DE3220452C1 - Vorrichtung zum Füllen einer Bombe eines Verbrennungskalorimeters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Füllen einer Bombe eines Verbrennungskalorimeters mit Sauerstoff vor der Durchführung der Verbrennungsmessung, wobei, eine Zuleitung an einen Sauerstoffbe- halter mit einem Druckreduzierventil und einem an der Bombe befestigbaren Druckleitungsendstück zum Anschließen an einen Füllkopf der Bombe vorhanden ist, und wobei in der Zuleitung ein Füllventil vorgesehen ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS ⁴^ 29 24 477 bekannt. Zur Füllung der Bombe mit Sauerstoff wird dabei diese Bombe über das Reduzierventil an eine Sauerstoffflasche oder eine sonstige Sauerstoffquelle angeschlossen, wobei eine gewisse Zeit lang je nach Erfahrung bei geöffnetem Auslaßventil die Bombe mit Sauerstoff durchgespült und dann bei geschlossenem Auslaßventil so lange mit Sauerstoff gefüllt werden soll, bis ein bestimmter erwünschter Druck von z. B. 30 bar erreicht ist. Die Kontrolle des erreichten Druckes erfolgt lediglich durch ein Manometer.

Nachteilig ist bei dieser bisher bekannten Füllmethode, daß der an einem Manometer abgelesene Druckwert wegen des Druckabfalles längs der Leitung zwischen Bombe und Manometer nicht genau dem Druck in der Bombe entspricht. Dies gilt vor allem dann, wenn aus bedienungstechnischen Gründen längere, zum Teil flexible Zuleitungen verwendet werden. Es können sich somit unterschiedliche Sauerstoff-Füllmengen in der Bombe ergeben, was zu Fehlern bei der Brennwertbe-Stimmung führt. Mehr oder weniger Sauerstoff in der Bombe bedeutet nämlich schon eine verschiedene Wärmekapazität der gesamten Anordnung.

Die nicht reproduzierbar festgelegte Durchspüldauer kann außerdem dazu führen, daß nicht erwünschte Stickstoffreste innerhalb der Bombe das Ergebnis der Brennwertbestimmung verfälschen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der der Füllvorgang der Bombe weitgehend automatisiert ist und Meßfehler weitestgehend vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung ein iterativ wirkender Druckregler zur wiederholten Betätigung des Füllventiles angeordnet ist, um den gewünschten Sollwert des Druckes in der Bombe mit genügender Annäherung zu erreichen.

Dadurch ist es möglich, die Füllung der Bombe auf einen vorgegebenen Wert selbsttätig zu erreichen, so daß Meßfehler aufgrund einer fehlerhaften Bombenfüllung vermieden werden. Ein iterativ wirkender Druckregler hat dabei den Vorteil, daß er sich von einem niedrigeren Wert her dem gewünschten Druckwert nähert, also eine Überfüllung der Bombe vermieden wird. Meldet dabei ein in der Zuleitung hinter dem Füllventil befindlicher Druckfühler des Druckreglers den gewünschten Druckwert, wird das Füllventil geschlossen. Vermindert sich jedoch nunmehr der Druck deshalb, weil die Bombe noch nicht gefüllt ist, wird das Füllventil von dem Druckregler wieder geöffnet, bis der Druckfühler wiederum den Solldruck meldet usw., bis auch in der Bombe eine genügende Annäherung an den gewünschten Druck erreicht ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Druckregler, in Füllrichtung gesehen, vor dem Druckleitungsendstück angeordnet ist, das beweglich, insbesondere flexibel, ausgebildet sein kann. Ein flexibles Druckleitungsendstück hat den Vorteil, mit einer Schließvorrichtung automatisch an den Füllkopf der Bombe angeschlossen werden zu können. Dadurch gelangt aber der Druckregler mit dem Druckfühler in einigen Abstand zu der Bombe, so daß beim Schließen des Füllventiles zunächst in der Zuleitung ein höherer Druck als in der Bombe herrschen wird. Dies kann jedoch durch den iterativ wirkenden Druckregler in der vorbeschriebenen Weise ausgeglichen werden. Somit erlaubt der iterativ wirkende Druckregler auch die konstruktiv günstige Benutzung eines flexiblen Druckleitungsendstückes, mit dem eine selbsttätige Verbindung mit dem Füllkopf der Bombe ermöglicht wird.

