DE2100206B2

DE2100206B2 - Druckregler

Info

Publication number: DE2100206B2
Application number: DE2100206A
Authority: DE
Inventors: Endre A. Birmingham Mich. Mayer (V.St.A.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-01-05
Filing date: 1971-01-05
Publication date: 1974-01-10
Also published as: CA923822A; DE2100206A1; DE2100206C3; FR2075932A1; JPS4925230B1; GB1339641A; US3665947A

Description

Die Erfindung betrifft einen Regler mit einer Strö mungsmittel-Meßbrücke mit mindestens zwei Strömungswidersiänden, die in zwei parallelgeschalteten

mit demselben Einlaßdruck beaufschlagten Zweigleitungen angeordnet sind, und einem auf eine Druckdifferenz zwischen den Zweigleitungen ansprechender Meßwertgeber zur Erzeugung eines Steuersignals.
Es sind bereits verschiedene Anwendungsmöglichkeilen von Strömungsmittel-Meßbrücken bekanntgeworden (vgl.z. B. Ferner, Anschauliche Reglungstechnik, Berlin 1960, Seite 64 und Seite 106 bis 113). So ist beispielsweise ein Regler der eingangs angegebenen Art zum Messen der Temperatur eines Strömungsmittels bekannt, bei der die Strömungsmittel-Meßbrücke als Temperatur-Meßbrücke ausgebildet ist (Seite 109, Bild 23.9). Bei diesem Regler sind in den beiden Zweigleitungen, die mit demselben Strömungsmittel beaufschlagt werden, jeweils ein Strömungswiderstand angeordnet, während in der die beiden Brückenzweige verbindenden Verbindungsleitung ein auf eine Druckdifferenz ansprechender Meßwertgeber angeordnet ist. Sind die Temperaturen der beiden Strömungswiderstände voneinander verschieden, so ist der Druckver.'ust an den beiden Strömungswiderständen ebenfalls verschieden. Es entsteht daher ein Druckunterschied zwischen den beiden Brückenzweigen, der von dem Meßwertgeber erfaßt und als Steuersignal an eine Temperatursteuervorrichtung weitergegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß er als Druckregler verwendet werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Strömungswiderstände unterschiedliche Kennlinien haben und so aufeinander abgestimmt sind, daß ihre Kennlinien einen dem Sollwert des Einlaßdruckes entsprechenden gemeinsamen Punkt aufweisen, in dem der Druckverlust der Strömungswiderstände gleich ist, und daß der Meßwertgeber an einer Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Einlaßdruckes angeschlossen ist. so daß der Regler als Druckregler wirkt.

Die unterschiedlichen Kennlinien können in mannigfacher Weise, beispielsweise durch Verwendung eines Laminar- und Turbulenzwiderstandes oder durch die Verwendung einer unterschiedliche» Anzahl von Turbulenzwiderständcn in den beiden Briikkenzweigen, erreicht werden. Die Kennlinien der bei-

6j den Widerstände schneiden sich in dem gemeinsamen Punkt, der gerade dem Sollweil des Einlaßdruckes entspricht. Wenn somit der Einlaßdruck gleich dem Sollwert ist,so ist der Druckverlust an den Widcrstän-

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den der beiden Brückenzweige gleich, und der Meßwertgeber gibt kein Signal ab. Ha; jedoch der Einlaßdruck einen vom Soliwert abweichenden Wert, so ist ct:-r Druckwrlust an den beiden Widerständen unterschiedlich groß, und der Meßwertgeber stellt eine Druckdifferenz fest. Diese Druckdifferenz wird als Steuersignal an die Steuereiniidiiung abgegeben, die den Einlaßdruck entsprechend dem Steuersignal auf den Sollwert einregelt.

