DE19537063A1 - Volumenstromregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen aus der Praxis bekannten HN-Volumen­ stromregler aus Kunststoff besteht die Baugruppe aus einer sogenannten Venturidüse, einem Rohrkörper mit einer Stell­ klappe und einer daran montierten Regeleinheit, die im Si­ gnalflußweg zwischen einem Druckfühler und einem Stellantrieb der Stellklappe angeordnet ist. Über die Regeleinheit wird durch einen Soll-Ist-Vergleich der mit dem Sollwert einge­ stellte Volumenstrom konstant gehalten. Es kann davon ausge­ gangen werden, daß der Druckfühler den Differenzdruck zwi­ schen einer Minus-Druckentnahme und einer Plus-Druckentnahme in ein durch die Regeleinheit auswertbares Signal umformt. Von der beschriebenen Baugruppe sollen alle dem Luftstrom, dessen Volumen geregelt werden soll, ausgesetzten Teile aus Kunststoff, nämlich PVC, PP, PPS, PE bestehen. Jeweils ein Ende des Rohrkörpers, in dem die Stellklappe angeordnet ist, und der sogenannten Venturidüse, können eine Flansch- oder eine Muffenverbindung zur Rohrverbindung aufweisen. Dieser HN-Volumenregler ist zur Regelung und Absperrung von Luft­ strömen im korrosiven Bereich vorgesehen. Die dazu verwendete sogenannte Venturidüse ist jedoch an eine solche Düsenform allenfalls angenähert, da sie aus konusförmigen Teilstücken besteht, wobei die Konusformen gerade sind, also kein gerun­ detes Profil aufweisen. Diese möglicherweise fertigungsbe­ dingte Bauweise ist gleichwohl aufwendig, da die sogenannte Venturidüse aus zwei Teilstücken zusammengesetzt ist. Ein Gehäuse um die Venturidüse ist nicht vorgesehen. Wie die Druckentnahme auf der Plusseite und auf der Minusseite er­ folgt, ist nicht ersichtlich. Es muß daher davon ausgegangen werden, daß eine übliche Druckentnahme bei ungünstigen An­ strömverhältnissen an der Düse insbesondere durch in unmit­ telbarer Nähe vorgelagerte Formstücke nicht zuverlässig eine hohe Meßgenauigkeit des Differenzdrucks und damit der Volu­ menstromregelung gewährleistet.

Bei anderen zum Stand der Technik gehörenden Volumenstrom­ reglern mit Luftklappen aus Kunststoff, die wie der gattungs­ gemäße Volumenstromregler insbesondere für Labore und Labor­ abzüge entwickelt wurden, erfolgt die Differenzdruckerfassung als Maß für den Volumenstrom insbesondere aus Kostengründen durch Ringblenden, Stauringe oder Stauleisten. Diese Ring­ blenden, Stauringe und Stauleisten haben jedoch den Nachteil, daß sich auf ihnen Fluide, Kristalle des geregelten Luft­ stroms oder Gasstroms in erheblichem Maße ansetzen können, wodurch die Strömungsoberfläche und damit die Meßgenauigkeit beeinträchtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Volumenstromregler der eingangs genannten Gattung der­ gestalt auszubilden, daß auch langfristig bei mit Fluiden belasteten Luftströmen oder Gasströmen, die zu regeln sind, eine hohe Meßgenauigkeit und damit Regelgenauigkeit gewähr­ leistet ist, und zwar auch bei schwierigen Strömungsverhält­ nissen auf der Einlaufseite.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Volumenstromreg­ lers mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen besonderen Merkmalen gelöst.

Die Ausbildung der in dem Volumenstromregler eingesetzten Venturidüse mit einem sich verengenden Einlaufteil mit gerun­ detem Profil, an das sich in Strömungsrichtung ein zylindri­ scher Halsteil und ein Diffusor zur Druckrückgewinnung an­ schließen, ist insbesondere aus DIN 1952 an sich bekannt, hat jedoch im Zusammenhang mit dem gattungsgemäßen Volumenstrom­ regler bisher keine Anwendung gefunden. Für die Erfüllung auch hoher Anforderungen an die Meßgenauigkeit bei ungünsti­ gen Anströmverhältnissen auf die Venturidüse insbesondere durch nahe vorgelagerte Formstücke ist die unmittelbar von dem Einlaufteil der Venturidüse an diesem angeordnete äußere Ringkammer vorgesehen, durch die die Plus-Druckentnahme er­ folgt.

