DE2654326C2 - Vorrichtung zum Messen und Regeln von Mengenströmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen und Regeln der Mengenströme von fiuiden Medien der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

2« Für die Durchflußmessung von fluiden Medien, also Flüssigkeiten, Gase und Dämpfen, in Rohrleitungen nach dem Differenzdruckverfahren werden Drosselmeßgeräte eingesetzt, bei denen der sich an einer Drosselstelle bzw. Querschnittsverengung der Rohrlei-

²"> lung ergebende Druckabfall, üblicherweise »Wirkdruck« genannt, ein Maß für den Durchfluß ist.

Bei konstanten geometrischen Abmessungen des Drosselquerschnittes und konstanter Dichte des fluiden Mediums ist der Mengenstrom ungefähr proportional

J" zu der Wurzel des Wirkdrucks.

Als Drosselorgan werden wegen ihres einfachen Aufbaus bevorzugt Blenden, und zwar in Form von Kreisen, Schlitzen oder Kreissegmenten, eingesetzt. Der Nachteil solcher stationären Blenden liegt darin.

''· daß auch der Druckverlust proportional zu dem Quadrat des Mengenstromes ist. Deshalb ist der Meßbereich durch den maximal zulässigen Druckverlust als obere Grenze und die kritische ReynoldsZahl als untere Grenze stark eingeschränkt.

Zur Erweitung des Meßbereiches und Erhöhung der Meßgenauigkeit wird das Öffnungsverhältnis durch das Auswechseln der Blendenscheiben angepaßt. Dazu ist neben einem erheblichen Zeilaufwand die Absperrung des Durchflusses erforderlich.

^v> Zur Vermeidung dieses Nachteils sind Geräte zur kontinuierlichen Veränderung des Drosselquerschnittes entwickelt worden. Kontinuierlich verstellbare Blenden sind als Irisblende (DE-PS 4 50 940) und als Segmentblende (DE-PS 8 69 421) bekannt. Regelt man mittels eines hydraulischen Reglers den Wirkdruck auf einen konstanten Wert ein, so ist der jeweils vorhandene Stellhub ein Maß tür den Durchfluß (GWF, 1953, Heft 17, Seite 497 ff).

Neben der oben erläuterten Messung der Mengen-

^r'^r> ströme von fluiden Medien muß in technischen Anlagen oft auch eine Einstellung der Mengenströme durchgeführt werden. Dabei dienen in der Hauptsache Drosselorgane in Form von Drosselklappen, Drosselschiebern und Ventilen als Stellorgane für die

^hl) Mengenströme. Die Wirkungsweise eines Drosselorgans beruht auf der Veränderung des Drosselquerschnittes, der einen variablen Widerstand in einer Rohrleitung darstellt. Drosselklappen und Drosselschieber werden im allgemeinen im Niederdruckbereich,

''■"' Ventile im Hochdruckbereich eingesetzt.

Die Drosselklappe hat zwar einige Nachteile, wird jedoch wegen ihres einfachen Aufbaus häufiger eingesetzt als der Drosselschieber.

Die Betätigung der Stellorgane erfolgt im allgemeinen durch einen Stellantrieb, der in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Hilfsenergie elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch sein krjin.

Zur Regelung und Steuerung des Stellorgans und zur Grenzwertmeldung wird häufig eine Rückkopplung des Stellhubes durchgeführt, wobei als Stellungsgeber induktive Geber oder Potentiometergeber eingesetzt werden.

Sollen Mengenströme von fluiden Medien gleichzeitig gemessen und auf einen bestimmten Mengenstrom eingeregelt werden, so liegt es nahe, den als Drosselorgan üblicherweise verwendeten Schieber gleichzeitig auch als Meßorgan einzusetzen. Ein solches Geräl wird in du-m Artikel »Segmentblendenschieber für extreme Durchfluß-Meßbereiche« in der Zeitschrift »Regelungstechnische Praxis«, Heft i 1 (1975), Seite 356, 357, beschrieben.

