DE1498423A1

DE1498423A1 - Druckausgleichender Durchflussregler

Info

Publication number: DE1498423A1
Application number: DE19651498423
Authority: DE
Inventors: Kelly Samuel Thomas
Original assignee: Robertshaw Controls Co
Current assignee: Robertshaw Controls Co
Priority date: 1964-02-12
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1969-03-27
Also published as: GB1046148A; US3388717A

Description

Ro 591

PA
DIPl·. Il

89 .

ΤΕΝΤΑ
CG. R.

N-WAtT
HÖLZER

, SI373

Augsburg, den 1, Februar 1965 Dr. Expl.

Robertshaw Controls Company, 1701, Byrd Avenue, Richmond, Virginia, Vereinigte Staaten von Amerika

Druckausgleichender Durchflußregler

Die Erfindung betrifft druckausgleichende Durchflußregler, welche einen Jühler aufweisen, der auf einen in einem Austrittskanal herrschenden Druck anspricht.

Es sind die verschiedensten Regelsystem bekannt, bei denen der Druck in einem Austrittskanal gemessen und in Abhängigkeit davon irgendwelche Regelglieder beeinflußt werden. Beispielsweise bei Durchflußreglern für Warmwasser*

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OPUGlNAL

"bereiter und ähnliche Geräte ist jeweils ein Eintrittskanal über ein von einem Druckregler beeinflußtes Eegelventil mit einem Austrittskanal verbunden, in welch, letzterem sich ein bestimmter Druck einstellt₀

Abweichend von dem bekannten Stand der Technik ist bei der .Erfindung ein 3?ühler vorgesehen, welcher den Druck des durch den Austrittskanal strömenden Strömungsmittels in der V/eise aufnimmt und auf den Druckregler überträgt, daß sich bei steigender Strömungsgeschwindigkeit im Austrittskanal der Durchfluß durch den Druckregler erhöht. Derartige Durchflußregler haben den Vorteil, daß sie für eine größere Durchtrittsmenge des Druckmittels einsetzbar sind, ohne daß der Hauptdurchtrittsquerschnitt des Durchflußreglers vergrößert werden müßte· Demgemäß geht die Erfindung von einem druckausgleichenden Durchflußregler mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal und einem dazwischenliegenden Regelventil aus. -Der erfindungsgemäße Durchflußregler ist durch einen im Austrittskanal angeordneten nasenartigen Vorsprung mit einer, mit einem Druckfühler in Verbindung stehenden Öffnung gekennzeichnet.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird nachfolgend die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert,

— 2 «-

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In den Zeichnungen stellen dar:

Figur 1 einen Teilquerschnitt durch einen

bekannten druckausgleichenden Durchflußregler,

Figur 2 einen Querschnitt durch einen Teil

des Durchflußreglers nach Figur 1 mit einer schematischen Darstellung verschiedener Einzelteile und deren Funktion,

Figur 3 einen teilweisen Querschnitt durch

einen druckausgleichenden Durchflußregler gemäß der Erfindung,

Figur 4 einen Teilquerschnitt durch den Durchflußregler nach Figur 3 entlang der Linie 4-4,

Figur 5 einen ^aierschnitt durch.einen Teil

des Durchflußreglers nach Figur 3 mit einer Schemaskizze verschiedener Einzelteile des Reglers und deren Funktion,

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Figur 6 ein Diagramm über die Durchflußmengen in Abhängigkeit von dem jeweiligen Druckabfall bei dem erfindungsgemäßen Durchflußregler nach .Figur 3 im Vergleich zu dem bekannten Durchflußregler nach Figur 1,

I Figur 7 ein Diagramm über das Verhalten des ι

bei dem bekannten Durchflußregler nach Figur 1 bei verschiedenen Drücken im Eintrittskanal gemessenen Druckes im Austrittskanal in Abhängigkeit von ■ der Durchflußmenge,

Figur 8 ein Diagramm über, das Verhalten des

Druckes im Austrittskanal eines erfindungsgemäßen Durchflußreglers nach Figur 3 der Zeichnungen bei steigender Durchflußmenge und verschiedenen Drücken im Eintrittskanal dieses Durchflußreglers.

