DE2558732C2

DE2558732C2 - Fluid constant flow controller

Info

Publication number: DE2558732C2
Application number: DE19752558732
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl.-Ing 5600 Wuppertal Stosiek
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1975-12-31
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2558732B1

Description

n Bereich des Keglers, in die der Kegler druckdicht ingefügt ist.n Area of the cone in which the cone is inserted pressure-tight.

Im Innenraum 9 des Einsatzes 3 sind mit Löchern 10 ersehene Scheiben 11 gelagert, wobei der Außenlurchmesser der Scheibe zum Innenmantcl des Einsatzes so gehalten ist, daß eine Spielpassung wischen beiden vorliegt. Über den Außenumfang 12 ier Scheibe ragen zwei um 180" /.einander versetzte Vorsprünge 13, die in zugehörige Nuten 5 spielartig jingreifen, so daß die Scheibe 11 im Innenraum 9 des Einsatzes 3 in Richtung einer Längsmittulaehse 14 des Einsatzes 3 verschieblich ist, nicht aber um die Achse 14 verdrehbai ist. Die Löcher 10 sind so zueinander angeordnet, daß die Achsen durch die Mitten der Löcher und durch den Mittelpunkt 15 der Scheibe einen Zentriwinkel von jeweils 30" einschließen. Alle Löcher 10 besitzen die gleiche Durchbruehsfläche.In the interior 9 of the insert 3, disks 11, seen with holes 10, are mounted, the outer diameter the disc is held to the inner jacket of the insert so that a clearance fit wipe both is present. Over the outer circumference of 12 ier discs protrude two 180 ″ offset from one another Projections 13, which jing like play in associated grooves 5, so that the disc 11 in the interior 9 of the The insert 3 is displaceable in the direction of a longitudinal center shaft 14 of the insert 3, but not about the axis 14 is twistable. The holes 10 are arranged to each other that the axes through the centers of the Holes and enclose a central angle of 30 "each through the center 15 of the disc. All holes 10 have the same breakthrough area.

Wie die Fig. 1 zeigt, sind in den Nuten 5 drei gleiche Scheiben eingelegt, die alle eine Ausbildung gemäß der in Fig.2 als obersten dargestellten Scheibe aufweisen. Es sind nun lediglich die Scheiben so zueinander angeordnet, daß die oberste zur nächstfolgenden um den Zentriwinkel von 30" versetzt ist, während die dritte Scheibe zur mittleren wiederum um einen Zentriwinkel von 30° versetzt ist. Somit fluchten zwar die Löcher 10 der obersten und untersten Scheibe, nicht aber zur mittleren.As FIG. 1 shows, the grooves 5 are three identical Inserted disks, all of which have a design according to the disk shown as the topmost in FIG. Only the disks are now arranged in relation to one another in such a way that the top one turns over to the next the central angle is offset by 30 ", while the third disc is again offset by a central angle to the middle one is offset by 30 °. Thus, although the holes 10 of the top and bottom disks are aligned, but not to middle.

