Durchflussregler

Was ist ein Durchflussregler?

Ein Durchflussregler überwacht die Menge eines Mediums, sei es gasförmig, flüssig oder als Dampf, die durch eine konstante Durchflussrate kontrolliert in einen Prozess gegeben wird. Dies kann als Massendurchfluss geregelt werden, als Beispiel ausgedrückt als Gramm oder Kilogramm pro Stunde, oder als Volumendurchfluss, beispielsweise ausgedrückt als Liter oder Milliliter pro Minute.

Massendurchfluss und Volumendurchfluss sind über die spezifische Temperatur- und Druck-abhängige Dichte des jeweiligen Mediums verbunden und können in beide Richtungen konvertiert werden. In vielen Forschungs- und Produktionsprozessen wird der Massendurchfluss dem Volumendurchfluss vorgezogen, da Massenangaben oft leichter zu nutzen sind und diese unabhängig von Druck und Temperatur immer gelten. Es gibt auch Prozesse, bei denen das tatsächliche Volumen eine Rolle spielt, wofür Volumendurchflussmesser genutzt werden.
 

Schauen Sie sich hierzu auch unseren Blog zu Regelventilen an, in dem verschiedene Arten des Aufbaus erläutert werden. Direkt agierende, magnetisch aktuierte Regelventile sind sehr schnell, kosteneffektiv und haben einen kleinen Energiebedarf. Bei größeren Durchflüssen oder Drücken wird diese Art der Regelventile in Größe und Funktion angepasst, oder das direkt angesteuerte Ventil dient als Pilotventil, um eine weitere Ventilstufe indirekt anzusprechen.

Welche Arten von Durchflussreglern gibt es?

Der Sensortyp bestimmt die Art des Durchflussreglers:

Durchflussregler nach dem Thermischen-Messprinzip

Durchflussregler, die einen thermischen Sensor besitzen, nutzen die spezifische Wärmekapazität bzw. Wärmeleitfähigkeit des Gases oder der Flüssigkeit, um deren Durchflussrate zu regeln. Bronkhorst hat verschiedene Sensortypen nach dem thermischen Prinzip zur Auswahl:

• Thermischen Sensor, die im Bypass des Hauptstroms sitzen, sind ideal für saubere und trockene Gase. Solche Sensoren kommen unter anderem in der EL-Flow Select oder IN-Flow Serie zum Einsatz.
• Bei der Konstanten Temperatur Anemometrie (kurz: CTA für Constant Temperature Anemometry) befindet sich der Sensor direkt im Gasstrom und benötigt keinen Bypass. Dieser Typ wird in der MASS-STREAM, LIQUI-FLOW und MASS-VIEW Reihe genutzt und eignet sich insbesondere für rauhere, industrielle Anwendungen.
• Bei MEMS-Basierten Sensoren (Micro-Electro-Mechanical-Systems) ist der Sensor integraler Bestandteil einer Schaltplatine und daher extrem klein. FLEXI-FLOW Durchflussregler sind äußerst kompakt und bieten noch die Möglichkeit, auch den Eingangs- und Ausgangsdruck des Gerätes zu messen und sogar diese zu regeln. Geräte der IQ+-Reihe finden auf einem Querschnitt von 20 mm x 40 mm Platz und eignen sich für den Betrieb in kleinsten Räumen.

 

Durchflussregler nach dem Coriolis-Messprinzip

Durchflussregler, die sich den Coriolis-Effekt zunutze machen, kommen in unserer mini-CORI-FLOW Reihe zum Einsatz. Dieses Sensorprinzip nutzt das direkte Verhältnis der Massenträgheit eines Fluids im Verhältnis zu seiner Fließgeschwindigkeit. Da hier die Masse direkt gemessen wird, ist dieser Sensor mediumsunabhängig und wird daher gerne für Stoffgemische eingesetzt oder für Stoffe, deren thermische Eigenschaften wenig Linearität aufweisen. Daher ist dieser Sensor sehr vielseitig und kann je nach Bedarf für andere Medien und Betriebsparameter eingesetzt werden.
 

Durchflussregler mit Ultraschallsensor

Bronkhorst ES-FLOW Durchflussregler-Sensoren messen anhand der Schallgeschwindigkeit eines Mediums und dem Sensordurchschnitt das hindurch geflossene Volumen des Fluids. Da unser ES-FLOW die Schallgeschwindigkeit gegenüber handelsüblicher Ultraschallsensoren selbst ermittelt, ist auch dieser Sensor nahezu mediumsunabhängig.
 

Durchflussregler nach dem Verdrängungsprinzip

Eine Zahnradpumpe könnte als Durchflussmesser nach dem Verdrängungsprinzip gewertet werden; Ein Motor treibt direkt oder indirekt zwei Zahnräder an, wobei der Raum zwischen den Zähnen ein bekanntes Volumen abbildet. Bei bekannter Anzahl der Zähne, des Volumens und der Umdrehungszahl ließe sich die gesamt geförderte Menge berechnen. Ein Durchflusssensor nach diesem Prinzip funktioniert umgekehrt; die Fließrate zwingt die speziell geformten Zahnräder zu einer bestimmten Umdrehungszahl, die proportional zum Flow ist.

Manche Durchflussregler sind in erster Linie für Gase geeignet, andere wiederum eher für Flüssigkeiten, manche können beide Phasen gleichermaßen messen.

Durchflussregler in einer Wasserstoff-Anwendung

Um die Aufnahmefähigkeit von Wasserstoff in Metallhydridspeicher zu bewerten, forderte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt eine Lösung zur kontrollierten Dosierung des Gases in diesen Speicher. Geräte der IN-FLOW-Reihe in Kombination mit einem Vary-P-Ventil machten diese Regelung möglich. Um die Druckregelung zu optimieren, wurden noch Geräte der IN-PRESS-Reihe und Vary-P-Ventilen genutzt. Erfahren Sie mehr...