DE1853814U - Durchflusstegler, insbesondere fuer eine gas- oder fluessigkeitsstroemung. - Google Patents

Description

• "Durchflußtegler, insbesondere für eine Gas-oder Flüssigkeitsströung" Bei einer selbsttätigen Regelung von Durchflußmengen geht man in der Technik von D » ckdifferenzen aus, die sich nach der Bernoullischen Gleichung an einer Blende, Düse oder einem Venturirohr, bzw. nach dem Hagen-Poisseulleschen Gesetz an einer Kapillaren einstellen.
• Aus diesen Druckdifferenzen werden dann mit Hilfe von Membranen oder Bälgen Verstellkräfte hergeleitet, die mittelbar oder unmittelbar vielfach nach einer Kompansationsmethode und mit Hilfe einer Verstärkung (z. B. hydraulisch) zur Betätigung eines Regelorgans Anlass geben.
• Dieses kann z. B. ein Ventil oder eine Drosselklappe sein.
• Es ist grundsätzlich auch möglich, den Durchfluß auf dem Weg über die Drehzahl der Pumpe zu beeinflussen, welche die zu regelnde Strömung fließen lässt.
• Diese Regeleinrichtungen setzen voraus, daß in die Gas-oder Flüssigkeitsströmung ein Strömungshindernis eingebracht und vor und nach dem Hindernis Gas-oder Flüssigkeitsleitungen abgezweigt werden, die zu einem Gerät führen, das durch den Differenzdruck beeinflußt wird. Bei diesen Geräten befindet sich in der Gas-oder Flüssigkeitleitung ein Strömingshindernis und außerhalb der Leitung ein Differenzdruckempfänger. Das bedeutet besonders bei kleinen Geräten einen großen apparativen Aufwand und engeschränkte Handlichkeit. Es ist ferner als Nachteil anzusehen, daß zur Übertragung der Druckdifferenz eine Verbindung zwischen dem Inneren der zu kontrollierenden Rohrleitung und dem differenzdruckempfindlichen Organ bestehen muß, die insbesondere bei hohen Absolutdrücken oder aggresiven Medien sehr bedenklich ist und außerdem zu Verzögerungen in der Druckübertragung Anlaß geben kann.
• Unter Vermeidung obengenannter Nachteile wird bei einem Durchflußregler, insbesondere tür eine Gas-oder Flüssigkeitsströmung, gemäß der Neuerung vorgeschlagen, daß in der Strömung eine Stauscheibe beweglich angeordnet ist, deren Lageänderung zur REglelung der Strömungsgeschwindigkeit dient. Die Stauscheibe ist als scharfkantige Krisescheibe ausgebildet, da diese in der Strömung eine Kraft erfährt, die in einem sehr weiten Bereich Reynolds'scher Zahlen dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit propotional ist.
• Der Durchflußregler gemäß der Neuerung nutzt diese Kraft durch besondere Anordnung der Scheibe und Vorrichtung zur

  Betätigung von Regelorganen aus undhat gegcüber den oben

  C>

  beschriebenen, bekannten Vorrichtungen folgende Vorteile : 1. Strömungshindernis und Druckfühler bilden eine Einheit i

  A

  vonäuSerat einfaches mechanischen Aufhau.

• 2. Die aus der Energie der Strömung hergeleitete und weiter zu verarbeitende physikalische Größe ist keine Differenz aus zwei werten wie bei der Blende, Düse oder beim Venturirohr, sondern eine einzige Größe, nämlich eine Kraft, Diese wird beispiels- ; weise durch entsprechend gekapselte, mechanischelektrische Wandler, wie Kontakte, Widerstandsfernsender, Differentialtransformatoren, Dehnungsstreifen oder dgl. in eine elektrische Größe verwandelt, deren Übermittlung zu einem Reglerorgan, das außerhalb oder innerhalb der Rohrleitung angebracht ist, keine besonderen technischen Schwierigkeiten bietet.bietet.
• 3. Die Stauscheibe kann selbst als Reglerlorgan dienen.

  Hierdurch entsteht ein selbsttätiger Regler außer-

  ocdentlich einfacher Wirkungsweise und Konstruktion.

