DE19725376A1 - Strangregulierarmatur - Google Patents
StrangregulierarmaturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Strangregulierarmatur zur Einstellung und Messung von
Volumenströmen in Rohrleitungen, insbesondere in Rohrleitungen von
Versorgungssystemen, wobei mit Hilfe von Meßgeräten mit Auswerte- und
Anzeigemitteln ein Istzustand eines Volumenstromes erfaßbar und mit einem
Regulierorgan der Armatur ein Sollzustand einstellbar ist.
Rohrleitungssysteme verteilen ein Fördermedium an einzelne Verbrauchsstellen
innerhalb eines Gebäudes oder in einer Anlage. Solche Rohrleitungssysteme
weisen gewöhnlich viele Verzweigungen auf und es besteht das Problem, an
den einzelnen Verbrauchsstellen eine dem jeweiligen Bedarf im Vollastfall
entsprechende Versorgung zu gewährleisten. Eine solche Einregulierung erfolgt
für den ungünstigsten Betriebszustand eines Rohrleitungssystems, bei dem alle
Verbraucher gleichzeitig den maximalen Bedarf anfordern. Die Verbraucher, zum
Beispiel Wärmetauscher, sollen dabei weder unter- noch überversorgt werden.
Hierzu ist es bekannt, die einzelnen Rohrleitungsstränge entsprechend
einzuregulieren.
Ein dafür verwendetes Hilfsmittel bilden Strangregulierarmaturen, die mit
Anschlüssen für Druckmeßleitungen ausgestattet sind. Ein daran anschließbares
separates Druckmeßgerät mißt den Differenzdruck innerhalb der Armatur
zwischen zwei räumlich voneinander getrennten Meßstellen. Gewöhnlich befindet
sich noch ein Absperrkörper der Strangregulierarmatur zwischen den beiden
Meßstellen. Nach der Messung des Differenzdruckes wird mit Hilfe von
vorhandenen spezifischen Kennwerten der Armatur und der Kenntnis über die
Position des Absperrkörpers zum zugehörigen Sitz der aktuelle Volumenstrom
ermittelt. Durch Positionsveränderungen des Absperrkörpers wird der
Volumenstrom verändert, um mittels weiterer Meß- und Reguliervorgänge einen
gewünschten Volumenstrom einzustellen. Solche Armaturen zur Strang
regulierung sind durch die DE-C 40 30 104, EP-A 0 671 578 und WO 92/03677
bekannt.
Eine solche Art der Strangregulierung ist sehr zeitaufwendig, unhandlich und
deren Durchführung wird bei großen sowie verzweigten Rohrleitungssträngen
noch umständlicher. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, die bei
Strangregulierarmaturen ermittelten Differenzdrücke unter Zuhilfenahme von
Meßcomputern in die jeweiligen Durchflußmengen umzurechnen. Zu diesem
Zweck müssen im Meßcomputer die spezifischen Daten einer Armatur abgelegt
sein. Unbedingt erforderlich ist dazu auch das Wissen um die momentane
Stellung des Absperrkörpers in Relation zum zugehörigen Sitz. Eine Veränderung
der Position des Absperrkörpers bedingt eine Veränderung der Durchflußmenge.
Je nach Aufbau muß die jeweilige Hub- bzw. Verdrehstellung eine Absperrkörpers
einer Strangregulierarmatur vom Bedienungspersonal erfaßt und zusätzlich
manuell in den Meßcomputer eingegeben werden.
Solche Strangregulierarmaturen erlauben zwar eine genaue Einstellung der
Durchflußmengen in verschiedenen Rohrleitungssträngen, sie weisen jedoch auch
etliche Nachteile auf. Es besteht die Gefahr der Verschmutzung der
Meßbohrungen im Gehäuse, es können erhebliche Meßfehler auftreten, wenn die
notwendigen Druckmeßleitungen nicht sorgfältigst entlüftet wurden. Weiterhin
stellt die Montage bzw. die Demontage der Meßleitungen an die Druckmeßstellen
eines druckbeaufschlagten Gehäuses, in dem hohe Temperaturen und/oder
Drücke herrschen können, ein großes Gefährdungspotential dar. Zur Vermeidung
von Meßungenauigkeiten, die sich durch Verwirbelungen innerhalb des Gehäuses
ergeben und wobei die Wirbel negative Auswirkungen auf die Meßgröße haben,
sind gewöhnlich vor und hinter den Meßstellen ausreichend lange Beruhigungs
strecken erforderlich, damit eine ausreichende Meßgenauigkeit gewährleistet ist.
Die gesamte Meßeinrichtung ist in ihrer Handhabung auch sehr umständlich.
