NO853360L - Innretning til aa bestemme volumhastighet av et flytende medium ved hjelp av et servoledd, samt dens anvendelse for reguleringsformaal eller maaling av varmemengde - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning som angitt i innledningen til patentkrav 1 samt dens anvendelse i forbindelse med en regulering av volumhastighet og/eller for måling av varmemengder .

Fra DE-OS 32 44 668 er det kjent ved en termostatisk manøvrert gjennomgangsventil å bestemme volumhastigheten av strømningen gjennom denne ved å bestemme den momentane åpningsgrad av ventilens ventiltallerken og samtidig måle trykkfallet over gjennomgangsventilen. I den forbindelse er det uheldig at der i tillegg til gjennomgangsventilen behøves en måleinnretning til å bestemme trykkfallet.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å gjøre

det mulig å klare seg uten noen innretning til måling av trykkfallet og å bestemme volumhastigheten i gjennomgangsventilen ene og alene ut fra ventiltallerkenes slag/ og dessuten å anvende den samme gjennomgangsventil som servoorgan i en reguleringsstrekning også for utvidede reguleringsoppgaver som forutsetter kjennskap til trykkfallet over servoorganet og/eller volumhastigheten av strømmen gjennom servoorganet, samt også for måling av varmemengder.

Oppfinnelsen erkarakteriserti patentkrav 1.

I det følgende vil utførelseseksempler på oppfinnelsen

bli belyst nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser skjematisk en innretning som er utført

i samsvar med oppfinnelsen og omfatter en reguleringsstrekning som har en topunktregulator og innregulerer en slaglengde av vedkommende servoorgan.

Fig. 2 viser en gruppe av diagrammer.

Fig. 3 viser skjematisk et annet eksempel på en innretning som er utført i samsvar med oppfinnelsen, og som oppviser en trepunktregulator. Fig. 4 viser en ytterligere gruppe av diagrammer og fig. 5 og 6 viser hvert sitt funksjonsskjema.

Innen innretningen beskrives under henvisning til fi-gurene, vil der i det følgende bli gitt en forklaring på

alle de størrelser som benyttes i beskrivelsen og formlene,

og det i den rekkefølge hvori de for første gang forekommer i den etterfølgende tekst.

Ap^ = trykkdifferanse over ventilen 4

T ,T ,Tm = tidsrom hvorunder ventilen 4 lukker

T,T^,T2= tidsrom hvorunder ventilen 4 åpner

F-.,(s) = fjærkraft (ved slag s)

?1= trykk i rommet 15

?2= trykk i rommet 14

s = slag av ventiltallerken 6

s = midlere slag av ventiltallerkenen 6

s = midlere åpningshastighet av ventiltallerkenen 6

s^= midlere lukkehastighet av ventiltallerkenen 6

t = tid

V = volumhastighet av strøm gjennom servoorganet 1

f^, f 2 = funksjoner

s max=slag ^ ved slutten av tidsrommet T

s^ = slag ved slutten av tidsrommet T

min

F.. = kraft på membranen 7, 12 ifølge AP

M ^ ^ m

Apm= trykkdifferanse over memberanen 7, 12

Fy = ventilkraft frembragt ifølge Ap^

AM., = effektivt membranareal

Av = effektivt ventilareal

Ap^= trykkdifferanse over strupning 20

VR= volumhastighet i strupning 20

I = lengde av strupning 20

p = densitet av gjennomstrømningsmediet v = kinematisk viskositet av gjennomstrømningsmediet d = diameter av strupning 20

As = slagendring

v = strømningshastighet

f^(s) = ventilkarakteristikk for servoledd 1

d = diameter av ventilsetet 5

v

Pp = trykkstigning over pumpen

= måleverdi av volumhastighet

$y = fremløpstemperatur

= tilbakeløpstemperatur

A-& = temperaturdifferanse

Pj= avgitt varmemengde

$j = måleverdi av romtemperatur

På fig. 1 og 3 betegner 1 et servoorgan som er utført som gjennomgangsventil og har en tilløps- og en avløpsstuss henholdsvis 2 og 3, innkoblet i kretsløpet for et ikke vist varmtvanns-varmeanlegg. Vannet^ som transporteres av en ikke vist pumpe, utvikler ved gjennomstrømningen av servoleddet 1 en trykkdifferanse Apvover dets ventil 4. Ventilen 4 består

av et stasjonært ventilsete 5 og en i lengderetningen bevegelig ventiltallerken 6. Ventiltallerkenen 6 er via en stang-mekanisme 8 forbundet med et tøyelig ledd, i utførelses-eksempelet en membran 7 (fig. 1). Videre sitter på stangmekanismen 8 en giverdel 9 av en slagføler 10 som arbeider uten berøring. Stangmekanismen 8 har ved hjelp av ikke viste fjærelementer radialt fast, men i lengderetningen bevegelig lagring. I fravær av ytre krefter ligger ventiltallerkenen 6 på grunn av fjærkraften an på ventilsetet 5, dvs. at ventilen

