DE102013201025A1

DE102013201025A1 - Device for volume flow regulator for regulating size of volume flow of fluid, has throttle flap with pivotally mounted section and another section immovably fixable with respect to channel wall

Info

Publication number: DE102013201025A1
Application number: DE201310201025
Authority: DE
Inventors: Rainer Bufe
Original assignee: Hans Schneider Elektronik GmbH
Current assignee: Hans Schneider Elektronik GmbH
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: DE102013201025B4

Abstract

The device (12-1) has a channel (14) with a channel wall (16), two pressure tapping points (28,32) with one or multiple pressure tapping openings (30,34) and a throttle flap (20) for changing the cross-sectional surface of the channel. The cross-sectional surface is flow-throughable by fluid. The throttle flap is arranged within the channel wall. The throttle flap has a pivotally mounted section (22) and another section (24) immovably fixable with respect to the channel wall. The former section abuts at the latter section in an end position. An independent claim is included for a volume flow regulator with a measuring unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, umfassend einen Kanal mit einer Kanalwandung, eine erste Druckentnahmestelle mit einer oder mehreren ersten Druckentnahmeöffnungen, eine zweite Druckentnahmestelle mit einer oder mehreren zweiten Druckentnahmeöffnungen, und eine innerhalb der Kanalwandung angeordnete Drosselklappe zum Verändern der vom Fluid durchströmbaren Querschnittsfläche des Kanals. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Volumenstromregler mit einer entsprechenden Vorrichtung.The present invention relates to a device for determining the size of a volume flow of a fluid, comprising a channel having a channel wall, a first pressure tapping point with one or more first pressure taps, a second pressure tapping point with one or more second pressure taps, and a disposed within the channel wall throttle for Changing the fluid-flow cross-sectional area of the channel. Furthermore, the invention relates to a volumetric flow controller with a corresponding device.

Derartige Vorrichtungen zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids und entsprechende Volumenstromregler werden insbesondere in Abzügen von chemischen Labors eingesetzt, allerdings ist es auch möglich, diese Vorrichtungen in Bürogebäuden oder auch in Niedrigenergiehäusern zur Zwangsbelüftung einzusetzen. Eine Vielzahl von bekannten derartigen Vorrichtung arbeiten nach dem Wirkdruckverfahren bzw. Differenzdruckverfahren, bei dem der Volumenstrom eines durch einen Kanal oder eine Rohrleitung strömenden Fluids mittels einer im Kanal angeordneten Drosseleinrichtung, die eine Druckdifferenz entsprechend dem Verhältnis des Innendurchmessers des Kanals vor der Drosseleinrichtung und dem kleinsten Strömungsquerschnitt bzw. der engsten durchströmbaren Querschnittsfläche an dem Ort der Drosseleinrichtung verursacht, bestimmt wird. Aus der Druckdifferenz und weiteren messtechnisch relevanten Faktoren, wie dem Geschwindigkeitsprofil des im Kanal strömenden Fluids, kann der im Kanal herrschende Volumenstrom errechnet werden. Solche Drosseleinrichtungen können eine verstellbare Drosselklappe aufweisen. Die Druckentnahme im Kanal erfolgt mittels mindestens einer Druckentnahmeöffnung an der Stelle des Kanals, an welcher der Druck erfasst werden soll. In der Praxis sind üblicherweise zwei Druckentnahmestellen vorhanden, von denen die erste Druckentnahmestelle, die stromaufwärts des Staukörpers angeordnet ist, als Plus-Druckentnahmestelle und die zweite Druckentnahmestelle, die stromabwärts der Drosselklappe oder an der kleinsten durchströmbaren Querschnittsfläche angeordnet ist, als Minus-Druckentnahmestelle bezeichnet wird, weil in der Letzteren ein geringerer Druck bzw. größerer Unterdruck auftritt.Such devices for determining the size of a volume flow of a fluid and corresponding volumetric flow regulator are used in particular in fume hoods of chemical laboratories, but it is also possible to use these devices in office buildings or in low-energy houses for forced ventilation. A variety of known such apparatus operate according to the differential pressure method in which the volume flow of a fluid flowing through a channel or a pipe by means of a throttle arranged in the channel, the pressure difference corresponding to the ratio of the inner diameter of the channel before the throttle device and the smallest Flow cross-section or the narrowest flow-through cross-sectional area at the location of the throttle device causes is determined. From the pressure difference and other metrologically relevant factors, such as the velocity profile of the fluid flowing in the channel, the volume flow prevailing in the channel can be calculated. Such throttle devices may include an adjustable throttle. The pressure is taken in the channel by means of at least one pressure discharge opening at the location of the channel at which the pressure is to be detected. In practice, two pressure tapping points are usually present, of which the first pressure tapping point located upstream of the bluff body is referred to as a plus pressure tapping point and the second pressure tapping point located downstream of the throttle or at the smallest permeable cross sectional area is referred to as a minus pressure tapping point , because in the latter a lower pressure or greater negative pressure occurs.

In einer bekannten Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, die in der DE 195 37 063 C2 beschrieben wird, ist eine äußere Ringkammer als Plus-Druckentnahme vor einem Einlaufteil einer Venturidüse an einem ringförmigen Abschnitt einer Muffe angeordnet. Die äußere Ringkammer schließt einen Teil der Muffe ein und steht in deren Bereich über Durchgangsbohrungen, die um den Umfang der äußeren Ringkammer gleichmäßig verteilt vorgesehen sind, mit dem Strömungsweg in Verbindung. Zur Minus-Druckentnahme sind ebenfalls mehrere Durchgangsbohrungen in einer senkrechten Querschnittsebene eines Halsteils der Venturidüse über dessen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet. Diese Einzelbohrungen verbinden unterschiedliche Strömungsstellen in dem Halsteil mit einer inneren Ringkammer, über die eine Minus-Druckentnahme erfolgt. Die Verwendung einer Venturidüse und ähnlich geformten Staukörpern hat allerdings den Nachteil, dass nur dann aussagekräftige Druckdifferenzen gemessen werden, wenn relativ lange Anströmstrecken stromaufwärts der Venturidüse vorhanden sind und die Venturidüse gleichmäßig angeströmt wird.In a known device for determining the size of a volume flow of a fluid, which in the DE 195 37 063 C2 is described, an outer annular chamber is arranged as a positive pressure extraction in front of an inlet part of a Venturi nozzle to an annular portion of a sleeve. The outer annular chamber encloses a part of the sleeve and communicates with the flow path in its area via through holes, which are provided distributed uniformly around the circumference of the outer annular chamber. For negative pressure removal also several through holes are arranged evenly distributed in a vertical cross-sectional plane of a neck portion of the venturi over its circumference. These individual bores connect different flow points in the neck part with an inner annular chamber, via which a negative pressure is taken. The use of a Venturi nozzle and similarly shaped bluff bodies, however, has the disadvantage that only meaningful pressure differences are measured when relatively long Anströmstrecken upstream of the Venturi nozzle are present and the Venturi nozzle is flown evenly.

Die DE 20 2008 013 879 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, bei welcher ein stationärer Staukörper stromabwärts der Plus-Druckentnahmestelle und stromaufwärts einer Drosselklappe angeordnet ist. Diese Vorrichtung kann mit handelsblichen Ausgangskomponenten hergestellt werden und bietet gleichzeitig eine hohe Mess- und Regelgenauigkeit. Die Verwendung von stationären Staukörpern hat aber den Nachteil, dass sie der Strömung immer einen gewissen Widerstand entgegensetzen, so dass immer ein gewisser Druckverlust induziert wird, der mit steigendem Volumenstrom quadratisch steigt. Weiterhin verringern stationäre Staukörper den durchströmbaren Querschnitt des Kanals, so dass der in Bezug auf einen Kanal ohne stationären Staukörper und mit gleichem Kanaldurchmesser maximal mögliche Volumenstrom nicht eingestellt werden kann.The DE 20 2008 013 879 shows a device for determining the size of a volume flow of a fluid, in which a stationary baffle body downstream of the positive pressure discharge point and upstream of a throttle valve is arranged. This device can be manufactured with commercially available output components while providing high measurement and control accuracy. However, the use of stationary bluff bodies has the disadvantage that they always oppose the flow with a certain resistance, so that always a certain pressure loss is induced, which increases quadratically with increasing volume flow. Furthermore, stationary bluff bodies reduce the permeable cross section of the channel, so that the maximum possible volume flow in relation to a channel without a stationary bluff body and with the same channel diameter can not be set.