Eine andere Art der Einregulierung von Rohrleitungssträngen ist durch das
Produkt TACO-SETTER bekannt, welches im Katalog der Firma Gebrüder Tobler
AG, Haustechniksysteme, CH-8902 Urdorf, Ausgabe 1994, Seiten 2.59 und 2.60
veröffentlicht ist. Es handelt sich um ein in ein Rohrleitungssystem direkt
einsetzbares Durchflußmeßgerät mit einem integrierten Feinregulierventil. Mit Hilfe
des Feinregulierventils läßt sich die vom Durchflußmeßgerät angezeigte
Durchflußmenge verändern. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß ihr
Einsatz auf saubere Flüssigkeiten beschränkt ist. Bedingt durch den
mechanischen Aufbau dieses Durchflußmeßgerätes ist ein periodischer
Wartungsdienst und ein zusätzlicher Kontrollaufwand erforderlich. Bei
verschmutzten Medien muß daher mit Fehlmessungen gerechnet werden. Zudem
verändert ein solches direkt in den Strömungsweg eingebautes
Durchflußmeßgerät auch den Strömungswiderstand im Rohrleitungssystem.
Letzterer Nachteil wird mittels einer anderen Lösung zu umgehen versucht, indem
der Durchflußmesser in eine Bypassleitung zu einem Absperrventil angeordnet ist.
Diese Lösung vermag zwar die Funktionsfähigkeit zu verbessern, sie bedingt aber
eine Verringerung der Meßgenauigkeit.
Durch die FR-A-2 713 764 ist ein Sensor in Form eines Druckwächters mit
integrierter Temperaturmessung bekannt. Dieser in eine Rohrleitung
einzubauende Sensor verfügt über eine Membran, die auf Druckveränderungen
reagiert. Bei Überschreitung von festgelegten Grenzwerten wird damit ein Ein- oder
Ausschaltsignal geliefert. Mit Hilfe der Temperaturerfassung wird gleichzeitig
auch das Vorhandensein einer Strömung ermittelt und mit Hilfe von Zusatzgeräten
zur Anzeige gebracht.
Sehr genau und berührungslos sowie keinen zusätzlichen Strömungswiderstand
bietende Durchflußmeßgeräte sind beispielsweise die sogenannten induktiven
Durchflußmeßgeräte (IDM). Da sie sehr teuer sind, werden sie üblicherweise
immer nur kurzzeitig zur Einregulierung an einem Meßort verwendet. Dies bedingt
einen hohen Aufwand in Form von Anlagenabschaltung, Entleerung der Anlage
sowie Ein- und Ausbau des Meßgerätes und nachfolgende Inbetriebnahme der
Anlage. Wird eine Anlage in ihrem Aufbau verändert, sind mit gleich hohem
Aufwand Wiederholungsmessungen erforderlich.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zur Einregulierung von Rohrleitungs
strängen eine einfache Möglichkeit zu entwickeln, mit deren Hilfe in wenig
aufwendiger Weise ein Volumenstrom an die jeweiligen Rohrleitungsverhältnisse
angepaßt werden kann.
Die Lösung dieses Problems sieht vor, daß ein den Volumenstrom des
Strömungsraumes direkt oder indirekt erfassender Sensor im Bereich des
Strömungsraumes angeordnet ist, daß in einem elektronischen Datenspeicher
spezifische Kennwerte der Strangregulierarmatur abgelegt sind und daß eine
Auswerteeinheit aus den Meßwerten des Sensors und den Kennwerten des
Datenspeichers den Volumenstrom ermittelt. Gewöhnlich ist davon auszugehen,
daß der Sensor an einem Einbauort mit gleichbleibenden oder reproduzierbaren
Strömungsverhältnissen im Zuströmbereich des Armaturengehäuses befindlich
ist. Somit können bestehende Absperrarmaturen, vorzugsweise Hubventile mit
guten Drosseleigenschaften, in einfacher Weise gleichzeitig als Strangregulier
armatur Verwendung finden. Aufwendig konstruierte und herzustellende
Strangregulierarmaturen mit besonderen Meßbohrungen und den dadurch
bedingten Gefahren beim Anschließen von Meßleitungen können entfallen. Es
genügt, werksseitig in ein Gehäuse einer Absperrarmatur einen Sensor zu
integrieren, dessen Sensorfläche mindestens flächenbündig oder geringfügig
in den Strömungsraum hereinragt. Damit kann ohne störende Einwirkung auf
die Strömung der Volumenstrom gemessen werden. Hierzu wird eine vom
Sensor gelieferte Meßgröße verwandt, die in Relation zum Volumenstrom steht.
