WO2015165590A1 - Durchflussmengenregler - Google Patents

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WO2015165590A1
WO2015165590A1 PCT/EP2015/000890 EP2015000890W WO2015165590A1 WO 2015165590 A1 WO2015165590 A1 WO 2015165590A1 EP 2015000890 W EP2015000890 W EP 2015000890W WO 2015165590 A1 WO2015165590 A1 WO 2015165590A1
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WO
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membrane
flow regulator
regulator according
flow
opening
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Application number
PCT/EP2015/000890
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Söchtig
Klaus Witte
Original Assignee
Neoperl Gmbh
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Publication date
Application filed by Neoperl Gmbh filed Critical Neoperl Gmbh
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Priority to US15/307,530 priority patent/US10663981B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0106—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule
    • G05D7/0113—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule the sensing element acting as a valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7879—Resilient material valve

Definitions

  • the invention relates to a flow regulator.
  • Flow rate controllers are well known in the art and in wide bandwidth. They are used, for example, in gas or, in particular, liquid lines or attached at the end and serve to keep the volume flow of a fluid flowing through the flow regulator constant independently of the pressure of the fluid.
  • a flow rate regulator which has a housing and a control body guided in the housing.
  • the control body is conical and cooperates with a control orifice, into which the control body extends as the pressure of the fluid flowing through it increases.
  • the control opening is increasingly closed. With decreasing pressure of the control body moves back in the direction of its initial position and thus releases a larger cross-section of the control opening.
  • the present invention seeks to provide a flow regulator whose height is as low as possible.
  • the flow rate regulator comprises a membrane with at least one opening for the passage of a fluid and an annular body with an inflow surface and at least one flow opening, wherein the flow opening is in flow communication with the at least one opening of the membrane, and wherein the membrane is formed bendable in the direction of the inflow surface.
  • the membrane represents a departure from the known conical rule body. It is flat and has only a small height.
  • the membrane interacts with the inflow surface of the annular body. With increasing fluid pressure, the membrane bends advantageously in the direction of the inflow surface.
  • the at least one opening approaches the inflow surface so far that the opening cross-section for the fluid is reduced.
  • the invention provides a flow rate regulator which, on the one hand, is able to keep the volume flow constant as the pressure changes, and which at the same time has a construction height which is very low.
  • the membrane and the inflow face form a gap.
  • the fluid flows through the gap at low fluid pressure.
  • the gap advantageously becomes increasingly narrower.
  • the gap may not be completely closed. However, at least in sections, the gap becomes so small that it inhibits the flow through the fluid.
  • the gap widens preferably continuously towards the middle of the flow rate regulator.
  • a flow regulator with a cylindrical basic shape as it is considered to be particularly advantageous - this means that the gap opens in the direction of the symmetry axis.
  • a flow regulator with a cylindrical basic shape can advantageously have a cylindrical - possibly graduated - outer contour.
  • the inner area of the flow rate regulator may not have a rotationally symmetrical construction. Such conditions should be conceptually encompassed by the basic cylindrical shape.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the membrane is in its Lasteten state is just formed.
  • a planar membrane is simple and inexpensive to produce, for example by punching or laser cutting.
  • the at least one opening can also be introduced into the membrane, for example by punching or laser cutting.
  • Another advantage of a flat design of the membrane is the space savings. While in the prior art as mentioned above conical body rule are used, builds the advantageous embodiment of the invention
  • the membrane has a height between 0.1 and 0.5 mm, preferably between 0.1 and 0.3 mm.
  • a thickness provides sufficient stability of the membrane and, on the other hand, provides the necessary flexibility for the membrane to bend as the fluid pressure increases.
  • Known flow rate regulators are at least partially made of plastic and have proven successful insofar as their production is inexpensive and their life is high. However, it has been found that plastic flow regulators are disadvantageous in certain applications. In particular, in the hospital or nursing area increased hygiene requirements are made. Preferably, all equipment should be as low-germ as possible. In the case of plastic parts, the desired sterility is not guaranteed since plastics are susceptible to bacterial attack due to the material.
  • the membrane is formed of metal, in particular consists of stainless steel.
  • metal in particular consists of stainless steel.
  • Such an advantageous embodiment opens up completely new applications.
  • the preferred embodiment is advantageously used in the hospital sector.
  • the metallic membrane can be treated, for example, with aggressive cleaning agents. It is also largely resistant to temperature (especially in relation to plastic), which makes it autoclavable and, to that extent, sterilizable. Finally, it can be used in a wide temperature range, which opens up new application possibilities for the flow rate controller beyond the hospital area.
  • the at least one opening in the membrane is of particular importance. In the simplest case, it is round (for example as a punched hole) formed. With increasing deflection of the membrane, it is closed.
  • the at least one opening is elongated.
  • An elongated opening offers the possibility that with increasing deflection of the membrane, the opening is gradually closed over its length. Rather, it is intended to encompass such closing in which the fluid flow through the opening (s) is reduced due to the deflection and the consequent approach to the inflow surface.
  • the preferred gradual closing of the opening described above is particularly advantageous when the at least one opening extends from outside to inside. For example, it may be provided that the opening extends radially from the peripheral area of the membrane towards its center. Alternatively, an arrangement of the opening is conceivable, in which the elongated opening also runs inwardly, but passes (in imaginary extension of the opening) at the center of the membrane.
  • the at least one opening is bent, in particular sickle-shaped.
  • the opening in this case runs arcuately in the edge region of the membrane in coarse adaptation to the edge region of the membrane.
  • Such an embodiment is particularly advantageous if - as it is generally regarded as preferred - the membrane is round in plan view.
  • a curved and preferably crescent-shaped design creates the possibility of a continuous and at the same time finely tuned reduction of the flow opening with increasing fluid pressure.
  • An essential aspect of the invention is that the membrane is bendable in the direction of the inflow surface.
  • the at least one opening formed in the membrane is at least partially closed.
  • An embodiment of the invention has proved to be particularly preferred in which, in a plan view of the flow rate regulator, the at least one opening at least partially, preferably substantially, in particular lies completely over the inflow surface. As a result, at a very high pressure, the flow regulator is able to minimize the flow area of the at least one orifice.
  • the edge region of the membrane is continuous.
  • the at least one opening provides the necessary flexibility needed for the membrane to flex as the pressure increases.
  • the edge region is advantageously not interrupted by the at least one opening.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the center of the membrane is full-surface. This means that the membrane in the middle of the fluid can not be flowed through. The middle (and possibly further regions of the membrane) thus serve as an inflow surface for the
  • the flow regulator has according to the invention at least one opening.
  • at least 3 openings are provided in the membrane, which are preferably formed evenly distributed in the membrane.
  • Several openings lead to a uniform flow of fluid through the flow regulator.
  • more than 3 openings may be provided, for example 4 openings.
  • the membrane is suitably attached to the ring body.
  • the annular body advantageously forms a receptacle for the membrane.
  • Such a construction provides a compact flow regulator.
  • the receptacle can be formed as a groove, which is preferably formed circumferentially in the annular body. In this groove, the membrane is advantageously clipped, resulting in a simple construction of the flow regulator.
  • the ring body expediently forms a support for the membrane.
  • the membrane is thus on the ring body.
  • two types of storage are conceivable.
  • the membrane is firmly clamped.
  • the membrane is mounted torque-free on the ring body.
  • the membrane can rest freely on the support.
  • the at least one flow opening is arranged in a central portion of the annular body.