Gemäß der Darstellung in den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ist ein bekannter, druckausgleichender Durchflußregler

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allgemein mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet und dient zum Regeln der Brennstoffzufuhr zu einem Brenner eines Warmwasserbereiters oder einer ähnlichen Einrichtung. Der Durchflußregler 10 weist ein Gehäuse 11 mit einem Eintrittskanal 12 und einem, an einen* Ventilsitz 14 anschliessenden Austrittskanal 15 auf· Mit dem Ventilsitz 14 steht ein druckmittelhetätigtes Stellglied 15 in Wirkverbindung, welch letzteres einen an einer flexiblen Membran 17 "befestigten Ventilteller 16 aufweist. Die flexible Membran 17 und der Ventilteller 16 werden normalerweise durch eine Druckfeder 18 gegen den Ventilsitz 14 gedruckt und die flexible Membran 17 "bildet mit dem Gehäuse 11 eine Druckbetätigungskammer 19β In dem Gehäuse 11 befindet sich außerdem ein Hahn 20, welcher normalerweise den Eintrittskanal 12 gegenüber dem Stellglied 15 absperrt und einen an sich bekannten Einstellknopf 21 aufweist.

Wie in Figur 2 der Zeichnungen dargestellt ist, umfaßt das Gehäuse 11 eine Umgehungsleitung 22, die von einer Eintritt söffnung 23 im Eintrittskanal 12 hinter dem Hahn 20 ausgeht und in einer Austrittsöffnung 24 in der Druckbetätigungskammer 19 des Stellgliedes 15 endigt. Eine Zweigleitung 27 zweigt bei dem Verzweigungspunkt 26 von der Um-

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gehungsleitung 22 ab und endigt in einer Austrittsöffnung 25 "beim Austrittskanal 13 in dem Gehäuse 11.

In der Zweigleitung 27 "befindet sich ein Auf- Zuventil 28 und wird durch ein Regelglied 29 in an sich "bekannter Weise betätigt. Außerdem befindet sich in der Zweigleitung 27 zwischen dem Ventil 28 und der Austrittsöffnung 25 ein Fühler 30, der einen Ventilsitz 31 und ein Kegelventil 32 aufweist» Das Kegelventil 32 ist in an sich bekannter Weise an einer flexiblen Membran 33 befestigt und öffnet und schließt bei dem Ventilsitz 31 den Durchtrittsquerschnitt der Zweigleitung 27. In der Umgehungsleitung 22 befindet sieh zwischen der Eintrittsöffnung 23 und dem Anschlußpunkt 26 der Zweigleitung 27 an der Umgehungsleitung 22 eine Drosselstelle 34·· ■

Die Punktion des an sich bekannten Durchflußreglers nach den Figuren 1 und 2 wird nachfolgend beschrieben:

Es sei angenommen, daß der Hahn 20 in die in Figur 2 der Zeichnung dargestellte Auf-btellung gebracht wurde, daß weiterhin eine nicht dargestellte, dem Durchflußregler beigeordnete Zündeinrichtung am Warmwasserbereiter in Betrieb genommen wurde und daß der Brennstoff über den Eintritts-

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kanal 12 des Durchflußreglers 10 durch das Stellglied 15 zum Austrittskanal 15 strömt und einen nicht dargestellten Hauptbrenner des Warmwasserbereiters speiste

Wenn das Auf- Zuventil 28 geschlossen ist, fließt der als Strömungsmittel anzusehende Brennstoff, wie man leicht erkennen kann, aus dem .Eintrittskanal 12 über die Umgehungsleitung 22 zur Druckbetätigungskammer 19 und drückt den Ventilteller 16 durch die Membran 17 entgegen dem Druck in dem Eintrittskanal 12 auf den Ventilsitz 14.

Wenn andererseits die Brennmittelzufuhr zu dem Hauptbrenner erhöht werden soll, wird das Ventil 28 durch den Regler 29 geöffnet, so daß die Umgehungsleitung 22 nunmehr über die Zweigleitung 27 mit dem Austrittskanal 13 in Verbindung steht. Unter diesen Umständen strömt eine gewisse Menge des Strömungsmittels aus der Umgehungsleitung 22 über die Zweigleitung 27 und die Austrittsöffnung 25 ab, so daß der Druck in der Druckbetätigungskammer 19 des Stellgliedes 15 entsprechend abnimmt und der Ventilteller 16 gegenüber dem Ventilsitz 14· eine offenere Stellung einnimmt und der Druck in dem Austrittskanal 13 bzw. die Brennstoffzufuhr zu dem Hauptbrenner ansteigt.