Die Verwendung von Siröinungswiderständen unterschiedlicher Kennlinien in Verbindung mi; Reglern is! bereits grundsätzlich bekannt. So ist beispielsweise in der eingangs erwähnten Druckschrift (Seite 12, H ild 23.13} eine Meßbrücke zur Bestimmung \on Gaskonzentrationen dargestellt, bei der in den beider. Zweigleitungen der Meßbrücke ein Turbulenzwider- !.land und ein Laminarwiderstand angeordnet sind. Im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Druckregler u ird jedoch der eine Leitungszweie mit einem Meßgas und der andere Leitungszweig mit einem Vergleichsgas beaufschlagt, und in der die beiden Brückenzweige verbindenden Verbindungsleitung ist ein Druckanzeigegerät angeordnet. Da der Laminarwiderstand auf die Zähigkeit des Strömungsmittels und der Turbulenzwiderstand auf das spezifische Gewicht des Strömungsmittel anspricht, erhält man bei Verwendung unterschiedlicher Gase eine Druckanzeige, deren Wert Rückschlüsse auf die Konzentration des Meßgases zuläßt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

An Hand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Druck-Meßbrücke,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Kennlinien eines Laminarwiderstandes und eines Turbulenzwiderstandes, die sich in einem einzigen Punkt schneiden,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Druckreglers mit einer Parallelschaltung,

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Druckreglers mit Reihenschaltung,

Fig. 5 ein Meßwertdiagramm, das den Einfluß der Temperatur auf den Ausgangsdruck des Druckreglers zeigt,

Fig. 6 ein Meßwertdiagramm, das den Einfluß der Temperatur auf den Abgleichdruck des Druckreglers zeigt,

F i g. 7 ein Meßwertdiagramm, das die zum Teniperalurabgleich erforderliche Veränderung des wirksamen Durchflußquerschnittes des stromabwärtigen Strömungswiderstandes zeigt,

Fig. S ein Meßwerldiagramm, das den Ausgang des Druckreglers nach dem Temperaturabgleich durch den stromabwärtigen querscnnittsveränderlichen Strömungsquerschnitt zeigt,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckreglers mit Parallelschaltung, dessen stromabwärtige Strömungsöffnung einen tem peraturabhängig gesteuerten, veränderlichen Durch fhißquerschnitt hat,

Fig. 10 einen Schnitt eines stromabwärtigen StröiiHingswiderstandes mit temperaturabhängig gesteuertem Durchflußquersehnitl,

F-'ιμ. 1 1 einen Schnitt eines Sirömungswiderslandes mil einem temperaturabhängig gesteuerten, veränderlichen Durchfh'ßquerschniu,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Druckreglers.

In den Zeichnungen, und insbesondere in Fijv I.

ist eine Druckmeßbrücke 10 schematisch dargestellt. Eine Druckquelle 12 ist zu einem Verbraucher 14. der mit geregeltem Strömungsmitteldruck versorgt werden soll, und der Meßbrücke 10 parallel geschalte).

;o Die Meßbrücke besteht aus zwei Zweigen 16 und 18, die jeweils einen Laminarwiderstand 20, 22 und einen dazu in Reihe geschalteten Turbu'enzwiderstand in Form einer Drosselöffnung 24,26 aufweiser, An beide Zweige 16,18 ist in Reihe eine stromabwä: tige Drosselstelle 28 angeschlossen.

Zwischen den Strömungswiderständen stehen die Zweige 16 und 18 mit einem als Verg'eichseinrichtung ausgebildeten Meßwertgeber 30 in Verbindung, der den zwischen den Widerständen 20, 24 herrschenden Druck P₁ unmittelbar stromabwärts des Laminarwiderstandes 20 und den zwischen den Widerständen 22, 26 herrschenden Druck P₂ unmittelbar stromabwärts des Turbulenzwiderstandes 26 voneinander abzieht und ein dieser Druckdifferenz entsprechendes Steuersignal erzeugt.

Der Massenstrom W₂ durch einen Turbulenzwiderstand ist eine Funktion der Quadratwurzel der daran anliegenden Druckdifferenz, während der Massenstrom W₁ durch einen Laminarwiderstand der

daran anliegenden Druckdifferenz proportional ist, wie dies in Fig. 2 graphisch dargestellt ist.

Durch entsprechende Bemessung der stromabwärtigen Strömungswiderstände 22. 24 werden in beiden Zweigen der Meßbrücke 10 gleichgroße Mengen-

ströme erhalten. Somit ergibt sich für jeden Wert des in jedem Zweig durch die Druckdifferenz P_1n - P_AMB erzeugten Mengenstroms W eine entsprechende Druckdifferenz P_1n-P_x und P_1n-P₂ an dem Laminarwiderstand 20 bzw. dem Turbulenzwiderstand 26.