Eine hinsichtlich der genauen Minus-Druckentnahme besonders vorteilhafte Weiterbildung des Volumenstromreglers ist in Anspruch 2 angegeben, wonach das Venturirohr über seine ge­ samte Länge koaxial in ein erstes Rohrteil eingebaut ist, sich in Strömungsrichtung vor dem Einlaufteil und hinter dem Diffusor innen an das erste Rohrteil dicht anschließt und mit diesem verbunden ist, dergestalt, daß eine innere Ringkammer zwischen dem Venturirohr und dem Inneren des Rohrteils gebil­ det ist, die über Einzelbohrungen in dem Halsteil der Ventu­ ridüse direkt mit dessen Innenraum druckleitend verbunden ist. Diese Bauweise hat außerdem fertigungstechnische Vor­ teile, da sie eine leichte Ausbildung der Venturidüse selbst gestattet, weil das erste äußere Rohrteil die Venturidüse tragend aufnimmt und nach außen vollständig schützt.

Zur genauen Minus-Druckentnahme sind nach Anspruch 3 insbe­ sondere 4 bis 5 Einzelbohrungen an einer senkrechten Quer­ schnittsebene des Halsteils über dessen Umfang gleichmäßig verteilt. Diese Einzelbohrungen verbinden also unterschiedli­ che Strömungsstellen in dem Halsteil mit der inneren Ringkam­ mer, über welche die Minus-Druckentnahme erfolgt.

In besonders fertigungsgünstiger Weise unter Erhalt des vol­ len Vorteils der hohen Meß- bzw. Regelgenauigkeit ist bei einem Volumenstromregler, der mit einer Muffe vor dem Ein­ laufteil, hier der Venturidüse, ausgebildet ist, nach An­ spruch 4 die Muffe aus dem ersten Rohrteil aus Kunststoff ausgeformt, wobei die äußere Ringkammer an einen ringförmigen Abschnitt der Muffe diesen umgebend angeformt ist. Die äußere Ringkammer schließt also einen Teil der Muffe ein und steht in deren Bereich über Durchgangsbohrungen mit dem Strömungs­ weg in Verbindung.

Weiterhin vorteilhaft bestehen nach Anspruch 6 das erste Rohrteil, welches das Gehäuse bildet, mit der Venturidüse aus Kunststoff, wobei die Venturidüse durch ein Verformungsver­ fahren hergestellt ist, welches eine glatte Innenoberfläche gewährleistet. Damit ist der Strömungsweg gegen Absetzen von Fluidteilchen bzw. Kristallen weitgehend gesichert. Gleich­ wohl übersteigt der Fertigungsaufwand denjenigen konventio­ neller Differenzdruck bildender Einrichtungen, die eine lang­ zeitig geringere Meßgenauigkeit erwarten lassen, nicht nen­ nenswert, so daß insgesamt ein erheblicher Vorteil resul­ tiert.

Vorzugsweise besteht der Volumenstromregler, insbesondere der Rohrkörper mit der Stellklappe sowie das erste Rohrteil um die Venturidüse aus thermoplastischem Kunststoff. Der Kunst­ stoff kann aus der Gruppe PVC, PPS und PP ausgewählt sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläu­ tert, in deren einziger Fig. 1 der Volumenstromregler in Form einer festen Baugruppe in einer Seitenansicht darge­ stellt ist, wobei die wesentlichen Teile des Innern des Volu­ menstromreglers mit unterbrochenen Linien gezeigt sind.

Die zur festen Baueinheit montierte Baugruppe besteht im wesentlichen aus einem Rohrkörper 1 mit in dieser schwenkbar gelagerter Stellklappe 2, die über einen aus dem Rohrkörper herausragenden Zapfen 3 mit einem nicht dargestellten Stell­ antrieb verstellbar ist. Der Stellantrieb kann wahlweise für elektrischen oder pneumatischen Betrieb ausgelegt sein, wo­ nach sich auch die Bauweise der ebenfalls nicht dargestellten Regeleinheit richtet, welche einen ebenfalls nicht darge­ stellten Druckumformer auf einer Plus-Druckentnahmeseite und einer Minus-Druckentnahmeseite einer Venturidüse 3 mit dem Stellantrieb verbindet.

Der Rohrkörper 1 weist an seinem auslaßseitigen Ende eine Muffe 4 zum Anschluß an weitere rohrförmige Formstücke auf. An seinem entgegengesetzten - einlaßseitigen - Ende ist aus dem Rohrkörper eine zweite Muffe 5 ausgeformt, die ein erstes Rohrteil 6 fest aufnimmt. Es sei an dieser Stelle vermerkt, daß im folgenden nicht von einem zweiten Rohrteil gesprochen wird, wobei jedoch der genannte Rohrkörper 1 als zweites Rohrteil aufgefaßt werden kann.