Die Abhängigkeit dieser Meßgröße von dem in der Armatur herrschenden
Volumenstrom wird vorzugsweise mit Hilfe eines Eichvorganges ermittelt. Für die
Zuordnung der Meßgröße zum Volumenstrom können auch andere Methoden,
zum Beispiel rechnerische Verfahren, Verwendung finden. Der Sensor verbleibt
ständig im Gehäuse und ist darin dichtend angeordnet. Somit muß bei
Verwendung einer solchen Strangregulierarmatur im Bedarfsfall in das
druckführende Rohrleitungssystem nicht mehr eingegriffen werden. Je
nach Aufbau könnte der Volumenstrom direkt oder nach Herstellung einer
Datenverbindung an der Auswerteeinheit abgelesen werden. Dies ist problemlos
möglich und gefährdet das Bedienungspersonal oder die Umwelt in keiner Weise.
Gemäß einer weiteren Lösung des Problems steht der Strömungsraum der
Strangregulierarmatur in Wirkverbindung mit dem Strömungsraum eines
separaten Strömungsgehäuses, ist ein den Volumenstrom des Strömungsraumes
direkt oder indirekt erfassender Sensor im Bereich des Strömungsraumes des
separaten Strömungsgehäuses angeordnet und es sind in einem elektronischen
Datenspeicher spezifische Kennwerte der als Baueinheit ausgebildeten
Strangregulierarmatur abgelegt und eine Auswerteeinheit ermittelt aus den
Meßwerten des Sensors 6 und den Kennwerten des Datenspeichers den
Volumenstrom.
Damit ist in einfacher Weise die Möglichkeit zur Umwandlung einer Standard-
Absperrarmatur in eine Strangregulierarmatur gegeben. Die Anordnung des den
Sensor enthaltenden Strömungsgehäuses in unmittelbarer Nähe der Absperr
armatur ermöglicht die Herstellung einer Strangregulierarmatur als leicht
montierbare Baueinheit. Ein so als Baueinheit hergestelltes Strangregulierventil
benötigt lediglich eine einmalige Eichung, um die strömungstechnische
Wirkverbindung erfassen zu können. Die strömungstechnische Wirkverbindung
wird beeinflußt durch eine Positionsänderung des Regulier- und/oder Absperr
organs. Die Eichung der Baueinheit liefert die Voraussetzung, um mit Hilfe des
Sensors sinnvolle Messungen ausführen zu können. Und gegenüber separat in
eine Rohrleitung einzubauende Volumenstrom-Meßgeräten ergibt die als
Baueinheit ausgebildete und geeichte Strangregulierarmatur eine gravierende
Baulängenverkürzung. Denn diese Gesamtanordnung kann auf eine Beruhigungs
strecke zwischen separatem Strömungsgehäuse und Strangregulierarmatur
verzichten, die zwischen marktüblichen Volumenstrommeßgeräten und
Strangregulierarmaturen für die Beruhigung der zu messenden Strömung
zwingend erforderlich sind.
Zum Beispiel bei vorhandenen Rohrleitungssystemen, sogenannten Altanlagen,
ermöglicht dies den Austausch von Absperrventilen in langer Ventilbaulänge
durch eine Strangregulierarmatur, die als Baueinheit aus einem kurzbauenden
Kompaktventil und einem separaten Strömungsgehäuse mit integriertem Sensor
besteht. Unter Verwendung von gegebenenfalls notwendigen Ausgleichsstücken
zum Ausgleich der Baulängendifferenz ist ein Einbau ohne Veränderung der
bestehenden Rohrleitung möglich.
Der Verwendung findende Sensor wandelt die zu messende physikalische Größe
und ihre Änderung in elektrische Größe und deren Änderung um, die elektronisch
weiterverarbeitet oder übertragen werden können. Je nach Aufbau des Sensors
und dem Verwendung findenden Integrations- und/oder Miniaturisierungsgrad,
können in den Sensor sowohl eine Signalaufbereitung als auch
Signalverarbeitung eingebaut sein.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht einen nach dem kalorimetrischen
Meßprinzip arbeitenden Sensor vor. Je nach Verwendung findendem
Armaturengehäuse wird für den Sensor ein Einbauort gewählt, an dem im
relevanten Drosselbereich reproduzierbare Strömungsverhältnisse herrschen, die
unabhängig von der Lage des Absperrkörpers in Relation zu seinem Sitz sind.
Dies ist in einfacher Weise auf der Zuströmseite eines strömungsführenden
Gehäuses der Fall, insbesondere im Bereich des Eintrittsflansches und zwar um
90° zur Spindelachse versetzt. Zur Bestimmung des Volumenstromes ist somit die
Erfassung der Lage des Absperrkörpers in Relation zu seinem Sitz nicht mehr
erforderlich. Die Beziehung zwischen Meßsignal und Volumenstrom wird
beispielsweise versuchstechnisch, in Form eines Eichvorganges, ermittelt.
Wenn Armaturen Verwendung finden, in denen aufgrund der Bauform schwierige
Strömungsverhältnisse existieren, können mehrere Sensoren Anwendung finden.