  Vorteilhafterweise wird die Stuascheibe zum Zwecke

  der Regelung durch eine Feder linearer oder nicht linearer

  Charakteristik beweglich abgestützt, so daß ein Funktionszusammenhang zwischen demDurchfluß und der durch die Druckdifferenz verursachten Verschiebung der Stauscheibe hergestellt wird, wobei gegebenenfalls auf die Stauscheibe eine von deren Stellung unabhängige Gegenkraft ausgeübt wird.
• Diese stellungsunabhängige Gegenkraft kann durch ein von außen zugeführtes Druckmedium mittels eines Bitenbalga oder Kolbens, durch elektromagnetische Hilfsmittel o. dgl. erzeugt werden.
• Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung wird die Stauscheibe, die mit einem Stellungsgeber in Verbindung steht, mit diesem zu einer Einheit zusammengebaut.
• Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Neuerung seien anhand der Figuren 1-7 näher erläutert : Fig. 1 ziegt einen Regler zur Konstanthaltung von Durchflßmengen, besonders solchen von Gasen, durdh Beeinflussung der Drehzahl eines Pumpenmotors oder der Stellung einer Drosselscheibe. Die Stauscheibe 1 ist mit Hilfe einer Blattfeder zentrisch zur Rohrleitung 2 abgestützt. Bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit ist die Kraft auf die Scheibe so groß, daß sich die Feder bis zur Berührung eines Kontaktgebers durchbiegt. Über ein Relais 3 wird die Stromzuführung zum Motor 4 ganz oder teilweise unterbrochen, d. h. dine Schaltungsmaßnahme durchgeführt, durch die sich die Drehzahl des Motors vermindert.
• Hierdurch sinkt die Strömungsgeschwindigkeit das Gases, der Staudruck geht zurück, der Kontakt öffnet, und der Vorgang beginnt von neuen. Es pendelt sich hierbei eine Strömungsgeschwindigkeit ein, die von der Betriebsspannung des Motors und dem Strömungswiderstand in der nachfolgenden Leitung

  3

  weitgehend unabhängig ist, Durch Verstellen der Schraube 5

  läßt sich der Sollwert verändern. Diese Beeinflussung des

  Sollwertes kann durch eine unabhängige Veränderliche herbeigeführt werden, die elektrisch, mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch einwirkt (Folgereglung). In Fällen, in denen kein offener, elektrischer Kontakt im Rohr verwendbat ist, kann ein Vakuumschalter oder eine Anordnung nach Fig. 2 benutzt werden.
• Fig. 2 zeigt ein, mit der pendelnden Stauscheibe verbundenes Stäbchen 1 aus keramischem Magnetmaterial, das in das Feld einer, in korrosionsfestem kunstharz eingebetteten und mit Polschuhen versehenen Spule 2 taucht. Diese

  Spule ist derart in eine Oszillatorschaltung 3 eingeschaltet,

  J

  daß eine kleine Verschiebung des Stäbchens 1 den Schwingung-

  zustand des Oszillators 3 beeinflußt. Die resultierende

  Änderung des Speisestromes der Oszillatorschaltung, die z. B. mit einem Transistor ausgeführt sein kann, dient in Verbindung mit einem Relais 4 zur Steuerung einer Drosselklappe 5 j Fig. 3 stellt eine Anordnung dat, die vollständig im Rohrinnere angebracht ist. Hier bewegt sich die Stauscheibe gegen eine Schraubenfeder, wobei ein Stäbchen aus keramischem Magnetmaterial in eine vollständig in korrosionsfestem Kunstharz eingebettet Spule eintaucht und die Regelorgane beeinflußt.

