DE2100206C3

DE2100206C3 - Druckregler

Info

Publication number: DE2100206C3
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: 1974-08-15
Also published as: DE2100206A1; FR2075932A1; US3665947A; JPS4925230B1; DE2100206B2; CA923822A; GB1339641A

Description

Die Erfindung betrifft einen Regler mit einer Strö mungsmittel-Meßbrücke mit mindestens zwei Strö mungswiderständen, die in zwei parallelgeschaheten 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 Anwendungsmöglichkeiten von Strömungsmittel-Meßbrücken bekanntge worden (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 Strö mungsmittels bekannt, bei der die Strömungsmittel Meßbrücke als Temperatur-Meßbrücke ausgebildei ist (Seite 109, Bild 23.9). Bei diesem Regler sine in den beiden Zweigleitungen, die mit demselben Strömungsmittel beaufschlagt werden, jeweils eir Strömungswiderstand angeordnet, während in der dit beiden Brückenzweige verbindenden Verbindungs leitung ein auf eine Druckdifferenz ansprechende] Meßwertgeber angeordnet isi. Sind die Temperaturer der beiden Strömungswiderstände voneinander ver schieden, so ist der Druckverlust an den beiden Strö mungswiderständen ebenfalls verschieden. Es ent steht daher ein Druckunterschied zwischen den beider Brückenzweigen, der von dem Meßwertgeber erfaß und als Steuersignal an eine Temperatursteuervor richtung weitergegeben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einer Regler der eingangs angegebenen Art so auszubilden daß er als Druckregler verwendet werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, da£ die Strömungswiderstände unterschiedliche Kennli nien haben und so aufeinander abgestimmt sind, da£ ihre Kennlinien einen dem Sollwert des Einlaßdrucke! entsprechenden gemeinsamen Punkt aufweisen, ir dem der Druckverlust der Strömungswiderstand« gleich ist, und daß der Meßwertgeber an einer Steuer einrichtung zur Beeinflussung des Einlaßdruckes an geschlossen ist, so daß der Regler als Druckreglei wirkt.

Die unterschiedlichen Kennlinien können in man nigfacher Weise, beispielsweise durch Verwendunj eines Laminar- und Turbulenzwiderstandes odei durch die Verwendung einer unterschiedlichen An zahl von Turbulenzwiderständen in den beiden Brük kenzweigen, erreicht werden. Die Kennlinien der bei den Widerstände schneiden sich in dem gemeinsamer Punkt, der gerade dem Sollwert des Einlaßdrucke! entspricht. Wenn somit der Einlaßdruck gleich den Sollwert ist, so ist der Druckverlust an den Widerstän

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den der beiden Brückenzweige gleich, und der Meßwertgeber gibt kein Signal ab. Hat jedoch der Einlaßdruck einen vom Sollwert abwekhenden Wert, so ist der Druckverlust an den beiden Widerständen unterschiedlich groß, und der Meßwertgeber stellt eine Druckdifferenz fest. Diese Druckdifferenz wird als Steuersignal an die Steuereinrichtung abgegeben, die den Einlaßdruck entsprechend dem Steuersignal auf den Sollwert einregelt.

Die Verwendung von Strömungswiderständen unterschiedlicher Kennlinien in Verbindung mit Reglern ist bereits grundsätzlich bekannt. So ist beispielsweise in der eingangs erwähnten Druckschrift (Seite 12, Bild 23.13) eine Meßbrücke zur Bestimmung von Gaskonzentrationen dargestellt, bei der in den beiden Zweigleitungen der Meßbrücke ein Turbulenzwiderstand und ein Laminarwiderstand angeordnet sind. Im Gegensatz zu dem erfindungsgeinäßen Druckregler wird jedoch der eine Leitungszweig 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 Strömungsmittels 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 Turbuienzwiderstandes, die sich in einem einzigen Punkt schneiden,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Druckreglers mit einer Parallelschaltung,

Fi g. 4 eine schematische Darstellung eines Druckreglers mit Reihenschaltung,

F i g. 5 ein Meßwertdiagramm, das den Einfluß der Temperatur auf den Ausgangsdruck des Druckreglers zeigt,

F i g. 6 ein Meßwertdiagramm, das den Einfluß der Temperatur auf den Abgleichdruck des Druckreglers zeigt,

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

F i g. 8 ein Meßwertdiagramm, das den Ausgang des Druckreglers nach dem Temperaturabgleich durch den stromabwärtigen querschnittsveränderlichen Strömungsquerschnitt zeigt,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines erfirdungsgemäßen Druckreglers mit Parallelschaliung, dessen stromabwärtige Strömungsöffnung einen temperaturabhängig gesteuerten, veränderlichen Durchflußquerschnitt hat,

Fig. 10 einen Schnitt eines stromabwärtigen Strömungswiderstandes mit temperaturabhängig gesteuertem Durchflußquerschnitt,

Fig. 11 einen Schnitt eines Strömungswiderstandes mit einem temperaturabhängig gesteuerten, veränderlichen Durchflußquerschnitt,

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

In den Zeichnungen, und insbesondere in Fig. 1, 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 geschaltet.

