DE1075328B - Strömungsmengenregler fur Flussig keiten Aufschwemmungen od dgl - Google Patents

Strömungsmengenregler fur Flussig keiten Aufschwemmungen od dgl

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DE1075328B
DE1075328B DENDAT1075328D DE1075328DA DE1075328B DE 1075328 B DE1075328 B DE 1075328B DE NDAT1075328 D DENDAT1075328 D DE NDAT1075328D DE 1075328D A DE1075328D A DE 1075328DA DE 1075328 B DE1075328 B DE 1075328B
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Germany
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float
flow
coils
flow regulator
valve
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Pending
Application number
DENDAT1075328D
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English (en)
Inventor
Harding London Eric
Original Assignee
Vickerys Limited London
Publication date
Publication of DE1075328B publication Critical patent/DE1075328B/de
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/22Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
    • G01F1/24Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters with magnetic or electric coupling to the indicating device

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Description

  • Strömungsmengenregler für Flüssigkeiten, Aufschwemmungen od. dgl.
  • Die Erfindung betrifft einen Strömungsmengenregler für durch eine Leitung fließende FIüssigkeiten, der vornehmlich im Sinne einer Gleichhaltung der aus der Leitung abströmenden Flüssigkeitsmenge, bei Aufschwemmungen gegebenenfalls auch im Sinne einer Konstanthaltung des Anteils der in der abströmenden Flüssigkeit befindlichen Feststoffe unabhängig von Verbindungen des Gehaltes an Feststoffen oder des Förderungsdruckes bei der Zuführung der Flüssigkeit oder Aufschwemmung wirksam sein soll.
  • Für diese Zwecke werden meist Regler verwendet, bei denen ein durch die Strömung beeinflußbares bewegliches Glied mechanisch mit Einrichtungen zur Betätigung eines in die Flüssigkeitsleitung eingeschalteten Ventils verbunden ist. Solche Regelvorrichtungen arbeiten jedoch meist nicht sehr feinfühlig und sind für korrodierende Flüssigkeiten oder Aufschwemmungen, die Verschleiß bewirkende Teilchen, wie Schmirgel od. dgl., enthalten, wenig geeignet.
  • Bei anderen Vorrichtungen zum Messen oder zum Regeln der Strömungsmenge ist es bekannt, in dem lotrechten Rohrabschnitt der durchströmten Leitung einen Schwebekörper anzuordnen, der zur Erzielung einer guten Stabilität und zur Vermeidung von Pendelbewegungen kegelförmig gestaltet und in einem düsenartig ausgebildeten Rohrabschnitt angeordnet ist und mit einem Magnetkern in das Magnetfeld von zwei das Rohr umschließenden Spulen ragt, so daß er bei seinen durch Änderungen des Strömungsdruckes hervorgerufenen Bewegungen die Impedanz der zugeordneten Spulen wechselweise verändert, die in Differenzschaltung an ein elektrisches Meßgerät oder an ein elektrisch gesteuertes Regelventil angeschlossen sind. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ist der Schwebekörper in einem düsenförmigen Rohrabschnitt angeordnet, der eine in Strömungsrichtung sich erweiternde, kegelförmige Begrenzungswand aufweist; und der dem Schwebekörper zugeordnete Magnetkern sitzt gesondert auf einer Stange, die in ein von der Flüssigkeitsströmung nicht berührtes Führungsrohr ragt, das die dem Magnetkern zugeordnete Transmitterspule für die elektrische Differenzschaltung trägt. Die Anordnung des Schwebekörpers in einer sich kegelförmig erweiternden Düse ist jedoch insoweit unzweckmäßig, als der Schwebekörper bei zunehmender Verstellung in der Strömungsrichtung durch die Vergrößerung des Durchlaß spaltes an Stabilität verliert, so daß die Führungsgenauigkeit für den Magnetkern nachläßt und Reibungen auftreten, die die Empfindlichkeit der Messung oder Regelung beeinträchtigen können. Im gleichen Sinne wirkt sich auch die getrennte Anordnung des Schwebekörpers vom Magnetkern des Transmitters aus, weil der Schwebekörper zusätzlich zu dem Gewicht dieser Teile auch das Gewicht der Führungsstange aufnehmen muß, die ihn mit dem Magnetkern des Transmitters verbindet.
  • Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile zu vermeiden und einen Strömungsmengenregler dieser Art so auszubilden, daß er bei erhöhter Lagenstabilität des im lotrechten Rohrabschnitt der Leitung angeordneten, nur durch den Strömungsdruck getragenen Schwebekörpers eine besonders gute Regelungsempfindlichkeit aufweist. Der Schwebekörper ist hier gleichfalls mit einem die Impedanz einer Differenzschaltung für ein elektrisch gesteuertes Regelventil wechselweise steuernden Teil versehen, mit dem er sich bei Mengenänderungen zwischen zwei außen am Rohr oberhalb und unterhalb der Mittelstellung des Schwebekörpers angebrachten Reaktanzgliedern verschiebt; und die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß ein zylindrischer Führungseinsatz des Rohrabschnittes für den stromlinienförmigen Schwebekörper kronenartig in Zacken ausläuft, so daß der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung stetig zunimmt. Bei dieser Ausführung bleibt der Schwebekörper bei axialen Bewegungen an den kronenartigen Zacken des Führungseinsatzes geführt, wodurch eine erhöhte Lagenstabilität des Schwebekörpers erreicht wird.