Die DE 20 2010 009 740 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, bei dem auf der Drosselklappe ein Staukörper angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, selbst kleinste Volumenströme messen und einstellen zu können, wobei der Druckverlust und der Schallpegel minimiert werden.The DE 20 2010 009 740 also discloses an apparatus for determining the magnitude of a volumetric flow of a fluid in which a bluff body is disposed on the throttle. This makes it possible to measure and adjust even the smallest volume flows, the pressure loss and the sound level can be minimized.

All die in diesen Schriften vorgestellten Vorrichtungen haben allerdings den Nachteil, dass sie relativ viel Bauraum und Energie im Betrieb benötigen und aufwendig zu fertigen sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die aus dem Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen so weiterzuentwickeln, dass der von ihnen beanspruchte Bauraum verringert wird, sie aber gleichzeitig mit verringertem Energieverbrauch auch bei kleinen Volumenströmen betrieben und einfach gefertigt werden können.However, all the devices presented in these documents have the disadvantage that they require a relatively large amount of space and energy in operation and are expensive to manufacture. Object of the present invention is therefore to further develop the generic devices known from the prior art so that the space occupied by them space is reduced, but at the same time operated with reduced energy consumption even at low flow rates and can be easily manufactured.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher die Drosselklappe einen schwenkbar gelagerten ersten Abschnitt und einen in Bezug auf die Kanalwandung unbeweglich fixierbaren zweiten Abschnitt aufweist. Wie eingangs erwähnt, wird beim Differenzdruckverfahren mittels einer Querschnittsverengung eine Druckdifferenz induziert, die zur Bestimmung des Volumenstroms genutzt wird. Dadurch, dass die Drosselklappe einen schwenkbaren ersten Abschnitt und einen in Bezug auf die Kanalwandung unbeweglich fixierbaren zweiten Abschnitt aufweist, müssen keine zusätzlichen Maßnahmen zur Schaffung einer Querschnittsverengung ergriffen werden. Der zweite Abschnitt bewirkt bereits eine ausreichende Querschnittsverengung und kann an der Kanalwand fixiert werden, so dass er im Betrieb der Vorrichtung nicht verschoben werden kann. Es kann aber vorteilhaft sein, eine Verstellmöglichkeit vorzusehen, so dass die Position des zweiten Abschnitts wahlweise geändert werden kann, wenn dies betriebsbedingt erforderlich sein sollte. So kann sie beispielsweise entlang der Strömungsrichtung verschoben werden. Es wird eine sehr kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht, die sich einfach fertigen lässt.The object is achieved by a device of the type mentioned, in which the throttle valve has a pivotally mounted first portion and a with respect to the Channel wall immovably fixable second section has. As mentioned above, in the differential pressure method by means of a cross-sectional constriction, a pressure difference is induced, which is used to determine the volume flow. Due to the fact that the throttle valve has a pivotable first section and a second section immovably fixable with respect to the channel wall, no additional measures to create a cross-sectional constriction need to be taken. The second section already causes a sufficient cross-sectional constriction and can be fixed to the channel wall, so that it can not be moved during operation of the device. However, it may be advantageous to provide an adjustment, so that the position of the second section can be optionally changed, if this should be necessary due to operational reasons. For example, it can be moved along the flow direction. It is a very compact design of the device allows that can be easily finished.

Insbesondere in Industriegebäuden, wo Chemielabors untergebracht sind, aber auch in Bürogebäuden können die Raumhöhen aus Kostengründen nicht beliebig gewählt werden. Daher steht für die Abzüge, in welche die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebaut werden kann, nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung. Die kompakte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht es daher, die Raumhöhen niedriger auszulegen und die Baukosten des betreffenden Gebäudes gering zu halten. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in bestehende Räume eingebaut werden, die nur einen begrenzten Bauraum zur Verfügung stellen, der für aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen nicht ausreicht. Häufig werden in Industrie- oder Bürogebäuden die Infrastrukturleitungen wie Heizungs- und Wasserrohre oder elektrische Leitungen aller Art zwischen einer Zwischendecke und der eigentlichen Gebäudedecke angeordnet. In diesem Zwischenraum kann auch die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet werden. Die kompakte Ausgestaltung ermöglicht es, den Abstand zwischen der Zwischendecke und der Gebäudedecke gering zu halten, um die frei verfügbare Raumhöhe nicht übermäßig reduzieren zu müssen. Ferner ist in vielen Fällen auch der nachträgliche Einbau in den Zwischenraum möglich, ohne die bestehende Zwischendecke versetzen zu müssen, was Installationskosten spart.In particular, in industrial buildings, where chemical laboratories are housed, but also in office buildings, the room heights can not be chosen arbitrarily for cost reasons. Therefore, only a limited space is available for the deductions, in which the device according to the invention can be installed. The compact design of the device according to the invention therefore makes it possible to lower the room heights and to keep the construction costs of the building in question low. Furthermore, the device according to the invention can also be installed in existing rooms, which provide only a limited space available, which is not sufficient for known from the prior art devices. Frequently, in industrial or office buildings, the infrastructure lines such as heating and water pipes or electrical cables of all kinds between a false ceiling and the actual building ceiling are arranged. In this intermediate space, the device according to the invention can also be arranged. The compact design makes it possible to keep the distance between the false ceiling and the building ceiling low, so as not to excessively reduce the free space available height. Furthermore, in many cases, the subsequent installation in the space is possible without having to move the existing false ceiling, which saves installation costs.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner mit einem geringeren Energieverbrauch betrieben werden, da der Druckverlust im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen reduziert werden kann, da keine stationären Staukörper vorhanden sind, deren Druckverlust überwunden werden muss, um einen gewünschten Volumenstrom einzustellen. Erfindungsgemäß wird mit der Stellung der Drosselklappe nicht nur der Druckverlust, sondern auch der Blendenfaktor verändert. Durch den variablen Blendenfaktor ergibt sich nur genau so viel Druckverlust wie nötig ist, um den gewünschten Volumenstrom einzustellen. Wie oben bereits erläutert, steigt der von stationären Staukörpern induzierte Druckverlust mit dem Quadrat des Volumenstroms. Folglich muss der Ventilator, der den Volumenstrom erzeugt, entsprechend größer dimensioniert werden, wenn hohe Volumenströme eingestellt werden sollen. Infolge des geringeren Druckverlustes gegenüber statischen Messsystemen wird bei der vorliegenden Erfindung in erheblichem Maße Energie eingespart. Folglich genügen kleinere Ventilatoren zum Erzeugen des Volumenstroms und kleinere Kanäle, so dass die Vorrichtung insgesamt auch kostengünstiger gefertigt werden kann und weniger Bauraum benötigt.The device according to the invention can also be operated with a lower energy consumption, since the pressure loss can be reduced in comparison to known devices, since there are no stationary baffles whose pressure loss must be overcome in order to set a desired volume flow. According to the invention, not only the pressure loss, but also the aperture factor is changed with the position of the throttle. Due to the variable aperture factor, only the same amount of pressure loss as required is required to set the desired volume flow. As already explained above, the pressure loss induced by stationary bluff bodies increases with the square of the volume flow. Consequently, the fan that generates the volume flow must be dimensioned correspondingly larger if high volume flows are to be set. As a result of the lower pressure loss compared to static measuring systems, considerable energy is saved in the present invention. Consequently, smaller fans are sufficient for generating the volume flow and smaller channels, so that the device as a whole can also be manufactured more cost-effectively and requires less installation space.

