werden, um zu verhindern, daß eventuell gefährliche Krankheitserreger aus dem Labor entweichen. Etwas Luft entweicht aus der Arbeitskammer durch die Arbeitsausstattung und andere Arbeitsplätze, die mit Abzugshauben ausgestattet sind. Gewöhnlich ist in einer solchen Ausstattung ein Teilvakuum erforderlich, um sicherzustellen, daß keine schädlichen Dämpfe oder gefährliche Krankheitserreger aus den Arbeitsgeräten oder den Abzugshauben austreten, und dadurch das in der Nähe arbeitende Personal, gefährden. Häufig ist es wichtig, daß ein konstantes Teilvakuum in der Arbeitsausstattung aufrechterhalten wird, so daß Fehler in den hergestellten integrierten Schaltkreisbauteilen minimiert werden. In einigen Arbeitsgeräten ist es wichtig, daß nur ein kleines Teilvakuum aufrechterhalten wird.
In der WO92/ 16884 wird ein Flußregler beschrieben, mit einem Pfad, durch den ein Fluid strömt, eine Kammer in der Nähe des Pfads, eine erste Platte und eine zweite Platte, die auf gegenüberliegenden Seiten des Pfades scharnierförmig montiert sind, so daß die Platten im wesentlichen parallel zueinander stehen, wobei die Außenseite der ersten Platte der Kammer zugewandt ist und die Außenseite der zweiten Platte dem Umgebungsdruck ausgesetzt ist. Eine Einrichtung ist zur variablen Flußbegrenzung entlang des Pfads vorgesehen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich eine Regelvorrichtung, die zur Regelung eines konstanten Teilvakuums in einem entfernten Bereich benutzt werden kann. Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen zur Steuerung des Gasstroms von einer Umgebung mit einem Druck (PENV) zu einem Bereich mit einem Druck (PJG) und zu einer Absaugvorrichtung, unter Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Teilvakuums in dem Bereich in bezug auf die Umgebung, welche Vorrichtung umfaßt: eine Leitung, die einen Pfad bildet, durch den das Gas von dem Bereich zur Absaugeinrichtung strömt; eine Kammer in der Nähe des Pfades; eine erste Platte und eine zweite Platte, die auf gegenüberliegenden Seiten des Pfades schamierförmig montiert sind, so daß jede Platte um einen Achspunkt schwenkbar ist, und die beiden Platten im wesentlichen parallel zueinander liegen, wolaei sowohl die erste Platte als auch die zweite Platte eine Pfadseite, die dem Pfad zugewandt ist, sowie eine Außenseite, die dem Pfad abgewandt ist, aufweisen; wobei die erste Platte zwischen der Kammer und dem Pfad angeordnet ist, derart, daß die Außenseite der ersten Platte der Kammer zugewandt ist, und wobei die Außenseite der zweiten Platte dem Umgebungsdruck (PENV) zugewandt ist; mit Widerstandseinrichtungen, die an den Platten angebracht sind und den Strom entlang des Pfads auf Grundlage der Position der Platten variabel behindern; gekennzeichnet durch: eine Leitung, die die Kammer und den Bereich verbindet, so daß die Außenseite der ersten Platte dem Druck (PAG) in dem Bereich zugewandt ist.
Vorzugsweise wird auf die Platten eine Rückstellkraft ausgeübt, die die Platten in eine Richtung vorspannt, in der der Widerstand auf den Strom verringert wird.
Vorzugsweise umfaßt die Widerstandseinrichtung ein festes Gitter und eine bewegliches Gitter. Das feste Gitter ist im Pfad unbeweglich in bezug auf den Pfad angeordnet. Das bewegliche Gitter in scharnierförmig an den schwenkbar montierten Platten in Punkten angebracht, die von den Achspunkten entfernt liegen. Die zwei Gitter sind unmittelbar benachbart angeordnet, so daß bei der Bewegung des beweglichen Gitters in bezug auf das feste Gitter sich der Widerstand auf den Strom ändert.
In einer bevorzugten Ausführungsform herrscht ein, beträchtlicher Druckabfall zwischen dem Bereich und den Platten, welcher durch einen langen Gaspfad oder eine Verengung des Pfades verursacht sein kann.
In einer Ausführungsform ist die erste Platte oberhalb des Pfades montiert, die zweite Platte ist unterhalb des Pfades montiert, und die Rückstellkraft umfaßt das Gewicht der Platten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Gewicht an den Platten angebracht, so daß ein Drehmoment die Achspunkte der Platten ausgeübt wird.
In einer Ausführungsform umfaßt das bewegliche Gitter einen Bereich eines Tragflügels, und der feste Bereich umfaßt einen zweiten Bereich eines Tragflügels, derart, daß dann, wenn die Widerstandseinrichtung den geringsten Widerstand erzeugt, die zwei Tragflügelbereiche einen vollständigen Tragflügel bilden.
Die Erfindung ist vor allem nützlich, wenn in verschiedenen Bereichen jeweils ein Teilvakuum herrscht, die alle mit einer einzigen Vakuumquelle verbunden sind, so daß dann, wenn der Fluß aus einem Bereich sich verändert, die Scheinleistung der Vakuumquelle sich für die anderen Bereiche ändert. Durch Verwendung getrennter Regler für jeden der Bereiche kann ein konstantes Teilvakuum in jedem von ihnen aufrechterhalten werden.

