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Vorrichtung zur Durchflußregelung für strömende Flüssigkeiten, Gase
oder Dämpfe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchflußregelung für strömende
Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe, vorzugsweise für Wasserfilteranlagen, bei der eine
von dem strömenden Mittel durchflossene Drossel mit beweglichem oder nachgiebigem
Steuerteil ein Druckgefälle erzeugt und damit ein Regelorgan für das durchfließende
Mittel beeinflußt.
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Die bekannten Durchfluß- bzw. Leistungsregler verwenden als Drosselstelle
zur Erzeugung eines Druckgefälles ein Venturirohr oder einen Schieber, die dem Regler
mit der Steuervorrichtung und dem Regelventil vorgeschaltet werden und durch eine
Rohrleitung mit der Druckkammer verbunden sind. Auf dem Wege zwischen Drosselstelle
und Steuervorrichtung erfolgt bereits wieder ein Druckanstieg, so daß nur ein feil
des Druckgefälles an der Steuervorrichtung wirksam wird. Die Anordnung der Einzelteile
bei diesen Vorrichtungen bedingt eine größere Einbaulänge und somit einen erheblichen
Platzbedarf. Ferner ist auf dem Gebiet der Dosierungsvorrichtungen bekannt, die
Drossel und einen die Steuerung der Drossel herbeiführenden Teil, z. B. Membran,
derart zu vereinigen; daß beide Teile von dem strömenden Medium durchflossen werden.
Die Erfindung hat dies mitbenutzt.
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Gegenüber den bekannten Vorrichtungen zur Durchflußregelung unterscheidet
sich nun die Erfindung vorteilhaft durch die Vereinigung der Drossel mit dem Steuerteil
und dem Regelorgan innerhalb eines in die Rohrleitung einzubauenden Gehäuses von
wesentlich geringerer Baulänge. Die platzsparende Bauart wird noch dadurch ermöglicht,
daß bei der Zusammenlegung von Drosselstelle und Steuerteil das erzeugte Druckgefälle
voll wirksam bleibt und damit gleichgroße Verstellkräfte bei kleineren Abmessungen
für den Steuerteil zur Verfügung stehen.
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In weiterer neuartiger Ausbildung des Erfindungsgegenstandes weist
das Drosselgehäuse eine oder mehrere zylindrische oder konische Drosselstrecken
mit
unterschiedlichen Durchmessern auf, die mit einer oder mehreren in ihren Höhenlagen
verstellbaren Blenden untereinander abgegrenzte Regelstufen bilden und in bekannter
Weise durch unmittelbare Verbindung oder eine Hebelübersetzung ein Regelorgan betätigen
oder selbst als Regelorgan wirken. Die Stufen arbeiten bei verschiedenen Regelbereichen
jeweils unter den gleichen Druckverhältnissen. Dadurch ergibt sich der Vorteil,
daß der Gesamtregelbereich bei der Erfindung erheblich größer ist als der Regelbereich
der bekannten Vorrichtungen.
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Ferner werden die an sich bekannten Vorrichtungsteile, z. B. Waagebalken
mit Laufgewicht oder Schraubendruckfeder, zur Entlastung des Steuerteiles, z. B.
Kolben oder Membran, durch diese Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes neuartig
verwendet, da für die verschiedenen Regelbereiche der Stufen immer derselbe Weg
des Laufgewichtes bzw. Federweg der Schraubendruckfeder benutzt wird.
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Als Sicherheitsmaßnahme ist bei dem Erfindungsgegenstand die selbsttätige
Absperrung des Durchflusses durch das Aufsetzen der unteren Ringfläche des Drosselgehäuses
auf einem Ventilsitz im Gehäuse der Vorrichtung vorgesehen, die durch einen Schwimmer
bei niedrigstem Flüssigkeitsstand in einem Behälter oder durch Verringerung des
Durchflusses bzw. des Druckgefälles bis auf einen bestimmten Wert ausgelöst werden
kann.
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In der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt den senkrechten Mittelschnitt einer .=,\usführungsform;
Abb. 2 zeigt einen senkrechten Mittelschnitt der anderen Ausführungsform.
