DE2605660C2 - Verfahrenschromatograph - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verfahrenschromatograph, mit einem in ein Trägerfluidum bzw. einen Gasstrom
eingeschaltetes Probeeingabeventil, das bei Betätigung in den Trägergasstrom eine gasförmige Probe
aus einem Gemisch einzelner Komponenten injiziert, die zur Analyse voneinander zu trennen sind, mit einer
auf ein Fluidumdrucksignal ansprechenden Einrichtung zur Betätigung des Probeeingabeventils, einer an letzterer
angeschlossenen chromatographischen Säule zur Aufnahme des Trägergasstroms von diesem Ventil und
zur Auftrennung der Komponenten des Probengemisches, mit einem an den Ausgang der Säule angeschlossenen,
auf Konzentrationsänderungen ansprechenden Detektor zur Aufnahme des Trägergases mit den getrennten
Probenkomponenten, wobei der Detektor eine auf die Zusammensetzung des ihn durchströmenden
Fluidums bezüglich Trägergas und Komponentenbeimischung ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines
zeitlich veränderlichen Fluidumdrucksignals aufweist, dessen Größe von der momentanen Komponentenkonzentration
abhängt, und mit einer Druckfluidumversorgung zum Betrieb einer pneumatischen Regeleinrichtung
mit integriertem fluidumdruckbetätigten Taktgeber.
Aus der Literaturstelle »Handbuch der Gaschromatographie«,
2. Auflage 1970, Seiten 657-659, 671-673, 681 und 682 ist ein Gas-Chromatograph bekannt, bei
welchem pneumatisch arbeitende Steuereinrichtungen und auch ein pneumatischer Probengeber zur Anwendung
gelangen. An den Ausgang der chromatographischen Säule ist ein auf Konzentration einer Probenkomponente
ansprechender Detektor angeschlossen, der verschiedene Ausführungen haben kann wie beispielsweise
Elektroneneinfangdetektor, Wärmeleitfähigkeitsmeßzelle oder Gasdichte-Waage.
Aus der DE-AS 12 48 337 ist eine Anordnung zur Aufrechterhaltung einer einstellbaren Temperatur der Trennsäule eines Gas-Chromatographen bekannt, die sich in einem geschlossenen Behälter befindet, der mit einem mit Eingangs- und Ausgatigsleitung versehenen, von einem Wärmeträger durchströmten Heizmantel
Aus der DE-AS 12 48 337 ist eine Anordnung zur Aufrechterhaltung einer einstellbaren Temperatur der Trennsäule eines Gas-Chromatographen bekannt, die sich in einem geschlossenen Behälter befindet, der mit einem mit Eingangs- und Ausgatigsleitung versehenen, von einem Wärmeträger durchströmten Heizmantel
so umgeben ist, wobei in dem Behälter ein Temperaturfühler angeordnet ist. Bei dieser bekannten Anordnung soll
die Aufgabe gelöst werden, eine Anordnung zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur der Trennsäule
eines Gas-Chromatographen zu schaffen, die ohne elektrische Hilfsenergie arbeitet und es darüber hinaus
gestattet, die Temperatur der Trennsäule nach Belieben einzustellen. Das Wesentliche dieser bekannten Anordnung
besteht darin, daß in der Ausgangsleitung eines Heizmantels ein Stellglied angeordnet ist, das über einen
vom Temperaturfühler gesteuerten Regler derart betätigt wird, daß die Standhöhe des verflüssigten Wärmeträgers
im Heizmantel und damit der Wärmeübergang zu dem zu temperierenden Behälter in Abhängigkeit
von der konstant zu haltenden Temperatur einge-
b5 stellt wird.
Aus der DE-AS 14 48 081 ist schließlich eine servomechanische Anordnung zur Steuerung des Stellmotors
einer Regeleinrichtung für chemische Prozesse auf-
grund chromatographischer Messungen bekannt, mit einem
Zeitschaltwerk, welches periodisch ein Ventil zur Eingabe einer Produktprobe in eine chromatographische
Meßvorrichtung, sowie eine an deren Ausgang angeschlossene Signalspitzen-Auswählvorric'.itung enthält,
wobei an die Signalspitzen-Auswählvorrichtung eine Steuereinrichtung zur stufenweise:' Steuerung des
von einer Hilfsenergie getriebenen Stellmotors entsprechend der Höhe der pro Meßzyklus auftretenden, der
ausgewählten Komponente zugehörigen Signalspiize angeschlossen ist.
Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, den Verfahrenschromatograph
der eingangs definierten Art insbesondere derart zu verbessern, daß die Möglichkeit einer fehlerhaften Messung
bzw. von falschen Meßsignalkomponenten vollständig ausgeschaltet wird.
Ausgehend von dem Verfahrenschromatographen der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die pneumatische Regeleinrichtung
eine Meßaktivierungseinrichtung mit einem Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber zur Zeitmessung
nach der Probeninjektion und einer an den Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber gekoppelten Logikfunktionseinheit,
welche durch den Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber betätigbar ist, und einen Retentionszeitspeicher zur
Speicherung von Informationen, welche den der Probeninjektion folgenden Zeitpunkt anzeigen, in dem das
der interessierenden Probenkomponente zugeordnete Meßsignal festgestellt wird, enthält, wobei ein der zu
erfassenden, interessierenden Probenkomponente entsprechendes Meßsingal zu einer auswertenden Schaltung
durchschaltbar ist und der Retentionszeitspeicher hinsichtlich des Zeitpunktes des Auftretens des Spitzenwerts
der interessierenden Probenkomponente auf den jeweils letzten Wert einstellbar ist, so daß die Meßaktivierungseinrichtung
bei einer Analyse jeweils das Retentionszeitfenster der davorliegenden Analyse benutzt.
Der Verfahrenschromatograph nach der Erfindung weist also pneumatische oder strömungsmittelbetätigte
Einrichtungen zur Durchführung aller mit dem Verfahrenschromatographen zusammenhängenden Funktionen,
sowie pneumatisch aktivierte Regeleinrichtungen nebst Zeitgebereinrichtungen auf, so daß also der Einsatz
von elektrischer Energie oder Flammenenergie vollständig überflüssig wird.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
2 und 3.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer pneumatischen
Chromatographenanlage gemäß der Erfindung,
F i g. 2 eine Reihe von zeitlich aufeinander ausgerichteten Kennlinien zur graphischen Veranschaulichung
bestimmter Merkmale der Arbeitsweise der Anlage,
Fig.3 einen lotrechten Schnitt zur Ve>anschaulichung
des Aufbaus eines für die Verwirklichung der t>0 Erfindung geeigneten Logikelements,
F i g. 4 eine vereinfachte schematische, symbolische Darstellung der Art und der Arbeitsweise des Logikelements
gemäß F i g. 3 und
F i g. 5A und 5B gemeinsam eine schematische, symbolische
Darstellung von Einzelheiten der bei der erfindungsgemäßen Anlage vorgesehenen pneumatischen
Regeleinrichtungen.
In F i g. 1 ist ein Verfahrenschromatograph mit einem isolierten Gehäuse 10 dargestellt, das am Einsatzort
montierbar ist und welches die grundsätzlichen, vollpneumatischen Arbeitseleniente enthält Diese Elemente
umfassen ein Probeneingabeventil 12, das einen kontinuierlichen
Strom von Probenfluidum und Trägergas aufnimmt, zwei in Reihe geschaltete und an das Probenventil
angeschlossene Säulen 14 und 16 sowie einen Detektor 18, welcher die voneinander getrennten Komponenten
bei ihrem Austritt aus der Säule 16 aufzunehmen vermag.
Das Probeneingabeventi! 12 kann gemäß der US-PS
37 48 833 konstruiert sein. Gemäß dieser Patentschrift weist das Probenver.til zwei rechteckige, flache Keramikteile
20A. 2OB auf, die eine Reihe von miteinander verbundenen Strömungsleitungen festlegen und zur Ermöglichung
einer relativen Verschiebung (parallel zur Zeichnungsebene) zwischen
1. einer in ausgezogenen Linien dargestellten Probeneingabeposition
und
2. einer in gestrichelten Linien dargestellten Füll/ Rückspülposition
angeordnet sind. In der letztgenannten Position wird ein
Strom des Probenfluidums aus dem Verfahren über die Ventilleitungen bzw. -durchgänge zu einem Probenvolumen
22 einer vorbestimmten Größe, z. B. von 1 cm3, geleitet. Wenn das Ventil in seine Eingabeposition umgestellt
wird, wird die im Volumen 22 enthaltene Probe durch den Strom eines Trägergases (typischerweise Helium)
in die und durch die Säulen 14 und 16 geführt, welche die Probenkomponenten längs ihrer Strömungsbahn auftrennen, so daß durch den Detektor 18 die Konzentrationen
an den einzelnen Komponenten gemessen werden können.
Der Detektor 18 weist eine Meßdüse 26 auf, die ein Drucksignal zu liefern vermag, welches der Dichte (d. h.
der Konzentration) der austretenden Komponenten proportional ist. Dieser Detektor enthält vorzugsweise
eine Strömungskompensation in Form eines in Reihe geschalteten Kapillarrohrs 28. dessen Arbeitsweise in
der am gleichen Tag von derselben Anmelderin eingereichten
deutschen Patentanmeldung (DE-OS 26 05 558) mit dem Titel »Pneumatischer Detektor für
einen Gaschromatographen« beschrieben ist. Der Detektor weist zudem einen ebenfalls in dieser Parallelanmeldung
beschriebenen pneumatischen Verstärker 30 auf, welcher ein einen verhältnismäßig hohen Pegel besitzenden
pneumatisches Ausgangssignal erzeugt, das durch seine aufeinanderfolgenden Signalspitzen (wie
bei 32 angedeutet) die gemessenen Konzentrationen an den getrennten Komponenten des Probenfluidums anzeigt.