Durch die Zusammenfassung des Stellorjans »Schieber« und Meßorgans »Segmentblende« ergibt sich ein dem Mengenstrom angepaßtes Öffnungsverhältnis, wobei die als Mcßsignal erfaßte Druckdifferenz bzw. der Wirkdruck günstiger als bei einer Blende mit festem Öffnungsverhältnis ist. Bei der Verwendung als Regelorgan ergibt sich ein großer Stellbereich des Mengenstromsollwertes, der mit Drosselmeßgeräten mit festem Drosselquerschnitt nicht erreicht werden kann, da in einem kontinuierlichen Betrieb der zur Einhaltung der Meßgenauigkeit notwendige Wechsel der Blendenscheibe nicht vorgenommen werden kann. Durch den Fortfall des sonst üblicherweise verwendeten Steliorgans entstehen keine zusätzlichen Druckverluste im Rohrleitungssystem.

Der bekannte Segmentblendenschieber weist einen elektrohydraulischen Stellantrieb mit elektromechanischer Rückmeldung des Stellhubes auf. Daraus wird die für die Volumenstrommessung notwendige funktioneile Beziehung zwischen dem Öffnungsverhältnis, der Durchflußzahl jnd dem Stellhub hergestellt und als elektrisches Signal für den radizierten Wirkdruck in einem nachgeschalteten Gerät multipliziert, dessen Ausgangssignal dem Ist-Volumenstrom verhältnisgleich ist. Das Ausgangssignal wird einem kontinuierlich arbeitenden Festwert-Regler zugeführt, der den Segmentblendenschieber mittels des Stellantriebs so lange verstellt, bis der gemessene Istwert mit dem vom Regler eingestellten Volumenstrom-Sollwert übereinstimmt.

Dieser bekannte Segmentblendenschieber arbeitet also analog, wobei die Stellung des Schiebers und der Wirkdruck berücksichtigt werden. Dichteänderungen auf Grund von Temperatur- und Druckänderungen, sowie Einflüsse der Reynolds- und Expansionszahlen können nicht berücksichtigt werden. Außerdem läßt sich dieses bekannte Gerät nicht ohne weiteres für die immer mehr verwendete sequentielle digitale Programmsteuerung und direkte digitale Regelung (DDC) mit Hilfe von Prozeßrechnern verwenden, da das für die Ansteuerung des Servosystems (oder Folgesystem) notwendige analoge Signal erst mit Hilfe eines Digital-Analog-Umwandlers umgesetzt werden muß. Bei der Verwendung zur direkten digitalen Regelung müssen außerdem die analogen Signale des Stellhubes und des Wirkdruckes zur Verarbeitung im Prozeßrechner mittels eines Analog-Digital-Wandlers umgesetzt werden. Dieses erfordert insgesamt einen hohen baulichen Aufwand.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen und Regein der Mengenströme von fluiden Medien zu schaffen, bei der die obenerwähnten Nachteile nicht auftreten.

Insbesondere soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden, die für die sequentielle digitale Programm-Steuerung und die direkte digitale Regelung (DDC) mi' Hilfe von Prozeßrechnern geeignet ist.

Dies wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen

lu insbesondere darauf, daß die wesentlicnen Eingangsund Ausgangssignale digitale Signale sind. So wird der Schrittmotor in Abhängigkeit von dem Wirkdruck durch elektrische Impulse angesteuert, deren Anzahl die Hubhöhe und deren Frequenz die Hubgeschwindigkeit der Segmentblende festlegt. Durch diese digitale Steuerung sowie die schlupffreie Übertragung der Drehbewegung des Schrittmotors auf die Hubbewegung der Segmentblende ist keine Rückmeldung des Stellhubes mehr erforderlich, da die Stellung des

M Schrittmotors ein direktes, exaktes Maß für den Stellhub ist. Außerdem ist diese Vorrichtung für die sequentielle digitale Programmsteuerung und die direkte digitale Regelung mit Hilfe von Prozeßrechnern geeignet, ohne daß die sonst üblichen Analog/Digital-Umsetzer ver-

-'> wendet werden müssen.