Hierin bedeuten:

P_1n - Einlaßdruck der Meßbrücke
P_AMB = Auslaßdruck der Meßbrücke.
Wie Fig. 2 zeigt, gibt es einen einzigen Wer; des Mengenstroms W_x- W₂= W_(j, bei dem die Druckes differenz e^;nen gemeinsamen Wert hat, nämlich P_1n -P_x- P_in — P₂- Wenn der stromabwärtige Druck P_AMB im wesentlichen konstant bleibt, schwanken die Mengenströme lediglich in Abhängigkeit vom Wert des Druckes P_1n, und infolgedessen entspricht der Mengenstrcmwert W_{) einem einzigen Wert des Drukkes P_in, wobei dieser Wert gleich dem Sollwert P des Einlaßdruckes stromaufwärts der Meßbrücke 10 ist. Und da der Mengenstrom W in jedem Zweig infolge der stromabwärtigen Strömungswiderstände 22, 24 auf im wesentlichen gleich große Werte eingestellt ist. entsprechen die Drücke P₁ und P₂ der Differenz P_in — P₁ sowie P_1n - P₂, und diese Werte ändern sich mit P₁₁₁ in gleicher We'se wie diese Druckunterschiede, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Daraus folgt, daß für alle Werte von P_1n mit Ausnahme P_1n = P.._eg eine Druckdifferenz zwischen P₁ und P₂ vorhanden ist, und daß dementsprechend für sämtliche Werte von P_1n mit Ausnahme von P_rt,_s ein Ausgangssignal von dem Meßwertgeber 30 erzeugt wird.

Somit erzeugt der erste Zweig 16 ein Signal in Form iles Druckes P₁. der eine Funktion von P_1n ist, und der zweite Zweig IH erzeugt ein zweites Signal in Form des Druckes P,. ler ebenfalls eine Funktion von P₁₁.

ist, wobei jedoch diese Funktion sich von der des ersten Zweiges für sämtliche Werte von P_in mit Ausnahme desjenigen, bei dem P_1n = P ist, unterscheidet.

Die Strömungsmittelsignale wurden zwar in Form der stromabwürtigcn Drücke gewählt, was in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft ist, da verhältnismäßig große Mengenströine zu der Vergleichseinrichtung in Kauf genommen werden können, jedoch lassen sich auch andere Signale oder Strömungsmitlelparameter verwenden, beispielsweise der unmittelbar an dem Turbulenz- bzw. Laminarwiderstand gemessene Druckabfall oder der hindurchfließende Strömungsmittel-Mengenstrom, wobei in diesem FoU die hinteren Strömungswiderstände 22, 24 in Fortfall geraten können.

Um bei einem bestimmten Druckwert P_1n an der Vergleichseinrichiung30eine Null-Ausgabe zu erhalten, werden analytisch oder experimentell ermittelte Druck-Mengenstrom-Kennlinien von Strömungswiderständen miteinander verglichen und geeignete Strömungswiderstände an Hand von Kennlinien ausgewählt, die sich an den erwünschten, dem Wert P,₍._? entsprechenden Punkt schneiden und innerhalb ihres Beiriebsbereiches keinen weiteren Schnittpunkt aufweisen, so daß dieser Wert nur einmal auftritt.

Falls als Laminarwiderstand Rohrleitungen verwendet werden, muß die Druckdifferenz zwischen P„ und P₃ klein sein, so daß die Reynoidszahl unterhalb 2000 iiegt. '

Bei einem Ausfühningsbeispiel, das mit Luft hH Raumtemperatur arbeitet und einen geregelten Druck von etwa 2,25 kg/cm^: lieferte, wurden als Laminarwiderstände Rohre aus rostfreiem Stahl mit einem innendurchmesser von 0.5 mm mit Erfolg eingesetzt, wobei der Laminarwiderstand 20 aus einem Bündel ' on neunzehn derartigen Rohren mit einer Länge von 1 1 7 mm und der Laminarwiderstand 22 aus zwölf Rchren mit einer Länge von 114 mm bestand: die Drosselöffiiung 26 hatte einen Durchfiußquerschniu _ao von 1,37 mm² und die Drosselöffnung 24 einen Durchflußquerschnitt von 0,86 mm^:.