Der benötigte Bauraum wird weiterhin dadurch reduziert, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen mit einer Venturidüse eine kurze Anströmstrecke benötigt und dennoch aussagekräftige Werte für den Volumenstrom liefert. Darüber hinaus ist eine gute Erfassung auch von geringen Volumenströmen möglich.The space required is further reduced by the fact that the device according to the invention requires a short flow path, in particular in comparison to known devices with a Venturi nozzle, and nevertheless supplies meaningful values for the volume flow. In addition, a good detection of low volume flows is possible.

Ferner lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch einfach an unterschiedliche Kanalgrößen und -querschnittsformen anpassen, beispielsweise dadurch, dass der erste Abschnitt immer gleich bleibt und nur der zweite Abschnitt an die jeweiligen Kanalquerschnittsform und deren Größe angepasst wird.Furthermore, the device according to the invention can also be easily adapted to different channel sizes and cross-sectional shapes, for example by the fact that the first section always remains the same and only the second section is adapted to the respective channel cross-sectional shape and its size.

Vorzugsweise liegt der erste Abschnitt in einer ersten Endstellung am zweiten Abschnitt an. Die erste Endstellung beschreibt in diesem Fall die Schließstellung, in der die Druckdifferenz maximal ist. Wenn der erste Abschnitt vollständig am zweiten Abschnitt anliegt, kann der Volumenstrom komplett unterbrochen werden. Der erste und der zweite Abschnitt können dabei komplementär zueinander ausgeführt sein und miteinander korrespondieren und beispielsweise je eine Gerade aufweisen, die in der Schließstellung aneinander anliegen. In einer zweiten Endstellung (Offenstellung) kann der erste Abschnitt wahlweise so geschwenkt werden, dass er dem Fluid einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegensetzt, der aber dennoch ausreicht, um eine messbare Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Druckentnahmestelle zu induzieren und den Volumenstrom bestimmen zu können. In diesem Fall beschreibt die zweite Endstellung die Offenstellung.Preferably, the first portion abuts the second portion in a first end position. The first end position describes in this case the closed position in which the pressure difference is maximum. If the first section is completely against the second section, the flow can be completely interrupted. The first and the second portion may be complementary to each other and correspond to each other and, for example, each have a straight line, which bear against each other in the closed position. In a second end position (open position), the first section can optionally be pivoted so that it opposes the fluid as low as possible flow resistance, but still sufficient to induce a measurable pressure difference between the first and second pressure tapping point and to determine the flow , In this case, the second end position describes the open position.

Vorzugsweise liegen der zweite Abschnitt und die Welle in einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids verläuft. Hierdurch kann die Vorrichtung nochmals kompakter ausgeführt werden, wodurch sich weiterer Bauraum einsparen lässt. Die Verwendung des Begriffs „im Wesentlichen senkrecht” soll zum Ausdruck bringen, dass sich der Verlauf der Ebene bezüglich der Strömungsrichtung auf ideale Bedingungen bezieht, die aber in der Praxis aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder Strömungsunregelmäßigkeiten nicht erreicht werden können.Preferably, the second portion and the shaft lie in a plane which is substantially perpendicular to the flow direction of the fluid. As a result, the device can be made even more compact, resulting in more space saves. The use of the term "substantially perpendicular" is intended to express that the course of the plane with respect to the direction of flow refers to ideal conditions, but which can not be achieved in practice due to manufacturing inaccuracies or flow irregularities.

In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Welle in einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids verläuft, wobei der zweite Abschnitt außerhalb der Ebene liegt. Bei bekannten Vorrichtungen wird der Volumenstrom dann maximal gedrosselt oder unterbrochen, wenn die Drosselklappe in einer ersten Endstellung im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung steht. Im Gegensatz dazu wird der Volumenstrom am wenigsten gedrosselt, wenn die Drosselklappe in einer zweiten Endstellung im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung steht. Folglich liegen zwischen den Endstellungen üblicherweise 90°. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Endstellungen so auszugestalten, dass die Drosselklappe um weniger als 90° geschwenkt werden muss, um von der ersten in die zweite Endstellung zu gelangen, beispielsweise um 60°. Hierdurch muss die Drosselklappe weniger weit gedreht werden, um sie zwischen der ersten und der zweiten Endstellung zu verstellen.In a preferred embodiment, the shaft lies in a plane which is substantially perpendicular to the flow direction of the fluid, wherein the second portion lies outside the plane. In known devices, the volume flow is then throttled or interrupted maximum when the throttle valve is in a first end position substantially perpendicular to the flow direction. In contrast, the volume flow is the least throttled when the throttle valve is in a second end position substantially parallel to the flow direction. Consequently, between the end positions are usually 90 °. In this embodiment, it is possible to design the end positions so that the throttle valve must be pivoted by less than 90 ° in order to move from the first to the second end position, for example by 60 °. As a result, the throttle must be turned less far to adjust between the first and the second end position.

Eine günstige Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Abschnitt zwei oder mehrere in Bezug zueinander abgewinkelte Teilbereiche aufweist. Befindet sich die Drosselklappe in der zweiten Endstellung (Offenstellung), in welcher einer der Teilbereiche des ersten Abschnitts parallel zur Strömungsrichtung verläuft, stehen in dieser Ausführungsform der oder die übrigen Teilbereiche nicht parallel zur Strömungsrichtung, sondern schließen mit der Strömungsrichtung einen Winkel ein. Hierdurch bewirken diese Teilbereiche eine Erhöhung der Querschnittsverengung, wodurch auch in der zweiten Endstellung noch ein gewisser Druckverlust induziert wird und der Volumenstrom messbar bleibt. Auf stationäre Staukörper kann verzichtet werden, was zu Energieeinsparungen führt.A favorable embodiment is characterized in that the first section has two or more partial regions which are angled relative to each other. If the throttle valve is in the second end position (open position), in which one of the subregions of the first section is parallel to the flow direction, in this embodiment the remaining subregions are not parallel to the flow direction, but enclose an angle with the flow direction. As a result, these subregions cause an increase in the cross-sectional constriction, whereby even in the second end position, a certain pressure loss is induced and the flow remains measurable. Stationary bluff bodies can be dispensed with, which leads to energy savings.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der zweite Abschnitt radial außerhalb des ersten Abschnitts angeordnet und umschließt den ersten Abschnitt. In dieser Weiterbildung kann der zweite Abschnitt an der Kanalwandung angebracht oder integral mit der Kanalwandung gefertigt werden, was die Fertigung vereinfacht. Im Vergleich zu einer Vorrichtung, bei welcher ein stationärer Staukörper vorgesehen ist (vgl. DE 20 2008 013 879 oder EP 2 154 439 ) und der Volumenstrom mit einer herkömmlichen Drosselklappe geregelt wird, ergibt sich folgender Vorteil: wird die Drosselklappe beispielsweise von der ersten Endstellung (Schließstellung) um 5° gedreht, so wird bei der erfindungsgemäßen Drosselklappe zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt eine größere durchströmbare Fläche freigegeben als dies bei einer herkömmlichen Drosselklappe zwischen der Drosselklappe selbst und der Kanalwandung der Fall ist. Herkömmliche Drosselklappen entfalten erst dann eine nennenswerte Wirkung auf den Volumenstrom, wenn sie um mehr als 10° aus der Schließstellung gedreht werden. Somit entfaltet die erfindungsgemäße Drosselklappe bereits bei kleinen Änderungen aus der ersten Endstellung heraus eine erhöhte Wirkung auf den Volumenstrom, so dass im Vergleich zu bekannten Drosselklappen kleinere Volumenströme besser eingestellt werden können und die erfindungsgemäße Drosselklappe eine erhöhte Wirkung entfaltet.In a development of the device according to the invention, the second section is arranged radially outside the first section and encloses the first section. In this development, the second portion may be attached to the duct wall or made integral with the duct wall, which simplifies manufacturing. Compared to a device in which a stationary bluff body is provided (see. DE 20 2008 013 879 or EP 2 154 439 ) and the volume flow is controlled with a conventional throttle, there is the following advantage: If the throttle is rotated, for example, from the first end position (closed position) by 5 °, so in the throttle valve according to the invention between the first and the second section a larger flow-through surface is released as is the case with a conventional throttle between the throttle itself and the duct wall. Conventional butterfly valves only have an appreciable effect on the volume flow when they are rotated more than 10 ° from the closed position. Thus, the throttle valve according to the invention develops even with small changes from the first end position out an increased effect on the flow, so that in comparison to known throttle smaller volume flows can be better adjusted and the throttle valve according to the invention develops an increased effect.

Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Abschnitt radial innerhalb des ersten Abschnitts angeordnet ist und der erste Abschnitt den zweiten Abschnitt umschließt. In dieser Ausgestaltung werden zwei durchströmbare Flächen freigegeben, wenn die Drosselklappe aus der ersten Endstellung bewegt wird. Auch hierdurch wird erreicht, dass schon bei kleinen Drehungen der Drosselklappe ein nennenswerter Volumenstrom die Flächen durchströmen kann, so dass kleinere Volumenströme besser eingestellt werden können und die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Drosselklappe im Vergleich zu bekannten Drosselklappen bei kleinen Volumenströmen erhöht wird.It is advantageous if the second section is arranged radially within the first section and the first section encloses the second section. In this embodiment, two flow-through surfaces are released when the throttle valve is moved from the first end position. This also ensures that even at small rotations of the throttle valve, a significant volume flow can flow through the surfaces, so that smaller volume flows can be better adjusted and the effectiveness of the throttle valve according to the invention is increased compared to known throttle valves at low flow rates.

Vorzugsweise ist auf dem ersten Abschnitt ein Staukörper angeordnet. Der Staukörper kann dabei als Rohr mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet und konzentrisch zur Welle angeordnet sein. Dies kann so realisiert sein, dass auf jeder der beiden Stirnseiten des ersten Abschnitts der Drosselklappe je ein Halbrohr so angeordnet ist, dass sich die beiden Halbrohre wenigstens annähernd zu einem Vollrohr ergänzen. Alternativ kann die Welle mit einem deutlich vergrößerten Durchmesser ausgestattet sein, der über den ersten Abschnitt hervorragt. Der Staukörper kann aber auch als Halbrohr ausgebildet sein, welches sich von einer der Stirnseiten des ersten Abschnitts vorwölbt und an seinen beiden Enden verschlossen ist. Ferner kann der Staukörper tropfen- oder kugelförmig oder als Ellipsoid ausgestaltet sein. Die Anordnung von Staukörpern auf dem ersten Abschnitt der Drosselklappe hat den Effekt, dass sie ihre querschnittsreduzierende Wirkung erst dann vollständig entfalten, wenn sich die Drosselklappe der zweiten Endstellung nähert, wo der maximale Volumenstrom anliegt. Der Staukörper wird so gestaltet, dass dann nur die mindestens notwendige Querschnittsverengung vorliegt, um den Druckverlust nicht höher als das zur Erfassung des Volumenstroms notwendige Maß werden zu lassen. Hierdurch wird Energie eingespart. Dieser Staukörper ist nicht als stationärer Staukörper aufzufassen, da seine Wirkung von der Stellung der Drosselklappe abhängt, was bei stationären Staukörpern nicht der Fall ist.Preferably, a bluff body is arranged on the first section. The bluff body can be designed as a tube with a circular cross-section and arranged concentrically to the shaft. This can be realized in such a way that in each case a half-pipe is arranged on each of the two end faces of the first section of the throttle valve, so that the two half-pipes complement each other at least approximately to form a full pipe. Alternatively, the shaft may be provided with a significantly increased diameter protruding beyond the first section. However, the bluff body may also be formed as a half pipe, which bulges from one of the end sides of the first portion and is closed at its two ends. Furthermore, the bluff body can be designed drop-shaped or spherical or as an ellipsoid. The arrangement of bluff bodies on the first section of the throttle valve has the effect that they only fully develop their cross-sectional reduction effect when the throttle valve approaches the second end position, where the maximum volume flow is applied. The bluff body is designed so that then only the at least necessary cross-sectional constriction is present in order not to let the pressure loss be higher than the measure necessary for detecting the volume flow. This saves energy. This baffle is not to be regarded as a stationary baffle body, since its effect on the position of the throttle depends on what is not the case with stationary bluff bodies.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste und/oder zweite Druckentnahmestelle als ein Messrohr mit einer Messrohrwandung ausgestaltet, bei dem die Druckentnahmeöffnungen in der Messrohrwandung angeordnet sind. Ein Messrohr kann unabhängig von der Querschnittsform des Kanals gefertigt werden, so dass sich der Einsatz eines Messrohres insbesondere bei nicht rotationssymmetrischen Querschnitten anbietet, um die Fertigung zu vereinfachen. Dabei durchläuft das Messrohr den Kanal zumindest teilweise, wobei es von Vorteil ist, die Querschnittsflächen der Druckentnahmeöffnungen weitgehend parallel zur Strömungsrichtung des Fluids auszurichten. Hierdurch wird erreicht, dass sich die Druckentnahmeöffnungen nicht mit Schmutzpartikeln zusetzen können. Eine Wartung der Vorrichtung ist dann nicht mehr erforderlich.In a preferred embodiment, the first and / or second pressure tapping point is configured as a measuring tube with a measuring tube wall, in which the pressure tapping openings are arranged in the measuring tube wall. A measuring tube can be manufactured independently of the cross-sectional shape of the channel, so that the use of a measuring tube, in particular in non-rotationally symmetrical cross-sections offers to simplify the production. In this case, the measuring tube passes through the channel at least partially, and it is advantageous to align the cross-sectional areas of the pressure-extraction openings largely parallel to the flow direction of the fluid. This ensures that the pressure-extraction openings can not be clogged with dirt particles. Maintenance of the device is then no longer necessary.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die erste und/oder zweite Druckentnahmestelle als eine Ringkammer ausgestaltet, die sich der Kanalwandung anschließt. Dabei kann die Ringkammer die Kanalwandung umschließen und die Druckentnahmeöffnungen die Kanalwandung durchlaufen oder die Ringkammer ist radial innen auf die Kanalwandung aufgebracht und weist selbst die Druckentnahmeöffnungen auf. In jedem Fall verlaufen die Querschnittsflächen der Druckentnahmelöcher parallel zur Strömungsrichtung, weshalb sie sich nicht mit Partikeln zusetzen können. Es wird ein sehr gleichmäßiger Druck gemessen, da die Druckentnahmeöffnungen über den Umfang der Kanalwandung verteilt sind. Ferner wird die Fluidströmung in nur geringem Umfang gestört, so dass der von der Druckentnahmestelle induzierte Druckverlust gering gehalten wird. Als Folge davon kann der zur Erzeugung des Volumenstroms benötigte Ventilator und die Kanäle kleiner und damit material- und kostensparender ausgeführt werden. Ferner wird mit sinkendem Druckverlust auch der von der Vorrichtung emittierte Schallpegel reduziert. Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere für Kanäle mit kreisrundem Querschnitt an.In a further embodiment, the first and / or second pressure tapping point is configured as an annular chamber which adjoins the duct wall. In this case, the annular chamber can surround the channel wall and the pressure-removal openings pass through the channel wall or the annular chamber is radially inwardly applied to the channel wall and even has the pressure-extraction openings. In any case, the cross-sectional areas of the pressure-extraction holes are parallel to the flow direction, which is why they can not become clogged with particles. It is measured a very uniform pressure, since the pressure discharge openings are distributed over the circumference of the channel wall. Furthermore, the fluid flow is disturbed to a small extent, so that the pressure loss induced by the pressure discharge point is kept low. As a result of this, the fan required for generating the volume flow and the channels can be made smaller and thus less material and cost-saving. Furthermore, with decreasing pressure loss, the sound level emitted by the device is also reduced. This embodiment is particularly suitable for channels with a circular cross-section.

