DE3840331C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußbegrenzer für in Leitun­ gen strömende Medien, mit einem in einem Gehäuse untergebrach­ ten, sich unter der beim Durchströmen bildenden Druckdifferenz verformenden, je nach seiner Verformung den Durchflußquer­ schnitt ändernden, elastischen, ringförmigen Drosselkörper, der abströmseitig auf einer Ringschulter aufliegt und mit ei­ nem von der Einlaufseite nach der Auslaufseite des Begrenzers hin verlaufenden, zwischen dem Drosselkörper und einem darin eingreifenden, zentrischen Zapfen gebildeten Durchlaufring­ raum.

Aus der DE-PS 20 60 751 ist bereits ein Durchflußbegrenzer be­ kannt, der jedoch einen vergleichsweise komplizierten Aufbau aufweist und der auch hinsichtlich seines Regelverhaltens und des Durchströmungsgeräusches noch verbesserungswürdig ist.

Ein aus der DE-PS 26 16 566 bekannter Durchflußbegrenzer der eingangs erwähnten Art weist zwar unter anderem bereits eine verbesserte Geräuschdämpfung auf, es hat sich jedoch herausge­ stellt, daß die Durchflußmenge im unteren Druckbereich ver­ gleichsweise große Abweichungen vom Sollwert aufweist. Außer­ dem ist eine gewisse Anfälligkeit gegen Ablagerungen und Ver­ stopfung durch im Wasser enthaltene Feststoffe vorhanden.

Weiterhin ist aus der CH 6 19 306 ein Durchflußbegrenzer be­ kannt, der einen Durchlaufringraum zwischen einem zentralen Zapfen und einer Ringinnenwand eines Drosselkörpers aufweist. Dieser Durchflußbegrenzer ist hinsichtlich seines Regelverhal­ tens noch verbesserungsfähig, wobei dies insbesondere das Re­ gelverhalten im niedrigen Druckbereich betrifft. Ist nämlich die Durchflußmenge bei niedrigem Druck zu gering, ergeben sich in Verbindung mit einem Durchlauferhitzer Probleme, da die Si­ cherheitschaltung solcher Durchlauferhitzer in Abhängigkeit der Durchflußmenge bzw. einer Mindestdurchflußmenge arbeitet.

Aus der US 27 81 058 ist ein Durchflußbegrenzer bekannt, des­ sen Regelkurve (Druck/Durchflußmenge) erst bei einem ver­ gleichsweise hohen Druck den Durchfluß-Sollwert erreicht, was auch hier zu Problemen beim Einsatz in Verbindung mit Durch­ lauferhitzern führen kann. Außerdem ist in unerwünschter Weise ein Übersteuern, d. h. eine Abnahme der Durchflußmenge mit weiter zunehmendem Druck vorhanden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Durchflußbe­ grenzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Steuer­ kennlinie verbessert ist, wobei auch schon bei kleineren Drüc­ ken der vorgesehene Durchfluß-Sollwert erreicht wird und die­ ser Sollwert bei zunehmendem Druck mit guter Genauigkeit ge­ halten wird; dabei sollen auch die Verschmutzungsgefahr und auch die Geräuschentwicklung redzuziert sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der ringförmige Drosselkörper innerhalb seines auf der Ringschulter aufliegenden, außenwandnahen Ringbereiches mehrere in Durchflußrichtung orientierte Stau- Ausnehmungen aufweist.

Durch diese Stau-Ausnehmungen weist der Drosselkörper eine größere Nachgiebigkeit und Elastizität auf, durch die auch bereits bei geringeren Drücken Verformungen auftreten können, die den Durchfluß auf den vorgesehenen Sollwert einregulieren. Durch die größere Nachgiebigkeit ergibt sich auch ein wesent­ lich größerer Bewegungshub des Drosselkörpers während des Be­ triebes, so daß auch der Durchlaufringraum zwischen Drossel­ körper und dem darin eingreifenden Zapfen größer ausgebildet werden kann. Dies wiederum ergibt eine geringere Störanfällig­ keit gegen Verschmutzen und Verstopfen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Stau-Ausnehmungen als radial nach außen hin randoffene Nuten ausgebildet sind. Diese Ausbildung der Durch­ gangsöffnungen hat sich in Versuchen für das angestrebte Re­ gelverhalten des Durchflußbegrenzers als besonders günstig er­ wiesen und außerdem hat diese Ausführungsform auch fertigungs­ technische Vorteile.

