DE949904C - Stroemungsteiler - Google Patents

Description

• Strömungsteiler Die Erfindung betrifft Strömungsteiler, bei denen der Teilstrom hinter dem Ventil des Strömungsteilers einem Staudruck unterworfen ist, und be deckt, diese Strömungsteiler dahin zu verbessern, daß die Genauigieit der Messung durch den statischen Druck in der Hauptleitung nicht beeinflußt wird, daß also unabhängig von diesem statischen Druck der Strömungsteiler einen Teilstrom aus der Hauptleitung abzweigt, der der Durchfluß menge in der Hauptleitung verhältnisgleich ist. Die Erfindung besteht darin, daß der Staudruck dem statischen Druck in der Hauptleitung im wesentlichen verhältnisgleich ist. Es ist bereits vorgeschlagen worden, mit einem Staudruck zu arbeiten, der das Druckgefälle am Strömungsteilerventil auf gleicher Höhe hält. Bei diesem vorgeschlagenen Verfahren ist die Ausströmgeschwindigkeit am Strömungsteilerventil kleiner als die Schallgeschwindigkeit, so daß ein Staudruck in den Strömungsteilerraum auf der Ventilseite dringt, der das Meßergebnis fälscht. Bei statischen Drücken im S-trömungsteiler von mehr als I bis 1,2 atü ist das vorgeschlagene Verfahren unbrauchbar.
• Die Zeichnung bringt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt Fig. I das erste Ausführungsbeispiel in axialem Längsschnitt; die Fig. 2 und 3 zeigen je eine Abänderung; Fig. 4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel.
• Beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. I) besteht das Gehäuse des Strömtungsteilers aus zwei Teilen I und 2 und ist durch die Membran 3 in zwei Räume 4 und 5 unterteilt, die durch die Leitungen 6 und 7 mit der Hauptleftung im Bereich des Wirkdruckgebers verbunden sind. Der Venti-lkörper ist mit 8 bezeichnet. In einer Bohrung g des Teiles I sitzt ein. Stopfen 10, der oben den Ventilsitz II trägt und eine Bohrung 12 hat, durch die der Raum 4 mit dem durch den unteren Teil der Bohrung 9 gebildeten. Raum I3 verbunden ist von dem seinerseits eine Leitung 14 zum Meßgerät, vorzugsweise zu einem Gaszähler, führt. Unterhalb des Raumes I3 findet sich ein Raum I5, der durch einen Stopfen I6 verschlossen ist und der einerseits durch eine Bohrung I7 mit dem Raum 4 und anderersei-ts durch eine Bohrung 18 mit dem Raum I3 verbunden ist. In der Bohrung8 gleitet ein länglicher Kolben I9, der durch eine Lippzendichtung od. dgl. 20 zusätzlich abgedichtet sein kann und der oben in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise in einer Schale 21 einen Ventilkörper 22 trägt, Den zugehörigen Sitz 23 bildet die untere Stirnfläche des Stopfens 10. In den Bohrungen 24 des Stopfens 10 sitzen kleine Schraubenfedern 25, die den Ventilkörper 22 von seinem Sitz 23 alzudrücken versuchen. Der Querschnitt der Bohrung I8 ist etwas kleiner als der der Bohrung 12.
• Herrscht in der Hauptleitung, deren Durchflußmenge zu messen ist ein hoher statischer Druck und öffnet sich bei einer Strömung in dieser in folge des Druckunterschiedes am Wirkdruckgeber das Strömungsteilerventil 8, I I, so entsteht bei den bekannten Ausführungsformen an diesem ein Sog, der den Ventilkörper 8 nebst Membran. 3 an den Ventilsitz II heranzieht und hierdurch das Meßergebnis verkleinert. Um diese Fehlanzeige zu vermeiden, wird der Teilstrom hinter dem Strömungsteilerventil einem Staudruck unterworfen. Diesem Zwecke dient das im folgenden Stauiruckventil genannte Ventil 22, 23. Steigt nämlich der Druck in 4, so steigt er über I7 auch in 15. Hierdurch wird, da in I3 ntri der geringe Druck vor dem Meßgerät herrscht, der Kolben 19 nach oben und damit der Ventilkörper 22 gegen seinen Sitz 23 gedrückt, und zwar mit einem Druck, der unter Vernachlässigung des Druckunterschiedes am Wirkdruckgeber dem statischen Druck in der Hauptleitung verhältnisgleich ist. Da der Querschnitt des -Kolbens 19 kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Ventils 22, 23, so ist die Kraft, die das Ventil 22, 23 zu schließen sucht, kleiner als die zum öffnen des Ventils nötige Kraft durch den aus I2 kommenden Teilstrom. Durch geeignete Wahl des Verhältnisses des Querschnittes von 19 zu dem von 12 kann bei jedem höheren Druck somit ein geringes Druckgefälle und damit ein. geringer Sog erreicht werden, so daß das Meßergebnis nicht be einflußt wird. Sinkt nun der statische Druck in der Hauptleitung erheblich, beispielsweise auf 2 bis I atü, so unterschreitet die Ausflußgeschwindigkeit am Strömungsteilerventil 8, 11 die Schallgeschwindigkeit, und es muß das Stauventil 22, 23 ausgeschaltet werden. Diesem Zwecke dienen die schwachen Federn 25, die den Ventilkörper 22 mit einer solchen Kraft von seinem Sitz 23 abzudrücken vermögen, daß sie die durch den Kolben 19 ausgeübte Kraft überwinden, die infolge des geringen statischen Druckes in 15 nur gering ist Andererseits ist die Kraft der Federn 25 so gering, daß sie bei höheren statischen Drücken zu vernachlässigen ist, der Staudruck also dann immer dem statischen Druck in der Hauptleitung im wesentlichen verhältnisgleich ist, also beispielsweise bei 100 atü etwa 95 atü und; bei 10 atü etwa 9,5 atü.
