DE3308745A1 - Durchflussmengenregler - Google Patents

Durchflussmengenregler

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DE3308745A1
DE3308745A1 DE19833308745 DE3308745A DE3308745A1 DE 3308745 A1 DE3308745 A1 DE 3308745A1 DE 19833308745 DE19833308745 DE 19833308745 DE 3308745 A DE3308745 A DE 3308745A DE 3308745 A1 DE3308745 A1 DE 3308745A1
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Reinhard Carl 8000 München Mannesmann
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Rc Mannesmann Wasserregeltechnik 8036 Her GmbH
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Mannesmann and Keppel & Co KG GmbH
Mannesmann and Keppel GmbH and Co KG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/01Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0106Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule
    • G05D7/012Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule the sensing element being deformable and acting as a valve

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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft einen Durchflußmengenregler, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher angegeben ist.
  • Derartige Durchflußmengenregler werden hauptsächlich als Wassermengenregler eingesetzt, die dafür sorgen sollen, daß die durchströmende Wassermenge unabhängig von dem jeweils herrschenden Leitungsdruck auf einen bestimmten Wert begrenzt ist. Wassermengenregler dieser Art sind in der älteren Anmeldung P 32 26 743.6 beschrieben.
  • Wassermengenregler dieser Art haben den Nachteil, daß bei ihnen eine Regelungswirkung erst bei einem sehr hohen Druck, etwa bei 6 bis 7 Bar, erreicht wird; erst ab diesem Druckbereich ist die ausfließende Wassermenge im wesentlichen unabhängig von dem Leitungsdruck. Diese Eigenschaft macht solche Durchflußmengenregler ungeeignet für die Verwendung in Haushalten, bei denen der normale Leitungsdruck zwischen 1 und 5 Bar liegt. Für eine solche Verwendung muß ein Regler eine Regelcharakteristik zeigen, nach der die Regelungswirkung, d.h. das Konstanthalten auf dem Sollwert, schon bei etwa 1 Bar möglich ist. Darüber hinaus ist es mit dem Regler der älteren Anmeldung nicht möglich, im niedrigen Druckbereich eine höhere Durchflußleistung vorzusehen als der Regelwert beträgt; solche Reglercharakteristika, die im niedrigen Druckbereich eine "überhöhung zeigt, sind insbesondere bei Durchflußerhitzern erwünscht, damit nach dem öffnen des Ausflußhahnes relativ schnell Wasser nachfließt und das abfließende Wasser ersetzt. Bei dem Regler nach der älteren Anmeldung kann ein solches Verhalten nicht einfach dadurch erzielt werden, daß die Zungen oder die Lamellen mit einer geringeren Dicke versehen.werden, weil dann der Regler zwar im unteren Druckbereich besser regeln würde, jedoch im höheren Druckbereich nicht mehr; er würde im höheren Druckbereich nur noch als Drossel wirken, aber nicht mehr regeln.
  • Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, für einen Regler der eingangs angegebenen Art einen Aufbau anzugeben, mit dem erreicht wird, daß er auch im niedrigen Druckbereich eine gute Regelwirkung zeigt ohne seine Regelwirkung im hohen Druckbereich zu verlieren und mit dem darüber hinaus es auch möglich ist, im Druckbereich unterhalb von 1 Bar eine anfängliche Überhöhung der Reglerkurve zu zeigen.
  • Diese Aufgabe wird mit einem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Durchflußmengenregler gelöst, der erfindungsgemäß nach der imkennzeichnenden Teil dieses Anspruches angegebenen Weise ausgestaltet ist.
  • Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den.Unteransprüchen.
  • Die Die Erfindung beruht auf die Überlegung, daß die Reglercharakteristik eines solchen Durchflußmengenreglers im unteren Druckbereich verbessert werden kann, wenn ein Abschnitt des Reglers so ausgestaltet wird, daß dieser Abschnitt im unteren Druckbereich die Reglerfunktion übernimmt, während im oberen Druckbereich ein anderer Abschnitt die Reglerfunktion übernimmt, wobei dann der für den unteren Druckbereich vorgesehenen Abschnitt praktisch geschlossen ist und nur noch als Begrenzer wirkt.