Zweckmäßigerweise wird die Drehbewegung der Segmentblende mittels eines Zahnriemenlriebs und einer Spindel in die Hubbewegung für die Segmentblende umgesetzt. Durch eine solche schlupffreie Übertra-

s" gung ist ohne Änderung der Steigung der Spindel durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses eine einfache Anpassung an die Gegebenheiten der Regelstrecke unter Berücksichtigung der Digitalisierung, der Stellgeschwindigkeit und der erforderlichen Drehmomente

ι^:> möglich. Im Vergleich mit einem Rädergetriebe ergeben sich unabhängig von der Einbauanordnung kleinere Trägheitsmomente. Dadurch kann wiederum der Schrittmotor neben und parallel zu der Spindel so angeordnet werden, daß noch Raum für andere Bauteile

■"' zur Verfügung steht und die gesamte Vorrichtung einen sehr kompakten Aufbau hat.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spindel in einer drehbar gelagerten Spindelmutter geführt, welche die Verbindung mit dem Zahnriemen

¹' trieb herstellt und die Drehbewegung des Schrittmotors in die Hubbewegung für die Segmentblende umsetzt. Diese Spindelmutter läuft in einem Wälzlager, wobei durch eine leichte Vorspannung von Spindelmutter und Wälzlager die spielfreie Übertragung der Bewegung

ήι ohne Hysterese möglich ist. Dadurch sind die Stellhöhen auch nach einer Umkehr der Drehrichiung reproduzierbar.

Zweckmäßigerweise ist eine Gegenmutter vorgesehen, die mittels einer Feder gegen die Spindelmi'tter

">^r> verspannt ist. Dadurch fixiert einerseits die Vorspannung die Spindel aufgrund des Flankenwinkels des Gewindes in drei Ebenen, da die Flanken der Spindel immer in der Führung anliegen, und andererseits lassen sich die Vorspannung und die Reibung genau einstellen,

mi so daß mit Hilfe der kontiollierten Reibung die Schwingungen der Drehwinkelübertragung weitgehend gedämpft werden. Denn durch die Verspannung der beiden Muttern wird während ihrer Drehung an den Spindelflanken eine Reibungskraft erzeugt, deren Größe eingestellt werden kann; dadurch lassen sich die sonst bei dem impulsweisen Antrieb des Schrittmotors auftretenden Schwingungen so weit dämpfen, daß die gesamte Vorrichtung im wesentlichen schwingungsfrei

ist. Außerdem entfällt die sonst notwendige Lagerung der Kührung für die Segmentblende, die bei den herkömmlichen Vorrichtungen aufgrund von Fluchtungsfehlern noch zusätzliche Reibungskräfte erzeugte. Auch verringert sic^!ι Jic Bauhöhe der Segmentblende erneblich, so daß auf die sonst übliche Teilung des ("■ehäüies verzichtet werden kann.

Um zusätzliche Reibungskräfte bei der Hubbewegunt, /L₁ verhindern, die sonst durch Fluchtungsfehler zwischen der Spiiidelmutter und der Segmentblendenführung auftreten können, ist zwischen der Spindel line¹ der Segmentblende ein elastisches Federelement vorgesehen, das aus Kunststoff, Gummi oder Metall bestehen kann. Zweckmäßigerweise wird eine Blattfeder verwendet.

Um die exakte Drehwinkelübertragung von dem Impulsgeber für den Schrittschaltmotor auf die Spindel kontrollieren und gegebenenfalls korrigieren zu können, sollte die Zahl der Umdrehungen der Spindel, beispielsweise elektrooptisch oder induktiv, festgestellt werden. Dadurch läßt sich auf einfache Weise die Synchronisation von Stellhub und Schrittmotorimpulsen überprüfen, so daß Abweichungen der Synchronisation leicht elektronisch korrigiert werden können.

In Verbindung mit mechanischen Anschlägen läßt sich auch eine automatische Nuüpunktfixierung und Funktionsüberprüfung durchführen.

Die Abdichtung des fluiden Mediums gegenüber der Umgebung wird im allgemeinen mit Rundschnurringen oder Stopfbuchsen durchgeführt. Bei Verwendung einer solchen reibflüssigen Verbindung ist jedoch eine zusätzliche Dichtfläche in Form einer Schieberstange erforderlich, so daß zusätzliche Reibungskräfte entstehen. Erfolgt statt dessen die hermetische Abdichtung durch nichtreibschlüssige Dichtungen, wie beispielsweise einen Faltenbalg, einen Rollenbalg oder ein gasdichtes Gehäuse, so können diese zusätzlichen Reibungskräfte nicht auftreten.

