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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumenstroms
eines gasförmigen, in
einem Strömungskanal
einer klimatechnischen Anlage strömenden Mediums mit zumindest
zwei Messelementen, die mit einer Auswerte- und/oder Regelvorrichtung verbunden
sind.
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Bei
aus der Praxis bekannten Vorrichtungen ist im Bereich der Anströmseite und
im Bereich der Abströmseite
einer Regelklappe ein Messelement in Form eines Drucksensors bekannt.
Diese Wirkdruckentnahme vor und hinter einer Regelklappe wird vom
Systemdruck beeinflusst. Bei geschlossener Klappe wirkt auf der
Anströmseite
der Systemdruck. Abströmseitig
ist der Druck null. Die Vorrichtung ist dabei als separates, von
der Regelklappe unabhängig
in dem Strömungskanal
montiertes Bauteil ausgebildet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und
eine Vorrichtung anzugeben, die unabhängig vom Systemdruck arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Messelemente direkt oder über eine Umlenkeinrichtung
von zumindest ei nem Anteil des Volumenstroms angeströmt und in
Bezug auf die Strömungsrichtung ihrer
Anströmung
hintereinander angeordnet sind, wobei der jeweilige Strömungseingang
für die
Anströmung
der beiden Messelemente bezogen auf die Strömungsrichtung des Volumenstroms
auf einer einheitlichen Seite einer Einrichtung zur Veränderung des
Strömungsquerschnittes
des Strömungskanals angeordnet
ist. Der Strömungskanal
kann dabei einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Auch die Ausgestaltung
der Einrichtung kann vielfältig
sein.
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Die
Auswerte- und/oder Regelvorrichtung und ggfs. auch ein Stelltrieb
kann ()können
dabei ebenfalls an der Einrichtung befestigt, also innerhalb des
Strömungskanals
angeordnet, sein und damit die Bewegung der Einrichtung mitmachen.
Es ist aber auch durchaus möglich,
dass die Auswerte- und/oder Regelvorrichtung
außerhalb
des Strömungskanals vorgesehen
ist. Dann sind die Messelemente über geeignete
Verbindungen, wie z. B. Kabel oder Schläuche mit der Auswerte- und/oder
Regelvorrichtung verbunden.
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Das
entsprechende Messelement kann in dem jeweiligen Strömungseingang
selbst angeordnet sein, so dass es insoweit direkt angeströmt wird.
Es ist aber durchaus möglich,
dass das Messelement über
einen Schlauch mit dem Strömungseingang
verbunden ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dabei an der Einrichtung angeordnet und macht damit – sofern
die Einrichtung beweglich ist – die
Bewegungen der Einrichtung mit. Die Vorrichtung kann mittig oder aber
auch außermittig
innerhalb des Strömungskanals
auf der Einrichtung angeordnet sein.
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Das
von den Messelementen ausgehende Signal kann dabei dynamisch oder
aber statisch sein. Das Signal kann dabei auch eine Funktion der
Verstellung der Einrichtung infolge Winkel- oder Hubänderungen
sein. Selbstverständlich
kann zur Verstärkung
des ermittelten Signals eine Verstärkungseinrichtung vorgesehen
sein.
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Als
Messelemente können
Sensoren zur Bestimmung des Druckes vorgesehen sein. In diesem Fall
ist das Messelement als Drucksensor ausgebildet, der entweder direkt
angeströmt
wird oder der mittels eines Schlauches mit dem Strömungseingang verbunden
ist. Anhand der von beiden Messelementen gemessenen Drücke wird
dann beispielsweise in einem Transmitter die Druckdifferenz berechnet
und – sofern
erwünscht – beispielsweise
ein entsprechendes Signal an einen Stelltrieb zur Veränderung
der Stellung der Regelklappe weitergeleitet.
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Als
Messelemente können
auch Sensoren zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Volumenstroms
oder der Temperatur des Volumenstromes vorgesehen sein. Diese Sensoren
sind üblicherweise äußerst kompakt
und arbeiten üblicherweise
elektrisch. Hier sind die Messelemente beispielsweise als Heizelemente
ausgebildet, die durch eine Isolierschicht getrennt in einem einzigen
Bauteil sehr geringer Abmessungen integriert sind. Das eine Heizelement
wird dabei bei steigendem Volumenstrom stärker als das andere Heizelement
abgekühlt.
Dies erlaubt Rückschlüsse auf
den Volumenstrom.
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Zumindest
ein Messelement kann in einer von dem Anteil des Volumenstroms durch-
bzw. angeströmten
Kammer angeordnet sein. Diese Kammer kann als Beruhigungs- und/oder
als Schmutzablagerungskammer ausgebildet sein. Denkbar ist auch,
dass in der Kammer ein Schmutzfilter vorgesehen ist.
