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, 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. 

Ein Durchflussregler ist eine Kombination aus einem messenden Sensor, einem Regelventil und einer Regel-Firmware, die auf einer Schaltplatine gespeichert ist. Der Durchflusssensor ermittelt die aktuelle Durchflussrate des Mediums. Wenn der gemessene Istwert der Durchflussrate von dem gewünschten Sollwert abweicht, öffnet oder schließt die Firmware das Regelventil entsprechend und passt damit den Medienstrom aktiv an. Dies geschieht kontinuierlich, wodurch am Ende eine konstante Durchflussrate erreicht wird. 
 
Um dies genauer zu erläutern, haben wir alle Hauptkomponenten eines Durchflussreglers in der oberste Abbildung aufgeführt. Der Messbereichseinsatz (kurz: LFE für Laminar Flow Element) innerhalb des Grundkörpers leitet in diesem Beispiel durch einen definierten Druckverlust eine Fraktion des Gasstroms über den Sensor, der die Durchflussrate misst. Das Regelventil, welches hinter dem Messaufbau sitzt, regelt aktiv durch Öffnen und Schließen den effektiven Querschnitt, durch den das Medium fließen kann. Auf der integrierten Schaltplatine (PCB) befindet sich die Regelsoftware, welche das Messsignal des Sensors aufnimmt, auswertet und über einen PID-Regler das Regelventil entsprechend ansteuert. 

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.
• 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 weitestgehend mediumsunabhängig.