  Fig. 4 zeigt ein Gerät, bei dem der Regler 1 j

  ,

  zur Staubbestimmgung in Luft herangezogen wird. Die staubhaltige Luft tritt in das Gerät bei 2 ein und durchströmt ein mit Sprühspitzen 3 ausgebildetes Hochspannungsfeld, das durch Aggregat 4 erzeugt wird. Der Staub schlägt sich auf der Anffangplatte 5 nieder, die vor und nach dem Versuch gewogen wird. Anschließend gelangt die Luft über Regler 1 zum Gebläse 6, dessen Umdrehung vom Regler über Relais 7 so beeinflußt wird, daß der Luftdurchgang pro Sekunde stets gleich bleigbt. Die untersuchte Luftmenge ist proportional der Laufzeit des Motors. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß zur Staubbestimmung nur die zwei Meßwerte, Zeit und Gewicht des Niederschlages, erforderlich sind. Das justierte, mit Batterie ausgerüstete Gerät ist in einem kleinen Koffer transportabel unterbebracht.
• Aus der Bewegung der Stauscheibe kann auch die stetige Änderung eines Stromes, einer Spannung oder eines Verhältniswertes zweier Ströme oder Spannungen abgeleitet werden. Hierdurch ist sowohl eine kontinuierliche Regelung, als auch eine kontinuierliche Verstellung des Sollwertes mit der evtl. 1 Konsequenz der Folgeregelung möglich.
• Fig. 5 stellt winen kontinuierlichen Regler mit Stauscheibe und unmittelbarer Stellungsübertragung auf ein Drosselorgan dar. In einem zylindrischen Rohr ist die bewegliche Stauscheibe 1 mit ihrer Welle in Lagern 2 gelagert.
• Eine relativ lange und stark vorgespannte Feder 5 drückt die Welle mittels Anschlagstift 4 nach vorne. Auf der Welle

  ist mit 3 ilfe einer durchbrochenen Scheibe 5 ein RohrstUc C'

  befestigt, das über eine mit Längsschlitzen versehene Kpapsel 7 greift. Diese Schlitze gestatten den Durchtritt des strömenden Gutes. Verschiebt sich die Stauscheibe unter dem Staudruck der Strömung nach rechts, wird ein zunehmender Flächenanteil der Schlitze abgedeckt und dementsprechend die durchströmende Menge verringert. Schwankungen des Pumpen-oder Gebläsedruckes oder des dem Regler nachfolgenden Strömungswiderstandes werden auf diese Weise ausgeglichen.
• Ein solcher Regler arbeitet umso vollkommerner, je kleiner die Differentielle Rückstellkraft der Feder ist. Bei senkrechter Anordnung des Rohres ist auch durch Gewichtsbelattung ein statisches Arbeiten möglich.
• Fig. 6 zeigt einen Staubscheibenregler mit Drosselund durch die Stauscheibe selbst. Für die Kraft P auf die

  Stauscheibe gilt

  1

  Hierzu bedeuten G den Durchfluß, f die Ringspaltfläche, J

  0 4

  aw den Widerstandkoeffizienten der Scheibe im Rohr,

  P f die Stauscheibenfläche, s die Dichte und g die Erd-

  e,

  beschleunigung.

  Die Stauscheibe 1 ist in einem konischen Rohr so

  1

  angeordnet, daß die Strömungin Richtung abnehmenden

  Durchmessers fließt und die Scheibe gegen eine nicht lineare

  Feder 2 mit bestimmter Verlauf der Federkonstanten abgestützt ist, so daß für einen Durchsatz von festgelegter,

  1.

  i

  konstanter Größe für jede Stellung des Systeme die obige

  Gleichung erfüllt wird. Die Bedingung lautet : Diese läßt sich vorteilhaft auch durch eine vom Kegel in bestimmter Weise abweichende Rohrform bei linearem Federgesetz einhalten. In jedem der beiden Fälle stellt sich

  in gegebenen Grenzen die Stauscheibe von selbstein, daß

  G, 7 e

  sie gerade jenen Strömungswiderstand bewirkt, der die gewünsche Gas-oder Flürsigkeitsmenge fließen läßt.
• Fig. 7 zeigt einen Regler zur Herstellung proportionaler Durchflüsse in zwei Rohrleitungen. Im Hauptrohr 1 ist das Reglergerät A eingebaut. Es besteht aus der Stauscheibe 2, die zwischen den Feltenbälgen 3 und 4 beweglicha gelagert ist. Der Faltenbalg 4 ist mit einer Flüssigkeit ge-

  füllt, die über die Rohrleitung 5 mit dem Reglergerät B im

  j

  Nebenrohr 6 verbunden ist und dort in Faltenbalg 7 einmündet.