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Zumindest
eine Kammer kann zumindest zwei Strömungseingänge für den Volumenstrom aufweisen.
Dann kann eine Mittlung innerhalb der Kammer stattfinden. Selbstverständlich kann
zumindest ein Strömungseingang
auch als Schlitzöffnung
oder als Mehrpunktöffnung
ausgebildet sein.
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Als
Einrichtung kann eine Drossel-/ oder Regelklappe vorgesehen sein.
Diese kann einseitig oder aber mittig gelagert sein. Selbstverständlich kann
die Drosselklappe auch ein bewegliches Bauteil einer Mehrfachjalousie
darstellen.
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Als
Einrichtung kann ein in axialer Richtung des Strömungskanals verlagerbares,
und den freien Strömungsquerschnitt
bei axialer Verlagerung veränderndes
Drosselelement vorgesehen sein.
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Alternativ
kann als Einrichtung eine Regelklappe vorgesehen sein, die im Inneren
des Strömungskanals
auf einer quer zur Strömungsrichtung angeordneten
und zumindest eine Wandung des Strömungskanals durchfassenden
Welle schwenkbar gelagert ist, wobei die Regelklappe unter Einwirkung
des die Regelklappe anströmenden
Mediums gegen eine durch eine Rückstelleinrichtung
erzeugte Rückstellkraft
aus der Offenstellung in eine Schließstellung verschwenkbar ist
und bei sich verringerndem Volumenstrom durch die Rückstellkraft
wieder in die Offenstellung zurückverschwenkt
wird. Dabei kann ein Anschlag vorgesehen sein, mit dem die Regelklappe
in der Offenstellung anliegt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen
einer in seiner Position verändernden
Einrichtung möglich.
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Sofern
die Auswerte- und/oder Regelvorrichtung außerhalb des Strömungskanals
angeordnet ist, können
die Verbindun gen, wie z. B. Schläuche
oder Kabel, durch die Welle der Regelklappe geführt sein.
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Die
Vorrichtung kann in die Einrichtung integriert sein. Es ist aber
auch durchaus möglich,
dass die Vorrichtung als separates, an der Einrichtung befestigbares
Bauteil ausgebildet ist.
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Zusätzlich kann
im Bereich des Strömungseingangs
ein Strömungswiderstand
als Strömungsbarriere
vorgesehen sein. Der sich in Strömungsrichtung
gesehen vor dem Strömungswiderstand
aufbauende höhere
Staudruck bewirkt eine Signalverstärkung.
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Im
Folgenden werden in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele
der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch einen Strömungskanal
mit einer auf einer mittig gelagerten Regelklappe angeordneten erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine
Draufsicht auf die Regelklappe nach 1,
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3 eine
Draufsicht auf eine runde Regelklappe mit einer anderen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 auf
eine andere Ausgestaltung des Gegenstandes nach 1,
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5 eine
Draufsicht auf die Regelklappe nach 4,
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6 + 7 eine
andere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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8 eine
Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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9 + 10 andere
Ausführungsformen der
Erfindung und
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11 eine
auf einem in axialer Richtung verlagerbaren Drosselelement angeordnete
erfindungsgemäße Vorrichtung.
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In
allen Figuren werden für
gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen
verwendet.
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1 zeigt
einen Schnitt durch einen Strömungskanal 1,
in dem eine als Einrichtung ausgebildete Regelklappe 2 vorgesehen
ist, die im Inneren des Strömungskanals 1 auf
einer quer zur Strömungsrichtung 3 angeordneten
und zumindest eine Wandung des Strömungskanals 1 durchfassenden Welle 4 schwenkbar
gelagert ist.
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Zur
Bestimmung des Volumenstroms sind bei diesem Ausführungsbeispiel
als Messelemente 5, 6 nicht dargestellte Drucksensoren
vorgesehen, die über
geeignete Verbindungen mit einer ebenfalls nicht dargestellten und
außerhalb
des Strömungskanals 1 angeordneten
Auswerte- und/oder Regelvorrichtung verbunden sind. Die als Messelemente 5, 6 ausgebildeten
Drucksensoren sind nicht im Detail dargestellt.
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Für den Eintritt
des Anteils des zu messenden Volumenstroms in den Bereich der Messelemente 5, 6 sind
zwei Strömungseingänge 7, 8 endseitig jeweils
an einem winkel förmig
ausgebildeten Röhrchen 9, 10 vorgesehen.
Das andere Ende jedes Röhrchens 9, 10 ist über jeweils
einen als Verbindung 11, 12 ausgebildeten Schlauch
mit der Auswerte- und/oder
Regelvorrichtung verbunden. Die Drucksensoren können beispielsweise im Bereich
der Verbindungsstelle von dem als Verbindung 11 bzw. 12 ausgebildeten
Schlauch einerseits und der Auswerte- und/oder Regelvorrichtung
andererseits angeordnet sein.
