DE4424652C2 - Vorrichtung zur Regelung des Volumenstromes eines Mediums in einem Strömungsweg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rege­ lung des Volumenstromes eines Mediums in einem Strömungsweg, insbesondere für eine lufttechnische Anlage, mit einem Sensor zur Ermittlung der Strö­ mungsgeschwindigkeit des Mediums, der an eine Re­ gelschaltung angeschlossen ist, die einen Stellan­ trieb eines querschnittsverstellbaren Drosselele­ ments ansteuert.

Volumenstrom-Regeleinheiten der eingangs genannten Art sind bekannt. Sie weisen einen elektrischen Regler auf, der eine Information über die Strö­ mungsgeschwindigkeit als Eingangsgröße von einem Sensor erhält, wobei die Regelschaltung als Aus­ gangsgröße ein Steuersignal für eine Querschnitts­ verstelleinrichtung (Drosselelement) abgibt, so daß - in Abhängigkeit von dem vom Sensor ermittelten Meßwert - der Querschnitt des Strömungswegs einge­ stellt wird. Nachteilig bei den bekannten Vorrich­ tungen ist, daß zwischen dem Sensor, der stromauf­ wärts der Drossel angeordnet ist, und der Drossel ein Mindestabstand eingehalten werden muß, damit in der Drossel auf den Sensor ausgeübten Rückwirkungen nicht die Funktionssicherheit der Vorrichtung be­ einflussen. Diese Rückwirkungen treten dadurch auf, daß - je nach Stellung des Drosselelements - Strö­ mungsumlenkungen beziehungsweise Strömungsver­ wirbelungen auftreten, die die vom Sensor ermittel­ ten Meßwerte beeinflussen würden, so daß der Sensor beeinflußte und damit nicht richtige Meßwerte er­ mittelt. Aufgrund des erwähnten Abstandes zwischen Sensor und Drosselelement wird die erwähnte Rück­ wirkung weitestgehend ausgeschlossen, das heißt, der Sensor liegt in einer "ungestörten" Strömung und ist somit in der Lage, korrekt zu messen. Vor­ zugsweise ist bei den bekannten Einrichtungen dem Sensor noch ein weiterer Strömungsweg vorgeordnet, um im Bereich des Sensors einen Strömungszustand zu erhalten, der das einwandfreie Arbeiten des Sensors ermöglicht. Insgesamt wird hieraus deutlich, daß die bekannte Vorrichtung aufgrund des erwähnten Ab­ standes zwischen Sensor und Drosselelement eine re­ lativ lange Baugröße aufweist, die dann noch ver­ größert wird, wenn dem Sensor auch noch die vorste­ hend erwähnte Beruhigungsstrecke vorgeschaltet ist. Diese Beruhigungsstrecke ist beispielsweise dann stets notwendig, wenn dem Sensor eine Abzweigstelle oder eine Einmündestelle vorgeordnet ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 42 37 009 ist ein Gasmengen-Einstellsystem bekannt, das eine Querschnittsverstelleinrichtung (Düsennadel) auf­ weist. Der verstellbaren Düsennadel sind Tempera­ tur- und Druckmeßeinrichtungen zugeordnet. Diese sind zur Düsennadel beabstandet, und zwar in Rich­ tung auf die Strömungsquelle versetzt angeordnet. Die Meßeinrichtungen befinden sich somit in einem von der Querschnittsverstelleinrichtung unbeein­ flußten Strömung. Ferner ist eine Positioniersteue­ rung vorgesehen, die über einen Antrieb die Düsen­ nadel bewegen kann und somit eine Querschnittsver­ stellung bewirkt. Die Positioniersteuerung erhält ihre Verstellinformationen über eine Istwertberech­ nungsschaltung, die mit den Druck- und Temperatur­ meßeinrichtungen verbunden ist, und eine Kalibrie­ rungsschaltung. Beide bilden eine Rechnereinheit, die unter Berücksichtigung von Druck und Temperatur die Position der Düsennadel derart berechnet, daß nur eine bestimmte Menge des Mediums durchtritt. Die Verstellung der Düsennadel erfolgt also in Ab­ hängigkeit von bestimmten Parametern, die in einem der Düsennadel vorgelagerten Bereich der Gasführung gemessen werden.