Das pneumatische Meßsignal 32 wird über eine Leitung 40 zu einer allgemein mit 42 bezeichneten vollpneumatischen Regeleinheit geleitet. Diese Einheit
weist Einrichtungen zur Verarbeitung des Signals auf noch näher zu erläuternde Weise auf, um dabei eine
spezielle, interessierende Signalspitze auszuwählen und ein sog. »Trend«-Ausgangssignal zu liefern, das zu einer
entfernten Stelle, z. B. zu einer Steuer- bzw. Regelzentrale, übertragen wird, um an eine Vsrfahrensregelvorrichtu^g
od. dgl. angelegt zu werden. Die Regeleinheit 42 weist außerdem Einrichtungen zur periodischen Erzeugung
eines pneumatischen Probeneingabesignals für das Probenventil 12 auf. um dadurch jeden Arbeitszyklus
einzuleiten. Das zuletzt genannte Signal wird über
eine Leitung 44 zu einer druckempfindlichen Vorrichtung 46 (z. B. zu einer als »Bellofram« bezeichneten
Vorrichtung) übertragen, welche das Probenventil 12 aus seiner Füll/Rückspülposition in die Eingabeposition
umschaltet.
Die Regeleinheit 42 weist einen Takt- bzw. Zeitgeber in Form eines pneumatischen Sägezahngenerators 50
auf, der ein Drucksignal 54 in Form einer sägezahnförmigen Welle mit einer Reihe von identischen, linearen
Sägezähnen erzeugt. Dieses Signal wird einem Probenimpulsgenerator 56 eingegeben, der seinerseits die bei
58 angedeuteten periodischen Probeneingabeimpulssignale abgibt.
Eine der von der Regeleinheit 42 durchgeführten speziellen Funktionen ist diejenige der Auswahl einer speziellen,
interessierenden Signalspitze aus den zahlreichen Signalspitzen des Meßsignals 32. Allgemein kann
gesagt werden, daß die interessierende Signalspitze stets ungefähr zum gleichen Zeitpunkt nach der Probeneingabe
auftritt, weshalb die Regeleinheit 42 mit einem Taktgeber ausgestattet ist, welcher ein »Meßfenster«
kurz vor dem vorher bestimmten Zeitpunkt des Auftretens der gewünschten Signalspitze öffnet, so daß das
Meßsignal entsprechend verarbeitet werden kann, um ein nur auf dem interessierenden Peak beruhendes
Trend-Ausgangssignal zu liefern. In der Praxis variiert allerdings der Zeitpunkt des Auftretens des interessierenden
Peaks in Abhängigkeit von sich ändernden Bedingungen, wie Temperatur, Trägergasstrom oder Säulenalterung,
weshalb die Regeleinheit 42 zur Gewährleistung der Auswahl des richtigen Peaks selbstanpassende
Einrichtungen aufweist, welche das Meßfenster so steuern, daß es Änderungen in der Retentionszeit nachfolgen
kann. Außerdem vermag sich die Schaltung selbst an innerhalb der Regeleinheit 42 auftretende
Schwankungen anzupassen, die beispielsweise durch Temperatur- oder Speiseluftdruckänderungen hervorgerufen
werden können.
Die pneumatische Regeleinheit 42 gemäß Fig. 1 weist weiterhin einen Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber
60, im folgenden einfach als »Meßfenster-Zeitgeber« bezeichnet, auf, welcher das Sägezahnsignal vom Sägezahngenerator
50 aufnimmt und ein bei 62 angedeutetes Meßfensteröffnungssignal abgibt, wenn der sägezahnartig
verlaufende Druck einen Wert entsprechend einem Zeitpunkt (vgl F i g. 2) erreicht hat, der um eine
vorbestimmte Zeitspanne vor dem erwarteten Auftreten der interessierenden Signalspitze aus der chromatographischen
Säule 16 liegt. Dieses Meßfensteröffnungssignal wird durch eine noch zu erläuternde Einrichtung
erzeugt, welche das Sägezahndrucksignal mit einem vorher in einem Spitzen-Zeitspeicher 64 gespeicherten
Druck vergleicht. Dieser Speicher 64 wird bei jedem Zyklus durch noch zu erläuternde Einrichtungen bezüglich
der Retentionszeit auf den neuesten Stand gebracht, so daß sein Druck die aktuelle Auftrittszeit der interessierenden
Peaks während des vorhergehenden Zyklus wiedergibt.
Das Fensteröffnungssignal 62 wird zu einer Logikfunktionseinheit 66 geleitet, die einen Teil einer Funktionseinheit
bildet, die allgemein als Peak bezeichnet werden kann. Das Meßsignal 32 wird ebenfalls zur Logikeinheit
66 geleitet, die auf noch näher zu beschreibende Weise in einer »Niedrig«-Speichereinheit 70 einen
Druck entsprechend dem Mindestsignalpegel 72 unmittelbar vor dem Auftreten des interessierenden Peaks
74 und in einer »Hoch«-Speichereinheit 76 einen Druck entsprechend der Höhe des interessierenden Peaks
speichert. Diese beiden Drücke werden in einer Differenzbildungsvorrichtung 77 miteinander kombiniert,
um dadurch ein Ausgangssignal 78 zu liefern, das einen Trend-Speicher 80 zur Lieferung des Trend-Ausgangssignals
82 eingespeist wird. Die Logikfunktionseinheit 66 überträgt außerdem über eine zum Meßfenster-Zeitgeber
60 führende Leitung 84 einen Zeitgeber-Änderungssignalimpuls. Dieser Signalimpuls, der im Augenblick
des Abgreifens des interessierenden Peaks auftritt, dient dazu, im Retentions-Zeitspeicher 64 einen Druck
des Sägezahnsignals 54 entsprechend dem Druck zum Zeitpunkt des Abgreifens des Peaks zu speichern, so
daß der gespeicherte Druck jederzeit den Zeitpunkt des Auftretens des Peaks während des vorhergehenden Betriebszyklus
darstellt. Der Meßfenster-Zeitgeber wird auf diese Weise automatisch so justiert, daß er den interessierendem
Peak nachfolgt, falls der Zeitpunkt des Auftretens dieses Peaks aus irgendeinem Grund Änderungen
unterworfen ist.
Zur Durchführung der verschiedenen Regelfunktionen verwendet die bevorzugte Regeleinheit 42 eine Anzahl
von pneumatischen »Logikelementen«, die zur Lieferung der erforderlichen Steuer- bzw. Regelsignale und
zur Durchführung der erforderlichen Funktionen untereinander und mit anderen Arten von pneumatischen
Vorrichtungen verbunden sind. Allgemein kann gesagt werden, daß Logikelemente Vorrichtungen sind, die ein
oder mehrere Eingangssignale aufzunehmen und ein oder mehrere Ausgangssignale in Übereinstimmung mit
einer bestimmten logischen Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignalen, welche durch die Konstruktion
oder Anordnung der Logikelemente vorherbestimmt ist, zu erzeugen vermögen.
Logikelemente können als Grundbaubiock für eine Vielfalt spezialisierter Geräte verwendet werden, beispielsweise
für die bei der beschriebenen Regeleinheit 42 verwendeten Flip-Flops, Komparatoren, Rückschlagventile
usw. Ein besonders bevorzugtes Logikelement (in der von derselben Anmelderin am gleichen Tag
eingereichten deutschen Patentanmeldung (DE-OS 26 05 639) mit dem Titel »Vorrichtung zur Temperaturregelung bei einem Chromatographen« beschrieben)
besteht im wesentlichen aus einer Stapelanordnung von aneinander angepaßten Teilen, die einmal zwei innere
Kammern festlegen, die durch eine flexible Membran voneinander getrennt sind, welche ihrerseits durch die
in den Kammern herrschenden Strömungsmitteldrücke in eine von zwei Endstellungen auslenkbar ist, in denen
die Membran abwechselnd das eine oder das andere von zwei Ventilen zur Steuerung des Strömungsmittels
durch zugeordnete Eingangs/Ausgangs-Leitungen öffnet, und weiche zum anderen einen Satz von Durchgängen
bzw. Kanälen zur Leitung der Strömungsmitteldruck-Steuersignale zu den genannten inneren Kammern
bilden, um dadurch das öffnen und Schließen der beiden Ventile zu steuern.
Zum besseren Verständnis veranschaulicht F i g. 3 einen Querschnitt durch dieses Logikelement entsprechend
F i g. 2 obiger Parallelanmeldung. Gemäß F i g. 3 weist das Logikelement 88 eine flexible, zentrale Membran
90 auf, die längs ihres Umfanges zwischen zwei identischen, jedoch einander zugekehrt angeordneten,
aus Kunststoffgußteilen bestehenden Abstandstücken 92 und 94 fest verspannt ist. Diese Abstandstücke legen
aufgrund ihrer inneren Formgebung zwei Hauptdruckkammern 96 und 98 auf gegenüberliegenden Seiten der
Membran 90 fest. Die in diesen Kammern herrschenden Signaldrücke üben entsprechende Kräfte auf die Mem-
bran aus, durch welche letztere entweder aufwärts oder abwärts ausgelenkt wird.
Die Membran 90 trägt eine koaxiale Ventilsteueranordnung 100 in Form zweier identischer, aneinander
angepaßter Kunststoffscheiben 102 und 104, die erhabene Mittelteile aufweisen, in deren Enden kleine Bohrungen
zur Aufnahme der zugeordneten Haltefinger von Ventilschäften, weiche in die Bohrungen eingeklebt sind,
versehen sind. Zwei äußere flexible Membranen 110 und
112 sind jeweils zwischen einen Ventilschaft und die zugeordnete Kunststoffscheibe 102 bzw. 104 eingeklebt,
so daß sie die Primärkammern % bzw. 98 gegenüber zugeordneten Sekundärkammern 114 bzw. 116 abdichten,
die jeweils in einander identischen, aber zueinander entgegengesetzt angeordneten Kunststoffgußteilen 118
bzw. 120 ausgebildet sind, welche ihrerseits unter Abdichtung an den Abstandsstiicken 92 bzw. 94 befestigt
sind. Diese Kunststoffgußteile sind mit koaxialen Innenrohren 122 bzw. 124 mit koaxialen Innendurchgängen
126 bzw. 128 versehen, welche in der Nähe des jeweiligen
Ventilschafts 106 bzw. 108 münden und dabei zwei Ventilöffnungen 130,132 festlegen, welche durch an den
Enden der Ventilschäfte vorgesehene Ventilsitze in komplementärer Weise abwechselnd schließbar sind, je
nach dem, ob sich die Membran 90 in ihrer oberen oder in ihrer unteren Stellung befindet. Um das obere Rohr
122 herum ist eine Vorbelastungsfeder 134 angeordnet, welche die Membran in ihrer unteren Endstellung hält,
in welcher die Ventilöffnung 132 geschlossen ist. Diese Feder kann auch am unteren Rohr 114 vorgesehen werden,
wenn eine Vorbelastung der Membran in Gegenrichtung gewünscht wird.