»ο Die Meßbrücke besteht aus zwei Zweigen 16 und 18, die jeweils einen Laminarwiderstand 20, 22 und einen dazu in Reihe geschalteten Turbulenzwiderstand in Form einer Drosselöffnung 24,26 aufweisen. An beide Zweige 16,18 ist in Reihe eine stromabwär-• 5 tige Drosselstelle 28 angeschlossen.

Zwischen den Strömungswiderständeii stehen die Zweige 16 und 18 mit einem ais Vergleichseinrichtung ausgebildeten Meßwertgeber 30 in Verbindung, der den zwischen den Widerständen 20, 24 herrschenden ίο 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 as Steuersignal erzeugt.

Der Massenstrom W₂ durch einen Turbulenzwi-Ucrstand 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 Mengenströme erhalten. Somit ergibt sich für jeden Wert des in jedem Zweig durch die Druckdifferenz P_1n - P_AMB erzeugten Mengenstroms W eine entsprechende Druckdifferenz Pj_n-P₁ und P₀₁-P₂ an dem Laminarwiderstand 20 bzw. dem Turbulenzwiderstand 26. Hierin bedeuten:

P_in = Einlaßdruck der Meßbrücke Ρλμβ ~ Auslaßdruck der Meßbrücke. Wie Fig. 2 zeigt, gibt es einen einzigen Wert des Mengenstroms W_x — W₂= W₀, bei dem die Druckdifferenz einen gemeinsamen Wert hat, nämlich P_1n — P₁ = Pj_n — P₂. Wenn der stromabwärtige Druck P_AMB im wesentlichen konstant bleibt, schwanken die Mengenströme lediglich in Abhängigkeit vom Werl des Druckes P₀₁, und infolgedessen entspricht der Mengenstromwert W₀ einem einzigen Wert des Druk kes P_1n, wobei dieser Wert gleich dem Sollwert P des Einlaßdruckes stromaufwärts der Meßbrücke Il ist. Und da der Mengenstrom W in jedem Zweig in folge der stromabwärtigen Strömungswiderstände 22 24 auf im wesentlichen gleich große Werte eingestell ist, entsprechen die Drücke P₁ und P₂ der Differen; P_1n - Ρ, sowie P₀, - P₂, und diese Werte ändern siel mit P_1n in gleicher Weise wie diese Druckunterschiede wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Daraus folgt, daß fü alle Werte von P₀₁ mit Ausnahme P_1n = P_r,_g ein Druckdifferenz zwischen P₁ und P₂vorhandenist.un< daß dementsprechend für sämtliche Werte von P_1n mi Ausnahme von P_rrg ein Ausgangssignal von dem Meß wertgeber 30 erzeugt wird.

Somit erzeugt der erste Zweig 16 ein Signal in Forr des Druckes P₁, der eine Funktion von P₀₁ ist, un der zweite Zweig 18 erzeugt ein zweites Signal in Forr des Druckes P₂, der ebenfalls eine Funktion von P₁

ist, wobei jedoch diese Funktion sich von der des er- del. sten Zweiges für sämtliche Werte von P_in mit Ausnahme desjenigen, Ibei dem P₄, = P„_s ist, unterscheidet.

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

Um bei einem bestimmten Druckwert P_in an der Vergleichseinrichtung 30 eine 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_ng entsprechenden Punkt schneiden und innerhalb ihres Betriebsbereiches keinen weiteren Schnittpunkt aufweisen, so daß dieser Wert nur einmal auftritt.

Falls als Laminarwiderstand Rohrleitungen verwendet werden, muß die Druckdifferenz zwischen P_1n und P₃ klein sein, so daß die Reynoldszahl unterhalb 2000 liegt.

Bei einem Ausführungsbeispiel, das mit Luft bei Raumtemperatur arbeitet und einen geregelten Druck von etwa 2,25 kg/cm² 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 von neunzehn derartigen Rohret, mit einer Länge von 117 mm und der Laminarwiderstand 22 aus zwölf Rohren mit einer Länge von 114 mm bestand; die Drosselöffnung 26 hatte einen Durchflußquerschnitt von 1,37 mnr und die Drosselöffnung 24 einen Durchflußquerschnitt von 0,86 mm².

