DE3536787A1 - Volumenstrom - regler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Volumenstrom-Regler in einer Rohrleitung für vornehmlich gasförmige Medien, mit einer, den ge­ samten Rohrquerschnitt versperrenden Klappe, die um eine recht­ winklig zum Volumenstrom liegende Mittelachse von einer Schließ­ stellung in eine Offenstellung und umgekehrt schwenkbar ist.

Es sind derartige Volumenstrom-Regler bekannt, bei denen die Klappen unmittelbar in den runden oder anders geformten Rohrleitungskanal eingesetzt sind und wobei die Achse der Klappe sich in einem Durch­ messer des Kanals befindet. Bei Anordnung der Klappen in einer Rohrleitung mit kreisförmigem Querschnitt sind die Klappen rund, entsprechend der Innenfläche des kreisförmigen Querschnittes, sie können auch oval ausgebildet sein. Bei runder Ausbildung liegen die bekannten Klappen in Schließstellung rechtwinklig zur Erstreckung der Rohrleitung, bei ovaler Ausbildung liegen sie in Schließstellung schräg zur Erstreckung der Rohrleitung.

Diese bekannten Klappen haben eine ungünstige Regelcharakteristik insofern, als eine Regelung des Luftstroms erste dann wesentlich merkbar ist, wenn die Klappe sich gegen den geschlossenen Zustand hin bewegt. Die Klappe erstreckt sich in ihrer Offenstellung paral­ lel zu der Strömung in der Rohrleitung. Bei den ersten Auslenkungen aus dieser Offenstellung der Klappe ist eine Beeinflussung der Strömung kaum bemerkbar. Die Strömung wird lediglich durch die Klappe innerhalb der Rohrleitung etwas ausgelenkt, sie erfährt eine Be­ schleunigung und Verzögerung im Bereich der schräg angestellten Klappe - eine regelnde Sperrwirkung ist jedoch noch nicht vorhanden.

Bei einer weiteren Anstellung der Klappe gegen die Schließstellung hin bilden sich stromabwärts der Klappe Wirbel, die noch dazu in der Nähe der Wandung der Rohrleitung auftreten, so daß Geräusche erzeugt werden, die auch erheblich strörend wirken können. Die tatsächliche Volumenstrom-Reglung bei derartigen bekannten Klappen tritt etwa erst im letzten Drittel der Anstellung gegen die Schließstellung ein, so daß die Regelcharakteristik in Abhängigkeit von der Bewegung der Klappe eine sehr steil ansteigende Kurve ergibt. Eine Regelung wird dadurch erschwert, eine Feinregelung des Volumenstroms ist nahezu ausgeschlossen.

Hier setzt der Gedanke der Erfindung ein, nach der ein Volumenstrom- Regler der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet ist, daß die Klappe in einem Querrohr mit rundem Querschnitt angeordnet ist, das in die Rohrleitung etwa rechtwinklig zum Leitungsverlauf einge­ setzt ist und die Mittelachse der Klappe in der Mittelachse des Querrohrs liegt. Vorteilhaft hat das Querrohr mit der Klappe einen größeren Durchmesser als die Rohre der anschließenden Leitung. In dem Querrohr sind zweckmäßig Anschlag- und Dichtungsleisten für die Schließstellung der Klappe angeordnet. Vorzugsweise liegt die Achse der Klappe in einem Durchmesser der anschließenden Rohrleitung. Nach einer besonderen Ausführungsform kann das Querrohr mit einer verschließbaren Reinigungsöffnung versehen sein.