Kurzbeschreibungen der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Regler, der den Strömungswiderstand aufgrund eines Paars von Referenzdrücken verändert.
Fig. 2 zeigt, wie der Regler aus Fig. 1 verwendet werden kann, um ein konstantes Teilvakuum in einer Abzugshaube aufrechtzuerhalten, wenn ein beträchtlicher Druckabfall in dem Gas stattfindet, das von der Abzugshaube zum Regler strömt.
Fig. 3 stellt die Kräfte dar, die zur Steuerung des Strömungswiderstands auf den Regler aus Fig. 1 wirken.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein System mit zwei Reglern mit unterschiedlichem Aufbau, von denen jeder den Strömungswiderstand aufgrund eines Paars von Referenzdrücken verändert.
Fig. 5 und 6 zeigen jeweils eine einfache Zwei-Gitter-Konstruktion und eine Konstruktion mit geteilten Tragflügeln, die beide verwendet werden können, um den Gasstrom zu beschränken.
Fig. 7 zeigt einen Regler, der den Strömungswiderstand aufgrund eines Referenzdrucks und den Druck des Gasstroms durch den Regler verändert.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung hat einen Aufbau ähnlich dem in Fig. 7 gezeigten Regler, bei welchem es sich um die gleiche Vorrichtung handelt, die in den Fig. 5 bis 8 in WO-A-92/ 16884 gezeigt ist. Die Vorrichtung aus Fig. I weist eine Leitung auf, die einen Gaspfad 10 vom Einlaß 4 zum Auslaß 8 bildet. Zwei Platten 55 und 51 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Pfads 10 angeordnet. Beide Platten sind scharnierförmig montiert, so daß die erste Platte 55 um den Punkt 85 schwenkbar ist und die zweite Platte 51 um den Punkt 84 schwenkbar ist. Jede Platte (55 und 51) hat eine Pfadseite (jeweils 56 und 52), die dem Pfad 10 zugewandt ist, während ihre andere Seite (jeweils 57 und 53) einer getrennten Referenzkammer (jeweils 74 und 72) zugewandt ist, und auf welche Seite im folgenden als Referenzdruckseite oder Außenseite Bezug genommen wird.
Vorzugsweise sind die Referenzdruckseiten 57 und 53 mit gleich großen Oberflächen ihren jeweiligen Referenzkammern 74 und 72 zugewandt. Dem entsprechend sind die Pfadseiten 56 und 52 mit gleichen Oberflächen dem Pfad 10 zugewandt. (Vorzugsweise sind die Referenzdruckseiten 57 und 53 und die Pfadseiten 56 und 52 der Platten flach und stehen im allgemeinen senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Platten. Wenn sie jedoch keine flachen Ebenen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Platten 55 und 51 darstellen, sollten die effektiven Flächen der Referenzdruckseiten - d. h., die Projektion der freien Flächen der Seiten auf eine Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung der Platten - in einer bevorzugten Ausführungsform gleich sein; in gleicher Weise sollten die effektiven freien Flächen der Pfadseiten in einer bevorzugten Ausführungsform gleich sein.)
Ein bewegliches Gitter 96 ist an den Platten 55 und 51 an Scharnierpunkten 87 und 86 befestigt, so daß bei der Drehung der Platten im und entgegen dem Uhrzeigersinn um die Punkte 85 und. 84 sich das bewegliche Gitter 96 nach rechts und links bewegt. Das bewegliche Gitter 96 hält die zwei Platten 55 und 51 getrennt voneinander.
Ein weiteres Gitter 97 ist fest an den Wänden des Pfads 10 direkt neben dem beweglichen Gitter 96 befestigt. Die Gitter schaffen einen Widerstand auf den Strom durch die Vorrichtung. Die Gitter können so nacheinander angeordnet sind, daß die Öffnungen jedes Gitters hinter den Öffnungen des anderen Gitters angeordnet sind. Wenn die Öffnungen hintereinander angeordnet sind, sind die Kanäle durch die Gitter am breitesten, und das Gitter leistet den kleinsten Widerstand gegenüber dem Strom. Ein Anschlag 33 ist dazu vorgesehen, um sicherzustellen, daß sich das bewegliche Gitter 96 nur in einer Richtung von seiner Lage des kleinsten Widerstands aus bewegen kann. Wenn sich das bewegliche Gitter 96 gegenüber dem festen Gitter 97 bewegt und die Öffnungen des einen Gitters sich gegenüber den Öffnungen des anderen Gitters bewegen, verengen sich die Kanäle (Element 88 in Fig. 5) durch die Gitter, und der Widerstand der Gitter wächst an. Der Widerstand der Gitter wächst, bis die Kanäle 88 (oder Verengungspunkte, wie man sie auch nennen kann) sehr schmal werden oder bis sie vollständig geschlossen sind. Ein zweiter Anschlag 34 verhindert, daß sich das bewegliche Gitter 96 über seine Position mit dem höchsten Widerstand hinaus bewegt.
