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Strömungsmengenmesser, insbesondere für mit Rücklauf arbeitende Olbrenner
Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bestimmen der Differenz zweier Strömungsmengen,
insbesondere zur Ermittlung der verbrauchten Ölmenge bei Rücltlaufbrennern, insbesondere
für Regelzwecke (z. B. Verbrennungsregelung).
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Während bei den ohne Rücklauf arbeitenden Brennern die diesen zufließende
Olmenge relativ einfach bestimmt werden kann, liegen die Verhältnisse bei den mit
Olrücklauf arbeitenden Brennern wesentlich anders. Zur Bestimmung der verbrauchten
Ölmenge hat man dort vorgeschlagen, die Zulaufmenge konstant zu halten und je nach
der gewünschten Brennerleistung einen kleineren oder größeren Teil dieser Menge
zur Pumpe zurückzuführen. Aus der Rücklaufmenge bzw. der Stellung des Rückflußventils
läßt sich dann ein Maß für die vom Brenner verbrauchte Ölmenge gewinnen.
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Dieses Verfahren ist jedoch recht ungenau und auch nur brauchbar,
wenn für jeden Brenner eine besondere, mit konstanter Drehzahl laufende Pumpe vorhanden
ist. Man hat auch schon vorgeschlagen, der Zu- und Rücklaufleitung je einen - Volumenmesser
zuzuordnen und deren Zählwerkswellen durch ein Differentialgetriebe zu verbinden,
so daß man die Drehzahl der Differentialwelle als Maß für die verbrauchte Ölmenge
benutzen kann. Dieses Verfahren, das recht genaue Resultate liefert, läßt insofern
noch zu wünschen übrig, als die erforderlichen Volumenmesser noch relativ teuer
sind.
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Zur Summation von Strömungsmengen, z. B. von verschiedenen Brennstoffmengen,
sind pneumatisch arbeitende Anordnungen bekanntgeworden, bei
denen
durch je einen Wandler Luftströme erzeugt werden, deren Menge den jeweiligen Brennstoffströmen
proportional ist, und bei denen dann die einzelnen Luftströme zusammengeführt werden
und ihre Summe z. B. durch eine Blende gemessen wird.
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Bei der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe muß
jedoch die Rücklaufmenge von der Zulaufmenge abgezogen werden, und dieses ist mit
der letztgenannten Einrichtung nicht ohne weiteres möglich.
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Die Erfindung weist nun einen Weg, auf welchem mit Hilfe von derartigen
zuverlässig arbeitenden Wandlern die vorliegende Aufgabe doch in einfacher Weise
gelöst wird.
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Gemäß der Erfindung wird der Zulaufleitung ein üblicher Wandler zugeordnet,
der einen der Zulaufmenge proportionalen Luftstrom erzeugt. Ein zweiter, der Rücklaufleitung
zugeordneter Wandler steuert nun nicht einen zweiten gesonderten Luftstrom, sondern
er läßt durch Steuerung eines Auslaßventils eine dem Rückfluß proportionale Luftmenge
aus der Leitung abströmen, in welche der der Zulaufleitung zugeordnete Wandler Luft
einliefert. Hierbei ist, um diese Abströmung zu ermöglichen, dem Auslaßventil ein
Druckregler vorgeschaltet, der dafür sorgt, daß in der Verbindungsleitung der beiden
Wandler stets ein Druck aufrechterhalten wird, der imstande ist, die maximale Rücklaufmenge
durch das Auslaßventil herauszutreiben. Der Überschuß der Zufluß luftmenge über
die Abflußluftmenge fließt durch eine an der Verbindungsleitung der beiden Wandler
abzweigende Meßleitung ab und kann dann z. B. durch eine in letzterer angeordnete
Blende bestimmt werden. Diese Abflußmenge entspricht der zu bestimmenden Differenz
zwischen den beiden Strömungsmengen, also z. B. im Falle des Rücklaufbrenners der
verbrauchten Ölmenge, welcher mittels eines bekannten Reglers die zugehörige Verbrennungsluftmenge
nachgesteuert werden kann.
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Die Zeichnung veranschaulicht im Schema ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Mit 22 sind ein oder mehrere Brenner angedeutet, denen mittels einer
Pumpe 23 aus einem Vorratsbehälter 26 über die Leitung 24 Öl zugeführt wird.
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Das von den Brennern nicht verbrauchte Öl gelangt über die Rücklaufleitung
25 wieder in den Vorratsbehälter 26. Die an den Brennern verbrauchte Ö1-menge ergibt
sich aus der Differenz der von der Pumpe geförderten und der zum Vorratsbehälter
-zurückfließenden menge. Es besteht nun die Aufgabe, diesen Differenzwert zu bestimmen
und einen letzterem verhältnisgleichen Luftdruckwert zu erzeugen, der als Maß für
die verbrauchte Olmenge auf einen die Verbrennungsluft bestimmenden Regler 27 (Strahlrohrregler)
wirken soll. Zu diesem Zweck sind der Zu- und Rücklaufleitung zwei pneumatische
Wandler zugeordnet. Der zulaufseitige umfaßt im wesentlichen die in der Zulaufleitung
24 liegende Meßblende Bz, die Membransysteme I, 2 und 5, 6 mit Hebel 9 und Blende
14.
