DE2743942A1 - Regelventil mit messeinrichtung fuer stroemende medien - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-iNG. H. STkOHSCHANK

8000 MÜNCHEN 60 ■ MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (089« 88 ΐφβ·7 / O Q / ⁰S

29.9.1977-SLa(6) 188-1486P

TOUR & ANDERSSONS AKTIEBOLAG

Regelventil mit Meßeinrichtung für strömende Medien

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit Meßeinrichtung für strömende Medien.

In Anlagen, die ein strömendes Medium enthalten, ist es erwünscht, schnell und effektiv ein Regelventil so einstellen zu können, daß ein Parameter des strömenden Mediums einen bestimmten Wert annimmt, sei es daß dieser Parameter die Strömungsgeschwindigkeit, den Wärmeinhalt pro Zeiteinheit oder irgendeinen anderen Umstand betrifft. Ein typisches Beispiel für eine Anlage, wo eine solche Aufgabe vorliegt, ist eine Anlage für die Heizung von Gebäuden mittels Heiζradiatoren, die aus einer gemeinsamen Speiseleitung gespeist werden. Man schaltet dann das betreffende Ventil in die gemeinsame Speiseleitung ein, und dieses Ventil soll dann in Abhängigkeit vom Bedarf an strömendem Medium oder von dessen Wärmeinhalt in eine den Verhältnissen entsprechende Lage eingestellt werden können, beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenluft, von der Windgeschwindigkeit oder von anderen für eine Klimatisierungsanlage bestimmenden Umständen.

Bisher wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man auf jeder Seite der Drosselung, die durch das Ventil erzeugt wird, eine

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Leitung angeschlossen hat, z.L·. einen Schlauch, den man zu beiden Seiten eines U-förmig umgebogenen Rohres nach Barometerart geleitet hat. Man konnte dann den Unterschied an Etandhöhe in den beiden Schenkeln des U-Rohres ablesen, und dieser Unterschied bildete ein Maß für den Druckabfall im strömenden Medium während dessen Strömung durch das Ventil. Die Absicht war, in Abhängigkeit davon das Ventil in die gewünschte Lage einstellen zu können. Diese Vorrichtung hat sich indessen aus verschiedenen Gründen als nicht zufriedenstellend erwiesen.

In einer Anlage der oben angegebenen Art will man nämlich in erster Linie nicht den Druckabfall über dem Ventil wissen, sondern andere Umstände, die selbstverständlich in einem bestimmten Verhältnis zu diesem Druckabfall stehen, beispielsweise den Durchsatz in l/min; dies verlangt indessen, ausgehend vom Druckabfall, die Vornahme einer umfassenden Rechenoperation, die möglicherweise graphisch stattfinden kann. Dabei ist das Verhältnis zwischen dem Druckabfall und der Strömungsgeschwindigkeit erstens nicht linear, sondern verändert sich nach einer komplizierten Regel, und zweitens hat dieses Verhältnis die Eigenschaft, von den mechanischen Abmessungen der Anlage abhängig zu sein, beispielsweise von der Größe aes Ventils, indem ein kleineres Ventil zu einem höheren Druckabfall führen kann, der einem bestimmten Durchsatz entspricht, während derselbe Druckabfall in einem größeren Ventil einem viel stärkeren Durchsatz entspricht.

Hinzu kommt, daß das genannte Verhältnis für jedes vorkommende Ventil individuell ist und außerdem teils mit dem Pumpendruck, der in der Rohrleitung erzeugt wird, teils auch mit dem Strömungswiderstand in den vorhergehenden und nachfolgenden Leitungsteilen veränderlich ist.