  • the at least one opening is preferably not arranged in the inner circumferential region of the annular body. It is expected that a passing of the fluid through the central portion of the annular body leads to particularly advantageous flow conditions, as will be explained in more detail below.
  • the central region of the annular body may be a central bore or recess. Also possible are a plurality of passage openings which are formed centrally in the annular body. For example, a central opening can be provided around which a plurality of further openings, for example at least 5 openings, are arranged in a circle.
  • the inflow surface drops toward the central region.
  • the passing through the openings in the membrane fluid is thus discharged inwardly and passes through the flow opening of the annular body therethrough.
  • the geometry of the inflow surface is of particular importance. Among other things, it determines the characteristics of the flow rate controller. In this context, it is considered particularly advantageous if the inflow surface of the membrane asymptotically increases towards the outside. This measure also leads to an advantageous characteristic.
  • the increase is preferably continuous. At this point be on it It is pointed out that an asymptotic increase is understood to mean a course in which the inflow surface increasingly approaches the membrane. In this case, a gap between the inflow surface and the membrane may remain in the edge region of the membrane or the inflow surface. This does not change the asymptotic approach.
  • the membrane is preferably attached in its edge region on the annular body, as has been explained above using the example of a groove formed in the annular body or the support.
  • the maximum deflection thus advantageously benefits the membrane in its center.
  • the membrane underside can approach the sloping inflow surface, which likewise drops toward the center, which, as described above, leads to an advantageous reduction of the flow cross-section.
  • the primary task of a flow rate regulator is to provide a constant volume flow independently of pressure. This is achieved in that, as the pressure of the fluid increases, the passage cross section for the fluid is reduced by the flow regulator.
  • the diaphragm approaches the inflow surface of the annular body, whereby the opening cross section of the openings of the diaphragm is increasingly reduced. Consequently, the volume flow can be kept constant even at higher pressure.
  • a flow controller is given a second task.
  • the flow leaving the flow regulator may have certain flow characteristics.
  • the fluid - for example water - emerges either as a laminar jet or as an air-mixed jet.
  • the annular body has in a lower portion a connecting device for a deflection device for the fluid.
  • the connection device particularly advantageously allows a connection of a deflection device to the flow lines.
  • the arrangement in the lower section supports the compact, flat design of the flow rate regulator.
  • the connecting device has a plurality of feet, which are preferably directed radially outward.
  • the feet can advantageously engage in a suitably circumferential groove of the deflection.
  • the preferably resilient feet are simply clipped into the deflection and thereby create a durable connection.
  • a preferred embodiment of the invention He is characterized in that the dacasein device forms at least one breakthrough to flow through the fluid. In the case of the feet so the fluid passes through, for example, through openings formed between the feet.
  • the connecting device has a preferably central connecting pin.
  • the connecting pin engages in a central pin receiving the Umlenkeinrichtun.
  • Around the connecting pin around several flow openings are preferably formed.
  • the connection is preferably created by a press fit. Such a Ver Bond manufacturing technology is particularly easy to implement, even if the ring body is formed of metal, as it is considered advantageous.
  • the annular body has a bottom surface opposite the inflow, which causes a flow of the fluid to the outside.
  • the annular body thus has both an upper side, which serves as an inflow surface, and an underside, which allows a guidance of the fluid to the outside.
  • the underside has a circumferential recess.
  • the recess serves for the above-described deflection of the fluid.
  • a flow regulator which has a deflection device which is connected to the annular body.
  • the drawing shows in: in a schematic representation of an exploded view of a first embodiment of the flow rate regulator according to the invention; in a schematic representation of the first embodiment in a sectional view; in a schematic representation of an exploded view of a second embodiment of the flow rate regulator according to the invention; in a schematic representation of the second imple mentation example in a sectional view; in a schematic representation of an exploded view of a third embodiment of the flow rate regulator according to the invention; in a schematic representation of the third imple mentation example in a sectional view; in a schematic representation of a side view of a membrane according to the invention, as used in the three embodiments;
  • Figure 8 is a schematic representation of the membrane of Figure 7 in a plan view
  • Figure 9 is a schematic representation of a sectional view of an annular body according to the invention, as it comes in the first embodiment used;
  • Figure 10 is a schematic representation of the ring body of Figure 9 in a plan view
  • FIG. 11 is a schematic representation of a sectional view of an annular body according to the invention, as used in the second exemplary embodiment
  • Figure 12 is a schematic representation of the ring body of Figure 11 in a plan view
  • Figure 13 is a schematic representation of a sectional view of an annular body according to the invention, as it comes in the third embodiment used;
  • Figure 14 is a schematic representation of the ring body of Figure 13 in a plan view
  • Figure 15 is a schematic representation of a sectional view of a deflection device according to the invention, as used in the first and the second embodiment used
  • 16 shows a schematic representation of a sectional view of a deflection device according to the invention, as used in the third embodiment
  • FIG. 17 is a schematic representation of a sectional view of a fourth exemplary embodiment of the flow rate regulator according to the invention.
  • Figure 18 is a detail view of the fourth embodiment of Figure 17;
  • FIG. 19 shows a schematic representation of a sectional view of a fifth embodiment of the flow rate regulator according to the invention.
  • FIG. 20 shows a detailed view of the fifth exemplary embodiment according to FIG. 19.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a first embodiment of the flow rate controller according to the invention.
  • the flow regulator in gur 1 has the following components from top to bottom:
  • the membrane 2 and the annular body 3 are obligatory. They form the flow regulator.
  • the two wires 1 and 5, the deflection device 4 and the housing wall 6 are considered as advantageous developments of the invention.
  • the latter components add the further function of a jet regulator to the flow rate regulator according to the invention.
  • the first sieve 1 is a dirt sieve. It serves to keep dirt particles in the fluid.
  • the membrane 2 has a plurality of openings 7 through which the fluid flows.
  • the membrane has a flexible design.
  • the annular body 3 has an inflow surface 8, which preferably circulates in the annular body 3 and advantageously defines a passage (see FIGS. 9, 11 and 13).
  • the membrane 2 is in the built state (see Figure 2) in the direction of the inflow surface 8 bendable.
  • the annular body 3 further comprises a circumferential groove 9, in which the membrane 2 (and possibly the sieve 1) can be used or are.
  • the ring body 3 has a plurality of flow openings 10, through which the fluid can flow.
  • a plurality of feet 11 are formed, which serve for fastening the deflection device 4, as will be explained in more detail in connection with Figure 2.
  • the deflecting device 4 is formed like a mushroom and has at its lower end a pin 12 which on the one hand has a flow-guiding function for the fluid and on the other hand keeps the wire 5 at a distance.
  • the screen 5 preferably has a relatively coarse mesh size and acts as a flow straightener.
  • the fluid flowing through the sieve 5 is homogenized by the sieve 5.
  • the sieve 5 has a larger mesh width than the sieve 1.
  • the housing wall 6 holds the wire 5 in position and defines with the deflection device 4 a flow path, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the assembled first embodiment.
  • the sieve 1 and the membrane 2 are clipped into the annular body 3, wherein the sieve is seated with prestress in the annular body 3.
  • the membrane 2 is preferably aligned in its unloaded state.
  • the membrane 2 and the ring body 3 define between them a gap 13, which advantageously occurs because the inflow surface 8 drops to the inside of the flow rate regulator.
  • the fluid enters the flow regulator from above through the sieve 1 and through the openings 7.