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In
Bezug auf die Strömungsrichtung 3 ihrer Anströmung sind
die Messelemente 5, 6 hintereinander angeordnet.
Die Strömungseingänge 7, 8 für die Anströmung der
beiden Messelemente 5, 6 sind dabei auf einer
Seite der Regelklappe 2 angeordnet. Selbstverständlich können die
als Verbindung 11, 12 ausgebildeten Schläuche auch
durch die Welle 4 geführt
sein.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem jedem Messelement 5, 6 eine Kammer 13, 14, die
in dieser Darstellung im geschnittenen Zustand dargestellt ist,
vorgelagert ist. Insgesamt weist jede Kammer 13, 14 zwei
Strömungseingänge 7, 8 auf. Eine
Erhöhung
der Anzahl an Strömungseingängen 7, 8 erlaubt
eine Mittelung innerhalb der Kammer 13, 14. Die
Breite jeder Kammer 13, 14 entspricht dabei fast
dem Innenmaß des
Strömungskanals 1.
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In
den 9 und 10 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
wiederum auf einer als Regelklappe 2 ausgebildeten Einrichtung
vorgesehen. Allerdings ist in 9 die Regelklappe 2 nur
einseitig gelagert und schließt
im geschlossenen Zustand gegenüber
einem Stutzen 15 ab. In 10 ist
die Regelklappe 2 Teil einer Jalousie, die aus mehreren
Regelklappen 2 besteht.
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In
den 4 bis 8 und 11 sind
als Messelemente 5, 6 elektrische Sensoren, die
in einem einzigen Bauteil in unmittelbarer Nähe angeordnet sind, vorgesehen.
Derartige Sensoren können beispielsweise
aus zwei durch eine Isolierschicht voneinander getrennten, und in
Strömungsrichtung 3 hintereinander
angeordneten Heizelementen bestehen. Aufgrund der unterschiedlichen
Abkühlung
beider Heizelemente durch den vorbeiströmenden Volumenstrom kann auf
die Menge des Volumenstroms geschlossen werden. Die Messelemente 5, 6 sind
in diesem Fall über
als Drähte
ausgebildete Verbindungen 11, 12, die in dem Inneren
der Welle 4 geführt sind,
mit der Auswerte- und Regelvorrichtung verbunden.
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In
den 4 und 5 ist das Bauteil in einer Kammer 16 vorgesehen,
wobei die Verbindungen der Messelemente 5, 6 zu
der Auswerte- und/oder Regelvorrichtung durch die Welle 4 der
Regelklappe 2 geführt
sind. Der Volumenstrom kann durch insgesamt vier Strömungseingänge 7 in
die Kammer 16 eintreten und über zwei Strömungseingänge 8 wieder
austreten. Selbstverständlich
ist auch eine Ausbildung der Strömungseingänge 7, 8 als
Schlitzöffnung
möglich.
In der Kammer 16 findet eine Beruhigung und auch eine Mittlung
statt.
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In 6 ist
dem Bauteil eine Kammer 16, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Schmutzsammelkammer dient, vorgelagert. Aufgrund der Größe der Kammer 16 reduziert
sich hier die Geschwindigkeit des eintretenden Volumenstroms, so
dass sich der Schmutz absetzen kann, bevor der Volumenstrom dann
beim Austreten die Messelemente 5, 6 umströmt.
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In 7 ist
eine Ausführungsform
dargestellt, bei der die Kammer 16 zwei Strömungseingänge 7 aufweist
und der Volumenstrom wiederum über zwei
Strömungseingänge 8 ausströmt.
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In 8 ist
im Bereich des Strömungseinganges 7 eine
Strömungsbarriere 17 als
Strömungswiderstand
vorgesehen. Dieser Strömungswiderstand
dient zur Signalverstärkung,
da vor der Strömungsbarriere 17 ein
Staudruck aufgebaut wird.
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In 11 ist
eine andere Ausführungsform einer
Einrichtung dargestellt. Die Einrichtung besteht aus einem in axialer
Richtung (Pfeil 18) verlagerbaren Drosselelement 19.
Die Messelemente 5, 6 sind dabei fontseitig auf
dem entgegen die Strömungsrichtung 3 weisenden
Ende des Drosselelementes 19 angeordnet. Wie 11 zu
entnehmen ist, sind im Bereich der Messelemente 5, 6 Umlenkeinrichtungen 20 vorgesehen,
so dass der Volumenstrom in Richtung der Pfeile 21 geführt wird
und so die Messelemente 5, 6 hintereinander umströmt.