AT513767A2

AT513767A2 - Variable Vorkammer

Info

Publication number: AT513767A2
Application number: ATA50854/2013A
Authority: AT
Original assignee: Hidria Imp Klima D O O
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-07-15
Also published as: AT513767B1; AT513767A3; SI24261A; FR3000540A1

Abstract

Die erfindungsgemäße variable Vorkammer (2) ist als Blechschachtel eines rechteckigen Schnittsgefertigt. Die Schachtel weist an einer Seite einen Zuluftanschlussstutzen auf und ist an deranderen Seite an einer Verteilkammer befestigt und weist etwa in der Mitte der Vorkammer (2)an der oberen Wand eine Achse (9) auf, die derart angeordnet ist, dass sie sich in unmittelbarerNähe der oberen Wand befindet und an den Seitenwänden der Vorkammer (2) gelagert ist, undauf der Achse (9) eine Klappe (1) derart aufgehängt ist, dass ihre Freigängigkeit von derVertikalen bis fast in die Horizontale in Luftaustrittsrichtung verläuft, und dass die Vorkammer(2) an der Luftaustrittsseite im unterem Teil und parallel zur unteren Wand einen Zwischenraum(7) aufweist, dessen Platte an der gegenüberliegenden vertikalen Wand der Vorkammer (2)befestigt ist, und der von der unteren Wand zwischen 10% und 50% der Höhe der Vorkammer (2)beabstandet ist, wobei sich der Zwischenraum (7) an der Austrittsseite bis zum Flansch (10) undsoweit in das Innere erstreckt, dass er für einen Mindestabstand von der drehbar beweglichenKlappe (1) beabstandet ist.

Description

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Die Erfindung betrifft eine variable Vorkammer mit einer Klappe, die zum Bereich der Mechanik der Fluide gehört. Sie ist in Einrichtungen zur Belüftung, Erhitzung und Kühlung von Räumen einsetzbar. Die variable Vorkammer öffnet bestimmte Zwischenräume auf Grund der Druck-bzw. Durchflussdifferenz. Die Klappe ist selbstregulierend, benötigt also keine Regulierung. Die variable Vorkammer in Einrichtungen zur Belüftung, Erhitzung und Kühlung von Räumen ist zwischen einem Zuführungskanal und einer Verteilkammer eingebaut. Die Verteilkammer besteht aus mehreren Zwischenräumen, die in Abhängigkeit von der Öffnung der Klappe, die Luft zu einem Schlitzdurchlass oder zu einem anderen Luftverteilelement ausrichten. Die variable Vorkammer mit Klappe kann auch mit einem anderen Verteilelement verbunden sein und damit für eine gleichmäßige Verteilung der Luft oder eines anderen Fluids sorgen.

Die Konstruktion einer variablen Vorkammer des Unternehmens Trox ist bekannt. Diese hat die variable Vorkammer auf einem nur zwei Zwischenräume aufweisenden Schlitzdurchlass angeordnet. Mit einer Ausgangseinstellung der Gewichte auf die Klappenachse, wird das Öffhungsregime des zweiten Zwischenraums bestimmt, falls es eine ausreichende Druck- bzw. Durchflussdifferenz überschreitet. Diese Lösung wird dadurch gekennzeichnet, dass sie eine freie Öffnung an der Vorkammer aufweist, die auf eine ganze Reihe des Schlitzdurchlasses geführt ist, ausgenommen im Falle eines einreihigen Schlitzdurchlasses, worin die Öffnung auf das mittige Segment des Schlitzes geführt ist. Die Klappenachse überträgt ein Drehmoment, das sich durch einen ein Gewicht aufweisenden Hebel derart ändert, dass der Durchfluss, bei dem sich der zweite Zwischenraum zu öffnen beginnt, bestimmt wird.

Der Nachteil solcher Vorkammern ist die Komplexität der Anfertigung und die benötigte Voreinstellung zur Sicherung eines genauen Betriebs.

