Zur Dosierung von Gasen in einem Unterdruck bzw. Vakuumbehälter gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Bei einer Upstream Regelung wird das Vakuum in dem Behälter mittels eines Ventiles am Einlass des Behälters geregelt, während sich bei einer Downstream Regelung das Ventil am Auslass, d.h. unmittelbar über der Vakuumpumpe befindet.
Vorteil einer Upstream Regelung ist der geringe Gasverbrauch. Es wird auch keine Drossel benötigt. Folgende Abbildung zeigt diesen Unterschied:

Blockschaltbild Upstream – Downstream Regelung

As dargestellte System ist ein abstrahiertes Teilsystem von realen Vakuumsystemen und unterscheidet sich zu realen Systemen

  • durch die Eingangsschnittstelle: Der Einlassbehälter mit den Zustandsgrößen Druck, Temperatur und Volumen. In realen Systemen werden auch unterschiedliche Einlassbedingungen realisiert z. B. mittels Zu- bzw. Abschaltung zusätzlicher Behälter
  • durch das Vakuumpumpsystem, das aus mehreren Pumpen und Bypassleitungen zur Erreichung unterschiedlicher Unterdüucke bestehen kann.
  • durch Schnittstellen an dem Behälter, in dem der Unterdruck geregelt werden soll. Dies können beispielsweise Auf-/Zu-Schleusen zur Einbringung von Materialien sein oder Manipulatoren, mit denen sich im Behälter befindliche Materialien verarbeitet werden.

Bei der Modellierung soll die Eingangsschnittstelle durch die unterschiedlichen Zustandsgrößen berücksichtigt werden.
Das Vakuumpumpsystem soll durch die Eigenschaften der Vakuumpumpe berücksichtigt werden. Dies sind Saugleistung, Saugvermögen und Enddruck. Die eventuell vorhandenen Schnittstellen an dem Behälter werden ignoriert. Bei realen Vakuumsystemen kann davon ausgegangen werden, dass die verwendeten Komponenten, wie Ventile oder Manipulatoren, ausreichende Dichtheit haben, um den gewünschten Behälterdruck erreichen zu können. Deshalb wird der Behälter als vollständig dicht angenommen.
Vorgegeben ist das zu verwendende Steuerventil: das Schrittmotor betriebene nenion-Gasdosierventil.

Der nächste Beitrag wird sich mit der Modellierung einer einfachen Upstream – Regelung befassen.

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