Diese sind dann in Bereich des zu messenden Strömungsquerschnitts über den
Umfang verteilt angeordnet. Für solche Anwendungsfälle wird durch eine
Mittelwertbildung von den Meßwerten der einzelnen Sensoren der Volumenstrom
bestimmt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Sensor in der Wand
des Strömungsraumes mindestens flächenbündig oder mit einem geringen
Überstand in den Strömungsraum hineinragt. Diese Maßnahme gewährleistet
einerseits eine zuverlässige Erfassung des Volumenstromes, der sich in einem
reproduzierbaren Verhältnis zum Meßsignal befindet. Andererseits ist eine
dadurch bedingte Erhöhung des Widerstandsbeiwertes der Armatur
vernachlässigbar gering.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Auswerteeinheit direkt
oder durch Verbindungsmittel mit dem Sensor verbunden sein. Die
Auswerteeinheit kann somit als kompakte, hochintegrierte Einheit direkt am
Sensor oder unter Zwischenschaltung von Verbindungsmitteln an der Armatur
montiert werden. Mit Hilfe von Anzeigemitteln sind die momentan in der Armatur
vorherrschenden Volumenströme direkt ablesbar. Je nach Aufbau der
Auswerteeinheit könnte dies ständig oder nur im Bedarfsfall erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind im elektronischen Datenspeicher die
gehäusespezifischen Kennwerte in Tabellenform, Kennlinienform oder als
Algorithmus enthalten. Wenn der Sensor beispielsweise in einen Flansch eines
Armaturengehäuses integriert und mit einem eigenen elektronischen
Datenspeicher ausgestattet ist, kann in einfachster Weise eine Strangregulierung
erfolgen. Die für ein jeweiliges Gehäuse typischen Kennwerte sind fest im
eingebauten Sensor gespeichert. Jeder Sensor kann werksseitig entsprechend
seinem speziellen Einbauort kalibriert sein. Um nun eine Anlage genau
einzuregulieren, ist eine Auswerteeinheit mit dem Sensor in Verbindung zu
bringen. Aufgrund der vom Sensor gelieferten Meßgrößen und in Verbindung mit
den zugehörigen Kennwerten kann mit Hilfe der Auswerteeinheit in einfachster
Weise der gewünschte Volumenstrom schnell und unproblematisch einreguliert
werden. Hierzu muß lediglich die Lage des Abschlußkörpers je nach Ausführung
manuell oder automatisiert verändert werden. Die Eingabe einer zusätzlichen
Berechnungsgröße, z. B. der Stellung des Abschlußkörpers, ist nicht notwendig.
Bei der Aufnahme einer Eichkurve werden im relevanten Volumenstrombereich
des jeweiligen Gehäuses für mehrere und verschiedene voreingestellte
Volumenströme die zugehörigen Meßwerte erfaßt und zugeordnet. Damit werden
Ungenauigkeiten ausgeglichen; das Ergebnis ist genauer und gegenüber dem
bisherigen teilweise manuellen und rechnerischen Aufwand sind Einsparungen
möglich. Die Daten können als Kennlinie, Tabelle, Algorithmus oder in anderer
bekannter Form im elektronischen Datenspeicher hinterlegt werden. Es ist auch
möglich aus dem Volumenstrom mit Hilfe bekannter Mittel den Massenstrom zu
ermitteln und anzuzeigen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 6 bis 9
beschrieben. Danach kann der elektronische Datenspeicher die
gehäusespezifischen Kennwerte in Tabellenform, Kennlinienform oder als
Algorithmus enthalten. Je nach Art und Aufbau des Anwendung findenden
elektronischen Datenspeichers können die für die jeweilige Armatur typischen
Kennwerte in einer Form abgelegt sein, die ein problemloses Auslesen durch eine
Auswerteeinheit und den darin befindlichen Rechenelementen erlauben. Der
Datenspeicher kann auch in den Sensor oder in die Auswerteeinheit integriert
sein. Ebenso kann der Datenspeicher teilweise im Sensor und teilweise in der
Auswerteeinheit angeordnet sein, wobei der in den Sensor integrierte
Datenspeicher mindestens eine Armaturenkennung enthält. Weiter enthält die
Auswerteeinheit neben einem Mikrokontroller eine Spannungsversorgung, die als
Verbindung zu einer externen Einrichtung ausgebildet sein kann oder als interne
Einrichtung in Form von Batterien, Akkumulatoren oder ähnlichem vorliegt. Ferner
Anzeigemittel, Bedienelemente und die notwendigen Verbindungselemente.
Die Einregulierung eines Stranges erfolgt durch einfaches Verstellen des
Absperrorgans der Strangregulierarmatur auf den gewünschten und in der
Auswerteeinheit angezeigten Volumenstrom. Je nach Anforderung kann die
Auswerteeinheit als fest installiertes Bauteil oder als ein mobiles Gerät
ausgebildet sein. Die Verbindung zwischen Auswerteeinheit und jeweiligem
Sensor ist mit Hilfe der üblichen Verbindungstechnik möglich. Dies können feste
oder lösbare Verbindungen sein oder drahtlose Kommunikationsmittel, wie
Infrarotübertragung, Funkwellen und dergleichen.