  • the openings 7 are preferably fully open. If the fluid pressure increases, the membrane 2 bends downwards in the direction of the inflow surface 8. As a result, the opening cross-section of the openings 7 is reduced. The result is a substantially constant volume flow of the fluid despite the increased fluid pressure. It goes without saying that pressure fluctuations of the fluid can lead to slight volumetric flow fluctuations.
  • the fluid thus flows through the openings 7 and the fol lowing flow openings 10 of the annular body 3 therethrough. Between the feet 11 of the annular body a breakthrough 14 is formed in each case, through which the fluid flows from the annular body to the outside.
  • the annular body 3 and connected to the annular body deflection 4 advantageously define between them a first annular space 15. From there, the fluid enters a formed on the underside of the annular body recess 16.
  • the recess 16 is advantageously formed circumferentially.
  • the deflection device 4 has a mushroom-shaped outer surface 17. This limited with the housing wall 6, a second annular space 18. From the latter, the fluid exits down from the flow regulator.
  • top and bottom are used.
  • this information refers to an upright flow rate regulator, as shown for example in Figure 2.
  • the terms "inside”, “outside” and “middle” are also used in the context of the invention. These specifications relate to the respective component, for example the center or the center of the ring body 3 is understood to be the region which is defined by the in FIGS FIG. 2 defines a central axis passing through the flow rate regulator from top to bottom is.
  • the deflection device is, for example, an axis of symmetry. The center is not set to the axis or a point on the axis. Rather, the area around it should also be recorded.
  • FIGS. 3 and 4 show a flow rate regulator which, in contrast to the first embodiment, has only one central passage opening 19 instead of a plurality of throughflow openings 10 (see, for example, FIGS. This can have fluidic advantages.
  • the illustrated second embodiment is identical to the first. This also applies to the attachment of the housing wall 6 to the ring body 3, which is preferably made by press fitting. As in the case of the first exemplary embodiment, the wire 5 is clipped into the housing wall 6 and is held at a distance by the pin 12.
  • Figures 5 and 6 show a third embodiment of the flow rate regulator according to the invention, which differs from the first two embodiments, inter alia by the attachment of the deflecting device to the annular body.
  • the annular body 20 has a central connecting pin 21.
  • the connecting pin 21 advantageously a plurality of flow openings 10 are formed.
  • the deflection device 22 has a central pin receptacle 23.
  • a derar term compound has the advantage of a simple production of the ring body 20, even if the ring body made of metal, in particular stainless steel, as it is preferred.
  • FIG. 7 shows the membrane 2 alone in a side view. It is flat and flat (in the unloaded state).
  • the membrane may be formed in one piece.
  • FIG. 8 shows the membrane 2 in a plan view. From this view, an advantageous arrangement of the openings 7 becomes clear.
  • the openings 7 preferably have an elongated shape. When the membrane 2 deflects, the flow cross-section of the openings is gradually closed off. As preferred, it is considered that the openings 7 are formed sickle-shaped. In particular, the openings 7 may extend from outside to inside.
  • the membrane 2 is circular.
  • the edge region R is preferably designed to be continuous. The same applies to the middle M of the membrane. 2
  • FIG. 9 shows the ring body 3 of the first embodiment in a sectional view.
  • the inflow surface 8 towards the center which is characterized by the axis A, drops.
  • the inflow surface 8 is preferably formed circumferentially and delimits advantageously between a central passage 24.
  • the recess 16 on the inflow surface opposite th side of the ring body which is preferably formed circumferentially.
  • the membrane 2 can be used in the groove 9.
  • FIG. 10 shows a top view of the annular body 3. This has seven flow openings 10. More or less flow openings are conceivable.
  • FIG. 11 shows the annular body 3 of the second exemplary embodiment in a sectional view, which differs from the first exemplary embodiment according to FIGS. 9 and 10 in that instead of a plurality of passage openings only a single central flow opening 19 is provided. Incidentally, reference is made to the above description.
  • Figure 12 shows the ring body 3 of the second embodiment in a plan view.
  • the inflow surface 8 advantageously surrounds the passage 24.
  • the flow opening 19 is arranged centrally.
  • Figures 13 and 14 show the ring body 20 of the third embodiment, which has a connecting pin 21 on its underside. To tap the connection around the openings 10 are arranged.
  • Figure 15 shows the deflection device 4 of the first two embodiments.
  • the deflection device advantageously has a groove 25 designed as a receptacle 25 for connection to the ring body 3.
  • the outer surface 17 of the deflection 4 is configured mushroom-shaped.
  • FIG. 16 shows a sectional view of the deflection device 22.
  • the pin receptacle 23 is suitable for receiving the pin 21 (FIG. 13).
  • FIGS. 17 and 18, show a fourth embodiment of the invention.
  • the reference numeral 26 denotes the annular body.
  • the annular body has a central flow opening 27.
  • the annular body 26 forms a support for the membrane 2.
  • the membrane 2 is firmly clamped from above through a screen body 29 against the annular body 26.
  • a clamping body 30 engages over the screen body 29 and simultaneously engages under the annular body 26 and thus holds both components together.
  • a distance 31 can be formed between the membrane 2 and the inflow surface 18.
  • the inflow surface 8 of the membrane 2 approaches asymptotically. The latter is flat in its unloaded state.
  • Figs. 19 and 20 show a fifth embodiment.
  • the difference between the fourth and the fifth embodiment consists in the design of the support of the annular body 26 and thus in the storage of the membrane 2. While in the fourth embodiment, the membrane is firmly clamped, the membrane is in the illustrated in Figures 19 and 20 Embodiment on a bead-like projection 32.
  • the diaphragm is not against the annular body 26, so that the membrane is mounted without torque. In a deflection of the membrane, the edges of the membrane are thus able to adapt to the tendency of the deflection.
  • the clamping body 30 clamps the screen body 29 against the annular body 26th

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchflussmengenregler, mit einer Membran (2), die mindestens eine Öffnung (7) zum Durchströmen eines Fluids aufweist, und mit einem Ringkörper (3; 20), der eine Anströmfläche (8) und mindestens eine Durchflussöffnung (10) aufweist. Die Durchflussöffnung (10) steht mit der mindestens einen Öffnung (7) der Membran (2) in Strömungsverbindung. Die Membran (2) ist in Richtung auf die Anströmfläche (8) biegbar ausgebildet. Die Erfindung schafft einen Durchflussmengenregler, der einerseits in der Lage ist, den Volumenstrom bei sich änderndem Druck konstant zu halten und der gleichzeitig eine geringe Bauhöhe aufweist.

Description

Durchflussmengenregler
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Durchflussmengenregler.
Durchflussmengenregler sind aus dem Stand der Technik hinlänglich und in großer Bandbreite bekannt. Sie werden beispielsweise in Gas- oder insbesondere Flüssigkeitsleitungen eingesetzt oder endseitig angefügt und dienen dazu, den Volumenstrom eines den Durchflussmengenregler durchströmenden Fluids unabhängig vom Druck des Fluids konstant zu halten.
