DE3913374A1 - Control and measurement valve for liquid, gas or vapour flow - has variable cross=section choke, and flow speed sensor - Google Patents
Control and measurement valve for liquid, gas or vapour flow - has variable cross=section choke, and flow speed sensorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil nach dem Ober begriff des Anspruches 1.The invention relates to a valve according to the upper Concept of claim 1.
Das erfindungsgemäße Ventil ist vorzugsweise ein setzbar zur Regelung und Messung der Durchfluß menge in Wohnraumheizkörpern. Die Messung der Durch flußmenge ist erforderlich zur Bestimmung der von dem Heizkörper abgegebenen Wärmemenge, welche die Basis für eine Heizkostenverteilung bildet. Es ist bekannt, zur Regelung der Durchflußmenge in Heiz körpern Thermostatventile zu verwenden und die ab gegebene Wärmemenge mit Hilfe von Wärmezählern zu bestimmen. Wärmezähler ermitteln aus der den Heiz körper durchströmenden Wassermenge und der Diffe renz der Wassertemperatur an den Ein- und Auslaß anschlüssen des Heizkörpers die abgegebene Wärme menge. Sie sind relativ teuer.The valve according to the invention is preferably a can be used to regulate and measure the flow quantity in living room radiators. Measuring the through flow is required to determine the from the amount of heat given off to the radiator, which is the Forms the basis for a distribution of heating costs. It is known to control the flow rate in heating body to use thermostatic valves and the given amount of heat with the help of heat meters determine. Heat meters determine from the heating amount of water flowing through the body and the differences limit the water temperature at the inlet and outlet connections of the radiator the heat given off amount. They are relatively expensive.
Die kostengünstige, exakte Ermittlung der Wärmeab gabe von Wohnraumheizkörpern ist ein technisch ungelöstes Problem.The cost-effective, exact determination of the heat The supply of living space radiators is a technical one unsolved problem.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung der von Heizkörpern abgegebenen Wärmemenge zu vereinfachen.The invention is therefore based on the object the determination of the emitted by radiators Simplify amount of heat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ventil zur Regelung und Größenbestimmung von Volumenströmen von flüssigen, dampf- oder gasför migen Medien mit einer in ihrem Strömungsquer schnitt veränderbaren Drosselstelle, gekennzeich net durch Sensoren zur Bestimmung der Größe des Strömungsquerschnittes und der Strömungsgeschwin digkeit.According to the invention, this object is achieved by a valve for regulation and sizing of Volume flows of liquid, vapor or gas media with one in their flow cross variable throttle restriction, marked net by sensors to determine the size of the Flow cross-section and the flow rate efficiency.
Das erfindungsgemäße Ventil kann weiter ausgebil det sein, entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6. The valve according to the invention can be further developed be det, according to the features of the claims 2 to 6.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß durch die Zusammenlegung der Funktion der Durchflußmengenregelung und der Durchfluß mengenmessung das an Wohnraumheizkörpern für die Regelung der Durchflußmenge erforderliche Ther mostatventil auch zur Durchfluß- und Wärmemengen messung genutzt werden kann. Ein separater Wär mezähler mit den für seinen Anschluß erforderli chen Verschraubungen wird dadurch entbehrlich. Außerdem wirkt sich die Verringerung des appa rativen Aufwandes für die Wärmemengenbestimmung optisch günstig aus.The advantage achievable with the invention is in that by merging the function flow control and flow quantity measurement on living space radiators for the Regulation of the flow rate required Ther mostat valve also for flow and heat quantities measurement can be used. A separate heat meter with the necessary for its connection Chen screw connections is unnecessary. It also affects the reduction in appa relative effort for the heat quantity determination optically favorable.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ven tiles sind in Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the Ven according to the invention tiles are shown in drawings and are described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ventiles ge mäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 3 in einer zur Längs achse parallelen Ebene, Fig. 1 is a sectional view of a valve accelerator as the characterizing features of claims 1 to 3 in an axis-parallel plane to the longitudinal,
Fig. 2 eine Teilschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Ventiles in einer quer zur Längsachse liegenden Ebene, Fig. 2 is a partial sectional view of the valve shown in Fig. 1 in a direction transverse to the longitudinal axis,
Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines Ventiles mit Thermostatkopf gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 in einer zur Längsachse parallelen Ebene. Fig. 3 is a partial sectional view of a valve with a thermostatic head according to the characterizing features of claims 1, 2, 4 and 5 in a plane parallel to the longitudinal axis.