Die Gitter 96 und 97 üben die gleiche Funktion aus wie die geteilte Tragflügelstruktur, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Die Gitter sorgen für größere Turbulenzen im Strom und sind infolgedessen lauter als die geteilte Tragflügelstruktur. Die Gitter und die geteilte Tragflügelstruktur können jeweils gegeneinander in jeder Ausführungsform, die die jeweils andere benutzt, ersetzt werden, ohne daß ein bemerkenswerter Unterschied in der Leistungsfähigkeit auftritt, abgesehen vom Lärm und möglicherweise der Größe des Widerstands. Die etwas kompliziertere geteilte Tragflügelstruktur in Fig. 6 ist im wesentlichen die einfache Zwei-Gitter-Struktur, die in Fig. 5 gezeigt ist, mit einem Teil eines Tragflügels, der an jedem Element der Gitter 96 und 97 befestigt ist. Die hinteren Teile der Tragflügel sind am festen Gitter 97 befestigt, und die vorderen Teile der Tragflügel sind am beweglichen Gitter 96 befestigt. Beide Strukturen verengen die Kanäle 88 veränderbar, wenn die beweglichen Teile 96 gegenüber den festen Teilen 97 verschoben werden. Obwohl in den Ausführungsformen in Fig. 1, 2, 5 und 6 das bewegliche Gitter 96 stromaufwärts gegenüber dem festen Gitter 97 befestigt ist, kann es stattdessen stromabwärts befestigt werden.
Die Referenzdruckseite 57 der linken Platte 55 ist der Referenzdruckkammer 74 zugewandt, die durch die Leitung 73 mit einem Einrichtungsteil, wie etwa einer Abzugshaube 20, verbunden ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Referenzdruckseite 53 der rechten Platte 52 ist der Referenzdruckkammer 72 zugewandt, die über die Öffnung 71 zum Umgebungsdruck geöffnet ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Ein Rückstell-Drehmoment, das durch den Pfeil 99 dargestellt ist, spannt die Platten 56 und 51 nach rechts, in der Richtung, in der die Kanäle 88 geöffnet werden und der Widerstand der Gitter 96 und 97 vermindert wird. Die Position der Platten und des beweglichen Gitters 96 ist durch die Drücke in den Referenzkammern 74 und 72 sowie das Rückstell-Drehmoment 99 bestimmt. Der Druck des Gases im Pfad 10 beeinflußt nicht die direkt die Position der Platten und des beweglichen Gitters 96, da die Pfadseiten-Flächen 56 und 52 die gleiche Oberfläche aufweisen und der auf sie wirkende Druck zwar der gleiche ist, jedoch in entgegengesetzte Richtungen wirkt.
Da der Druck im Pfad 10 zwischen den Platten 55 und 51 die Position des beweglichen Gitters 96 nicht nicht direkt beeinflußt, können die Gitters 96 und 97 stromaufwärts (unterhalb) der Platten 55 und 51 angeordnet sein. In einer solchen Ausführungform können die Achspunkte 84 und 85 oberhalb von Scharnierpunkten 86 und 87 angeordnet sein, so daß die Platten 51 und 55 von den Scharnierpunkten herabhängen. Das Rückstell-Drehmoment sollte dennoch um einen der Scharnierpunkte 84 und 85 wirken, so daß es zum Öffnen der Kanäle durch die Gitter hin wirkt.
Fig. 3 zeigt die unterschiedlichen Kräfte, die die Position des beweglichen Gitters 96 beeinflussen. Der Druck (PAG) in der Abzugshaube 20 oder in einem anderen Bereich bewirkt durch die Leitung 73 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn um die Scharnierpunkte 85 und 84. Der Umgebungsdruck (PENV) bewirkt ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn um die Scharnierpunkte 85 und 84. Während des normalen Betriebs fließt ein Gas in die Abzugshaube aus der Umgebung, und dadurch ist der Druck (PAG) auf die Referenzdruckseite 57 der linken Platte kleiner als der Druck (PENV) auf die Referenzdruckseite 53 der rechten Platte. Aufgrund dieser Druckdifferenz und der Tatsache, daß die Flächen (A) der Platten gleich sind, verursachen die Referenzdrücke (PAG und PENV) ein Gesamtdrehmoment im Gegenuhrzeigersinn, das zum Öffnen der Kanäle 88 hin wirkt. Je größer die Druckdifferenz zwischen dem Bereich 20 und der Umgebung, desto größer wird dieses Drehmoment sein.