Die koaxialen Durchgänge 126, 128 nebst den zugeordneten Ventilöffnungen 130 bzw. 132 sind mit entsprechenden,
in Fig.3 nicht vollständig dargestellten Eingangs/Ausgangsleitungen in Reihe geschaltet, die im
Logikelement 88 weitere Durchgänge bilden, welche zu Anschlußöffnungen bzw. Zulassen in der Außenfläche
des Logikelements führen. Eine Eingangs/Ausgangsleitung weist einmal einen Durchgang vom oberen Ende
des koaxialen Durchgangs 126 zu einer äußeren Anschlußöffnung
und zum anderen einen Durchgang auf, der von der oberen Sekundärkammer 114 zu einer weiteren
Anschlußöffnung führt. Die andere Eingangs/Ausgangsleitung weist auf ähnliche Weise einmal einen
Durchgang vom unteren Ende des koaxialen Durchgangs 128 zu einer äußeren Anschlußöffnung und andererseits
einen Durchgang bzw. Kanal von der unteren Druckkammer 116 zu einer anderen Anschlußöffnung
auf. Das Logikelement weist noch zwei weitere Steuerdurchgänge auf. die von entsprechenden Anschlußöffnungen
bzw. Zulassen an seiner Unterseite bis zu den Primärdruckkammern 96 bzw. 98 führen, um die Anlegung
von Steuerdrucksignalen an die Membran 90 zu ermöglichen. Die Einzelheiten der vorgenannten
Durchgänge bzw. Kanäle sind nicht näher veranschaulicht, weil in der vorgenannten Parallelanmeldung offenbart.
Allgemein läßt sich sagen, daß diese Durchgänge über die Bodenfläche des Logikelements zu Zulassen
führen, um eine Verbindung mit Bohrungen in der oberen Lage einer zweilagigen pneumatischen Schaltungsplatte 150 herzustellen, auf welcher mehrere Logikelemente
und andere pneumatische Vorrichtungen montiert sind. Die untere Lage dieser Schaltungsplatte ist
gemäß der US-PS 36 31 881 mit eingeprägten, zwischen den verschiedenen Bohrungen der oberen Lage verlaufenden
Kanälen versehen, welche die Verbindung zwischen den verschiedenen Logikelementen und anderen
pneumatischen Vorrichtungen herstellen, die auf der Schaltungsplatte montiert sind und von dieser getragen
werden. Die pneumatische Schaltungsplatte 150 erfüllt mithin eine Funktion, welche gewissermaßen derjenigen
einer gedruckten Schaltungsplatte bei herkömmlichen elektronischen Geräten entspricht.
Die in den F i g. 5A und 5B im einzelnen veranschaulichte, vollpneumatische Regeleinheit 42 enthält eine
große Anzahl von Logikelementen 88 der grundsätzlich in F i g. 3 gezeigten Art, die jedoch für die Durchführung
einer Vielfalt von Funktionen angeordnet sind. Offensichtlich ist es in einer zeichnerischen Darstellung der
gesamten Regeleinheit 42 praktisch nicht möglich, jedes Logikelement in allen mechanischen Einzelheiten darzustellen,
weil eine solche Darstellung nicht nur verwirrend wäre, sondern auch das Verständnis der grundsätzlichen
Natur der Arbeitsweise der Regeleinheit erschweren würde. Zur Veranschaulichung der Einzelheiten
der Regeleinheit in den F i g. 5A und 5B ist daher ein symbolisches Schema entwickelt worden, welches zur
Darstellung des Logikelements 88 und seiner funktionellen Eigenschaften benutzt wird. Die grundsätzliche
Art dieses symbolischen Schemas ist in Fig.4 dargestellt.
In Fig.4 ist das Logikelement 88 mit einem langgestreckten
Ventilkörper 160 veranschaulicht, an den sechs Druckleitungen a, b, 1, 2, 3 und 4 angeschlossen
sind. Die Leitungen a und b entsprechen dabei den inneren Steuersignaldurchgängen des Logikelements, die zu
den Primärdruckkammern 96 bzw. 98 führen und zur Anlegung von Steuersignaldrücken an die gegenüberliegenden
Seiten der Membran 90 dienen. Die Leitung 1 entspricht dem Durchgang bzw. Kanal, welcher von einem
Zulaß durch den unteren koaxialen Durchgang 128 zur Ventilöffnung 132 führt, während die Leitung 2 dem
Durchgang bzw. Kanal entspricht, der von der unteren Sekundärkammer 116 zu einem anderen Zulaß nach außen
zurückführt. Die Leitung 3 entspricht einem Durchgang bzw. Kanal, der von einem Zulaß über den oberen
koaxialen Durchgang 126 zur Ventilöffnung 130 verläuft, während die Leitung 4 dem Durchgang bzw. Kanal
entspricht, der von der oberen Sekundärkammer 114 zu
einem weiteren Zulaß zurückverläuft.
Im Ventilkörper 160 sind zwei miteinander verbundene, mit Pfeilköpfen versehene Ventilelemente 162,
164 dargestellt, welche funktionell den von den Ventilschäften 106 bzw. 108 getragenen Ventilsitzen entsprechen
und die entsprechend den Drücken an den Leitungen a und b sowie der Kraft der Vorbelastungsfeder 134
zwischen einer linken und einer rechten Endposition verschiebbar sind. Wenn der an der Leitung a anliegende
Druck diese Elemente in die ausgezogen eingezeichnete rechte Position verlagert, ist das Element 162 auf
die Leitungen 1 und 2 ausgerichtet, wodurch angezeigt wird, daß eine pneumatische Verbindung zwischen diesen
Leitungen hergestellt ist; dieser Zustand entspricht dem Offenzustand der unteren Ventilöffnung 132. In
diesem Zustand ist das andere Element 164 nicht auf die Leitungen 3 und 4 ausgerichtet, was bedeutet, daß zwischen
diesen Leitungen keine Verbindung hergestellt und somit die obere Ventilöffnung 130 geschlossen ist.
Wenn der an der Leitung b anliegende Druck so weit ansteigt, daß er die Elemente 162,164 in die gestrichelte
linke Position verschiebt, werden die Leitungen 1 und 2 voneinander getrennt (keine Verbindung) und die Leitungen
3 und 4 miteinander verbunden. Ersichtlicherweise besteht das Logikelement somit effektiv aus zwei
getrennten, aber miteinander gekoppelten bzw. ver-
blockten Zweiwegeventilen, die durch die beiden Eingangssteuerdrücke
an den Leitungen a und b komplementär betätigbar sind.
Fi g. 4 veranschaulicht weiterhin bei 170,172 die Wirkung
der beiden Sekundärdruckkammern 114, 116 des Logikelements 88. Der in der Leitung 2 oder in der
Leitung 4 herrschende Druck erscheint dabei auch in der zugeordneten Kammer 116 bzw. 114. Wenn beispielsweise
das Element 162 durch ein Signal an der Leitung a nach rechts verlagert wird, um den Speisedruck
von der Leitung 1 an die Leitung 2 anzulegen, erscheint dieser Druck auch in der Kammer 116 zur
Verstärkung der Kraft des an der Leitung a anliegenden Signals. Die Sekundärkammern vermögen effektiv eine
positive Rückkopplungswirkung zu gewährleisten, die in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft ist. In bevorzugter
Ausführungsform betragen die Effektivflächen der Sekundärkammern einen vorbestimmten
Bruchteil der Effektivflächen der Primärdruckkammern, z. B. Vio der Effektivfläche letzterer. Die Verstärkungskraft besitzt somit eine Größe, welche das 0,1 fache der
Kraft der Hauptdruckkammer beträgt, so daß die Gesamtkraft das 1,1 fache der Steuerdruckkraft beträgt,
wenn die Drücke an den Leitungen 2 und a gleich groß sind.
Im folgenden sind die Einzelheiten der pneumatischen
Regeleinheit 42 erläutert. An der linken Seite von Fig. 5A ist ein Satz von gemeinsam mit »Taktgeber«
bezeichneten pneumatischen Vorrichtungen dargestellt, die zur Lieferung der sägezahn- und impulserzeugenden
Funktionen der Blöcke 50 und 56 gemäß F i g. 1 zusammengeschaltet sind. Der Taktgeber weist grundsätzlich
einen pneumatischen Integrator 200 der Art auf, wie sie üblicherweise bei den derzeitigen Verfahrensreglern für
die Erzeugung einer Rückführwirkung im Steuer- bzw. Regelsignal verwendet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform
wird der Integrator 200 jedoch nicht für diesen Zweck benutzt, wie dies aus der folgenden Beschreibung
noch deutlicher werden wird.
Der Integrator 200 weist einen ausbalancierbar gelagerten Kraft-Stab 202 mit einer Steuerdüse 204 auf, die
an eine Saugdüse 206 angeschlossen ist, um in einer Leitung 208 ein dem Abstand zwischen der Steuerdüse
und dem Kraft-Stab proportionales pneumatisches Signal zu erzeugen. (Anmerkung: Eine detaillierte Beschreibung
einer Saugdüse bzw. eines Aspirators der bei 206 dargestellten Art findet sich in der US-PS j5 74 486,
so daß auf die nähere Erläuterung dieses Bauteils verzichtet werden kann).
Die Saugdüse 206 wird mit Druckluft von einer Druckluftversorgung 210 (1,41 kg/cm2) gespeist, und sie
erzeugt in der Leitung 20« je nach dem Stenerdüsenabstand
einen Au.gangsdruck im Bereich von etwa 0 bis 1,05 kg/cm-'. Dieses pneumatische Signal wird an einen
Balgen 212 angelegt, um auf den Kraft-Stab 202 ein entsprechendes, entgegen dem Uhrzeigersinn wirkendes
Drehmoment auszuüben.