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Andererseits Hat es sick -gezeigt > daß der über die Aus=- trittsöffnung 25 an dem Austrittskanal 15 gemessene Druck des Druckmittels dynamisch ist, was bedeutet, daß der Druck im %esentlieh.eil unverändert "bleibt, aber doch durch die Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt wird* Der, so gemessene Druck an der Austrittsöffnung.25 ist umgekehrt proportional der Strömungsgeschwindigkeit an der Meßstelle* Da die Aus-

trittsöffnung 25 in die innere Wändüngsflache des Austrittskanales 15 mündet, ist die dort herrschende Geschwindigkeit erfahrungsgemäß geringer als die Geschwindigkeit im Inneren der Strömung des Austrittskanales 15·

Die Rückführung des an der Austrittsöffnung 25 herrschenden Druckes zu dem Fühler 50 bedingt ein teilweises Schließen des Kegelventiles 52, so daß der Druck in der Umgehungsleitung" 22 in Strömungsrichtung hinter der Drosselstelle 54-aiisteigt und dieser Druckanstieg sich über die Austrittsöffnung. 24- in die Druckbetätigungskammer ,19 .fortsetzt» Entsprechend .dem Druckanstieg in der Druckbetätigungskammer 19 verengt der Ventilteller 16 den Durchtrittsquerschnitt am. Ventilsitz 14- ent sprechend» Somit wird der gewünschte Mengenanstieg .des den Austrittskanal 15 durchströjmenden Druckmittels durch den an der Äüstrittsöffnung 25 gemessenen Druck beeihträchtigtρ .

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BAD

OBiOIHAL

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Die vorliegende Erfindung lehrt, daß das Gehäuse 11 des Durchflußreglers 10 so abgeändert werden kann, daß trotz einer erhöhten Durchflußmenge in dem Austrittskanal der gemessene Druck sich nicht wesentlich ändert. Dadurch wird der Arbeitsbereich das -Reglers bezüglich des zu überwindenden Druckabfalles "vergrößert und der regelbare Druck, in dem Austrittskanal wird erhöht« Eine weitere Folge der Anwendung der Erfindung besteht darin, daß die Durchtrittsmenge im Austrittskanal, bei der ein ausreichender Druck eingeregelt und aufrechterhalten werden kann, bei größerer Brennstoffzufuhr erhöht werden kann, ohne daß die Abmaße und der Durchtrittsquerschnitt des Durchflußreglers größer gewählt werden müßten, ' ·

In den Figuren 3 bis 5 der Zeichnungen ist ein erfindungsgemäßer, druckausgleichender Durchflußregler mit der ■Bezugsziffer 35 gekennzeichnet und Teile dieses Keglers, die Teilen des an sich bekannten, oben beschriebenen Durchflußreglers 10 entsprechen, sind durch gleiche Bezugsziffern mit dem zusätzlichen Buchstaben "A" gekennzeichnete

Der erfindungsgemäße Durchflußregler 35 stimmt mit dem oben beschriebenen und an sich bekannten Durchflußregler im wesentlichen überein und weicht von diesem nur darin ab,-

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daß in dem Gehäuse 11A ein in das Innere des Austrittskanales 13A ragender, nasenartiger Vorsprung 36 angeordnet ist ο Der nasenartige Vorsprung 36 hat gemäß der Darstellung in Figur 4 der Zeichnungen einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt und weist eine etwa zur Längsachse des Austrittskanales 13A parallele Fläche 37 auf_o Ein Ende 38- des nasenartigen Vorsprungs 36 geht in eine vertikale Wandung 39 des Gehäuses ΉA über und ein gegenüberliegendes Ende 40 dieses Vorsprunges weist eine zu der Längsachse des Aust ritt skanale s 13 A geneigte Stirnfläche auf. Die Stirnfläche 41 ist im wesentlichen in Strömungsrichtung des Druckmittels in dem Austrittskanal 13 gerichtete Eine Austrittsöffnung und Druckmeßsteile 25A des Durchflußreglers 35 durchdringt den nasenartigen Vorsprung 36 und endet mit einer Bohrung 42 am äußersten Ende 43 der geneigten Stirnfläche 41 im Mittelbereich des Austrittskanales 13. ■

Durch die Austrittsöffnung und. Meßs-teile 25A wird der in dem Druckmittel des Austrittskanales 13A herrschende Druck- im wesentlichen im Mittelbereich des Austrittskanales gemessen und dieser Druck ist geringer als der durch die Austrittsöffnung 25 bei dem an sich bekannten Durchflußregler 10 be^.d.eirselben Durchtrittsmenge des Druck-

