DE102012210623A1 - Flange for coupling element, has sealing element which is formed in sealing surface for covering pressure channel - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Flansch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kupplungsstück, insbesondere ein Regulierventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. The invention relates to a flange according to the preamble of
Der Durchfluss eines fluiden Mediums in einem Rohr einer Versorgungsleitung kann durch Messen des Differenzdrucks vor und nach einem hydraulischen bzw. pneumatischen Widerstand erfasst werden. Anhand der Druckdifferenz und dem bekannten Kv-Wert lässt sich die Durchflussmenge berechnen. Es ist bekannt, den Druckabgriff durch eine radiale Bohrung im Flansch des Rohres zu realisieren und über eine Fluidleitung dem Differenzdrucksensor zuzuführen. Dies ist bspw. in der deutschen Patentschrift
Die Bohrungen sind dabei zumeist einfache Bohrungen zum Strömungsquerschnitt hin. Einerseits stellt das zwar eine kostengünstige Lösung dar, hat aber den Nachteil, dass nur an einer Stelle auf dem Umfang der Druck abgegriffen wird und der dort gemessene Wert somit nicht dem durchschnittlichen Druck im Querschnitt der Rohrleitung entspricht. Außerdem leidet die Messgenauigkeit erheblich, wenn die Messstelle durch Verschmutzung, Blasenbildung oder spezielle Strömungsverhältnisse beeinflusst wird. The holes are mostly simple holes to the flow cross-section. On the one hand, this represents a cost-effective solution, but has the disadvantage that only at one point on the circumference of the pressure is tapped and thus measured value does not correspond to the average pressure in the cross section of the pipeline. In addition, the measuring accuracy suffers considerably if the measuring point is influenced by contamination, bubbles or special flow conditions.
Genauere Messsysteme nach dem Verfahren der Differenzdruckmessung setzen definierte Blenden als hydraulischer bzw. pneumatischer Widerstand, die auf dem Umfang verteilt mehrere Abgriffstellen für den Druck enthalten. Aus der
Ein Nachteil dieser Lösung ist die relativ aufwendige Herstellung des Flansches, insbesondere was die Fertigung der als Hinterschneidung ausgeführten Druckkanäle (Bezugszeichen
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Flansch mit Druckabgriff anzugeben, der einfach herstellbar und einfach reinigbar ist. Object of the present invention is to provide a flange with pressure tap, which is easy to manufacture and easy to clean.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 und Anspruch 8 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by the features mentioned in
Erfindungsgemäß ist bei dem Flansch mit einer stirnseitig angeordneten Dichtfläche, einem sich um die Achse des Flansches herum erstreckenden und ein strömendes Medium aufnehmenden Messrohrabschnitt sowie einem Druckkanal, über den der Druck des im Messrohrabschnitt fließenden Mediums abgreifbar ist, vorgesehen, dass der Druckkanal in einem ersten Abschnitt als Bohrung ausgebildet ist, die im Bereich der Dichtfläche in einen zweiten Abschnitt als Nut weitergeführt wird und dass der Druckkanal im zweiten Abschnitt über wenigstens eine radial gerichtete Nut mit dem Messrohrabschnitt verbunden ist, wobei die Abdeckung des Druckkanals im eingebauten Zustand zumindest teilweise durch ein an der Dichtfläche anliegendes Dichtelement gebildet wird. According to the invention, the flange is provided with a sealing face arranged on the face side, a measuring tube section extending around the axis of the flange and receiving a flowing medium and a pressure channel via which the pressure of the medium flowing in the measuring tube section can be tapped Section is formed as a bore, which is continued in the region of the sealing surface in a second portion as a groove and that the pressure channel is connected in the second section via at least one radially directed groove with the measuring tube, the cover of the pressure channel in the installed state at least partially by a formed on the sealing surface fitting sealing element is formed.
Der wesentliche Vorteil, den die Erfindung bietet, ist zum einen die einfache Herstellung des Flansches, da die Nuten einfach gefräst werden können und keine Hinterschneidung notwendig ist. Zum anderen bietet die Erfindung den Vorteil der einfachen Reinigungsmöglichkeit, da der Druckkanal nach dem Lösen der Flanschverbindung und der Abnahme der Flanschdichtung bis auf die Bohrung komplett freigelegt ist und damit einfach – bspw. mittels einer Bürste – zu reinigen ist. Die Reinigung der Bohrung ist aufgrund des geradlinigen Verlaufs auch problemlos möglich. The main advantage offered by the invention is on the one hand the simple production of the flange, since the grooves can be easily milled and no undercut is necessary. On the other hand, the invention offers the advantage of easy cleaning, since the pressure channel is completely exposed after loosening the flange connection and the decrease of the flange seal to the bore and thus easy -. For example, by means of a brush - to clean. The cleaning of the hole is due to the straight course also easily possible.