Das pneumatische Signal an Leitung 208 wird außerdem über ein einstellbares Drossel/Kapazitäts-Verzögerungsnetz
214 an einen anderer. Balgen 216 angelegt, der ein im Uhrzeigersinn wirkendes Drehmoment auf
den Kraft-Stab ausübt. Ein kleines festgelegtes, im Uhrzeigersinn wirkendes, zusätzliches Drehmoment wird
auf den Kraft-Stab durch eine Vorbelastungsfeder 218 ausgeübt, die beispielsweise ein Drehmoment entsprechend
einem Balgendruck von etwa 0,07 kg/cm2 erzeugt
Diese Vorbelastungswirkung kann durch die Eigenfederwirkung eines Balgens gewährleistet werden, so
daß die Notwendigkeit für eine getrennte Feder entfällt. Der Balgen 216 ist vorzugsweise so angeordnet, daß er
einen Kraftwirkungsgrad von 97% des Kraftwirkungsgrads des Balgens 212 gewährleistet, um die Auswirkung
der Luftkompressibilität zu kompensieren.
Wenn zu Beginn des Integriervorgangs das Kapazitätsvolumen des Verzögerungsnetzes 214 am Atmosphärendruck
liegt, d. h. kein Drehmoment durch den Balgen 216 ausgeübt wird, ist die 0,07 kg/cm2 starke Feder
218 bestrebt, den Kraft-Stab 202 gegen die Düse 204 zu drücken und dadurch den Druck im ersten Balgen
212 auf 0,07 kg/cm2 zu erhöhen, um dadurch einen Kräfteausgleich um den Schwenkpunkt des Kraft-Stabs herum
zu erzielen. Wenn danach die Luft aus der Leitung 208 über das Verzögerungsnetz 214 langsam zum Balgen
216 zuströmt, um das Federvorbelastungsdrehmoment zu erhöhen bzw. zu verstärken, steigt der Druck
des Balgens 212 entsprechend an. so daß der Kraft-Stab im Gleichgewicht gehalten wird. Bei einem durch die
Feder 218 ausgeübten festen Vorbelastungsdrehmoment wird durch diese Rückkopplungswirkung ein
Druckunterschied zwischen den Balgen 212 und 216 aufrechterhalten, so daß ein konstanter Luftstrom durch
das Verzögerungsnetz 214 erhalten bleibt.
Der Druck in der Leitung 20S sicigt somit vom Ausgäügsdruck
von 0.C7 kg/cm- linear an. Dieser linear; Anstieg ist in F i g. 2 bei »Taktgeber-Sägezahnwelle«
veranschaulicht. Die Einstellung der im Verzögerungsnetz 214 vorgesehenen Drossel ermöglicht eine Änderung
der Anstiegszeit der Sägezahnwelle auf 1.05 kg/ cm2, und diese Zeit ist auf eine maximale Zeitspanne von
etwa 30 min einstellbar.
Das Sägezahnsignal an Leitung 208 wird an eine Steuerleitung einer Logikeinheit 220 der vorher erwähnten
Art angelegt (vgl. F i g. 3 und 4). Diese Logikeinheit ist als Komparator 220 ausgelegt, welcher feststellt, wann
der Sägezahndruck den festgelegten Grenzdruck von 1,05 kg/cm2 erreicht. Zu diesem Zweck weist das Logikelement
an seiner linken Seite eine Vorbelastungsfeder 222 mit einer Kraft entsprechend 1,05 kg/cm2 auf. welche
der durch den Sägezahndruck auf die verschiebbaren Veniilelemente 224, 226 ausgeübter. Kraft entgegenwirkt.
Wenn der Sägezahndruck den Wert von 1,05 kg/cm2 erreicht, werden diese Ventilelemente nach
links verschoben, so daß sie den Speisedruck von der Leitung I an die Leitung 2 und mithin auch an eine
Ausgangrleitung 228 anlegen und dabei an letzterer ein »Vergleichs«-Signal von 1,41 kg/cm2 erzeugen.
Das Vergleichssignal auf Leitung 228 wird an die Steuerleitung einer anderen Logikeinheit 230 angelegt,
die als monostabiles Flip-Flop ausgelegt und im folgenden als »Impulsgeber« bezeichnet ist. Dieser Impulseeber
weist an seinem rechten Ende eine Vorbelastungsfeder 232 mit einer Kraft entsprechend 0,49 kg/cm2 und
eine Rückkopplungsverbindung von der Leitung 2 über ein Drossel/Kapazitäts-Verzögerungsnetz 234 zur Leitung
b auf. Die Leitung 2 ist außerdem intern mit der verschlossenen Leitung 3 verbunden, und die Leitung 4
ist entlüftet. Die Leitung 2 ist außerdem über eine Drossei
236 an die Leitung a angeschlossen.
Das Drucksignal von 1,41 kg/cm2 an der Leitung b
dient als »Stell«-Signal für das Flip-Flop 230 durch Überwindung der Kraft der Vorbelastungsfeder 232, um
die Ventilelemente 240, 242 nach rechts zu verschieben und den Speisedruck an die Ausgar.gsleitung 2 anzulegen.
Dieses über das Verzögerungsnetz 234 zur Leitung b übertragene Drucksignal dient als Rückstell- bzw.
Rückführsignal für die monostabile Wirkung des Flip-
Flops, indem die Ventilelemente 240, 242 nach einer kurzen Verzögerungszeitspanne nach links zurückgedrängt
werden. Das Verzögerungsnetz 234 gewährleistet eine Rückstellverzögerung, durch die ein Signalimpuls
von etwa 2 Sekunden Dauer erzeugt wird.
Dieses Signal von 2 Sekunden vom Impulsgeher wird
über eine Leitung 246 zu einem normalerweise geschlossenen Ventil 250 in Form einer Logikeinheit der
vorher erwähnten Art geleitet. An diesem Ventil wird dem zur Steuerleitung 2 geleiteten 2-Sekunden-Impuls
durch eine Vorbelastungsfeder 252 mit einer Kraft entsprechend 0.49 kg/cm2 entgegengewirkt. Das Ventilelement
254 wird daher 2 Sekunden lang nach rechts verschoben und dann in seine Normalposition zurückgeführt.
Während der 2 Sekunden dauernden Offenperiode verbindet das Ventil die Entlüftung an der Leitung 2
mit der Leitung 1 und somit mit dem Kapazitätsbehälter des Verzögerungsnetzes 214. Dabei wird der Kapazitätsbehälter
geleert, so daß der Integrator 200 zur Einleitung eines weiteren Sägezahnzyklus in seinen Ausgangszustand
zurückgeführt wird.
Der 2 sec-Impuls auf der Leitung 246 könnte unmittelbar
für die Betätigung des Probeneingabeventils 12 herangezogen werden, doch ist es aus bestimmten
Gründen vorteilhaft, einen getrennten Probeneingabeimpuls mit vergleichsweise langer und steuerbarer
Dauer zu erzeugen, der zeitlich so abgestimmt ist, daß eine Rückspülfunktion (back flush function) für die erste
Säule 14 eines bei 14, 16 angedeuteten Zweisäulensystems gewährleistet wird. Der 2 sec-Impuls auf der Leitung
246 wird daher über eine Leitung 260 zur Leitung 2 einer weiteren, als »Rückspül-Sollwerteinheit« bezeichneten
Logikeinheit 262 geleitet. Die Leitung a dieser Einheit nimmt den Anstiegs- bzw. Sägezahndruck von
der Leitung 208 ab, wobei der Kraft dieses Drucks durch eine Vorbelastungsfeder 264 entgegengewirkt wird, die
auf einen Druckwert im Bereich von 0,07 bis 1,05 kg/cm2 einstellbar ist.
Zu Beginn des 2 sec-Impulses auf der Leitung 246
befinden sich die verschiebbaren Elemente 266,268 der Logikeinheit 262 in ihrer linken Position, weil zu diesem
Zeitpunkt der Sägezahndruck am höchsten ist. Die Vorderflanke des 2 sec-Impulses gelangt somit über die Leitung
2 und 1 zu einer weiteren Leitung 270, die zur Leitung b einer weiteren Logikeinheit 272 verläuft. Diese
als Flip-Flop angeordnete Logikeinheit ist mit einer 0,49 kg/cm2 starken Vorbelastungsfeder 274 am linken
Ende versehen, und sie wird gesetzt, wenn das an Leitung b anliegende Drucksignal die Elemente 276,278 in
ihre linke Stellung verlagert Hierbei erfolgt eine Speisedruckzufuhr über Leitung 3, Leitung 4 und eine Drossel
280, um als positives P.ückkopplungssignal an der
Leitung b zu dienen. Der Speisedruck an der Leitung 2 wird auch zur Leitung 44 (F i g. 1) übertragen, um die
druckempfindliche Vorrichtung 46 zu betätigen, welche das Probenventil 12 in seine Probeneingabeposition
bringL
Unmittelbar nach Beginn des 2 s dauernden Impulses auf der Leitung 260 kehrt die Logikeinheit 262 in den in
F i g. 5A dargestellten Zustand zurück, in welchem sich die Elemente 266,268 in ihrer rechten Position befinden,
weil die Vorbelastungsfeder 264 die Kraft des reduzierten Drucks des Sägezahnsignals auf der Leitung 208
überwindet Wenn schließlich am Ende des 2 see dauernden Impulses auf der Leitung 260 der Sägezahndruck
ansteigt erreicht er einen Wert, bei dem er, je nach der Federkennung, die Kraft der Vorbelastungsfeder
überwindet und die Elemente 266, 268 nach links verschiebt. Bei dieser Verschiebung verbinden die Leitungen
1 und 2 die nunmehr entlüftete Leitung 260 über eine Leitung 270 mit der Leitung b des Flip-Flops 272.
Hierdurch werden ein Rückstellsignal für dieses Flip-Flop geliefert und die Leitung b entlüftet, so daß die
Vorbelastungsfeder 274 das Flip-Flop in den Ursprungszustand zurückführen kann. In diesem Rückführ- bzw.