  • Bestehen die am Rohr angebrachten Reaktanzgliederaus zwei das Rohr umschließenden Spulen, so ist zweckmäßig der mittlere. Teil des Schwebekörpers magnetisch ausgebildet, indem er z. B. eine Eisenhülse aufweist. Hierdurch wird die Regelungsempfindlichkeit noch verbessert, da etwaige Neiglmgsbewegungen des Schwebekörpers den radialen Abstand zwischen dem Magnetkern und den ihm zugeordneten . Spulen des Transmitters nicht verändern.
  • An Stelle einer elektromagnetischen Beeinflussung des Transmitters kann auch eine elektrostatische Beeinflussung vorgesehen werden. In diesem Fall werden statt der Transmitterspulen zwei in Abstand -voneinander angeordnete Kondensatorplatten verwendet, deren Kapazität durch die Bewegungen des Schwebekörpers aus seiner neutralen Stellung verändert wird.
  • Infolge seiner durch den kronenartigen Rohreinsatz erhöhten Lagenstabilität kann der Schwebekörper besonders leicht, z. B. als Hohlkörper aus Kunststoff gefertigt, sein, wobei er zweckmäßig so ausgebildet ist, daß er sich zum Einbringen von Belastungsgewichten öffnen läßt, um ihn hinsichtlich der neutralen Stellung des Magnetkerns gegenüber den Transmitterspulen unterschiedlichen Strömungsverhältnissen, unterschiedlichen Flüssigkeitsarten bzw. Aufschwemmungen von unterschiedlicher Dichte des Feststoffanteils anpassen zu können.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein Schema der gesamten Regelanlage, Fig 2 einen Längsschnift durch das Regelrohr mit Schwebekörper, Düse und Spulen, Fig. 3 eine Seitenansicht des Differentialrelais.
  • Die zu regelnde Aufschwemmung wird gemäß Fig. l zu dem unteren Ende eines aufrecht angeordneten Steuerrohres A durch hintereinandergeschaltete Ventile V4 und V3 gepumpt. Das Ventil V4 ist ein von Hand betätigbares Kolbenventil, während das Ventil V3 selbsttätig unter dem Einfluß eines Schwebekörpers E gesteuert wird. Der Schwebekörper ist mit einer verschleißfesten Kappe 10 (Fig. 2) versehen und besteht aus einem Körper aus korrosionsfestem Kunststoff. Er trägt einen Eisenring 11, der mit einem korrosionsfesten Werkstoff überzogen ist, wenn der Schwebekörper zur Regelung der Strömung von korrodierenden Flüssigkeiten verwendet werden soll. Der Schwebekörper kann im Gewicht der zu regelnden Flüssigkeit dadurch angepaßt werden, daß Bleikörner od. dgl. in entsprechender Menge in einen im Innern des Schwebekörpers vorgesehenen Hohlraum 12 eingefüllt werden, den man durch Abnehmen der Kappe 10 öffnen kann. Normalerweise nimmt der Eisenring des Schwebekörpers E eine neutrale Stellung in der Mitte zwischen zwei Spulen C1 und C2 ein, die teilweise von nicht dargestellten Eisenlamellen umgeben sind. Die Spulen sind durch einen Schalter 16 (Fig. 1) an eine Wechselstromquelle angeschlossen, für die die Anschlußklemmen 15 vorgesehen sind. Der Durchlaßquerschnitt des Rohres A vergrößert sich in Strömungsrichtung dadurch, daß er ein Einsatzrohr 13 enthält, das mehrere auf den Umfang verteilte spitze Einschnitte aufweist, zwischen denen Spitzen 14 (Fig. 2) stehengeblieben sind. Der Strömungsquerschnitt des Rohres nimmt infolgedessen von unten nach oben stetig zu.
  • Die Spulen C1 und Q sind je in Serie mit den Primärwicklungen von Transformatoren T1 bzw. T2 geschaltet. Der durch die Sekundärwicklung des Transformators T1 gehende Strom fließt über einen Gleichrichter D1 und einen Kondensator P1 in Parallelschaltung zu einer Spule C3 eines Differentialrelais 17.
  • Der durch die Sekundärwicklung des Transformators T2 gehende Strom fließt über einen Gleichrichter D2 und einen Kondensator F2 in Parallelschaltung zu der anderen Spule C4 des Differentialrelais 17.
  • Wie Fig. 3 genauer erkennen läßt, weist das Differentialrelais eine Grundplatte 18 auf, auf der die Spulen C3 und Cg angeordnet sind, sowie eine eiserne Zunge 20, die durch eine Zentrierfeder 21 gehalten ist.
  • Die Spulen Cs und C4 weisen die gleiche Zahl von gegensätzlich gerichteten Windungen auf. Das freie Ende der Zunge 20, das zwischen den Polen eines permanenten Magneten 22 angeordnet ist, trägt einen Kontakt 23, der mit zwei einstellbaren Kontakten 24 und 25 in Berührung kommen kann. Wie Fig. 1 zeigt, ist das feste Ende der Zunge 20 mit einem Ende der Sekundärwicklung eines Transformators T3 verbunden, zu dessen Primärwindung Strom von den Anschlußklemmen 15 über einen Schalter 46 geleitet wird. Das andere Ende der Sekundärwicklung des Transformators T3 ist über die Spulen C5 und C6 der Relais R und R2 mit den Kontakten 24 und 25 verbunden.