Fig. 4 eine Teilschnittansicht der Drosselstelle eines Ventiles gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 in einer zur Längsachse parallelen Ebene. Fig. 4 is a partial sectional view of the throttle point of a valve according to the characterizing features of claims 1, 2, 4 and 5 in a plane parallel to the longitudinal axis.
Der Ventilkörper (1) enthält eine Drosselstelle, die durch den Ventilsitz (3) und ein Regelele ment gebildet wird. Das Regelelement setzt sich zusammen aus der Ventilplatte (4) und dem Ventilstößel (5). Zentrisch über dem Ventil stößel (5) ist eine Spule (6) angeordnet und fest mit dem Ventilkörper verbunden. Vor der Spule (6) befindet sich, fest mit dem Ventil stößel (5) verbunden, ein Ring (7) aus ferro magnetischem Material. Spule (6) und Ring (7) bilden zusammen den als Wegsensor ausgebildeten Strömungsquerschnittssensor.The valve body ( 1 ) contains a throttle point, which is formed by the valve seat ( 3 ) and a control element. The control element consists of the valve plate ( 4 ) and the valve tappet ( 5 ). A coil ( 6 ) is arranged centrally above the valve tappet ( 5 ) and firmly connected to the valve body. In front of the coil ( 6 ) is fixed to the valve tappet ( 5 ), a ring ( 7 ) made of ferromagnetic material. Coil ( 6 ) and ring ( 7 ) together form the flow cross-sectional sensor designed as a displacement sensor.
Nach Fig. 1 und 2 weist der Ventilkörper (1) zur Durchflußmengenbestimmung einen Differenzdruck sensor auf. Er wird gebildet durch einen am Ventil körper (1) angeordneten druckfesten Raum, der durch eine Membran (13) aus ferromagnetischem Material in die Kammern (14) und (15) unterteilt wird, und einer außerhalb der Kammer (15), zentrisch vor der Membran (13) angeordneten Spule (16). Die Kammer (15) ist über die Bohrungen (10) und (11) mit einer Staustelle der Strömung und die Kammer (14) ist über die Bohrung (9) mit einem in dem Ventil sitz (3) angeordneten Ringkanal (8) in der Drossel stelle der Strömung verbunden.According to Fig. 1 and 2, the valve body (1) for Durchflußmengenbestimmung a differential pressure sensor. It is formed by a pressure-resistant space arranged on the valve body ( 1 ), which is divided by a membrane ( 13 ) made of ferromagnetic material into the chambers ( 14 ) and ( 15 ), and one outside the chamber ( 15 ), centrally in front of the Membrane ( 13 ) arranged coil ( 16 ). The chamber ( 15 ) is through the bores ( 10 ) and ( 11 ) with a stagnation point of the flow and the chamber ( 14 ) is through the bore ( 9 ) with an in the valve seat ( 3 ) arranged annular channel ( 8 ) in the Throttle point connected to the flow.
Nach Fig. 3 ist zwischen dem Ventilstößel (5) des Regelelements im Ventil (1) und dem Stößel (5′) des Thermostatkopfes (2) als Durchflußmengensen sor ein piezoelektrisches Element (18) eingesetzt.According to Fig. 3 between the valve tappet ( 5 ) of the control element in the valve ( 1 ) and the tappet ( 5 ') of the thermostatic head ( 2 ) as a flow rate sensor, a piezoelectric element ( 18 ) is used.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfin dungsgemäßen Ventiles, in dem ein als Durch flußmengensensor dienendes piezoelektrisches Element (18′) seitlich am Ventilstößel (5) angeordnet ist. Fig. 4 shows an embodiment of the inventions to the invention, in which a serving as a flow sensor piezoelectric element ( 18 ') is arranged laterally on the valve lifter ( 5 ).
Im Folgenden wird noch die Arbeitsweise des er findungsgemäßen Ventils beschrieben.Below is the way he works described valve described.
Das strömende Medium durchfließt den Ventilkörper (1) in Pfeilrichtung. Die Größe des Volumenstro mes wird geregelt durch Änderung des Abstandes der Ventilplatte (4) von dem Ventilsitz (3), betätigt z.B. durch einen auf den Ventilkörper (1) aufge schraubten Thermostatkopf bzw. durch eine Druck feder (17).The flowing medium flows through the valve body ( 1 ) in the direction of the arrow. The size of the volume flow is regulated by changing the distance of the valve plate ( 4 ) from the valve seat ( 3 ), actuated, for example, by a thermostatic head screwed onto the valve body ( 1 ) or by a compression spring ( 17 ).