Das zur Entwicklung eines solchen variablen Elements zugrundeliegende Problem war die Sicherung einer geeigneten Reichweite in verschiedenen Temperatur- und Durchflussregimen. Der Schwerpunkt liegt dabei im automatischen Betrieb ohne eine spätere Festlegung des geeigneten Betriebspunkts zum genauen Betrieb.

Das genannte Problem wird durch die vorliegende Erfindung optimal dadurch gelöst, dass sie schon zu Beginn so geplant wurde, dass sie bei einem Mindestdurchfluss für eine größtmögliche Reichweite sorgt, was durch die Oberfläche der Austrittsöffhung, die aber keinen zu großen Druckabfall auf dem Verteilelement darstellen darf, bedingt wird. 2/12 -2-

Im Folgenden wird ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Figur 1: einen Seitenschnitt der variablen Vorkammer nach dem ersten Ausfuhrungsbeispiel,

Figur 2: eine Projektion der variablen Vorkammer nach dem ersten Ausfuhrungsbeispiel,

Figur 3: einen Seitenschnitt der variablen Vorkammer nach dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel mit einem freien Zwischenraum oben,

Figur 4: die variable Vorkammer befestigt auf einer Verteilkammer,

Figur 5: die variable Vorkammer befestigt auf einer Verteilkammer mit einer Maske bzw. einem Durchlass.

Die erfindungsgemäße variable Vorkammer nach dem ersten Ausführungsbeispiel aus Figuren 1 und 2 ist als Blechschachtel eines rechteckigen Schnitts gefertigt. Die Schachtel weist an einer Seite einen Anschlussstutzen 3 für die Zuluft 19 und an der anderen, Luftaustrittsseite, einen Flansch 10 zur Befestigung an einer Verteilkammer 11 auf. Die gegenüberliegenden Wände der Vorkammer 2 sind also parallel, während die benachbarten senkrecht sind. Etwa in der Mitte der Vorkammer 2 in Luftrichtung ist an der oberen Wand eine Achse 9 derart angeordnet, dass sie sich in der unmittelbaren Nähe der oberen Wand befindet und an den Seitenwänden der Vorkammer 2 gelagert ist. Auf der Achse 9 ist eine Klappe 1 derart aufgehängt, dass ihre Freigängigkeit der Winkel 20 ist, das bedeutet, in etwa von der Vertikalen, die durch die Schwere des Gewichts der Klappe 1 bestimmt wird, bis fast in die Horizontale in Luftaustrittsrichtung, die durch den dynamischen Luftdruck bestimmt wird. Der Tiefe nach erstreckt sich die Klappe 1 von der oberen Wand der Vorkammer 2 bis zu einem Abstand zwischen 10 % und 50 % von der unteren Wand der Vorkammer 2.

Die erfindungsgemäße Vorkammer 2 weist an der Luftaustrittsseite im unteren Teil einen Zwischenraum 7 auf, der die Öffnung 4 bildet.

Der Zwischenraum 7 steht zur unteren Wand der Vorkammer 2 parallel oder in einem Winkel bis zu 3° dazu, und steigt vom Flansch 10 in Richtung Inneres der Vorkammer 2 an.

Die Nichtparallelität des Zwischenraums 7 dient einer besseren Abdichtung zwischen der Klappe 1 und dem Zwischenraum 7 und auch der Vermeidung der Bewegung der Klappe in eine falschen Richtung und damit der Möglichkeit des Stockens am Rand des ersten Zwischenraums 7. Der 3/12 -3-

Zwischenraum 7 im Ausführungsbeispiel ist als Blechplatte gebildet, die an den gegenüberliegenden vertikalen Wänden der Vorkammer 2 befestigt ist. Der Zwischenraum 7 ist von der unteren Wand zwischen 10% und 50% der Höhe der Vorkammer 2 beabstandet. Der Zwischenraum 7 erstreckt sich an der Austrittsseite bis zum Flansch 10 und soweit in das Innere, dass er für einen Mindestabstand von der drehbar beweglichen Klappe 1 beabstandet ist. Die Vorkammer aus dem Ausführungsbeispiel und aus den Figuren 1 und 2 weist einen zweiten Zwischenraum 8 auf, der die Öffnung 6 bildet. Der zweite Zwischenraum 8 befindet sich oberhalb des ersten Zwischenraums 7 und parallel zu ihm und ist von der unteren Wand zwischen 20% und 60% der Höhe der Vorkammer 2 beabstandet. Der Zwischenraum 8 erstreckt sich an der Austrittsseite bis zum Flansch 10 und soweit in das Innere, dass er für einen Mindestabstand von der drehbar beweglichen Klappe 1 beabstandet ist bzw. die Klappe 2 bei ihrer Kreisbewegung nicht behindert. Die erfindungsgemäße Vorkammer kann einen oder mehrere Zwischenräume aufweisen.