Damit die Vorrichtung an beliebige Rohrquerschnitte angepaßt werden kann, lassen sich ohne Änderung des Grundaufbaus Reduzierstücke vor und hinter der Segmentblende einsetzen. Auf diese Weise können Fluchtungsfehler zwischen der Spindelmutter und der Segmentblendenführung in Rohrachsrichtung ausgeglichen und in einfacher Weise das Spiel der Segmentblendenführung und damit die Abdichtung eingestellt werden. Eine zusätzliche Teilung des Gehäuses in der Ebene der Segmentblende wird vermieden.

Zweckmäßigerweise sind die Reduzierstücke stirnseitig mit Drosselnuten versehen, damit keine Leckverluste auftreten. Durch geeignete Auswahl der Materialien für die Segmentblende und die Reduzierstücke kann die Gleitreibung verringert werden.

Zweckmäßigerweise enthalten die Reduzierstücke Druckentnahmenuten, -bohrungen und -rillen für die Ableitung des Drucks im Innern des Gehäuses. Dadurch kann die Verbindung mit dem Druckwandler entweder gehäuseseitig oder über außen liegende Leitungen erfolgen. Bei Verwendung der Druckentnahmenuten können die Druckentnahmeöffnungen nicht so leicht verstopft werden. Und schließlich lassen sich die Reduzierstücke leicht ausbauen und reinigen, wodurch die Funktionssicherheit der Vorrichtung erhöht wird.

Der Drucktransmitter besteht aus einer Membran, deren Auslenkung eine elektrische Größe in einem Schwingkreis ändert.

Die Frequenz des elektrischen Schwingkreises hängt also von der Druckdifferenz an der Membran ab, so daß die Frequenz wiederum eir, M-jC für den Wirkdruck darstellt, wenn die beiden Seilen der Membran in üb.ichfr Weise durch die den Wirkdruck definteruiiotr Drücke beaufschlagt wei ^en. Diese Frequenz wird nicht wie üblich in ein Analog-Signal umgewandelt, sondern mittels eines elektrischen Zählers direkt in ein digitales Sigral umgesetzt.

Zweckmätiigerwcise wird der Druckwandler so ausgelegt, daü er nicht nur den Wii kdruck, sondern auch die Vordruckdifferenz, also die Differenz zwischen der s^:.! rr.aufwärts liegenden Seite der Segmentblende und üciii Umgebungsdruck, messen kann. Die Messung der jeweils gewünschten Größe kann durch Umschalten ρiru-s Dreiwegeventil;· eingestellt werden.

Mißt man noch zusätzlich die Temperatur des fluide^ Mediums, so kann aus den digital angegebenen Werten für den Wirkdruck, den Vordruck und die Temperatur der Mengenstrom bestimmt werden.

Zweckmäßigerweise werden der Schrittmotor, der Stellantrieb, der Druckwandler, das Dreiwegeventil und der Temperaturfühler zu einer Einheit zusammengefaßt, so daß die Anzahl der Konstruktionselemente, wie beispielsweise Leitungen, Dichtungen und Abdeckungen und Halterungen, verringert werden kann. Dadurch wird die Vorrichtung äußerst kompakt, wartungsfreundlich, übersichtlich, schmutzempfindiich und zuverlässig. Das Gehäuse sollte so konstruiert sein, daß es zwischen zwei Flanschen in die Rohrleitung eingebaut werden kann.

Wird das Gehäuse mit einem gasdichten Fensterschlitz versehen, so kann die Stellung des Segmentschiebers von außen beobachtet werden. Dies ist insbesondere für den Fall wesentlich, daß die elektrische Energieversorgung ausfällt.