  • Normalerweise sind die durch die beiden Spulen C3 und C4 des Differentialrelais 17 fließenden Ströme gleich, - so daß die Zunge 20 eine mittlere Stellung zwischen den Polen des Magneten 22 einnimmt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Bewegt sich der Schwebekörper E nach oben, so bleibt der durch die Spule C2 fließende Strom konstant, während der durch die Spule C1 fließende Strom schwächer wird. Der durch die Spule C4 des Differentialrelais fließende Strom ist infolgedessen größer als der durch die Spule C3 fließende. Infolgedessen bewegt sich die Zunge derart, daß sich die Kontakte 23 und 25 berühren, so daß die Spule C6 des Relais R unter Strom gesetzt wird.
  • Dadurch schließen sich die Kontakte 26 des Relais R2, wodurch wieder die Spule C7 eines elektromagnetisch betätigten Ventils V1 unter Strom gesetzt wird. Hierdurch wird Druckluft zu dem Ventil V8 gelassen, so daß der Querschnitt des Ventils verkleinert und damit der Strom der Aufschwemmung zu dem Rohr A verringert wird. Sinkt der Schwebekörper ab, so ist der durch die Spulen C1, C2 fließende Strom in der umgekehrten Richtung unausgeglichen, der durch die Spule C3 fließende Strom wird größer als der durch die Spule C4 fließende, so daß die Zunge 20 sich in der entgegengesetzten Richtung bewegt und dadurch die Kontakte 23 und 24 zur Berührung bringt, wodurch die Spule C5 des Relais R1 unter Strom gesetzt wird.
  • Ein Schließen der Relaiskontakte 27 setzt dann die Spule C8 eines elektromagnetisch betätigten Ventils V2 unter Strom. Dadurch wird Luft von dem Ventil V3 abgeblasen, wodurch der Querschnitt dieses Ventils vergrößert und damit die Strömung der Aufschwemmung zu dem Rohr A verstärkt wird. Die Betätigung des Regelventils V3 kann jedoch auch auf andere Weise, z. B. durch einen umsteuerbaren Motor, erfolgen, der über den Transmitter durch zugeordnete Relais in dem einen oder anderen Sinne in Gang gesetzt wird.
  • Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind Nadelventile 44 und 45 zur Steuerung der zu und von dem Ventil V8 strömenden Druckluft vorgesehen. Diese Nadelventile können ebenfalls elektromagnetisch betätigt werden, so daß sie den Druckluftstrom in Abhängigkeit von den Differentialströmen in den Spulen C3 und C4 regeln. In diesem Falle werden ihre Betätigungsspulen parallel zu den Spulen C3 und C4 geschaltet.
  • Die Empfindlichkeit des Reglers ist über einen weiten Bereich einstellbar, wenn man das Einsatzrohr 13 durch ein anderes von anderer Länge oder Form ersetzt. Der Regelbereich ist durch Änderung des Abstandes der Spulen Ct und C, veränderbar. Schließlich kann der Regler Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichts durch Wahl von Schwimmern verschiedenen spezifischen Gewichts oder verschiedener Form Rechnung tragen.
  • Die Regelgeschwindigkeit kann durch Einstellung der Nadelventile 44, 45 und durch Änderung des Abstandes der Spulen Ct, C2 verschieden groß gemacht werden. Auch kann es in bestimmten Fällen erwünscht sein, die Regelgeschwindigkeit im einen Sinne schneller, im anderen langsamer von sich gehen zu lassen. Zum Beispiel kann der Regler auf die Strömung vergrößernde Faktoren schnell ansprechen und auf solche, die eine Verminderung der Strömung zur Folge haben, langsam reagieren oder umgekehrt. Dies bezieht sich auch auf die Empfindlichkeit, die in einer Richtung gegebenenfalls größer sein soll als in der anderen.
  • Die elektrische Stromaufnahme ist gering, z. B. bei normalen Strömungsbedingungen etwa 20- Watt, bei stärkeren Änderungen etwa 40 Watt. Der Luftverbrauch ist ebenfalls gering, z. B. bei einer Strömung von etwa 200 1/min und bei etwa 20 Änderungen nach oben oder unten in der Stunde etwa 0,1 m3 von 3 at in 24 Stunden.
  • Das Öffnen und Schließen des Ventils V3 erfolgt proportional zu den Veränderungen der Regelgröße.
  • Der Strömungsregler gemäß der Erfindung ist für viele Industrien und Strömungsaufgaben anpassungsfähig und brauchbar. Er ist robust und verwendet keine Elektronenröhren mit ihren unvermeidlichen Nachteilen. Typische Beispiele für die industrielle Verwendung des Reglers sind das Zuführen bestimmter Flüssigkeits- oder Aufschwemmungsmengen in Tanks, Verdampfer, Vakuumfllter, Zentrifugalfilter, Zentrifugalseparatoren und Mischgefäße.
  • PATENTANSPR(ICHE: 1. Strömungsregler mit einem Schwebekörper, der in einem lotrechten Rohrabschnitt geführt ist und dessen die Impedanz einer Differenzschaltung für ein elektrisch gesteuertes Regelventil wechselweise steuerndes Teil sich bei Mengenänderungen zwischen zwei außen am Rohr oberhalb und unterhalb der Mittelstellung des Schwebekörpers angebrachten Reaktanzgliedern verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Führungseinsatz (13) des Rohrabschnitts für den stromlinienförmigen Schwebe1<örper (E) kronenartig in Zacken (14) ausläuft, so daß der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung stetig zunimmt.