Selbstverständlich kann der Erfindungsgedanke auch dahingehend realisiert werden, dass der Druckkanal auf der Stirnseite eines Zwischenstücks angeordnet ist, das auf die Dichtfläche eines Flansches aufgesetzt bzw. zwischen zwei Flanschen eingespannt ist. In diesem Fall wäre die Dichtfläche des Flansches im Wesentlichen eben. Of course, the inventive idea can also be realized in that the pressure channel is arranged on the end face of an intermediate piece which is placed on the sealing surface of a flange or clamped between two flanges. In this case, the sealing surface of the flange would be substantially flat.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt eine ringförmige angeordnete Nut und mehrere radial gerichtete Nuten umfasst, die den Messrohrabschnitt mit der ringförmigen Nut verbinden. Durch mehrere radial gerichtete Nuten wird der Druck nicht punktuell am strömenden Medium abgegriffen, sondern an mehreren Punkten, die über den Rand der Strömung verteilt sind. Verstopft einer der Nuten so wird die Druckmessung nicht beeinflusst, weil die Fluidverbindung zwischen Medium und Druckanschluss weiterhin über eine der anderen Nuten gewährleistet wird. Außerdem kann durch die Vielzahl von Druckabgriffen ein mittlerer Druck gemessen und spezielle Strömungsverhältnisse – bspw. aufgrund von Verschmutzung, Blasenbildung oder spezielle Strömungsverhältnisse – kompensiert werden, was letztlich die Messgenauigkeit erhöht. Es hat sich herausgestellt, dass sich bei vier radial gerichteten Nuten ein Optimum zwischen Fertigungsaufwand und den genannten Vorteilen ergibt. Selbstverständlich ist jede beliebige Anzahl von Nuten denkbar, so dass der erfindungsgemäße Flansch auch mit z.B. zwei radialen Nuten, aber auch mit mehr als vier radialen Nuten realisiert sein kann. In an advantageous development of the invention, it is provided that the second section comprises an annular groove arranged and a plurality of radially directed grooves which connect the measuring tube section with the annular groove. By several radially directed grooves, the pressure is not picked up selectively on the flowing medium, but at several points, which are distributed over the edge of the flow. Clogged one of the grooves so the pressure measurement is not affected, because the fluid connection between the medium and pressure port is still ensured by one of the other grooves. In addition, due to the large number of pressure taps, a medium pressure can be measured and special ones Flow conditions - for example, due to pollution, blistering or special flow conditions - are compensated, which ultimately increases the accuracy of measurement. It has been found that with four radially directed grooves an optimum results between production costs and the advantages mentioned. Of course, any number of grooves is conceivable, so that the flange according to the invention can also be realized with eg two radial grooves, but also with more than four radial grooves.
Die ringförmige Nut, in die die radialen Nuten münden, mittelt den über alle radialen Nuten eingebrachten Druck, welcher über die Bohrung nach außen, d.h. an die Peripherie des Flansches geleitet wird. Mit „ringförmig“ ist dabei nicht nur ein kreisförmiger Verlauf der Nut gemeint, sondern auch jedweder ovale Verlauf. Bevorzugt ist der Verlauf der Nut jedoch kreisförmig und koaxial angeordnet. The annular groove, into which the radial grooves open, averages the pressure introduced across all the radial grooves, which passes outward through the bore, i. is passed to the periphery of the flange. By "annular" is meant not only a circular course of the groove, but also any oval course. Preferably, however, the course of the groove is circular and arranged coaxially.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zur Verbesserung der Messgenauigkeit die mehreren radial gerichteten Nuten gleichmäßig über den Umfang des Messrohrabschnitts verteilt sind und/oder dass sie die gleiche Länge besitzen. A development of the invention provides that to improve the measurement accuracy, the plurality of radially directed grooves are distributed uniformly over the circumference of the measuring tube and / or that they have the same length.