Da die Druck-Mengenstromkennlinien für die Strömungswidersitände 20 und 26 von der Druckdifferenz P_ta - P^g abhängen, folgt, daß der Einfluß von ausgangsseitigen Druckschwankungen ausgeschaltet werden muß, falls, das Steuersignal der Vergleichseinrichtung ;J0 lediglich eine Funktion des Druckwertes von Pf_n sein soll. Dies wird dadurch erreicht, daß der stromabvfärtige Strömungswiderstand 28 im Schallbereich betrieben wird, wodurch sich Schwankungen des Umgebungsdrackes P_AMB nicht auf den stromaufwärtigen Druck P₃ auswirken und somit stromabwärts der Strömungswiderstände 20, 22, 24 und 26 ein im wesentlichen isolierter Druck P₃ erhalten wird, der innerhalb des Betriebsbereichs lediglich eine Funktion von P₀₁ ist.

Da dieses Phänomen an sich bekannt ist, erscheint eine ins einzelne gehende Beschreibung nicht erforderlich; es wird lediglich darauf hingewiesen, daß durch entsprechende Bemessung ein Druckverhältnis P_AMB/P₃ hergestellt werden sollte, das unterhalb des »kritischen« Druckverhältnisses liegt, bei dem Schall- · geschwindigkeit auftritt, so daß die Drosselöffnung über den gesamten Betriebsbereich von P₃ und P_AUB im Schallbereich arbeitet. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Drosselöffnung mit einem Durchflußquerschnitt von 0,6 mm² verwen- Die Fig. 3 und 4 zeigen schematisch den Einbau der Meßbrücke 10 in einen Druckregler. In diesen Figuren zeigen die Richtungspfeile die Strömungs-

richtung 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 an-

liegt. Dieser Druckverstärker 32 ist ein herkömmlicher Wirbelstrom-Druckverstärker, der über die Druck-Zweigleitung 38 mit einer anfänglichen Tangential-Vorspannung beaufschlagt wird und dessen sich gegenüberliegende Tangentialtore an die Leitun-

gen 34,36 angeschlossen sind, so daß die Druckwerte stromabwärts der Strömungswiderstände 20, 26 voneinander subtrahiert werden und eine radiale Ausgangsöffnung 40 ein Druckdifferenzsignal erzeugt. Beim Anschluß des Druckverstärkers 32 an die

as Meßbrücke 10 sollte der Kammerdruck P_CH des Wirbelstromdruckverstärkers ausreichend niedrig gehalten werden, so daß, wenn der Strömungsmittelstrom in die Radialtore auftritt, er im Schallbereich liegt, um den Einfluß von Schwankungen des Kammer-

drucks P_CH auf die Druckausgabe der Meßbrücke 10 auf ähnliche Weise wie durch die Drosselstelle 28 auszuschalten. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zeigte sich, daß der Kammerdruck unterhalb 1,4 kg/cm² gehalten werden mußte.

Das Differenzdruck-Ausgangssignal wird über eine Leitung 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

ist, geeignet, da er insbesondere in Verbindung mit einem Wirbelstromverstärker einen hohen Rückgewinnungsgrad, üblicherweise von mehr als 80%, hat. Dies ist von Bedeutung, da das Ausgangssigna! des Richtstrahlverstärkers 44 größer als der Wert des ge-

regelten Druckes P_1n 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 Aufnahmeöffnung, welche in einer Kammer untergebracht sind. Am Steuereingang 42 liegt der Druck in der Kammer, und der Steuerausgang 48 ist dem Druck und dem

Mengenstrom der Aufnahmeöffnung ausgesetzt.

Das Druckdifferenzsignal wird anschließend von diesem Verstärker einem Durchflußsteuerventil 31, das ein durch eine Tangentialöffnung mit dem Ausgang 48 verbundenes Wirbelstromventil ist, und einer

mit der Meßbrücke 10 und dem Durchflußsteuerventil 31 verbundenen Leitung 50 zugeführt. Infolgedessen sorgt die geregelt'; Strömungsmittel-Entnahme, die eine Funktion des Fehler-Ausgangssignals der Meßbrücke 10 ist, für einen konstanten Druck am Ausgang

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

gehalten wird.