Aus der DE 2004 008 281 Ul ist ein Durchflussmengenregler bekannt, der ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse geführten Regelkörper aufweist. Der Regelkörper ist konisch ausgebil- det und wirkt mit einer Regelöffnung zusammen, in die hinein sich der Regelkörper bei steigendem Druck des durchströmenden Fluids erstreckt. Hierdurch wird die Regelöffnung zunehmend geschlossen. Mit abnehmendem Druck wandert der Regelkörper in Richtung seiner Ausgangslage zurück und gibt somit einen größeren Querschnitt der Regelöffnung frei.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Der bekannte Durchflussmengenregler hat sich bewährt. Allerdings wurde gefunden, dass die Bauhöhe des bekannten Durch- flussmengenreglers recht hoch und insoweit nicht für sämtli- che Anwendungen geeignet ist.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Durchflussmengenregler zu schaffen, dessen Bauhöhe möglichst gering ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist der erfindungsgemäße Durch- flussmengenregler eine Membran mit mindestens einer Öffnung zum Durchströmen eines Fluids und einen Ringkörper mit einer Anströmfläche und mindestens einer Durchflussöffnung auf, wobei die Durchflussöffnung mit der mindestens einen Öffnung der Membran in Strömungsverbindung steht, und wobei die Membran in Richtung auf die Anströmfläche biegbar ausgebildet ist. Die Membran stellt eine Abkehr des bekannten konischen Regelkörpers dar. Sie ist flach ausgebildet und weist lediglich eine geringe Bauhöhe auf. Durch die mindestens eine Öffnung kann das Fluid die Membran durchströmen. Die Membran wirkt mit der Anströmfläche des Ringkörpers zusammen. Bei steigendem Fluiddruck biegt sich die Membran vorteilhaft in Richtung auf die Anströmfläche. Dadurch nähert sich die mindestens eine Öffnung so weit an die Anströmfläche an, dass der Öffnungsquerschnitt für das Fluid reduziert wird. Im Ergebnis schafft die Erfindung einen Durchflussmengenreg- ler, der einerseits in der Lage ist, den Volumenstrom bei sich änderndem Druck konstant zu halten, und der gleichzeitig eine konstruktionsbedingt sehr geringe Bauhöhe aufweist.
Vorzugsweise bilden die Membran und die Anströmfläche einen Spalt. Durch den Spalt strömt bei niedrigem Fluiddruck das Fluid. Bei steigendem Fluiddruck wird der Spalt vorteilhafterweise zunehmend enger. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass - je nach Material der Membran - der Spalt möglicherweise nicht vollends geschlossen wird. Jedoch wird zumindest abschnittsweise der Spalt so klein, dass er die Durchströmung des Fluids hemmt. In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass sich der Spalt zur Mitte des Durchflussmengenreg- lers hin vorzugsweise kontinuierlich erweitert. Für einen Durchflussmengenregler mit einer zylindrischen Grundform - wie er als besonders vorteilhaft angesehen wird - bedeutet dies, dass sich der Spalt in Richtung der Symmetrieachse hin öffnet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass ein Durchflussmengenregler mit einer zylindrischen Grundform vorteilhaft eine zylindrische - ggf. abgestufte - Außenkontur aufweisen kann. Der Innenbereich des Durchflussmengen- reglers hingegen weist ggf. keine rotationssymmetrische Konstruktion auf. Derartige Gegebenheiten sollen von der zylindrischen Grundform begrifflich umfasst sein.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Membran in ihrem unbe- lasteten Zustand eben ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform weist mehrere Vorteile auf. Zum einen ist eine ebene Membran einfach und kostengünstig herstellbar, beispielsweise durch Stanzen oder Laserschneiden. Auch die rain- destens eine Öffnung kann z.B. durch Stanzen oder Laserschneiden in die Membran eingebracht werden. Ein weiterer Vorteil einer ebenen Ausgestaltung der Membran besteht in der Platzeinsparung. Während im Stand der Technik wie eingangs erwähnt konische Regelkörper zum Einsatz kommen, baut die vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Durchflussmengenreglers extrem flach.
Vorzugsweise weist die Membran eine Höhe zwischen 0,1 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 mm, auf. Eine der- artige Dicke schafft einerseits eine ausreichende Stabilität der Membran und stellt andererseits die erforderliche Flexibilität zur Verfügung, damit sich die Membran biegt, wenn der Fluiddruck steigt. Bekannte Durchflussmengenregler sind zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet und haben sich insoweit bewährt, als ihre Herstellung kostengünstig und ihre Lebensdauer hoch ist. Allerdings wurde gefunden, dass Durchflussmengenregler aus Kunststoff in bestimmten Anwendungen nachteilig sind. Insbesondere im Krankenhaus- oder Pflegebereich werden erhöhte hygienische Anforderungen gestellt. Vorzugsweise sollen sämtliche Apparaturen möglichst keimarm sein. Bei Kunststoffteilen ist die angestrebte Keimfreiheit nicht gewährleistet, da Kunststoffe materialbedingt anfällig für Bakte- rienbefall sind. Vor diesem Hintergrund wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Membran aus Metall ausgebildet ist, insbesondere aus Edelstahl besteht. Eine derartige vorteilhafte Ausführungsform eröffnet vollkommen neue Einsatzmöglichkeiten. Beispielsweise ist die bevorzugte Ausführungsform vorteilhaft im Krankhausbereich einsetzbar. Die metallische Membran ist zum Beispiel mit aggressiven Reinigungsmitteln behandelbar. Sie ist ferner (insbesondere gegenüber Kunststoff) weitgehend temperaturbeständig, was sie autoklavier- bar und insoweit sterilisierbar macht. Schließlich ist sie in einem großem Temperaturbereich einsetzbar, was über den Krankenhausbereich hinaus neue Einsatzmöglichkeiten für den Durchflussmengenregler eröffnet .
Der mindestens einen Öffnung in der Membran kommt eine besondere Bedeutung zu. Im einfachsten Fall ist sie rund (zum Beispiel als Stanzloch) ausgebildet. Mit zunehmender Durchbiegung der Membran wird sie verschlossen.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die mindestens eine Öffnung länglich ausgebildet ist. Eine längliche Öffnung bietet die Möglichkeit, dass mit zunehmender Durchbiegung der Membran die Öffnung über ihre Länge allmählich verschlossen wird. Dabei bedeutet „verschlossen" nicht gezwungenermaßen ein vollständiges Verschließen der Öffnung. Vielmehr soll auch ein solches Verschließen umfasst sein, bei dem die Fluidströmung durch die Öffnung (en) aufgrund der Durchbiegung und der dadurch bedingten Annäherung an die Anströmfläche reduziert wird. Das vorstehend beschriebene bevorzugte allmähliche Verschließen der Öffnung kommt besonders vorteilhaft dann zum Tragen, wenn sich die mindestens eine Öffnung von außen nach innen erstreckt. So kann z.B. vorgesehen sein, dass sich die Öffnung vom Umfangsbereich der Membran radial zu ihrem Zentrum hin erstreckt. Alternativ ist eine Anordnung der Öffnung denkbar, bei der die längliche Öffnung zwar ebenfalls nach innen läuft, jedoch (in gedachter Verlängerung der Öffnung) am Zentrum der Membran vorbeigeht.
In wesentlicher Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Öffnung gebogen, insbesondere sichelförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise läuft die Öffnung hierbei im Randbereich der Membran bogenförmig in grober Anpassung an den Randbereich der Membran aus. Eine derartige Ausführungsform kommt dann besonders vorteilhaft zur Geltung, wenn - wie es grundsätzlich als bevorzugt angesehen wird - die Membran in der Draufsicht rund ausgebildet ist. Eine gebogene und bevorzugt sichelförmige Ausbildung schafft die Möglichkeit einer kontinuierlichen und gleichzeitig fein abgestimmten Verkleinerung der Strömungsöffnung bei zunehmendem Fluiddruck.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Membran in Richtung auf die Anströmfläche biegbar ist. Dies führt dazu, dass die in der Membran ausgebildete mindestens eine Öffnung zumindest teilweise verschlossen wird. Als besonders bevorzugt hat sich eine Ausführungsform der Erfindung erwiesen, bei der in einer Draufsicht auf den Durchflussmengenregler die mindestens eine Öffnung zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen, insbesondere vollständig über der Anströmfläche liegt. Dies hat zur Folge, dass bei einem sehr hohen Druck der Durchflussmengenregler in der Lage ist, den Strömungsquerschnitt der mindestens einen Öffnung zu minimieren.
