DE3723559A1 - Fluessigkeitsmengenregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsmengenregler, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher bezeichnet ist.

Ein solcher Flüssigkeitsmengenregler ist aus dem deutschen Patent P 20 60 751 bekannt.

In dieser Patentschrift werden drei verschiedene Reglertypen beschrieben. Bei den beiden ersten Ausführungsformen liegt der elastisch verformbare Ring auf einer senkrecht zur Strömungs­ richtung verlaufenden Dichtfläche auf, und er bildet zusammen mit einer Profilfläche, die entweder im Mantel des Gehäuses oder in einem vom Ring umgebenen Kern gebildet ist, Durchfluß­ öffnungen, die von dem Ring druckabhängig verschlossen werden, so daß ein vom Flüssigkeitsdruck nahezu unabhängiger Flüssig­ keitsdurchsatz erreicht wird. Diese beiden Ausführungsformen für einen Flüssigkeitsmengenregler haben den Nachteil daß sie eine relativ große Hysterese in der Regelkurve zur Folge haben. Der Regler muß nämlich bei der einen dieser beiden Ausführungs­ formen zunächst einmal gedehnt werden, damit er sich an die profilierte Mantelfläche des Gehäuses anlegt, bei der anderen Ausführungsform muß er unter dem Flüssigkeitsdruck zunächst zu­ sammengedrückt werden, damit er sich an den profilierten Kern anlegt. Wenn demgegenüber sich der Regler in einem Zustand hohen Drucks befunden hat und der Druck dann auf einen relativ niedrigen Druck abfällt, so behält er seine Dehnung bei, so daß - bezogen auf den gleichen, niedrigen Druck - er in diesem Zu­ stand im Vergleich zu dem Fall des ansteigenden Drucks einen geringeren Gesamt-Durchlaßquerschnitt und damit eine geringere Durchflußmenge zeigt.

Dieses Problem der Hysterese wird verringert, wenn der Ring nicht in radialer Richtung gedehnt oder zusammengedrückt werden muß, damit er sich an die Profilflächen anlegt. Dies kann da­ durch erreicht werden, daß die Profilflächen, mit denen der Ring die Durchflußöffnungen bildet, nicht in einer in axialer Richtung des Rings verlaufenden Fläche, sondern einer dazu ge­ neigten, insbesondere dazu senkrechten Fläche angeordnet wer­ den. Eine solche Ausgestaltung ist ebenfalls in der Patent­ schrift 20 60 751 dargestellt. Bei der dort dargestellten Ausführungsform weist der Kern, der die Profilfläche trägt, eine ebene, zur Richtung der einströmenden Flüssigkeit senk­ rechte Frontfläche auf. Diese Frontfläche wirkt als Prall­ platte, die hohe Prallverluste der einströmenden Flüssigkeit zur Folge hat. Wegen der damit auch bei niedrigem Druck hervor­ gerufenen Verwirbelung im Zulauf des Regler ergibt sich insgesamt ein geringer Durchfluß bei niedrigen Drucken unter­ halb von 1 bar. Darüber hinaus zeigt ein solcher Regler beim Betrieb eine hohe Geräuschentwicklung.

Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, den eingangs be­ schriebenen Regler so weiterzuentwickeln, daß er im niedrigen Druckbereich bereits ein günstiges Regelverhalten zeigt und daß weiterhin seine Geräuschentwicklung herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Flüssigkeitsmengenregler gelöst, der erfindungsgemäß die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1 angegebenene Merkmalskombination aufweist.