Für das öffnen des Füllventiles bei einem Druck unterhalb des geöffneten Sollwertes kann ein UND-Gatter vorgesehen sein, dessen drei Eingänge mit dem Endschalter des Füllkopfes, mit der Zünddrahtüberwachung, die einen vorgegebenen Widerstand eines Zünddrahtes in der Bombe anzeigt, und mit dem Druckfühler des Druckreglers verbunden sein. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb von erheblicher Bedeutung, weil sie auch eine Automatisierung und Optimierung des Spülvorganges sowie eine Überwachung des Zünddrahtes erlaubt. So kann das Auslaßventil der Bombe nach dem Absenken des Füllkopfes so lange geöffnet bleiben, bis nach einer vorgewählten Zeit durch einen Signalgeber angezeigt wird, daß nun das Auslaßventil geschlossen werden kann. Dabei kann eine Zeit vorgewählt werden, nach der die Bombe sicher gespült ist, andererseits aber nicht unnötig viel Sauerstoff verbraucht wird. Ist jedoch der Zünddraht durch einen Fehler unterbrochen, wird eine Freigabe des Füllvorganges ausgeschlossen, so daß dieser Fehler

schnell bemerkt und behoben werden kann und ein innötiger Sauerstoff- und Zeitverlust vermieden wird.

Vor allem bei Kombination der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Vorrichtung, die unabhängig von Leitungsdruckverlusten eine genaue Füllung einer Bombe eines Verbrennungskalorimeters mit Sauerstoff mit einem vorgegebenen Druck von z. B. 30 bar erlaubt, so daß die Meßgenauigkeit und auch die Geschwindigkeit des gesamten Meßvorganges bei der Brennwertbestimmung gesteigert werden kann, to Darüber hinaus wird eine reproduzierbare Durchspüldauer der Bombe vor ihrer Füllung und eine Zünddraht-Überwachung ermöglicht.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt ι ^r>

Fig. 1 in schematisierter Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Füllen einer Bombe eines Verbrennungskalorimeters, angeschlossen an eine Sauerstoffflasche, sowie

Fig.2 ein Blockschaltbild der Regelelektronik der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung.

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Füllen einer Bombe 2 eines nicht näher dargestellten Verbrennungskalorimeters mit Sauerstoff vor Durchführung der eigentlichen Verbrennungsmessung. Dabei gehört zu der Vorrichtung 1 eine Zuleitung 3 mit einem Druckreduzierventil 4, um eine Verbindung zu einem Sauerstoffbehälter, im Ausführungsbeispiel eine Sauerstoffflasche 5, herstellen zu können. Ferner weist die Vorrichtung ein an der Bombe 2 befestigbares Druckleitungsendstück 6 und einen Füllkopf 7 auf, der seinerseits ein flexibles Anschlußstück 8 zum Kuppeln mit dem Einlaß der Bombe 2 hat.

In der Zuleitung 3 zu der Bombe 2 ist ein im ganzen mit 9 bezeichneter, iterativ wirkender Druckregler zur J5 Betätigung eines ebenfalls in der Zuleitung 3 befindlichen Füllventiles 10 angeordnet. Diese gesamte Vorrichtung 1 gestattet eine präzise Füllung der Bombe 2 mit einer genau festgelegten Sauerstoffmenge, so daß keine Verfälschung des Meßergebnisses durch verschie- ■*< > dene Sauerstoff-Füllmengen zu befürchten ist.