4 da er lukket. I eksempelet på fig. 1 blir lukkekraften

frembragt av en skruefjær 11 som sitter avstøttet mellom membranen 7 og den vegg av servoorganet 1 som oppviser ventilsetet 6, og dermed trekker ventiltallerkenen 6 mot ventilsetet 5.

I eksempelet på fig. 3 tjener to stålmembraner 12 og

12a på en gang til å frembringe lukkekraften og å danne radial lagring for stangmekanismen 8.

I huset til servoorganet 1 avgrenser membranen 7 resp.

12 et første rom 13 mot et annet rom 14 som oppviser utløps-stussen 3. Videre munner tilløpsstussen 2 inn i et tredje rom 15 som er skilt fra annet rom 14 ved hjelp av ventilen 4.

Fra hvert av de tre rom 13, 14, 15 fører en forbindelses-klanal 16, 17, 18 til en styreventil 19. I utførelseseksempelet på fig. 1 kan styreventilen 2 innta to stabile styretilstander a og b. I første styretilstand a forbinder styreventilen under et tidsrom T første rom 13 via forbindelseskanalene 16 og 17 med annet rom 14, mens forbindelseskanalen 18 i denne tilstand er stengt.

Forbindelseskanalen 16 er utformet med en strupning

20 hvis tverrsnitt er redusert i forhold til tverrsnittet av forbindelseskanalene 16, 17, 18.

I sin annen styretilstand b forbinder styreventilen

19 under et tidsrom T via samme forbindelseskanal 16 inklusive strupningen 20 første rom 13 med tredje rom 15 via forbindelseskanalen 18, mens forbindelseskanalen 17 er stengt.

De effektive arealer av membranen 7 og ventiltallerkenen

6 er sammen med fjærkraften F„ r - på fig. 1 kraften av skrue-fjæren 11, på fig. 3 kraften av stålmembranene 12 og 12a

- valgt slik at ventilen 4 i annen styretilstand b av styre-ventilen 19 åpner på grunn av den dannede trykkdifferanse Ap^ over ventilen 4 og i første styretilstand a lukker. I

den forbindelse er lukkefunksjonen sikret selv om der ved stillestående pumpe, f.eks. ved strømutfall, slett ikke foreligger noen trykkdifferanse Apvover ventilen 4.

I annen styretilstand b bygger det trykk P^som hersker

i rommet 157seg via f orbindelseskanalene 18 og 16 med strupningen 20 også opp i rommet 13. Da trykket P1i rommet 15

er høyere enn det trykk P2som foreligger i rommet 14, beveger membranen 7 resp. 12 ventiltallerkenen 6 motsatt fjærkraften FF på fig. 1 og 3 mot venstre. Strupningen 20 med sitt

reduserte tverrsnitt er medbestemmende for det kronologiske forløp av trykkendringen i rommet 13 og dermed også for den midlere åpnings- og lukkehastighet henholdsvis s og s^av ventiltallerkenen 6. Åpning og lukning av ventilen følger en eksponensial-funksjon. Med s og s^er det mulig å utlede deres midlere forløp.

I første styretilstand a av styreventilen 19 bygger

det trykk som foreligger i rommet 13, seg via f orbindelseskanalene 16 og 17 igjen ned til trykket og fjærkraften FF lukker ventilen 4, idet membranen 7 resp. 12 fortrenger væske fra første rom 13 til annet rom 14. Også det kronologiske forløp av denne prosess er avhengig av strupningen 20, noe som vil bli forklart nærmere senere.

Slagføleren 10 er forbundet med en kalkulator 21. Videre omfatter innretningen på fig. 1 en regulator 22 som styrer styreleddet 19, og hvis utgangssignal bestemmer styret Ustanden av styreventilen 19. En utgang 23 fra regulatoren 22 er forbundet både med en inngang 24 til kalkulatoren 21 og med styreventilen 1.9. Forbindelsen fra slagfølgeren 10 til kalkulatoren 21 går til dennes inngang.