Vorzugsweise ist der Randbereich der Membran durchgängig. Eine derartige Konstruktion verleiht der Membran eine gewünschte Eigenstabilität. Gleichzeitig ermöglicht die mindestens eine Öffnung die erforderliche Flexibilität, die benötigt wird, damit sich die Membran bei steigendem Druck durchbiegt. Der Randbereich wird vorteilhaft nicht durch die mindestens eine Öffnung unterbrochen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte der Membran vollflächig ist. Dies bedeutet, dass die Membran in ihrer Mitte für das Fluid nicht durchströmbar ist. Die Mitte (und ggf. weitere Berei- che der Membran) dienen also als Anströmfläche für das
Fluid, um die Membran bei steigendem Druck auszulenken. Eine derartige Konstruktion schafft ein vorteilhaftes Ansprech- verhalten der Membran.
Der Durchflussmengenregler weist erfindungsgemäß mindestens eine Öffnung auf. Vorteilhafterweise sind in der Membran mindestens 3 Öffnungen vorgesehen, die vorzugsweise gleichmäßig verteilt in der Membran ausgebildet sind. Mehrere Öffnungen führen zu einer gleichmäßigen Fluidströmung durch den Durchflussmengenregler . Insbesondere können auch mehr als 3 Öffnungen vorgesehen sein, beispielsweise 4 Öffnungen. Die Membran wird zweckmäßig an dem Ringkörper befestigt.
Hierzu bildet der Ringkörper vorteilhafterweise eine Aufnahme für die Membran. Eine derartige Konstruktion schafft einen kompakten Durchflussmengenregler .
Die Aufnahme kann als Nut ausgebildet sein, die bevorzugt umlaufend in dem Ringkörper ausgebildet ist. In diese Nut ist die Membran vorteilhafterweise einclipsbar, was zu einer einfachen Konstruktion des Durchflussmengenreglers führt.
Alternativ bildet der Ringkörper zweckmäßig ein Auflager für die Membran. Die Membran liegt also auf dem Ringkörper auf. In diesem Zusammenhang sind zwei Arten der Lagerung denkbar. In einer ersten Alternative ist die Membran fest eingespannt. Hier kommt eine Einspannung zwischen dem Ringkörper (als Auflager) und zum Beispiel einem Befestigungsring oder einem eingangsseitigen Siebkörper in Betracht, der die Membran zwischen sich und dem Ringkörper fest einspannt. Bei einer Durchbiegung werden sich die Randbereiche der Membran aufgrund ihrer Einspannung nicht durchbiegen.
Alternativ zu der festen Einspannung ist die Membran auf dem Ringkörper drehmomentfrei gelagert. Insbesondere kann die Membran frei auf dem Auflager aufliegen. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer drehmomentfreien Lagerung verstanden, wenn die Membran an ihrem Rand nicht eingespannt ist. Bei einer Durchbiegung können sich also die Randbereiche der Membran bewegen, so dass ein vergleichsweise sensibleres Ansprechverhalten erwartet wird. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Durchflussöffnung in einem zentralen Abschnitt des Ringkörpers angeordnet ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Öffnung vorzugsweise nicht im innen liegenden Umfangsbereich des Ringkörpers angeordnet ist. Es wird erwartet, dass ein Leiten des Fluids durch den zentralen Abschnitt des Ringkörpers zu besonders vorteilhaften Strömungsbedingungen führt, wie es im Folgenden noch näher ausgeführt wird. Unter einem zentralen Abschnitt wird im Rahmen der Erfindung der mittlere Bereich des Ringkörpers verstanden. Hierbei kann es sich um eine zentrale Bohrung oder Ausnehmung handeln. Auch möglich sind eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen, die mittig im Ringkörper ausgebildet sind. Beispielsweise kann eine zentrale Öffnung vorgesehen sein, um die kreisförmig herum mehrere weitere Öffnungen, beispielsweise mindestens 5 Öffnungen, angeordnet sind.
Vorzugsweise fällt die Anströmfläche zu dem zentralen Bereich hin ab. Das durch die Öffnungen in der Membran hindurchtretende Fluid wird also nach innen hin abgeleitet und tritt dort durch die Durchflussöffnung des Ringkörpers hindurch .
Der Geometrie der Anströmfläche kommt eine besondere Bedeutung zu. Sie bestimmt unter anderem die Charakteristik des Durchflussmengenreglers . In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Anströmfläche der Membran nach außen hin asymptotisch ansteigt. Auch diese Maßnahme führt zu einer vorteilhaften Kennlinie. Der Anstieg erfolgt vorzugsweise stetig. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass unter einem asymptotischen Anstieg ein Verlauf verstanden wird, bei dem sich die Anströmfläche zunehmend der Membran annähert. Dabei kann im Randbereich der Membran bzw. der Anströmfläche ein Spalt zwischen Anströmfläche und Membran verbleiben. Dies ändert an der asymptotischen Annäherung nichts.
Die Membran ist vorzugsweise in ihrem Randbereich am Ringkörper befestigt, wie es vorstehend am Beispiel einer im Ringkörper ausgebildeten Nut oder des Auflagers erläutert worden ist. Die maximale Auslenkung erfährt die Membran also vorteilhaft in ihrer Mitte. Dabei kann sich die Membranunterseite günstig der ebenfalls zur Mitte hin abfallenden Anströmfläche annähern, was, wie zuvor beschrieben, zu einer vorteilhaften Reduzierung des Strömungsquerschnitts führt.
Die primäre Aufgabe eines Durchflussmengenreglers besteht darin, druckunabhängig einen konstanten Volumenstrom zur Verfügung zu stellen. Dies wird dadurch erreicht, dass mit zunehmendem Druck des Fluids der Durchtrittsquerschnitt für das Fluid durch den Durchflussmengenregler verkleinert wird Im Falle der Erfindung nähert sich die Membran der Anströmfläche des Ringkörpers an, wodurch der Öffnungsquerschnitt der Öffnungen der Membran zunehmend verkleinert wird. Folglich kann der Volumenstrom auch bei höherem Druck konstant gehalten werden.
Häufiy kommt einem Durchflussmengenregler eine zweite Aufgabe zu. Es kann nämlich gewünscht sein, dass die aus dem Durchflussmengenregler austretende Strömung bestimmte Strömungseigenschaften aufweist. Insbesondere kann es gewünscht sein, dass das Fluid - zum Beispiel Wasser - entweder als laminarer Strahl oder als mit Luft durchmischter Strahl aus tritt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Ringkörper in einem unteren Abschnitt eine Verbindungseinrichtung für eine Umlenkeinrichtung für das Fluid aufweist. Die Verbindungeinrichtung gestattet besonders vorteilhaft eine Anbindung einer Umlenkeinrichtung an den Durchflussmen genregier. Durch die Anordnung im unteren Abschnitt wird di kompakte flache Bauform des Durchflussmengenreglers unterstützt .
