DE1945787C3 - Durchflußmengenregler fur flüssige oder gasförmige Stoffe - Google Patents

Description

2. Durchflußmengenregler nach Anspruch 1, 45 Kolben 7 und 8 besteht. Der Kolben 7 hat eine dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien, aus ringförmige Nut 10; der Kolben 9 eine ähnliche Nut U. denen die Kolbenteile (7, 9) und der Zylinder (1, 2) Zwischen der Endfläche des Kolbens 7 und dem Deckel bestehen, einen verschiedenen Ausdehnungskoeffi- 2 liegt eine Kammer 12; weiter liegt zwischen dem zienten besitzen, so daß bei Temperaturschwankun- Deckel 2 und der anderen Seite des Kolbens 9 eine gen die Änderung der Spalthöhe (26, 27) die 50 Kammer 13. Ähnliche Kammern, die mit 14 und 15 Änderung der Viskosität der Flüssigkeit oder des angedeutet sind, liegen zwischen einer Seitenfläche des Gases ausgleicht. Kolbens 9 und dem Zylinder 1 und zwischen der

Endfläche des Kolbens 8 und dem Zylinderende.

Zentral im Kolbensatz ist ein Kanal 16 angebracht,

55 der durch öffnungen 17,18 und 19 mit den ringförmigen Nuten 10 und 11 und mit der Kammer 14 in offener

Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchflußmen- Verbindung steht, die also miteinander verbunden sind, genregler für flüssige oder gasförmige Stoffe mit einem und in denen also immer derselbe Druck herrscht. In die festen Strömungswiderstand und einem durch die an Anschlußmöglichkeit 3 mündet ein Kanal 20, der durch dem Strömungswiderstand herrschenden Druckdiffe- 60 einen Kanal 21 mit der Kammer 13 in offener renz beaufschlagten und in einem Zylinder bewegbaren Verbindung steht. Die Anschlußmöglichkeit 5 ist durch Kolben, der einen von dem Hauptstrom abgezeigten einen Kanal 22 mit der Kammer 14 verbunden. Im rückfließenden Teilstrom steuert. Umfang des Kolbens 9 liegen vier Schlitze 23; diese

Derartige Durchflußmengenregler sind beispielswei- Schlitze münden einerseits in die Kammer 14 und bilden se aus der DT-PS 7 46 386 und der DT-AS 11 85 387 65 eine Verbindung mit einer von der Lage des bekannt, bei denen die Durchflußmenge durch Abzwei- Kolbensatzes abhängigen Größe mit einem ringförmigen eines Teiles des zugeführten Stromes geregelt wird. gen Raum 24 in der Zylinderwand. Der ringförmige Diese Regelung wird durch Verschieben eines Kolbens Raum 24 ist mittels eines Kanals 25 mit dem

Umgebungsdruck verbunden. Der Spalt zwischen den Kolbenumfängen und den respektiven Zylinderwänden liegt in der Größenordnung von 20 μηι.

Die Wirkungsweise der Dosiervorrichtung wird nun für einen aus dem Kanal 20 hinaustretenden Volumenstrom, beispielsweise einen ölstrom, wobei ein gewünschtes Debit zwischen einigen cmVsec und Null realisiert werden kann, näher erläutert. An den Anschluß 6 ist eine Ölleitung angeschlossen mit einem Druck Pi, der als Steuerdruck bezeichnet wird. Dieser Druck muß je nach dem gewünschten Debit einstellbar sein, beispielsweise mit einem Druckregelventil auf ein hohes Druckniveau und mit einer Flüssigkeitssäule auf ein niedriges Druckniveau.

An den Anschluß 5 ist eine Ölleitung angeschlossen mit einem Druck, dessen Wert Pi in der Kammer 14 dadurch geregelt wird, daß in Abhängigkeit von den Drücken P₁ und/oder Pi in der Kammer 13 die Größe der Überlappung der Schlitze 23 mit dem ringförmigen Raum 24 verändert wird. )e größer der Druck P2 wird desto mehr Flüssigkeit fließt über den Kanal 25 ab, so daß die Druckdifferenz P2-Pi konstant gehalten werden kann. Daraus ergibt sich auch, daß bei einem Flüssigkeitsstruni aus dem Anschluß 3 der Druck Pi größer sein muß als der Druck P\.