Der Druckregler 9 weist in der Zuleitung 3 hinter dem Füllventil 10 einen Druckfühler ti sowie einen Druckschalter 12 auf. Das Druckleitungsendstück 6 zum Anschließen an den Füllkopf 7 der Bombe 2 ist "-3 beweglich, insbesondere flexibel, und der Druckregler 9 ist in Füllrichtung gesehen vor diesem flexiblen Druckleitungsendstück 6 angeordnet. Dadurch ist es möglich, daß der absenkbare Füllkopf 7 über einen Exzenter 13 mit seinem Anschluß 8 an das Einlaßventil »<' 13a der Bombe 2 angepreßt wird. Dabei erkennt man in Fig. 1, daß dabei gleichzeitig ein Endschalter 14 zum elektrischen Einschalten des Füllvorganges in Schließstellung gebracht werden kann.

Ferner ist in F i g. 1 und auch in F i g. 2 angedeutet, daß an dem in der Bombe 2 zur Einleitung, der Verbrennung vorgesehenen Zünddraht 15 eine Zünddraht-Überwachung 16 anschließbar ist. In Fig. 1 erkennt man die entsprechenden Kontrollstromkreiskontakte 17 zwischen Bombe 2 und Füllkopf 7. Dabei ist durch die Konstruktion der nicht näher dargestellten Aufstellvorrichtung für die Bombe 2 gewährleistet, daß sich die Bombe 2 auch ohne spezielle Sorgfalt des Bedienungspersonales immer in der für die Kontaktierung notwendigen Position befindet. Da die Zuleitung 3 zu dem Anschluß 8 im absenkbaren Füllkopf 7 aus flexiblem Material besteht, kann der Druckschalter 12 erst nach einer Leitungslänge von z. B. 20 cm, vom Anschlußstück 8 aus gemessen, angeordnet sein.

Vor allem in Fi g. 2 erkennt man, daß für das Öffnen des Füllventiles 10 bei einem Druck unterhalb eines gewünschten Fülldruckes ein UND-Gatter 18 vorgesehen ist, dessen Eingänge 181, 182 und 183 mit dem Endschalter 14 des Füllkopfes 7, mit der Zünddraht-Überwachung 16, die einen vorgegebenen Widerstand des Zünddrahtes 15 anzeigt, und ferner über einen Schmitt-Trigger 22 mit dem Druckschalter 12 des Druckfühlers 11 verbunden sind.

Ferner erkennt man in Fig.2, daß ein Zeitmeßglied, im Ausführungsbeispiel ein monostabiler Multivibrator 19, vorgesehen ist, der mit einem vorzugsweise akkustischen Signalgeber 20 verbunden ist und diesen nach einer vorwählbaren Zeit betätigt, und daß dem Monoflop 19 ein UND-Gatter 21 vorgeschaltet ist, dessen einer Eingang mit dem Endschalter 14 des Füllkopfes 7 und dessen anderer Eingang mit der Zünddraht-Überwachung 16 verbunden ist. Dabei kann die vorgewählte Zeit des Monoflop 19 der Spülzeit der Bombe mit Sauerstoff entsprechen, nach welcher das nicht näher dargestellte Auslaßventil zu schließen ist, um dann die eigentliche Bombenfüllung durchzuführen.

Durch Kombination der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ist folgender Ablauf des Füllvorganges vorgesehen: Die Sauerstoffflasche 5 ist über das Druckreduzierventil 4, das Füllventil 10 und den Druckschalter 12 an das Druckleitungsendstück 6 bzw. 8 im Füllkopf 7 angeschlossen. Der Füllkopf 7 kann durch die Drehung des Exzenters 13 auf die Verbrennungsbombe 2 derart abgesenkt werden, daß das Anschlußstück 8 mit dem Einlaßventil der Bombe 2 und die Kontrollstromkreiskontakte 17 mit dem Zündkontakten der Bombe 2 verbunden werden. Dabei befindet sich die Bombe 2 aufgrund konstruktiver Ausgestaltungen ihrer Aufstellvorrichtung immer in der für die Kontaktierung notwendigen und richtigen Position.

Da die Zuleitung 3 zumindest in ihrem Bereich jenseits des Druckreglers 9 aus flexiblem Material besteht, kann der Druckschalter 12 erst nach einer Leitungslänge von ca. 20 cm von diesem Endstück 6 entfernt angeordnet sein.