Rückstellzustand ist die Ausgangsimpulsleitung 44 entlüftet,
so daß das Probeneingabeventil 12 durch die Federrückführwirkung in die Füll/Rückspülposition zurückgeführt
wird.
Die Leitung b des Impulsgeber-Flip-Flops 230 ist außerdem
unmittelbar mit der Leitung b der Logikeinheit 262 verbunden, um an diese das verzögerte Rückstelldrucksignal
anzukoppeln. Dies dient einfach zur Gewährleistung einer geringfügigen Verstärkung der
Kraft der Feder 264 zu diesem Zeitpunkt, um einen stabilen Betrieb der Logikeinheil 262 zu gewährleisten,
wenn der Sägezahndruck an der Leitung 2OS in Richtung
auf seinen kleinsten Wert abfällt.
Der 2 sec-Impuls auf der Leitung 246 dient als »Aktivierimpuls«
für eine allgemein mit 280 bezeichnete Programmiereinheit. Letztere weist ein Aktivier-Flip-Flop
282 auf, das grundsätzlich aus einer Logikeinheit der vorher beschriebenen Art besteht. Der 2 see dauernde
Aktivierimpuls wird an die Leitung 1 dieser L.ogikeinheit angelegt, welche das Drucksignal über die Leitung 2
und eine Drossel 284 der Steuerleitung b aufschaltet. Der an der Leitung b herrschende Druck reicht zur
Überwindung der Vorbelastung von 0,49 kg/cm2 der Feder 286 aus, so daß die Ventilelemente 288, 290 nach
rechts verschoben werden. Infolgedessen wird der Speisedruck von der Leitung 3 an die Leitung 4 und mithin
an die Steuerleitung b angelegt, so daß das Flip-Flop nach Ablauf des 2 see dauernden Aktivierimpulses in
seinem Stell- bzw. Setzzustand gehalten wird.
Im Stellzustand liefert das Aktivier-Flip-Flop 282 den Speisedruck an einen allgemein mit 292 bezeichneten
Kraftabgleichmechanismus, der als »Meßfensteröffnungsw-Komparator zur Erzeugung des Meßfensteröffnungssignals
62 (Fig. 1) angeordnet ist. Dieser Mechanismus,
der von an sich bekannter Bauart ist weist einen schwenkbar gelagerten, ausbalancierbaren Kraft-Stab
296 mit einer Meßdüse 298 auf, die über eine Drossel 300 an die Leitung 4 des Flip-Flops 282 angeschlossen
ist das in seinem gesetzten Zustand den Speisedruck führt. Der Komparator 292 weist weiterhin zwei Balgen
302, 304 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Schwenkpunkts 306 gegen den Kraft-Stab andrücken.
Der linke Balgen 302 empfängt das ansteigende bzw. Sägezahndrucksignal von der Taktgeber-Sägezahnausgangssignalleitung
208. Der andere Balgen 304 wird mit einem festen Drucksignal von einer Leitung 310 beaufschlagt
die an einen Balgen 312 angeschlossen ist, weleher
seinerseits einen Teil des allgemein mit 64 bezeichneten Refunktionszeitspeichers bildet.
Wie noch näher erläutert werden wird, stellt der im Balgen 312 herrschende Druck den Sägezahndruck zum
Zeitpunkt des Auftretens der interessierenden Signalspitze während des vorhergehenden Betriebszyklus dar.
Da die interessierende Signalspitze bei aufeinanderfolgenden Analysezyklen gewöhnlich ungefähr zum gleichen
Zeitpunkt nach der Probeneingabe auftritt, stellt der im Balgen 312 gespeicherte Druck die Größe des
Sägezahndrucks zu dem Zeitpunkt dar, zu welchem das Auftreten der interessierenden Signalspitze erwartet
wird.
Der genannte Komparator 292 erzeugt ein »Ver-
gleichs«-Signal (d h. ein »Fensteröffnungs«-Signal),
wenn der Sägezahndruck in d;r Leitung 208 einen Wert
erreicht, der 90% des im Balgen 312 gespeicherten Drucks beträgt Dieue Charakteristik kann zweckmäßig
dadurch erreicht werden, daß der Kraftwirkungsgrad des Balgens 304 auf 90% des Kraftwirkungsgrads des
Balgens 302 eingestellt wird, beispielsweise durch entsprechende Fesiiegung der relativen Hebelarmmomente
dieser Balgen gegenüber dem Schwenkpunkt 306. Bei dieser Anordnung erscheint das Meßfensteröffnungssignal
zu einem vorbestimmbaren Zeitpunkt vor dem zu erwartenden Auftreten der interessierenden Signalspitze.
Dies dient dazu, einen ausreichend frühzeitigen Zugriff zum Detektormeßsignal 32 zu ermöglichen, um die
Verarbeitung dieses Signals auf poch iiäher zu erläuternde
Weise zu gestatten.
Wenn somit der Sägezahndruck im Kornparatorbalgen
302 den Wert von 90% des im anderen Komparatorbalgen 2S'4 gespeicherten Drucks erreicht, wird der
Krift-Stab 296 zum Verschließen der Meßdüse 298 im
Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch Jer Luftstrom
durch die- Drossel 300 unterbrochen und dabei ein Fensteröffnungssignal
(1,41 kg/cm2) in der Leitung 314 erzeugt wird.
Dieses Fensteröffnungssignal auf der Leitung 314 wird zu einer allgemein mit 320 (F i g. 5B) bezeichneten
Signalverarbeitungseinheit geleitet, an welcher das Signal an die Steuerleitung 322 eines bei 324 symbolisch
dargestellten pneumatischen Schalters angelegt wird. Dieser Schalter weist Eingangs/Ausgangsleitungen 326,
328 auf, die dann, wenn an der Steuerleitung 322 kein Druck anliegt, intern miteinander verbunden sind, welche
jedoch voneinander getrennt (d. h. Ventil geschlossen) sind, wenn an der Steuerleitung 322 ein Drucksigna!
(z.B. 1,41 kg/cm2) anliegt. Obgleich zur Durchführung dieser Schaltfunktion verschiedene pneumatische Vorrichtungen
benutzt werden könnten, eigne!; sich hierfür besonders der Schalter gemäß der US-PS ^O 57 594; eine
grundsätzlichere Offenbarung der gleichen Technologie findet sich in der früheren US-PS 26 12 185. Die
beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet eine Anzahl solcher Geräte, die der
Einfachheit halber im folgenden als »Öffnungs/-Schließ-Ventil« bzw. »Wechselventil« bezeichnet werden. Wenn
das an der Leitung 314 anliegende Meßfensteröffnungssignal einen hohen Wert erreicht, wird somit das Wechselventil
324 geschlossen.
Dieses Wechselventil 324 ist in einen pneumatischen Rückkopplungspfad eines in der oberen linken Ecke von
Fig.5B dargestellten, allgemein mit 330 bezeichneten
Kraftabgleichmechanismus eingeschaltet. Dieser Mechanismus, der von bekannter Bauart ist, weist einen
schwenkbar gelagerten Kraft-Stab 332, einen Hoch-Signalbalgen 334, einen diesem entgegenwirkenden Niedrig-Signalbalgen
336, einen Rückkopplungsbalgen 338 und einen belüfteten Federausgleichbalgen 340 auf, welcher
einfach zum Ausgleichen der angelegten Federkräfte dient. Der Hoch-Balgen 334 ist zum Empfangen
des Detektor/Verstärkersignals 32 an die Meßsignalleitung 40 angeschlossen. Eine Düse 342 mißt die Kraftilnderungen
am Kraft-Stab 332 infolge von Änderungen des Signaldrucks, und sie erzeugt zusammen mit einem
Aspirator bzw. einer Saugdüse 344 ein Rückkcpplungssignal an einer Leitung 346.
Während der unmittelbar anschließend /u beschreibenden
vorläufigen Verarbeitung des Mcßsignals 32 auf der Leitung 40 wird der Rückkopplungsbalgen 338 über
ein Wechselventil 348 entlüftet. Hierdurch sol! gewährleistet werden, daß der Rückkopplungsbalgen während
der Anfangsstufe der Arbeitsgänge den Ausgleich- bzw. Gleichgewichtszustand der Vorrichtung 330 nicht beeinträchtigt
Vor Beginn des Meßfensteröffnungssignals auf der Leitung 314 wird das Düsen-Rückkopplungssignal an
der Leitung 346 über ein Wechselventil 350 und das vorher genannte Wechselventil 324 an den Niedrig-Balgen
336 angekoppelt. Der in diesem Balgen herrschende
ίο Druck folgt somit beim Auftreten der verschiedenen
Signalspitzen am Detektor dem Signal nach, so daß der Mechanismus 330 im Gleichgewicht gehalten wird.
Wenn das Fensteröffnungssignal auf der Leitung 314 auf einen hohen Wert übergeht, schließt das Ventil 324 unter
Unterbrechung dieses Rückkopplungswegs und unter Aktivierung eines wahlweisen bzw. anderen Rückkopplungswegs
über eine Logikeinheit 352 der vorher erwähnten Art, die mit dem Ventil 324 parallelgeschaltet
ist.
Die Logikeinheit 352 ist als Rückschlagventil angeordnet, welches einen Luftstrom von rechts nach links
von der Leitung a zur Leitung b, aber nicht umgekehrt
zuläßt. Eine sojche Rückschlagventilkonfiguration ist in
der zweiten der obengenannten Parallelanmeldungen offenbart.