  Das Reglergerät B besteht aus einer Stauscheibe, die zwischen

  den Faltenbalgen 7 und 8 beweglich ist und mittels eines Ge-

  stänges 9 die Drosselklappe 10 betätigt. Diese Anordnung ist

  j

  dann im Gleichgewicht, wenn sich die Kräfte auf die beiden

  Scheiben ebenso verhalten wie die Stirnflächen der latent

  bälge. Dichte, Zähigkeit oder Stoffart wirken sich auf beide Reglergeräte gleich aus, so daß die Stoffe in beiden Rohren mit gleichbleibendem Geschwindigkeitsverhältnis fließen.

  Mittels dieser Anordnung ist es möglich, aus dem Strom eines

  zeitlich ungleichmäßig zusammengesetzten und zeitlich um-'

  gleichmäßig gließenden Stoffes Proben zu entnehmen-die in ihrer Zusammensetzung dem Probegut im Hauptrohr entsprechen.
• In chemischen Betrieben, Laboratorien und Gaswerken ist es oftmals erforderlich, die in Rohren fließenden Stoffe zu untersuchen. Im allgemeinen zweigt man aus den Rohren mittels eines Hahnes eine gewisse Stoffmenge ab, die gemessen wird. Hierbei erhält man jedoch keine wahren Durch-

  schnittsergebnisse, da in der Praxis die durchfließenden

  Stoffe und die Strömungsgeschwindigkeit sich zeitlich

  verändern. Es ist daher nicht möglich, eine Probe zu entnehmne, die dem wahren Förderdurchschnitt entspricht. Das beschriebene Gerät gemäß der Neuerung echt eine Probeentnahme, die der Zusammensetzung des Strömungsgutes genau entspricht.

Claims (1)

1. S c h u t z a n s p r ü c h e : 1.) Durchflußregler, insbesondere für eine Gas-oder Flüssigkeitsströmung, dadurch gekennzeichnet, daß Strömung eine Stauscheibe beweglich angeordnet ist, deren Lageänderung zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit dient.

   2.) Durchflußregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe als scharfkantige Kreisschwibe ausgebildet ist.

   3.) Durchflußregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe durch eine Feder li- nearer oder nicht linearer Charakteristik beweglich ab- stützt ist. t 4.) Durchflußregler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stauscheibe eine von deren Stellung unabhängige Gegenkraft einwirkt, die durch ein von außen zugeführtes Druckmedium mittels eines Faltenbalges oder Kolbens oder durch elektromagnetisches Hilfemittels erzeugt wird.

   5.) Durchflußregler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe mit einem Stellungsgeber im Verbindung steht, dar Regelimpulse auf ein Drosselorgan oder das die Strömung erzeugende Organ gibt.

   6.) Durchflußregler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurchgekennzeichnet, daß Stauocheibe usd Stellungegeber zu einer Einheit zusammengebaut sind.

   7.) Durchflußregler nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe ein in der Stömungsleitung angeordnetes Drosselorgan unmittelbar beeinfluß.

   8.) Durchflußragte ?- nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe das Drosselorgan darstellt.

   9.) Durchflußreglger nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß über einen mechanisch-elekt@rischne Wandler die Lageänderung der Stauscheibe in eine elektrische Größe umgewandelt wird.

   10.) Durchflußregler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Lageänderung der Stauscheibe gewonnene, elektrische Größe einem Regelorgan, das die Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt, zugeführt wird.

   11.) Durchflußregler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das regelorgan innerhalb oder außerhalb der Strömungsleitung angeordnet ist.

   12.) Durchflußregler nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß diesem eine mit Hochspannungssprühspitzen und Auffangplatte zum Niederschlagen von Staub o. dgl. versehene Einrichtung vorgeschaltet ist und die durchströmende Luft o. dgl mittels des ein Gebläse beeinflussenden ; t Reglers in der Zeiteinheit konstant ist.