Zweckmäßigerweise sind zwei bis fünfzehn, vorzugsweise zehn Stau-Ausnehmungen in dem Drosselkörper vorgesehen. Durch die vergleichsweise große Anzahl der Stau-Ausnehmungen, deren An­ zahl auch je nach gewünschter Durchflußmenge variiert werden kann, ergibt sich über den Umfang des Drosselkörpers verteilt eine weitgehend gleichmäßige Einschnürung von diesem bei zu­ nehmender Druckbelastung. Je größer auch die Anzahl der Durch­ gangsöffnungen ist, desto mehr erhöht sich auch die Regelge­ schwindigkeit bzw. Regelfähigkeit.

Bei einem Durchflußbegrenzer mit einem sich an den in den Drosselkörper ragenden Zapfen in Strömungsrichtung anschlie­ ßenden Steuerkegel, der sich in einem in Strömungsrichtung vorzugsweise konisch erweiternden Gehäusehohlraum befindet, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Steuerkegel ein Ringspalt gebildet ist und wobei der Gehäusehohlraum durch einen am Steuerkegel befindlichen Flansch oder Ringflansch mit Durch­ trittsöffnungen verschlossen ist, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Durchtrittsöffnungen in dem Steuerkegelflansch als Ringschlitze augebildet sind. Durch diese Ringschlitze ist ein größerer Durchlaßquerschnitt vor­ handen, und durch den damit verminderten Rückstau ergeben sich im Bereich des Drosselkörpers günstigere Regeleigenschaften. Weiterhin trägt auch dies dazu bei, die Verstopfungsgefahr durch Feststoffe zu reduzieren und eine nachteilige Beeinflus­ sung des Durchflußbegrenzers zu vermeiden, so daß das Einhal­ ten der vorgesehenen Durchflußwerte auch über einen längeren Betriebszeitraum hinweg begünstigt ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß in die Ausneh­ mung für den Drosselkörper wenigstens zwei in der die Ausneh­ mung umgrenzenden Wand befindliche und insbesondere diametral angeordnete Steuerbohrungen münden. Diese Steuerbohrungen bil­ den praktisch Bypass-Bohrungen, durch die der Fließdruck des Wassers seitlich auf den Drosselkörper geleitet wird und dabei dessen Formveränderung in Abhängigkeit des jeweils herrschen­ den Druckes mit unterstützt.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Figuren noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen halbseitig im Schnitt gehaltenen Durchflußbe­ grenzer,

Fig. 2 einen in einen Strahlregler eingesetzten Durchfluß­ begrenzer, halbseitig im Schnitt dargestellt,

Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung eines Drosselkörpers,

Fig. 4 eine Aufsicht eines Drosselkörpers,

Fig. 5 bis 7 Aufsichten unterschiedlich ausgebildeter Drosselkörper,

Fig. 8 eine zum Teil aufgebrochen dargestellte Seitenansicht eines Steuerkegels und

Fig. 9 eine Aufsicht eines Steuerkegels.

Ein in Fig. 1 gezeiger Durchflußbegrenzer 1 ist in ein Zwi­ schenadapter-Gehäuse 2 eingebaut. Er weist im wesentlichen ein Innengehäuse 3 mit einer zylindrischen Ausnehmung 4, einen dort eingesetzten, ringförmigen Drosselkörper 5 (vgl. Fig. 3 bis 7) und einen Steuerkegel 6 (vgl. Fig. 8 und 9) auf.

Mit Hilfe des Durchflußbegrenzers wird die Durchflußmenge weitgehend unabhängig von dem in der Zuleitung herrschenden Druck konstant gehalten. Dies erfolgt im wesentlichen durch Verformen des Drosselkörpers 5 in Abhängigkeit der beim Durch­ strömen gebildeten Druckdifferenz.

Der Drosselkörper 5 liegt mit einer Ringfläche auf einer ab­ satzförmigen Ringschulter 7 der Ausnehmung 4 auf, wobei diese Auflage einerseits eine Abdichtung und andererseits auch eine Schiebeauflage für radiale Bewegungen des Drosselkörpers 5 bildet. Innerhalb des Ringbereiches im außenrandnahen Bereich des Drosselkörpers 5 sind Stau-Ausnehmungen 8 vorgesehen, die in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 5 als radial nach außen hin randoffene Nuten 9 ausgebildet sind.

Bei entsprechendem Fließdruck erfolgt nun insbesondere in der Nähe der Ringschulter bzw. des Absatzes 7 ein Verformen und Einschnüren des Drosselkörpers 5 durch den Staudruck des zwi­ schen Drosselkörper 5 und der Innenseite der zylindrischen Ausnehmung 4 eindringenden Wassers. Diese Verformung würde auch bei einem Drosselkörper 5 ohne Nuten 9 auftreten. Die Nu­ ten 9 sorgen jedoch dafür, daß die Flüssigkeit praktisch unge­ hindert von oben eindringen kann und durch die im Bereich der Stau-Ausnehmung 8 oder Nuten 9 vorhandenen Wandschwächungen des ringförmigen Drosselkörpers 5 erfolgt dort ein verstärktes Ausformen nach innen.