In einer weiteren bevorzugten Ausbildung ist der erste Abschnitt über einen Schwenkbereich verschwenkbar und die erste Druckentnahmestelle in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids vor dem Schwenkbereich und die zweite Druckentnahmestelle in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids hinter dem Schwenkbereich angeordnet. Als Schwenkbereich ist der Bereich zu verstehen, der vom ersten Abschnitt durchlaufen werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass in dieser Konstellation die aussagekräftigsten Druckdifferenzen ermittelt werden können, ohne dass eine Korrektur der gemessenen Drücke vorgenommen werden muss.In a further preferred embodiment, the first section is pivotable over a pivoting range and the first pressure tapping point in relation to the flow direction of the fluid before the pivot region and the second pressure tapping point with respect to the flow direction of the fluid behind the pivot region. Panning range is the range that can be traversed by the first portion. It has been found that in this constellation the most meaningful pressure differences can be determined without having to correct the measured pressures.

Eine alternative Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Abschnitt über einen Schwenkbereich verschwenkbar ist und die erste Druckentnahmestelle in einem von einer in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids senkrecht auf die Kanalwandung gerichteten Projektion des Schwenkbereichs umschlossenen Volumen angeordnet ist. Mit anderen Worten befindet sich die erste Druckentnahmestelle bei einer Seitenansicht bezogen auf die Strömungsrichtung nicht mehr vor dem Schwenkbereich, sondern im Schwenkbereich und somit je nach Stellung des ersten Abschnitts der Drosselklappe nicht mehr vor dem ersten Abschnitt. Die Druckentnahmestelle liegt somit sehr nahe an der Drosselklappe, wodurch die Vorrichtung noch kompakter ausgestaltet werden kann. Hierdurch wird jedoch der gemessene Druck beeinflusst, wodurch der ermittelte Volumenstrom verfälscht wird. Allerdings ist es möglich, die hierdurch hervorgerufenen Druckverfälschungen durch entsprechende Algorithmen nachträglich zu kompensieren, so dass ein mit der Realität weitgehend übereinstimmender Volumenstrom ermittelt werden kann.An alternative embodiment is characterized in that the first section is pivotable over a pivoting range and the first pressure tapping point is arranged in a volume enclosed by a projection of the pivoting region directed perpendicular to the duct wall with respect to the flow direction of the fluid. In other words, the first pressure tapping point in a side view with respect to the flow direction is no longer in front of the swivel range, but in the swivel range and thus depending on the position of the first portion of the throttle no longer before the first section. The pressure tapping point is thus very close to the throttle valve, whereby the device can be made even more compact. As a result, however, the measured pressure is influenced, whereby the determined volume flow is falsified. However, it is possible to subsequently compensate for the pressure distortions caused thereby by appropriate algorithms, so that a volumetric flow largely matching the reality can be determined.

Vorzugsweise besteht die Vorrichtung aus einem spritzfähigen Kunststoff. Die gesamte Vorrichtung kann daher im Spritzgussverfahren hergestellt werden, was die Fertigung vereinfacht und eine hohe Stückzahl bei geringen Kosten ermöglicht. Vorzugsweise wird dabei ein chemisch resistenter und spritzfähiger Kunststoff verwendet, beispielsweise Polypropylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC). Der Kanal und der zweite Abschnitt können als ein Bauteil gespritzt werden, so dass die Herstellungs- und Montagekosten reduziert werden können. Die Vorrichtung kann aber auch alternativ aus verzinktem Stahl oder Edelstahl oder rostfreiem Stahl gefertigt werden.Preferably, the device consists of a sprayable plastic. The entire device can therefore be manufactured by injection molding, which simplifies the production and allows a high number of pieces at low cost. Preferably, a chemically resistant and moldable plastic is used, for example polypropylene (PP) or polyvinyl chloride (PVC). The channel and the second section can be injected as one component, so that the manufacturing and assembly costs can be reduced. The device can alternatively be made of galvanized steel or stainless steel or stainless steel.

Ferner betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung einen Volumenstromregler zum Regeln der Größe eines Volumenstroms eines Fluids mit einer Vorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, umfassend eine Messeinheit zum Bestimmen der Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Druckentnahmestelle und zum Erzeugen von entsprechenden Signalen, die von einer Steuerungseinheit verarbeitet werden können, und eine Schwenkeinrichtung zum Schwenken des ersten Abschnitts der Drosselklappe in Abhängigkeit von Ansteuerungssignalen, die von der Steuerungseinheit erzeugt werden. Die technischen Effekte und Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Volumenstromregler erzielt werden können, entsprechen denjenigen, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Insbesondere kann eine kompakte Bauweise und eine einfache Fertigung und Montage erreicht werden. Ferner können auch sehr geringe Volumenströme zuverlässig ermittelt und eingestellt werden.Furthermore, another aspect of the invention relates to a volumetric flow controller for controlling the magnitude of a volumetric flow of a fluid with a device according to one of the embodiments described above, comprising a measuring unit for determining the pressure difference between the first and the second pressure receiving point and generating corresponding signals from a control unit and a pivoting device for pivoting the first portion of the throttle valve in response to drive signals generated by the control unit. The technical effects and advantages that can be achieved with the volume flow controller according to the invention, correspond to those which have been described for the device according to the invention. In particular, a compact design and a simple production and assembly can be achieved. Furthermore, even very low volume flows can be reliably determined and adjusted.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Es zeigen The invention will now be described in detail by way of preferred embodiments with reference to the attached drawings. Show it

1a) eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Volumenstromreglers mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, 1a) 3 shows a side view of a volumetric flow regulator according to the invention with a first embodiment of a device according to the invention for determining the size of a volumetric flow of a fluid,

1b) eine Vorderansicht der in 1a) gezeigten ersten Ausführungsform, 1b) a front view of in 1a) shown first embodiment,

1c) eine Vorderansicht der in 1a) gezeigten ersten Ausführungsform, wobei die Drosselklappe einen Staukörper aufweist, 1c) a front view of in 1a) 1, wherein the throttle valve has a bluff body,

2a) eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, 2a) a side view of a second embodiment of the inventive device for determining the size of a volume flow of a fluid,

2b) eine Vorderansicht der zweiten Ausführungsform aus 2a), 2 B) a front view of the second embodiment 2a) .

3a) eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, 3a) a side view of a third embodiment of the inventive device for determining the size of a volume flow of a fluid,

3b) eine Vorderansicht der dritten Ausführungsform aus 3a), 3b) a front view of the third embodiment 3a) .

4a) eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, 4a) FIG. 2 shows a side view of a fourth embodiment of the device according to the invention for determining the size of a volume flow of a fluid, FIG.

4b) eine Vorderansicht der vierten Ausführungsform aus 4a), 4b) a front view of the fourth embodiment 4a) .

5a) eine Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, 5a) a side view of a fifth embodiment of the inventive device for determining the size of a volume flow of a fluid,

5b) eine Vorderansicht der fünften Ausführungsform aus 5a), 5b) a front view of the fifth embodiment 5a) .