Die erfindungsgemäße variable Vorkammer ist ein Element zur Verteilung eines Fluids, vorzugsweise von Luft, und zum Regulieren des Luftdurchflusses in Belüftungssystemen. Das Arbeitsprinzip basiert auf einer Auslenkung der Klappe 1 um einen bestimmten Winkel 20 bei einem bestimmten Durchfluss bzw. einer Druckänderung durch die variable Vorkammer. Das Eigengewicht der Klappe 1 bestimmt, bei welcher Druckdifferenz die nächste mit dem ersten 7 und dem zweiten Zwischenraum 7 begrenzte Öffnung 5 eingesetzt wird, womit ermöglicht wird, dass sich der Luftstrom auch auf die nächste Öffnung 5 und weiter auf die dritte Öffnung 6 verteilt, wobei vermieden wird, dass der Druckabfall eine bestimmte Grenze übersteigt. Das Konzept stellt ein möglichst konstantes Luftausblasen am Austritt aus der Verteilkammer 11 bereit. Dabei ist beabsichtigt, dass das vertikale Geschwindigkeitsprofil möglichst konstant bzw. voraussehbar ist, ungeachtet der Durchflussänderung und der Temperaturverhältnisse der Luft durch einen Durchlass 17. Das horizontale Geschwindigkeitsprofil wird durch die Anordnung der Zwischenräume 15, 16 in der Verteilkammer 11 bestimmt.

Sobald sich die Klappe bewegt, beginnt sie die zweite Öffnung 5 zu öffnen und ermöglicht der Luft, durch die zweite Öffnung auszutreten. Die Anzahl von Zwischenräumen 7, 8 kann größer sein, die einzige Einschränkung besteht in der Konstruktion bzw. im Raum zur Befestigung der Zwischenräume 7, 8, die im Ausführungsbeispiel gekrümmt und auf dem Gehäuse der Vorkammer 2 vernietet sind. Der Schnitt der Öffnungen 4, 5, 6 ist derart ausgelegt, dass sie bei einem bestimmten Durchfluss bzw. bei einer bestimmten Druckdifferenz die Luft zur nächsten 4/12 -4- Öffnung ausrichten und damit die erste freie Öffnung 4 entlasten. Falls der Durchfluss diese Grenze überschreitet, öffnet sich die nächste Öffnung 5, die durch den Zwischenraum 7 und den Zwischenraum 8 begrenzt ist. Falls der Durchfluss noch weiter steigt, wird auch die dritte Öffnung 6 eingesetzt.

Durch das Eigengewicht der Klappe 1 wird bestimmt, bei welchem Durchfluss die Klappe 1 um einen bestimmten Winkel 20 ablenken wird. Je leichter die Klappe 1 ist, umso empfindlicher reagiert sie auf Durchflussänderungen und ist umso besser für kleinere Durchflüsse bzw. kleinere Druckdifferenzen zwischen dem Stutzen 3 und der Austrittsöffhung an der Verteilkammer 12, 13, 14 geeignet. Je schwerer die Klappe 1, umso höher ist der benötigte Durchfluss bzw. umso größer muss die Druckdifferenz sein, um sie um den gleichen Winkel 20 zu bewegen.