Der auf dem Ventilstößel (5) vor der Spule (6) befestigte Ring (7) aus ferromagnetischem Metarial ändert die Induktivität der Spule (6) in Abhängig keit des Abstandes der Ventilplatte (4) von dem Ventilsitz (3). Die Spule (6) ist Teil eines nicht dargestellten Oszillators und bestimmt mit ihrer Induktivität dessen Schwingfrequenz. Die Höhe der Schwingfrequenz des Oszillators ist daher ein Maß für die Größe des Abstandes zwischen der Ventil platte (4) und dem Ventilsitz (3).The on the valve tappet ( 5 ) in front of the coil ( 6 ) attached ring ( 7 ) made of ferromagnetic metarial changes the inductance of the coil ( 6 ) depending on the distance of the valve plate ( 4 ) from the valve seat ( 3 ). The coil ( 6 ) is part of an oscillator (not shown) and, with its inductance, determines its oscillation frequency. The level of the oscillation frequency of the oscillator is therefore a measure of the size of the distance between the valve plate ( 4 ) and the valve seat ( 3 ).
Die in dem Spalt zwischen Ventilplatte (4) und Ventilsitz (3) über dem Ringkanal (8) herrschen de Strömungsgeschwindigkeit kann nach dem Wirk druckmeßprinzip ermittelt werden. Die in dem Ringkanal (8) und in der Bohrung (10) herrschen den statischen Drücke werden über die Bohrungen (9) bzw. (11) in die Kammern (14) bzw. (15) geleitet und verschieben eine Membran (13) in Abhängigkeit von der Höhe der wirksamen Differenz der stati schen Drücke. Dabei ändert sich der Abstand der Membran (13) aus ferromagnetischem Material von der zentrisch vor dieser außerhalb der Kammer (15) angeordneten Spule (16) und verändert deren Induktivität. Die Spule (16) ist ebenfalls Teil eines nicht dargestellten Oszillators und be stimmt mit ihrer Induktivität dessen Schwingungs frequenz. Die Höhe der Schwingungsfrequenz dieses Oszillators ist ein Maß für die Größe der Diffe renz der statischen Drücke und damit auch für die Höhe der Strömungsgeschwindigkeit in dem Spalt zwischen Ventilplatte (4) und dem Ventilsitz (3) oberhalb des Ringkanales (8). The prevailing in the gap between the valve plate ( 4 ) and valve seat ( 3 ) over the ring channel ( 8 ) de flow rate can be determined according to the effective pressure measurement principle. The static pressures prevailing in the annular channel ( 8 ) and in the bore ( 10 ) are passed through the bores ( 9 ) and ( 11 ) into the chambers ( 14 ) and ( 15 ) and move a membrane ( 13 ) in Depends on the amount of the effective difference in the static pressures. The distance of the membrane ( 13 ) made of ferromagnetic material from the coil ( 16 ) arranged centrally in front of this outside the chamber ( 15 ) changes and changes its inductance. The coil ( 16 ) is also part of an oscillator, not shown, and be determined with its inductance, the oscillation frequency. The level of the oscillation frequency of this oscillator is a measure of the size of the difference of the static pressures and thus also of the level of the flow velocity in the gap between the valve plate ( 4 ) and the valve seat ( 3 ) above the annular channel ( 8 ).
Die Größe des das Ventil (1) je Zeiteinheit durch fließenden Volumenstromes V ergibt sich aus der Größe der Strömungsgeschwindigkeit w in der Dros selstelle auf dem mittleren Radius R des Ringka nales (8) und der Höhe H des zugehörigen zylinder mantelförmigen Strömungsquerschnittes A.The size of the valve ( 1 ) per unit of time through flowing volume flow V results from the size of the flow velocity w in the Dros selstelle on the average radius R of the ring channel ( 8 ) and the height H of the associated cylinder-shaped flow cross-section A.
(A = 2 · R · π · H). (A = 2 · R · π · H) .
Es gilt die Beziehung V = w · A.The relationship V = w · A applies.
Es ist also die Schwingungsfrequenz des Oszilla tors, welche ein Maß für den Strömungsquerschnitt A ist mit der Schwingungsfrequenz des Oszillators, welche ein Maß für die Höhe der Strömungsgeschwin digkeit w ist, in Beziehung zu bringen.It is therefore the oscillation frequency of the oscillator, which is a measure of the flow cross section A , with the oscillation frequency of the oscillator, which is a measure of the height of the flow velocity w , in relation.