Dies hat zur Folge, daß ein Einstellen in der oben angegebenen, an sich bekannten Weise zunächst eine Ablesung des Druckabfalles verlangt, danach eine mathematische oder graphische Rechenbehandlung, und daraufhin eine versuchsweise Umstellung des

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Ventils, danach durch erneute Ablesung des Druckabfalles und dessen Umrechnung eine Kontrolle, ob die somit eingestellte Ventillage die richtige ist, und so weiter, bis man die richtige Einstellage gefunden hat.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß diese Maßnahmen oft durch mehr oaer weniger ungeschulte Personen ausgeführt werden müssen, und es entsteht dann ein Bedürfnis nach einer Markierung am Handrad des Ventils, damit die verschiedenen Lagen abgelesen werden können. Dies verlangt wiederum, daß das Ventil zwischen seiner voll geöffneten und seiner voll geschlossenen Lage mit nur einer einzigen Umdrehung seines Handrades verstellbar sein muß, was aber immer nur eine schlechte Genauigkeit in der Einstellung zuläßt.

Der Mangel an Genauigkeit in der Einstellung bei einem solchen Ventil führt außerdem dazu, daß es nicht möglich ist, den sonst vorliegenden Vorteil in vollem Umfange auszunützen, daß der Ventilkegel in einer besonderen Weise ausgebildet wird, um eine lineare Ventilregelung oder eine Regelung nach irgendeiner aus dem einen oder dem anderen Grunde erwünschten Kennlinie zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem eingangs genannten Regelventil eine solche Ausbildung zu geben, daß die oben erwähnten Mangel der für solche Zwecke bekannten Vorrichtungen vermieden bleiben.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in UnteranSprüchen im einzelnen gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich alle oben geschilderten Mängel damit überwinden lassen, daß im Anschluß an

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ein zu Regelzwecken dienendes Ventil Zugang zu einem Instrument eröffnet wird, das unabhängig von der Größe des Ventils und auch unabhängig vom Druck in der zugehörigen Pumpvorrichtung sowie unabhängig vom Strömungswiderstand in den vorhergehenden und in den nachfolgenden Teilen des Leitungssystems direkt die erwünschte Größe wie beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit oder die Menge der vom strömenden Medium pro Zeiteinheit übertragenen Wärme od.dgl. angibt.

Ein großer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man unmitelbar während des Verlaufes der Einstellung eine direkte Angabe von der zu regelnden Größe erhält, so daß keine Markierung der Lagen des Handrades erforderlich wird. Dies führt dazu, daß teils die Einstellung wesentlich erleichtert wird, teils auch das Ventil mit mehreren Umdrehungen seines Handrades zwischen voll geöffneter und voll geschlossener Lage ausgeführt werden kann mit der sich daraus herleitenden Möglichkeit, durch Ausbildung des Ventilkegels dem Ventil eine vorgegebene und erwünschte Kennlinie zu geben.

Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß in einer nachstehend näher erläuterten Weise die Messung stattfinden kann, ohne daß zwischen dem Ventil und dem Meßinstrument das Medium führende Leitungen benötigt werden, wodurch das Risiko einer Leckage vermindert wird, sowie daß das Meßinstrument, welches in einer Weise, die ebenfalls unten näher erklärt werden wird, unter Signalverstärkung elektronisch geregelt ist, womit der ganze mechanisch bewegliche Teil des Meßinstrumentes in die zum Ventil führende Leitung eingefügt werden kann und dort nur einer minimalen belastung ausgesetzt ist. Hierdurch vergrößert sich ebenfalls die Genauigkeit der Ventileinstellung.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in Form eines Regelventils mit Messung des Durchsatzes an strömendem Medium;

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Fig. 2 ein Schaltbild für den elektronischen Teil des in Fig. 1 dargestellten Regelventils;