Da die Druck-Mengenstromkennlinien für die Strömungswiderstande 20 und 26 von der Druckdifferenz P_1n — P_AMB abhängen, folgt, daß der Einfluß von ausgangsseitigen Druckschwankungen ausgeschaltet werden muß, falls das Steuersignal der Vergleichseinrichtung 30 lediglich eine Funktion des Druckwertes von P_1n sein soll. Dies wird dadurch erreicht, daß der stromabwärtige Strömungswiderstand 28 im Schallbereich betrieben wird, wodurch sich Schwankungen des Umgebungsdruckes P_AMB nicht auf den stromaufw artigen Druck P, auswirken und somit stromabwärts der Sirömungswiderstande 20. 22, 24 und 26 ein im wesentlichen isolierter Druck P, erhalten wird, der innerhalb des Betriebsbereichs lediglich eine Funktion

ist.

Da dieses Phänomen an sich bekannt ist. erscheint emc ins einzelne gehende Beschreibung nicht erforderlich: es wird lediglich darauf hingewiesen, daß diial'i entsprechende Bemessung ein Druck verhältnis P.„,,. P. hergestellt werden sollte, das unterhalb des kritischen« Druckvcrhaltnisses liegt, bei dem Sehallsieichwindigkeit auftritt, so daß die Drosseloffnung iibcr den gesamten Betnebs'f.ereich \on /'-. und P_AVH im Schallbereich arlv:iei. Bei dem oben beschriebenen Austührungsbeisp!ei wuuie eine Drosseioflnung mit einem DurchfiuO'iuOöchnin m>i; >'·." mm- vcrwt. n-

Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch den Einbau der Meßbrücke 10 in einen Druckregler. In diesen Figuren zeigen die Richtungspfeile die Strömungsrichtung an.

Der erste Druckregler, der in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Druckregler mit Parallelschaltung, bei dem der Druck durch Entnahme von Strömungsmittel mit Hilfe eines Mengenreglers derart geregelt wird, daß am Ausgang 14 ein im wesentlichen konstanter Druck aufrechterhalten wird.

Dieser Druckregler verwendet eine Vergleichseinrichtung in Form eines Druckverstärkers 32, der über Leitungen 34 und 36 an der Brückenschaltung 10 anliegt. Dieser Druckverstärker 32 ist ein herkömmlicher Wirbelstrom-Druckverstärker, der über die Druck-Zweigleitung 38 mit einer anfänglichen Tangential-Vorspamning beaufschlagt wird und dessen sich gegenüberliegende Tangentialtore an die Leitungen 34, 36 angeschlossen sind, so daß die Druckwerte stromabwärts der Strömungswiderstände 20, 26 voneinander subtrahiert werden und eine radiale Ausgangsöffnung 40 ein Druckdifferenzsigr.al erzeugt.

Beim Anschluß des Druckverstärker 32 an die Meßbrücke 10 sollte der Kammerdruck P_CH des Wirhi'lstromdruckverstärkers ausreichend niedrig gehalten werden, so daß, wenn der Strömungsmittelstrom in die Radialtore auftritt, er im Schallbereich liegt, um den Einfluß von Schwankungen des Kammerdrucks P_CH auf die Druckausgabc der Meßbrücke 10 auf ähnliche Weise wie durch die Drosselstelle 28 auszuschalten. Bei dem oben beschriebenen Ausfühningsbeispiel zeigte sich, daß der Kammerdruck unterhalb 1.4 kg/cm gehalten werden mußte.

Das Differenzdruck-Ausgangssignal wird über eine ! eitiing 42 einem Richtstrahlverstärker 44 zugeführt. Ein derartiger Verstärker ist insbesondere für den vorliegenden Anwendungsfall, bei dem der Eingang 46 an eine gemeinsame Druckquelle 12 angeschlossen ■st. geeignet da er insbesondere in Verbindung mit einem Wirbelslromverstärker einen hohen Ruckgewinnungsgrad. üblicherweise von mehr als 80^r;. hat. Dies ist von Bedeutung, da das Ausgangssignai des Richtstrahlverstärkers 44 größer als der Wert des geregelten Druckes P_n infolge der Art der Verbindung mit dem Mengenstromregler 31 sein muß. von wo sich eine Begrenzung des Wertes des geregelten Druckes P_1n ergibt.

Der Richtstrahlverstärker 44 ist an sich bekannt.