Aus der US-Patentschrift 4,026,321 geht eine Volu­ menstrom-Meßeinrichtung hervor, bei der beidseitig eines pneumatisch verstellbaren Ventils Druckmeß­ sensoren angeordnet sind. Diese ermitteln einen Differenzdruck, der gemeinsam mit der Öffnungsweite des Ventils ausgewertet wird, um einen Soll-Volu­ menstrom einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die baulich nur sehr kleine Abmessungen aufweist, insbesondere nur einen extrem kurzen Strömungsweg besitzt und gleichwohl korrekt und sicher arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor in unmittelbarer Nachbarschaft und insbesondere auf bezüglich der Strömungsrichtung gleicher Höhe zum Drosselelement angeordnet ist, so daß eine Verstellung des Querschnitts eine verfäl­ schende Rückwirkung auf den vom Sensor ermittelten Meßwert der Strömungsgeschwindigkeit hat, und daß die Regelschaltung eine Einrichtung zum Ermitteln der Stellung des Drosselelements und eine Einrich­ tung zur Kompensation der Rückwirkung abhängig von der Stellung des Drosselelements aufweist. Erfin­ dungsgemäß löst man sich somit von dem Gedanken, daß der Sensor störungsfrei arbeiten muß. Vielmehr überwindet man erfindungsgemäß diese Vorgabe, indem man eine Rückwirkung des Drosselelements auf den Sensor bewußt zuläßt. Mithin können Sensor und Drosselelement in unmittelbarer Nachbarschaft zu­ einander angeordnet sein, beispielsweise auf glei­ cher Höhe liegen, wobei dies bedeutet, daß - in Strömungsrichtung betrachtet - Sensor und Dros­ selelement etwa auf gleicher räumlicher Koordinate - in Strömungsrichtung gesehen - liegen. Dadurch be­ sitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine extrem kurze Bauform und läßt sich somit auch bei ungün­ stigen Platzverhältnissen ideal in eine Gesamtein­ richtung, beispielsweise eine lufttechnische An­ lage, integrieren. Im Falle einer lufttechnischen Anlage handelt es sich bei dem Medium um Luft. Da­ durch, daß man erfindungsgemäß die Rückwirkung auf den Sensor einwirken läßt und somit verfälschte Meßwerte erhält, würde dies nicht zu einer korrek­ ten Regelung des Volumenstromes führen, wenn nicht - erfindungsgemäß - eine Korrektur erfolgt. Diese Korrektur wird von der Kompensationseinrichtung vorgenommen, die Teil der Regelschaltung ist. Die Kompensationseinrichtung erhält eine Information im Hinblick auf die Stärke der Rückwirkung und korri­ giert den mit Rückwirkung behandelten Meßwert des Sensors derart, daß insgesamt eine korrekte Rege­ lung des Volumenstromes erfolgt. Hierzu ermittelt die Kompensationseinrichtung zunächst die Stellung des Drosselelements und erhält damit eine Informa­ tion darüber, wie und in welcher Größenordnung die Rückwirkung vorliegt. Die Kompensationseinrichtung wählt dann - entsprechend der vorliegenden Stellung des Drosselelements - eine Korrekturgröße, die bei der weiteren Bearbeitung der Daten Berücksichtigung findet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß das Drosselelement eine Regelklappe ist.

Vorzugsweise kann auch vorgesehen sein, daß das Drosselelement eine Stellblende mit einstellbarem Durchlaßquerschnitt (Irisblende) ist.

Als Sensor kann bevorzugt ein Anemometer eingesetzt werden. Eine derartige Einrichtung arbeitet auf thermischem Wege. Sie weist beispielsweise einen Heizdraht auf, der von dem Medium (Luft) angeströmt wird. Die Heizleistung, die erforderlich ist, um die in Folge der Lufteinströmung bewirkte Abkühlung zu kompensieren, ist ein Maß für die Strömungsge­ schwindigkeit des Mediums.