Fig. 3 ein zv/eites Ausführungsbeispiel mit Messung des KväriTief lusses und

Fig. 4 ein Blockschaltbilc für den elektronischen Teil dieses Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist ein Ventil 10 mit einer Ventilspindel 11, einem Handrad 12 und einem Ventilkegel 13 versehen, der durch Drehung der Ventilspindel 11 mittels des Handrades 12 an einen Ventilsitz 14 angenähert oder von diesem Ventilsitz 14 entfernt werden kann, wobei der Ventilsitz 14 die Form einer öffnung in einer das Ventilgehäuse 15 durchsetzenden Wane 16 aufweist. Die Zuflußöffnung des Ventils 10 liegt vorzugsweise auf dessen in Fig. 1 links befindlicher Seite bei einer Leitung oder einem Eintrittsstutzen 17, während der Auslauf durch einen in der Zeichnung rechts befindlichen Austrittsstutzen 18 erfolgt. Obgleich eine solche Anordnung nicht unbedingt erforderlich ist, ist sie doch vorzuziehen, weil der Ventilkegel 13 an seinem oberen Ende mit einem an der oberen Kante des Ventilsitzes 14 anliegenden Dichtungsring 13' versehen ist und es aus praktischen Gründen zweckmäßig ist, daß der Dichtungsring 13' gegen die Druckseite des strömenden Mediums gerichtet ist, während der Ventilsitz 14 gegen die andere Seite gerichtet ist. Ventile dieser Art sind an sich bekannt.

Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, weist das Ventilgehäuse 15 austrittsseitig seines Ventilsitzes 14 zwischen der Wand 16 und dem Austrittsstutzen 18 ein rohrförmiges Zwischenstück 19 auf, in dem ein Rotor 20 mit einer etwa axial zum Zwischenstück 19 verlaufenden Drehachse in Nadellagern 21 und gelagert ist, die jeweils in einem das Zwischenstück 19 durchsetzenden Haltekreuz 23 bzw. 24 gelagert sind. Vorzugsweise ist der Rotor 20 als ein austauschbares Aggregat ausgebildet und in einen rohrförmigen Teil 25 so eingebaut, daß er im Ganzen ausgetauscht werden kann. Der Rotor 20 besitzt in diesem Falle die

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Form eines Propellers mit vier Flügeln, die in Schraubenform rings um die Rotorwelle angeordnet sind.

Im Rotor 2O ist ein Permanentmagnet 26 eingebaut, beispielsweise so, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, durch Eingießen in zwei einander gegenüberstehende Propellerflügel, die aus unmagnetischeiu Material wie beispielsweise Messing oder Kunststoff bestehen. Auch das Ventilgehäuse 15 sowie der rohrförmige Teil 25 sind aus unmagnetischem Material hergestellt. Der Grund hierfür ist, daß man keinen magnetischen Nebenschluß für den Fluß oder das Feld zulassen will, denn dieser Fluß soll ausreichend sein, um einen im Anschluß an das Ventil angeordneten Magnetimpulserzeuger 27 zu erreichen, der in einer von ihm ausgehenden Leitung 28 für jede Umdrehung des Rotors 20 einen Impuls erzeugt, wenn nur ein Magnet vorhanden ist. Benutzt man mehrere Magnete, so vergrößert sich die Impulsfrequenz entsprechend.

Die Leitung 28 führt zu einem Instrument 29, in dem der Impulszug vom Magnetimpulserzeuger 27 nach der Zeit abgeleitet wird. Hierdurch erhält man eine Angabe über den Durchsatz des Ventils, d.h. über die Menge es in der Zeiteinheit durchströmenden Mediums. Nichts steht dagegen, daß man den Impulszug durch eine Abzweigung 30 zu einem Impulszähler 31 leitet, der den gesamten Fluß registriert. Eine solche Weiterentwicklung der Vorrichtung nach der Erfindung kann von großem Wert sein, wenn es sich um die Messung der Gesamtleistung, z.B. der Wärmeleistung, oder der gesamten Menge an öl od.dgl. handelt, die von einem Verbraucher konsumiert wird, sie ist jedoch von untergeordneter Bedeutung für solche Ueizungsanlagen, in denen man in erster Linie Kenntnis von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums erhalten will, um abhängig davon das Ventil 10 in die gewünschte Lage einzustellen.

