DE19537063A1

DE19537063A1 - Flow rate regulator

Info

Publication number: DE19537063A1
Application number: DE19537063A
Authority: DE
Inventors: Klaus Beck
Original assignee: BECK KUNSTSTOFFVERFORMUNGS GMB
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2015-10-06
Also published as: DE19537063C2

Abstract

A Venturi nozzle (3) of a flow regulator, e.g. for laboratory use, has: (a) an inlet with rounded profile, to which a cylindrical neck portion (12) and diffuser (9) are connected; and (b) external annular chamber (15) located in front of the inlet for positive pressure measurement. An inner annular chamber (10) is pref. formed between the inside wall of a first plastic tubular section (6) surrounding the Venturi nozzle and the outer jacket of the Venturi nozzle, with separate bores (13) in the neck portion connecting directly with chamber for negative pressure measurement. A controlling flap valve (2) is provided in an adjacent tubular section (1) and is actuated by a pressure transducer and control unit for an actuating drive. Flow regulator is pref. of a plastic from the gp. of PVC, PPS, and PP.

Description

Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a volume flow controller according to the Preamble of claim 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.With such an HN volume known from practice current controller made of plastic, the assembly consists of a so-called Venturi nozzle, a tubular body with an actuator flap and a control unit mounted on it, which in the Si Signal flow path between a pressure sensor and an actuator the valve is arranged. About the control unit by a target-actual comparison of the with the target value set volume flow kept constant. It can be assumed be gone that the pressure sensor between the differential pressure a minus pressure withdrawal and a plus pressure withdrawal converted into a signal that can be evaluated by the control unit. Of the assembly described, all of the air flow, whose volume is to be regulated, exposed parts Plastic, namely PVC, PP, PPS, PE exist. One each End of the tubular body in which the valve is arranged, and the so-called Venturi nozzle, can be a flange or have a socket connection for pipe connection. This HN volume controller is used to regulate and shut off air flow provided in the corrosive area. The one used for this so-called Venturi nozzle is however on such a nozzle shape at most approximate, since they consist of conical sections exists, whereby the cone shapes are straight, so no gerun have det profile. This may be manufacturing contingent construction is nevertheless complex, since the so-called Venturi nozzle is composed of two parts. On Housing around the Venturi nozzle is not provided. As the Removal of pressure on the plus side and on the minus side follows, is not apparent. It must therefore be assumed be that a usual pressure drop at unfavorable to flow conditions at the nozzle, in particular through immit upstream moldings not reliably a high measuring accuracy of the differential pressure and thus the volume flow control guaranteed.

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.In other volume flow belonging to the prior art regulators with air flaps made of plastic, like the genus appropriate volume flow controllers, especially for laboratories and laboratories deductions were developed, the differential pressure is recorded as a measure of the volume flow especially for cost reasons through ring covers, storage rings or storage strips. This ring blinds, storage rings and storage rails have the disadvantage, however, that there are fluids, crystals of regulated air electricity or gas flow to a significant extent, whereby the flow surface and thus the measuring accuracy be affected.

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.The present invention is therefore based on the object a volume flow controller of the type mentioned shape that long-term with fluids polluted air flows or gas flows that are to be regulated, guarantee a high measurement accuracy and thus control accuracy is achieved, even in difficult flow conditions nissen on the inlet side.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Volumenstromreg lers mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen besonderen Merkmalen gelöst.This task is accomplished through the formation of the volume flow reg lers with the in the characterizing part of claim 1 specified special features solved.

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.The formation of those used in the volume flow controller Venturi nozzle with a narrowing inlet part with a gerun detem profile to which a cylindri neck and a diffuser for pressure recovery close, is known in particular from DIN 1952, has however in connection with the generic volume flow controller has not yet been used. For fulfillment also high demands on the measuring accuracy with unfavorable against flow conditions on the Venturi nozzle in particular due to the upstream fittings, the is directly from the inlet part of the Venturi nozzle arranged on this Annular chamber provided through which he can take the plus pressure follows.

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.One particularly with regard to the exact minus pressure extraction advantageous development of the volume flow controller is in Claim 2 indicated that the Venturi tube on its ge entire length is coaxially installed in a first pipe part, in the direction of flow in front of the inlet part and behind the Diffuser tightly connected to the inside of the first tube part and with this is connected in such a way that an inner annular chamber gebil between the Venturi tube and the inside of the pipe part det is that through individual holes in the neck part of the Ventu The nozzle is connected directly to the interior of the pressure-conducting chamber is. This construction method also has manufacturing technology intentions share, since it is an easy formation of the Venturi nozzle itself allowed because the first outer tube part the Venturi nozzle load-bearing and fully protects the outside.

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.For exact minus pressure withdrawal are according to claim 3 esp special 4 to 5 individual holes on a vertical cross cutting plane of the neck part evenly over its circumference distributed. These individual holes connect differently che flow points in the neck part with the inner ring came over which the minus pressure is extracted.

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.In a particularly production-friendly manner while maintaining the vol len advantage of the high measurement or control accuracy is at a volume flow controller with a sleeve before the on running part, here the Venturi nozzle, is designed according to An say 4 the sleeve from the first pipe part made of plastic molded, the outer annular chamber to an annular Section of the sleeve is molded around this. The outer Annular chamber therefore encloses part of the sleeve and stands in their area via through holes with the flow away in connection.