Nach anderen Ausführungsformen eines Volumenstrom-Reglers nach der Erfindung sind die Zu- und Ableitungsrohre der Leitung die in das Querrohr münden gegeneinander versetzt. Sie können in der Ebene der Mittelachse des Querrohres gegeneinander versetzt sein, sie können auch gegenüber der Mittelachse des Querrohres gegenein­ ander versetzt sein - oder beides. Nach einer weiteren Ausführungs­ form sind die Rohre der Leitung im Winkel zueinander an das Quer­ rohr angeschlossen. Diese Ausführungsformen haben den Vorteil, daß der Volumenstrom-Regler in der Leitung an solchen Stellen angeordnet werden kann, an denen ohnehin aus räumlichen oder anderen Gründen eine Versetzung der Leitung oder ein Abknicken bzw. eine Richtungs­ änderung der Leitung erforderlich ist, so daß neben dem Hauptzweck des Volumenstromreglers auch noch erreicht wird, daß ein besonderer Rohrstoß, ein Leitungsfitting mit seitlicher Besetzung oder mit Winkeländerung, also ein Rohrbogen einzusparen ist. Ein Volumen­ strom-Regler nach der Erfindung hat daher den besonderen zusätz­ lichen Vorteil, daß sich damit gegenüber den bekannten Reglern, bei denen nicht nur der Regler selbst in einem gerade verlaufen­ den Leitungsteil angeordnet werden muß, sondern bei denen auch der Zustrom und der Abstrom aus strömungstechnischen Gründen über eine gewisse Strecke gerade verlaufen müssen, um eine gleichmäßige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit über den Strömungsquer­ schnitt zu erreichen, eine besonders kompakte und platzsparende Bauweise erreichen läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise aufge­ schnitten eines Volumenstrom-Reglers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Diagramm der Regelcharakteristik,

Fig. 3 bis 5 perspektivische Ansicht weiterer Aus­ führungsformen.

Fig. 1 ist ein Volumenstrom-Regler nach der Erfindung perspektivisch dargestellt und der Übersichtlichkeit halber teilweise aufgeschnit­ ten. In einer Leitung bestehend aus Rohren mit kreisförmigem Quer­ schnitt ist die mit den Pfeilen A und B angezeigte Strömung eines gasförmigen Mediums zu regeln. Die Zuleitung 1, die mit den üblichen Anschlußflanschen versehen ist, mündet in ein Rohr 2 größeren Durch­ messers und setzt sich in einem Abströmrohr 3 fort, das gleichen Querschnitt und gleichachsig zu dem Rohr 1 ist. Die Rohre für Rohr­ leitungen sind in ihrem Durchmesser genormt. Das Rohr 2 größeren Durchmessers hat vorzugsweise eine Weite, die um mindestens einen Normsprung größer ist als die Weite der Rohre 1 und 3.

Das Rohr 2 liegt nach diesem Ausführungsbeispiel mit seiner Achse rechtwinklig zu den Achsen der Rohre 1 und 3 und kreuzt deren Achse. Die Länge des Rohres 2 entspricht seinem Durchmesser. Das Rohr 2 ist an den beiden Enden mit ebenen Böden 5 verschlossen. In diesen ebenen Böden ist die Drehachse 4 der Schwenkklappe 6 gelagert.

Unterhalb der Eintrittsöffnung des Zuleitungsrohres 1 ist in dem Querrohr 2 eine Anschlag- und Dichtungsleiste 7 für die Schwenk­ klappe 6 angeordnet und oberhalb der Austrittsöffnung 8 des Abström­ rohres 3 ist ebenfalls eine Anschlag- und Dichtungsleiste 9 für die Klappe 6 angeordnet. Der Boden 5 ist teilweise weggebrochen um zu zeigen, wie die Anordnung der Klappe 6 mit ihrer Achse 4 sowie die Anordnung der Anschlag- und Dichtungsleisten 7 und 9 innerhalb des Rohres 3 vorgenommen ist.

Die Klappe 6 befindet sich in der Offenstellung, so daß die volle Durchströmung nicht behindert ist. Die Betätigungseinrichtung für das Verschwenken der Klappe 6 ist hier nicht dargestellt. Die Achse 4 der Klappe 6 tritt an einem Ende aus einem der Böden heraus und ist dort mit einem Stellhebel oder mit einem Stellmotor versehen.