Der Magnetimpulserzeuger 27 kann von jeder geeigneten Art sein. Die einfachste Ausführung dürfte die mit einem Weicheisen-

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joch sein, das von einer Magnetwicklung umgeben ist, deren Endpunkte an die Leitung 28 angeschlossen sind. Das Eisen in einem solchen Magnetjoch weist indessen eine bestimmte magnetische Trägheit und Hysteresis auf, wodurch sich sogenannte Hysteresis-Verluste ergeben, die eine Belastung des Rotors bedeuten, und diese belastung kann zu einem bestimmten Anzeigefshler und dadurch zu verringerter Genauigkeit führen. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können solche Fehler im Magnetimpulserzeuger dadurch vermieden werden, daß man einen oder gegebenenfalls zwei in einander entgegengesetzten Richtungen polarisierte, magnetempfindliche Widerstände vorsieht. Die Anordnung dieser Widerstände in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist Fig. 2 zu entnehmen.

Gemäß Fig. 2 sind zwei in einander entgegengesetzten Richtungen polarisierte Widerstände 32 und 33 vorgesehen. Vorzugsweise sind sie von solcher Art, daß sich ihre Größe linear mit der Änderung der Felüstärke verändert. Dies ist jedoch nicht von ausschlaggebender Bedeutung, da die Messung in einer Weise, die unten näher erklärt werden wird, durch Ablesen der Impulsfrequenz, nicht aber der Impulsamplitude erfolgt. Die magnetfeldempfindlichen Widerstände 32 und 33 sind in einer Brückenschaltung mit zwei weiteren Widerständen 34 und 35 verbunden. Zwischen den miteinander verbundenen Endpunkten der weiteren Widerstände 34 und 35 ist ein Regelwiderstand 36 für eine Voreinstellung der ganzen Vorrichtung angeordnet. Die Brückenschaltung wird mit Gleichstrom gespeist, der von einer Sekundärwicklung 37 eines an ein Netz angeschlossenen Transformators 38 kommt, wobei zur Gleichrichtung ein Gleichrichter 39, vorzugsweise in Form von einer Zenerdiode, vorgesehen ist. Die Speisepunkte der Brücke 32 bis 36 sind mit 4O bzw. 41 angegeben und der von der Brücke abhängige, durch die Magnetimpulse erzeugte Impulszug wird an Punkten 42 und 43 abgenommen. Diese elektrischen Impulse werden einem Verstärker und Komparator 44 zugeführt, der gleichzeitig als impulsableitendes Element arbeitet, über Lei tungen 45 und 46 wird der kombinierte Verstärker und Komparator

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mit Spannung von der Sekundärwicklung 37 des Transformators versorgt. Es sei angemerkt, daß diese Spannung bei der Abzweigung der Leitungen 45 und 46 noch nicht gleichgerichtet ist, weshalb sie Netzfrequenz besitzt, beispielsweise von 50 Per/see. Eine Leitung 47 bildet eine Erdleitung für den Verstärker und Komparator 44.

Die Ableitung des Impulszuges im kombinierten Verstärker und Komparator 44 findet, wie oben erwähnt, vorzugsweise nach dem an sich bekannten sogen. Impulsderivierungsprinzip statt. Bei Benutzung dieses Prinzips wird wie folgt vorgegangen:

Die Netzfrequenz ist heutzutage in praktisch allen Ländern synchronisiert, üblicherweise auf 50 Per/sec, und diese Synchronisierung ist äußerst genau. In dem kombinierten Verstärker und Komparator 44 ist deshalb ein Zähler, vorzugsweise ein Binärzähler, enthalten, der beispielsweise auf jede positive Halbwelle der Netzfrequenz reagiert und eine geeignete Zahl von Perioden einzählt. Das Signal, das durch die einkommenden Halbperioden vertreten wird, erhält deshalb durch Frequenzteilung eine Frequenz, die viel niedriger als die Netzfrequenz (50 Per/sec) ist, beispielsweise eine Periode während 30 Sekunden, sie hat aber dieselbe absolute Konstanz wie die Netzfrequenz, was bedeutet, daß sie eine 50x30 mal höhere relative Konstanz als die Netzfrequenz besitzt. Nach dieser Anzahl von Perioden wird ein Kreis geschlossen, wodurch ein Differentialimpuls beginnt. Nach einer weiteren Einzahlung wird der Kreis geöffnet, und der Differentialimpuls endet, und nach weiterer Einzahlung von Perioden der Netzfrequenz wird der Kreis aufs neue geschlossen. Man erhält in dieser Weise einen Impulszug aus abwechselnden Impulsen und Pausen mit einer äußerst genauen Länge, die durch die Genauigkeit bestimmt wird, mit der die Netzfrequenz gesteuert wird.