Bevorzugt ist der Querschnitt der radial gerichteten Nut bzw. Nuten kleiner ausgeführt ist als der Querschnitt der kreisförmigen Nut. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass es durch die Nuten zu keinem merklichen Druckverlust kommt, so dass am Ende der Bohrung der gleiche bzw. nahezu der gleiche Druck anliegt wie im Messrohrabschnitt. Preferably, the cross section of the radially directed groove or grooves is made smaller than the cross section of the circular groove. In this way it can be ensured that there is no appreciable pressure loss through the grooves, so that at the end of the bore the same or almost the same pressure is applied as in the measuring tube section.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Dichtelement als Papierdichtung ausgeführt, weil sie eine besonders preiswerte Lösung darstellen. Denkbar sind aber auch andere Flachdichtungen, wie z.B. Gummidichtungen. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the sealing element is designed as a paper seal, because they represent a particularly inexpensive solution. Conceivable, however, are other flat gaskets, such. Rubber seals.
Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass am äußeren Ende des Druckkanals ein Drucksensor vorgesehen ist, über den der Mediumsdruck im Messrohrabschnitt messbar ist. A further particularly advantageous embodiment of the invention provides that at the outer end of the pressure channel, a pressure sensor is provided, via which the medium pressure in the measuring tube section can be measured.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kupplungsstück für eine Rohrleitung, mit wenigstens einem Flansch, wobei der Flansch wie zuvor beschrieben ausgebildet ist. Hierbei ist insbesondere ein Regulierventil gemeint, wie sie bspw. für die Einregulierung von Heizungsanlagen verwendet werden. Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Flansch aber in verschiedenen Armaturtypen, wie Strangregulierventile, Absperrventile oder sonstige Armaturen mit Flanschanschlüssen integriert werden In a second aspect, the invention relates to a coupling piece for a pipeline, with at least one flange, wherein the flange is formed as described above. In this case, in particular a regulating valve is meant, as they are used, for example, for the regulation of heating systems. In principle, however, the flange according to the invention can be integrated in various types of valves, such as balancing valves, shut-off valves or other fittings with flange connections
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kupplungsstück genau zwei Flansche aufweist, die an jeweils entgegengesetzten Enden des Kupplungsstücks angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich der Druck vor und nach einem Ventil messen, womit man auf den Mediumsdurchfluss schließen kann. Hierfür ist in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ein Differenzdrucksensor vorgesehen, der jeweils mit den äußeren Enden der Druckkanäle beider Flansche fluid verbunden ist. Besonders vorteilhaft ist es, den Differenzdrucksensor als Sensorplatine auszubilden, wobei die Sensorplatine eine Druckmesszelle mit zwei medienberührenden Flächen aufweist, die gegenüberliegend auf der Vorder- und Rückseite der Sensorplatine vorgesehen sind. Das Wesentliche derartiger Sensorplatinen ist, dass die auf ihr angeordnete Messzelle – vorzugsweise eine Siliziumscheibe – beidseitig mit Druck beaufschlagt werden kann. Durch Messen der Auslenkung der Siliziumscheibe kann auf die Differenz zwischen den Drücken geschlossen werden. A development of the invention provides that the coupling piece has exactly two flanges, which are arranged at respectively opposite ends of the coupling piece. In this way, the pressure before and after a valve can be measured, which one can conclude on the medium flow. For this purpose, a differential pressure sensor is provided in a further advantageous embodiment, which is fluidly connected in each case with the outer ends of the pressure channels of both flanges. It is particularly advantageous to construct the differential pressure sensor as a sensor board, wherein the sensor board has a pressure measuring cell with two media-contacting surfaces, which are provided opposite one another on the front and rear side of the sensor board. The essence of such sensor boards is that the measuring cell arranged on them - preferably a silicon wafer - can be pressurized on both sides with pressure. By measuring the deflection of the silicon wafer, one can infer the difference between the pressures.
Nachfolgend wird die Erfindung im Zusammenhang mit Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail in connection with figures with reference to embodiments.
Es zeigen: Show it:
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. In the following figures, unless otherwise stated, like reference numerals designate like parts with the same meaning.
Am äußeren Ende der Bohrung
Im Messrohrabschnitt
Damit es zu keinem merklichen Druckverlust kommt, ist der Querschnitt der radial gerichteten Nuten
Aus
Aus
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4413767 C2 [0002] DE 4413767 C2 [0002]
- DE 60038306 T2 [0004] DE 60038306 T2 [0004]
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