Andere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß ein in den Sensor
integrierter Datenspeicher mit geringem Speicherinhalt eine Armaturenkennung
enthält und daß ein in der Auswerteeinheit befindlicher elektronischer
Datenspeicher in Kennlinien oder Tabellenform Armaturenkennwerte enthält.
Die Auswerteeinheit verfügt dabei über einen erheblich größeren elektronischen
Datenspeicher mit allen Kennwerten der damit einregulierbaren Armaturen. Der
kleine Datenspeicher eines Sensors enthält dann nur eine Kennung über
diejenige Strangregulierarmatur, in die er eingebaut ist. Bei einer Kommunikation
zwischen Sensor und Auswerteeinheit werden aufgrund der jeweiligen Kennung
die entsprechenden Armaturdaten aus dem größeren Speicher der
Auswerteeinheit ausgelesen und für die Verarbeitung bereitgehalten. Als
elektronische Datenspeicher können übliche Speichermedien Anwendung finden.
Mit Hilfe von ein oder mehreren an ein Bussystem anschließbaren Schnittstellen
lassen sich die Meßwerte des Sensors sowie die jeweiligen Kennlinien des
zugeordneten Gehäuses auch an eine zentrale Leit- oder Schaltstelle übertragen.
Durch den Datenaustausch über die Schnittstellen können die Daten oder
Meßwerte mit einer zentralen Leit- oder Schaltstelle oder mit anderen Elementen
des Rohrleitungssystems ausgetauscht werden.
Es ist auch möglich, in die Auswerteelektronik eine Anzeige zu integrieren, die
aufgrund der vom Sensor erfaßten Meßgrößen direkt den aktuellen Volumenstrom
anzeigt. Um den baulichen Aufwand gering zu halten, ist der Sensor als passives
Element ausgebildet, dessen Spannungsversorgung mit Hilfe der Auswerteeinheit
gewährleistet wird. Hierbei können die bekannten Energiequellen Verwendung
finden.
In den Sensor kann weiterhin ein Element integriert sein, mit dessen Hilfe die
Temperatur von dem innerhalb des Gehäuses befindlichen Medium erfaßbar ist.
Auch dieser Wert kann direkt auf der Anzeige der Auswerteeinheit dargestellt
werden.
Damit kann ein weiterer Vorteil in einfachster Weise dadurch erzielt werden,
indem die innerhalb der Rohrleitungen transportierte Wärmeleistung und/oder der
Wärmeverbrauch berechnet und angezeigt werden. Aus der Messung bzw.
Berechnung von Temperaturdifferenz, beispielsweise zwischen Vor- und
Rücklauf, und Volumenstrom kann die in Rohrleitungssystemen vorhandene
Wärmeleistung berechnet werden. Zur Berechnung des Wärmeverbrauches ist
lediglich eine zusätzliche Zeiterfassung erforderlich. Die notwendigen Meß- und
Rechenwerte und zusätzlichen Bau- und Bedienelemente sind in die
Auswerteeinheit oder in eine zentrale Leitstelle integrierbar. Die Sensoren können
auch mit Hilfe entsprechender Verbindungsleitungen mit einer solchen Leitstelle
verbunden werden.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Erfindung besteht auch darin, daß der jeweilige
Volumenstrom und die augenblickliche Mediumstemperatur ohne weiteren
manuellen Aufwand direkt an der Strangregulierarmatur abgelesen werden
können. Die bisher dazu erforderlichen zusätzlichen Durchflußmeßgeräte für die
Rohrleitung entfallen ebenso wie die umständliche Druckverlustmessung mit Hilfe
von zusätzlichen Schlauchverbindungen an einer Strangregulierarmatur. Damit
wird der Aufwand für die jeweilige Einregulierung erheblich reduziert und
gleichzeitig ist auch noch eine Platzeinsparung möglich. Durch die Integration des
Sensors in eine normale Absperrarmatur bzw. in ein damit zusammenwirkendes
separates Strömungsgehäuse bleibt deren Absperrfunktion unverändert und auf
den Einsatz einer speziellen Strangregulierarmatur mit den problematischen
Anschlußleitungen zur Meßdatenerfassung kann verzichtet werden.