Regulatoren 22 i utførelseseksempelet på fig. 1 er ut-ført som topunktsregulator med hysterese. Det signal som opptrer ved dens_utgang 23, har derfor to definerte tilstander som bestemmer styretilstanden henholdsvis a og b av styreventilen 19 og hvis varighet T, T kalkulatoren 21 bestemmer som forhold

for ut fra dette å utregne ytterligere fysikalske data som det vil bli forklart senere.

Ønskeverdien for regulatoren 22 avledes fra et differanseledd 26 hvis første inngang 27 er forbundet med slagføleren 10, og hvis annen inngang 28 leverer en ønskeverdi for det midlere slag s av ventiltallerkenen 6. Denne ønskeverdi blir å anse som utgangssignal fra en overordnet regulator, noe det vil bli gjort rede for senere.

Av hva som er sagt, fremgår det at regulatoren 22 styrer styreventilen 19, som ved utnyttelse av trykkdifferansen Ap^over servoorganet 1 innvirker på trykket i rommet 13

og dermed på slaget s av ventiltallerkenen 6 på en slik måte at der fremkommer en regulering av åpningsvidden av ventilen 4 ved hjelp av regulatoren 22.

Styreventilen 19 blir hensiktsmessig manøvrert ved hjelp av en elektromagnet som ikke er vist på fig. 1, og som påvirkes av et utgangssignal fra regulatoren 22. Denne elektromagnet er dimensjonert slik at styreventilen 19 i strømløs tilstand av elektromagneten kortslutter membranen 7, dvs. forbinder første og annet rom, henholdsvis 13 og 14 med hverandre, hvorved ventilen 4 lukker uavhengig av trykkdifferansen Ap^..

Av hva som er sagt, fremgår det at ventilen utenfor

sin lukkestilling aldri kommer til ro, for ventiltallerkenen 6 må for å kunne overholde et bestemt midlere slag s til stadighet pendle frem og tilbake om denne verdi, slik det er vist for slaget s i diagrammet på fig. 2. Under tidsrommet T åpner ventilen 4, og under tidsrommet T lukker den. Lengden av tidsrommene T og Tv gir seg ut fra koblingsdifferansen (hysteresen) for topunktsregulatoren 22, fra trykkdifferansen Apvog fra tverrsnittet av strupningen 20. Motstanden av strupningen 20 har ingen innflytelse på målenøyaktigheten så lenge volumhastigheten i strupningen 20 er proporsjonal med trykkfallet over strupningen. Hensiktsmessig tjener som strupning 20 et kapillarrør som oppfyller dette krav innen et vidt gjennomstrømningsområde (Hagen-Poiseuil). Indre tverr-mål og lengde av kapillarrøret er medbestemmende for midlere åpnings- og lukkehastighet henholdsvis s og s^av ventiltallerkenen 6.

I utførelsen på fig. 1 kan det ennvidere benyttes en ekstra stoppeinnretning som er vist stiplet på figuren. I forbindelseskanalen 16 sitter en ekstra ventil 29 som kan avstenge strømningen gjennom forbindelseskanalen 16, og som manøvreres fra en styreblokk 30, nærmere bestemt fordelaktig likeledes av en elektromagnet, dog slik at ventilen 29 ved strømløs elektromagnet frigir gjennomstrømningen. Styreblokken

30 er via to innganger 31 og 32 forbundet med en utgang 33

fra differanseleddet 26, resp. med kalkulatoren 21 og bevirker at ventilen 29 stenger for gjennomstrømning i det minste en del av tiden, nemlig når måleverdien stemmer overens med ønskeverdien for regulatoren 22. De nødvendige kommandoer til dette får styreblokken 30 via sine innganger 31 og 32. Siden der ved stengt ventil 29 ikke lenger kan skje noen utveksling av væske til eller fra rommet 13, forblir ventiltallerkenen 6 stående i den stilling den hadde da ventilen 29 ble stengt, og det uavhengig av stillingen av styre-ventilen

19. I diagrammet på fig. 2 er stillingen av tilleggsventilen

29 antydet ved nederste linje, idet stilling "run" betyr at gjennomstrømningen gjennom ventilen 29 er frigitt og regu-leringsoperasjonen forløper som beskrevet, mens stilling "stop" betyr at gjennomstrømningen gjennom ventilen 29 er stengt og ventiltallerkenen 6 da forblir i sin momentane stilling. Gjennomstrømningssperringen blir utløst når slaget s av ventiltallerkenen 6 har sin midlere verdi s (fig. 2).