Ist das gesamte Gehäuse gasdicht abgekapselt, so daß keine nichtreibschlüssige Dichtung erforderlich ist, so kann für die Handbetätigung eine gasdichte Kupplung vorgesehen werden. Damit läßt sich auch nach Ausfall der elektrischen Stromversorgung die Segmentblende in die gewünschte Lage bringen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird also eine Vorrichtung zum Messen und Regeln der Mengenströme von fluiden Medien geschaffen, die einen einfachen, kompakten Aufbau mit nur wenigen Bauteilen hat. Sie kann leicht an die Rohrleitung angepaßt sowie eingebaut werden. Durch die Hysterese-Freiheit der Übertragungselemente, durch die geringen und genau einstellbaren Reibungskräfte, durch die Synchronisation zwischen Schrittmotor und Stellhub sowie die Nullpunktfixierung des Schrittmotors ergibt sich eine hohe Funktionssicherheit des Antriebs und damit eine hohe Meß- und Regelgenauigkeit. Die Vorrichtung läßt sich ohne zusätzliche Halterungen in nahezu jeder Lage einbauen und ist schmutzunempfindlich sowie wartungsfreundlich. Im DDC-Betrieb lassen sich Dichteänderungen aufgrund von Druck- und Temperaturänderungen in der Rohrleitung sowie Einflüsse aufgrund unterschiedlicher Reynolds- und Expansionszahlen erfassen. Dabei sind mit Hilfe eines mathematischen Modells sehr schnelle Sollwertänderungen möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Messung und Regeln von Mengenströmen nach der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der durch den Pfeil in Fig. 1 angedeuteten Linie,und

Fig. 3 einen Wirkpian der Vorrichtung nach der Erfindung.

Ein Untergehäuse 26 ist zwischen zwei Rohrleitungen 20 angebracht, beispielsweise angeschraubt; durch eine Nute im Untergehäuse kann eine Segmentblende 1 zwischen Reduzierstücke 17 geschoben werden und damit in Abhängigkeit von ihrem Stellhub eine genau ^_ definierte öffnung, also einen bestimmten Drosselquer-

! schnitt, für das durch die Rohrleitung 20 strömende

fluide Medium, also Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe, bilden.

Vor und hinter der Segmentblende 1 sind in dem Untergehäuse 26 die Reduzierstücke 17 zur Führung und Abdichtung der Segmentblende und zur Anpassung an gewünschte Rohrquerschnitte eingesetzt. Der innen- '■> durchmesser der Reduzierstücke 17 und des Rohres muß in jedem Fall gleich sein. Diese Reduzierstücke 17 sind mit Druckentnahmenuten 18 (siehe F i g. 2) versehen, in denen die Druckentnahmebohrungen münden. Die Weiterleitung der Drücke erfolgt entweder durch Bohrungen in dem Untergehäuse 26 oder in außen liegenden Leitungen zu einem Dreiwegeventil 15 und zu einem Druckwandler 14 (siehe F i g. 3).

Der Druckwandler 14 weist eine Membran auf, deren Auslenkung eine elektrische Größe z. B. eine Kapazität, eine Induktivität oder einen Widerstand, in einem elektrischen Schwingkreis ändert. Die Frequenz dieses elektrischen Schwingkreises hängt von der Druckdifferenz auf den beiden Seiten der Membran ab und wird mittels eines elektronischen Zählers direkt in ein digitales Signal umgewandelt.

Auf der einen Seite der Membran befindet sich immer fluides Medium von der stromaufwärts gelegenen Seite der Segmentblende 1, während zu der anderen Seite der Membran wahlweise mittels des Dreiwegeventils 15 fluides Medium von der stromabwärts gelegenen Seite der Segmentblende 1 oder unter dem üblichen Atmosphärendruck stehende Luft gebracht werden kann.

Dadurch kann also mittels des Druckwandlers 14 *o entweder der Wirkdruck AP oder der Vordruck ρ des fluiden Mediums gemessen werden.

Darüber hinaus wird noch die Temperatur ft des fluiden Mediums vor der Drosselstelle gemessen, so daß aus dem Stellhub und den Ausgangssignalen für AP, ρ « und ·& die Durchflußmenge bestimmt werden kann.

Da der Mengenstrom im wesentlichen von der durch die Segmentblende 1 gebildeten öffnung abhängt und damit durch den Stellhub der Segmentblende beeinflußt werden kann, läßt sich mittels dieser digitalen Signale für den Mengenstrom der Stellhub der Segmentblende 1 so steuern, daß sich eine gewünschte Durchflußöffnung und damit der angestrebte Mengenstrom ergeben.