Die Auswerteeinheit ermöglicht es auch, während eines Einreguliervorganges
einen Sollwert des gewünschten Volumenstromes direkt in die Auswerteeinheit
einzugeben. Mit Hilfe der Übertragungsmittel zwischen Auswerteeinheit und
Sensor läßt sich dieser Sollwert im Datenspeicher des Sensors ablegen. Je nach
Aufbau der Anlage kann bei einer temporären oder permanenten Kontrolle durch
einen Soll-Ist-Vergleich in einfachster Weise festgestellt werden, ob eine
Abweichung vorliegt. Sollte das der Fall sein, kann mit Hilfe einer
Armaturenbetätigung nachreguliert werden. Der Reguliermechanismus kann ein
übliches Handrad, ein Handhebel oder ein Stellmotor sein. Infolge der Möglichkeit
der direkten visuellen Erfassung des augenblicklichen Volumenstromes auf einer
Anzeige und ohne den zusätzlichen meßtechnischen Aufwand zur Erfassung der
Lage oder Position der Absperrorgane wird in einfachster Weise eine
Nachregulierung möglich. Sollte die stationär oder mobil verwendbare
Auswerteeinheit permanent an einem zu überwachenden Gehäuse angeordnet
werden, dann sind deren Befestigungsmöglichkeiten so gewählt, daß eine
Anzeige unabhängig von der Einbaulage des zu überwachenden Gehäuses
erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine als Strangregulierarmatur ausgebildete
Absperrarmatur mit einem Teilschnitt, die
Fig. 2 zeigt eine andere Ansicht einer Anzeigeeinheit, die
Fig. 3 zeigt eine Strangregulierarmatur als mehrteilige Baueinheit und die
Fig. 4 eine technische Abwandlung der Fig. 3.
Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Strangregulierarmatur 1, die mit
Flanschen 2, 3 und einem Handrad 4 ausgestattet ist. In diesem
Ausführungsbeispiel ist auf der Zuströmseite 5 ein Sensor 6 in den Flansch 2
integriert. Aufgrund der Baugröße des hier gezeigten Sensors weist der Flansch 2
eine Ausnehmung 7 mit einer Bohrung 8 auf. Diese Bohrung 8 nimmt den Sensor
6 auf, der mit seinem Ende 10 geringfügig in den Strömungsraum 11 hineinragt.
Ein gewisser Vorstand über die Gehäusewandfläche 12 des Strömungsraumes 11
hat sich als sinnvoll gezeigt, um die tatsächlichen Strömungsverhältnisse
außerhalb der in der Randzone befindlichen Grenzschichtströmung mit zu
erfassen. Mit Hilfe von Dichtungen 13 wird ein Austritt des Strömungsmediums
aus der Bohrung 8 verhindert. Die mechanische Sicherung in axialer Richtung
erfolgt durch einen Sicherungsring 9. Je nach Aufbau des Gehäuses kann der
Sensor auch an einer anderen Stelle angeordnet werden, an der mit geringem
Aufwand die Integration vorgenommen werden kann.
An einem Ausgang des Sensors ist hier ein Verbindungsmittel 14 angeschlossen,
das mit einer Anzeigeeinheit 15 in Verbindung steht. Das Verbindungsmittel kann
hierbei als Steck-, Schraub-, oder sonstiges übliches Verbindungsmittel zur
Herstellung elektrischer Verbindungen ausgebildet sein.
Die Anzeigeeinheit 15 kann von einer externen Spannungsquelle 16 versorgt
werden und/oder über eine integrierte Spannungsquelle verfügen. Hierbei kann es
sich um Akkumulatoren, Batterien, Netzgeräte und dergleichen handeln. Mit Hilfe
von entsprechenden Schalt- oder Anzeigeelementen kann bei Bedarf oder
permanent der jeweilige Volumenstrom und gegebenenfalls auch die jeweils
vorherrschende Temperatur angezeigt werden.
Die für das Gehäuse dieser Strangregulierarmatur spezifischen Kennwerte sind in
einem Datenspeicher des Sensors 6 abgelegt. Ein entsprechender Kalibrier- und
Programmiervorgang kann werksseitig vorgenommen werden oder im Bedarfsfall
am Einbauort eingegeben werden. Zur Einregulierung erfolgt eine Verbindung des
Sensors 6 mit einer Auswerteeinheit, die aus dem integrierten Datenspeicher die
jeweiligen Kennwerte ausliest und mit Hilfe des Meßsignals die Durchflußmenge
ohne weitere Größen, wie z. B. die manuell einzugebende Hubstellung bei der
Ap-Methode, berechnet und anzeigt. Die Ablage der jeweiligen Kennwerte des
Gehäuses direkt in dem Sensor, dient in einfachster Weise der Fehlervermeidung.
Bei denjenigen Einrichtungen, bei denen die entsprechenden Kennwerte in einer
externen Einheit abgespeichert sind, muß sichergestellt werden, daß bei einer
Einregulierung auch eine genaue Zuordnung zwischen dem einzuregulierenden
Gehäuse und den zugehörigen Kennwerten erfolgt.