Ferner kann vorgesehen sein, daß der Sensor eine statische Druckmeßeinrichtung ist. Es ist jedoch auch möglich, daß eine dynamische Druckmeßeinrich­ tung nach Prinzip Anemometer eingesetzt wird.

Sofern der Sensor ein Druckdifferenzmesser ist, der die statischen Drücke des Mediums vor und hinter einem Strömungswiderstand mißt, liegt eine stati­ sche Messung vor. Bei dieser statischen Messung werden die vor und hinter dem Strömungswiderstand vorliegenden statischen Drücke abgegriffen, was beispielsweise mittels einer Membran erfolgt, die Kammern abtrennt, welche die Drücke vor und hinter dem Strömungswiderstand aufweisen. Mithin steht an der Membran die Wirkdruckdifferenz zur Verfügung, wobei die Verformung der Membran ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit ist.

Bei der dynamischen Messung wird das Druckgefälle an dem Strömungswiderstand dazu benutzt, um im Druckaufnehmer einen kleinen Bypass-Luftstrom von der Plus- zur Minus-Druckentnahme (stromaufwärts vor dem Strömungswiderstand sowie stromab zum Strö­ mungswiderstand) zu erzeugen. Der Bypass-Luftstrom wird über ein thermisches Anemometer geführt, dessen Ausgangsspannung proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist.

Bei dem erwähnten Strömungswiderstand kann es sich beispielsweise um eine Meßblende handeln.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Querschnittsver­ stelleinrichtung eine Blende ist, die im offenen Zustand die Meßblende bildet und in weiter ge­ schlossenem Zustand die Funktion der Stellblende aufweist. Eine derartige Blende übernimmt somit eine Doppelfunktion, indem sie einerseits für die Ermittlung der Meßwerte herangezogen wird und an­ dererseits das Drosselelement bildet.

Die Kompensationseinrichtung weist bevorzugt einen Speicher auf, in dem die Korrekturwerte eingespei­ chert sind. Beispielsweise sind in dem Speicher ein Kennlinienfeld oder eine Wertetabelle abgelegt, wo­ bei in Abhängigkeit von der Drosselstellung des Drosselelements entsprechende Korrekturwerte dem Kennlinienfeld beziehungsweise der Tabelle entnom­ men werden, um die Rückwirkung des Drosselelements auf die Meßwerte des Sensors zu kompensieren. Im Falle eines Kennlinienfeldes entspricht der jeweils vorliegenden Stellung des Drosselelements eine be­ stimmte Kennlinie, das heißt, im Speicher ist nicht nur eine Kennlinie, sondern ein gesamtes Kennli­ nienfeld abgelegt.

Bevorzugt ist die Meßblende von einem quer zur Strömungsrichtung im Stromungsweg angebrachten, einen Teil des Querschnitts des Strömungsweges ein­ nehmenden Trennwandelement gebildet. Dieses Trenn­ wandelement kann - beispielsweise bei einem im Quer­ schnitt kreisförmigen Rohr, das den Strömungsweg bildet - eine Kreisblende sein. Alternativ ist je­ doch auch möglich, daß sich das Trennwandelement nur über einen Teil des Umfangs des Rohres er­ streckt, beispielsweise die Form eines Halbmonds aufweist, wobei vor und hinter dem Trennwandelement Meßfühler des Sensors angeordnet sind, um den Dif­ ferenzdruck zu ermitteln. Hierdurch ergeben sich folgende Vorteile: geringerer Strömungsverlust (Druckverlust) sowie geringeres Geräusch.