Gemäß der Erfindung ist die Prallplatte mit einem Einlaufprofil versehen, das zusammen mit dem Ring eine Einlauf-Ringdüse bil­ det, deren Querschnitt sich in Strömungsrichtung verjüngt. Hierdurch wird erreicht, daß die durch den Regler strömende Flüssigkeit bis hin zu den vom Ring und der profilierten Anla­ gefläche gebildeten Durchlaßöffnungen möglichst laminar strömt und erst in diesen engen Durchlaßöffnungen turbulent wird. Da­ mit werden Strömungsverluste im niedrigen Druckbereich vermie­ den, so daß der Regler bereits im unteren Druckbereich eine gute Regelcharakteristik erhält. Die Prallplatte ist gleichzeitig mit der profilierten Anlagefläche versehen, und diese Anlagefläche weist einzelne, radial nach außen ver­ laufende Rippen auf. Diese Rippen laufen in radialer Richtung auseinander, sie bilden damit einen sich in radialer Richtung erweiternden Diffusor für die abströmende Flüssigkeit. Mit der Gestaltung dieses Diffusors wird ebenfalls das Regelverhalten im unteren Druckbereich bestimmt,denn er hat eine günstige Wirkung auf das Abströmen der Flüssigkeit. Dadurch wird zugleich die Geräuschentwicklung des Reglers herabgesetzt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sind zwei zur Mittelachse der Prallplatte bzw. Anlagefläche einander gegenüberliegende Rippen höher ausgebildet als die anderen Vorsprünge oder Rippen der Anlagefläche. Bei beginnender Strömung von Flüssigkeit durch den Regler wird der Ring zunächst, d.h. im unteren Druck­ bereich, in Ringebene über diese Rippen gebogen; diese Biegung ist mit geringeren Kräften erreichbar als ein Eindrücken in die Wellenvertiefungen der Anlagefläche. Bei dieser Durchbiegung bewegt sich der Ring auf die Anlagefläche hin, so daß der Durchflußquerschnitt verringert wird. Mit dieser Maßnahme wird das Regelverhalten im unteren Druckbereich verbessert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren darge­ stellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Regler,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Regler nach Fig. 1,

Fig. 3 bis 6 erläutern die Wirkungsweise des Reglers,

Fig. 7 zeigt eine Durchlaßkennlinie für einen erfindungsge­ mäßen Regler,

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Reglers,

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Regler nach Fig. 8,

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reglers,

Fig. 11 eine Draufsicht des Reglers nach Fig. 10.

Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für einen er­ findungsgemäßen Regler.

In einem zylinderförmigen Gehäuse 1 befindet sich eine Prall­ platte 7, die mit einer Anlagefläche 4 für den Rundschnurring 2 versehen ist. Die Anlagefläche 4 weist Vorsprünge 5 auf, auf denen der Ring aufliegt. Die Prallplatte 7 ist mit einem Ein­ laufprofil 8 versehen, das zusammen mit der Umrißlinie des Rin­ ges 2 eine Ringdüse 9 bildet, deren Querschnitt sich in der Strömungsrichtung hin verjüngt.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Regler nach Fig. 1. Die Prallplatte 7 ist mit der Anlagefläche 4 versehen. Die Vor­ sprünge, auf denen der Rundschnurring 2 aufliegt um die druck­ abhängig verengten Durchflußöffnungen zu bilden, sind als Rippen 51-53 ausgebildet. Diese Rippen laufen in radialer Richtung auseinander, so daß sie - in Strömungsrichtung gesehen - hinter den Durchflußöffnungen eine sich radial nach außen erweiternde Abströmkammer bilden, die als Diffusor wirkt.Die Strömumgsverhältnisse können durch die Wahl des Winkels,den diese Rippen miteinander einschließen, beeinflußt werden, weiterhin auch dadurch, daß die Dicke der Rippen in lateraler Richtung variiert wird. Über zwei Hauptrippen 51 und zwei wei­ teren Rippen 53 ist die Prallplatte mit dem Gehäuse 1 fest verbunden, insbesondere angegossen.

Die Fig. 3 bis 6 dienen zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Reglers. Der Reglerquerschnitt ist in Umfangsrichtung in die Ebene abgewickelt, die Winkelangabe in der Fig. 3 bezieht sich auf den Winkel, den die einzelnen Rippen mit der Horizon­ talachse in der Fig. 2 bilden.