Mährend der Impulszeit des erwähnten Impulszuges werden diejenigen Impulse eingezählt, die dem Verstärker und Komparator 44 von der Brücke 32 bis 36 zugeführt werden, und das eingezählte

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ziffernmäßige Ergebnis wird auf einer Zähltafel 48 angegeben.

Die Inipulszählung findet im kombinierten Verstärker und Komparator 44 statt, der vorzugsweise zu diesem Zweck mit einem binären Zählwerk versehen ist. Da es erwünscht ist, daß das Ergebnis der in dieser Weise erhaltenen Ableitung im dekadischen System angegeben wird, kann entweder der kombinierte Verstärker und Komparator 44 oder aber die Zähltafel 48 mit einem Urnrechner vom binären System ins dekadische System versehen sein. Diese Umrechnung kann vorzugsweise in an sich bekannter Weise durch Koinzidenzkreise innerhalb des binären Zählwerks stattfinden.

Es soll daran erinnert werden, daß jede Ableitung bedeutet, daß man den Wert der abzuleitenden Größe während einer kurzen Zeitspanne feststellt, die üblicherweise als ein "Differential" bezeichnet wird, was im vorliegenden Falle die Einzahlung während einer dem Differential entsprechenden Zeit bedeuten würde. Diese Zeit ist es, die mit sehr hoher Genauigkeit durch Frequenzteilung der stabilen Netzfrequenz festgestellt wird. Hierdurch erreicht man zwei wesentliche Vorteile:

Erstens ist, wie schon oben erwähnt wurde, die Netzfrequenz in einem hohen Maße genau, una dies trägt zu einer vergrößerten Genauigkeit bei.

Zweitens ist die Differentialzeit ziemlich lang, in der Praxis beispielsweise etwa eine halbe Minute. Hierdurch findet selbsttätig ein Ausgleich von zufälligen Veränderungen der Strömung statt und man erhält für die Differentialzeit einen Mittelwert des Durchsatzes.

Der Umstand, daß die Differentialzeit nicht wie bei der üblichen mathematischen Ableitung näherungsweise unendlich kurz ist, bedeutet dabei keinen Mangel, da die Trägheit des strömenden Mediums derart groß ist, daß seine Strömungsgeschwindigkeit sich während der Differentialzeit kaum wesentlich ändern kann.

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Die Zähltafel 48 ist somit in diesem Falle identisch mit dem Instrument 29 in Fig. 1, oder jedenfalls ist die Zähltafel 48 in diesem Instruiuent 29 enthalten, jedoch mit dem Unterschied, üaß aas Instrument 29 vorzugsweise sowohl die Zähltafel 48 wie den kombinierten Verstärker und Komparator 44 sowie den Frequenzteiler für die Festlegung der Differentialzeit und schließlich auch den Umrachner vom Oigitalsysteir, ins dekadische System zusammen mit den zum oinärzähler gehörigen Hilf selea'.enten, beispielsweise den Widerständen 49 und 50, enthält.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung nach Fig. 1, bei der nicht üer Durchsatz, sondern die Geschwindigkeit der Wärmeströmung, die durch das strömende Medium vermittelt wird, angegeben wird. In Fig. 3 sind solche Einzelteile, die auch in Fig.l zu finden sind, mit denselben bezugszifferen bezeichnet. Es oesteht inaessen kein hindernis dafür, daß man in ein und derselben Anlage teils die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden iMeaiums, teils auch die Geschwindigkeit der Wärme strömung angibt. Wie man mit cem Instrument 29 in Fig. 1 die Geschwindigkeit des strömenden Mediums und mit dem Impulszähler 31 die gesamte Menge angibt, kann man in der Vorrichtung nach Fig. 3 auch die gesamte übertragene Wärmemenge mittels eines besonderen Instrumentes angeben, das jedoch in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Wie ein solches Instrument angeschlossen werden soll, dürfte jedem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiete klar sein.