Bevorzugt können mehrere Sensoren vorgesehen sein, deren Meßwerte entsprechend verarbeitet werden. Diese Sensoren sind insbesondere über den Umfang des den Strömungsweg bildenden Rohres verteilt an­ geordnet, wodurch baulich bedingte und auch lagebe­ dingte Fehler bei der Ermittlung der Strömungsge­ schwindigkeit weitestgehend eliminiert werden, da aus den von den verschiedenen Sensoren kommenden Meßwerten ein Mittelwert oder dergleichen gebildet wird. Dies kann vorzugsweise über eine Druckmeßleitung als Ringleitung erfolgen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Sensor in einer Ausnehmung oder in einem Loch in der Wan­ dung des Strömungswegs befestigt, vorzugsweise dort eingeklipst wird. Die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht sich dadurch erheblich, da die Befestigung des Sensors an der gewünschten Stelle durch Einkleben, Einklipsen oder dergleichen auf einfache Weise herbeigeführt werden kann, wobei der Sensor selbst auch das Trennwandelement zur Er­ zeugung des Strömungswiderstandes mit aufweisen kann. Beispielsweise ist auf diese Art und Weise möglich, sehr einfach auch mehrere Sensoren über den Umfang des Rohres verteilt zu befestigen.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zwar zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vor­ richtung zur Regelung eines Volumen­ stroms,

Fig. 2 eine Vorrichtung mit zwei Sensoren,

Fig. 3 eine Stirnansicht auf die Vorrichtung der Fig. 2,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung,

Fig. 5 eine Stirnansicht auf eine Vorrichtung mit mehreren Sensoren,

Fig. 6 einen einklipsbaren beziehungsweise ein­ klebbaren Sensor der Vorrichtung,

Fig. 7 eine gegenüber der Fig. 1 detailliertere Darstellung,

Fig. 8 ein Blockschaltbild,

Fig. 9 eine Vorrichtung mit direkter Geschwin­ digkeitsmessung des Mediums,

Fig. 10 ein mit der Vorrichtung versehenes Kipp­ fenster,

Fig. 11 eine Dachfensteranordnung,

Fig. 12 und 13 die Vorrichtung zur Ermittlung der Strö­ mungsrichtung und

Fig. 14 eine mit Hitzdraht-Meßfühler ausgestatte­ te Vorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt - in schematischer Darstellung - eine Vorrichtung 1 zur Regelung des Volumenstromes (Pfeil 2) eines Mediums, nämlich Luft, in einem Strömungsweg 3, der als im Querschnitt kreisförmi­ ges Rohr 4 ausgebildet ist. Derartige Volumenstrom- Regeleinheiten sind zur Regelung des Luftstroms in lufttechnischen Anlagen angeordnet.

Die Vorrichtung 1 weist einen Sensor 5 zur Ermitt­ lung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem Rohr 4 auf. Ferner ist eine elektrische Regelschal­ tung 6 vorgesehen, die Eingänge 7 und 8 und einen Ausgang 9 aufweist. Der Eingang 7 ist mit dem Sen­ sor 5 verbunden. Ferner ist innerhalb des Rohres 4 eine Querschnittsverstelleinrichtung 10 angeordnet, die als Drosselelement 11 ausgebildet ist. Es han­ delt sich beim Drosselelement 11 um eine Klappe 12 mit ovaler Grundfläche, die um eine zentral ange­ ordnete Achse 13 mittels eines Stellantriebs M verdreht werden kann, um somit auf diese Art und Weise den Strömungsquerschnitt im Rohr 4 einzustellen. Der Stellantrieb der Klappe 12 ist an den Ausgang 9 der Regelschaltung 6 angeschlossen. Ferner ist ein Fühler mit der Klappe 12 verbunden, der die Stellung der Klappe 12 ermittelt und entsprechende Daten an den Eingang 8 der Regel­ schaltung 6 liefert. Dem Eingang 8 wird das Signal I zugeführt, das dem Istwert der Stellung des Dros­ selelements 11 entspricht. Am Ausgang 9 wird die Ausgangsgröße (Regelgröße) Y abgegeben, die die Drosselstellung der Klappe 12 herbei führt.

Im Innern des Rohres 4 befindet sich ein Strömungs­ widerstand 14, der als Kreisblende 15 ausgebildet ist. Mittels vor und hinter der Kreisblende 15 in das Innere des Rohres 4 mündenden Röhrchen 16 und 17 wird der statische Druck ermittelt, wobei die bei­ den Druckwerte einer Druckkammer 18 zugeführt wer­ den, die eine Membran aufweist. Aufgrund des sich ausbildenden Differenzdrucks Δp erfolgt eine ent­ sprechende Auslenkung der Membrane, die ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr 4 darstellt. Entsprechende Daten werden an die Eingänge 7 der Regelschaltung 6 geliefert.