6a) eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids, und 6a) a side view of a sixth embodiment of the inventive device for determining the size of a volume flow of a fluid, and

6b) eine Vorderansicht der sechsten Ausführungsform aus 6a). 6b) a front view of the sixth embodiment of 6a) ,

In 1a) ist ein erfindungsgemäßer Volumenstromregler 10 ₁ mit einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₁ zum Bestimmen der Größe eines Volumenstroms eines Fluids anhand einer Seitenansicht gezeigt. Die Vorrichtung 12 ₁ umfasst einen Kanal 14 mit Längsachse L und einer Kanalwandung 16, die an ihren freien Enden je eine Muffe 18 aufweisen kann, um sie an weiterführende Kanäle oder Rohre anschließen zu können. Ebenso sind als Anschlussvarianten Flansch oder Rohrausführungen denkbar. Die Kanalwandung 16 ist geschlossen und leitet das Fluid. Im dargestellten Beispiel weist der Kanal 14 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Übliche Einbaumaße der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₁ gehen bis zu einem Durchmesser von 400 mm.In 1a) is an inventive volumetric flow controller 10 ₁ with a first embodiment of a device according to the invention 12 ₁ for determining the magnitude of a volume flow of a fluid shown by a side view. The device 12 ₁ includes a channel 14 with longitudinal axis L and a channel wall 16 , which each have a sleeve at their free ends 18 may have to connect them to further channels or pipes can. Also conceivable as connection variants flange or pipe designs. The canal wall 16 is closed and directs the fluid. In the example shown, the channel 14 a circular cross section. Usual installation dimensions of the device according to the invention 12 ₁ go up to a diameter of 400 mm.

Innerhalb der Kanalwandung 16 ist eine Drosselklappe 20 angeordnet, die einen ersten Abschnitt 22 und einen zweiten Abschnitt 24 umfasst. Der erste Abschnitt 22 ist innerhalb eines Schwenkbereichs S schwenkbar gelagert, wobei unter einem Schwenkbereich S der Bereich verstanden werden soll, der vom ersten Abschnitt 22 durchlaufen werden kann. Im dargestellten Beispiel ist der erste Abschnitt 22 auf einer Welle 26, die im Wesentlichen senkrecht zu einer mit dem Pfeil gekennzeichneten Strömungsrichtung P verläuft, drehbar gelagert, während der zweite Abschnitt 24 in Bezug auf die Kanalwandung 16 unbeweglich fixierbar ist. Im dargestellten Beispiel ist der zweite Abschnitt 24 radial außen vom ersten Abschnitt 22 angeordnet und an der Kanalwandung 16 befestigt, wobei der erste Abschnitt 22 durch Betätigen der Welle 26 um eine Drehachse T gedreht werden kann.Within the canal wall 16 is a throttle 20 arranged a first section 22 and a second section 24 includes. The first paragraph 22 is pivotally mounted within a swivel range S, wherein a swivel range S is to be understood as the range from the first section 22 can be passed through. In the example shown, the first section is 22 on a wave 26 which is substantially perpendicular to a flow direction P indicated by the arrow, rotatably supported, while the second portion 24 in relation to the duct wall 16 immovable is fixable. In the example shown, the second section is 24 radially outward from the first section 22 arranged and on the sewer wall 16 attached, the first section 22 by actuating the shaft 26 can be rotated about a rotation axis T.

Der zweite Abschnitt 24 und die Welle 26 liegen innerhalb einer gemeinsamen Ebene E, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung P des Fluids und durch die Drehachse T verläuft.The second section 24 and the wave 26 lie within a common plane E, which is substantially perpendicular to the flow direction P of the fluid and through the axis of rotation T.

Stromaufwärts der Drosselklappe 20 und insbesondere stromaufwärts des ersten Abschnitts ist eine erste Druckentnahmestelle 28 mit einer oder mehreren ersten Druckentnahmeöffnungen 30 angeordnet, die auch als Plus-Druckentnahmestelle bezeichnet wird. Stromabwärts der Drosselklappe 20 ist eine zweite Druckentnahmestelle 32 mit einer oder mehreren zweiten Druckentnahmeöffnungen 34 angeordnet, die auch als Minus-Druckentnahmestelle bezeichnet wird. Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Druckentnahmestellen als Ringkammern 36 ausgeführt, die sich radial außen an die Kanalwandung 16 anschließt. Die Druckentnahmeöffnungen 30, 34 durchlaufen die Kanalwandung 16.Upstream of the throttle 20 and in particular upstream of the first section is a first pressure tapping point 28 with one or more first pressure ports 30 arranged, which is also referred to as a plus-pressure tapping point. Downstream of the throttle 20 is a second pressure tapping point 32 with one or more second pressure-extraction openings 34 arranged, which is also referred to as a minus pressure tapping point. In the first embodiment, the pressure tapping points are ring chambers 36 running, the radially outward to the channel wall 16 followed. The pressure-extraction openings 30 . 34 go through the channel wall 16 ,

Die Druckentnahmestellen 28, 32 wirken mit einer Messeinheit 38 zusammen, die über geeignete Mittel verfügt, mit denen der jeweilige Druck in den betreffenden Ringkammern 36 ermittelt werden kann. Die Messeinheit 38 misst die Druckdifferenz und wandelt sie in entsprechende Signale um, die von einer Steuerungseinheit 40 verarbeitet werden können. Hierzu sind die Messeinheit 38 und die Steuerungseinheit 40 mit Leitungen 42 oder anderen Übertragungsmitteln zur Signalübertragung verbunden. In der Steuerungseinheit 40 können Daten hinterlegt sein, beispielsweise die Größe des gewünschten Volumenstroms. Der gewünschte Volumenstrom kann auch von einem Benutzer über eine nicht dargestellte Eingabeeinheit als Sollwertvorgabe eingegeben werden. Die Steuerungseinheit 40 kann einen Soll-Ist-Vergleich zwischen dem gewünschten und dem gemessenen Volumenstrom vornehmen und bei Abweichungen eine Schwenkeinrichtung 43 ansteuern, welche die Position des ersten Abschnitts 22 der Drosselklappe 20 innerhalb eines Schwenkbereichs S ändern kann, bis dass der gemessene Volumenstrom mit dem gewünschten Volumenstrom übereinstimmt, so dass eine Volumenstromreglung realisiert wird. Über in der Steuerungseinheit 40 hinterlegte Algorithmen kann eine Stellung des ersten Abschnitts 22 einem bestimmten Blendenfaktor zugeordnet werden. Dieser Blendenfaktor dient zur Berechnung des tatsächlichen Volumenstroms. Konkret wird der erste Abschnitt 22 der Drosselklappe 20 um ein gewisses Maß um die Drehachse T gedreht, wobei auch andere Schwenkbewegungen denkbar sind, um den durchströmbaren Querschnitt zu verändern. Im Beispiel aus 1a) ist die Steuerungseinheit 40 so eingerichtet, dass der erste Abschnitt 22 zwischen einer ersten Endstellung, in welcher der erste Abschnitt 22 am zweiten Abschnitt 24 anliegt (Schließstellung) und einer zweiten Endstellung (Offenstellung) nur um 85° gedreht wird. Hierdurch induziert der erste Abschnitt 22 in der zweiten Endstellung, wo der maximale Volumenstrom anliegt, noch einen gewissen Druckverlust, so dass der Volumenstrom noch hinreichend exakt bestimmt werden kann.The pressure tapping points 28 . 32 act with a measuring unit 38 together, which has suitable means by which the respective pressure in the respective annular chambers 36 can be determined. The measuring unit 38 measures the pressure difference and converts it into appropriate signals, that of a control unit 40 can be processed. These are the measuring unit 38 and the control unit 40 with wires 42 or other transmission means for signal transmission. In the control unit 40 Data can be stored, for example, the size of the desired volume flow. The desired volume flow can also be entered by a user via an input unit, not shown, as a setpoint specification. The control unit 40 can make a target-actual comparison between the desired and the measured volume flow and in case of deviations a pivoting device 43 control the position of the first section 22 the throttle 20 within a swivel range S can change until the measured volume flow matches the desired volume flow, so that a volume flow control is realized. Over in the control unit 40 deposited algorithms can be a position of the first section 22 assigned to a specific aperture factor. This aperture factor is used to calculate the actual volume flow. Specifically, the first section 22 the throttle 20 rotated by a certain amount about the axis of rotation T, with other pivotal movements are conceivable to change the cross-section through. In the example off 1a) is the control unit 40 set up the first section 22 between a first end position, in which the first section 22 on the second section 24 is applied (closed position) and a second end position (open position) is only rotated by 85 °. This induces the first section 22 in the second end position, where the maximum volume flow is applied, still a certain pressure drop, so that the flow rate can still be determined with sufficient accuracy.