Der Rotor ist in der Vorrichtung nach Fig. 3 etwas anders als in der Vorrichtung nach Fig. 1 ausgeführt. Er besteht bei der Vorrichtung nach Fig. 3 aus einem Schaufelrad 51, das in einem Zwischenstück 5 2 des Ventilgehäuses 15 untergebracht ist. Eine oder mehrere der Schaufeln des Schaufelrades 51 enthalten einen eingegossenen Magneten 53, der Impulse an den Magnetimpulserzeuger 27 abgibt, und diese Impulse werden durch die Leitung 28 zum Instrument 29 übertragen, dessen Aufbau im einzelnen der Darstellung in Fig. 4 zu entnehmen ist. Außerdem

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gibt es einen Temperaturfühler 54 an einer Stelle des Ventilgehäuses 15, dessen Temperatur als für die Temperatur des strömenden Mediums maßgebend betrachtet werden kann. Dieser Temperaturfühler 54 kann vorzugsweise aus einem oder mehreren linear wirkenden Thermistoren bestehen, die mit dem Instrument 29 über eine Leitung 55 verbunden sind.

Die Elektronik der Vorrichtung nach Fig. 3 ist dem Blockschaltbild der Fig. 4 zu entnehmen, soweit sie nicht schon im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist.

In der Vorrichtung nach Fig. 4 erhält man Netzspannung in derselben Weise wie in der Vorrichtung nach Fig. 1 durch einen Transformator 38, der an seiner Sekundärwicklung 37 Niederspannung geeigneter Größe, beispielsweise 10 Volt, unter Aufrechterhalten einer Frequenz von beispielsweise 50 Per/sec unter synchronisierten Verhältnissen aufweist. Die Sekundärwicklung 37 des Transformators 38 ist mit einem Gleichrichter 56 mit eingebautem Filter verbunden, der über eine Leitung 58 ein den Fluß messendes Meßgerät 57 speist. Das Meßgerät 5 7 kann im Prinzip . gleich der Vorrichtung nach Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 sein und braucht deshalb nicht näher beschrieben zu werden. Sein Ausgangskreis 78 ist indessen zu einem Zwecke, der nachstehend näher erläutert ist, an einen Frequenzteiler 59 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 37 ist außerdem über eine Leitung 60 an einen Frequenzteiler 61 für die Erzeugung der Differentialzeit angeschlossen. Der Ausgangskreis dieses Frequenzteilers 61 ist über eine Leitung 62 mit einem logischen Tor 63 verbunden. Dieses wird somit mit dem Differentialimpuls gespeist, in der Praxis indessen nicht mit dem ganzen Differentialimpuls, sondern nur mit einem Teil desselben, der durch das Meßgerät 57 bestimmt wird, da von dessen Frequenzteiler 59 eine Nullstellleitung 64 zum Frequenzteiler 61 geführt ist, die den Impulszug vorzeitig abschneidet, der die Differentialzeit bildet, und zwar in Abhängigkeit von der Angabe aus dem Meßgerät 57.