Die in Fig. 2 dargestellte Ansicht auf die Anzeigeeinheit zeigt eine mögliche
Ausführung eines Soll-Ist-Vergleiches auf. Zur Einstellung des Volumenstromes
verfügt sie über Kontrollampen von unterschiedlicher Kennung oder Farbe. Bei
Verwendung von Leuchtdioden 17, 18, 19 unterschiedlicher Farbe können rote
Leuchtdioden 17, 19 unzulässige Volumenströme anzeigen, während eine grüne
Leuchtdiode 18 für den zulässigen Volumenstrom benutzt wird. Somit wäre eine
einfache Einstellung sowie auch eine spätere Überprüfung durch Farbabgleich
möglich. Die Spannungsversorgung für die Anzeigeeinheit kann von einem Netz
abgezweigt werden. Auch hier bietet die Möglichkeit der Kennwertspeicherung
innerhalb des Sensors in vorteilhafter Weise eine einfache Kalibriermöglichkeit
und eine leichtere spätere Reguliermöglichkeit. Eine andere Möglichkeit des Soll-
Ist-Vergleiches besteht darin, in der Anzeige bei Unterschreitung des Sollwertes
den Hinweis LOW bzw. bei Überschreitung den Hinweis HIGH darzustellen.
Eine Anzeige 20, die hier als digitale Anzeige dargestellt ist, stellt den
gemessenen Volumenstrom dar. Die hierfür Verwendung findende technische
Maßeinheit kann leicht an verschiedene Einheitensysteme angepaßt werden
und ist nicht auf die gezeigte Einheit m3/h beschränkt. Eine Analoganzeige ist
ebenfalls einsetzbar.
Die Fig. 3 zeigt eine Strangregulierarmatur, die als mehrteilige Baueinheit
ausgebildet ist. Hierzu kann eine übliche Absperrarmatur, in der Darstellung
wurde ein Kompaktventil in Kurzbaulänge verwendet, mit einem separaten
Strömungsgehäuse 22 verbunden sein, wobei ein Sensor 6 in das separate
Strömungsgehäuse 22 integriert ist. Beispielhaft wurde hier eine
Sensoranordnung gezeigt, die mehrere Sensoren 6 benutzt. Diese sind über den
Umfang verteilt angeordnet. Der Winkelabstand der Sensoren ist an die in der
Armatur vorherrschenden Strömungsverhältnisse anzupassen. Das
Strömungsgehäuse 22 kann hierbei ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Eine
solche Sensoranordnung ist auch einer einer Ausführungsform möglich, wie sie in
den Fig. 1 und 4 gezeigt ist. Die Anordnung, Befestigung und Abdichtung der
Sensoren 6 entspricht der Darstellung des Sensors in Fig. 1. Mit seinem Ende 10
kann der Sensor 6 flächenbündig oder mit geringem Überstand in den
Strömungsraum 23 des Strömungsgehäuses 22 heineinragen. Das
Strömungsgehäuse 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Flanschscheibe
ausgebildet, um unter Zwischenhaltung von Dichtungen 24 oder Anpaßstücken
mit der als Flanscharmatur gezeigten Absperrarmatur 21 und - hier nicht
dargestellten - Rohrleitungen eine einfache Verbindung zu ermöglichen. Die
Eichung dieser als Baueinheit ausgebildeten Strangregulierarmatur erfolgt in
montierter Form, um alle Einflüsse erfassen zu können. Eine solche als
Baueinheit ausgebildete Strangregulierarmatur eignet sich für Umbauarbeiten
an bereits existierenden Rohrleitungssystemen. So kann anstelle einer
Absperrarmatur in der üblichen langen Ventilbaulänge eine als Strangregulier
ventileinheit ausgebildete Strangregulierarmatur eingesetzt werden. Dadurch,
daß die Strangregulierventileinheit einmal geeicht ist, können problemlos in
meßtechnischer Hinsicht reproduzierbare Meßergebnisse erlangt werden, mit
denen eine exakte Einregulierung von Rohrleitungssträngen der verschiedensten
Art möglich ist. Der gravierende Vorteil einer solchen Strangregulierarmatur
besteht in der kurzen Baulänge gegenüber den bisher üblichen Volumenstrom
meßgeräten mit ihren funktionstechnisch notwendigen langen
Beruhigungsstrecken.
Die Fig. 4 zeigt eine als Baueinheit ausgebildete Strangregulierarmatur mit einer
anderen Art der Verbindung. Die Absperrarmatur 25 verfügt über ein Gehäuse in
Muffenbauart, in das anzuschließende Rohrleitungen eingesteckt oder
eingeschraubt werden. Entsprechend dem inneren Aufbau der Armatur wird ein
separates Strömungsgehäuse 26 mit darin analog zu den Fig. 1 und 3
angeordneten Sensor 6 auf derjenigen Gehäuseseite befestigt, die bei der
Eichung die günstigsten reproduzierbaren Werte ergibt. Gewöhnlich ist dies,
wie Versuche ergaben, die Zuströmseite. Der Einbau des Sensors 6 ist nicht
auf die dargestellte Form beschränkt. Je nach Form und Aufbau des Sensors
kann auch eine andere als die gezeigte Einbau-, Dichtung-, Befestigungs- und
Verbindungsart gewählt werden. Die Größe des verwendeten Sensors 6 und die
Form seines Gehäuses erlauben Schraub-, Klemm-, Niet-, Klebe- und andere
bekannte Arten der Sensorbefestigung.