Ved hjelp av den beskrevne stoppeinnretning er det mulig forbigående å avbryte reguleringsprosessen og dermed frem-

og tilbakekoblingen av styreventilen 19 for å redusere slitasje og spare energi. Det siste er av særlig betydning når der foreligger en batteridreven innretning. I samme forbindelse skal det nevnes at der av energiøkonomiske grunner også kan tenkes en bistabil manøvrering av styreventilene 19 og/eller 29, hvor hvert stillingsskift blir utløst av en kort impuls.

I utførelseseksempelet på fig. 3 og 4 finnes en styreventil 34 som foruten første og annen styretilstand a resp.

b som nevnt for styreventilen 19, også har en tredje styre-tiltand c. I denne tredje styretilstand er tilførselsledningene til alle tre rommene 13, 14, 15 stengt. Som regulator tjener ved denne anvendelse en trepunktregulator 35 hvis åpne-kommando ved styreventilen 34 forårsaker annen styretilstand b under tidsrommet T, og hvis lukkekommando forårsaker første styretilstand a under tidsrommet Tv, samt hvis nøytralstilling ved utlignet reguleringsstrekning forårsaker tredje styretilstand c.

Styreventilen 34 med sine tre stillinger kan være opp-bygget av forskjellige magnetisk manøvrerte enkeltventiler. Deriblant faller7 også anvendelsen av styreventilen 19 på

fig. 1 sammen med den ekstra styreventil (stoppventil) 29.

I det sistnevnte tilfelle må gjennomstrømningen i styreventilen 29 i nøytralstillingen av trepunktregulatoren 35 være stengt, og den blir på stedet for styreblokken 30 (fig. 1) alltid stengt av utgangen 36 fra trepunktregulatoren 35 når måleverdien ved et differanseledd 37 hos trepunktregulatoren 35 er lik ønskeverdien.

En fordelaktig anordning fremkommer også dersom styre-ventilen 19, 34 er utformet som dreiesleideventil som manøv-reres av en motordrift påstyrt av regulatoren 22, 35. En tilbakestillingsinnretning bevirker at styreventilen 19,

34 vender tilbake til første stilling a automatisk, altså

selv om strømmen faller ut. Til formålet egner seg en til-bakestilling med fjær, men der kan også tenkes rent elektriske tilbakestill ingsf ormer, som energilagring i en kondensator for reversering av driften ved strømutfall.

I utførelseseksempelet på fig. 3 og 4 er der ennvidere anordnet en støystørrelse-giver 38 som innvirker på differanseleddet 37. Denne giver er ved en forbindelse 39 tilkoblet kalkulatoren 21 og får fra denne periodisk tilbakevendende støysignaler 41 som virker i skiftende retning og bevirker en pulsvis forstemning av reguleringskretsen i åpne- og lukkeretning og en tvungen utløsning av en målesyklus med tidsrommene T og T for så, som beskrevet for fig. 1, å danne forholdet e^, noe som vil bli beskrevet i det følgende.

De støysignaler 41 som avgis av støystørrelsesgiveren

38, og som på fig. 4 er vist som kurve 40 som funksjon av tiden t, virker via differanseleddet 37 på regulatoren 35

som tidsbegrensede ønskeverdi-avvik. De utløser ved utgangen 36 servokommandoer, og den resulterende stilling av styre-ventilen 34 under tidsrommene T og T er vist ved en annen kurve 42. Utenfor tidsrommene T og T^er regulatoren 35 utlignet, og styreventilen 34 befinner seg da i sin midtstilling, altså i sin tredje styretilstand c. Styreventilens stillinger under tidsrommene T og T bevirker endringer i slaget s,

som vist ved en tredje kurve 43 for slaget s, hvor tidsrommene T og T, dessuten også er inndelt i T,, T som forløper etter et støysignal 41 i retning "åpne", og tidsrommene T„ , T« som K2 2

forløper etter et støysignal 41 i retning "lukke". Kalkulatoren 21 opptar via sin inngang 24 de styrekommandoer som opptrer ved utgangen 36, og danner forholdet eT på grunnlag av minst to på hinannen følgende støysignaler 41, altså en åpne- og en lukke-kommando.