Hinsichtlich des Winkels 20 der Klappe 1 bei einer bestimmten Druckdifferenz werden die Zwischenräume 7, 8 im Gehäuse der variablen Vorkammer 2, die vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt ist, angeordnet. Die Vorkammer wird derart ausgelegt, dass sie einen Durchfluss durch dieselbe auch bei Mindestdurchfluss ermöglicht. Dies wird durch die erste freie Öffnung 4 ermöglicht, die nicht im Umfang der Klappe 1 ist und wird von der zweiten Öffnung durch den ersten Zwischenraum 7 getrennt. Die zweite Öffnung 5 und die dritte Öffnung 6 werden voneinander mit dem zweiten Zwischenraum 8, der wie der erste Zwischenraum 7 aus Stahlblech gefertigt ist und an das Gehäuse der variablen Vorkammer 2 vernietet ist, getrennt.

Der erste Zwischenraum 7 in der variablen Vorkammer ist leicht angewinkelt, und vorzugsweise zwischen 1 und 3° in Bezug auf die untere Wand des Gehäuses der Vorkammer 2 angeordnet, mit der Absicht, eine bessere Abdichtung zu erzielen und auch die Bewegung der Klappe in die falsche Richtung und damit die Möglichkeit des Stockens am Rand des ersten Zwischenraums 7, zu vermeiden.

Bei der Befestigung der Zwischenräume 7, 8 mit der Nietmethode muss darauf geachtet werden, dass das Stahlblech so gekrümmt ist, dass die Befestigungsstelle von der Bewegungsrichtung der Klappe 1 abgewandt ist, da sonst die Klappe 1 sperren würde, was zu ungenauem Betrieb führen würde. Falls die Klappe 1 bei einem erhöhten Durchfluss die dritte Öffnung 6 erreicht, wird die obere Grenze des Durchflusses noch nicht begrenzt. Die Klappe 1 bewegt sich nur um einen höheren Winkel und ermöglicht den freien Luftdurchfluss. Theoretisch kann der Maximalwinkel der Klappe 1 90° betragen. Die Anzahl von Zwischenräumen, wie in unserem Beispiel der erste Zwischenraum 7 und der zweite Zwischenraum 8, ist ebenfalls nicht begrenzt, sie hängt vom 5/12 -5- verfügbaren Befestigungsraum ab. Die Trennung der Zwischenräume kann während der Konstruktion in Abhängigkeit vom gewünschten Regime der Öffnung der einzelnen Öffnungen 5, 6 beliebig gewählt werden.

Im zweiten Ausführungsbeispiel aus Figur 3 befindet sich die freie Öffnung an der oberen Seite der variablen Kammer. Etwa in der Mitte der Vorkammer 2 ist in Luftrichtung unter dem ersten Zwischenraum 7 eine Achse 9 derart angeordnet, das sie sich in unmittelbarer Nähe des Innenrandes des ersten Zwischenraums 7 befindet und an den Seitenwänden der Vorkammer 2 gelagert ist. Auf der Achse 9 ist eine Klappe 1 derart aufgehängt, dass ihre Freigängigkeit der Winkel 20 ist, das ist in etwa aus der Vertikalen, die durch die Schwere des Gewichts der Klappe 1 bestimmt wird, bis fast in die Horizontale in Luftaustrittsrichtung, die durch den dynamischen Luftdruck bestimmt wird. Der Tiefe nach erstreckt sich die Klappe 1 von der Befestigung des Zwischenraums 7, die zwischen 10 % und 50 % von der oberen Wand der Vorkammer 2 bis zum Mindestabstand von der unteren Wand der Vorkammer 2 angeordnet sein kann. Die Vorkammer 2 nach dieser Ausführung, weist an der Luftaustrittsseite im unteren Teil einen Zwischenraum 7 auf, der die Öffnung 4 bildet. Der Zwischenraum 7 liegt parallel zur unteren Wand der Vorkammer 2. Der Zwischenraum 7 im Ausführungsbeispiel wird durch eine Blechplatte gebildet, die an der gegenüberliegenden vertikalen Wand der Vorkammer 2 befestigt ist. Der Zwischenraum 7 ist von der oberen Wand zwischen 10% und 50% der Höhe der Vorkammer 2 beabstandet. Der Zwischenraum 7 erstreckt sich an der Austrittsseite bis zum Flansch 10 und soweit in das Innere, dass er für einen Mindestabstand von der drehbar beweglichen Klappe 1 beabstandet ist. Die Vorkammer weist einen zweiten Zwischenraum 8 auf, der mit der unteren Wand des Gehäuses der Vorkammer 2 die Öffnung 5 und an der oberen Seite des Zwischenraums 8 die Öffnung 6 bildet. Der zweite Zwischenraum 8 liegt parallel zum Zwischenraum 7 und ist von der unteren Wand zwischen 10% und 40% der Höhe der Vorkammer 2 beabstandet. Der Zwischenraum 8 erstreckt sich an der Austrittsseite bis zum Flansch 10 und soweit in das Innere, dass er durch einen Mindestabstand von der drehbar beweglichen Klappe 1 beabstandet ist bzw. die Klappe 1 bei ihrer Kreisbewegung nicht behindert. Die erfindungsgemäße Vorkammer kann einen oder mehrere Zwischenräume aufweisen, die auf Grund der Druckdifferenz durch die Klappe 1 geöffnet werden.