Die Fig. 3 zeigt den Regler im Ruhezustand, d.h. beim Flüssig­ keitsdruck 0. Der Regler liegt nur auf den höheren Hauptrippen 51 der Anlagefläche 4 auf, so daß sich eine relativ große Durchflußöffnung 20 ergibt. Bei niedrigem Druck wird der Ring 2 um die Hauptrippen 51 leicht gebogen, so daß er auch auf den etwas niedrigeren Rippen 53 aufliegt und somit sich - bezogen auf den halben Umfang - zwei Durchlaßöffnungen 21 ergeben, deren gesamte Öffnungsfläche geringer ist als die der Durchlaßöffnung 20. Bei noch stärkerem Druck wird der Ring entsprechend der Fig. 5 weiter gegen die Anlagefläche 4 gepreßt, so daß er sich nun auch an die flachen Rippen 52 anlegt. Es entstehen dadurch insgesamt vier Durchflußöffnungen 23-26. Bei noch höherem Druck biegt sich entsprechend der Fig. 6 der Ring 2 noch weiter durch, so daß er die Anlagefläche 4 berührt und die Durchflußöffnungen 23-26 weiter verkleinert werden. Aufgrund der zunehmenden Verringerung des Durchfluß­ querschnittes durch den sich verformenden Ring wird die durch­ fließende Flüssigkeitsmenge Q unabhängig vom Flüssigkeitsdruck p, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

Der Abgleich des Reglers auf einen vorgegeben Sollwert erfolgt durch Anpassen der Höhe und Breite der Vorsprünge oder Rippen der Anlagefläche sowie durch Anbringen vereinzelter Vertiefungen in der Ebene der Anlagefläche 4, wie dies im Einzelnen in dem europäischen Patent 1 15 342 beschrieben ist.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem an dem Einlaßprofil 8 der Prallplatte 7 ein Ringhalteele­ ment 12 befestigt ist, das verhindert, daß der Ring 3 bei einer möglicherweise auftretenden Rückströmung aus dem Reglergehäuse 1 herausgeschwemmt wird.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem alternativ zu dem Ringhalteelement 12 in den Fig. 8 und 9 der Ring durch zwei am Gehäuse 1 angeordnete, nach innen ragende Lappen 11 gehalten wird. Entsprechend der Fig. 10 ist die Prallplatte 7 mit einer schmalen zentralen Bohrung 10 ver­ sehen. Diese Bohrung 10 trägt dazu bei, daß im niedrigen Druck­ bereich der Durchflußwiderstand des Reglers gering ist und damit eine ausreichende Wassermenge durchfließt. Bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit tritt in der schmalen Bohrung 10 eine starke Verwirbelung auf, so daß ihr Strömungswiderstand hoch ist und sie damit zu der Gesamtdurchflußmenge nicht mehr wesentlich beiträgt.

Claims (7)

1. Flüssigkeitsmengenregler mit einem Gehäuse (1), einem im Gehäuse angeordneten elastisch verformbaren Ring (2), der an einer inneren Mantelfläche (3) des Gehäuses dichtend an­ liegt und zusammen mit einer mit Vorsprüngen (5) und/oder Ver­ tiefungen versehenen und im Winkel zur Gehäuseachse (6) stehen­ den Anlagefläche (4) Durchlaßöffnungen bildet, die von dem Ring druckabhängig geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem Einlaufprofil (8) versehene Prallplatte (7) vor­ gesehen ist, die zusammen mit dem Ring (2) eine Einlauf- Ringdüse (9) bildet, deren Querschnitt sich in Strömungsrich­ tung verjüngt, und daß die Anlagefläche (4) mit in radialer Richtung auseinanderlaufenden Rippen (5, 51, 52, 53) versehen ist.

2. Flüssigkeitsmengenregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (4) sich auf der Prallplatte (7) befindet.

3. Flüssigkeitsmengenregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (7) über wenigstens zwei Rippen (51, 53) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.

4. Flüssigkeitsmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (4) mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptrippen (51) versehen ist, die höher ausgebildet sind als die übrigen Vorsprünge (5, 52) der Anlagefläche.

5. Flüssigkeitsmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (7) eine durchgehende zentrale Bohrung (10) auf­ weist.

6. Flüssigkeitsmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einlaufseitig mit den Ring übergreifenden Lappen (11) versehen ist.

7. Flüssigkeitsmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Einlaufprofil (8) einlaßseitig ein Ringhalteelement (12) ange­ ordnet ist.