  • Die die Durchflußöffnungen -schließenden Teile, d.h.
  • die Zungen, werden dementsprechend so ausgestaltet,. daß ein Teil der Durchflußöffnungen im unteren Druckbereich schließt, während ein anderer Teil der Durchflußöffnungen erst im oberen Druckbereich schließt.
  • Da das druckabhängige Schließen der Zunge auf den elastischen Eigenschaften der Zungen, insbesondere ihre Rückstellkraft gegenüber dem Differenzdruck der strömenden Flüssigkeit beruht, werden gemäß der Erfindung die Zungen so ausgestaltet, daß die Zungen nicht alle gleiche Rückstellkraft haben, sondern einige eine geringere Rückstellkraft als die anderen haben; alternativ.kann vorgesehen sein, daß die Zungen selbst mit einem Dickenprofil versehen sind.
  • Beispielsweise können die Zungen an ihrem freien Ende eine geringere'Dicke aufweisen, so daß sie dort die Durchfluß- öffnung schneller verschließen als in demjenigen Teil der Zungen, der näher zu der dickeren Basis hin liegt.
  • Bei einer solchen Ausgestaltung würden die Zungenenden die Reglerfunktion im unteren Druckbereich übernehmen, und, wenn diese die Durchflußöffnung geschlossen haben, würden die übrigen, dickeren Teile der Zungen die Reglerfunktion im oberen Druckbereich übernehmen. Zu diesem Zweck können die Zungen mit einem gestuften Dickenprofil versehen sein.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Dicke der Zungen kontinuierlich zu, so daß sie ein konisches Dickenprofil haben. Dabei können die Innen-und Außenseiten der Zungen Kegelflächen sein, so daß ihr Querschnitt von geraden Linien begrenzt ist, sie können aber auch zweifach gekrümmte Flächen sein, so daß ihr Querschnitt nicht von geraden Linien, sondern von beispielsweise parabel oder hyperbolisch gekrümmten Linien begrenzt sind.
  • Bei einer anderen Ausgestaltung, die zusätzlich oder auch allein zu den'vorangehenden Merkmalen vorgesehen sein kann, variiert die Dicke der Zungen über ihre Breite hinweg, so daß die Rückstellkraft einer Zunge an ihrer einen Kante geringer ausfällt als an der anderen; die Zungen werden aufgrund des Differenzdruckes dann.etwas tordiert und schließen an der einen Kante früher als an der anderen, was dazu führt, daß im-unteren Druckbereich die Regelwirkung verbessert wird.
  • Schließlich können die Zungen auch gegen die Strömungsrichtung gewölbt sein, so daß das Biegemoment nicht nur von der jeweiligen Stärke der Zungen, sondern auch durch diese Wölbung bestimmt wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Zungen im Zentrum eines Ringes befestigt sind und blattartig nach außen vorstehen. Bei dieser Ausführungsform legen sich die Zungenenden an Dichtflächen eines äußeren Ringes auf, wobei dieser Ring zusätzlich noch an seiner Dichtfläche profiliert werden kann, so daß die Zungen sich mit ihren Enden zunächst nur auf Vorsprünge auflegen, die an dieser Dichtfläche gebildet sind, und bei zunehmendem Druck sich weiter in die zwischen diesen VorsprÜngen gebildeten Durchflußöffnungen hineinbiegen. Auch mit dieser Maßnahme wird eine sehr gute Regelwirkung erzielt.