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Die Temperaturmessung findet in diesem Falle aurch eine zweite Brücke statt, die in den Temperaturfühler 54 gemäß Fig. eingebaut ist. Diese Brücke wird über eine Leitung 79 gespeist una besteht aus zwei temperaturempfindlichen Widerständen 65 und 66, vorzugsweise zwei Thermistoren, die in einander entgegengesetzter Richtung polarisiert sind, sowie aus zwei festen Widerständen 67 und 68 mit einem zwischengeschalteten Voreinstellwiderstand 69. Vom Läufer 70 des Voreinstellwiderstandes geht eine erste Leitung 71 zu einem Spannungs-Frequenz-Uniwandler 72, und vom Verbindungspunkt 73 zwischen den als Thermistoren wirkenden Widerständen 65 und 66 geht eine zweite Leitung 74 zu demselben Spannungs-Frequenz-Umwandler 72. Dieser wird deshalb in seinem Ausyangskreis 75 eine Frequenz abgeben, die ein Maß für die Temperatur am Temperaturfühler 54 (Fig. 3) bildet, welehe Angabe am logischen Tor 63 über die Leitung 6 2 mit der Angabe über den Fluß zur Bildung des Produktes aus diesen beiden Angaben zusammengeführt wird, wodurch sich ein Maß für die Wärmeleistung ergibt, die von dem strömenden Medium getragen wird. Diese Angabe wird durch eine Leitung 76 zu einem Zählwerk über- tragen, das mit dem im Instrument 29 gemäß Fig. 3 enthaltenen Zählwerk identisch ist.

Das den Rotor 20 enthaltende Zwischenstück 19 könnte auch an der Einlaufseite des Ventils angeordnet sein, überhaupt braucht das Meßgerät nicht unbedingt im Ventilgehäuse 15 angeordnet zu sein. Der Rotor könnte vielmehr auch in einem eigenen, an das Ventilgehäuse 15 angeschraubten oder mit diesem in irgendeiner anderen Weise verbundenen Gehäuse vorgesehen sein. Wesentlich ist indessen, daß sich das Meßgerät in unmittelbarer Nähe des Ventils selbst befindet.

An eine im übrigen gemäß Fig. 3 ausgeführte Vorrichtung kann man auch ein integrierendes Meßgerät für die Angabe der gesamten, durch das Ventil übertragenen Wärmemenge anschließen. Ein solches Gerät kann beispielsweise zur Messung der Wärmemenge dienen, die ein Gebäude von einem zentralen Wärmeübertragungs netz erhält.

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Es ist auch nicht erforderlich, in der Vorrichtung nach Fig. 1 und 3 die gesamte elektronische Ausrüstung in einem einzigen Gehäuse einzubauen, sondern sie kann in mehrere miteinander verbundene Aggregate aufgeteilt werden. Dies führt zu dem Vorteil, daß das Anzeigegerät und/oder einige in der elektronischen Ausrüstung enthaltene Teile entfernt vom eigentlichen Ventil angeordnet sein können, was eine Fernüberwachung und Fernablesung erleichtert. In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, in Übereinstimmung mit dem im Abstand wahrgenommenen Meßergebnis eine Fernbetätigung des Ventils vorzusehen.

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Leerseite

•IT-

Claims (13)