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.The first is also advantageous according to claim 6 Pipe part, which forms the housing, with the Venturi nozzle Plastic, the Venturi nozzle by a Verformungsver drive is made, which has a smooth inner surface guaranteed. This is the flow path against settling Fluid particles or crystals largely secured. Soon the manufacturing effort probably exceeds that of conventional neller differential pressure forming devices that have a long Lower accuracy can be expected in time, not worth mentioning, so that overall a considerable advantage results animals.

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.The volume flow controller preferably exists, in particular the Pipe body with the valve as well as the first pipe part the Venturi nozzle made of thermoplastic material. The art fabric can be selected from the group PVC, PPS and PP.

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.The invention is explained below with reference to a drawing, in the only Fig. 1, the volume flow controller in the form of a fixed assembly is a side view Darge, the essential parts of the interior of the volum menstromreglers are shown with broken lines.

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.The assembly assembled to the fixed unit consists essentially of a tubular body 1 with pivotally mounted in this valve flap 2 , which is adjustable via a pin 3 protruding from the tubular body with an actuator, not shown. The actuator can optionally be designed for electrical or pneumatic operation, which also depends on the design of the control unit, also not shown, which connects a pressure transducer, also not shown, on a plus pressure side and a minus pressure side of a Venturi nozzle 3 to the actuator.

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.The tubular body 1 has at its outlet end a sleeve 4 for connection to other tubular fittings. At its opposite - inlet-side - end, a second sleeve 5 is formed from the tubular body, which firmly receives a first tubular part 6 . It should be noted at this point that the following does not refer to a second tube part, although said tube body 1 can be understood as a second tube part.

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.The first tube part 6 includes the outer circumference of the coaxially arranged Venturi nozzle 3 and is seen in flow direction 7 in front of an inlet part 8 and behind a diffuser 9 of the Venturi nozzle in a gas-tight manner. As a result, an inner annular chamber 10 is formed between the outer jacket of the Venturi nozzle 3 and the inner jacket of the first tube part 6 , which represents the minus pressure withdrawal. For this purpose, the inner annular chamber 10 is in a pressure-conducting connection via individual bores drilled in a vertical cross-sectional plane 11 in a neck part 12 of the Venturi nozzle, of which the recognizable individual bore is designated by 13. Another three individual holes are net at regular intervals of 90 ° in the cross-sectional plane. The minus pressure withdrawal from the inner annular chamber 10 cannot be seen in the drawing, in contrast to a plus pressure withdrawal 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.The plus pressure tapping 14 sits on an outer annular chamber 15 which is molded onto a sleeve 16 in front of the inlet part 8 of the Venturi nozzle. The outer annular chamber 15 is above through holes, of which the through hole 17 can be seen in Fig. 1, with the interior of the sleeve 16 in a pressure-conducting connection. Further through holes, not shown, can be provided in the same cross-sectional planes in which the through hole 17 lies, distributed uniformly around the circumference of the outer annular chamber 15 .

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.The described volume flow controller, which is also used as a control comm combination can be described and generally in addition and Exhaust systems can be used is inexpensive to manufacture made of thermoplastic material.

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.The rounded profile of the inlet part 8 of the Venturi nozzle 3 used here can be seen in detail from FIG. 1, as can the cylindrical shape of the neck part 12 and the diffuser 9 widening in the flow direction 7 .

Claims

1.Volume flow controller in the form of a fixed assembly, in particular made of plastic, in which a Venturi nozzle and a pipe, preferably connected coaxially with it, are combined with a flap mounted in it, pressure openings being arranged on the Venturi nozzle which are suitable for Pressure converter and a control unit to control an actuator of the valve, characterized in that the venturi nozzle ( 3 ) has a narrowing inlet part ( 8 ) with a rounded profile, to which a cylindrical neck part ( 12 ) and a diffuser ( 9 ) are connected in the direction of flow. connect, and that in front of the inlet part ( 8 ) there is an outer annular chamber ( 15 ).

2. Volume flow controller according to claim 1, characterized in that the venturi tube ( 3 ) is coaxially installed over its entire length in a first pipe part ( 6 ), in the flow direction ( 7 ) in front of the inlet part ( 8 ) and behind the diffuser ( 9 ) close to the inside of the first pipe part ( 6 ) and is connected to it in such a way that an inner annular chamber ( 10 ) is formed between the venturi tube ( 3 ) and the inside of the first pipe part ( 6 ), which has individual bores ( 13 ) in the neck part ( 12 ) di is connected to the interior pressure-conducting.

3. Volume flow controller according to claim 2, characterized in that 4 to 5 individual bores ( 13 ) in a vertical cross-sectional plane ( 11 ) of the neck part ( 12 ) are evenly distributed over its circumference.

4. Volume flow controller with a sleeve in front of the inlet part, according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sleeve ( 16 ) from the first pipe part ( 6 ) is molded from plastic and that the outer annular chamber ( 15 ) on an annular portion the sleeve ( 16 ) is molded around it.

5. Volume flow controller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tubular body ( 1 ), in which the control flap ( 3 ) is gela gert, is formed at least at an inner end as a sleeve ( 5 ) that the outer diameter of the tubular body ( 1 ) and the first tube part ( 6 ) are essentially the same and that the first tube part is inserted into the sleeve ( 5 ) of the tube body ( 1 ) and is firmly connected to it.

6. Volume flow controller according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first tube part ( 6 ) with the Venturi nozzle ( 3 ) consist of plastic, the Venturi nozzle ( 3 ) being produced by a deformation process.

7. Volume flow controller according to one of the preceding claims che, characterized, that it consists of a thermoplastic.

8. Volume flow controller according to one of claims 1 to 5, characterized, that it is made of a plastic from the group PVC, PPS and PP is made.