Die Klappe 1 wird in der erfindungsgemäßen Konstruktion an einem Schlitzdurchlass eingesetzt. Die Aufgabe des Durchlasses ist die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Luftstromes aus dem Schlitzdurchlass bei verschiedenen Durchfluss- und Temperaturregimen. Die Funktion der 6/12 -6- variablen Kammer ist die Erhöhung oder Verringerung des Austrittsschnitts am Schlitzdurchlass zur Gewährleistung einer geeigneten Austrittsgeschwindigkeit und damit einer geeigneten Reichweite.

Bei einem Schlitzdurchlass, bei dem die Verteilkammer 11, mit der der am Befestigungsflansch 10 befestigten variablen Vorkammer, wirkt die Öffnung der Öffnungen 12, 13, 14 auf die Vergrößerung des Schnittes des Durchlassschlitzes, vorzugsweise auch der Reihen des Durchlasses, sowie auf ein mehr vorhersehbares Geschwindigkeitsprofil aus dem Durchlass bei verschiedenen Durchflüssen ein. Dies ermöglicht, dass ein solches Verteilelement eine konstantere Reichweite, ungeachtet der durch ihn fließenden Durchflussregime, aufweist. Allerdings ist der Durchfluss nach oben begrenzt, da er größeren Lärm zur Folge hat.

Bei der Konstruktion der variablen Vorkammer brauchen die Öffhungsregime nicht zusätzlich eingestellt werden, da sie schon im Voraus durch die Teilung der Zwischenräume 7, 8 festgelegt wurden. Falls ein anderes Öffnungsverhältnis gewünscht wird, kann eine Klappe 1 mit einem anderen Gewicht eingesetzt werden oder die Zwischenräume 7, 8 können bei der Planung anders angeordnet werden.

Die Vorkammer in Kombination mit der Anordnung der Zwischenräume 15, 16 in der Verteilkammer 11, kann einzelne Segmente des Austrittsschlitzes bzw. die Öffnungen 12, 13, 14 öffnen. Die Öffnung der einzelnen Öffnungen 5, 6 in der variablen Vorkammer ermöglicht eine spätere Verteilung des Luftstroms in der Verteilkammer 11 oder in einem anderen Verteilelement. Bei der Verteilkammer 11 befinden sich im Inneren ebenfalls die Zwischenräume 15, 16, die zur Luftverteilung aus der Kammer 11 dienen und sind mit den Zwischenräumen in der variablen Kammer verbunden. Die Verteilkammer 11 und die Zwischenräume 15, 16 sind vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt. Es könnte aber auch ein anderes Material eingesetzt werden, was auch für die gesamte Konstruktion der variablen Vorkammer und der Verteilkammer 11 gilt. 7/12