Fig. 4 zeigt einen Druckregler, bei dem zur Aufirechterhaltung des Druckes am Ausgang 14 ein in Reihe geschaltetes Durchflußsteuerventil 56 verwendet wird. Die Meßbrücke 10 und die Anordnung der Verstärker ist ähnlich wie bei dem Druckregler gemäß Fi g. 3, wobei das verstärkte Fehlersignal einem Tangential-Steuertor 58 eines Wirbelstromvenlils 56 zugeführt wird, wobei die radiale Zulauföffnung an die Druckquelle 12 und der Auslaß 62 an die Meßbrücke 10 angeschlossen ist. Somit wird der Mengenstrom durch das Wirbelslromventil 56 mittels des Fchlersignals gesteuert, wodurch die Strömungsmittelzufuhr zur Meßbrücke 10 und zum Verbraucher 14 derart erhöht oder erniedrigt v/ird, daß an dieser Stelle des Druckreglers ein konstanter Druck aufrechterhalten wird. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Druck P_1n über einen Bereich unterschiedlicher Mcngenstrom-Verbrauchswertc 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 der 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. F i g. 5 zeigt in graphischer Darstellung Versuchsergebnisse, die an Hand einer Brückenschal lung der eben beschriebenen Art ermittelt wurden.

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

In F i g. 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'cm² bei Temperaturen von 20 b^;.r, 150⁰C eine lineare Abhängigkeit besteht.

Es läßt sich rechnerisch oder experimentell feststellen, daß diese Verschiebung von P_1n 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 Temperaturverschiebungen innerhalb dieses Bereiches sorgt. Die Rechnung ergibt, daß diese lineare Abhängigkeit bei Reynoldszahlen von etwa 350 bis mindestens 1500 besteht.

Fig. K zeigt die Versuchsergebnisse, die bei einer Veränderung des Durchflußquerschnittes zum Zwecke der Kompensation von Temperaturschwankungen erhalten werden, wobei sich ergibt, daß sich auf diese Weise der Nullpunkt P₀ über den genannten Temperaturbereich im allgemeinen aufrechterhalten läßt.

Durch Änderung der in den F i g. 3 oder 4 gezeigten Anordnungen derart, daß der Durchflußquerschnitt der stromabwärtigen Drosselstelle 28 in linearer Abhängigkeit von der Temperatur in dem erwähnten Temperaturbereich verändert wird, läßt sich also eine Einrichtung schaffen, die bei Schwankungen sowohl des Umgebungsdruckes als auch der Umgebungstemperatur einen Bezugsdruck liefert.

In Fig. 9 ist diese Abwand'ung schematisch gezeigt, wobei eine Drosselstelle 64 veränderlichen Querschnitts und eine Ausgleichseinrichtung 66 vorgesehen ist, die den Durchflußquerschniit dieser Öffnung in linearer Abhängigkeil von der Temperatur verändert.

F i g. 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 mitteis einer Haltefeder 72 gehalten, welche zwischen einer Schulter 74 und dem Ende 76 der Quarzstange einsitzt und die Quarzslange 68 im Sinne der Fig. 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, fuhrt die Ausdehnung des Aluminium 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 Drossclstelle 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 erfor-

_<0 derlich 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.

Fig. 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 SpaUgröße 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 mil unterschiedlichen Kennlinien verwenden, beispielsweise Drosseln mit einer einzigen und mit mehreren Drosseioffnungen. Da die Druck-Mengenstromkennhnie einer einzigen Drosselöffnung von der mehrerer Drosselöffnungen abweicht, ergibt sich am Schnittpunkt dieser Kurven eine einzige Nullstelle. Hierdurch wird auch der Einfluß von Temperaturschwankungen ausgeschaltet, da sämtliche Drosselstellen in gleicher Weise auf derartige Temperatur-

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

Die Temperaturkompensation läßt 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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nen die zum Temperaturausgleich erforderliche Veränderung des Durchflußquerschnittes der Drosselsteile 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 Strömungsmiuel-Meßbriicke mit mindestens zwei Strömungswiderständen, 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 d^r Druckvedust der Strömungswiderstände gleich ist, und daß der 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 gekennzeichnet, 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 Turbulenzwiderstand (26) in der anderen Zweigleitung ein Laminarwiderstand (22) nachgeschaltet ist.

4. Regler nach eineni 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 Ventilglied so verbunden ist, daß sich das Ventilglied bei unterschiedlicher Ausdehnung des Steuer- und Ventilgliedes relativ zur Drosselstelle bewegt.

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

9. Druckregler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied eine Stange (68) ist, die durch elastische Mittel (72) in Schließrichtung vorgespannt ist, und daß das in Längsrichtung des Ventilgliedes verlaufende Steuerglied (78) entgegen der Schließrichtung am Ventilglied angreift und an einem gehäusefester Anschlag (82) abgestützt ist (Fig. 10).

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

11. Regler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (68) aus Quarz unc das Steuerglied (78) aus Aluminium besteht.