Dieses Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn wird durch ein Drehmoment T im Uhrzeigersinn (in Fig. 1 durch den Pfeil 99 dargestellt) ausgeglichen. Eine Ausübung des Drehmoments um jeden der Scharnierpunkte 85 oder 84 ist gleich wirkungsvoll. Es gibt viele Wege, dieses Rückstell-Drehmoment im Uhrzeigersinn auszuüben (als "rückstellend" bezeichnet, da es den Regler in die Lage zurückstellt, die eingenommen wird, wenn die Vakuumquelle abgeschaltet wird - die Lage des kleinsten Widerstands). Eine zusammengedrückte Feder kann auf solche Weise in der linken Referenzkammer 74 montiert sein, daß sie gegen die Referenzdruckseite 57 der linken Platte drückt, oder eine Feder kann unter Spannung in der rechten Referenzkammer 72 montiert sein, so daß sie die rechte Platte 51 nach rechts zieht. Andere Mittel zur Ausübung eines Drehmoments umfassen die Verwendung eines elektrischen Gleichstrommotors in einem angehaltenen Zustand (was im wesentlichen die Benutzung einer elektromagnetischen Kraft bedeutet) und die Verwendung einer Kolben-Zylinder-Anordnung, wie sie in einem pneumatischen oder hydraulischen Steuersystem zu finden ist.
Ein weiteres Mittel zur Ausübung eines Drehmoments das alternativ, in Kombination oder im Gegensatz zu jedem der genannten Mittel verwendet werden kann, ist die Verwendung eines Gewichts, das an jedem der Scharnierpunkte 85 und 84 zur Schaffung des gewünschten Drehmoments angebracht sein kann. Das Gewicht der Platten kann auf diese Weise genutzt werden. In einer solchen Anordnung kann der Regler auf einer Seite befestigt sein, wie der in Fig. 7 gezeigte Regler, so daß das Gewicht des beweglichen Gitters 96 und der Platten 55 und 51 zum Öffnen der Kanäle 88 und zur Verminderung des Widerstands des Reglers wirkt (d. h., um 90º im Uhrzeigersinn aus seiner Lage in Fig. 1 und 2 der vorliegenden Ausführungsform gedreht). Das Gewicht der Platten kann durch eine Feder, einen angehaltenen Gleichstrommotor oder andere Mittel ausgeglichen werden.
Wie in Fig. 3 der vorliegenden Ausführungsform gezeigt ist, kann ein Gegengewicht 90 unterhalb des Scharnierpunkts 84 (auf der Seite gegenüber dem Scharnierpunkt der Platte 51) befestigt sein, um ein Drehmoment auszuüben. Es ist zu beachten, daß das durch das Gewicht 90 ausgeübte Drehmoment dem Drehmoment entgegenwirkt, das durch das Gewicht des beweglichen Gitters 95 und der Bereiche der Platten 55 und 51 oberhalb der Scharnierpunkte 85 und 84 ausgeübt wird. In dieser Ausführungsform sollte das durch das Gewicht ausgeübte Drehmoment größer sein als die entgegenwirkenden Drehmomente. (Wahlweise kann das Gewicht 90 an einer horizontalen oder annähernd horizontalen Stange montiert sein, die am rechten Scharnierpunkt 84 befestigt ist und sich rechts von diesem erstreckt, während sich die Platte 51 im wesentlichen aufwärts des Scharnierpunkts 84 erstreckt.).
Unabhängig davon, welche Kombination von Mitteln zur Ausübung eines Drehmoments gewählt wird, sollte die Summe der Drehmomente um die Scharnierpunkte dazu wirken, die Kanäle 88 zu öffnen, wenn kein Fluß durch den Regler stattfindet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist nur ein kleines Rückstell-Drehmoment notwendig, um das gewünschte Teilvakuum aufrechtzuerhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gewicht 90 verschiebbar auf einer Stange montiert sein, so daß eine Einstellung des gewünschten Teilvakuums ermöglicht wird. Es ist anzunehmen, daß in der Praxis das Gewicht 90 einmal in einer Lage festgelegt wird, wenn die Abzugshaube 20 installiert wird, um das Teilvakuum zu schaffen, das für die Abzugshaube geeignet ist. Wenn es jedoch gewünscht ist, eine Steuerung zum Ändern des Teilvakuums zu haben, kann das Gewicht entlang der Stange durch einen Schrittmotor bewegt werden, um das Kückstell-Drehmoment zu ändern (wie das verschiebbare Gewicht, das in Fig. 4 der WO-A-92/ 16884 gezeigt ist).
In der Anordnung in Fig. 2 ist der Regler an einer Abzugshaube 20 angebracht oder einem anderen Teil der Arbeitseinrichtung, das sich in einer Prozeßkammer oder einer anderen Umgebung befindet. Luft fließt aus der Umgebung durch die Tür 26 der Abzugshaube in die Abzugshaube 20 hinein, wo schädliche Gase, Krankheitserreger oder andere potentiell gefährliche Verunreinigungen durch die Luft mitgeführt werden. Üblicherweise ist der Widerstand des Flusses aus der Umgebung in den Bereich der Abzugshaube 20 veränderlich, da die Tür 26 der Abzugshaube geöffnet und geschlossen wird. Wenn die Tür 26 geöffnet wird, wird der Widerstand des Flusses aus der Umgebung in die Abzugshaube 20 vermindert; wenn sie geschlossen wird, wächst der Widerstand der für auf den Fluß an. Nachdem sie durch die Einrichtung geflossen ist, wird die Luft anschließend durch einen Widerstand 6 gesaugt, der durch einen schmalen Bereich des Pfades 10 gebildet sein kann oder durch eine sehr lange Länge eines Kanals, der zum Regler führt. Der Widerstand 6 verursacht einen beträchtlichen Druckabfall in der Luft, die durch in hindurchfließt. Nachdem sie durch den Auslaß 8 des Reglers geflossen ist, wird die Luft zur Vakuumquelle gesaugt.