Die Nuten 9 sind gleichmäßig am Umfang des Drosselkörpers 5 verteilt angeordnet. Die Anzahl der Nuten 9 oder der Stau-Aus­ nehmungen 8 kann in Abhängigkeit des jeweils vorgesehenen Be­ triebsdruckbereiches vorgesehen sein. Bei einer großen Anzahl von Nuten erhält man eine besonders große elastische Nachgie­ bigkeit, was insbesondere bei Einsatz des Durchflußbegrenzers bei geringen Drücken vorteilhaft ist, da hierbei auch schon diese geringen Drücke ausreichen, um den Drosselkörper 5 nach innen einzuformen.

Der Steuerkegel 6 hat entgegen der Strömungseinrichtung als Fortsetzung einen Zapfen 10, der in den Drosselkörper 5 hin­ einragt. Zwischen diesem Zapfen 10 und dem Drosselkörper 5 be­ findet sich der Steuerspalt 11. Durch den nun zur Verfügung stehenden, wesentlich größeren Arbeitshub des Drosselkörpers 5 kann der Steuerspalt 11 in seiner radialen Erstreckung ver­ gleichsweise groß ausgebildet sein, so daß die Gefahr des Hän­ genbleibens von im Wasser mitgeführten Feststoffen wesentlich verringert ist. Da sich dieser Steuerspalt 11 in Abhängigkeit des Fließdruckes ändert, erfolgt ein ständiges Freispülen und Loslösen von eventuell dort hängenbleibenden Feststoffen.

Der Drosselkörper 5 besteht aus weichelastischem Material, wo­ bei wegen der erforderlichen Lebensmittelechtheit bevorzugt Silikon in Frage kommt. Dieses Material hat eine hohe Rück­ prallelastizität, durch die sich der Drosselkörper 5 bei ent­ sprechender Druckreduzierung wieder in seine ursprüngliche Form zurückverformen kann. Auch läßt sich bei Verwendung von solchem Material eine hohe Maßgenauigkeit im Bereich von Hun­ dertstel Millimetern erreichen.

Der Steuerkegel 6 weist an seinem abströmseitigen Ende einen Ringflansch 12 mit Durchtrittsöffnungen auf (vgl. Fig. 8 und 9). Diese Durchtrittsöffnungen sind nun als Ringschlitze 13 ausgebildet, die auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Im Aus­ führungsbeispiel weist der Ringflansch sechs solcher Ring­ schlitze 13 auf. Insgesamt ist durch diese der gesamte Durch­ laßquerschnitt in diesem Bereich vergrößert, so daß der Rück­ stau im Bereich des Steuerspaltes geringer ist und sich somit günstigere Regeleigenschaften in diesem Bereich ergeben. Wei­ terhin trägt auch diese Maßnahme dazu bei, daß die Verstop­ fungsgefahr durch im Wasser mitgeführte Feststoffe reduziert ist.

Die Austrittskanten 14 der Ringflansch-Durchtrittsöffnungen 13 sind scharfkantig ausgebildet, wodurch ein besseres Aufreißen des Wasserstrahles erfolgt und auch eine Geräuschminderung.

Wie in den Ausführungsbeispielen durch Punkte gekennzeichnet, weist die Außenseite des Steuerkegels 6 und auch die konische Innenseite des Gehäuses 3 eine aufgerauhte Oberfläche auf. Dies erhöht die Adhäsion und dient auch zur Geräuschminderung. Wie in den Fig. 1 bis 3 erkennbar, ist der Drosselkörper 5 zuflußseitig kegelförmig aufgeweitet. Der Zapfen 10 ragt in diesen zentralen Durchtritt des Drosselkörpers 5 hinein, wobei seine Länge kürzer als die axiale Erstreckung des Drosselkör­ pers ist. Durch die Einschnürung des Drosselkörpers zu dem Steuerspalt 11 hin ergibt sich in dessen Bereich bei höherer Durchströmungsgeschwindigkeit ein geringerer Druck und somit eine Unterstützung der radialen Steuerbewegung des Drosselkör­ pers 5.

Die die zylindrische Ausnehmung 4 umgrenzende Wandung des In­ nengehäuses 3 kann, wie Fig. 1 gezeigt, Steuerbohrungen 15 aufweisen, die innenseitig vorzugsweise in Höhe des Steuer­ spaltes münden, so daß auch von außen her eine zusätzliche Druckbeaufschlagung zum radialen Einschnüren und Steuern des Drosselkörpers 5 vorhanden ist. Die Steuerbohrungen 15 können radial gerade oder aber schräg mit ihren äußren Eintrittsöff­ nungen näher an der Zuströmseite angeordnet sein, wobei die Schrägstellung bezogen auf eine radiale Ebene etwa bis 50° betragen kann und vorzugsweise 15° beträgt. Die Steuerbohrun­ gen können gleichmäßig verteilt am Umfang angeordnet sein, wo­ bei bedarfsweise auch eine Lagezuordnung zu den Durchgangsöff­ nungen 18 des Drosselkörpers 5 vorgesehen sein kann.