Zwischen jeweils zwei Scheiben 11 ist jeweils ein Rundschnurring 16 angeordnet, der gegenüber den Scheiben weichelastisch ist. Die Dicke des Rundschnurrings ist so gewählt, daß die Scheiben 11 in einem Abstand 17 voneinander stehen. Um bessete Strömungsverhältnisse zu erzielen, sind die Scheiben im Mittenbereich 18 wesentlich dicker als im Peripheriebereich 19. So ergibt sich eine Hohlkehle 20, die den eigentlichen Regelspalt 21 für das durchfließende Fluid darstellt. Im Falle der Fig. 1 sind somit für den Fluidstrom 2 Regelspalte hintereinandergeschaltet. Die Rundschnurringe 16 des einzelnen Reglers können gleiche oder auch unterschiedliche Shorehärten aufweisen, so daß die Regelspalte verschieden groß sind. Der Außendurchmesser 22 der Rundschnurringe ist so gewählt, daß der Innenmantel 4 des Einsatzes 3 in keinem Falle, also auch bei zusammengedrücktem Rundschnurring, berührt wird. Der Innendurchmesser 23 des Rundschnurringes ist wiederum so gewählt, daß die umlaufende Kante 24 der Hohlkehle auch nicht berührt wird. Somit ist der Rundschnurring selbst in keinem Falle Teil der Regelspalte 21.Between each two disks 11 a round cord ring 16 is arranged, which opposite the Slices is soft and elastic. The thickness of the O-ring is chosen so that the discs 11 in one Stand at a distance of 17 from each other. To better flow conditions To achieve this, the disks in the central area 18 are considerably thicker than in the peripheral area 19. This results in a groove 20 which forms the actual regulating gap 21 for the fluid flowing through represents. In the case of FIG. 1, 2 control gaps are thus connected in series for the fluid flow. the O-rings 16 of the individual regulator can have the same or different Shore hardnesses, so that the rule gaps are of different sizes. The outer diameter 22 of the O-rings is like this chosen that the inner jacket 4 of the insert 3 in no case, so even when compressed O-ring, is touched. The inner diameter 23 of the O-ring is in turn chosen so that the circumferential edge 24 of the fillet is also not touched. Thus the O-ring itself is in not part of rule column 21.

Stirnseiten 25 des Einsatzes 3 sind so ausgestaltet, daß sie nach innen umgebördelt werden, um sowohl die Scheiben als auch die Rundschnurringe festzuhalten, daß diese Teile also unverlierbar im Innenraum des Einsatzes gelagert sind. Alle Teile des Reglers sind voll symmetrisch, so daß die Durchströmrichtung durch den Regler belanglos ist. Statt einer Umbördelung kann auch ein Sprengring 48 verwendet werden.End faces 25 of the insert 3 are designed so that they are flanged inward to both the To hold washers and the O-rings so that these parts cannot be lost in the interior of the Use are stored. All parts of the regulator are fully symmetrical, so that the flow direction through the Controller is irrelevant. Instead of a flanging, a snap ring 48 can also be used.

Die Funktionsweise des Reglers nach Fig. 1 ist folgende:The mode of operation of the controller according to Fig. 1 is as follows:

Wird der Regler in Richtung des Pfeiles 26 von Zapfwasser angeströmt, so lastet der Wasservordruck auf der Stirnseite 27 der ersten Scheibe. Da die letzte Scheibe 11 durch die Umbördelung der Stirnseite 25 des Einsatzes 3 starr gelagert ist, werden somit die vorherliegenden Scheiben 11 gegen die letzte Scheibe bewegt, wobei sich die einzelnen Rundschnurringe 16 zusammendrücken. Damit verengen sich die Regelspalte 21 zwischen den Scheiben, so daß weniger Wasser pro Zeileinheit durch den Kegler strömt. Bei weiicrsteigendem Vordruck verengen sich die Regelspalten weiter, so daß der Drucksatz durch den Kegler konstant bleibt. Läßt der Vordruck nach, gewinnen die Scheiben 11 zueinander einen größeren Abstand unier Rückverformung der Rundschnurringe, so daß die Regelspalie 21 größer werdend einen größeren Wasseistrom passieren lassen.If tap water flows against the regulator in the direction of arrow 26, the initial water pressure is a burden on the end face 27 of the first disc. Since the last disc 11 by the flanging of the end face 25 of the Insert 3 is rigidly mounted, the previous discs 11 are thus against the last disc moves, whereby the individual O-rings 16 compress. This narrows the rule column 21 between the panes so that less water per line unit flows through the bowler. With white rising Form pressure, the control gaps narrow further, so that the pressure set by the kegler is constant remain. If the pre-pressure decreases, the disks 11 gain a greater distance from one another due to recovery of the O-rings, so that the standard clearance 21 becomes larger a larger water flow let pass.