Zu diesem Zweck werden die digitalen Signale entweder in einem Mikroprozessor oder bei direkter digitaler Regelung mittels Prozeßrechner verarbeitet, dessen Ausgangssignale einen Schrittmotor 13 ansteuern. Dabei wird die Hubhöhe der Segmentblende durch die Zahl der an den Schrittmotor 13 angelegten Impulse definiert, während die Hubgeschwindigkeit der Segmentblende 1 von der Frequenz dieser Impulse abhängt

Der Schrittmotor 13 ist außen an einem Obergehäuse 10 angebracht; seine Abtriebswelle 19 trägt ein Zahnrad

21, über das ein Zahnriemen U geführt ist Außerdem verläuft der Zahnriemen U über ein weiteres Zahnrad

22, das starr mit einer drehbar in einem Wälzlager 5 gelagerten Spindelmutter 6 verbunden ist Aufgrund einer leichten Verspannung des Wälzlagers 5 mit Hilfe eines Stellringes 24 in bezug auf die Spindelmutter 6 gegen ein Federelement 25 arbeitet diese gegenüber dem Obergehäuse 10 und Untergehäuse 26 spielfrei.

Die Spindelmutter 6 ist teilweise hohl und nimmt in ihrem oberen Ende eine ebenfalls drehbar gelagerte, einstellbare Gegenmutter 7 auf, während sich im unteren Bereich des Hohlraums der Spindelmutter 6 eine Schraubenfeder 23 befindet, die einerseits an der unteren Endfläche der Gegenmutter 7 und andererseits an der unteren Bodenfläche des Hohlraums der Spindelmutter 6 anliegt. Die Gegenmutter 7 kann sich in axialer Richtung im Hohlraum der Spindelmutter 6 frei bewegen. Beide Muttern 6 und 7 laufen mit gleicher Drehiah! und stützen sich auf den Gewindeflanken der Spindel 4 ab. Dadurch sind die beiden Muttern 6 und 7 mittels der Schraubenfeder 23 gegeneinander verspannt.

Die Gegenmutter 7 sowie der untere Teil der Spindelmutter 6 sind über Gewinde mit einer längsverschiebbaren Spinde! 4 gekoppelt, die an ihrem unteren Ende die Segmentblende 1 trägt. Um ein Verklemmen bei der Hubbewegung in der Führung der Segmentblende 1 zu vermeiden, ist zwischen die Spindel 4 und die Segmentblende 1 ein kraftübertragendes Federelement 2, beispielsweise eine Blattfeder, eingesetzt.

Dreht also der Schrittmotor 13 seine Abtriebswelle 19, so wird über die Zahnräder 21 und 22, den Zahnriemen 11 und die durch die Feder 23 gegeneinander verspannten Muttern 6 und 7 die Spindel 4 um eine Strecke verschoben, die exakt der Drehung der Abtriebswelle entspricht. Dadurch bewegt sich wiederum die Segmentblende 1 bei jeder schrittweisen Drehung der Abtriebswelle 19 des Schrittmotors 13 um eine genau definierte Strecke gemäß der Darstellung in F i g. 1 nach oben oder nach unten.

An der Spindelmutter 6 ist eine Schlitz- oder Lochscheibe 9 angebracht, mit deren Hilfe über eine schematisch bei 9 angedeutete Lichtschranke die Synchronisation zwischen dem Stellhub und den von dem Schrittmotor 13 gelieferten Bewegungsimpulsen überprüft werden kann. Dabei wird die Zahl der Umdrehungen der Spindelmutter 6 oder ein Vielfaches davon gezählt, wodurch die Drehwinkelübertragung von dem Schrittmotor 13 gesteuert und gegebenenfalls korrigiert werden kann.

Durch an entsprechenden Stellen vorgesehene mechanische Anschläge, die beispielsweise mit der Spindelmutter 6 zusammenwirken, kann der Nullpunkt der Bewegung der Segmentblende 1 automatisch fixiert sowie eine Funktionsüberprüfung vorgenommen werden.