Vorzugsweise weist die Verbindungseinrichtung eine Mehrzahl von Füßen auf, die vorzugsweise radial nach außen gerichtet sind. Die Füße können vorteilhaft in eine zweckmäßig umlaufende Nut der Umlenkeinrichtung eingreifen. Hierzu werden die vorzugsweise federnd ausgebildeten Füße einfach in die Umlenkeinrichtung eingeclipst und schaffen dadurch eine haltbare Verbindung. Eine bevorzugte Ausführungsform der Er findung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsein richtung mindestens einen Durchbruch zum Durchströmen des Fluids bildet. Im Falle der Füße tritt also das Fluid beispielsweise durch zwischen den Füßen ausgebildete Durchbrüche hindurch.
Alternativ weist die Verbindungseinrichtung einen vorzugsweise mittigen Verbindungszapfen auf. Der Verbindungszapfen greift in eine zentrale Zapfenaufnahme der Umlenkeinrichtun ein. Um den Verbindungszapfen herum sind bevorzugt mehrere Durchflussöffnungen ausgebildet. Die Verbindung wird bevorzugt durch eine Presspassung geschaffen. Eine derartige Ver bindung ist herstellungstechnisch besonders einfach zu realisieren, und zwar auch dann, wenn der Ringkörper aus Metall ausgebildet ist, wie es als vorteilhaft angesehen wird.
Im Sinne einer kompakten und flachen Bauform des erfindungsgemäßen wird eine bevorzugte Ausführungsform zur Verfügung gestellt, bei der der Ringkörper eine der Anströmfläche entgegengesetzte Unterseite aufweist, die eine Strömung des Fluids nach außen bewirkt. Der Ringkörper weist also sowohl eine Oberseite, die als Anströmfläche dient, als auch eine Unterseite auf, die eine Führung des Fluids nach außen gestattet. Eine derartige Konstruktion schafft neben kompakten Abmaßen auch eine besonders vorteilhafte Strömung des Fluids .
Als herstellungstechnisch besonders einfach hat sich eine Ausführungsform bewährt, bei der die Unterseite eine umlaufende Aussparung aufweist. Die Aussparung dient zur vorbeschriebenen Umlenkung des Fluids.
Im Rahmen der Erfindung wird auch ein Durchflussmengenregler beansprucht, der eine Umlenkeinrichtung aufweist, die mit dem Ringkörper verbunden ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der angehängten
Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: in einer schematischen Darstellung eine auseinandergezogene Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreg- lers ; in einer schematischen Darstellung das erste Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht; in einer schematischen Darstellung eine auseinandergezogene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreg- lers ; in einer schematischen Darstellung das zweite Aus führungsbeispiel in einer Schnittansicht; in einer schematischen Darstellung eine auseinandergezogene Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreg- lers ; in einer schematischen Darstellung das dritte Aus führungsbeispiel in einer Schnittansicht; in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Membran, wie sie in den drei Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommt;
Figur 8 in einer schematischen Darstellung die Membran nach Figur 7 in einer Draufsicht; Figur 9 in einer schematischen Darstellung eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ringkörpers, wie er bei dem ersten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt ;
Figur 10 in einer schematischen Darstellung den Ringkörper nach Figur 9 in einer Draufsicht;
Figur 11 in einer schematischen Darstellung eine Schnittan- sieht eines erfindungsgemäßen Ringkörpers, wie er bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt ;
Figur 12 in einer schematischen Darstellung den Ringkörper nach Figur 11 in einer Draufsicht;
Figur 13 in einer schematischen Darstellung eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ringkörpers, wie er bei dem dritten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt;
Figur 14 in einer schematischen Darstellung den Ringkörper nach Figur 13 in einer Draufsicht; Figur 15 in einer schematischen Darstellung eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung, wie sie bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt; Figur 16 in einer schematischen Darstellung eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung, wie sie bei dem dritten Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommt;
Figur 17 in einer schematischen Darstellung eine Schnittan- sieht eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers ;
Figur 18 eine Detailansicht des vierten Ausführungsbeispiels nach Figur 17;
Figur 19 in einer schematischen Darstellung eine Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers; und Figur 20 eine Detailansicht des fünften Ausführungsbeispiels nach Figur 19.
Figur 1 zeigt eine auseinandergezogene Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Durch- flussmengenreglers . Der Durchflussmengenregler weist in gur 1 von oben nach unten die folgenden Bauteile auf:
Ein erstes Sieb 1, eine Membran 2, einen Ringkörper 3, eine Umlenkeinrichtung 4, ein zweites Sieb 5 und eine Gehäusewand 6. Im Rahmen der Erfindung sind die Membran 2 und der Ringkörper 3 obligatorisch. Sie bilden den Durchflussmengenregler. Die beiden Siebe 1 und 5, die Umlenkeinrichtung 4 und die Gehäusewand 6 werden als vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung betrachtet. Die zuletzt genannten Bauteile fü- gen dem erfindungsgemäßen Durchflussmengenregler die weitere Funktion eines Strahlreglers hinzu. Im Zusammenhang mit Figur 1 sollen an dieser Stelle die Grundfunktionen des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreg- lers zumindest angedeutet werden. Bei dem ersten Sieb 1 han- delt es sich um ein Schmutzsieb. Es dient dazu, im Fluid befindliche Schmutzteilchen abzuhalten.
Die Membran 2 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 7 auf, durch die das Fluid hindurchströmt. Die Membran ist flexibel aus- gebildet.
Der Ringkörper 3 weist eine Anströmfläche 8 auf, die vorzugsweise in dem Ringkörper 3 umläuft und vorteilhaft einen Durchlass (siehe Figuren 9, 11 und 13) begrenzt. Die Membran 2 ist im eigebauten Zustand (siehe Figur 2) in Richtung auf die Anströmfläche 8 biegbar. Der Ringkörper 3 weist ferner eine umlaufende Nut 9 auf, in die die Membran 2 (und ggf. das Sieb 1) einsetzbar ist bzw. sind. Ferner weist der Ringkörper 3 eine Mehrzahl von Durchflussöffnungen 10 auf, durch die hindurch das Fluid strömen kann. An der Unterseite des Ringkörpers 3 sind eine Mehrzahl von Füßen 11 ausgebildet, die zur Befestigung der Umlenkeinrichtung 4 dienen, wie es im Zusammenhang mit Figur 2 noch näher erläutert wird.
Die Umlenkeinrichtung 4 ist pilzartig ausgebildet und weist an ihrem unteren Ende einen Zapfen 12 auf, der einerseits Strömungsleitfunktion für das Fluid aufweist und anderer- seits das Sieb 5 auf Abstand hält. Das Sieb 5 weist vorzugsweise eine relativ grobe Maschenweite auf und wirkt als Strömungsgleichrichter. Das durch das Sieb 5 strömende Fluid wird durch das Sieb 5 homogenisiert. Vorzugsweise weist das Sieb 5 eine größere Maschen- weite auf als das Sieb 1.
Die Gehäusewand 6 hält das Sieb 5 in Position und definiert mit der Umlenkeinrichtung 4 einen Strömungsweg, wie es nachfolgend noch näher ausgeführt wird.
Es wird auf Figur 2 Bezug genommen, die eine Schnittansicht des zusammengebauten ersten Ausführungsbeispiels zeigt. Das Sieb 1 und die Membran 2 sind in den Ringkörper 3 einge- clipst, wobei das Sieb mit Vorspannung in dem Ringkörper 3 sitzt. Die Membran 2 ist vorzugsweise in ihrem unbelasteten Zustand eben ausgerichtet. Die Membran 2 und der Ringkörper 3 begrenzen zwischen sich einen Spalt 13, der vorteilhaft dadurch zustande kommt, dass die Anströmfläche 8 zum Inneren des Durchflussmengenreglers abfällt.