Das in Fig. 2 gezeigte System regelt das Teilvakuum in der Abzugshaube 20 gegenüber der Umgebung. Das konstante Teilvakuum schafft eine konstante Luftgeschwindigkeit innerhalb der Abzugshaube, unabhängig davon, wie weit die Tür 26 der Abzugshaube geöffnet ist (vorausgesetzt, daß die Vakuumquelle stark genug ist). Um ein konstantes Teilvakuum und eine Gasgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, muß die der Volumenfluß in die Abzugshaube 20 variiert werden. Das System in Fig. 2 paßt sich schnell an Veränderungen an, um das Teilvakuum aufrechtzuerhalten.
Wenn der Fluß in die Abzugshaube 20 oder eine andere Einrichtung aus der Umgebung ferner eingeschränkt wird (etwa wenn die Tür 26 geschlossen ist), findet ein vorübergehender Druckabfall in der Abzugshaube 20 (PAG) statt. PAG würde niedrig bleiben, wenn die Abzugshaube 20 direkt mit der Vakuumquelle ohne den Regler aus Fig. 1 verbunden, wäre. Bei der Anordnung aus Fig. 2 verursacht der Abfall des Drucks PREG in der Abzugshaube einen Druckabfall in der Referenzkammer 74. Aufgrund dieser Abnahme von und des Gleichbleibens des Umgebungsdrucks PENV bewegen sich die Platten 55 und 51 und das bewegliche Gitter 96 nach links, wodurch die Kanäle 88 verengt werden. Die Verengung der Kanäle 88 vergrößert den Widerstand zwischen dem Bereich 20 und der Vakuumquelle, wodurch der vergrößerte Widerstand zwischen dem Bereich 20 und der Umgebung ausgeglichen wird, so daß ein konstantes Teilvakuum im Bereich 20 aufrechterhalten wird. In gleicher Weise verursacht die Abnahme des Widerstandes des Flusses aus der Umgebung in dem Bereich 20, wenn etwa die Tür 26 der Einrichtung geöffnet wird, einen momentanen Anstieg von PREG, was wiederum bewirkt, daß sich die Platten 55 und 51 und das bewegliche Gitter 96 nach rechts bewegen. Diese Bewegung des beweglichen Gitters 96 vermindert den Widerstand zwischen dem Bereich 20 und der Vakuumquelle und wirkt jedem vorübergehenden Druckanstieg in der Einrichtung entgegen.
In ähnlicher Weise verursacht ein Anwachsen des Umgebungsdrucks PENV, das sich das bewegliche Gitter 96 nach links bewegt, so daß eine konstante Druckdifferenz zwischen den Referenzdruckkammern 74 und 72 aufrechterhalten wird. Die Bewegung des beweglichen Gitters 96 in dieser Richtung vergrößert den Widerstand auf den Fluß zwischen dem Bereich 20 und der Vakuumquelle, wodurch der Druck im Bereich 20 vergrößert wird und ein weitgehend konstantes Teilvakuum aufrechterhalten wird. In ähnlicher Weise bewirkt ein Abfall des Umgebungsdrucks, daß sich das bewegliche Gitter 96 nach rechts bewegt und eine konstante Druckdifferenz zwischen den Referenzdruckkammern 74 und 72 aufrechterhalten wird, wodurch die konstante Druckdifferenz zwischen dem Bereich 20 und der Umgebung, d. h., das konstante Teilvakuum in der Einrichtung, aufrechterhalten wird.
Die Anordnung in Fig. 2 kann außerdem ein weitgehend konstantes Teilvakuum trotz Veränderungen in der Stärke der Vakuwmquelle aufrechterhalten, die auftreten können, wenn ein "Übersprechen" zwischen den Flußreglern auftritt - d. h., wenn die Flußrate sich in anderen, parallelen Gaspfaden einer gemeinsamen Vakuumpumpe ändern. Ein Anwachsen der Stärke der Vakuumquelle würde zu einem Abnehmen es Drucks PREG in dem Bereich führen, wenn der Regler nicht zwischen der Vakuumquelle und der Einrichtung angeordnet wäre. Im System in Fig. 2 bewirkt jedoch das Ansprechen der vergrößerten Stärke der Vakuumquelle einen geringfügigen Abfall des Drucks im Bereich 20, was wiederum bewirkt, daß sich das bewegliche Gitter 96 nach links bewegt, was den Flußwiderstand zwischen dem Bereich 20 und der Vakuumquelle vergrößert, wodurch die vergrößerte Stärke der Vakuumquelle ausgeglichen wird. In ähnlicher Weise bewirkt eine Abnahme der Stärke der Vakuumquelle eine Bewegung des beweglichen Gitters 96 nach rechts, was den Flußwiderstand des Reglers vermindert, und die verminderte Stärke der Vakuumquelle wird ausgeglichen.
Auf diese Weise führt das System aus Fig. 2 zu einem sehr schnellen Ansprechen auf Veränderungen des Umgebungsdrucks, der Stärke der Vakuumquelle und des Öffnens und Schließens der Tür 26 der Abzugshaube.