Claims (1)

  1. 2. Strömungsmengenregler nach Anspruch 1 mit zwei das Rohr umschließenden Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil des Schwebekörpers magnetisch ausgebildet ist, indem er z. B. eine Eisenhülse (11) aufweist.
    3. Strömungsmengenregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Schwebekörper mit zwei Kondensatorplatten zusammenarbeitet.
    4. Strömungsmengenregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der hohle Schwebekörper zum Einbringen von Belastungsgewichten öffnen läßt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 861 157, 856 063, 651765; Oppelt, Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge, Weinheim, 1954, S. 57, Tafel 10,1, und S. 153; F e 11 er, Instrument and Control Manual for Operating Engineers, New York und London, 1947, S. 7 Fig. 1, 9, S. 129 Fig. 5, 17, S. 146 Fig. 6, 9 und S.203 Fig. 9, 15.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2950886A1 (de) * 1979-12-18 1981-07-02 Fa. Peter Wolters, 2370 Rendsburg Vorrichtung zum regeln der stroemungsgeschwindigkeit eines stroeungsmediums

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE651765C (de) * 1935-05-18 1937-10-19 Rotawerke G M B H Deutsche Stroemungsmengenmesser fuer Gase und Fluessigkeiten
DE856063C (de) * 1940-10-26 1952-11-17 Siemens Reiniger Werke Ag Fluessigkeitsmengenregler
DE861157C (de) * 1942-03-03 1952-12-29 Fr Sauter A G Elektrischer Niveauregler, insbesondere zur Regulierung des Fluessigkeitsniveaus in Dampf- und Heisswasserkesseln

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