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Das Gehäuse i enthält die Drosselvorrichtung, bestehend aus dem Drosselgehäuse
2 mit den zylindrischen oder konischen Drosselstrecken 3, 4 oder 5 und der verstellbaren
Blende 6, 7. Zur Veränderung der Höhenlage der Blende 6, 7 (in Abb. i und 2 gestrichelt
dargestellt) dient die Schraubenspindel 8 mit Handrad 9, wobei die Abdichtung durch
die Stopfbuchse io erfolgt. Das Drosselgehäuse 2 ist mit dem beweglichen oder nachgiebigen
Steuerteil 11, 12, z. B. Kolben oder Membran, und dem Regelorgan 13, z. B. Drosselklappe,
durch die Hebelübersetzung 14 verbunden.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i ist das Drosselgehäuse 2 und der
Steuerteil i i durch den Steg 20 und die Stange 21, deren Abdichtung die Stopfbuchse
22 vornimmt, an dem kürzeren Hebelarm 18 des Waagebalkens 15 befestigt. Der längere
Hebelarm i9 trägt das Laufgewicht 16, womit durch Betätigung des Handrades 17 die
gewünschte Durchflußleistung des betreffenden Regelbereiches auf einer Doppel- oder
Mehrfachskala, je nach Anzahl der Regelstufen, eingestellt werden kann. Der längere
Hebelarm i9 ist im Drehpunkt 23 an dem kürzeren Hebelarm 18 angelenkt und kann durch
den Schwimmer 24 mittels des Seilzuges 25 von seiner Auflage auf dem Waagebalken
15 abgehoben werden (gestrichelte Darstellung in Abb. i).' Bei der Ausführungsform
nach Abb. 2 ist oberhalb der Drosselvorrichtung, durch den Steg 26 und den Federteller
27 mit (lern Drosselgehäuse 2 und dem Steuerteil 12 verbunden, eine Schraubendruckfeder
28 angeordnet, die durch die Spindel 29 mit dem Federteller 30 gespannt werden
kann. Die Abdichtung erfolgt durch den Gehäuseaufsatz 31 mit Stopfbuchsenflansch
32 und Haube 33. Die Höhenlage der Blende 7 bzw. die damit eingestellte Durchflußleistung
wird durch ein Übersetzungswerk mit Anzeigevorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt)
von der Spindel 8 auf eine Einstellskala am Gehäuse r übertragen. Ein von außen
zu betätigender Hebel 34 läßt die Blockierung von Drosselgehäuse 2 und Steuerteil
12 in der höchsten Stellung zu (gestrichelte Hebelstellung in Abb. 2).
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Beiden Ausführungsformen gemeinsam ist die Ausbildung der unteren
Ringfläche 35 des Drosselgehäuses 2 als Ventil und die Anordnung eines Ventilsitzes
36 im Gehäuse i.
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Das in Pfeilrichtung durch das Gehäuse i strömende Mittel, z. B. Wasser,
trifft auf eine Einschnürung, die durch den jeweiligen lichten Durchmesser der zylindrischen
oder konischen Drosselstrecke 3, -1, 5 in dein Drosselgehäuse 2 und den Außendurchmesser
der verstellbaren Blende 6, 7 gebildet wird. Hierbei wird in bekannter `eise ein
Druckgefälle erzeugt und der Steuerteil 11, 12 mit der Differenz der Drücke vor
und hinter der Einschnürung belastet. Dieser Druckbelastung wirkt die Kraft an dem
kürzeren Hebelarm 18 oder der Schraubendruckfeder 28 entgegen. Beide Kräfte befinden
sich im Gleichgewicht, wenn der an der Einschnürung- gebildete Querschnitt der mit
dem Laufgewicht eingestellten Durchflußleistung bzw. dem zugehörigen Druckgefälle
entspricht.
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Verringert sich die Durchflußmenge, so wird das Druckgefälle geschwächt
und die damit verbundene Druckerhöhung hinter der Einschnürung verursacht eine Entlastung
des kürzeren Hebelarmes i8 oder der @Schraubendruckfeder 28.