Für die fehlerfreie Funktion des Reglers sind bestimmte Bedingungen erforderlich. Um das gewünschte Teilvakuum zu erhalten, muß die Vakuumquelle stark genug sein, um die notwendige Druckdifferenz zwischen den Refrenzdruckkammern 74 und 72 zu schaffen. Ferner darf der Widerstand zwischen der Umgebung und der Einrichtung nicht zu hoch oder zu niedrig sein. Wenn beispielsweise die Einrichtung hermetisch von der Umgebung angedichtet ist, wird das bewegliche Gitter 96 so weit wie möglich nach links gedrückt (so daß es den Anschlag 34 berührt), wodurch ein so hoher Flußwiderstand wie möglich erzeugt wird. In dieser Situation könnte Luft aus der rechten Referenzkammer 72 an der rechten Platte 51 vorbei gesaugt werden, wenn nicht eine wirkungsvolle Dichtung (wie eine flexible Membran) vorhanden ist, die die rechte Referenzkammer 72 und den Pfad 10 trennt. (Die Gitter können so ausgebildet sein, daß die Gitterposition, die den größten Widerstand bewirkt, noch einen geringfügigen Fluß aus dem Bereich 20 zur Vakuumquelle zuläßt.) Wenn zu wenig Widerstand zwischen der Umgebung und dem Bereich 20 herrscht, kann das bewegliche Gitter 96 so weit wie möglich nach rechts gedrückt werden (so daß es den Anschlag 33 berührt), wodurch es so wenig Widerstand wie möglich zuläßt. In einer solchen Situation wird das Teilvakuum im Bereich 20 nicht so groß sein wie gewünscht. (Es können elektrische Kontakte oder andere Arten von Sensoren oder Schaltern verwendet werden, um ein Signal zu erzeugen, wenn einer der Anschläge 34 und 33 berührt wird.)
Wie oben bemerkt wurde, zeigt Fig. 7 eine Vorrichtung, die dem Aufbau der Vorrichtung in Fig. 1 ähnelt. Gegenüber der Vorrichtung aus Fig. 1, die vertikal angeordnet ist, ist die Vorrichtung in Fig. 7 horizontal angeordnet. Die Vorrichtung in Fig. 7 nutzt das Gewicht der Platten 51 und 55 zur Schaffung eines Rückstell-Drehmoments. Die Vorrichtung in Fig. 7 verwendet die geteilte Tragflächenstruktur zur Schaffung eines Widerstands gegenüber dem Fluß anstelle der lauteren Widerstandsstruktur, die bei der Vorrichtung in Fig. 1 verwendet wird. Die Vorrichtung aus Fig. 1 kann naturgemäß einfach angepaßt werden, so daß eine horizontale Ausrichtung erzielt werden kann und eine Widerstandsstruktur mit geteilten Tragflügeln verwendet werden kann.
Die untere Referenzkammer 72 in der Vorrichtung in Fig. 7 ist über die Öffnung 71 dem Umgebungsdruck ausgesetzt, entsprechend dem System aus Fig. 2. Die obere Kammer 74 in der Vorrichtung in Fig. 7 ist jedoch nicht direkt zu einem Bereich hin geöffnet, in dem ein Teilvakuum aufrechterhalten wird. Stattdessen ist diese Kammer 74 für Gas im Pfad geöffnet. Der Druck auf die Unterseite 56 der oberen Platte ist derselbe wie der Druck auf die Oberseite 52 der unteren Platte.
Eine flexible Membran 77 wird dazu verwendet, die untere Referenzkammer 72 von Gas im Pfad 10 zu trennen. Der Bereich der Referenzdruckseite 53 der unteren Platte, der außerhalb der flexiblen Membran 77 liegt, wird dem gleichen Druck ausgesetzt wie die obere Referenzkammer 74. (Flexible Membranen können ferner in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 benutzt werden, um beide Referenzkammern 74 und 72 vorm Pfad 10 zu trennen. Um die gewünschte Druckdifferenz zwischen den zwei Referenzkammern in der Vorrichtung in Fig. 1 zu schaffen, sollten die Flächen der Referenzdruckseiten 57 und 53 der Platten, die ihren jeweiligen Referenzdrücken PENV und PAG ausgesetzt sind, annähernd gleich sein.)