  • Weiterhin läßt sich mit einem erfindungsgemäßen Regler auf einfache Weise ein Zwei-Richtungs-Regler verwirklichen, indem zwei die Zungen aufweisende Bauteile .so zueinander gelegt werden, daß diese Zungen in zueinander entgegengesetzten Richtungen zeigen. Bei dieser Ausführungsform ist gleichgültig, aus welcher Richtung die Flüssigkeit zuströmt, derjenige Teil, dessen Zungen gegen die Strömungsrichtung geneigt sind, schließen bei zunehmendem Druck, während bei dem anderen Teil die Zungen in Strömungsrichtung geneigt sind und sich daher bei zunehmendem Strömungsdruck nur $einen würden und damit keine Regelwirkung oder Begrenzungswirkung haben.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläutert.
  • Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 einen Querschnitt nach der ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform; Fig. 4 einen Schnitt durch die Zungen entlang der Linie I-I in Fig. 1; Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit gewölbten Zungen; Fig. 6 einen Querschnitt durch eine der Fig. 5 entsprechende Ausführungsform; Fig. 7 eine weitere, alternative Ausführungsform; Fig. 8 eine weitere Ausführungsform mit zentral befestigten Zungen; Fig. 9 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform; Fig. 10 einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 9; Fig. 11 einen Zweirichtungs-Durchflußmengenregler.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflußmengenreglers, dessen Querschnitt in der Fig. 2 dargestellt ist. Von einer äußeren, ringförmigen Basis 2 stehen gegen die mit dem Pfeil 12 angedeutete Strömungsrichtung Zungen 3 nach innen vor. Die Zungen 3 zeigen an der der Basis 2 abgewandten Seite verringerter Dicke, so daß sie sich in diesen Gebieten leichter biegen und die Durchflußöffnungen 4, die entlang den Kanten der Zungen (vgl. Fig. 1) gebildet sind, leichter schließen können als.bei denjenigen Teilen der Zungen, die die größere Schichtdicke haben.
  • Die äußeren Enden 6 der Zungen 3 sind wiederum etwas verdickt, damit sich dort die Zungen aneinander und nicht etwa übereinander legen, weil im letzteren Fall zwischen den Zungen keine Durchflußöffnungen mehr herrschen würden und keine Regelung, sondern nur noch eine Schließwirkung auftreten würde.
  • Die Fig. 3 zeigt alternativ eine Ausführungsforn bei der die Dicke der Zungen 3 kontinuierlich abnimmt. Nach dem linken Teil der Fig. 3 hat sowohl die Oberseite 13 der Zunge 3 wie deren Unterseite 14 die Gestalt einer Kegelfläche. Deren Neigung zur Zentralachse des Reglers ist unterschiedlich, so daß die Dicke der Zunge in Richtung auf das Ende 6 hin abnimmt.
  • Im rechten Teil der Fig. 3 ist dargestellt, daß lediglich die Oberseite 13 der Zunge 3 eine nur bezüglich der Symmetrieachse 15 gekrümmte Kegelfläche ist, während die Unterseite 14 eine.zweifach gekrümmte Fläche ist. Der Querschnitt durch eine derartige Zunge ist dementsprechend, wie in Fig. 3 dargestellt, an der Oberseite 13 geradlinig, an der Unterseite 14 gekrümmt.
  • Die Fig. 4'zeigt eineiweitere Ausgestaltung.der Er- findung, die alternativ gewählt werden kann oder auch zu den bisher beschriebenen Merkmalen des erfindungsgemäßen Durchflußmengenreglers hinzutreten kann. Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entsprechend der gestrichelten Linie I-I in Fig. 1. Wie dargestellt, varriert die Dicke der Zungen 21-24 entlang einer Umfangslinie derart, daß jeweils die dünnere Seite 16 der einen Zunge 22 der dünnen Seite 16' der anderen Zunge 21 und ebenso die dickere Seite 17 der einen Zunge 22 der dickeren Seite 17' der anderen Zunge 23 gegenüberliegt. Im Gebiet der dünneren Seiten 16, 16' sind die Zungen beweglicher und werden bei niedrigeren Drucken bereits schließen, während bei höheren Drucken die die dickeren Seiten 17, 17' der Zungen sich aufeinander zu bewegen und erst bei höherem Druck anfangen, die Durchflußöffnungen 4 druckabhängig zu verschließen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Fig.