Zur Bestimmung der von einem Heizkörper während einer bestimmten Zeitdauer abgegebenen Wärmemenge Q ist die ermittelte Größe des Volumenstromes V je Zeiteinheit mit der Differenz der Wassertempe raturen Δ t an den Ein- und Austrittsanschlüssen des Heizkörpers, der Dichte ϕ und der spezifi schen Wärme c des Wassers zu multiplizieren und über der Zeit zu summieren. (Q =Σ V · ϕ · C · Δ t). Diese Rechenoperation sowie die Auswertung der Sensordaten für die Größe des Strömungsquerschnit tes A und der Strömungsgeschwindigkeit w können zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Mikroprozessors erfolgen. Die von dem Heizkörper abgegebene Wärme menge kann digital angezeigt werden.To determine the output by a heating element during a certain period of time quantity of heat Q, the size of the volume flow V established per unit time is the difference of the water Tempe temperatures Δ t at the inlet and outlet connections of the radiator, the density φ and the specifi heat c of the water to multiply and sum over time. (Q = Σ V · ϕ · C · Δ t ). This arithmetic operation and the evaluation of the sensor data for the size of the flow cross section A and the flow velocity w can expediently be carried out with the aid of a microprocessor. The amount of heat given off by the radiator can be displayed digitally.
Die Strömungsgeschwindigkeit in der Drosselstelle kann außer nach dem Wirkdruckmeßverfahren auch durch Messung des auf das Regelelement (4, 5) im Ventilkörper (1) durch die Strömung ausgeübten Staubdruckes ermittelt werden. Der Staubdruck übt ein Kippmoment auf das Regelelement (4, 5) aus, das z.B. durch einen seitlich am Regelelement (4, 5) angeordneten piezoelektrischen Sensor auf genommen werden kann (Fig. 4). In addition to the differential pressure measurement method, the flow velocity in the throttle point can also be determined by measuring the dust pressure exerted on the control element ( 4 , 5 ) in the valve body ( 1 ) by the flow. The dust pressure exerts a tilting moment on the control element ( 4 , 5 ), which can be recorded, for example, by a piezoelectric sensor arranged on the side of the control element ( 4 , 5 ) ( Fig. 4).
Weiterhin ist es auch möglich, die Strömungsge schwindigkeit in der Drosselstelle des Ventiles (1) nach dem Prinzip der "Karmannschen Wirbel straße" zu ermitteln. Das Regelelement (4, 5) stellt ein Strömungshindernis dar, hinter dem Wirbelablösungen erfolgen, deren Frequenz durch die Höhe der Durchflußgeschwindigkeit bestimmt ist. Die Wirbelablösungen führen zu Schwingungen des Regelelementes (4, 5), dessen Schwingungsfre quenz durch seitlich am Stößel (5) oder axial vor dem Stößel (5) angeordnete piezoelektrische Sen soren erfaßt werden kann (Fig. 3 und Fig. 4). Da die Wirbelablösungen auch Druckschwankungen bewirken, die sich als Schallwellen fortpflanzen, ist eine Bestimmung der Durchflußgeschwindigkeit auch durch Messung der Schallfrequenz möglich.Furthermore, it is also possible to determine the speed of flow in the throttle point of the valve ( 1 ) according to the principle of the "Karmann vortex street". The control element ( 4 , 5 ) represents an obstacle to the flow behind which vortex detachments take place, the frequency of which is determined by the level of the flow rate. The vortex shedding lead to oscillations of the control element (4, 5) whose Schwingungsfre frequency by the side of the tappet (5) or axially in front of the plunger (5) arranged piezoelectric Sen can be detected sensors (Fig. 3 and Fig. 4). Since the vortex detachments also cause pressure fluctuations that propagate as sound waves, the flow rate can also be determined by measuring the sound frequency.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893913374 DE3913374A1 (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Control and measurement valve for liquid, gas or vapour flow - has variable cross=section choke, and flow speed sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19893913374 DE3913374A1 (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Control and measurement valve for liquid, gas or vapour flow - has variable cross=section choke, and flow speed sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3913374A1 true DE3913374A1 (en) | 1990-10-25 |
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ID=6379290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19893913374 Withdrawn DE3913374A1 (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Control and measurement valve for liquid, gas or vapour flow - has variable cross=section choke, and flow speed sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3913374A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29801695U1 (en) * | 1998-02-02 | 1998-05-20 | Klamert, Dieter, 87700 Memmingen | Radiator thermostatic valve with flow indicator |
WO2000075610A1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-12-14 | Delaval Holding Ab | A device and a method for monitoring a vacuum supply pulsator device |
-
1989
- 1989-04-24 DE DE19893913374 patent/DE3913374A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29801695U1 (en) * | 1998-02-02 | 1998-05-20 | Klamert, Dieter, 87700 Memmingen | Radiator thermostatic valve with flow indicator |
WO2000075610A1 (en) * | 1999-06-03 | 2000-12-14 | Delaval Holding Ab | A device and a method for monitoring a vacuum supply pulsator device |
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