Die Erfindung ist aber nicht nur auf einenThe invention is not limited to just one

ίο Wasserstromregler beschränkt, sie kann ebenso auch aul einen Gasstromregler angewendet werden. Zu diesem Fall wird der Regler nach F i g. 4 ausgestaltet, d. h. innerhalb des Einsatzes 3 sind zwar nach wie vor die Scheiben 11 mit den Löchern 10 vorgesehen, dieίο Limited water flow regulator, it can as well can also be used with a gas flow regulator. In this case, the controller according to FIG. 4 designed, d. H. within the insert 3, the disks 11 are provided with the holes 10 as before, the

■ 5 Scheiben 11 werden aber von Tellerfedern 28 auf Abstand gehalten. Die Tellerfedern weisen Durchbrüche 29 auf, durch die der Fluidstrom in Richtung des Pfeiles 26 hindurchtreten kann. Es besteht nun die Möglichkeit, die Kennlinien der Tellerfedern mehr oder weniger nachgiebig auszugestalten, so daß ihre Rückstellkräfte in weilen Grenzen, insbesondere zu niedrigen Werten einsiellbur sind. Damit werden auch relativ kleine Drücke, wie sie in Gasversorgungsleitungen vorkommen, von dem erfindungsgemäßen Fluidkonstantstromregler sicher beherrscht. Die Federn selbst sind wieder nicht Teil der Regelspalte 21, die lediglich durch die versetzten Löcher 10 in den Scheiben 11 gebildet werden. Es ist hierbei möglich, die Tellerfedern wie im obersten Bereich der F i g. 3 angeordnet, so gegeneinander zu lagern, so daß die Außenbereiche 30 der Tellerfedern im Abstand voneinander stehen, es ist aber auch möglich, diese äußeren Enden einander zuzuwenden, so daß sie aneinander liegen und eine gemeinsame Anlagefläche 31 bilden. Es ist schließlich auch möglich, den Außendurchmesser 32 der Tellerfedern so zu variieren, daß er nach Art einer Spielpassung in den Innenmantel 4 des Einsatzes 3 paßt, der Außendurchmesser 32 kann aber auch um ein beträchtliches Maß kleiner sein, so daß zwischen Außendurchmesser 32 und Innenmantel 4 ein beträchtlicher Abstand 33 herrscht.■ 5 disks 11 are but of disk springs 28 on Kept their distance. The disc springs have openings 29 through which the fluid flow in the direction of the Arrow 26 can pass through. There is now the possibility of changing the characteristics of the disc springs more or design to be less resilient, so that their restoring forces are within certain limits, especially too low Values are singular. This will also be relative small pressures, as they occur in gas supply lines, from the fluid constant flow regulator according to the invention safely mastered. The springs themselves are again not part of the control column 21, which is only be formed by the offset holes 10 in the discs 11. It is possible to use the disc springs as in the uppermost area of FIG. 3 arranged to be supported against one another so that the outer areas 30 the disc springs are at a distance from each other, but it is also possible to place these outer ends together to face so that they lie against one another and form a common contact surface 31. It is finally also possible to vary the outer diameter 32 of the disc springs so that it is like a clearance fit fits into the inner jacket 4 of the insert 3, but the outer diameter 32 can also be a be considerably smaller, so that between the outer diameter 32 and the inner jacket 4 a considerable Distance 33 prevails.