Die Regelschaltung 6 weist ein Kennlinienfeld 19 einer Kompensationseinrichtung 20 auf. Mittels der Kompensationseinrichtung 20 werden Rückwirkungen der Querschnittsverstelleinrichtung 10 auf die vom Sensor 5 ermittelten Meßwerte berücksichtigt.

Die Vorrichtung 1 weist insbesondere folgende Be­ sonderheit auf. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, befindet sich der Sensor 5 auf gleicher Höhe - in Strömungsrichtung (Pfeil 2) betrachtet - wie die Querschnittsverstelleinrichtung 10 (Drosselelement 11). Beide Teile liegen somit in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander, also ganz anders als im Stande der Technik, bei dem der Sensor dem Drossel­ element - in Strömungsrichtung gesehen - vorgeordnet ist, wobei der Abstand bevorzugt (1 bis 2) · D beträgt, wobei D den Durchmesser des Rohres 4 kennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 arbeitet folgen­ dermaßen: Mittels des Fühlers wird - in Abhängigkeit von der derzeitig vorliegenden Stellung der Klappe 12 - die Klappenstellung und damit die Lage des Drosselelements 11 der Regelschaltung 6 als Wert I zugeführt. Dies führt dazu, daß die Regelschaltung 6 aus dem Kennlinienfeld 19 eine bestimmte, der Stellung des Drosselelements 11 entsprechende Kenn­ linie auswählt. Ferner wird mittels des Sensors 5 die Geschwindigkeit der Luft im Rohr 4 ermittelt und - entsprechend der ausgewählten Kennlinie - der Drosselwert (Y) bestimmt und als Ausgangsgröße dem nicht dargestellten Stellantrieb der Klappe 12 zu­ geführt, der eine entsprechende Klappenstellung einstellt. Dadurch, daß eine bestimmte Kennlinie aus dem Kennlinienfeld 19 ausgewählt wurde, werden auf die Meßwerte des Sensors 5 verfälschende Rück­ wirkungen eliminiert, die daraus resultieren, daß das Drosselelement 11 die Strömungsverhältnisse im Rohr 4 beeinflußt, wobei diese Beeinflussung wie­ derum Auswirkungen auf die vom Sensor 5 ermittelten Meßwerte hat. Ändert sich aufgrund des Regelverhal­ tens die Stellung der Klappe 12, so führt dies zu einem entsprechenden Signal des Fühlers, der dem Eingang 8 der Regelschaltung 6 zugeführt wird, wo­ durch eine entsprechende andere Kennlinie des Kenn­ linienfeldes 19 ausgewählt und mittels der Werte des Sensors 5 wiederum ein Regelvorgang ausgelöst wird, der zu der notwendigen Verstellung der Klappe 12 führt.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Sensor 5 - anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 - zwei Differenzdruckaufnehmer 21 aufweist, so daß dem Strömungsweg 3 somit zwei Sensoren 5 zugeordnet sind, die sich an unterschiedlicher Stelle am Um­ fang des Rohres 4 befinden. Auf diese Art und Weise kann durch Mittlung der Meßergebnisse beider Senso­ ren 5 eine mögliche Fehlmessung aufgrund der Ein­ baulage oder sonstiger individueller Gegebenheiten der gesamtlufttechnischen Anlage verringert werden. Der Fig. 2 ist ferner zu entnehmen, daß in Schließstellung der Klappe 12, aufgrund ihrer elliptischen Formgebung, eine Schräglage im Rohr 4 eingenommen ist, um einerseits den Raum für den Strömungswiderstand 14 und die Sensoren 5 zu schaf­ fen und andererseits ein Verklemmen in dem Rohr 4 zu verhindern.

Gemäß Fig. 3 ist der jedem Sensor 5 zugeordnete Strömungswiderstand 14 nicht als Kreisblende, son­ dern jeweils als halbmondförmiges Trennwandelement 22 ausgebildet. Die beiden Trennwandelemente 22 stehen sich im Hinblick auf die Längsachse des Rohrs 4 diametral gegenüber. Beide Sensoren 5 sind über eine Schlauchverbindung 23 miteinander gekup­ pelt, um eine Mittelwertbildung der Meßergebnisse herbeizuführen.

