In elk systeem waarin een vloeistof stroomt, is het vaak nodig het debiet en/of de druk van die vloeistof te regelen. Aangezien deze twee zaken verschillend zijn en toch van elkaar afhankelijk, kan het verwarrend zijn om te bepalen of debietregeling of drukregeling het beoogde doel is en hoe dit het best kan worden bereikt. Helaas kan een verkeerde keuze gemakkelijk leiden tot onverwachte, inconsistente of zelfs “rampzalige” resultaten.
Onder de juiste omstandigheden kan zowel druk- als debietregeling worden bereikt met behulp van een restrictie in de leiding. Gedeeltelijk open handbediende kleppen en vaste openingen van verschillende beschrijvingen worden gewoonlijk gebruikt om een restrictie in een leiding aan te brengen. Dit is in feite de manier waarop de meeste keuken- en badkamerkranen werken. Ja, het is een opening in de douchekop die zorgt voor een teleurstellend “druppelen” in vergelijking met een verkwikkende douche! Het geluid van “stromend water” in een leiding is meestal te wijten aan een vernauwing in een klep of een opening.
Als de druk van de toevoer constant blijft, zijn de volgende illustraties van toepassing.
Als drie sproeiers met verschillende openingen worden gevoed vanuit een vloeistofbron met geregelde druk, is deze illustratie van toepassing. Intuïtie gebaseerd op onze gewone ervaring met spuitdoppen zou ons doen geloven dat de kleinere spuitdop een grotere afstand zou spuiten. In feite, in de meeste van onze dagelijkse ervaringen, zal de kleinere spuitdop een grotere afstand spuiten, maar dit komt door een beperking stroomopwaarts die de stroom en de druk naar de grotere spuitdop beperkt.
Een kleinere opening leidt tot een kleiner debiet, omdat er maar zoveel vloeistof door de opening kan stromen. In alle bovengenoemde gevallen is de inlaatdruk constant en de uitlaatdruk in feite nul (atmosferisch), aangezien er niets is dat de stroming aan de uitgangszijde van de opening beperkt. Hoeveel vloeistof door de opening gaat, hangt af van de druk van de vloeistof bij het naderen van de opening, de grootte en lengte van de opening en de druk aan de uitgangszijde van de opening.
Opmerking – Om technisch correct te zijn, moet ook rekening worden gehouden met de viscositeit van de vloeistof, maar aangezien we meestal te maken hebben met water of iets met een viscositeit die in de buurt komt van die van water, zullen we dat voor nu over het hoofd zien.
Aangezien de vloeistofstroom door de opening wordt beperkt, volgt daaruit dat de druk aan de uitgangszijde van de opening lager is dan die aan de inlaatzijde. MAAR, dit is afhankelijk van en ALLEEN waar als er een vloeistofstroom is. Als er geen stroming is, of als er een secundaire restrictie is aan de uitgang van de opening (een sproeikop bijvoorbeeld), zal het drukverschil over de opening zich gedragen zoals hieronder is aangegeven. Het gebruik van een opening met de bedoeling de druk te verlagen is dus riskant, tenzij alle in de bovenstaande paragraaf genoemde variabelen constant worden gehouden.
In dit voorbeeld zijn alle drie de spuitdoppen gelijk. Zij spuiten verschillende afstanden af door variaties in de restrictie in de toevoer die hen voedt en die wordt beperkt door de stroomopwaartse openingen. Een kleinere stroomopwaartse opening verhindert een voldoende vloeistofstroom om een hogere druk te bereiken. In deze gevallen, met uitzondering van de bovenste, zou een verkleining van de spuitdop ertoe leiden dat de spuitdop een grotere afstand spuit, omdat de stroomopwaartse restrictie voor een geringere drukval zou zorgen vanwege het kleinere debiet. Dit komt overeen met onze dagelijkse ervaringen.
Neem het volgende voorbeeld – – Een debietregelaar is geïnstalleerd in de leiding die een sproeiverdeelunit voedt. De inkomende druk (misschien geleverd door een aansluiting op de waterleiding of een pomp met bekende kenmerken) blijft betrekkelijk constant. De klep is ingesteld op het gewenste debiet en alles is in orde TOT er iets verandert. Laten we zeggen dat een of meer van de sproeiers verstopt raken. Het resultaat is een toename van de tegendruk op de opening. Als meer spuitdoppen verstopt raken, zal de druk aan de uitgang van de opening evenredig toenemen, met als enige limiet de toevoerdruk naar de opening.
In het geval van het bovenstaande voorbeeld met spuitdoppen zullen de gevolgen van de drukverandering wellicht niet ernstig zijn. In een ander voorbeeld kunnen de resultaten echter rampzalig zijn. Stel dat een restrictie-opening ten onrechte wordt gebruikt om de druk te verlagen naar een drukgevoelig onderdeel zoals een koelmantel rond een reinigingstank. Als de uitlaat van de koelmantel per ongeluk wordt beperkt doordat iemand een klep sluit, zal de druk in de koelmantel zo hoog oplopen dat deze vervormd kan raken of, nog erger, kan scheuren.
Samenvattend zijn openingen in het beste geval debietbegrenzers, maar tenzij alle andere parameters zorgvuldig worden gecontroleerd, mag er niet op worden vertrouwd om de druk te verlagen of te regelen. Betrouwbare drukregeling vereist een speciaal voor dit doel ontworpen apparaat, dat in de volgende blog zal worden beschreven.