  • 5 bis 7 dargestellt. Bei diesen Ausführungsformen sind die Zungen 3 gegen die Strömungsrichtung 12 gewölbt. Diese Wölbung ist nicht nur in Verbindung mit der Maßnahme, die Dicke der Zungen variabel zu gestalten, vorteilhaft, sondern auch allein, denn hierdurch wird eine geringere Bauhöhe eines derartigen mit Zungen ausgestatteten Durchflußmengenreglers ermöglicht. Dies ist in der Fig. 6 in einem Querschnitt dargestellt.
  • Nimmt der Druck der in Richtung des Pfeiles 12 strömenden Flüssigkeit zu, so werden entsprechend der Darstellung der Fig. 6 die.Zungen 3 nach innen gebogen, so daß sie sich aufeinanderzu bewegen und ihre Enden 6 einander berühren. Bei weiterem Druck werden die Zungen 3 aus ihrer gebogenen Form in eine gestreckte Form gebracht, die in der Fig. 6 mit den strichpunktierten Linien 19 angedeutet ist. Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform. Die Kanten der einander benachbarten Zungen 21, 22 sind mit dem Bezugszeichen 13 versehen. Wenn die Zungen 21, 22.aufgrund des Strömungsdruckes aufeinander zu.wandern und in die gestreckte, den gestrichelten Linien 19 entsprechende Posi- tion (Fig. 6) übergehen, so wandern die Kanten 13 der Zungen 21, 22 aufeinander zu und nehmen die in der Fig. 5 gestrichelte dargestellte Position ein. Die Durchtrittsöffnungen 4 werden also zunehmend verschlossen.
  • Die Fig. 7 zeigt eine entsprechende Ausführungsform, bei der die Zungen 3 nicht nur gekrümmt sind, sondern auch in ihrer Dicke variieren.
  • Die Fig. 8 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der die Zungen 3 an einer zentralen Basis 7 befestigt sind und sich von dieser radial nach außen erstrecken. Ihre Dicke nimmt von der zentralen Basis 7 aus in Richtung ihrer Peripherie ab.
  • Bei zunehmendem Strömungsdruck biegen sich die Zungen 3 mit ihren Enden, d.h. mit ihrer Peripherie 8 in Richtung auf die Dichtkante 10, so daß sie die Durchströmungsöffnung zunehmend verschließen und damit die durchfließende Wassermenge regeln. Die Dichtfläche 10 kann mit einzelnen Rücksprüngen 9 versehen sein, so daß auch dann, wenn die Zungen 3 mit ihrer Peripherie 8 auf der Dichtfläche 10 aufliegen, noch Durchflußkanäle vorhanden sind, durch die Flüssigkeit durchströmen kann. Wenn die Zungen 3 an-ihrer Peripherie ausreichend elastisch :verformbar sind, so können sie bei weiter zunehmendem Druck sich in diese Rücksprünge 9 hineinbiegen, so daß auch bei sehr hohen Drucken noch eine Reglerwirkung und nicht bloß eine Begrenzerwirkung erzielt wird. Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform kann auch so abgewandelt werden, daß die bei den vorangehenden Ausführungsformen die Zungen an einem äußeren Ring 2 befestigt sind und die Zungenenden sich.bei zunehmendem Druck auf einen zentral angeordneten Dichtungskörper anlegen, der die Funktion der in Fig.8 dargestellten.Dichtfläche 10 übernimmt und ebenfalls mit Rücksprüngen 9 versehen sein kann.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchflußmengenreglers ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform haben die Zungen 21 bis 24 eine größere Dicke als die anderen Zungen 25 bis 28. Dies ist schematisch in dem Querschnitt der Fig. 10 dargestellt.