Claims

-7- Patentansprüche 1. Variable Vorkammer, die als Blechschachtel eines rechteckigen Schnitts mit jeweils einer horizontalen oberen und unteren Wand und zwei vertikalen Seitenwänden gefertigt ist und an einer Seite einen Anschlussstutzen für die Zuluft aufweist und an der anderen Seite, der Luftaustrittsseite, an einer Verteilkammer befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (2) an der Luftaustrittsseite einen Zwischenraum (7) aufweist, der mit der oberen oder unteren Wand eine Öffnung (4) bildet, und in zumindest einer sich über den Rest der Höhe der Vorkammer (2) erstreckenden Öffnung (5, 6) auf einer Achse (9) eine Klappe (1) derart aufgehängt ist, dass ihre Freigängigkeit ein Winkel (20) ist, der in etwa aus der Vertikalen, die durch die Schwere des Gewichts der Klappe (1) bestimmt wird, bis fast in die Horizontale in Luftaustrittsrichtung, die durch den dynamischen Luftdruck bestimmt wird definiert wird, wobei die Achse (9) an den Seitenwänden der Vorkammer (2) gelagert ist und sich der Tiefe nach die Klappe (1) von der Achse (9) bis zu einem Mindestabstand von der unteren Begrenzung der sich über den Rest der Höhe der Vorkammer (2) erstreckenden Öffnung (5, 6) erstreckt.
2. Variable Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (9) etwa in der Mitte der Vorkammer (2) an der oberen Wand derart angeordnet ist, dass sie sich in unmittelbarer Nähe der oberen Wand befindet, und dass der Zwischenraum (7) eine an beiden gegenüberliegenden vertikalen Wänden der Vorkammer (2) befestigte Platte aufweist, und von der unteren Wand zwischen 10% und 50% der Höhe der Vorkammer (2) beabstandet ist, wobei sich der Zwischenraum (7) an der Austrittsseite bis zu einem für die Befestigung an der Verteilkammer vorgesehenen Flansch (10) und soweit in das Innere erstreckt, dass er für einen Mindestabstand von der drehbar beweglichen Klappe (1) beabstandet ist.
3. Variable Vorkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (7) parallel zur unteren Wand der Vorkammer (2) oder in einem Winkel bis zu 3° dazu steht, und vom Flansch (10) in Richtung Inneres der Vorkammer (2) ansteigt.
4. Variable Vorkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Tiefe nach die Klappe (1) von der oberen Wand der Vorkammer (2) bis zu einem Abstand zwischen 10% und 50% von der unteren Wand der Vorkammer (2) erstreckt.
5. Variable Vorkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich oberhalb des ersten Zwischenraums (7) noch weitere Zwischenräume (8) befinden. 8/12 -8-
6. Variable Vorkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (7) parallel zur unteren Wand der Vorkammer (2) liegt und von der oberen Wand zwischen 10% und 50% der Höhe der Vorkammer (2) beabstandet ist und dass die Achse (9) unter dem Zwischenraum (7) derart angeordnet ist, das sie sich in unmittelbarer Nähe des Zwischenraums (7) befindet, wobei sich der Tiefe nach die Klappe (1) von der Befestigung des Zwischenraums (7), die zwischen 10% und 50% von der oberen Wand der Vorkammer (2) angeordnet sein kann, bis zum Mindestabstand von der unteren Wand der Vorkammer (2) erstreckt.
7. Variable Vorkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zweiten Zwischenraum (8) aufweist, der mit der unteren Wand des Gehäuses der Vorkammer (2) eine Öffnung (5) und an der oberen Seite des Zwischenraums (8) eine Öffnung (6) bildet, wobei der zweite Zwischenraum (8) von der unteren Wand zwischen 10% und 40% der Höhe der Vorkammer (2) beabstandet ist und der Zwischenraum (8) sich an der Austrittsseite bis zu einem für die Befestigung an der Verteilkammer vorgesehenen Flansch (10) und soweit in das Innere erstreckt, dass er durch einen Mindestabstand von der drehbar beweglichen Klappe (1) beabstandet ist, so dass er die Klappe (1) bei ihrer Kreisbewegung nicht behindert.
8. Variable Vorkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich an ihrer unteren Seite noch weitere Zwischenräume (8) befinden. 9 / f 2