Er besteht aus einer Zufuhrdüse und einer gegenüberliegend angeordneten, koaxialen Aufnahmeöffnunü. welche in einer Kammer untergebracht sind. Am Steuereingang 42 liegt der Druck in der Kammer, und der Steueraii^tansi 48 ist dem Druck und dem Mengenstrom der Aufnahmeöffnung ausgesetzt.

Das Druckdifferenzsignal wird anschließend von üiesem Verstärker einem Durchflußsteuerventil 31. das ein durch eine Fangentialöffnung mit dem Amaang 48 verbundene? Wirbelstromventil ist. und einer mit der Meßbrücke 10 und dem Durchflußsteuerventi! 31 verbundenen Leitung 50 zugeführt. Infolgedessen sorgt die geregelte Sirömungsinittel-Entnahme. die i-inc Funktion des Fehier-Ausgangssignals der McB-hrücke 10 ist, für einen konstanten Druck am Auscanu 14.

Hin zweites Druckausgangssignal 54 kann bei 55 erhallen werden, wobei der dort vorhandene Druck ebenfalls durch die beschriebene Anordnung konstant

gehalten wird.

Fig. 4 zeigt einen Druckregler, bei dem zur Auffechterhaltung des Druckes am Ausgang 14 ein in Heihe geschaltetes Durchflußsteuerventil 56 verwendet wird. Die Meßbrücke 10 und die Anordnung der Verstärker ist ähnlich wie bei dem Druckregler gemäß fig. 3, wobei das verstärkte Fehlersignal einem Tan-Kential-Steuertor 58 eines Wirbelstromventils 56 zugeführt wird, wobei die radiale Zulauföffnung an die pruckquelle 12 und der Auslaß 62 an die Meßbrücke |0 angeschlossen ist. Somit wird der Mengenstrom durch das Wirbelstromventil 56 mittels des Fehlersignals gesteuert, wodurch die Strömungsmittclzufuhr tür Meßbrücke 10 und zum Verbraucher 14 derari erhöht oder erniedrigt wird, daß an dieser Stelle des Druckreglers ein konstanter Druck aufrechterhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Druck P_;„ über einen Bereich unterschiedlicher Mengenstrom-Verbrauchswerte des Verbrauchers 14 aufrechterhalten wird.

Die Betriebsweise des Druckreglers wurde insoweit unter der Annahme beschrieben, daß eine im wesentlichen konstante Temperatur vorhanden ist. Falls jedoch Temperaturschwankungen auftreten, ändert sich tier Mengenstrom für einen betrachteten Wert von P_1n entsprechend und beeinflußt in unterschiedlicher Weise den Turbulenzwiderstand 26 und den Laminarwiderstand 20 und infolgedessen ergibt sich eine Verschiebung des Nullpunktes. Fig. 5 zeigt in graphischer Darstellung Versuchsergebnisse, die an Hand einer Brückenschaltung der eben beschriebenen Art cimittelt wurden.

Daraus ergibt sich, daß infolge dieses Einflusses der Wert von P_1n, bei dem an der Meßbrücke eine Druck-, differenz von Null auftritt, in Abhängigkeit von der Temperatur erheblich schwankt. Dies läßt sich rechnerisch oder experimentell nachweisen.

In Fig. 6 sind diese Werte von P_1n über der Temperatur aufgetragen, und es ergibt sich, daß zwischen diesen Werten im Druckbereich zwischen 2 kg/cnr bis zu etwa 4 kg/cm^: bei Temperaturen von 20 bis 15O⁰C eine lineare Abhängigkeit besteht.

Es läßt sich rechnerisch oder experimentell feststellen, daß diese Verschiebung von P_in durch Änderung des Mengenstromes für einen betrachteten Wert von P_1n kompensiert werden kann, indem der Durchflußquerschnitt der stromabwärtigen Drosselstelle verändert wird, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wobei Versuche ergeben, daß eine in Abhängigkeit von der Temperatur geradlinige Veränderung des Durchflußquerschnittes für einen Ausgleich der Tcmperaturverschiebungen innerhalb dieses Bereiches sorgt. Die Rechnung ergibt, daß diese lineare Abhängigkeit bei Iteynoldszahlen von etwa 350 bis mindestens 1500 gesteht.