Das erste Rohrteil 6 schließt den Außenumfang der in ihr koaxial angeordneten Venturidüse 3 ein und ist in Strömungs­ richtung 7 gesehen vor einem Einlaufteil 8 und hinter einem Diffusor 9 der Venturidüse gasdicht mit dieser verbunden. Dadurch wird zwischen dem Außenmantel der Venturidüse 3 und dem Innenmantel des ersten Rohrteils 6 eine innere Ringkammer 10 gebildet, welche die Minus-Druckentnahme darstellt. Dazu steht die innere Ringkammer 10 über in einer senkrechten Querschnittsebene 11 in einem Halsteil 12 der Venturidüse gebohrten Einzelbohrungen in druckleitender Verbindung, von denen die erkennbare Einzelbohrung mit 13 bezeichnet ist. Weitere drei Einzelbohrungen sind in gleichmäßigen Umfangs­ abständen von jeweils 90° in der Querschnittsebene angeord­ net. Die Minus-Druckentnahme aus der inneren Ringkammer 10 ist in der Zeichnung nicht erkennbar, im Unterschied zu einer Plus-Druckentnahme 14.

Die Plus-Druckentnahme 14 sitzt an einer äußeren Ringkammer 15, die an eine Muffe 16 vor dem Einlaufteil 8 der Venturidü­ se angeformt ist. Die äußere Ringkammer 15 steht über Durch­ gangsbohrungen, von denen die Durchgangsbohrung 17 in Fig. 1 erkennbar ist, mit dem Innern der Muffe 16 in druckleitender Verbindung. Weitere nicht dargestellte Durchgangsbohrungen können in der gleichen Querschnittsebenen, in der die Durch­ gangsbohrung 17 liegt, um den Umfang der äußeren Ringkammer 15 gleichmäßig verteilt vorgesehen sein.

Der beschriebene Volumenstromregler, der auch als Regelkom­ bination bezeichnet werden kann und der generell in Zu- und Abluftanlagen eingesetzt werden kann, ist fertigungsgünstig aus thermoplastischem Kunststoffmaterial hergestellt.

Das gerundete Profil des Einlaufteils 8 der hier eingesetzten Venturidüse 3 kann im einzelnen aus Fig. 1 entnommen werden, ebenso die zylindrische Form des Halsteils 12 sowie der sich in Strömungsrichtung 7 erweiternde Diffusor 9.

Claims (8)

1. Volumenstromregler in Form einer festen Baugruppe, ins­ besondere aus Kunststoff, in der eine Venturidüse und ein sich an diese vorzugsweise gleichachsig anschließen­ der Rohrkörper mit einer in ihm gelagerten Stellklappe kombiniert sind, wobei an der Venturidüse Drucköffnungen angeordnet sind, die geeignet sind, über Druckumformer und eine Regeleinheit einen Stellantrieb der Stellklappe zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüse (3) ein sich verengendes Einlaufteil (8) mit gerundetem Profil aufweist, an das sich in Strö­ mungsrichtung ein zylindrischer Halsteil (12) und ein Diffusor (9) anschließen, und daß vor dem Einlaufteil (8) an diesem eine äußere Ringkammer (15) angeordnet ist.

2. Volumenstromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (3) über seine gesamte Länge koaxial in ein erstes Rohrteil (6) eingebaut ist, sich in Strö­ mungsrichtung (7) vor dem Einlaufteil (8) und hinter dem Diffusor (9) innen an das erste Rohrteil (6) dicht an­ schließt und mit diesem verbunden ist, dergestalt, daß eine innere Ringkammer (10) zwischen dem Venturirohr (3) und dem Innern des ersten Rohrteils (6) gebildet ist, die über Einzelbohrungen (13) in dem Halsteil (12) di­ rekt mit dessen Innenraum druckleitend verbunden ist.

3. Volumenstromregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 4 bis 5 Einzelbohrungen (13) in einer senkrechten Querschnittsebene (11) des Halsteils (12) über dessen Umfang gleichmäßig verteilt sind.

4. Volumenstromregler mit einer Muffe vor dem Einlaufteil, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (16) aus dem ersten Rohrteil (6) aus Kunststoff ausgeformt ist und daß die äußere Ringkammer (15) an einem ringförmigen Abschnitt der Muffe (16) diesen umgebend angeformt ist.

5. Volumenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkörper (1), in dem die Stellklappe (3) gela­ gert ist, zumindest an einem inneren Ende als Muffe (5) geformt ist, daß die Außendurchmesser des Rohrkörpers (1) und des ersten Rohrteils (6) im wesentlichen gleich sind und daß der erste Rohrteil in die Muffe (5) des Rohrkörpers (1) gesteckt und mit diesem fest verbunden ist.

6. Volumenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohrteil (6) mit der Venturidüse (3) aus Kunststoff bestehen, wobei die Venturidüse (3) durch ein Verformungsverfahren hergestellt ist.

7. Volumenstromregler nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.

8. Volumenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Kunststoff der Gruppe PVC, PPS und PP hergestellt ist.