In Fig. 1 ist der Durchflußbegrenzer 1 in ein Zwischenadapter- Gehäuse 2 eingesetzt, welches mit einer Auslaufarmatur verbun­ den werden kann. Abströmseitig kann an das Zwischenadapter-Ge­ häuse z. B ein Strahlregler angeschraubt werden. Die Ausfüh­ rungsform nach Fig. 2 zeigt bereits eine Kombination eines Durchflußbegrenzers 1 mit einem Mundstück 16, in dem sich ein Strahlreglereinsatz 17 befindet.

In den Fig. 6 und 7 ist noch gezeigt, daß die Stau-Ausneh­ mungen 8 im Drosselkörper 5 als am Umfang geschlossene Durch­ gangskanäle ausgebildet sein können. Wie auch bei den außen­ seitig randoffenen Nuten 9 kann die Querschnittsform der Stau-Ausnehmungen 8 praktisch beliebig sein. Die Ausbildung, Anordnung, Form und Anzahl der Stau-Ausnehmungen 8 kann je nach den Erfordernissen und insbesondere in Abstimmung auf das bei bestimmten Druckbereichen geforderte Regelverhalten des Drosselkörpers 5 vorgesehen sein.

Erwähnt sei noch, daß durch die wesentlich erhöhte, elastische Nachgiebigkeit des Drosselkörpers 5, die wesentlich größer ist als die vom Werkstoff allein her vorhandene Elastizität, auch kleinere Bauformen des Drosselkörpers und somit des gesamten Durchflußbegrenzers möglich sind.

Claims (10)

1. Durchflußbegrenzer für in Leitungen strömende Medien, mit einem in einem Gehäuse untergebrachten, sich unter der beim Durchströmen bildenden Druck­ differenz verformenden, je nach seiner Verformung den Durchflußquerschnitt ändernden, elastischen, ringförmigen Drosselkörper, der abströmseitig auf einer Ringschulter aufliegt und mit einem von der Einlaufseite nach der Auslaufseite des Begren­ zers hin verlaufenden, zwischen dem Drosselkörper und einem darin eingreifenden, zentrischen Zapfen gebildeten Durchlaufringraum, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der ringförmige Drosselkörper (5) innerhalb seines auf der Ring­ schulter (7) aufliegenden, außenwandnahen Ringbereiches mehrere in Durchflußrichtung orientierte Stau-Aus­ nehmungen (8) aufweist.

2. Durchflußbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stau-Ausnehmungen als Durchgangs­ öffnungen (8 ) ausgebildet und in Umfangsrichtung vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

3. Durchflußbegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stau-Ausnehmungen als vorzugsweise radial nach außen hin randoffene Nuten (9) ausgebildet sind.

4. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis fünfzehn, vorzugsweise zehn Stauausnehmungen (8) in dem Drosselkörper (5) vorgesehen sind.

5. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (5) einen zuflußseitig kegelförmig auf­ geweiteten, zentralen Durchtritt aufweist und daß der dort von der Abströmseite her eingreifende Zapfen (10) kürzer als die axiale Erstreckung des Drossel­ körpers (5) ist.

6. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauausnehmungen (8) vorzugsweise einen eckigen, ggf. einen runden oder gerundeten Querschnitt haben.

7. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (5) aus weichelastischem, insbesondere lebensmittelechtem Material, vorzugsweise aus einem Elastomer wie Silikon besteht.

8. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, mit einem sich an den in den Drossel­ körper ragenden Zapfen in Strömungsrichtung anschließen­ den Steuerkegel, der sich in einem in Strömungsrichtung vorzugsweise konisch erweiternden Gehäusehohlraum be­ findet, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Steuer­ kegel ein Ringspalt gebildet ist und wobei der Gehäuse­ hohlraum durch einen am Steuerkegel befindlichen Flansch oder Ringflansch mit Durchtrittsöffnungen ver­ schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen in dem Flansch oder Ring­ flansch (12) als Ringschlitze (13) ausgebildet sind.

9. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (4) für den Drosselkörper (5) wenigstens zwei in der die Ausnehmung (4) umgrenzenden Wand be­ findliche und insbesondere diametral angeordnete Steuerbohrungen (15) münden.

10. Durchflußbegrenzer nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerbohrungen (15) nahe der Ring­ schulter (7) der Ausnehmung (4) angeordnet sind und radial gerade oder radial schräg zum Absatz (7) hin verlaufend ausgebildet sind.