Die Position des beweglichen Gitters 96 in der Vorrichtung gemäß Fig. 7 ist abhängig vom Druck in der oberen Referenzkammer 74, dem Druck in der unteren Referenzkammer 72, der Fläche der Unterseite 53 der unteren Platte, die dem Referenzdruck in der unteren Kammer 72 ausgesetzt ist, und dem Rückstell-Drehmoment 99 (das bewirkt wird durch das Gewicht der Platten 55 und 51 und des beweglichen Bereichs der geteilten Tragflügelstruktur 96, und das vermindert - oder vergrößert werden kann durch ein Gegengewicht, eine Feder oder andere Mittel). Die Position des beweglichen Gitters 96 und dem entsprechend die Größe des Widerstands, der auf den Fluß durch den Pfad 10 ausgeübt wird, wird durch den Druck im Pfad 70 beeinflußt, im Gegensatz zur Vorrichtung aus Fig. 1.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 7 ist gut dazu geeignet, ein konstantes Teilvakuum in einem Bereich 20 aufrechtzuerhalten, wenn der Druck im Pfad 10 in der Nähe der Platte 51 nahezu dem Druck; im Bereich 20 entspricht. Wenn jedoch ein beträchtlicher Druckabfall zwischen dem Bereich und den Platten 51 und 55 stattfindet, ist die Vorrichtung gemäß Fig. 7 nicht so gut geeignet wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1, um ein Teilvakuum in einem Bereich aufrechtzuerhalten. Manchmal hat die Prozeßeinrichtung nur einen sehr schmalen Auslaß zur Verbindung mit der Vakuumquelle. Gelegentlich muß der Regler in der Vakuumleitung weit stromabwärts von der Einrichtung 20 angebracht werden. In diesen beiden Fällen kann ein größer Druckabfall zwischen der Einrichtung und dem Regler auftreten, und demzufolge kann der Druck im Pfad 10 innerhalb des Reglers sich beträchtlich vom Druck innerhalb der Einrichtung 20 unterscheiden. Da der Widerstand, der durch die Vorrichtung in Fig. 1 geschaffen wird, nicht vom Druck im Pfad 10 abhängig ist, ist diese besser dazu geeignet, ein konstantes Teilvakuum in diesen Fällen zu schaffen. Da der Widerstand, der durch die Einrichtung gemäß Fig. 7 geschaffen wird vom Druck im Pfad 10 in der Nähe der unteren Platte 51 abhängt, sollten die Gitter 96 und 97 stromabwärts der Platte 51 angeordnet sein, falls die Vorrichtung dazu verwendet wird, ein konstantes Teilvakuum in einem Bereich zu gewährleisten. Andernfalls werden die Gitter 96 und 97 einen veränderlichen Druckabfall zwischen dem Bereich und der Oberseite 52 der unteren Platte verursachen, und die Vorrichtung wird nicht in der Lage sein, ein konstantes Teilvakuum in dem Bereich gegenüber der Umgebung zu gewährleisten.
Wenn es jedoch gewünscht ist, einen Regler zwischen einem Lufteinlaß und einem Bereich vorzusehen, um eine konstante Druckdifferenz zwischen dem Bereich und der Umgebung zu gewährleisten, wobei der Druck in dem Bereich größer ist als der Umgebungsdruck, sollten die Gitter stromaufwärts der Platten angeordnet sein. Die Achspunkte 84 und 85, um die die Platten schwenken, sollten stromabwärts der Platten angeordnet sein. Ferner sollte die untere Kammer 72 zum Druck der Leitung hin geöffnet sein, und der Druck in der oberen Kammer sollte zur Umgebung hin geöffnet sein. Der Pfad 10 sollte direkt mit dem Bereich verbunden sein, so daß der Druck auf die Unterseite der unteren Platte im wesentlichen der gleiche ist wie der Druck im Bereich, der größer ist als der Umgebungsdruck. Diese Druckdifferenz zwischen den oberen und unteren Kammern drängt die Platten nach oben und bewirkt dadurch, daß die Gitter weiteren Widerstand gegen den Fluß leisten. Das Rückstell-Drehmoment kann auf einfache Weise durch das Gewicht der Platten und des beweglichen Gitters bewirkt sein, und es sollte die Öffnung der Kanäle durch die Gitter bewirken.
In vergleichbarer Weise kann die Vorrichtung aus Fig. 1 dazu angepaßt werden, um einen Luftquelle mit einem Bereich zu verbinden und einen höheren Druck auf einem konstantem Niveau in dem Bereich gegenüber der Umgebung aufrechtzuerhalten. Um eine solche Anpassung zu erreichen, ist die linke Referenzkammer 74 zur Umgebung hin geöffnet, und die rechte Referenzkammer 72 ist mit dem Bereich verbunden. Die Oberseite der Vorrichtung ist mit der Luftquelle verbunden anstelle der Vakuumquelle, während die Unterseite der Vorrichtung weiterhin mit einem Bereich verbunden ist. Wenn der Umgebungsdruck abfällt oder der Druck der Luft aus der Quelle ansteigt, wächst der Widerstand auf den Fluß an. Wenn der Umgebungsdruck ansteigt oder der Druck der Quelle abfällt, nimmt der Widerstand auf den Fluß ab. Das rückstellende Drehmoment sollte dahin wirken, daß die Kanäle durch die Gitter geöffnet werden. Da die Position des beweglichen Gitters 96 nicht direkt durch den Druck im Pfad 10 beeinflußt wird, können die Gitter oberhalb oder unterhalb der Platten angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt zwei Regler 41 und 42, die parallel angeordnet sind zur Schaffung konstanter Teilvakuumbereiche in zwei getrennten Abzugshauben 20 und 20'. Wie in der Anordnung in Fig. 2 findet ein beträchtlicher Druckabfall zwischen jedem Bereich 20 und 20' und seinem entsprechenden Regler 41 und 42 statt, der durch eine Art von Widerstand 6 verursacht wird. In dieser alternativen Ausführungsform sind die Platten 55 und 51 starr miteinander verbunden, und der Widerstand wird durch den Rand der unteren Platte 51 erzeugt. Das Gewicht der Platten 55 und 51 und der Stange, die sie verbindet, erzeugen eine Rückstellkraft, die dahin wirkt, den Widerstand auf den Fluß zu vermindern. Die obere Referenzkammer 74 ist direkt mit dem Bereich 20 oder 20' stromaufwärts des Widerstands 6 verbunden. Die untere Referenzkammer 72 ist zur Umgebung hin geöffnet, welcher gegenüber das Teilvakuum in dem Bereich aufrechtzuerhalten ist.