Das Meßfensteröffnungssignal auf der Leitung 314 tritt typischerweise auf, wenn das Meßsignal 32 dem
abfallenden Abschnitt der Signeispitze 354 entspricht, welche der interessierenden Signalspitze 74 (F i g. 2)
vorangeht. Da das Signal nach dem öffnen des Meßfensters weiter abfällt, ermöglicht die Rückkopplungsbahn
über das Rückschlagventil 352 einen entsprechender
Abfall des im Niedrig-Balgen 336 herrschenden Drucks Sobald jedoch der Mindestsignaldruck 72 erreicht ist
3s und daraufhin der Signaldruck im Hoch-Balgen 334 aul
die interessierende ^ignalspitze 74 anzusteigen beginnt blockiert das Rückschlagventil 352 die Strömung zurr
Niedrig-Balgen. wodurch ein entsprechender Druckanstieg in diesem Balgen verhindert wird. Der Mindestsi·
gnaldruck im Niedrig-Balgen 336 wird daher arretier bzw. festgelegt, so daß er während der anschließender
Verarbeitung der interessierenden Signalspitze keinei Änderung unterworfen ist. Dieser Druck des Niedrig
Balgens bildet die Grundlinie für die nachfolgende, in teressierende Signalspitze, so daß Meßfehler aufgiunc
von GrundlinienverschieLung weitgehend ausgeschal tet werden. Außerdem bildet dnr im Niedrig-Balgen gc
speicherte Druck ein Maß für etwa akkumulierte Sy stemabweichfehler od. dgl., so daß derartige Abweich
fehler bei der endgültigen Messung der Höhe der inter essierenden Signalspitze kompensiert werden können.
Da der Rückkuppiungsweg zum Niedrig-Balgen 33(
durch das Rückschlagventil 352 nach Erreichen de: Mindestsignalpegeis /2 geschlossen ist, wird infolge de:
anschließenden Ansi'egs des Signaldrucks im Hoch-Bai
gen 334 der Kraft-Stab 332 im Uhrzeigersinn ver schwenkt, so daß er die Düse 342 zu schließen bestreb
ist. Hierdurch wird wiederum ein hohes Drucksignal ii der Leitung 346 erzeugt, wodurch angezeigt wird, dal
das Mindestsignal aufgetreten ist.
Dieses hohe Drucksignal an der Leitung 346 win
über das Wechselventil 350 zur Steuerleitung a eine Logikeinheit 360 mit einer Vorbelastungsfeder 362 ent
sprechend einer Kraft von 1,05 kj:/cm: geleitet, weich'
bS dem Steuerdruck entgegenwirkt und als Minimumde
tek'cr arbeitet. Der hohe Steuerdruck überwindet dies*
Vorbclasiun. kraft, wodurch das Vcntilelement 36-nach
rechts verschoben wird, um den Speisedruck voi
der Leitung 1 an die Leitung 2 und mithin an eine Leitung 366 anzulegen.
Dieses Speisedrucksignal an der Leitung 366 wird der Leitung a einer weiteren Logikeinheit 368 aufgeprägt,
die ais Flip-Flop geschaltet ist (vgl. die zuletzt genannte Parallelanmeldung). Der Druck an der Leitung a bildet
ein Stellsignal für das Flip-Flop, durch welches die Ventilelemente 370, 372 gegen die Vorbelastungsfeder 374
nach links verschoben werden. Hierdurch wird der Speisedruck an die Leitung 2 und über eine Rückkopplungsdrossel 376 an die Leitung a angelegt, wodurch das Flip-Flop
im Stellzustand gehalten wird. Das hohe Signal an der Leitung 2 dient zum Schließen des Wechselventils
350, und es wird auch zu einer Saugdüsen/Kapazitäts-Kombination 377 geleitet, deren leicht verzögertes Ausgangssignal
das Ventil 348 zur Aktivierung des Rückkopplungsbalges 338 schließt.
Die andere Ausgangsleitung 4 des Flip-Flops 368 geht
bei diesem kleinsten bzw. Mindestmeßsignal auf einen niedrigen Zustand über, weil sich das Ventilelement 372
nach links verlagert und den Speisedruck von der Leitung 3 trennt. Dieses niedrige Signal wird über eine
Leitung 378 zu einem weiteren Wechselventil 38C übertragen, wodurch letzteres geöffnet und eine Verbindung
von der Düsen-Rückkopplungsleitung 346 zur Steuerleitung a einer Logikeinheit 382 hergestellt wird, die
ebenso wie die Logikeinheit 352 als von rechts nach links durchlassendes Rückschlagventil ausgelegt ist.
Dieses Rückschlagventil legt den Düsenrückkopplungsdruck an den Rückkopplungsbalgen 338 des Kraftabgleichmechanismus
330 an.
Nach der Feststellung des Mindestsignaldrucks 72 übernimmt daher der Rückkopplungsbalgen 338 die
vorher durch den Niedrig-Balgen 336 durchgeführte Nachgleich- bzw. Wiederabgleichfunktion. Der in diesem
Rückkopplungsbalgen herrschende Druck folgt dem ansteigenden Druck der interessierenden Signalspitze
74 nach, bis dieser Druck seinen höchsten Punkt erreicht. Zu diesem Zeitpunkt gibt der im Rückkopplungsbalgen
herrschende Druck die Höhe der Signalspitze 74 gegenüber der im Niedrig-Balgen 336 gespeicherten
Nenn-Grundlinie an. Dies bedeutet, daß der Druck des Rückkopplungsbalgens den Unterschied zwischen
dem Spitzen- und dem Mindestdruck darstellt.
Wenn die Signalspitze 74 ihren höchsten Punkt durchläuft, fällt der Druck im Hoch-Balgen 334 ab, während
der Düsen-Gegendruck in Leitung 346 entsprechend abfällt. Dieser verringerte Druck kann jedoch
wegen der Rückschlagventilwirkung der Logikeinheit 382 nicht auf den Rückkopplungsbalgen 338 übertragen
werden. Der Spitzenhöhen-Meßdruckunterschied wird daher im Rückkopplungsbalgen 338 für die spätere Verarbeitung
festgehalten.
Die Druckminderung in der Düsenleitung 346 wird zur Steuerleitung b einer Logikeinheit 390 übertragen,
die als Komparator zur Gewähileistung einer Spitzendetektorfunktion
angeordnet ist (vgl. die zuletzt genannte Parallelanmeldung). Die Steuerleitung a dieser
Logikeinheit wird mit dem im Rückkopplungsbalgen 338 gespeicherten Druck beaufschlagt, um diesen mit
dem Düsen-Gegendruck von der Leitung 346 zu vergleichen, wobei der letztgenannte Druck durch eine
kleine Krar z. B. 0,21 kg/cm', von einer Vorbelastungsfeder
392 unterstützt wird, um eine Betätigung des Komparator durch etwa an der Leitung anliegende
Störsignale zu verhindern. Wenn der Düsen-Gegendruck auf einen um etwa 0,21 kg/cm2 unter dem gespeicherten
Spitzenhöhendruck liegenden Druckwert abfällt,
verschieben sich die Komparator-Ventilelemente 394,396 nach rechts unter Erzeugung eines die Signalspitzenfeststellung
bzw. -messung angebenden »Vergleichssignah«. Dieses Spitzenmeßsignal wird an der
Leitung 2 erzeugt, die mit der Leitung 1 verbunden ist, welche den 1,41 kg/cm2 großen Aktiviersignaldruck in
der Leitung 391 vom Aktivier-Flip-Flop 282 führt.
Das Spitzenmeßsignal vom Komparator 390 wird über eine Leitung 400 und ein Drossel/Kapazitäts-Verzögerungsnetz
402 zur Steuerleitung a des Aktivier-Flip-Flops
282 geleitet. Dieses Signal wird durch die einen Druck von 0,49 kg/cm2 ausübende Vorbelastungsfeder
286 unterstützt bzw. verstärkt, wobei es das Flip-Flop rückstellt, indem es die Elemente 288, 290 nach
links verschiebt und dabei den Speisedruck von der gegenüberliegenden Steuerleitung b trennt. Nach einer
durch das Verzögerungsnetz 402 eingeführten Zeitverzögerung von 1 bis 2 see fällt dann der Aktivier-Ausgangsdruck
von der Leitung 4 ab. Das Spitzenmeßsignal auf der Leitung 400 ist folglich ein Impuls mit einer
Dauer von 1 oder 2 see.
Der an der Leitung 400 anliegende Signalspitzenmeßimpuls
wird weiterhin dem Retentionszeitspeicher 64 und seinem zugeordneten Speicheränderungsventil zugeführt,
das durch eine Logikeinheit 406 der oben beschriebenen Art gebildet wird. Vor der Messung bzw.
Feststellung der Signalspitze befinden sich die Innenelemente 408,410 dieser Logikeinheit in ihrer linken Position,
so daß die Leitungen 1,2 den Druck von einer Düse 412 und einer Saugdüse 414 an die Leitung 310 und von
dieser an den Balgen 312 anlegen, um den Balgendruck auf dem richtigen Wert entsprechend der Zeit des Auftretens
der interessierenden Signalspitze während des vorhergehenden Zyklus zu halten.
Die Retentionszeitspeichereinheit 64 ist von bekannter Bauart; ihre Einzelheiten finden sich in der L'S-PS
35 25 351. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung ist die Speichereinheit in Fig.5A nur schematisch
dargestellt. Diese Einheit weist zwei schwenkbar gelagerte Arme 416, 418 auf, die parallel zueinander
bewegbar sind. Der obere Arm 418 ist der Düse 412 zugeordnet, wobei er während einer sog. »Übertragung«-Betriebsart
den im Balgen 312 herrschenden Druck so regelt, daß er der Winkelstellung der Arme
entspricht.
Bei der Anwendung der Speichervorrichtung 64 auf die Erfindung wird der Arm 418 normalerweise durch
eine Blattfeder 420 in seiner Lage arretiert gehalten, so daß der Druck im Balgen 312 und in der Leitung 310 auf
einem der festgelegten Winkelstellung des Arms 418 entsprechenden festen Wert verbleibt.
Die Speichervorrichtung 64 wird in ihre sog. »Empfangs«-Betriebsart
umgestellt, indem der Druck der Blattfeder 420 auf den Arm 418 aufgehoben und dieser
Arm somit für die Bewegung mit dem Arm 416 freigesetzt und der Balgen 312 an eine Druckquelle angeschlossen
wird, deren Druck die Speichervorrichtung speichern soll. In dieser Betriebsart justiert der Balgen
312 die Winkelposition der Arme 416,418 entsprechend dem empfangenen bzw. eingegangenen Druck, so daß
der Ausgangsdruck der Düse 412 bei der Rückführung der Speichervorrichtung in die Übertragbetriebsart der
neuen Position des Arms 418 und 416 entsprich'.