På lignende måte som det ble beskrevet foran med hensyn til topunktregulatoren 22, er det også ved trepunktregulatoren 35 hensiktsmessig for å spare energi i det minste forbigående å undertrykke kommandoene fra støystørrelsegiveren 38, noe kalkulatoren imidlertid bare utfører når minst to suksessivt utregnede forhold e er innbyrdes like. Denne tilstand blir da hensiktsmessig opprettholdt så lenge til regulatoren 35 betinget ved reguleringsstrekningens oppførsel igjen avgir en styrekommando.

I begge de beskrevne utførelseseksempler er det mulig

for kalkulatoren 21 ved tolkning av forholdet eT og midlere slag s av ventiltallerkenen 6 i det minste periodisk på grunnlag av det kronologiske forløp av de signaler som opptrer ved utgangen 23 resp. 36 fra regulatoren 22 resp. 35 såvel som ved slagføleren 10 å bestemme den til enhver tid opptredende trykkdifferanse Apvover servoleddet 1 samt volumhastigheten V i servoleddet 1. Til dette tjener de følgende rela-sjoner :

hvor f.j og f2betegner funksjoner gitt ved konstanter, og s i eksempelet med topunktregulatoren 22 (fig. 1 og 2) betegner middelverdien mellom de slag s max resp. s K som oppnås

min

ved slutten av tidsrommene T og T , mens kalkulatoren 21

i tilfellet av trepunktregulatoren 35 (fig. 3 og 4) beregner forholdet em ut fra verdiene T-, T„ og T og T og s betegner 1 ii. \ 2

det slag s som foreligger ved utlignet trepunktregulator 35.

I det følgende vil der bli gjort nærmere rede for virke-måten av innretningene på fig. 1-4 og for beregningsgrunnlagene for trykkdifferansen Ap^ og volumhastigheten V.

Via regulatoren 22 resp. 35 blir der innregulert en bestemt ventilåpningsstilling, altså et bestemt midlere slag s. Denne åpningsstilling representerer i tilfellet av en oppvarmingsregulering utgangssignalet fra en fremløps-tempera-turregulator. Ønskeverdien for midlere slag s innføres ved inngangen 28 til differanseleddet 26 resp. 37, og ved begge regulatorformer søker regulatoren 22 resp. 35 å tilpasse måleverdien av midlere slag s til ønskeverdien ved å danne et tilsvarende forhold for stillingene av styreventilen 19 resp. 34.

Til utledning av funksjonene f^s, e^) og ^ 2^ s'£t^

for bestemmelse av trykkfallet Ap^ og volumhastigheten V tjener følgende overveielser:

For ventilen 4 gjelder kraftligningen

Derav følger: For ventilen 4 gjelder under tidsrommet T, altså når rommet 15 er forbundet med rommet 13 via strupningen 20, trykk-ligningen

Ved substitusjon av II i III følger:

Ifølge Hagen-Poiseuil gjelder i et rør ved laminær strømning: hvor man for brøken kan sette inn størrelsen R og for

Av formlene IV og VI følger:

Under tidsrommet T.,, altså når rommet 13 er forbundet med rommet 14, gjelder: og ifølge formel II er

Oppløst med hensyn på R gir dette: Videre følger av formel VII og VIII at

Omformet gir dette ut fra

Siden der for uttrykket i parentes i formel IX gjelder fås ut fra ligning IX og dermed og sluttelig

Kalkulatoren 21 kan således fortløpende eller også bare periodisk i henhold til ligning X bestemme trykkdifferansen Ap^ over ventilen 4 ved å fastslå midlere slag s og å danne forholdet uten at der til dette behøves å anvende trykkfølere, for de øvrige størrelser i ligning X er fastlagt ved dimensjonene av servoleddet 1. Med kjennskap til trykkdifferansen Apvover servoleddet er det også mulig å bestemme volumhastigheten V, noe som vil bli forklart nærmere i det følgende:

For hastigheten v av strømningen gjennom en ventil gjelder generelt:

Volumhastigheten V i servoleddet 1 blir dermed:

og man får således: Av ligningene X og XI følger hvorav kalkulatoren også kan bestemme den momentane volumhastighet V i servoleddet 1. I de beskrevne innretninger fastslår kalkulatoren 21 slaget s og innstillingskommandoene for regulatoren 22, 35, og forholdet blir dannet ut fra de sistnevnte. Imidlertid innbefatter oppfinnelsen også enhver anvendelse av et annet forhold. Således er det f.eks. mulig å sløyfe inngangen 24 ved kalkulatoren 21 og bare påvirke denne med signalene fra slaggiveren 10. Kalkulatoren 21 bestemmer da ut fra endrings-hastighetene s og s^av ventiltallerkenen 6 under en åpnings-resp. under den etterfølgende lukkeimpuls et forhold

Ut fra dette uttrykk er det mulig på samme 'måte som beskrevet for under hensyntagen til det midlere slag s å utregne differansetrykket Apvog volumhastigheten v".