Beim Verschwenken der Klappe 6 aus der dargestellten Lage decken die Außenkanten 10 und 11 der Klappe nach und nach die Öffnungen, d.h. die Durchdringungsflächen der Rohre 1 und 3 mit dem Rohr 2 ab und entsprechen dem geringeren Öffnungsquerschnitt der Rohre 1 und 2, also entsprechend der geringeren Öffnung 8 wird der Volumenstrom verringert und damit geregelt. Die Strömung B nimmt ab. In dem Quer­ rohr 2 steht ein wesentlich größeres Volumen zur Verfügung, als es dem Querschnitt der Rohrleitung 1 und 3 entspricht, so daß eine verengung der Strömungslinien bei der Regelung nicht eintreten kann. Daher wird eine Verwirbelung der Strömung und die damit verbundene Geräuschentwicklung vermieden.

In der Fig. 2 sind in einem Diagramm die Regelcharakteristiken der bisher bekannten Volumenstrom-Regler als auch des Volumenstrom- Reglers nach der Erfindung schematisch wiedergegeben. Die ideale, gleichmäßig ansteigende Regelung ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Bei den bisher bekannten Volumenstrom-Reglern ent­ sprechend der strich-punktierten Linie stieg die Regelung von der Offenstellung bei 0 zunächst nur äußerst geringfügig an, um dann etwa im letzten Drittel der Bewegung der versperrenden Klappe immer stärker und steiler anzusteigen ist zur Schließstellung X. Die aus­ gezogene Linie zeigt die Regelcharakteristik eines Volumenstrom- Reglers nach der Erfindung. Es ist zu erkennen, daß die Regelung sogleich nach dem Ausschwenken der Klappe 6 aus ihrer in Fig. 1 dar­ gestellten Stellung beginnt. Die Regelung steigt zunächst schwächer an, sie nimmt jedoch sehr gleichmäßig zu über den weiteren Regel­ verlauf bis X, die Regelcharakteristik nach der ausgezogenen Linie nähert sich sehr stark der Ideallinie, die durch die gestrichelte gerade Linie dargestellt ist. Ein Volumenstrom-Regler nach der Er­ findung bietet daher die Möglichkeit über den gesamten Schwenkbe­ reich der Klappe verhältnismäßig feinfühlig zu regeln und damit eine weitgehende Optimierung der Regelung zu erreichen.

Es ist nach den Grundgedanken der Erfindung nicht unbedingt er­ forderlich, daß die Achse des quer eingesetzten Rohres 2 recht­ winklig und kreuzend zu den Achsen des Zuleitungsrohres 1 bzw. Ableitungsrohres 3 verläuft. Die Achse des Rohres 2 kann auch schräg verlaufen, d.h., daß das Rohr 2 im Winkel schräg verlaufend zwischen die Rohre 1 und 3 eingesetzt ist. Das Rohr 2 kann auch derart zwischen die Rohre 1 und 3 eingesetzt sein, daß die Achsen der Rohre sich nicht kreuzen, sondern beispielsweise die Achse des Rohres 2 unterhalb der Achsen der Rohre 1 und 3 liegt, die dann das Rohr 2 in einer anderen Kurve durchdringen. Die Öffnungen der Rohre 1 und 3 in das Rohr 2 verändern sich dadurch und das kann dann interessant sein, wenn eine Änderung der Regelcharakteristik erwünscht ist.

Da die Strömung im inneren des Querrohres 3 ein größeres Volumen zur Verfügung hat und sich daher verlangsamt, könnten von der Strömung mitgeführte Teilchen dort ausgeschieden werden. Es ist deshalb zweckmäßig und vorteilhaft, wenn das Querrohr 2 mit einer verschließbaren Reinigungsöffnung zweckmäßig an seinem tiefsten Punkt versehen ist.