Das Fluid tritt in der Zeichnung von oben durch das Sieb 1 und durch die Öffnungen 7 hindurch in den Durchflussmengen- regler ein. Bei niedrigem Druck des Fluids sind die Öffnungen 7 vorzugsweise vollständig geöffnet. Nimmt der Fluid- druck zu, biegt sich die Membran 2 nach unten in Richtung auf die Anströmfläche 8. Hierdurch wird der Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 7 verkleinert. Die Folge ist ein im Wesentlichen konstanter Volumenstrom des Fluids trotz des erhöhten Fluiddrucks. Es versteht sich, dass es bei Druck- Schwankungen des Fluids zu geringfügigen Volumenstromschwankungen kommen kann. Das Fluid strömt also durch die Öffnungen 7 und die nachfol genden Durchflussöffnungen 10 des Ringkörpers 3 hindurch. Zwischen den Füßen 11 des Ringkörpers ist jeweils ein Durch bruch 14 ausgebildet, durch den das Fluid aus dem Ringkörpe nach außen strömt.
Der Ringkörper 3 und die mit dem Ringkörper verbundene Umlenkeinrichtung 4 begrenzen vorteilhafterweise zwischen sich einen ersten Ringraum 15. Von dort gelangt das Fluid in eine auf der Unterseite des Ringkörpers ausgebildete Aussparung 16. Die Aussparung 16 ist vorteilhaft umlaufend ausgebildet.
Die Umlenkeinrichtung 4 weist eine pilzkopfförmige Außenflä- che 17 auf. Diese begrenzt mit der Gehäusewand 6 einen zweiten Ringraum 18. Aus letzterem tritt das Fluid nach unten aus dem Durchflussmengenregler aus.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung Begriffe wie „oben" und „unten" verwendet werden. Wenngleich der erfindungsgemäße Durchflussmengenregler in beliebiger Orientierung eingebaut werden kann, beziehen sich diese Angaben auf einen aufrechten Durchflussmengenregler, wie er beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist. Im Rahmen der Erfindung werden ferner die Begriffe „innen", „außen" und „Mitte" verwendet. Diese Angaben beziehen sich auf das jeweilige Bauteil. So versteht sich die Mitte oder das Zentrum des Ringkörpers 3 beispielsweise als derjenige Bereich, der durch die in Figur 2 zentral durch den Durchflussmengen- regier von oben nach unten hindurchgehende Achse definiert ist. Bei der Umlenkeinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Symmetrieachse. Dabei ist die Mitte nicht auf die Achse oder einen Punkt auf der Achse festgelegt. Vielmehr soll auch der Bereich drum herum erfasst sein.
Figuren 3 und 4 zeigen einen Durchflussmengenregler, der im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel statt einer Mehrzahl von Durchflussöffnungen 10 (siehe z.B. Figuren 1 und 2) lediglich eine zentrale Durchgangsöffnung 19 auf- weist. Dies kann strömungstechnische Vorteile haben. Im Übrigen ist das dargestellte zweite Ausführungsbeispiel baugleich zu dem ersten. Dies gilt auch für die Befestigung der Gehäusewand 6 an dem Ringkörper 3, die vorzugsweise durch Presspassung hergestellt ist. Das Sieb 5 ist wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel in die Gehäusewand 6 einge- clipst und wird von dem Zapfen 12 auf Abstand gehalten.
Figuren 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Durchflussmengenreglers , der sich von den ersten beiden Ausführungsbeispielen unter anderem durch die Befestigung der Umlenkeinrichtung an dem Ringkörper unterscheidet .
Der Ringkörper 20 weist einen zentralen Verbindungszapfen 21 auf. Um den Verbindungszapfen 21 sind vorteilhaft eine Mehrzahl von Durchflussöffnungen 10 ausgebildet. Die Umlenkeinrichtung 22 weist eine zentrale Zapfenaufnahme 23 auf. Zur Verbindung der Umlenkeinrichtung 22 mit dem Ringkörper 20 wird der Verbindungszapfen 21 in die Zapfenaufnahme 23 ge- steckt, und zwar vorzugsweise in Presspassung. Eine derar- tige Verbindung weist den Vorteil einer einfachen Herstellung des Ringkörpers 20 auf, und zwar auch dann, wenn der Ringkörper aus Metall, insbesondere Edelstahl, besteht, wie es bevorzugt angesehen wird.
Figur 7 zeigt die Membran 2 in Alleinstellung in einer Seitenansicht. Sie ist flach und (im unbelasteten Zustand) eben ausgebildet. Insbesondere kann die Membran einteilig ausgebildet sein.
Figur 8 zeigt die Membran 2 in einer Draufsicht. Aus dieser Ansicht wird eine vorteilhafte Anordnung der Öffnungen 7 deutlich. Die Öffnungen 7 haben vorzugsweise eine längliche Form. Bei der Durchbiegung der Membran 2 wird der Strömungs- querschnitt der Öffnungen nach und nach verschlossen. Als bevorzugt wird es angesehen, wenn die Öffnungen 7 sichelförmig ausgebildet sind. Insbesondere können sich die Öffnungen 7 von außen nach innen erstrecken. Vorteilhafterweise ist die Membran 2 kreisförmig. Wie gut zu erkennen, ist vorzugs- weise der Randbereich R durchgängig ausgebildet. Gleiches gilt für die Mitte M der Membran 2.
Figur 9 zeigt den Ringkörper 3 des ersten Ausführungsbeispiels in einer Schnittansicht. Hier wird deutlich, dass die Anströmfläche 8 zur Mitte hin, die durch die Achse A gekennzeichnet ist, abfällt. Die Anströmfläche 8 ist vorzugsweise umlaufend ausgebildet und begrenzt zwischen sich vorteilhaft einen zentralen Durchlass 24. Ebenfalls gut erkennbar ist die Aussparung 16 auf der der Anströmfläche entgegengesetz- ten Seite des Ringkörpers, die vorzugsweise umlaufend ausgebildet ist. Im Übrigen ist in die Nut 9 die (hier nicht gezeigte) Membran 2 einsetzbar. Figur 10 zeigt eine Draufsicht auf den Ringkörper 3. Dieser weist sieben Durchflussöffnungen 10 auf. Mehr oder weniger Durchflussöffnungen sind denkbar.
Figur 11 zeigt den Ringkörper 3 des zweiten Ausführungsbei- spiels in einer Schnittansicht, der sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 9 und 10 dadurch unterscheidet, dass statt einer Mehrzahl von Durchlassöffnungen lediglich eine einzige zentrale Durchflussöffnung 19 vorgesehen ist. Im Übrigen wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
Figur 12 zeigt den Ringkörper 3 des zweiten Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht. Die Anströmfläche 8 umschließt vorteilhaft den Durchlass 24. Zentral ist die Durchflussöff- nung 19 angeordnet. Im Rahmen des Erfindungsgedankens liegt es, den Durchlass 24 und die Durchlassöffnung 19 zu einer Durchlassöffnung zusammenzufassen, die dann keinen Sprung aufweist, sondern zylindrisch durchgeht. Figuren 13 und 14 zeigen den Ringkörper 20 des dritten Ausführungsbeispiels, der an seiner Unterseite einen Verbindungszapfen 21 aufweist. Um den Verbindungs zapfen herum sind die Öffnungen 10 angeordnet. Figur 15 zeigt die Umlenkeinrichtung 4 der ersten beiden Ausführungsbeispiele. Die Umlenkeinrichtung weist vorteilhaft eine als Nut ausgebildete Aufnahme 25 zur Verbindung mit dem Ringkörper 3 auf. Die Außenfläche 17 der Umlenkein- richtung 4 ist pilzförmig ausgestaltet.