Gemäß Fig. 4 ist es ferner möglich, die Quer­ schnittsverstelleinrichtung 10 als Blende 24 aus zu­ bilden, die vorzugsweise eine Kreisblende sein kann, wobei die in der Fig. 4 dargestellte Stel­ lung der Blende 24 der Offenstellung entspricht. In der Offenstellung bleibt eine gewisse Drosselstel­ lung erhalten, wobei diese Stellung eine Meßblende 25 (Irisblende) für die Ermittlung der Meßwerte des Sensors 5 bildet. Von dieser Stellung ausgehend kann die Blende 24 weiter geschlossen werden, wobei hierdurch die Funktion einer Stellblende 26 herbeigeführt wird, um das Drosselelement 11 zu realisieren.

Gemäß Fig. 5 sind drei Sensoren 5 im Winkel von 120° versetzt zueinander über den Umfang des Rohres 4 angeordnet, die mittels geeigneter Schlauchver­ bindungen 27 zur Bereitstellung eines Mittelwerts miteinander verbunden sind.

Bevorzugt weist jeder Sensor 5 ein Meßglied 28 (Fi­ gur 6) auf, das in ein Loch 29 in der Wandung 30 des Rohres 4 eingeklipst oder eingeklebt werden kann. Mit einem Trennwandelement 22 ragt das Meß­ glied 28 in das Innere des Rohres 4, wobei auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des Trennwandelements jeweils eine Meßöffnung 31 zur Ermittlung des statischen Drucks vorgesehen ist. Diese Meßöffnungen 31 sind mit auf der sich außer­ halb des Rohres 4 befindlichen Seite des Meßglieds 28 angeordneten Anschlüssen 32 verbunden, die zu der vorstehend erwähnten Druckkammer 18 führen.

Die Fig. 7 zeigt - gegenüber der Fig. 1 - eine de­ tailliertere Darstellung der Vorrichtung 1. Von der Druckkammer 18 des als Differenzdruckmesser ausge­ bildeten Sensors 5 kommt ein Differenzdrucksignal, das mittels einer elektronischen Schaltung 33 in eine der Druckdifferenz Δp entsprechende Spannung u umgewandelt wird. Diese wird durch Bildung von √ in der elektrischen Regelschaltung 6 mittels eines Linearisierungsgliedes der elektrischen Regelschal­ tung 6 linearisiert. Der Ausgang des Linearisie­ rungsglieds führt zu einem Stellungsglied 35, das auch der Kalibrierung der Vorrichtung 1 dient. Das Stellungsglied 35 erhält als Eingangsgröße den Ist­ wert I der momentanen Stellung der Klappe 12. Der Ausgang des Stellungsglieds 35 ist mit dem Regler der Regelschaltung 6 verbunden. Über einen Eingang 36 wird der Regelschaltung 6 ein Sollwert vorgege­ ben, der beispielsweise im Bereich zwischen 0 und 10 Volt liegen kann und - wiederum beispielsweise - von einem externen Temperaturregler kommt.

In der Fig. 7 deutet der Pfeil 2 wiederum die Richtung des Volumenstroms an, der die Vorrichtung 1 durchsetzt. Selbstverständlich ist es auch mög­ lich, die Vorrichtung mit einem Volumenstrom zu be­ treiben, der entgegengesetzt der Richtung des Pfei­ les 2 verläuft, da der als Differenzdruckmesser ausgebildete Sensor 5 dies durch entsprechende Vor­ zeichenumkehr (vergleiche Plus- und Minus-Zeichen in Fig. 7) erkennt.