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mittels gemessene Druck- da die Strömungsgeschwindigkeit im inneren des Austrittskänales großer ist als an der Außenwand und da der gemessene Druck der etrömüngsgeschwindig-. keit umgekehrt proportional ist, wenn der Meßpunkt senkrecht über oder in Strömüngsrichtung ausgerichtet liegt*'

Demgemäß ist aus Figur 5 der Zeichnungen zu ersehen, daß der erfindungsgemäße Durchflußregler 35 einen größeren Anwendungsbereich gegenüber dem bekannten Durchflußregler bei gleichem Eintrittsdruck bezüglich des zu überwindenden Druckabfalles aufweist $ da an der Austrittsöffnung bzw* .dem Meßpunkt 25A ein geringerer Druck herrscht als an der Austritt soff nvjv^ 25 des bekannten Reglers» Durch den Fühler 3ΌΔ wird gemäß der Erfindung die Zweigleitung 2fL· nicht so weit verschlossen, wie dies durch den bekannten Fühler 30 bei gleichen Durchflußmengen in den beiden Geräten 35 und 10 geschieht* Gleichzeitig ist der Druck in der Druckbetätigungskammer 19A des erfindungsgemäßen Durchflußreglers bei gleichen Einstellungen geringer als der Druck in der Druckbetätigungskammer 19' des bekannten Durchflußreglers. Somit ist der drückausgleichende'Durohflußregler 35 für eine höhere Brennstoffzufuhr als der bekannte Durchflußregler 10 geeignet, ■ - · - ·."·,-■■

In dem Diagramm nach. Figur 6 der Zeichnungen kennzeieh-'

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net-die Linie 4-4- die Funktion des bekannten Durchflußreglers 10 und die Linie 4-5 die !Punktion des erfindungsgemäßen Durchflußreglers 35· Bei gleichen Arbeitsbedingungen und bei gleichem Anstieg der Druckdifferenz um 25»4- mm Wassersäule" steigt die Durchtrittsmenge an Luft um etwa 17 GFH (vermutlich 0,286 cbm/h) an, was beim Durchtritt von Erdgas etwa einer Heizleistung von 5300 kcal/h entspricht, und zwar steigt

■ ■ ■ " '

die Durehtrittsmenge bei dem erfindungsgemäßen Durchflußregler mehr an als bei dem bekannten Durchflußregler.

Entsprechend sind in Figur 7 der Zeichnungen' die Funktion des bekannten Durchflußreglers 10 und in Figur 8 der Zeichnungen die Funktion des erfindungsgemäßen Durchflußreglers 35 Jeweils unter gleichen Arbeitsbedingungen dargestellt. Aus · diesen Figuren ist zu entnehmen, daß der regulierte Druck in dem Austrittskanal 13A bei. dem erfindungsgemäßen Durchflußregler 35 stuf einem Wert von etwa 89 mm Wassersäule gehalten wird, ohne daß dieser Druck bei erhöhten Durchflußmengen absinkt, wie dies bei dem bekannten Durchflußregler 10 geschieht*

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Claims

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Pat ent Einsprüche

1„- Druckausgleichender Durchflußregler mit einem Eintrittskanal und einem Austrittskanal und einem dazwischen liegenden Regelventil, gekennzeichnet durch einen im Austrittskanal (13A) angeordneten, nasenartigen Vorsprung (36) mit einer, mit einem Druckfühler (30) in Verbindung stehenden Öffnung (25A)c

2c DurQhflußregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der nasenartige Vorsprung (36) in die Mitte des Austritt skanales (13A) ragt«

3* Durchflußregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nasenartige Vorsprung (36) eine zu der Längsachse des Austrittskanales (13A) geneigte Stirnfläche (41) aufweist, an deren mit Bezug auf den Austrittskanal· innerstem Ende (43) sich die Meßöffnung (25A) befindet,

4, Durchfiußregler nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (41) des nasenartigen Vorspränge s (36) in Strömungsrichtung zur Austrittsöffnung des Austrittskanales (13A) weist.

5. Durchflußregler nach, einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (4-1) des nasen-. artigen Vorsprunges (36) etwa um 45° gegenüber der Längsachse des Austrittskanales (13A) geneigt ist.

6. Durchflußregler nach einem der Ansprüche 1 "bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß der nasenartige Vorsprung (36) im Querschnitt etwa rechteckig ausgebildet ist und eine etwa zur Längsachse des Austrittskanales (13A) parallele Fläche (37) aufweist.

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