An der Seite des Untergehäuses 26 (siehe F i g. 2) ist ein gasdichter Fensterschlitz 16 ausgebildet, so daß die Stellung der Segmentblende 1 von außen beobachtet werden kann.

Die Abdichtung des fluiden Mediums in der Rohrleitung 20 gegen das Innere der Vorrichtung erfolgt mittels eines Faltenbalges 3, der am unteren Ende des Gehäuses angebracht ist, die Spindel 4 umgibt, und, wie in F i g. 1 dargestellt ist, mit dem unteren Ende des Obertragungsmechanismus verbunden ist

Ais Alternative hierzu kann auf den Faltenbalg 3 verzichtet werden, wenn das gesamte Gehäuse gasdicht ausgebildet ist

Ein mit der Abtriebswelle 19 des Schrittmotors 13 verbundener Handgriff mit Kupplung 12, der bei gasdichter Ausgestaltung des Obergehäuses 10 eine

gasdichte Verbindung aufweisen muß, ragt aus dem Obergehäuse 10 heraus, so daß die Abtriebswelle 19 des Schrittmotors 13 und damit auch die Spindel 4 mit der Segmentblende 1 von Hand verstellt werden können.

In Abhängigkeit von den obenerwähnten Ausgangssignalen für ΔΡ,ρ und # kann also die Durchflußmenge bestimmt und der Schrittmotor durch zugeführte Impulse um einen solchen Winkel gedreht werden, daß sich eine genau definierte Hubbewegung der Segmentblende und damit eine bestimmte Drosselöffnung ergibt. Gleichzeitig können die gemessenen Größen ΔP, ρ und # auf die übliche Weise angezeigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen und Regeln der Mengenströme von fluiden Medien mit einer Segmentblende zur Einstellung des durchströmten Querschnittes und mit einem Stellantrieb für die Segmentblende, der in Abhängigkeit von dem gemessenen Wirkdruck betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Wirkdruck entsprechendes digitales Signal einen als Stellantrieb dienenden Schrittmotor (13) speist, dessen Drehbewegung schlupffrei in die Hubbewegung für die Segmentblende (I) umgesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Schrittmotors (13) mittels eines Zahnriementriebs (11, 19, 21, 22) und einer Spindel (4) in die Hubbewegung für die Segmentblende (1) umgesetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (4) in einer drehbar gelagerten Spindelmutter (6) geführt ist, die mit dem Zahnriementrieb (11,19,21,22) gekuppelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (6) gegen ihre Lager (5) verspannt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine einstellbare, gegen die Spindelmutter (6) verspannte Gegenmutter (7).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Segmentblende (1) und der Spindel (4) ein kraftübertragenes Federelement (2) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Überprüfung der Synchronisation zwischen den digitalen Signalen und dem Stellhub.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Überprüfung der Synchronisation mittels einer Lichtschranke (8, 9) die Drehung der Spindelmutter (6) mißt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Reduzierstücke (17) zur Anpassung an unterschiedliche Rohrquerschnitte, Führung und Dichtung der Segmentblende (1) sowie Fortleitung des Druckes.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Fensterschlitz (16) zur Beobachtung der Stellung der Segmentblende (1).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis

10, gekennzeichnet durch einen Griff (12) zur Verstellung des Schrittmotors (13) und damit des Stellhubs der Segmentblende (1) von Hand.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkdruck mittels einer Membran gemessen wird, deren Auslenkung eine elektrische Größe in einem elektrischen Schwingkreis ändert, wobei die von der Druckdifferenz an der Membran abhängende Frequenz des elektrischen Schwingkreises mittels eines elektronischen Zählers in das digitale Signal umgewandelt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise der Wirkdruck oder der Vordruck des fluiden Mediums meßbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur (#) des fluiden Mediums bestimmt wird.

15 Vornchtiinp nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die wesentlichen Teile in einem gasdichten Untergehäuse (26) und Obergehäuse (10) befinden.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, gekennzeichnet durch eine nicht-reibschlüssige Dichtung (3) zwischen der Rohrleitung (20) für das fluide Medium und den Antriebselementen für die Spindel (4).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht-reibschlüssige Dichtung ein Faltenbalg oder Rollenbalg (3) verwendet wird.