In Fig. 3 ist ein Volumenstrom-Regler nach der Erfindung dargestellt, bei dem das Zuleitungsrohr 1 gegenüber dem Ableitungsrohr 2 in der Ebene der Rohrachse des Querrohres 2 gegeneinander versetzt sind. Das Rohr 2 hat einen größeren Durchmesser als die Rohre 1 und 3 der Zu- und Ableitung und die Länge des an beiden Seiten mit Abschluß­ wänden 5 versehenen Rohres 2 beträgt mindestens der Abmessung seines Durchmessers. Die Anschlußrohre 1 und 3 können daher gegeneinander versetzt in das Rohr 2 eingeführt werden bzw. dort mit Anschluß­ stellen versehen sein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Anschlußrohre 1 und 3 ebenfalls gegeneinander versetzt, jedoch nicht in der Ebene der Rohrachse des Querrohres 2, sondern im Extremfall ist die Ver­ setzung derart ausgeführt, daß Zu- und Ableitungsrohre aufeinander diagonal gegenüberliegenden Seiten des Querrohres derart an dieses angeschlossen sind, daß sie mit ihren Außenseiten tangential zum Querrohr verlaufen. Selbstverständlich ist es auch möglich die Ausbildung nach Fig. 3 und Fig. 4 miteinander zu vermischen, so daß ein noch stärkerer Versatz der Achsen der Zu- und Ableitungsrohre erreicht wird. Eine wesentliche Änderung der Regelcharakteristik des Volumenstrom-Reglers nach der Erfindung tritt dadurch nicht ein. Es kann dadurch jedoch der Vorteil erreicht werden, daß in den das zu regelnde Medium führenden Rohrleitungen ein Versatz des Verlaufs der Rohrführung durchgeführt werden kann, daß also der Volumenstrom­ regler an einer derartigen Stelle in die Leitung eingefügt wird, an der ein solcher Versatz der Leitung aus räumlichen Gründen beispielsweise erforderlich ist, so daß dadurch eine komplizierte Rohrführung unter Vermeidung des Einsatzes von aufwendigen Umlenk­ bögen und/oder Fittings zu vermeiden ist.

Nach Fig. 5 sind Zu- und Ableitungsrohr sind im Winkel gegenein­ ander an das Querrohr 2 mit der Regelklappe angeschlossen. Dabei lassen sich sämtliche Winkelstellungen von dem geradliniegen Ver­ lauf bis zu einem Winkel von 90° darstellen. Auch mit dieser Aus­ führungsform läßt sich in einer Rohrleitung ein Rohrbogen einsparen. Sämtliche der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen lassen sich auch miteinander kombinieren - sie sind besonders auch dann zur Ausführung interessant, wenn der Volumenstromregler nach der Erfindung in einem kompakten Maschinenaggregat angeordnet werden soll und wenn sich durch eine Umlenkung der Zu- und Ab­ leitungen zu dem Volumenstrom-Regler eine entsprechend gedrängte Bauweise erreichen läßt.

Claims (8)

1. Volumenstrom-Regler in einer Rohrleitung für vornehmlich gas­ förmige Medien, mit einer, den gesamten Rohrquerschnitt ver­ sperrenden Klappe, die um eine rechtwinklig zum Volumenstrom liegende Mittelachse von einer Schließstellung in eine Offen­ stellung und umgekehrt schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (6) in einem beidendig verschlossenen Querrohr (2) mit rundem Querschnitt angeordnet ist, das in die Rohrleitung (1, 3) etwa rechtwinklig zum Leitungsverlauf eingesetzt ist und die Mittelachse (4) der Klappe (6) in der Mittelachse des Querrohres (2) liegt.

2. Volumenstrom-Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querrohr (2) mit der Klappe (6) einen größeren Durchmesser hat als die Rohre (1, 3) der anschließenden Leitung.

3. Volumenstrom-Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Querrohr (2) Anschlag- und Dichtungsleisten (7, 8) für die Schließstellung der Klappe (6) angeordnet sind.

4. Volumenstrom-Regler nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Achse (4) der Klappe (6) in einem Durchmesser der anschließenden Rohrleitung (1,3) liegt.

5. Volumenstrom-Regler nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Querrohr (2) mit einer verschließ­ baren Reinigungsöffnung versehen ist.

6. Volumenstrom-Regler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Querrohres (2) etwa seinem Durchmesser entspricht.

7. Volumenstrom-Regler nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohre (1 und 3) mit ihren Ein­ mündungen in das Querrohr (2) parallel gegeneinander versetzt sind.

8. Volumenstrom-Regler nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rohre (1 und 3) in einem Winkel zueinander in das Querrohr (2) einmünden.