1. E^tentansgrüche

   ί IJ Regelventil mit Meßeinrichtung für strömenae Medien, dadurch ^-gekennzeichnet, daß das Ventil (10) mit einem an sich bekannten itotor (20, 51) verbunden ist, der im Ganzen in eine von dem Ventil (10) ausgehende oder zu dem Ventil führende Leitung eingebaut ist, und mit einem Permanentmagneten (26, 53) versehen ist, wobei außerhalb des Ventils (10) an der Stelle des Rotors (20, 51) ein Magnetimpulserzeuger (27) für die Erzeugung von elektrischen Impulsen im Takt mit der Bewegung des im Rotor (20, 51) befindlichen Permanentmagneten angeordnet ist und ein Instrument (29) mit einem Verstärker zur Verstärkung dieser Impulse vorgesehen ist, das die Impulse zur Angabe der Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums ableitet.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument (29) mit dem Verstärker (44) mit einer vorzugsweise als logisches 'for (63) ausgeführten Multiplikationsvorrichtung verbunden sind, der einerseits das Ergebnis der genannten Strömungsgeschwindigkeitsmessung (über eine Leitung 64) und anderseits eine Angabe über die Temperatur des strömenden ilediums oüer uen Temperaturunterschied zwischen dem strömenden Medium una einem Teil aer Anlage oder der Außenluft (über eine Leitung 62) zugeführt wird.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dar Rotor (2O, 51) nach der zwischen einem im Ventil vorhandenen Ventilkegel (13) und einem ebenfalls im Ventil (10) vorhandenen Ventilsitz (14) gebildeten Drosselstalle im Ausgangsbereich des Ventils (1O) vor einem Austrittsstutzen (18) angeordnet ist.
4. 4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (20) durch einen im Innern des Ventils (10) drehbar gelagerten Körper mit schraubenförmigen Flügeln gebildet ist.

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   ORIGINAL INSPECTED
5. 5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor durch ein in einem vom Medium durchströmten Zwischenstück (52) des Ventilgehäuses (15) angeordnetes Schaufelrad/gebildet ist.
6. 6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (26, 5 3) in einen oder mehrere der Flügel oder Schaufeln des Rotors (20, 51) eingegossen ist, und daß dieser Flügel oder diese Schaufel aus einem unrnagnetischen Material wie beispielsweise aus Messing oder Kunststoff besteht.
7. 7. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ilagnetimpulserzeuger (27) durch magnetfeldempfindliche Widerstände (32, 33) gebildet ist.
8. 8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einander entgegengesetzter Richtung polarisierte magnetfeldempfindliche Widerstände (32, 33) einander benachbarte Zweige in einer Brückenschaltung bilden, in der die den von den magnetfeldempfindlichen Widerständen gebildeten Zweigen parallelen Zweige feste Widerstände (34, 35, 36) enthalten.
9. 9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

   gekennzeichnet, daß über eine Leitung (28) an den Magnetimpulserzeuger (27) ein Impulszähler (31) angeschlossen ist, der die während einer gegebenen Zeit (Differentialzeit) abgegebenen Impulse zählt und das dabei entstandene Ergebnis auf einer Zähltafel (Instrument 29) oder an einem gleichwertigen Instrument zur Anzeige bringt.
10. 10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Frequenzteiler (61) für eine Teilung der Netzfrequenz (50 Per/sec) auf eine wesentlich niedrigere Frequenz (eine Periode in 30 see) vorhanden ist, deren Periode die gegebene Zeit (Differentialzeit) darstellt.

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11. 11. Ventil nach einer; der Ansprüche 1 bis ε, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ter.peraturfühler (54) vorgesehen ist, dar ein von dar Temperatur des durch das Ventil strömenden Mediums abhängige Spannung erzeugt.
12. 12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (54) durch eine Brückenschaltung (65 bis 69) gebildet ist, in der wenigstens ein, vorzugsweise aber zwei in einander entgegengesetzte Richtungen polarisierte temperaturempfindlicha Widerstände enthalten sind, die in wärmeübertragender Verbindung mit dem Ventilgehäuse (15) des Ventils (10) an einer Stelle angeordnet sind, wo die Temperatur des Ventilgehäuses für die Temperatur des durch das Ventil (10) strömenden Mediums maßgeblich ist.
13. 13. Ventil nach Anspruch 11 oaer 12, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Leitung (71, 74) an den Temperaturfühler (54) ein Spannungs-Frequenz-Umwandler (72) angeordnet ist, der in Abhängigkeit von der Spannung art. Ausgang des Temperaturfühlers einen Impulszug erzeugt und über eine Ausgangsleitung (75) diesen Impulszug zu der vorzugsweise als logisches Tor ausgeführten Multiplikationsvorrichtung (63) überträgt, die seine Multiplikation mit einem vom Netz hergeleiteten konstanten Zeitdifferential bewirkt.

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