Figur 16 zeigt eine Schnittansicht der Umlenkeinrichtung 22. Die Zapfenaufnahme 23 ist zur Aufnahme des Zapfens 21 (Figur 13) geeignet.
Es wird auf die Figuren 17 und 18 Bezug genommen, die ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigen. Mit dem Bezugszeichen 26 ist der Ringkörper gekennzeichnet. Der Ringkörper weist eine zentrale Durchflussöffnung 27 auf.
Der Ringkörper 26 bildet ein Auflager für die Membran 2.
Hierzu weist er einen Absatz 28 auf, auf dem die Membran 2 aufliegt. Die Membran 2 wird von oben durch einen Siebkörper 29 gegen den Ringkörper 26 fest eingespannt. Hierzu greift ein Klemmkörper 30 über den Siebkörper 29 und untergreift gleichzeitig den Ringkörper 26 und hält beide Bauteile somit zusammen. Wie es insbesondere aus Figur 18 hervorgeht, kann zwischen der Membran 2 und der Anströmfläche 18 ein Abstand 31 ausgebildet sein. Wie es insbesondere in Figur 17 gut zu sehen ist, nähert sich die Anströmfläche 8 der Membran 2 asymptotisch an. Letztere ist in ihrem unbelastetem Zustand plan ausgebildet.
Es wird auf die Figuren 19 und 20 Bezug genommen, die ein fünftes Ausführungsbeispiel zeigen. Aus Übersichtsgründen werden für dieselben (funktionalen) Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn sich die Bauteile konstruktiv geringfügig unterscheiden. Der Unterschied zwischen dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel besteht in der Ausbildung des Auflagers des Ringkörpers 26 und damit in der Lagerung der Membran 2. Während bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Membran fest eingespannt ist, liegt die Membran bei dem in den Figuren 19 und 20 dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem wulstartigen Vorsprung 32 auf. Im Gegensatz zu dem vierten Ausführungsbeispiel verspannt der Siebkörper 29 ferner die Membran nicht gegen den Ringkörper 26, so dass die Membran drehmomentfrei gelagert ist. Bei einer Durchbiegung der Membran sind die Ränder der Membran also in der Lage, sich in ihrer Neigung der Durchbiegung anzupassen. Der Klemmkörper 30 verspannt den Siebkörper 29 gegen den Ringkörper 26.
Bei der vorstehenden Figurenbeschreibung wurden teilweise Bezugsziffern für Bauteile verwendet, die sich geringfügig unterscheiden. Dies soll der besseren Übersicht dienen. Im Übrigen sind die Darstellungen der einzelnen Bauteile und - gruppen nicht immer maßstabsgetreu. Auch dies soll der besseren Übersicht dienen.
Bezugszeichenliste
1 Sieb
2 Membran
3 Ringkörper
4 Umlenkeinrichtung
5 Sieb
6 Gehäusewand
7 Öffnungen
8 Anströmfläche
9 Nut
10 Durchflussöffnungen
11 Füße
12 Zapfen
13 Spalt
14 Durchbruch
15 Ringraüm
16 Aussparung
17 Außenfläche
18 Ringraum
19 Durchflussöffnung
20 Ringkörper
21 Zapfen
22 Umlenkeinrichtung
23 Zapfenaufnahme
24 Durchlass
25 Aufnahme
26 Ringkörper
27 DurchflussÖffnung
28 Absatz
29 Siebkörper 30 Klemmkörper
31 Abstand
32 Vorsprung R Rand M Mitte

Claims

Durchflussmengenregler
Patentansprüche
1. Durchflussmengenregler, mit
- einer Membran (2), die mindestens eine Öffnung (7) zum Durchströmen eines Fluids aufweist, und mit
- einem Ringkörper (3; 20), der eine Anströmfläche (8) und mindestens eine Durchflussöffnung (10; 19; 27) aufweist ,
- wobei die Durchflussöffnung (10; 19; 27) mit der
mindestens einen Öffnung (7) der Membran (2) in
Strömungsverbindung steht, und
- wobei die Membran (2) in Richtung auf die Anströmfläche (8) biegbar ausgebildet ist. 2. Durchflussmengenregler nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Membran (2) und die
Anströmfläche (8) einen Spalt (13) bilden.
3. Durchflussmengenregler nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass sich der Spalt (13) zur Mitte
Durchflussmengenreglers hin erweitert.
Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) in ihrem unbelasteten Zustand eben ausgebildet ist.
Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) eine Höhe zwischen 0,1 und 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3 mm, aufweist.
Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) aus Metall ausgebildet ist, insbesondere aus Edelstahl besteht.
Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (7) länglich ausgebildet ist
Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens eine Öffnung (7) von außen nach innen erstreckt.
Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (7) gebogen ausgebildet ist.
10 Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (7) zumindest teilweise, vorzugsweise im wesentlichen, insbesondere vollständig über der Anströmfläche liegt.
11. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (R) der
Membran (2) durchgängig ist.
12. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte (M) der Membran (2) vollflächig ausgebildet ist.
13. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens 3 Öffnungen (7), die vorzugsweise gleichmäßig, insbesondere symmetrisch verteilt in der Membran (2) ausgebildet sind.
14. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (3; 20) eine Aufnahme für die Membran bildet.
15. Durchflussmengenregler nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Aufnahme als Nut (9) ausgebildet ist, in die vorzugsweise die Membran (2) einclipsbar ist. 16. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (26) ein Auflager (28; 32) für die Membran (2) bildet.
1 . Durchflussmengenregler nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Membran (2) fest eingespannt ist .
18. Durchflussmengenregler nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, dass die Membran (2) auf dem Ringkörper (3; 20; 26) drehmomentfrei gelagert ist, vorzugsweise frei auf dem Auflager (32) aufliegt.
19. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Durchflussöffnung (10; 19; 27) mittig des Ringkörpers (3; 20; 26) , vorzugsweise nicht im äußeren Umfangsbereich des Ringkörpers, angeordnet ist.
20. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmfläche (8) zur Mitte des Ringkörpers (3; 20; 26) hin abfällt.
21. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmfläche (8) nach außen hin asymptotisch ansteigt. 22. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (3; 20) in einem unteren Abschnitt eine Verbindungseinrichtung für eine Umlenkeinrichtung für das Fluid aufweist. 23. Durchflussmengenregler nach Anspruch 22, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung eine Mehrzahl von Füßen (11) aufweist, die vorzugsweise radial nach außen gerichtet sind. 24. Durchflussmengenregler nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung mindestens einen Durchbruch (14) zum Durchströmen des Fluids bildet.
25. Durchflussmengenregler nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung einen vorzugsweise zentralen Verbindungs zapfen (21) aufweist.
26. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (3; 20) eine der Anströmfläche (8) entgegengesetzte Unterseite
aufweist, die eine Strömung des Fluids nach außen
bewirkt .
27. Durchflussmengenregler nach Anspruch 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Unterseite eine umlaufende
Aussparung (16) aufweist.
28. Durchflussmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch eine Umlenkeinrichtung (4; 22) für das Fluid, die mit dem Ringkörper (3; 20) verbunden ist.
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