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Bei der Vorrichtung nach Abb. i hebt sich in diesem Fall der Steuerteil
i i mit dem Drosselgehäuse 2 und vergrößert dabei durch die Hebelübersetzung 14
den Durchtrittsquerschnitt am Regelorgan 13 und dadurch die Durchflußinenge solange,
bis sich das der Stellung des Laufgewichtes 16 entsprechende Druckgefälle an der
Einschnürung einstellt und die Verstellkräfte wieder im Gleichgewicht sind. Umgekehrt
hat eine Vergrößerung der Durchflußmenge eine Erhöhung des Druckgefälles bzw. der
Belastung des Steuerteiles i i zur Folge und bewirkt damit ein Absinken des Drosselgehäuses
2, wobei der Durchtrittsquerschnitt am Regelorgan 13 solange verkleinert wird, bis
das Kräfteverhältnis wieder ausgeglichen ist.
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Dies gilt auch für die Ausführungsform gemäß Abb. 2. Nur verlaufen
hier infolge der umgekehrten Strömungsrichtung in der Vorrichtung die Bewegungen
entgegengesetzt. Außerdem wirkt der gebildete Querschnitt an der Einschnürung, infolge
der konischen Ausbildung der Drosselstrecken 5, gleichzeitig regelnd und übernimmt
damit zugleich
die Aufgabe des Regelorgans 13 der Vorrichtung nach
Abb. 1.
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Die Ausbildung der unteren Ringfläche 35 des Prosselgehäuses 2 als
Ventil und die Anordnung des Ventilsitzes 36 im Gehäuse i ermöglicht die selbsttätige
Absperrung des Durchflusses bei bestimmten Betriebsverhältnissen.
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-Mit der Vorrichtung nach Abb. i wird z. B. der Abfluß aus einem Behälter
mengenmäßig geregelt und soll gleichzeitig leim Absinken des Flüssigkeitsstandes
unter eine bestimmte Höhe abgesperrt werden. Durch einen Schwimmer 2.1 wird bei
niedrigstem Flüssigkeitsstand mittels des Seilzuges 25 der Hebelarm i9 von seiner
Auflage auf dem Waagebalken 15 abgehoben. Da der Hebelarm i9 an dem kürzeren Hebelarm
18 angelenkt ist, wird damit die Entlastung des Steuerteiles i i aufgehoben, das
Drosselgehäuse 2 bewegt sich in Strömungsrichtung nach unten und sperrt den Durchfluß
durch Aufsetzen der als Ventil ausgebildeten Ringfläche 35 auf dem Ventilsitz 36
im Gehäuse i ab. Beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels schaltet sich die Vorrichtung
selbsttätig ein und regelt wieder den Abfluß aus dem Behälter.
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In der gleichen Weise kann auch der Zufluß in einen Behälter geregelt
und bei höchstem Flüssigkeitsstand selbsttätig abgesperrt werden.
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Die Vorrichtung nach Abb. 2 regelt z. B. den Filtratabfluß aus einem
Druckfilter und soll gleichzeitig beim Unterschreiten der eingestellten Durchflußleistutig,
beispielsweise bei Verschlammung des Filtermaterials, den Durchfluß absperren. Hierfür
ist der Federweg und die Vorspannung der Schraubendruckfeder 28 so bemessen, daß
bei der Verringerung des Druckgefälles an der Einschnürung unter einen bestimmten
Wert die Federkraft die Druckbelastung des Steuerteiles 12 übersteigt und das Drosselgehäuse
2 entgegen der Strömungsrichtung nach unten bewegt, wobei die untere Ringfläche
35 auf dem Ventilsitz 36 im Gehäuse i aufsetzt und den Durchfluß absperrt.
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Für die Zuführung des Spülwassers zum Filter wird in der Mehrzahl
der Fälle die Abflußleitung für das Filtrat benutzt, so daß die Vorrichtung in umgekehrter
Strömungsrichtung von dem Spülwasser durchflossen wird. Da hierbei die Druckbelastung
des Steuerteiles 12 und die Federkräft das Drosselgehäuse 2 in seiner Tiefstellung
halten und somit den Durchfluß sperren würden, ist ein Hebel 34 vorgesehen, der
das Drosselgehäuse 2 mit dem Steuerteil 12 in der höchsten Stellung blockiert.