  • Da die Zungen 25 bis 28 die geringere Dicke besitzen, werden sie schon bei kleinem Druck aktiv und bewegen sich durckabhängig aufeinander zu, so daß die zwischen ihnen gebildeten Durchflußöffnungen 4 mit zunehmendem Druck verschlossen werden. Steigt der Flüssigkeitsdruck so weit daß daß die Durchflußöffnungen 4 zwischen den Zungen 25 bis 28 ihre Endstellung erreicht haben und nicht weiter verschlossen werden, so greift die Regelwirkung der dickeren Zungen 21 bis 24 ein, die sich erst bei höherem Druck biegen und aufeinander zu bewegen, so daß sie erst bei hohem Druck die zwischen ihnen gebildeten Durchflußöffnungen 41 verschließen. Die in den Fig. 9 und 10 dargestellte Ausführungsform stellt praktisch zwei in einem Bauteil vereinigte Durchflußmengenregler dar, wovon der eine auf kleinen Druck und der andere auf großen Druck ausgelegt ist.
  • Eine letzte Ausführungsform ist in der Fig. 11 dargestellt. Bei dieser.Ausführungsform sind zwei der in Fig. 7 dargestellten Regler gegensinnig aneinander gesetzt. Strömt die Füssigkeit In der Fig. 11, von oben an, so wird die Durchflußmengenregelung mit den Zungen 3 versorgt, die von der ringförmigen Basis 2 vorstehen. Die nach unten durchtretende Flüssigkeit wird von den unteren Zungen 31 nicht wesentlich behindert, denn bei zunehmendem Druck werden diese Zungen sich nach unten biegen, also die zwischen ihnen befindlichen Durchflußöffnungen vergrößern. Erfolgt die Flüssigkeitsströmung umgekehrt von unten nach-oben, so wird die Regelung von den an der ringförmigen Basis 20 befestigten Zungen 31 besorgt, während die Zungen 3 des oberen Teiles inaktiv sind. Diese Auführungsform eignet sich folglich vorzüglich als Zwei-Richtungs-Durchflußmengenregler.

Claims (11)

  1. DURCHFLUSSMENGENREGLER Patentansprüche 1 Durchflußmengenregler mit einem Bauteil, bei dem auf einer Basis (2) eine oder mehrere Zungen (3) unter einem Anstellwinkel gegen die Strömungsrichtung angeordnet sind und druckabhängige Durchflußöffnungen bilden und/oder verschließen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil im Bereich der Zungen (3) Gebiete unterschiedlicher Dicken aufweist.
  2. 2. Durchflußmengenregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen oder Gruppen von Zungen voneinander abweichende Dicken haben.
  3. 3. Durchflußmengenregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen Gebiete (5) mit verringerter Dicke aufweisen.
  4. 4. Durchflußmengenregler nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zungen sich kontinuierlich ändert (Fig. 3).
  5. 5. Durchflußmengenregler nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zungen einen gestuften Verlauf hat (Fig. 2).
  6. 6. Durchflußmengenregler nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen 3 auf einer ringförmigen Basis (2) angeordnet sind und einen gegen die Strömungsrichtung zeigenden Kegel bilden. (Fig. 2 bis7 ).
  7. 7. Durchflußmengenregler nach einem.der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen sich von einem Zentralteil (7) nach außen erstrecken, wobei an der Peripherie (8) der Zungen Durchflußöffnungen (4) gebildet sind (Fig. 8 )
  8. 8. Durchflußmengenregler nach einem.der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, das die Dicke der Zungen (3) von der Basis. (2) bis in die Nähe ihrer freien Enden (6) gestuft oder kontinuierlich abnimmt.
  9. 9. Durchflußmengenregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Basis (2) an der den freien Enden (8) der Zungen (3j zugekehrten Seite mit einzelnen Vertiefungen (9) versehen ist.
  10. 10. Durchflußmengenregler nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die freien; Enden (6) der Zungen gegenüber dem unmittelbar benachbarten Teil verdickt sind (Fig. 2).
  11. 11. Durchflußmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (3) gegen die Strömungsrichtung gewölbt sind (Fig. 4, 5).
    112. Durchflußmengenregler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei die Zungen aufweisenden Bauteile gegensinnig aneinander gelegt sind (Zweirichtungsregler).
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