In der Fig. 8 ist ein Blockschaltbild dargestellt, das das erfindungsgemäße Prinzip erläutert. Zur Er­ mittlung des Volumenstroms wird im Bereich des Strömungswiderstands 14 die Druckdifferenz Δp er­ mittelt, die in eine entsprechende Spannung u umge­ wandelt wird. Dies erfolgt mittels der elektrischen Schaltung 33. Anschließend wird zur Linearisierung die Wurzel aus dem Wert der Spannung u gezogen und das Er­ gebnis mit dem Faktor K multipliziert, der die mo­ mentane Stellung des Drosselelements 11 berücksich­ tigt.

Die Fig. 9 deutet eine Variante an, bei der die Geschwindigkeitsmessung des Volumenstroms direkt auf elektrischem Wege durchgeführt wird. Es liegt kein Differenzdruckmesser vor, sondern ein im Be­ reich der Engstelle liegendes Element 37, zum Bei­ spiel ein Hitzdraht eines Hitzdrahtmeßfühlers 38, der eine der Geschwindigkeit des Mediums entspre­ chende Spannung u abgibt.

In der Fig. 10 ist ein Anwendungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt, die mit ei­ nem Fenster 39 zusammenwirkt. Anstelle des Fensters 39 kann auch eine Lüftungsklappe oder dergleichen ähnlich wirkende Elemente treten. Es sei davon ausgegangen, daß es sich bei dem Aus­ führungsbeispiel der Fig. 10 um ein Kippfenster oder Klappfenster handelt, dessen Fensterflügel 40 sich in einer Schwenkstellung gemäß Winkel α befindet′. Der Fensterflügel 40 weist in seinem unteren Bereich ein Scharnier 41 auf. In der Laibung 42 des Fensters 39 befindet sich - auf der dem Scharnier 41 gegenüberliegenden Seite - der Strömungswiderstand 14, der beispielsweise als Stauleiste (lineares Element) ausgebildet sein kann. Beidseitig der Stauleiste wird eine Druckmes­ sung mittels des Sensors 5 durchgeführt. Aufgrund des mit Membrane versehenen Diffe­ renzdruckmessers ergeben sich - wie dargestellt - Plus- und Minus-Werte, so daß die Strömungsrichtung erkannt werden kann. Insofern sind derartige Anord­ nungen auch für eine Luftmengenbilanz geeignet, das heißt, der möglicherweise in einen Raum hineinströ­ mende und/oder aus diesem Raum herausströmende Vo­ lumenstrom wird integriert, so daß insgesamt der Luftaustausch beurteilt werden kann. Beispielsweise ist es möglich, die Vorgabe eines zweifachen stünd­ lichen Luftwechsels des dem Fenster 39 zugeordneten Raumes auf diese Art und Weise zu realisieren, in­ dem eine entsprechende Öffnungsstellung (Winkel α) des Fensters 39 herbeigeführt wird. Weist der Raum mehrere Fenster auf, so sind die einzelnen Vorrich­ tungen elektrisch untereinander zu verschalten, um die Gesamt-Luftmengenbilanz zu erhalten.

In der Fig. 11 ist eine entsprechende Anordnung gemäß Fig. 10 gezeigt, wobei sich jedoch hier das Fenster 39 im Bereich eines Dachs 44 eines Gebäudes 45 befindet. Selbstverständlich sind die Anwendun­ gen der Fig. 10 und 11 nur Beispiele für den Einsatz der Vorrichtung 1, die den Einsatz der Er­ findung selbstverständlich nicht auf Fenster be­ schränkt, sondern es können auch andersartig ge­ staltete, der Luftdrosselung dienende Elemente für entsprechende Lüftungszwecke mit der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung 1 ausgestattet werden.