Fig. 8 zeigt die Versuchsergebnisse, die bei einer Veränderung des Durchflußquerschnittes zum Jtwecke der Kompensation von Temperaturschwan-%ungen erhalten werden, wobei sich ergibt, daß sich tuf diese Weise der Nullpunkt P_(l über den genannten Temperaturbereich im allgemeinen aufrechterhalten üißt.

Durch Änderung der in den Fig.'? oder 4 gezeigten Anordnungen derart, daß der Durchflußquerschnitt der stromahwärtigen Drosselstelle 28 in linearer />bfcängigkcit von der Temperatur in dem erwähnten Temperaturbereich verändert wird. laßt sich also eine Einrichtuni; schaffen, die

jlnvankuEiucn sowohl des Umgebungsdruckes als auch der Umgebungstemperatur einen Bezugsdruck liefert.

In Fig. 9 ist diese Abwandlung schematisch gezeigt, wobei eine Drosselstelle 64 veränderlichen Querschnitts und eine Ausgleichseinrichtung 66 vorgesehen ist, die den Durchflußquerschnitt dieser Öffnung in linearer Abhängigkeit von der Temperatur verändert.

Fig. 10 zeigt eine derartige Drosselstelle veränderliehen Durchflußquerschnittes, wobei eine Düse mit einer Prallplatte vorgesehen ist, welche durch ein an einer Ausgangsöffnung 70 angeordnetes Ventilglied in Form einer Quarzstange 68 gebildet wird. Die Quarzstange 68 wird mittels einer Halteleder 72 gehaltert, welche zwischen einer Schulter 74 und dem Ende 76 der Quarzstange einsitzt und die Quarzstange 68 im Sinne der Fi g. 10 nach rechts drückt. Eine solche Verschiebung wird durch eine temperaturabhängige Stellvorrichtung mit einem Steuerglied in Form eines Aluminiumrohres 78 verhindert, das mit einem Schieber 80 und einem Anschlag 82 zusammenwirkt. Da sich die Quarzstange 68 bei einer Temperaturerhöhung nur um einen vernachlässigbar kleinen Betrag ausdehnt, führt die Ausdehnung des Aluminium-

a5 rohres 78 zu einer entsprechenden Vergrößerung des Spaltes zwischen der Quarzstange 68 und der Ausgangsöffnung 70. Durch Verwendung der bekannten Beziehung zwischen einem betrachteten, wirksamen Durchflußquerschnitt einer Drosselstelle und der Spaltlänge sowie des Durchmessers der Auslaßöffnung lassen sich die erforderliche Ausgangsgröße und die erforderlichen Änderungen des Spaltes ermitteln, und zusammen mit der Beziehung, die für die Längen des Aluminiumrohres 78 und der Stange 68 unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen besteht, lassen sich die richtigen Längen, Abmessungen, Materialien, usw. auswählen, die für die richtige, linear von der Temperatur abhängige Veränderung des wirksamen Durchflußquerschnittes der Durchflußöffnung erforderlich sind.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ergaben sich bei einer wirksamen Länge des Aluminiumrohres von 5 cm und einer Auslaßöffnung von 1,25 mm die in Fig. 8 gezeigten Versuchsergebnisse.

Fi g. 11 zeigt eine ähnlich aufgebaute Düse mit einer Prallplatte, wobei ein Bimetallelement 84 mit einer Einlaßöffnung 86 zusammenwirkt, um den Durchflußquerschnitt der Öffnung zu verstellen. Durch Anordnung einer inneren und einer äußeren Scheibe 88 und 70 aus Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten läßt sich eine temperaturabhängige Änderung der Spaltgröße zwischen der Scheibe 84 und der Öffnung erhalten. Durch entsprechende Auswahl der Abmessungen und Materialien wird die erforderliche Veränderung des wirksamen Durchflußquerschnittes erreicht.

Im Rahmen der Erfindung sind eine Reihe von Abwandlungen möglich. Wie Fig. 12 zeigt, lassen sich beispielsweise andersartige Strömungswiderstände mit unterschiedlichen Kennlinien verwenden, beispielsweise Drosseln mit einer einzigen und mit mehreren Drosselöffnungen. Da die Druck-Mcngenstromkennlinie einer einzigen Drosselöffnung von der mehrerer Drosselöffnungen abweicht, ergibt sich am Schnittpunkt dieser Kurven c\nc ein/ige Nullsteile. Hierdurch wird auch der Einfluß von Temperatur-Schwankungen ausgeschaltet, da samtliche Drossclstellen in gleicher Weise ^;<uf derartige Temperatur-

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Schwankungen reagieren. Dieser Vorteil wird jedoch möglicherweise durch die bei diesem Ausführungsbeispiel auftretenden Schwierigkeiten einer unerwünschten Umgebungsdruckansprechempfindliehkeit und Verstärkung ausgeglichen.