In 1b) ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 ₁ gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anhand einer Vorderansicht gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Messeinheit 38 und die Steuerungseinheit 40 nicht dargestellt.In 1b) is the device according to the invention 12 ₁ according to the first embodiment shown in a front view. For clarity, the measuring unit 38 and the control unit 40 not shown.

Auch in 1c) ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 12 ₁ gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anhand einer Vorderansicht gezeigt, allerdings weist hier der erste Abschnitt 22 einen Staukörper 44 auf, wodurch gewährleistet ist, dass unabhängig von der Stellung des ersten Abschnitts 22 ein gewisses Minimum an Druckverlust nicht unterschritten wird. Hierdurch wird die Messbarkeit des Volumenstroms auch bei kompletter Öffnung des Abschnitts 22 sichergestellt.Also in 1c) is the device according to the invention 12 ₁ according to the first embodiment shown with reference to a front view, but here has the first section 22 a baffle 44 on, which ensures that regardless of the position of the first section 22 a certain minimum pressure loss is not exceeded. As a result, the measurability of the flow rate even with complete opening of the section 22 ensured.

In beiden 1b) und 1c) erkennt man, das der erste Abschnitt 22 einen kreisförmigen Querschnitt hat, wobei ein Kreissegment abgeschnitten ist, so dass der erste Abschnitt 22 eine Gerade 46 aufweist. Das abgeschnittene Kreissegment ist Teil des zweiten, unbeweglich fixierbaren Abschnitts 24 der Drosselklappe 20. Die beiden Abschnitte 22, 24 korrespondieren daher zueinander.In both 1b) and 1c) you recognize that, the first section 22 has a circular cross section, wherein a circle segment is cut off, so that the first section 22 a straight 46 having. The truncated circle segment is part of the second immovably fixable section 24 the throttle 20 , The two sections 22 . 24 therefore correspond to each other.

In 2a) ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₂ dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit die in 1a) dargestellten Messeinheit 38 und Steuerungseinheit 40 nicht gezeigt sind, so dass nur ein Teil des Volumenreglers 10 gezeigt ist. Erst mit der Messeinheit 38 und der Steuereinheit 40 kann eine Volumenstromreglung realisiert werden. Das zweite Ausführungsbeispiel 12 ₂ weist einen abweichenden Aufbau der Drosselklappe 20 auf. Der zweite Abschnitt 24 liegt im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel 12 ₁ nicht innerhalb, sondern liegt außerhalb der Ebene E. Konkret verläuft der zweite Abschnitt 24 auf einer Seite der Längsachse I stromaufwärts der Drehachse T und auf einer anderen Seite stromabwärts der Drehachse T. Im dargestellten Beispiel ist der zweite Abschnitt 24 so ausgestaltet, dass eine Drehung des ersten Abschnitts der Drosselklappe 20 um 60° genügt, um ihn von der ersten Endstellung in die zweite Endstellung und umgekehrt zu stellen.In 2a) is a second embodiment of the device according to the invention 12 ₂ , wherein for reasons of clarity the in 1a) illustrated measuring unit 38 and control unit 40 not shown, leaving only part of the volume control 10 is shown. Only with the measuring unit 38 and the control unit 40 a volume flow control can be realized. The second embodiment 12 ₂ has a different structure of the throttle valve 20 on. The second section 24 is in contrast to the first embodiment 12 ₁ not within, but outside the level E. Specifically, the second section runs 24 on one side of the longitudinal axis I upstream of the axis of rotation T and on another side downstream of the axis of rotation T. In the example shown, the second section 24 designed such that a rotation of the first portion of the throttle 20 by 60 ° is sufficient to put him from the first end position to the second end position and vice versa.

In 2b) ist die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₂ anhand einer Vorderansicht gezeigt.In 2 B) is the second embodiment of the device according to the invention 12 _{2 shown} by a front view.

In 3a) und 3b) ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₃ gezeigt, die weitgehend der ersten Ausführungsform 12 ₁ entspricht. Auch hier sind die Steuerungseinheit 40 und die Messeinheit 38 nicht dargestellt. Allerdings weist sie zusätzlich noch zwei Ringblenden 48 auf, wobei die erste Ringblende 48, stromabwärts der ersten Druckentnahmestelle 28 und stromaufwärts des Schwenkbereichs S und die zweite Ringblende 48 ₂ stromaufwärts der zweiten Druckentnahmestelle 32 und stromabwärts des Schwenkbereichs S angeordnet sind. Die Ringblenden 48 sorgen ebenfalls für eine Querschnittsverengung und stellen die Messung der Druckdifferenz auch bei kompletter Öffnung der Drosselklappe sicher. Es ist auch nur eine Ringblende 48 vor der Minus-Druckentnahmestelle denkbar.In 3a) and 3b) is a third embodiment of the device according to the invention 12 ₃ , which is largely the first embodiment 12 ₁ corresponds. Again, the control unit 40 and the measurement unit 38 not shown. However, it also has two ring diaphragms 48 on, with the first bezel 48 , downstream of the first pressure tapping point 28 and upstream of the pivoting area S and the second annular aperture 48 ₂ upstream of the second pressure tapping point 32 and downstream of the pivot region S are arranged. The ring diaphragms 48 also provide a cross-sectional constriction and ensure the measurement of the pressure difference even with complete opening of the throttle. It's just a ring-stop 48 conceivable before the minus pressure tapping point.

In 4a) und 4b) ist eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₄ gezeigt, die weitgehend der ersten Ausführungsform 12 ₁ entspricht. Auch hier sind die Steuerungseinheit 40 und die Messeinheit 38 nicht dargestellt. Ein Teil des zweiten Abschnitts 24 der Drosselklappe 20 ist außerhalb der Ebene E angeordnet, in diesem Fall stromabwärts der Ebene E. Entsprechend ist weist der erste Abschnitt 22 zwei Teilbereiche 50 ₁ und 50 ₂ auf, die einen Winkel γ miteinander einschließen, der im vorliegenden Beispiel in etwa 15° beträgt. Die beiden Teilbereiche 50 ₁ und 50 ₂ sind in sich plan und treffen in der Drehachse T aufeinander. Hierdurch wird bewirkt, dass in der Offenstellung, in welcher der eine Teilbereich 50 ₁ im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung P verläuft, der zweite Teilbereich 50 ₂ eine Querschnittsverengung erzeugt und so die Druckdifferenz erhöht, wodurch der Volumenstrom exakter bestimmt werden kann. Ein stationärer Staukörper ist nicht notwendig.In 4a) and 4b) is a fourth embodiment of the device according to the invention 12 ₄ , which is largely the first embodiment 12 ₁ corresponds. Again, the control unit 40 and the measurement unit 38 not shown. Part of the second section 24 the throttle 20 is located outside the plane E, in this case downstream of the plane E. Accordingly, the first section points 22 two subareas 50 ₁ and 50 ₂ , which enclose an angle γ with each other, which is approximately 15 ° in the present example. The two subareas 50 ₁ and 50 ₂ are flat in plan and meet in the axis of rotation T each other. hereby is effected in the open position, in which the one sub-area 50 ₁ is substantially parallel to the flow direction P, the second portion 50 ₂ generates a cross-sectional constriction and thus increases the pressure difference, whereby the volume flow can be determined more accurately. A stationary bluff body is not necessary.