Der Anschluß 4 ist mit der Außenatmosphäre verbunden. An ihn kann der Druck P) angelegt werden, wenn eine Ströivuingsumkehr erzielt werden soll, d. h., wenn an den Anschlüssen 3 und 5 die Drücke P\ und P₂ vertauscht weiden sollen. In diesem Falle herrscht dann am Anschluß 6 atmosphärischer Druck.

Über den Kanal 16 mit den Öffnungen 17, 18 und 19 herrscht in den Ringnuten 10 und 11 derselbe Druck Pi wie in der Kammer 14. In der Kammer 13 dagegen herrscht der Druck P\, da diese über die Kanüle 20 und 21 mit dem Anschluß 3 in direkter Verbindung stein. Durch den Druckunterschied Pi-P\ zwischen den ringförmigen Nuten 10 und 11 einerseits und der Kammer 13 andererseits entsteht in den beiden ringförmigen Spalten 26 und 27 eine laminare Strömung. Der Druckunterschied Pi- P\ geht aus dem Kräftegleichgewicht des Kolbensatzes hervor, und /war:

P₃ J </² f P₁ J (D*-d²) = P₂ I iP-il¹).
Daraus folgt:

Rs stellt sich heraus, daß bei den gegebenen Größen D und (/, der Druckunterschied zwischen Pi und P\ ausschließlich vom Druck P\ abhängig ist. Bekanntlich ist das Debit durch einen laminaren Widerstand vom Typ, wie dieser durch die Spalte 26 und 27 gebildet wird, linear abhängig vom Druckunterschied an diesem Widerstand, gemäß der aus der Strömungslehre bekannten Gleichung:

π DH*

Ι2μ

in der Φ die Menge, D der Durchmesser, // die Spalthöhe, μιτι die Viskosität und L die Spahbreite ist. Für eine Dosiervorrichtung des beschriebenen Typs mit bestimmten Abmessungen und für eine bestimmte Flüssigkeit gilt bei nahezu konstanter Temperatur, daß Φ = C(Pi-P\\ wobei C eine Konstante ist. Die zu dosierende Menge wird also nur durch die Größe von P] bestimmt (denn diese ist Pi- P\ proportional). Da P₁ auf jeden gewünschten Wert einstellbar ist, läßt sich also eine willkürliche kleine Menge einstellen. Die obenstehende Betrachtung gilt bei einer konstanten Tempera tür des Öls und bei konstanten Umgebungsdruck. Treten Temperaturänderungen auf, so hat dies eine Änderung der Viskosität des Öls zur Folge, wodurch sie also die Menge ändert. Diese Mengenabweichung infolge der Viskositätsabweichung läßt sich dadurch ausgleichen,

jo daß die Spalthöhe //in den Spalten 26 und 27 ebenfalls zu einer Funktion der Temperatur gemacht wird,

LlJ

wodurch aus der Mengenformel für laminare

Strömung ebenfalls konstant bleibt. Dies läßt sich durch eine geeignete Materialwahl des Zylinders und des Kolbensatzes verwirklichen. Eine geeignete Bemessung des Kolbendurchmessers und der Spalthöhe kann auch die Unterdrückung von Debitsänderungen infolge Temperatureinflüsse fördern.

Wird ein ziemlich hoher Druck P> angewandt und dadurch auch der Druck Pi ziemlich hoch, so ist es empfehlenswert, um den Zylinder 1 einen /weiten Zylinder anzuordnen, der auf beiden Seiten den Zylinder 1 einschließt, und darin denselben Druck Pj zuzuführen, so daß auf den Umfang des Zylinders 1 ebenfalls dieser Druck P> ausgeübt wird.

Bei der beschriebenen Ausführung wird die dosierte Menge einem Raum zugeführt; soll diese Menge aus einem Raum abgeführt werden, so wird die Leitung, in der der Druck Pi herrscht, mit dem Anschluß 4 verbunden, und der Anschluß6 bleibt offen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

! J 2 erreicht, der seinerseits durch die Druckdifferenz PatentansDrtlche· zwischen dem zugeführten und dem abgeführten Druck ■Mteniansprucne. gesteuert wird und zusätzlich durch eine fest einstellba-