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Hierbei trägt, wie ersichtlich, der Hebel g am Ende eine Fahne I0,
die einen Luftstrom zwischen einer feststehenden Ausblasedüse II und einer ebenfalls
fest angeordneten Auffangdüse I2 steuert. Der zugeführte Luftdruck beträgt beispielsweise
300 mm WS = konst.; der ausgesteuerte Luftdruck geht- in die -Leitung I3, welche
die obenerwähnte Blende 14 enthält. Der Differenzdruck an der Blende Bz wirkt auf
die Membranen I, 2, deren Kräfte von den Membranen 5, 6 ausgewogen werden. Der rücklaufseitige
Wandler umfaßt im wesentlichen die in der Rücklaufleitung 25 liegende Meßblende
Br, die Membransysteme 3, 4 und 7, 8 mit Hebel I8 und die in der Verbindungsleitung
I3 der beiden Wandler liegende Blende 15. Hierbei ist hinter der Blende 15 eine.Ausflußdüse
I6 angeordnet, die von einer Prallplatte I7 gesteuert wird. Zwischen den beiden
Blenden 14 und 15 ist ein einfacher Druckregler 19 angeordnet, auf dessen Funktion
noch später eingegangen wird. Von der Verbindungsleitung I3 zweigt die eine Meßblende
20 enthaltende Meßleitung 28 ab. Bei 2I wird der gesuchte Luftdruck als Maß für
die verbrauchte Öl menge abgenommen. Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Durch die
Fahne 10 wird in 14 eine Luftmenge gesteuert, deren Differenzdruck e im Membransystem
5, 6 dem Druckverhältnis im Membransystem I, 2 das Gleichgewicht hält. Jeder Ölmenge
auf der Zulaufseite ist eine bestimmte Luftmenge bei I4 eindeutig zugeordnet. Die
gleichen Verhältnisse herrschen auf der Ölrückfiußseite an der Blende 15 durch Steuerung
der Prallplatte 17 an der Düse I6 mittels des Membransystems 3, 4, 7, 8: Dieser
zweite rücklaufseitige Wandler steuert also nicht wie der zulaufseitige Wandler
- einen zweiten besonderen Luftstrom, sondern er läßt durch Steuerung des Auslaßventils
I6 eine dem Ölrückflnß proportionale Luftmenge aus der Leitung I3 abströmen. Ist
also die durch die Leitung 25 zurückfließende Ölmenge kleiner als die von der Pumpe
23 durch die Leitung 24 beförderte Menge (Unterschied entspricht dem Verbrauch an
den Brennern), so muß die Differenz der diesen Ö1-mengen entsprechenden Luftmengen
bei 14 und 15 zwangläufig durch die Leitung 28 abströmen. Da der Abfluß aus dieser
Leitung in den freien Raum erfolgen kann, wird zur Messung der abströmenden Luftmenge
mittels der Blende 20 nur die eine bei 21 angeschlossene Überdruckleitung benötigt.
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Dieser Druck ist somit ein Maß für die an den Brennern verbrauchte
Ölmenge. Der in der Verbindungsleitung 13 vorgesehene einfache Druckregler 19 hat
die Aufgabe, den statischen Druck in dieser Leitung auf einen solchen Wert zu halten,
daß die Prallplatte I7 stets die Möglichkeit erhält, den erforderlichen Differenzdruck
bei 15 herzustellen. Die Ungleichförmigkeit dieses Druckreglers, die durch die Federkraft
bei verschiedenen Stellungen des Ventilkegels hervorgerufen wird und den statischen
Druck in der Leitung I3 verändert, hat auf die Meßgenauigkeit keinen Einfluß, da
die Fahne 10 und die Prallplatte I7 sofort wieder auf die richtigen Differenzdrücke
und die hier hindurchgehenden Luftmengen nachregeln.
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Wird bei konstanter Ölzulaufmenge die Rücklaufmenge größer, sinkt
also der Ölverbrauch, so arbeitet die Einrichtung wie folgt: Der Differenzdruck
in 3, 4 steigt, die Prallplatte 17 öffnet, der Differenzdruck bei 15 und in 7, 8
nimmt zu. Die bei I6 ausfließende Luftmenge wird somit größer.
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Da die Durchflußmenge bei 14 unverändert ist, muß weniger Luft durch
die Leitung 28 ausfließen.
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Der Differenzdruck an der Meßblende 20 wird kleiner und somit auch
der bei 21 abgenommene Druck als Maß für die an den Brennern geringer gewordene
Verbrauchsmenge. Der Regler 27 steuert eine entsprechend geringere Verbrennungsluftmenge
ein.
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Wird die Ölrückflußmenge bei konstanter Ölzulaufmenge kleiner, steigt
also der Ölverbrauch, so ergeben sich die umgekehrten Verhältnisse: Der Differenzdruck
in 3, 4 sinkt, die Prallplatte I7 schließt und der Differenzdruck bei 15 und in
7, 8 nimmt ab, so daß die aus der Düse I6 ausfließende Luftmenge kleiner wird. Da
die Durchflußmenge bei I4 unverändert ist, muß mehr Luft aus der Meßleitung 28 fließen.
Damit wächst der Differenzdruck an der Meßblende 20 und der bei 21 abgenommene Druck
als Maß für die an den Brennern größer gewordene Verbrauchsmenge. Der Regler 27
reagiert mit der Einsteuerung einer entsprechend größeren Verbrennungsluftmenge.