In den 5a) und 5b) ist eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₅ gezeigt. Auch hier sind die Steuerungseinheit 40 und die Messeinheit 38 nicht dargestellt. Wie auch in der vierten Ausführungsform 12 ₄ weist der erste Abschnitt 22 mehrere Teilbereiche 50 auf, in diesem Fall drei Teilbereiche 50 ₁, 50 ₂ und 50 ₃. Im Gegensatz dazu treffen die Teilbereiche 50 ₁ bis 50 ₃ aber nicht in der Drehachse T, sondern außerhalb der Drehachse T aufeinander. Im dargestellten Beispiel sind die drei Teilbereiche 50 ₁ bis 50 ₃ plan ausgeführt, wobei der erste Teilbereich 50 ₁ mittig angeordnet ist und sich zwei Teilbereiche 50 ₂, 50 ₃ an den freien Enden des ersten Teilbereichs 50 ₁ anschließen. Entsprechend ist der zweite Abschnitt 24 außerhalb der Ebene E angeordnet, nämlich auf der einen Seite der Längsachse L stromaufwärts und auf der anderen Seite stromabwärts der Drehachse T.In the 5a) and 5b) is a fifth embodiment of the device according to the invention 12 ₅ shown. Again, the control unit 40 and the measurement unit 38 not shown. As in the fourth embodiment 12 ₄ shows the first section 22 several subareas 50 on, in this case three sections 50 ₁ , 50 ₂ and 50 ₃ . In contrast, the subregions meet 50 ₁ to 50 ₃ but not in the axis of rotation T, but outside of the axis of rotation T each other. In the example shown, the three subareas 50 ₁ to 50 ₃ plan executed, wherein the first subarea 50 _{1 is} centered and divided into two parts 50 ₂ , 50 ₃ at the free ends of the first portion 50 ₁ connect. The second section is corresponding 24 arranged outside the plane E, namely on one side of the longitudinal axis L upstream and on the other side downstream of the axis of rotation T.

Selbstverständlich können die verschiedenen Teilbereiche 50 oder der erste Abschnitt 22 eine Wölbung aufweisen und der zweite Abschnitt 24 entsprechend beabstandet von der Drehachse T außerhalb der Ebene E angeordnet sein, um ein vollständiges Anliegen des ersten und des zweiten Abschnitts in der ersten Endstellung (Schließstellung) zu ermöglichen.Of course, the different sections 50 or the first section 22 have a curvature and the second section 24 be arranged spaced apart from the axis of rotation T outside the plane E, to allow complete abutment of the first and the second portion in the first end position (closed position).

In den 6a) und 6b) ist eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 ₆ gezeigt. Sie entspricht prinzipiell der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform 12 ₁, weist aber folgende Besonderheiten auf: Der Kanal 14 hat einen rechteckigen Querschnitt. Ferner umfassen die erste und die zweite Druckentnahmestelle 28, 32 keine Ringkammern 36, sondern jeweils ein Messrohr 52, welches den Kanal 14 ganz oder teilweise durchläuft. Das Messrohr 52 weist eine Messrohrwandung 54 auf, welche von den Druckentnahmeöffnungen 30, 34 (nicht dargestellt) durchquert wird.In the 6a) and 6b) is a sixth embodiment of the device according to the invention 12 ₆ shown. It corresponds in principle to the in 1 illustrated first embodiment 12 ₁ , but has the following features: The channel 14 has a rectangular cross-section. Furthermore, the first and the second pressure tapping point comprise 28 . 32 no ring chambers 36 but each a measuring tube 52 which is the channel 14 goes through in whole or in part. The measuring tube 52 has a measuring tube wall 54 on which of the pressure-extraction openings 30 . 34 (not shown) is traversed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: VolumenstromreglerVolume flow controller
12, 12₁ bis 12₆ 12, 12 ₁ to 12 ₆: Vorrichtungcontraption
1414: Kanalchannel
1616: Kanalwandungchannel wall
1818: Muffesleeve
2020: Drosselklappethrottle
2222: erster Abschnittfirst section
2424: zweiter Abschnittsecond part
2626: Wellewave
2828: erste Druckentnahmestellefirst pressure tapping point
3030: erste Druckentnahmeöffnungfirst pressure opening
3232: zweite Druckentnahmestellesecond pressure tapping point
3434: zweite Druckentnahmeöffnungsecond pressure discharge opening
3636: Ringkammerannular chamber
3838: Messeinheitmeasuring unit
4040: Steuerungseinheitcontrol unit
4242: Leitungmanagement
4343: SchwenkeinrichtungPivot means
4444: Staukörperbaffle
4646: GeradeJust
48, 48₁, 48₂ 48, 48 ₁ , 48 ₂: Ringblendering diaphragm
50, 50₁, 50₂, 50₃ 50, 50 ₁ , 50 ₂ , 50 ₃: Teilbereichsubregion
5252: Messrohrmeasuring tube
5454: MessrohrwandungMessrohrwandung
Ee: Ebenelevel
LL: Längsachselongitudinal axis
SS: Schwenkbereichswivel range
PP: Strömungsrichtungflow direction
TT: Drehachseaxis of rotation
γγ: Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19537063 C2 [0003]
DE 202008013879 [0004, 0016]
DE 202010009740 [0005]
EP 2154439 [0016]

Claims

Device for determining the size of a volume flow of a fluid, comprising - a channel ( 14 ) with a channel wall ( 16 ), - a first pressure tapping point ( 28 ) with one or more first pressure-extraction openings ( 30 ), - a second pressure tapping point ( 32 ) with one or more second pressure-extraction openings ( 34 ), and - one inside the duct wall ( 16 ) arranged throttle valve ( 20 ) for changing the fluid cross-sectional area of the channel, characterized in that the throttle valve ( 20 ) a pivotally mounted first section ( 22 ) and one with respect to the duct wall ( 16 ) immovably fixable second section ( 24 ) having.

Device according to claim 1, characterized in that the first section ( 22 ) in a first end position on the second section ( 24 ) is present.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first section ( 22 ) on a substantially transverse to the flow direction (P) of the fluid wave ( 26 ) is rotatably mounted about a rotation axis (T) and the second section ( 24 ) and the wave ( 26 ) lie in a plane (E) which is substantially perpendicular to the flow direction of the fluid.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first section ( 22 ) on a wave ( 26 ) is rotatably mounted about a rotation axis (T) and the shaft ( 26 ) lies in a plane (E) which is substantially perpendicular to the flow direction (P) of the fluid, the second section (E) ( 24 ) lies outside the plane (E).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first section ( 22 ) two or more subareas angled relative to each other ( 50 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second section ( 24 ) radially outside the first section ( 22 ) and the first section ( 22 ) encloses.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second section ( 24 ) radially within the first section ( 22 ) and the first section ( 22 ) the second section ( 24 ) encloses.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the first section ( 22 ) a bluff body ( 44 ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second pressure tapping point ( 28 . 32 ) as a measuring tube ( 52 ) with a measuring tube wall ( 54 ) are configured, wherein the pressure-extraction openings ( 30 . 34 ) in the measuring tube wall ( 54 ) are arranged.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the first and / or second pressure tapping point ( 28 . 32 ) as an annular chamber ( 36 ) are formed, which the channel wall ( 16 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first section ( 22 ) is pivotable over a pivoting range (S) and the first pressure tapping point ( 28 ) with respect to the flow direction (P) of the fluid before the pivoting region (S) and the second pressure tapping point ( 32 ) with respect to the flow direction (P) of the fluid behind the pivot region (S) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first section ( 22 ) is pivotable over a pivoting range (S) and the first pressure tapping point ( 28 ) in one of a direction perpendicular to the channel wall with respect to the flow direction (P) of the fluid ( 16 ) directed projection of the swivel range (S) enclosed volume is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device consists of a sprayable plastic.

Volume flow controller for controlling the size of a volume flow of a fluid with a device according to one of the preceding claims, comprising - a measuring unit ( 38 ) for determining the pressure difference between the first and the second pressure tapping point ( 28 . 32 ) and for generating corresponding signals from a control unit ( 40 ), and - a pivoting device ( 43 ) for panning the first section ( 22 ) of the throttle valve ( 20 ) in response to drive signals supplied by the control unit ( 40 ) be generated.