Mit dieser Anordnung kann ein konstantes Teilvakuum in jeder der Abzugshauben erhalten werden, selbst wenn ihre für oder die Tür der anderen Abzugshaube geöffnet und geschlossen werden kann. Unterschiedliche Teilvakuumbereiche können in jeder der Abzugshauben 20 und 20 auf einfache Weise durch verschiedene Rückstellkräfte für jeden der Regler geschaffen werden - d. h., Platten mit verschiedenen Gewichten.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung des Stromes eines Gases von einer Umgebung mit einem Druck (PENV) über einen Bereich (20) mit einem Druck (PREG) zu einer Absaugeinrichtung (8) unter Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten Teilvakuums in dem Bereich in bezug auf die Umgebung, welche Vorrichtung umfaßt:

- eine Leitung, die an einen Pfad (10) bildet, durch den Gas von dem Bereich (20) zu der Absaugeinrichtung (8) strömt;

eine Kammer (74) in der Nähe des Pfades;

- eine erste Platte (55) und eine zweite Platte (51), die auf gegenüberliegenden Seiten des Pfades scharnierförmig montiert sind, derart, daß jede Platte um einen Achspunkt (85, 84) schwenkbar ist und die beiden Platten im wesentlichen parallel zueinander liegen, wobei die erste Platte und die zweite Platte eine Pfadseite (56, 52), die dem Pfad zugewandt ist, und eine Außenseite (57, 53), die von dem Pfad abgewandt ist, aufweisen;

- wobei die erste Platte (55) zwischen der Kammer (74) und dem Pfad (10) angeordnet ist, derart, daß die Außenseite (57) der ersten Platte der Kammer (74) zugewandt ist, und wobei die Außenseite (53) der zweiten Platte dem Umgebungsdruck (PENV) zugewandt ist; und

mit Widerstandseinrichtungen (96), die in den Platten angebracht sind und den Strom entlang des Pfades auf der Grundlage der Position der Platten variabel behindern;

gekennzeichnet durch

eine Leitung (73), die die Kammer (74) und den Bereich (20) verbindet, derart, daß die Rückseite (57) der ersten Platte dem Drucks (PAG) in dem Bereich zugewandt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Widerstandseinrichtung ein festes Gitter (97) umfaßt, das in dem Pfad unbeweglich in bezug auf den Pfad (10) angeordnet ist, sowie ein bewegliches Gitter (96), das scharnierförmig an der ersten und zweiten Platte (55, 51) in Punkten (87, 86) angebracht ist, die von den Achspunkten (85, 84) entfernt liegen, wobei das bewegliche Gitter in eine Position unmittelbar angrenzend an das feste Gitter gebracht werden kann, so daß, wenn das bewegliche Gitter in bezug auf das feste Gitter bewegt wird, der Widerstand auf den Strom sich ändert.

3. System nach Anspruch 2, bei dem das bewegliche Gitter (96) einen ersten Bereich eines Tragflügels und das feste Gitter (97) einen zweiten Bereich eines Tragflügels aufweist, derart, daß, wenn die Widerstandseinrichtung den geringsten Widerstand erzeugt, die beiden Tragflügelbereiche einen vollständigen Tragflügel bilden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Außenseiten (57, 53) der ersten und zweiten Platten (55, 51) wirksame Bereiche aufweisen, die den Bezugdrücken (PREG, PENV) zugewandt sind und die wirksamen Bereiche der ersten und zweiten Platten im wesentlichen gleich sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Rückstelleinrichtung (99, 90), die die Platten (55, 51) in eine Richtung vorspannt, in der der Widerstand auf den Strom verringert wird.

6. System nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einer Rückstelleinrichtung (99, 90), die die Platten (55, 51) in eine Richtung vorspannt, in der der Widerstand auf den Strom verringert wird, wobei die erste Platte (55) oberhalb des Pfades und die zweite Platte (51) unterhalb des Pfades montiert ist und die Rückstelleinrichtung das Gewicht der Platten und des beweglichen Gitters (96) umfaßt.

7. System nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei dem die Rückstelleinrichtung ein Gewicht umfaßt, das an den Platten angebracht ist, so daß ein Drehmoment um die Achspunkte entsteht.

8. System nach Anspruch 5, bei dem die erste Platte oberhalb des Pfades und die zweite Platte unterhalb des Pfades montiert ist und die Rückstelleinrichtung das Gewicht der Platten umfaßt.