1. Durchflußmengenregler für flüssige oder re Feder. Der Regelkolben arbeitet dabei stufenweise, gasförmige Stoffe mit einem festen Strömungs- S indem an verschonen Steller^f "^r°^h'2 ^rgesehen . widerstand und einem durch die an dem Strömungs- sind, die eine Verbindung zu einem gesonderten Abfluß widerstand herrschenden Druckdifferenz beauf- herstellen. Derartige Anordnungen s.nd aufwendig und schlagten und in einem Zylinder bewegbaren ermöglichen kerne stufenlose Regelung der Durchfluß. Kolben, der einen von dem Hauptstrom abgezweig- menge. .

ten rückfließenden Teilstrom steuert, dadurch io Aufgabe der Erfindung .st es, einen Durchflußmenge kennzeich η et, daß der Kolben aus zwei genregier zu schaffen, bei dem die Durchflußmenge Kolbenteilen (7, 8) gleichen Durchmessers besteht, stufenlos regelbar ist. In Abhängigkeit eines gesonderzwisclien denen sich ein weilerer Kolbenteil (9) ten Steuerdruckes soll außerdem der Regler einfach in größeren Durchmessers befindet, da3 auf beiden der Herstellung und in seiner Einstellbarkeit sein, indem Seiten dieses Kolbenteiles (9) Kammern (13, 14) 15 auf Schraubenspindeln, Klappen u.dgl. verzichtet angeordnet sind, in die jeweils ein Anschlußkanal werden kann. Dwse Aufgabe wird durch eine in den (21, 22) Tür die zu regelnde Flüssigkeit mündet, Ansprüchen gekennzeichnete Anordnung in vorteilhafwährend einer (7) der beiden Kolbenteile gleichen ter Weise gelöst. Eine derartige Anordnung hat Durchmessers und der Kolbenteil (9) mit dem außerdem den Vorteil, daß ohne Mehraufwand durch größeren Durchmesser an ihrem Umfang eine 20 einfaches Vertauschen der vorhandenen Anschlüsse Ringnut (10, U) aufweisen, während bei jeder der eine Umkehrung in der Durchflußrichtung möglich ist.
freien Endflüchen der Kolbenteile (7, 8) gleichen Wenn Temperaturschwankungen in dem zu dosieren-

Durchmessers ein Anschlußkanal (4,6) mündet, daß den Volumenstrom auftreten oder die Vorrichtung in in einem dieser Kanüle (6) ein einstellbarer einem Raum verwendet werden muß, in dem wechseln-Steuerdruck (P₃) herrscht, während der andere 25 de Temperaturen auftreten, haben vorzugsweise nach Kanal (4) mit dem Umgebungsdruck in Verbindung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die steht, daß der mittlere Kolbenteil (9) am Umfang mit Materialien, aus denen der Kolbensat/ und der Zylinder mindestens einem axial angeordneten Schlitz (23) bestehen, einen verschiedenen Ausdehnungskoeffizienversehen ist, der eine von der axialen Lage des ten, derart, daß bei Temperaturschwankungen die Kolbens abhängige Verbindung zwischen der 30 Änderung der Spalthöhe die Änderung der Viskosität Kammer (14), die in der Nähe desjenigen Kolbentei- der Flüssigkeit oder des Gases ausgleicht,
les (8) liegt, der nicht mit einer Ringnut versehen ist, Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

und einem in der Zylinderwand vorhandenen Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher ringförmigen Raum (24), der an einen Abflußkanal beschrieben. Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen (25) angeschlossen ist, und daß eine offene 35 Zylinder mit einem darin angeordneten axial einstellba-Verbindung (16, 17, 18, 19) zwischen den beiden auf ren Kolbensatz.

den genannten Kolbenteilen (7, 9) vorhandenen Inder Zeichnung ist mit 1 ein Zylinder angedeutet, an

Ringnuten (10, 11) und der Kammer (14), in die der dem ein Zylinderdeckel 2 befestigt ist. Auf der rechten Schlitz (23) mündet, besteht, wobei die andere Seite sind drei Anschlußmöglichkeiten 3, 4 und 5 Kammer (13) mittels eines zwischen den betreffen- 40 dargestellt; auf der linken Seite ist im Deckel 2 eine den Kolben- und den Zylinderwandteilen sowohl des vierte Anschlußmöglichkeit 6 dargestellt. Im Zylinder 1 größeren als auch des kleineren Durchmessers liegt ein Kolbensatz, der aus zwei gleichen Kolben 7 und gebildeten Spaltes (26,27) mit den beiden Ringnuten ;8 mit einem Durchmesser <■), und aus einem größeren (10,11) verbunden ist. Kolben 9 mit einem Durchmesser D zwischen den