Nach Drehung des Exzenters 13 bis zum Anschlag wird der Endschalter 14 betätigt und eine logische »1« an den Eingang 181 des UND-Gatters 18 gelegt. Der Ausgang dieses Gatters 18 kann nur dann das Füllventil 10 freigeben, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: Die Zünddraht-Überwachung 16 muß eine logische »1« an den Eingang 182 des Gatters 18 legen. Dies entspricht einem Widerstand des Zünddrahtes 15 von weniger als 10 Ohm; der Druckschalter 12 muß noch geöffnet sein und somit über einen Schmitt-Trigger 22 eine logische »1« an den Eingang 183 des Gatters 18 legen; dies entspricht einem Sauerstoffdruck am Druckschalter 12 bzw. am Druckfühler 11 von weniger als beispielsweise 30 bar.

Wenn eine logische »1« am Eingang 182 des Gatters 18 liegt, wird mit der Betätigung des Exzenters 13 und damit des Endschalters 14 das Monoflop 19 gesetzt, das nach z. B. 10 Sekunden den akkustischen Signalgeber 20 aktiviert. Dies ist für den Benutzer das Signal für die Schließung des Auslaßventiles der Bombe 2, d. h. es wird eine zeitlich reproduzierbare Beendigung des Spülvorganges angezeigt. Sobald am Druckschalter 12 der Solldruck von 30 bar erreicht ist, wird das Füllventil 10 geschlossen. Denselben Effekt hat eine Unterbrechung des Zünddrahtes 15 oder das vorzeitige Zurückdrehen des Exzenters 13.

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Nach dem ersten Schließen des Füllventiles 10 findet Druck in der Bombe 2 entspricht. Es handelt sich also

in der Druckleitung zwischen dem Druckschalter 12 und um einen iterativ wirkenden Druckregler 9, bei dem sich

der Bombe 2 ein Druckausgleich statt. Dieser führt zu der Drucksensor 11 z.B. aus bedienungstechnischen

einem leichten Absinken des Druckes am Druckschalter Gründen nicht direkt an der interessierenden Meßstelle,

12 und öffnet erneut das Füllventil 10 so lange, bis der 5 nämlich der Bombe 2, befinden muß. Der Druckabfall

Solldruck von 30 bar an dem Druckfühler 11 wieder längs der Zuleitung 3 bzw. 6 wird durch den Regler in

erreicht ist. Dieser Vorgang wiederholt sich iterativ der vorbeschriebenen Weise kompensiert,
mehrere Male, bis der Druck am Druckschalter 12 dem

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung (1) zum Füllen einer Bombe (2) eines Verbrennungskalorimeters mit Sauerstoff vor der Durchführung der Verbrennungsmessung, wobei eine Zuleitung (3) an einen Sauerstoffbehälter (5) mit einem Druckreduzierventil (4) und einem an der Bombe (2) befestigbaren Druckleiiungsendstück (6) zum Anschließen an einen Füllkopf (7) der Bombe (2) to vorhanden ist, und wobei in der Zuleitung (3) ein Füllventil (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (3) ein iterativ wirkender Druckregler (9) zur wiederholten Betätigung des Füllventiles (10) angeordnet ist, um den gewünschten Sollwert des Druckes in der Bombe (2) mit genügender Annäherung zu erreichen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (9), in Füllrichtung gesehen, vor dem Druckleitungsendstück (6) angeordnet ist, das beweglich, insbesondere flexibel, ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Öffnen des Füllventiles (10) bei einem Druck unterhalb des gewünschten Sollwertes ein UND-Gatter (18) vorgesehen ist, dessen drei Eingänge mit dem Endschalter (14) des Füllkopfes (7), mit der Zünddraht-Überwachung (16), die einen vorgegebenen Widerstand eines Zünddrahtes (15) in der Bombe (2) anzeigt, und mit dem Druckfühler (11) des Druckreglers (9) verbunden sind.