In den Fig. 12 und 13 ist die Strömungsrichtung (Pfeil 2) einmal in der einen Richtung und einmal in umgekehrter Richtung dargestellt. Es ist erkenn­ bar, daß bei Strömungsrichtungsumkehr sich die Vor­ zeichen der vom Sensor 5 des Differenzdruckmessers ermittelten Drücke umkehren, so daß die Regelschal­ tung 6 die Richtung des Volumenstroms erkennen kann. Damit ist ein Ein- oder Ausströmen zu unter­ scheiden.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 14 ist anstelle des Differenzdruckmessers der bereits in Fig. 9 erwähnte Hitzdrahtmeßfühler 38 eingesetzt, dessen Hitzdraht (Element 37) auf konstanter Temperatur gehalten wird, wobei sich - in Abhängigkeit vom Vo­ lumenstrom - ein entsprechender Kühleffekt ein­ stellt. Der Wert der Spannung, der erforderlich ist, die Temperatur des Hitzdrahtes zu halten, stellt ein Maß für den Volumenstrom dar. Dies alles zeigt, daß grundsätzlich bei dem Hitzdrahtmeßfühler 38 keine Richtungsbestimmung des Volumenstroms mög­ lich ist. Allerdings läßt sich auf direktem Wege eine Geschwindigkeitsmessung durchführen. Sofern allerdings am Einsatzort, beispielsweise ein Ge­ bäude, eine zum Beispiel digitale Regelung der Raumbelüftung vorliegt, bei der die Außentemperatu­ ren und auch die Raumtemperaturen erfaßt und be­ kannt sind, können auch Luftmengenbilanz-Messungen durchgeführt werden, das heißt, es ist möglich, auch hier die Richtung des Volumenstroms zu bestim­ men. Dies erfolgt dadurch, daß die direkten Geschwindigkeitsmesser - wie der Hitzdrahtmeßfühler 38 - stets auch eine Temperaturmessung vornehmen können, dadurch, daß sie Mittel aufweisen, um eine Temperaturkompensation vorzunehmen. Diese Mittel sind somit geeignet, eine Temperaturmessung durch­ zuführen und die ermittelte Temperatur mit der Außentemperatur und mit der entsprechenden Raumtem­ peratur zu vergleichen. Aus diesem Vergleich kann dann auf die Strömungsrichtung des Mediums ge­ schlossen werden.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Regelung des Volumenstromes ei­ nes Mediums in einem Strömungsweg, insbesondere für eine lufttechnische Anlage, mit einem Sensor zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit des Medi­ ums, der an eine Regelschaltung (6) angeschlossen ist, die einen Stellantrieb (M) eines querschnitts­ verstellbaren Drosselelements (10, 11) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) in un­ mittelbarer Nachbarschaft und insbesondere auf be­ züglich der Strömungsrichtung gleicher Höhe zum Drosselelement (10, 11) angeordnet ist, so daß eine Verstellung des Querschnitts eine verfälschende Rückwirkung auf den vom Sensor (5) ermittelten Meßwert der Strömungsgeschwindigkeit hat, und daß die Regelschaltung (6) eine Einrichtung zum Ermit­ teln der Stellung des Drosselelements und eine Ein­ richtung (20) zur Kompensation der Rückwirkung ab­ hängig von der Stellung des Drosselelements auf­ weist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Drosselelement (10, 11) eine Re­ gelklappe (Klappe 12) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Drosselelement (10, 11) eine Stellblende (26) mit einstellbarem Durchlaßquer­ schnitt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) ein Anemometer ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) eine statische Druckmesseinrichtung ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) eine dy­ namische Druckmesseinrichtung ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) ein Dif­ ferenzdruckaufnehmer (21) ist, der die statischen Drücke des Mediums vor und hinter einem Strömungs­ widerstand (14) mißt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strömungswiderstand (14) eine Meßblende (25) ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drossel­ element (10, 11) eine Blende (24) ist, die im offe­ nen Zustand die Meßblende (25) bildet und im weiter geschlossenen Zustand zusätzlich die Funktion der Stellblende (26) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensa­ tionseinrichtung (20) ein in der Regelschaltung (6) zugeordnetes Kennlinienfeld (19) enthält oder eine der Regelschaltung (6) zugeordnete Wertetabelle ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende (25) von einem quer zur Strömungsrichtung im Strö­ mungsweg (3) angebrachten, einen Teil des Quer­ schnitts des Strömungswegs (3) einnehmenden Trenn­ wandelement (22) gebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Senso­ ren (5) vorgesehen sind, deren Meßwerte verarbeitet werden.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) in einer Ausnehmung oder in einem Loch (29) in der Wandung (30) des Strömungswegs (3) befestigt, vor­ zugsweise dort eingeklipst wird.