Die Temperaturkompensation laßt sich auch durch eine Einrichtung mit einem nicht-linearen Ansprechverhalten durchführen, falls die Anlage in Druck- und/oder Temperaturbereichen betrieben wird, in de-

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neu die zum Temperaturausgleich erforderliche Veränderung des Durchfiußquerschnittes der Drosselstelle nicht in linearer Abhängigkeit von diesen Temperaturschwankungen vorzunehmen ist.

In diesem Zusammenhang lassen sich die Materialien und Abmessungen der Einrichtung mit veränderlicher Durchflußöffnung so wählen, daß sich eine in nicht-linearer Abhängigkeit von der Temperatur veränderliche Spaltlänge ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regler mit einer Strömungsmittel-Meßbriicke mit mindestens zwei Strömungswiderstar·- den, die in zwei parallelgeschalteten, mit demselben Einlaßdruck beaufschlagten Zweigleitungen angeordnet sind, und einem auf eine Druckdifferenz zwischen den Zweigleitungen ansprechenden Meßwertgeber zur Erzeugung eines Steuersignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände (20, 26) unterschiedliche Kennlinien haben und so aufeinander abgestimmt sind, daß ihre Kennlinien einen dem Sollwert des Einlaßdrucks entsprechenden gemeinsamen Punkt aufweisen, in dem der Druckverlust der Strömungswiderstände gleich ist, und daß de; Meßwertgeber (30) an einer Steuereinrichtung (32 bis 62) zur Beeinflussung des Einlaßdrucks angeschlossen ist, so daß der Regler als Druckregler wirkt.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß einer der Strömungswiderstände ein Laminarwiderstand (20) und der andere ein Turbulenzwiderstand (26) ist.

3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laminarwiderstand (20) in der einen Zweigleitung ein Turbulenzwiderstand (24) und dem Turbulenzwidersiand (26) in der anderen Zweigleitung ein Laminarwiderstand (22) nachgeschaltet ist.

4. Regkr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Meßbrücke eine Drosselstelle (28) vorgesehen ist, durch die das Strömungsmittel innerhalb des Betriebsbereiches der Meßbrücke mit Schallgeschwindigkeit hindurchströmt, um eine Beeinflussung des Drucks stromauf der Drosselstelle durch Änderung des Drucks stromab der Drosselstelle zu verhindern.

5. Regler nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Ausgleichseinrichtung (66), die den wirksamen Strömungsquerschnitt der Drosselstelle (64) in Abhängigkeit von der Temperatur ändert.

6. Regler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung (66) ein Ventilglied (68, 88) zum Ändern des wirksamen Querschnitts der Drosselstelle (70, 86) aufweist, dessen Abstand von der Drosselstelle durch eine temperaturabhängige Stellvorrichtung (78; 90) verstellbar ist.

7. Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung ein Steuerglied (78; 90) aufweist, das einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Ventilglied (68; 88) besitzt und mit dem Vcntilglied so verbunden ist, daß sich das Ventilglied bei unterschiedlicher Ausdehnung des Steuer- und Ventilgliedes relativ zur E>rosse!stelle bewegt.

8. Regler nach einem dei .Ansprüche 5 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit zwischen dem Querschnitt der Drosselslellc und der Temperatur linear ist.

9. Druckregler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied eine Stange (68) ist, die durch elastische Mille! (72) in Schließrichtung vorgespannt ist, und daß tins in Längsrichtung des Ventilgliedes verlaufend. Steuerglied (78)^ntgegen der Schließrichtung an Ventilglied angreift und an einea) gehäusefestei Anschlag (82) abgestützt ist (Fig. 10).

10. Regler nach einem der Ansprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Aus dehnungskoeffizient des Ventilgliedes (68) we sentlich kleiner als der des Steuergliedes (78) ist

11. Regler nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das Vcntilglied (68) aus Quarz um das Steuerglied (78) aus Aluminium besteht.