Somit ist eine Strangregulierarmatur herstellbar, die als funktionelle Einheit in
einfachster Weise aus einer Abwandlung eines Serienproduktes erzeugt werden
kann. Durch einfache direkte oder indirekte Adaption eines Sensors in oder an ein
Gehäuse einer Absperrarmatur, wobei Bauarten mit guten Drosseleigenschaften
vorteilhaft aber nicht Voraussetzung sind, und der meßtechnischen Eichung einer
so gebildeten Strangregulierarmatur entsteht eine Strangregulierarmatur zur
komfortablen Einregulierung von Rohrleitungssträngen.
Claims (17)
1. Strangregulierarmatur zur Einstellung von Volumenströmen in
Rohrleitungen, insbesondere in Rohrleitungen von Versorgungssystemen,
wobei mit Hilfe von Meßgeräten, Auswerte- und Anzeigemitteln ein
Istzustand erfaßbar und mit einem in einen Strömungsraum der
Strangregulierarmatur angeordneten Regulier- und/oder Absperrorgan
ein Sollzustand einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein den Volumenstrom des Strömungsraumes (11) direkt oder indirekt
erfassender Sensor (6) im Bereich des Strömungsraumes (11) angeordnet
ist, daß in einem elektronischen Datenspeicher spezifische Kennwerte der
Strangregulierarmatur abgelegt sind und daß eine Auswerteeinheit aus den
Meßwerten des Sensors (6) und den Kennwerten des Datenspeichers den
Volumenstrom ermittelt.
2. Strangregulierarmatur zur Einstellung von Volumenströmen in Rohr
leitungen, insbesondere in Rohrleitungen von Versorgungssystemen, wobei
mit Hilfe von Meßgeräten, Auswerte- und Anzeigemitteln ein Istzustand
erfaßbar und mit einem in einen Strömungsraum der Strangregulierarmatur
angeordneten Regulier- und/oder Absperrorgan ein Sollzustand einstellbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsraum der Strangregulier
armatur in Wirkverbindung mit einem Strömungsraum (23) eines separaten
Strömungsgehäuse (22) steht, daß mindestens ein den Volumenstrom
direkt oder indirekt erfassender Sensor (6) im Bereich des Strömungs
raumes (23) des separaten Strömungsgehäuses (22) angeordnet ist, daß in
einem elektronischen Datenspeicher spezifische Kennwerte der
Strangregulierarmatur abgelegt sind und daß eine Auswerteeinheit aus den
Meßwerten des Sensors (6) und den Kennwerten des Datenspeichers den
Volumenstrom ermittelt.
3. Strangregulierarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (6) nach einem kalorimetrischen Meßprinzip arbeitet.
4. Strangregulierarmatur nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (6) in der Wand (12) des Strömungsraumes (11, 23)
mindestens flächenbündig oder mit einem geringen Überstand in den
Strömungsraum (11, 23) hineinragt.
5. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit mit dem Sensor (6) direkt oder
durch Verbindungsmittel (14) verbunden ist.
6. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektronische Datenspeicher die
gehäusespezifischen Kennwerte in Tabellenform, Kennlinienform
oder als Algorithmus enthält.
7. Strangregulierarmatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Datenspeicher in den Sensor (6) integriert ist.
8. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß ein in den Sensor (6) integrierter Datenspeicher mit
geringem Speicherinhalt ausgeführt ist und eine Armaturenkennung
enthält.
9. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Datenspeicher in die Auswerteeinheit integriert
ist.
10. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit und/oder der Sensor (6) ein
oder mehrere Schnittstellen zum Datenaustausch aufweist.
11. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit daran oder an dem
strömungsführenden Gehäuse angeordnet ist.
12. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit als mobiles Gerät ausgebildet ist.
13. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit in einen oder mehrere Sensoren
(6) integriert ist.
14. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Auswerteeinheit mit einer Anzeige (15) versehen ist.
15. Strangregulierarmatur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auswerteeinheit mit einer Spannungsversorgung (16) versehen und/oder
verbunden ist.
16. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (6) auf der Zuströmseite des
strömungsführenden Gehäuses angeordnet ist.
17. Strangregulierarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (6) zusätzlich mit einer Temperatur
erfassung zur Bestimmung der Wärmeleistung und/oder Wärmemenge
ausgestattet ist.
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