Der Spitzenmeßimpuls von der Leitung 400 wird an einen Armauslösebalgen 424 angelegt, welcher die
Blattfeder 420 aus der Berührung mit dem Arm 418 wegdrängt und dabei diesen Arm zur Bewegung in Abhängigkeit
von etwaigen Druckänderungen im Spei-
cherbalgen 312 freigibt Gleichzeitig betätigt der Spitzenmeßimpuls
das Speicheränderungsventil 406 zur Verbindung des Speicherbalgens 312 mit der Leitung
208, weiche das vorher beschriebene Sägezahndrucksignal führt. Bei einer Signalspitzenfeststellung bzw.
-messung wird folglich der Speicherbalgen 312 auf einen Druck mit einem Pegel entsprechend der Zeit des Auftretens
der Signalspitze gesetzt Wenn diese Auftrittszeitspanne von der entsprechenden Zeitspanne des vorhergehenden
Zyklus abweicht, unterscheidet sich der Sägezahndruck von dem vorher gespeicherten Druck,
und dieser unterschiedliche Sägezahndruck wird dann im Speicherbalgen 312 gespeichert Gleichzeitig ändert
der Balgen 312 die Stellung der Arme 416,418 entsprechend
diesem neuen Druckwert Wenn daher die Speichervorrichtung in ihre Übertragbetriebsart zurückgeführt
wird, entsprechen ihr Speicherdruck und ihr Ausgangsdruck auf der Leitung 310 der neuen Position der
Arme 416,418 in Abhängigkeit von dem zum Zeitpunkt
der Signalspitzenmessung abgegriffenen neuen Sägezahndruck.
Das Meßfensteröffnungssignal auf der Leitung 314
(F i g. 5B) wird nicht nur auf beschriebene Weise an den Wechselschalter 324, sondern auch an einen Meßfensteröffnungs-Übertrager
bzw. -Relais 430 angelegt, der bzw. das aus einer Logikeinheit der vorher beschriebenen
Art in solcher Konfiguration besteht, daß sie an den Leitungen 2 und 4 komplementäre Ausgangssignale zu
liefern vermag. Der an die Steuerleitung b dieser Logikeinheil angelegte Fensteröffnungs-Signaldruck verschiebt
die Elemente 432, 434 gegen die etwa 0,49 kg/ cm2 betragende Federvorbelastung nach links. Das Ausgangssignal
an der Leitung 2 wird zum öffnen des Wechselventils 436 niedrig, während das Ausgangssignal
an der Leitung 4 zum Schließen eines weiteren Wechselventils 438 auf einen hohen Wert übergeht Diese
beiden Ventile sind mit der Spitzenhöhen-Signalausgangsleitung in Reihe geschaltet, und sie konditionieren
auf noch näher zu erläuternde Weise diese Leitung für die Übertragung des Spitzenhöhensignals.
Während der auf die Messung bzw. Feststellung des Mindestsignalpegels 72 folgenden Zeitspanne wird das
am Rückkopplungsbalgen 338 anliegende Drucksignal über einen Kapazitätsbehälter 440 auch an den Eingangsbalgen
442 eines pneumatischen Treiberverstärkers 444 angelegt. Dieser Verstärker von an sich bekannter
Bauart weist einen schwenkbar gelagerten Kraft-Stab 446 und einen Nachgleichbalgen 448 auf, der
mit dem Druck von einer Saugdüse 450 gespeist wird, welche ihrerseits durch die übliche Steuerdüse 452 gesteuert
wird. Eine eine Kraft von 0,21 kg/cm2 ausübende Vorbelastungsfeder 454 dient zur Umwandlung des von
der Saugdüse 450 erzeugten pneumatischen Ausgangssignals auf den üblicherweise angewandten Größenbereich
von 0,21 bis l.OSkg/cm''. Dieser Ausgangsdruck
wird über das Wechselventil 436(auf beschriebene Weise durch den Meßfensteröffnungs-Übertrager geöffnet)
zu einem Kapazitätsbehälter 456 geleitet, in welchem es für die spätere Übertragung zurückgehalten wird.
Wenn das Aktivier-Flip-Flop 282 etwa 1 oder 2 see nach der Signalspitzenmessung rückgestellt wird, wird
der Speiseluftdruck für das Fensteröffnungssignal auf Leitung 314 gesperri. Dieses Signal geht daher auf niedrigen
Wert über, und die komplementären Ausgangssignale 2, 4 des Übertragers bzw. Relais 430 kehren ihre
Zustände um. Dies bewirkt ein Schließen des Ventils 436 und Öffnen des Ventils 438 zur Anlegung des im Kapazitätsbehälter
456 gespeicherten Spitzenhöhendrucksignals über eine kleine Drossel 458 und ein normalerweise
offenes Ventil 460 an den Eingangsbalgen 462 einer Kraftabgleichvorrichtung, die als allgemein mit 464 bezeichneter
Trend-Übertrager bzw. -Relais dient Diese Vorrichtung weist einen Kxaft-Stab 466 und einen
Nachgleichbalgen 468 auf, der durch ein herkömmliches, mit Druckluft gespeistes und durch eine Meßdüse
472 gesteuertes pneumatisches Relais 470 angesteuert wird. Das endgültige Trend-Ausgangssignal wird an eine
Ausgangsleitung 474 angelegt die zu einem Ausgangsblock 476 für die Signalübertragung zu einer beliebigen
Stelle führt.
Wenn die komplementären Ausgänge bzw. Ausgangssignale des Fensteröffnungs-Übertragers 430
beim Schließen des Meßfensters ihre Zustände umkehren, wird das hohe Ausgangssignal von der Leitung 2
zum Rückstellen des Minimum-Flip-Flops 368 an dessen Leitung b angelegt und außerdem zur Leitung b des
Minimumdetektors 360 übertragen, um diesen in einem nicht-messenden Zustand zu halten.
Wie erwähnt, wird das Aktivier-Flip-Flop 282 nach der Signalspitzenmessung nahezu augenblicklich automatisch
rückgestellt, während die entsprechenden Aktivier- und Meßfensteröffnungs-Signale zu diesem Zeitpunkt
auf einen niedrigen Wert übergehen, um die verschiedenen Logikeinheiten und Wechselventile in ihre
Normalzustände zurückzuführen. In gewissen Fällen kann ei jedoch vorkommen, daß die gewünschte Signalspitze
nicht vorhanden ist. Zur Berücksichtigung eines solchen Zustands sind Einrichtungen vorgesehen, welche
das Meßfensteröffnungs-Signal nach einer vorbestimmten Zeitspanne automatisch abschalten, um die
Ausrüstung in den Normalzustand zurückzuführen.
Gemäß Fig. 5A wird diese Meßfensterschließfunktion durch einen Meßfensterschließkomparator gesteuert, der allgemein bei 480 angedeutet ist und aus einer Logikeinheit der vorher erwähnten Art besteht. Das Sägezahndrucksignal von der Leitung 208 wird an die Leitung α dieser Einheit angelegt, und diesem Signal wird durch den an der Leitung b liegenden Druck vom Spitzenzeitspeicherbalgen 312 entgegengewirkt. Die Leitung 2 ist entlüftet, so daß die Sekundärdruckleitung 170 (vgl. Fig.4 und deren Beschreibung) deaktiviert wird. Die Kraft, welche die Elemente 482, 484 nach rechts zu verlagern bestrebt ist, rührt daher nur vom Druck an der Leitung a her. Die Leitung ist jedoch mit der Leitung k verbunden, und bei verschlossener Leitung 3 wird die von der Leitung b herrührende links-gerichtete Kraft durch eine entsprechende Kraft aufgrund der inneren Sekundärdruckkammer, mit welcher der Durchgang 172 verbunden ist, verstärkt. Wie vorher in Verbindung mit F i g. 3 und 4 erläutert, ist die Verstärkungskraft in bevorzugter Ausführungsform auf ein Zehntel der Hauptkraft eingestellt, so daß eine Gesamt-
Gemäß Fig. 5A wird diese Meßfensterschließfunktion durch einen Meßfensterschließkomparator gesteuert, der allgemein bei 480 angedeutet ist und aus einer Logikeinheit der vorher erwähnten Art besteht. Das Sägezahndrucksignal von der Leitung 208 wird an die Leitung α dieser Einheit angelegt, und diesem Signal wird durch den an der Leitung b liegenden Druck vom Spitzenzeitspeicherbalgen 312 entgegengewirkt. Die Leitung 2 ist entlüftet, so daß die Sekundärdruckleitung 170 (vgl. Fig.4 und deren Beschreibung) deaktiviert wird. Die Kraft, welche die Elemente 482, 484 nach rechts zu verlagern bestrebt ist, rührt daher nur vom Druck an der Leitung a her. Die Leitung ist jedoch mit der Leitung k verbunden, und bei verschlossener Leitung 3 wird die von der Leitung b herrührende links-gerichtete Kraft durch eine entsprechende Kraft aufgrund der inneren Sekundärdruckkammer, mit welcher der Durchgang 172 verbunden ist, verstärkt. Wie vorher in Verbindung mit F i g. 3 und 4 erläutert, ist die Verstärkungskraft in bevorzugter Ausführungsform auf ein Zehntel der Hauptkraft eingestellt, so daß eine Gesamt-
ri kraft entsprechend dem 1,1 fachen der Kraft aufgrund
des Drucks in der Steuerleitung b gewährleistet wird.
Bei dieser Anordnung muß der in der Leitung 208 herrschende Sägezahndruck einen Wert erreichen, der
um 10% größer ist als der Druck an der Leitung b, bevor
die Logikeinheit 480 ein »Vcrglcichsrt-Ausgangssignal
liefert. Wenn dieser Wert erreicht ist. verschiebt sich das
Vcntilelemciit 482 nach rechts und verbindet die entlüftete
Leitung 2 mit der Leitung 1. wodurch der Druck an der Steuerleitung b im Aklivier-Flip-Flop 282 abgelas-
br> sen bzw. entlüftet wird. Dieses Flip-Flop wird daraufhin
rückgestellt, um das Meßfensteröffnungssignal auf vorher beschriebene Weise abzuschalten.