• Fig. 2 zeigt eine Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispiels, bei dem die Scbließkraft des Stauventils 22, 23 durch eine Balgfeder erzeugt wird; da aber so kleine Balgfedern, wie sie hielr benötigt, werden, kaum herzustellen sind, wird einer größeren Balgfeder3o eine kleinere Balgfeder 3I gegengeschaltet. Die Leitung I7 tritt von unten in die miteinander verbundenen Bälge ein; der Druck vor dem Strömungsteilervenbil8, II sucht also die Bälge zu strecken. Die Balgfedern liegen in einem dem Raum I3 entsprechenden Raum 32, in den die Leitung 12 mündet und von dem die Leitung 14 zum Meßgerät geht. Die Balgfedern werden somit von außen durch den im wesentlichen gleichbleibenden Druck hinter dem Stauventil 22, 23 belastet Der Balg 3I hat ein Widerlager 33. dessen. Höhe durch einen Schraubenbolzen 34 in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise von außen" her eingeregelt werden kann. An. der Stoßstelle der beiden Federn ist eine Platte 35 ange ordnet, die durch den Steg 36 mit dem den Ventilkörper 22 aufnehmenden Napf 37 verbunden ist.
• Mit 38 sind Vorsprünge zur Führung der Stege 36 bezeichnet. M an erkennt daß bei steigendem Druck von I7 her in den Balgräumen die an der Balgfeder 30 hervorgerufene Axialkraft--, die nur zum Teil durch die Axialkraft an der Balgfeder 3I aufgehoben wird, den Ventilkörper 22 stärker gegen seinen. Sitz 23 drückt und damit den Staudruck vergrößert.
• Bei der Abänderung nach Fig. 3 sind die Balgfedern nach Fig. 2 durch eine Bourdonfeder 40 ersetzt, auf die innen der Druck von dem Strömungsteilerventil einwirkt, während sie von außen her durch den Druck hinter dem Stauventil 22, 23 be lastet ist. Die Bourdonfeder 40 hat oben einen Krater4I, in den eine kegelförmige Spitze 43 eingreift, die an dem den Ventilkörper 22 aufnehmeden Napf 42 sitzt. Der Napf führt sich in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise mit Vorsprüngen 44. Damit man die Spannung der Feder 40 einregeln kann, sitzt sie unten. an einem im Gehäuse verschraubbaren, Stopfen 45, der eine ringförmige Ausdrehung 46 von solcher Breite hat, daß sie in den Grenzen des Verschraubens des Stopfens 45 immer vor der Leitung I7 liegt'. Von der Ausdrehung 46 führt eine Bohrung 47 zum Innern der Bourdonröhre, so daß das strömende Medium auf dem Wege 17, 46, 47 in das Innere der Bourdonröhre eintritt und diese zu strecken versucht. Des weiteren gilt das zu der Abanderung nach Fig. 2 Gesagte.
• Sowohl bei der Abänderung nach Fig. 2 als auch bei der nach Fig. 3 können Federni25 gemäß Fig. I angeordnet werden.
• Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) bilden der Ventilsitz des Strömungsteilerventils und der Ventilkörper des Stauventils ein Stück und sind in axialer Richtung verschiebbar, wobei dieses verschiebbare Stück zwischen dem Raum vor dem Strömungsteilerventil und dem Raum hinter dem Stauventil abgedicbtet geführt ist. Der Ventilsitz des Strömungsteilerventils ist mit 51 bezeichnet und hat unten eine Erweiterung 52, die den Ventilkörper des Stauventils bildet. Den Ventilsitz des Stauventils bildet ein verschraubbarer Stopfens3, der sich in einem den unteren Gehäuseteil 54 ab schließenden Flansch 55 schraubt und durch einen Gegenstopfen 56 mit Dichtungsscheibe57 abgedichtet und gegen unerwünschtes Drehen gesichert ist.
• Das Stück 5I, 52 verschiebt sich in einer Bohrung 58, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Ventilkörpers 52. Zur Führung des Stückes 5I, 52 dienen am Gehäuseteil 54 sitzende Vorsprünge 59 und eine am Stück 5I, 52 sitzende Schulter 60. Das Stück 5I, 52 ist von einer Lippendichtung 6I umgeben, die den Raum 4 vor dem Strömungsteilerventil gegen den Raum 62 hinter dem Stauventil 52, 53 abdichtet. In axialer Richtung liegt die Lippendichtung durch den Überdruck in 4 gegenüber 62 immer auf der Schulter 60 auf.
• Es wirkt somit, der Druck in der Bohrung 58 auf das Stück 51, 52 ein. An dem Stücks, 52 sitzt eine Platte 63, gegen die sich Federn 25 legen, die wie beim ersten. Ausführungsbei spiel das Stauventil 52, 53 offenhalten, wenn der statische Druck in der Hauptleitung gering ist. öffnet sich bei einer Strömung in der Hauptleitung das Strömungsteilerventil 8, 5 i, so entsteht, da das Stauventil 52, 53 noch geschlossen ist, im Hohlraum des Stückes 5I, 52 und damit unter dem Ventilkörper 52 derselbe Druck wie in 4, der mit dem ganzen Querschnitt der Bohrung 58 ebenfalls, aber in umgekehrter Richtung, auf das Stück 5I, 52 einwirkt. Da der Querschnitt von 52 größer ist als der von 58, so hebt sich das Stück 5I, 52 und öffnet das Stauventil, und zwar so weit, daß der Druck im Hohlraum von 51, 52, also der Staudruck, dem Druck in 4 das Gleichgewicht hält. Bei jedem statischen Druck verhalten sich demnach diese beiden Drücke umgekehrt verhältnisgieich wie die Flächen, auf die sie einwirken. Der Staudruck steigt also auch bei dieser Ausführungsform mit dem statischen Druck in der Hauptleitung im wesentlichen verhältnisgleich. Ein besonderer Vorteil dieser Bauart ist daß man den Ventilsitz 53 von außen verstellen kann und daß das Stück 51, 52 axial verschiebbar ist, so daß das Strömungsteilerventil sich leicht öffnet.
• PATENTANSPROCHE: I. Strömungsteiler, bei dem der Teilstrom hinter dem Ventil des Strömungsteilers einem Staudruck unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruck dem statischen Druck in der Hauptleitung im wesentlichen verhältnisgleich ist.