De to utførelseseksempler som er beskrevet tidligere under henvisning til fig. 1 og 3, lar ikke kalkulatoren 21 inngå i reguleringskretsen. I begge eksempler blir der av regulatoren 22 resp. 35 innregulert et bestemt midlere slag. Det betyr at en endring av trykkstigningen Pp over pumpen som avmerket i øverste kurve på fig. 2, fører til en endring av tidsforholdet e og dermed til en slagendring som regulatoren igjen korrigerer. Det vil si at en endring av trykkstigningen Pp over pumpen, f.eks. ved lastendringer, ytrer seg som endring av volumhastigheten V.

Ved en anvendelse av den beskrevne innretning i samsvar med fig. 5 får man også med trykkendringer som stammer fra pumpen, idet anordningen er utformet for regulering av volumhastigheten V og oppviser minst én regulator 22, 35 som sammenligner sin ønskeverdi med den av kalkulatoren 21 bestemte måleverdi av volumhastigheten V. I denne utførelse er kalkulatoren 21 også trukket med inn i reguleringskretsen og leverer samtidig verdier for trykkdifferansen Apvog volumstrømmen Vy som i tillegg lar seg tolke (f.eks. for måling av varmemengder). Fig. 5 anskueliggjør en slik anvendelse med en topunktregulator 22 i samsvar med fig. 1, men der vil også kunne anvendes en trepunktregulator. Utgangen 23 fra regulatoren 22 innvirker som beskrevet for fig. 1 på servoorganet 1 samt via inngangen 24 kalkulatoren 23. Styreventilen er ikke vist på fig. 5. Slaget s av ventiltallerkenen 6 konsta-terer kalkulatoren 21 ved inngangen 25. På differanseleddet 26 virker en utgang 44 fra kalkulatoren 21. Differanseleddet 26 sammenligner den av kalkulatoren 21 leverte måleverdi av volumhastigheten V med ønskeverdien ved inngangen 28. Derved blir innflytelsen av enhver endring i trykkstigningen Pp over pumpen kompensert.

I utførelseseksempelet på fig. 6 blir innretningen anvendt til kaskaderegulering av en romoppvarmning. Den omfatter flere regulatorer, hver med et tilhørende forankoblet differanseledd. En første regulator 45 som innvirker på styre-ventilen 19 resp. 34 (fig. 1 resp. 3) regulerer slaget s,

slik det ble beskrevet for utførelseseksemplene på fig. 1-

4. En forbindelse 53 tilbakemelder slagmåleverdien s til regulatoren 45, og ved inngangene 24 og 25 ligger likedan som ved de foregående utførelseseksempler signalene fra regulatoren 45 for dannelse av forholdet e T resp. det signal som tilsvarer midlere slag s. En annen regulator 47 sammenligner den av kalkulatoren 21 bestemte volumhastighet V^med ønskeverdien. Kalkulatoren ligger her likeledes i reguleringskretsen. Dens signal ved utgangen 44 danner måleverdien for regulatoren 47. Hydraulisk etterkoblet servoleddet 1 er én oppvarmningsserie av flere radiatorer 48 med et fremløp og et tilbakeløp som ikke er vist på fig. 6, og ut fra disses temperaturer ■&„ og $n dannes temperaturdifferansen A-9-.

Sammen med den av kalkulatoren 21 bestemte volumhastighet

Vjbestemmer et regneledd 49 som likeledes tilhører kalkulatoren 21, den momentant avgitte varmemengde P som en tredje regulator 50 opptar som måleverdi. En temperaturtøler 51 melder romtemperaturens måleverdi til en fjerde regulator 52/hvis utgang virker på regulatoren 50.

Regulatorene 47, 50 og 52 er alle overordnet den første regulator 45 som virker på styreventilen 1. På denne måte blir respektive forstyrrende størrelser som kan opptre, utregu-lert innen de kan ytre seg via romtemperaturen.