Die Vorrichtung ist auch mit Einrichtungen für ihre
Handsteuerung versehen, um für die anfängliche Einstellung
bzw. Erstjustierung der Vorrichtung eine Signalspitzenmessung durchzuführen und eine bestimmte
Signalspitze auszuwählen. Gemäß F i g. 5B weist die Signalspitzendetektoreinheit
390 einen Innenilurchgang 490 zwischen Leitung 2 und Leitung 3 auf, von denen
letztere verschlossen ist Die Leitung 4 ist über eine Leitung 492 mit einem Zulaß eines Elements 494 verbunden.
Wenn dieser Zulaß mittels eines Fingers verschlossen wird, wird hierdurch der Luftstrom von einem
Vorrat 4% über eine Drossel 498 unterbrochen und dadurch der Druck an der Leitung 2 auf den Speisedruck
erhöht Diese Druckerhöhung erscheint als Spitzenmeßsignal am Aküvier-Flip-Flop, welches daraufhin
zur Einleitung der vorher beschriebenen Funktionen rückgestellt wird.
Zeitweilig kann es wünschenswert sein, am Trend-Übertrager 464 das gesamte Chromatogramm für die
untersuchte Probe und nicht nur den Wert der ausgewählter. Signalspitze zu liefern. Zu diesem Zweck ist ein
pneumatischer Drehschalter 500 vorgesehen, der von Hand betätigbar ist, um ein normalerweise geschlossenes
Wechselventil 502 zu entlüften und den Speisedruck über eine Leitung 504 zu dem vorher erwähnten, normalerweise
offenen Wechselventil 460 zu übertragen. Das Ventil 502 öffnet sich dabei zur Verbindung des.
Detektormeßsignals von der Leitung 40 über eine Leitung 506 an den Eingangsbalgen 462 des Übertragers
bzw. Relais 464. Gleichzeitig schließt sich das Ventil 460 unter Trennung des Trend-Übertragers von dem den
vorher gespeicherten Signalspitzendruck enthaltenden Kapazitätsbehälter 456. Der Übertrager bzw. das Relais
464 liefert somit ein ständig variierendes Ausgangssignal entsprechend den aufeinanderfolgenden Signalspitzen
im Signal 32 vom Detektorverstärker 30.
Der pneumatische Verstärker 30 (Fig. 1) weist eine
Saugdüse 510 auf, die neben dem ausbalancierbar gelagerten Kraft-Stab 514 an eine Meßdüse 512 angeschlossen
ist. Die Sauffliisen-Ansgangsleitung 516 liefert den
Nachgleichdruck für den Verstärkerbalgen 518, und dieser Nachgleichdruck dient als Meßsignal 32 auf Leitung
40. Die Saugdüse 510 mit ihrer Luftversorgung und der Ausgangsleitung 516 ist in Fig.5B am Anschlußblock
476 wiederum eingezeichnet. Der Anschlußblock weist weiterhin nicht dargestellte Leitungen zur Zufuhr von
Speiseluftdruck zu den verschiedenen Teilen der Vorrichtung auf, an denen dieser Druck benötigt wird. Außerdem
enthält der Anschlußblock 476 eine Leitung 520, welche den 2 see dauernden Aktivierinipuls von der Leitung
246 über eine Drossel 522 zur Leitung 2 des Fensteröffnungs-Übertragers
430 führt, um zu gewährleisten, daß diese letztgenannte Einheit zu Beginn eines Arbeitszyklus keine instabile Funktion in das System
einführt. Nachdem der Aktivierimpuls verschwunden ist, wird das untere Ende der Drossel 522 über die zum
Taktimpulsgeber 230 zurückführende Leitungen 246 und 520 entlüftet.
Gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung außerdem vorzugsweise
eine allgemein mit 530 bezeichnete Heizeinheit auf, welche die Innentemperatur der Vorrichtung
verhältnismäßig konstant hält. Diese Heizeinheit liefert vorzugsweise Wärme von einer Strömungsmittelquelle,
z. B. Dampf. Außerdem erfolgt die Regelung der Temperatur vorzugsweise durch eine pneumatische Regelanordnung,
die bei der dargestellten Ausführungsform eine pneumatische Düse 532 aufweist, welche einen
leichten Luftstrom über ein Wärmeübertragungsrohr 534 führt. Die Größe des Luftstroms wird automatisch
durch ein Bimetallelement 536 geregelt, das als Klappe für eine Meßdüse 538 dient, die mit einem pneumatischen
Relais gekoppelt ist und die Luftzufuhr zur Düse 532 bewirkt. Der Luftstrom durch das Wärmeübertragungsrohr
534 wird dabei autonu tisch geregelt, so daß eine vergleichsweise konstante Temperatur innerhalb
der isolierten Kammer 10 aufrechterhalten wird, welche die betrieblichen Elemente des Chromatographen enthält
Eine genaue Beschreibung dieser rleizeinheit Fmdet sich in der zuletzt genannten Parallelanmeldung.
Obgleich vorstehend eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, soll hierdurch die Erfindung keineswegs eingeschränkt sein,
da dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß vom
Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise ist es ohne weiteres ersichtlich, daß sich die offenbarte
Ausführungsform ohne weiteres auch für die Messung von mehr als einer Komponente eignet, indem unter
Verdoppelung der beschriebenen Anordnung eine zweite logische Regeleinheit hinzugefügt wird.
Zusammenfassend wird mit der Erfindung also ein vollpneumatischer Verfahrenschromatograph geschaffen,
der ein pneumatisch betätigbares Probeneingabeventil, eine in die Säulenausgangsleitung eingeschaltete
Düse zur Erzeugung eines Drucksignals entsprechend der Fluidumdichte, einen pneumatischen Verstärker zur
Verstärkung des Drucksignals sowie pneumatisch betä- »igbare Regeleinrichtungen zur Erzeugung eines periodischen
Signals zur Probeneingabe und zur Auswahl eines bestimmten, interessierenden Peaks zu einem
steuerbaren Zeitpunkt im Anschluß an die Eingabe der Probe aufweist. Die pneumatischen Regeleinrichtungen
dienen zur Einstellung eines Analysen-Zeitfensters in Abhängigkeit vom Auftrittszeitpunkt des interessierenden
Peaks bei der vorausgehenden Analyse. Die temperaturempfindlichen Elemente der Vorrichtung befinden
sich in einer Kammer, die durch eine Heißdampfversorgung beheizt wird, wobei die Größe der Wärmeübertragung
bzw. Wärmezufuhr zur Aufrechterhaltung einer vergleichsweise konstanten Temperatur innerhalb der
Kammer pneumatisch geregelt wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahrenschromatograph, mit einem in ein Trägerfluidum bzw. einen Gasstrom eingeschaltetes
Probeeingabeventil, das bei Betätigung in den Trägergasstrom eine gasförmige Probe aus einem Gemisch
einzelner Komponenten injiziert, die zur Analyse voneinander zu trennen sind, mit einer auf ein
Fluidumdrucksignal ansprechenden Einrichtung zur Betätigung des Probeeingabeventils, einer an letzterer
angeschlossenen chromatographischen Säule zur Aufnahme des Trägergasstroms von diesem Ventil
und zur Auftrennung der Komponenten des Probengemisches, mit einem an den Ausgang der Säule angeschlossenen,
auf Konzentrationsänderungen ansprechenden Detektor zur Aufnahme des Trägergases
mit den getrennten Probenkomponenten, wobei der Detektor eine auf die Zusammensetzung des ihn
durchströmenden Fluidums bezüglich Trägergas und Komponentenbeimischung ansprechende Einrichtung
zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen Fluidumdrucksignals aufweist, dessen Größe
von der momentanen Komponentenkonzentration abhängt, und mit einer Druckfluidumversorgung
zum Betrieb einer pneumatischen Regeleinrichtung mit integriertem fluidumdruckbetätigtem Taktgeber,
dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Regeleinrichtung (42) eine Meßaktivierungseinrichtung
(60 bzw. 282, 292; 66 bzw. 324, 330, 348, 350, 352, 360, 368, 377, 380, 382, 390, 402)
mit einem Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber (60 bzw. 282,292) zur Zeitmessung nach der Probeninjektion
und einer an den Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber (60 bzw. 282, 292) gekoppelten Logikfunktionseinheit
(66 bzw. 324, 330, 348, 350, 352, 360, 368, 377, 380, 382, 390, 402), welche durch den Meßfenster-Öffnungs-Zeitgeber
(60 bzw. 282,292) betätigbar ist und einen Retentionszeitspe-cher (64 bzw. 312,412,
414, 416, 418, 420, 424) zur Speicherung von Informationen, welche den der Probeinjektion folgenden
Zeitpunkt anzeigen, in dem das der interessierenden Probenkomponente zugeordnete Meßsignal festgestellt
wird, enthält, wobei ein der zu erfassenden, interessierenden Probenkomponente entsprechendes
Meßsignal zu einer auswertenden Schaltung (70, 76, 80) durchschaltbar ist und der Retentionszeitspeicher
(64 bzw. 312, 412, 414, 416, 418, 420, 424) hinsichtlich des Auftretens des Spitzenwertes der interessierenden
Probenkomponente auf den jeweils letzten Wert einstellbar ist, so daß die Meßaktivierungseinrichtung
(60 bzw. 282,292; 66 bzw. 324,330, 348, 350, 352, 360, 368, 377, 380, 382, 390, 402) bei
einer Analyse jeweils das Retentionszeitfenster der davorliegenden Analyse benutzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Logikfunktionseinheit (66 bzw. 324, 330, 348, 350, 352, 360, 368, 377, 380, 382, 390, 402)
einen Spitzendetektor (390) zur Ermittlung des Zeitpunktes des Erscheinens der Spitze einer Druckmeßsignalkomponente
enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auswertende Schaltung Mittel (70
bzw. 336, 76 bzw. 334) zum Erfassen und Speichern des maximalen Amplitudenwertes und des minimalen
Amplitudenwertes einer Druckmeßsignalkomponcnte
enthält und daß sie eine Differenzbildungseinrichtung (77 bzw. 338) zur Bildung der Differenz
zwischen dem unmittelbar vor der Druckmeßsignaikomponente
auftretenden minimalen Amplitudenwert und dem maximalen Amplitudenwert der Druckmeßsignalkomponente aufweist
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