Die Funktionsweise des Konstantstromreglers nach Fig. 3 ist sonst die gleiche wie nach Fig. 1, lediglich durch die Verwendung anderer Ringelemente — Tellerfedern statt Rundschnurringe — wird durch die unterschiedliche Rückstellkraft zwischen den einzelnen Scheiben 11 ein unterschiedliches Regelverhalten und damit ein erweiterter Anwendungsbereich erreicht.
Es ist nun aber auch möglich, auf das Regelverhalten des Konstantstromreglers durch Verwendung unterschiedlicher Scheiben einzuwirken. Maßgebend für die Regelkennlinie ist in jedem Falle die Durchtriltsliäche, gegeben aus den Einzelflächen der einzelnen Löcher 10 der Scheiben 11. Hier besteht nun die Möglichkeit, im Hinblick auf die Anordnung der einzelnen Löcher 10 auf bestimmten Zentriwinkeln hei gleicher Einzellochfläche die Anzahl der Löcher zu variieren, bzw. bei gleicher Lochanzahl die Locheinzelgröße variabel zu gestalten. Natürlich sind auch Zwischenlösungen möglich, wie Lochgruppen. Diese Verhältnisse sind im einzelnen in den Fig. 4 bis 7 dargestellt, die jeweils eine einzelne Scheibe darstellen.The mode of operation of the constant current regulator according to FIG. 3 is otherwise the same as according to FIG. 1, only through the use of other ring elements - disc springs instead of O-rings - the different restoring force between the individual disks 11 achieves a different control behavior and thus an expanded range of applications.
However, it is now also possible to influence the control behavior of the constant current regulator by using different disks. The decisive factor for the control characteristic is in each case the Durchtriltsliäne, given from the individual areas of the individual holes 10 of the disks 11. Here it is now possible to vary the number of holes with regard to the arrangement of the individual holes 10 at certain central angles with the same individual hole area , or with the same number of holes, to make the single hole size variable. Intermediate solutions are of course also possible, such as hole groups. These relationships are shown in detail in FIGS. 4 to 7, each of which shows a single disk.

Die Scheibe 11 nach F i g. 4 weist drei Löcher 10 im Abstand entsprechend einem Zentrumswinkel von 120° auf. Unter Zuhilfenahme der Vorsprünge 13, die der Nuten 5 des Einsatzes 3 zugeordnet werden können, is nun eine Verstellung der Scheibe um die Längsmittel achse 14 um drei Stellungen möglich. In der eine!The disk 11 according to FIG. 4 has three holes 10 in Distance corresponding to a center angle of 120 °. With the help of the projections 13, the Grooves 5 of the insert 3 can be assigned, is now an adjustment of the disk around the longitudinal center axis 14 possible by three positions. In the one!

Stellung decken sich die Löcher 10, so daß ihre Achsen fluchten. In der zweiten Stellung ist ein kleiner Versatz entsprechend einem Winkel von 30° gegeben, in der dritten Stellung ein größerer Versatz entsprechend einem Winkel von 60°. Bei einer Verstellung der Scheiben um 90° gegeneinander werden die ursprünglichen Verhältnisse wieder erreicht.Position the holes 10 coincide so that their axes are aligned. In the second position there is a small offset given corresponding to an angle of 30 °, in the third position a larger offset accordingly an angle of 60 °. If the panes are adjusted by 90 ° in relation to one another, the original Conditions achieved again.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 sind vier Löcher 10, die im Abstand von jeweils einem Zentrumswinkel von 90° zueinander stehen, vorgesehen, benachbart sind bei zwei sich um 180° gegenüberstehenden Löchern 10 je zwei Lochgruppen 34. Auch diese Scheiben 11 gemäß F i g. 5 können um jeweils 30° gegeneinander verstellt werden, so daß sich auch hier drei mögliche verschiedene Stellungen zueinander ergeben. Neben der Variante gemäß Fig. 1, in der die beiden äußeren Scheiben jeweils eine gleiche Stellung haben, ist auch eine fortlaufende Verstellung der einzelnen Scheiben des Reglers 2 um gleiche Schritte entsprechend einem Zentrumswinkel von 30° möglich, es können aber auch die Scheiben 11 um unterschiedliche Vielfache von 30° verstellt werden.In the embodiment according to FIG. 5 are four holes 10, each one spaced apart Center angles of 90 ° to each other are provided, and two are adjacent to each other by 180 ° Holes 10 each have two groups of holes 34. These disks 11 according to FIG. 5 can move by 30 ° each time can be adjusted against each other, so that there are three possible different positions to each other result. In addition to the variant according to FIG. 1, in which the two outer panes each have the same position is also a continuous adjustment of the individual discs of the controller 2 by the same steps corresponding to a center angle of 30 ° possible, but the disks 11 can also be different Can be adjusted in multiples of 30 °.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6 sind die einzelnen Löcher 10, die im Abstand von 120° zueinander stehen, unterschiedlich groß. Zum Beispiel ist dem Loch 35 eine bestimmte Fläche A zugeordnet, dem Loch 36 eine Fläche IA und dem Loch 38 eine Fläche 3/4. Die Scheiben 11, die diese Löcher unterschiedlicher Durchtrittsflächen aufweisen, sind, wie geschildert, gegeneinander verdrehbar. Die Schritte, nach denen die Verdrehung der Scheiben zueinander stattfinden kann, können übrigens auch kleiner als Zentriwinkel von 30°, oder auch größer sein.In the exemplary embodiment according to FIG. 6, the individual holes 10, which are at a distance of 120 ° from one another, are of different sizes. For example, the hole 35 is assigned a certain area A , the hole 36 is assigned an area IA and the hole 38 is assigned an area 3/4. The disks 11, which have these holes with different passage areas, are, as described, rotatable relative to one another. The steps after which the disks can be rotated relative to one another can also be smaller than a central angle of 30 ° or larger.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 ist wiederum eine Scheibe 11 dargestellt, nur sind die Löcher 10 in Lochgruppen 38 aufgepalten, deren Gesamtdurchtrittsflächen zwar gleich groß sind, die aber in unterschiedlich großen Zentriwinkeln 39, 40 und 41 zueinander stehen. Auch durch diese Anordnung können sich unterschiedliche Durchflußcharakteristiken erzielen lassen.In the embodiment according to FIG. 7, a disk 11 is again shown, only the holes 10 in FIG Split groups of holes 38, the total passage areas of which are of the same size, but which differ in size large central angles 39, 40 and 41 are to each other. This arrangement can also result in different Allow flow characteristics to be achieved.