Claims (1)

1. 2. Strömungsteiler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,- daß der Staudruck ausgeschaltet ist, wenn der statische Druck so niedrig wird, daß die Ausfluß geschwindigkeit am Ventil (8, II) des Sftömungsteilers die Schallgeschwindigkeit unterschreitet.

   3. Sbrömungsteiler nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strömungsteilerventil (8, II) ein Stauventil (z. B. 22, 23) nachgeordnet ist, auf das im Sinne des Schließens der Druck vor dem .Strömungsteilerventil (Raum 4) einwirkt, und diese Schließkraft etwas kleiner ist als die zum Öffnen dieses Ventils (22, 23) nötige Kraft durch den Teilstrom.

   4. Strömungsteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauventil (22, 23) mit einem Kolben (I9) verbunden ist auf den der Druck vor dem Strömungsteilervenitil (Raum 4) einwirkt und dessen Querschnitt etwas kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Stauventils (Bohrung 12).

   5. Strömungsteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft durch eine Balgfeder (30) erzeugt wird, auf die innen der Druck vor dem Strömungsteilerventil (Raum 4) einwirkt, während sie von außen durch den Druck hinter dem Stauventil (Raum 32) belastet ist.

   6. Strömungsteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Balgfeder (30) eine Balgfeder (3I) kleineren Querschnittes gegengeschaltet ist.

   7. Strömungsteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (33) der zweitgenannten Balgfeder (3 r) in axialer Richtung verstellbar ist.

   8. Strömungsteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft durch eine Bourdonfeder (40) erzeugt wird, auf die innen der Druck vor dem Strömungsteilerventil (Raum 4) einwirkt, während sie von außen her durch den Druck hinter dem Stauventil belastet ist.

   9. Strömungsteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (45) der BOUrdOnfedler (40) in axialer Richtung verstellbar ist.

   IO. strömungsteilef nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (5I) des Strömungsteilerventils (8, 5I) und der Ventillkörper (52) des Stauventils (52, 53) ein Stück bilden, das in axialer Richtung ver- schiebbar ist und dieses verschiebbare Stück zwischen dem Raum (4) vor dem Strömungsteilerventil und dem Raum (62) hinter dem Stauventil abgedichtet geführt ist; so daß vorzugsweise der Ventilsitz (53) des Stauventils in axialer Richtung verstellbar ist.

   II. Strömungsteiler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung durch eine Lippendiehtung (6I) gebildet wird, die sich mit dem verschiebbaren Stück (51, 52) verschiebt.

   I2. Strömungsteiler nach den Ansprüchen 2 bis I I, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Stauventil (z. B. 22, 23) eine Kraft beispielsweise die einer schwachen Feder (25) im Sinne des Öffnens einwirkt.