Hver av de beskrevne innretninger lar seg utforme for

å bestemme fyringsomkostningene ved en varmtvannsoppvarming. Til formålet blir den respektive varmemengde bestemt under hensyntagen til temperaturdifferansen A& mellom fremløps-temperatur ■& og tilbakeløpstemperatur samt volumhastigheten

V.

I denne forbindelse består hovedfordelen ved oppfinnelsens gjenstand i at det blir mulig via servoleddet 1 som allikevel behøves for reguleringsprosessen, å bestemme volumhastigheten V uten å behøve noen ekstra måleinnretning for differansetrykket Apvsom ved den eldre teknikk.

Den med liten påkostning oppnådde bestemmelse av trykkdifferansen Apvover en reguleringsstreknings servoledd og av volumhastigheten V i servoleddet samt muligheten for samtidig varmemengdemåling under anvendelse av en kalkulator åpner mange ytterligere anvendelsesområder. Blant slike kan nevnes: Bestemmelse av varmeuttaket hos enkelte avtagere ved hjelp av den sentralt anordnede kalkulator i forbindelse med individuelt regulerte grupper av varmeapparater som mates fra et felles fremløp. Det er her hensiktsmessig å henlegge disses servoledd til tilbakeløpet og anordne målestedet for tilbakeløpstemperaturen i servoleddet. Forbindelsen mellom kalkulatoren og servoleddene skjer via en databus eller ved hjelp av en trådløs formidlingsinnretning ved batteridrevne styreventiler. I et slikt anlegg kan der også tenkes en pumpe- regulering, for takket være at også trykkdifferansen Ap^over hvert servoledd blir bestemt, vil kalkulatoren kunne tilpasse pumpens effekt etter de opptredende trykkdifferanser Apv, hvorved det spares energi og eventuell larm ved store trykkdifferanser blir forhindret.

Videre er innretningen anvendelig til regulering og varmemengdemåling for en varmekunde tilkoblet et fjernvarme-anlegg. Dette byr på fordelen av at det samtidig blir mulig å overholde ytterligere grenseverdier som foreskrives av varmeverket og av måletekniske grunner. Slike grenseverdier er: minimal tilbakeløpstemperatur maksimal fremløps-temperatur minimal temperaturdifferanse A& samt maksimal og minimal volumhastighet V og maksimalt og minimalt varmeuttak P .

Claims (1)

1. Innretning til å bestemme volumhastigheten av et flytende mediums strømning gjennom et servoledd som er utformet som gjennomgangsventil og har en tilløpsstuss og en utløpsstuss samt inngår i en reguleringsstrekning, omfattende et tøyelig ledd som påvirker åpningsbevegelsen av en ventiltallerken hos gjennomgangsventilen mot en fjærkraft og en slagføler til å bestemme ventiltallerkenens stilling, ut fra hvilken det er mulig å utlede volumhastigheten via den over gjennomgangsventilen opptredende trykkdifferanse, karakterisert ved at der finnes en styreventil (19, 34) som styres ved hjelp av minst én regulator (22, 35, 45) og forbinder et av det tøyelige ledd (7, 12) begrenset første rom (13) hos gjennomgangsventilen (4) via forbindelseskanaler (16, 17,

18) i en første stabil styretilstand med et annet rom (14) og i en annen stabil styretilstand med et tredje rom (15), hvorav annet rom (14) oppviser utløpsstussen (3) og tredje rom (15) tilløpsstussen (2), at de effektive arealer av det tøyelige ledd (7, 12) og ventiltallerkenen (6) samt fjærkraften .F er valgt slik at den over gjennomgangsventilen (4) fremkommende trykkdifferanse Apv i annen styretilstand åpner ventiltallerkenen (6) og fjærkraften Fp lukker ventiltallerkenen (6) i første styretilstand , og at slagføleren (10) er forbundet med en kalkulator (21) til å bestemme trykkdifferansen Ap^ og/eller volumhastigheten V på grunnlag av regulatorens (22, 35, 45) og slagfølerens (10) utgangssignaler.

2. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forbindelseskanalene (16, 17, 18) oppviser minst én strupning (20).

3. Innretning som angitt i krav 2, karakterisert ved at den eneste strupning (20) er. anordnet i den forbindelseskanal (16) som går ut fra første rom (13), og består av et kapillarrør hvis frie vidde og hvis lengde er medbestemmende for en midlere åpnings- og lukkehastighet s resp. s^ av ventiltallerkenen (6) .

4. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at kalkulatoren (21) er anordnet for ut fra de tidsrom T og hvorunder ventiltallerkenen (6) åpner resp. lukker, å danne et forhold

og ut fra dette under hensyntagen til et midlere slag s av ventiltallerkenen (6) å bestemme trykkfallet Ap^ og volumhastigheten V som funksjoner f^ resp. av s og e^ , idet der gjelder

hvor s betegner middelverdien mellom to slag s ms x og s,ic min som opptrer ved slutten av tidsrommene henholdsvis T resp. T K <*>

5. Innretning som angitt i krav 4, karakterisert ved at trykkfall og volumstrøm V bestemmes i henhold til formlene

hvor F„r(s) betegner fjærkraften ved den momentane verdi av ventiltallerkenens (6) slag s, Arø membranens (7, 12) effektive areal, Ay ventiltallerkenes (6) effektive areal, p gjennomstrømningsmediets densitet og fv (s) servoorganets (1) ventilkarakteristikk.

6. Innretning som angitt i krav 5, karakterisert ved at regulatoren (22) er utformet som topunktregulator med hysterese og styreventilen (19) har to stabile tilstander.

7. Innretning som angitt i krav 5, karakterisert ved at styreventilen (34) i tillegg oppviser en tredje stabil styretilstand hvor alle forbindelseskanaler (16, 17, 18) til de tre rom (13, 14, 15) hos servoorganet (1) er stengt, at der som regulator (35) tjener en trepunktregulator hvis åpne-kommandoer ved styreventilen (34) forårsaker annen styretilstand, og hvis lukke-kommandoer forårsaker første styretilstand, samt hvis nøytralstill ing ved utlignet reguler-ingsstekning forårsaker tredje styretilstand, at der finnes en giver (38) for forstyrrende størrelser (støystørrelsesgiver) til å avgi periodisk tilbakevendende forstyrrende signaler (41) som virker i skiftende retning for impulsvis å forstemme reguleringskretsen i åpne- og lukkeretning, samtidig som kalkulatoren (21) bestemmer forholdet e i det minste på grunnlag av to suksessive forstyrrende signaler (41) (åpne og lukke), og at kalkulatoren (21) ved på hinannen følgende like forhold i det minste forbigående undertrykker kommandoene til støystørrelsesgiveren (38).

8. Innretning som angitt i krav 6, karakterisert ved at der til manøvrering av styreventilen (19) tjener en elektromagnet som påvirkes av signalet ved regulatorens (22) utgang, og at styreventilen (19) i strømløs tilstand forbinder første rom (13) med annet rom (14).

9. Innretning som angitt i krav 8, karakterisert ved at der i den forbindelseskanal (16, 17) som går ut fra første rom (13), finnes en ytterligere ventil (29) til å stenge forbindelseskanalen (16) under i det minste en del av de tidsrom da regulatorens (22) måleverdi er lik ønskeverdien .

10. Innretning som angitt i krav 9, karakterisert ved at også den ytterligere ventil (29) manøvreres ved hjelp av en elektromagnet og i strømløs tilstand frigir gjennom-strømningen .

11. Innretning som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at styreventilen (19, 34) er utført som sleideventil som manøvreres av en av regulatoren (22, 35) påstyrt motordrift, og at der finnes en tilbakestillingsinnretning til ved strømutfall tvungent å tilbakestille styreventilen (19, 34) til den stilling som forbinder første og annet rom (13 resp.

14) .

12. Anvendelse av en innretning som angitt i et av kravene 1-11, til regulering av volumhastigheten V, idet der finnes minst én regulator (22) som sammenligner dens ønskeverdi med den av kalkulatoren (21) bestemte måleverdi av volumhastigheten V.

13. Anvendelse av en innretning som angitt i et av kravene 1-11, som kaskaderegulering, omfattende flere regulatorer (47, 50, 52) som alle er overordnet den regulator (45) som innvirker på styreventilen (19, 34).

14. Anvendelse av en innretning som angitt i et av kravene 1-11, til varmemengdemåling ved en varmtvannsoppvarmning, hvor kalkulatoren (21) under hensyntagen til temperaturdifferansen A$ mellom en fremløpstemperatur $ og en tilbake-løpstemperatur såvel som til volumhastigheten V i tillegg bestemmer uttatt varmemengde.