Diese einzelnen Charakteristiken sind durch dieThese individual characteristics are characterized by the

ίο Diagramme der F i g. 8 näher ersichtlich, in denen in der Abzisse der Flüssigkeitsvordruck in bar und in der Ordinate der Durchsatz in dm³/min aufgetragen ist. Die Meßwerte entsprechen dem Regler gemäß Fig. 1, wobei die Kurve 42 dem abnehmenden Fluidstrom, die Kurve 43 dem zunehmenden Fluidstrom zugeordnet ist. Bei den Kurven 42 und 43 ist der Regler so ausgestaltet, daß die einander unmittelbar nachfolgenden Scheiben um einen Winkel von 60° gegeneinander versetzt sind Eine Kurve 45 als Hinlaufkurve und eine Kurve 44 als Rücklaufkurve ergeben sich, wenn der Regler nach F i g. 1 so ausgestaltet wird, daß der Winkel zwischer zwei unmittelbar benachbarten Scheiben 11 30° beträgt Eine Regelcharakteristik gemäß der hinlaufender Kurve 45 ist dann gegeben, wenn die beiden äußerer Scheiben mit ihren Löchern 10 zueinander fluchten, dit zwischenstehende Scheibe 11 jedoch um einen Zen trumswinkel von 30° zu den beiden benachbarter Scheiben versetzt ist.ίο diagrams of the f i g. 8, in which the liquid inlet pressure in bar is plotted on the abscissa and the throughput in dm ³ / min is plotted on the ordinate. The measured values correspond to the controller according to FIG. 1, curve 42 being assigned to the decreasing fluid flow and curve 43 to the increasing fluid flow. In the case of curves 42 and 43, the controller is designed in such a way that the disks immediately following each other are offset from one another by an angle of 60 °. A curve 45 as a trailing curve and a curve 44 as a return curve result when the controller according to FIG. 1 is designed so that the angle between two immediately adjacent discs 11 is 30 ° Is offset by 30 ° to the two adjacent discs.

Eine weitere Kurve 47 ist erhältlich, wenn statt de Rundschnurringe 16 relativ weiche Tellerfedern 21 eingesetzt werden, der Ordinatenmaßstab lautet au nWs.Another curve 47 is available if, instead of the round cord rings 16, relatively soft disc springs 21 can be used, the ordinate scale is au nWs.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Fluid constant flow regulator with an insert mounted in a tubular housing with which a soft elastic ring corresponds to the pressure-dependent regulating gap between them form, characterized in that the Insert (3) on its inner jacket (4) has axially directed guide grooves (5) in the at least two disks (11) provided with openings (10) are mounted via projections (13) which enclose the ring (16, 28) between them.

2. Fluid constant flow regulator according to claim 1, characterized in that the grooves (5) and the Projections (13) are distributed at equal central angles and that one for each projection (13) Breakthrough on the route projection — disk center is assigned.

3. Constant flow regulator according to claim 1 or 2, characterized in that the discs (11) are arranged offset with respect to the openings (10).

4. Fluid constant flow regulator according to one of claims I to 3, characterized in that several disks (11) are offset from one another by different central angles.

5. constant flow regulator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Thickness of the discs (11) from the periphery over a Groove (20) increases towards the area of the middle.

6. Constant flow regulator according to claim 1 or 5, characterized in that the groove da3

(20) in the area of the openings (10; the standard gap

(21) forms.

7. fluid constant flow regulator according to one of claims I to 6, characterized in that the Insert (3) provided with a 3 beaded edge (25) for captive holding of the panes (11) is.

8. constant fluid flow regulator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the individual disc is designed with openings (10) of different opening areas, which but are arranged at the same central angles on the disc.

9. Fluid constant flow regulator according to one of claims 1 to 8, characterized in that at the same number of openings (10) on a disk (11), the openings are different Have surfaces, but are arranged at the same central angles on the disc.

10. A constant flow fluid flow regulator according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at the same individual passage areas of the openings (10) of a disk (11) have a different number of openings in the area of the same central angle are provided in the disc.

11. Constant flow regulator according to one of claims 1 to 10, characterized in that a disc spring (28) is mounted between the regulator discs.

12. The use of a fluid constant flow controller according to one of the preceding claims for regulating a gas flow for a gas-heated one Device.

The invention relates to a fluid constant Stromregier according to the generic term of the Hauptur spriichs.

A constant current regulator has already become known, which consists of a profiled insert with axial

or radially directed projections, against di

an O-ring under the form de

the fluid flowing past and the opening between the projections more or less narrowed

ίο or releases. However, this regulator is in his

Flow characteristics in need of improvement, since the rope limiting behavior is only partially satisfactory

In addition, it has an unacceptable noise behavior, so that it cannot be used in household appliances Furthermore, the installation position of the controller is defined, unc the O-rings used must be quite enj; be tolerated, which naturally increases the operating costs of the controller considerably.

The present invention is based on the object of the controller with regard to the flow noise behavior greatly improve it and make it universal, d. H. Can be used in any position. In addition, should any hysteresis due to sliding friction can be eliminated.

This object is achieved according to the invention in a controller of the type specified in the introduction by the im characterizing part of the main claim specified features solved.

The application of the invention leads to the advantage that the controller itself is a compact component is applicable, which can be inserted into a pipeline or device in any way, without the direction of flow being of importance. By using different materials between The application range of the individual panes can be varied within wide limits in terms of pressure. In particular, even the smallest flows can be recorded in the throughput, if relatively soft, large-area Disc springs are used. The noise behavior has proven to be minimal.

Further refinements and advantageous developments of the invention can be found in the subclaims, the following description and the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 8 of the drawing evident. It shows

Fig. 1 is a sectional view through an embodiment of the controller,

2 shows a sectional illustration perpendicular to the cutting plane the F i g. 1 through the controller,

3 shows a sectional view of a variant of the invention,

4 shows a view of a first embodiment a disc,

Fig. 5 is a view of a second embodiment a disc,

F i g. 6 a further disc embodiment,
F i g. 7 shows a fourth disc embodiment and
F i g. 8 is a measured value diagram.

The same reference numerals are used in all eight figures the same details in each case.

In a tap water line 1, which is arranged upstream of an electrically heated water heater, a water constant flow regulator 2 is screwed in. The water constant flow controller 2 consists of a pipe-like hollow cylindrical insert 3, whose inner mania! 4 is provided with axial grooves 5 extending from one end 6 of the Coat to the other end 7. An outer jacket 8 of the insert 3 forms the pipe wall