CH654399A5

CH654399A5 - SELF-ACTING THROTTLE BODY FOR A VENTILATION SYSTEM.

Info

Publication number: CH654399A5
Application number: CH1375/81A
Authority: CH
Inventors: Knut Ornaes
Original assignee: Farex As
Priority date: 1980-03-05
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1986-02-14
Also published as: NO810670L; DK97681A; FI810596L; SE441547B; GB2073404A; DE3106964A1; FR2477665B1; FR2477665A1; NO149560C; FI64995C; NO149560B; SE8001750L; DE3106964C2; GB2073404B; FI64995B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätiges Drossel organ nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an automatic throttle organ according to the preamble of claim 1.

Derartige Drosselorgane sind mit dem Nachteil behaftet, dass das auf die Drosselklappe einwirkende Schliessmoment beim Annähern an die Schliessstellung durch den zu drosselnden Luftstrom stark zunimmt, so dass die Drosselklappe abrupt geschlossen wird. Zur Vermeidung einer solchen abrupten Schliessbewegung ist bereits eine Federanordnung vorgeschlagen worden, welche der Schliessstellung der Drosselklappe entgegenwirkt. Die dabei aufgebrachte Gegenkraft vergrössert sich fortschreitend in Abhängigkeit von der Zunahme des Schliessmomentes. Eine solche Einrichtung ist jedoch nicht zuverlässig, da sich deren Federkonstante im laufe der Zeit verändert. Nach einiger Betriebsdauer beginnt die Drosselklappe wieder in ihre Schliessstellung zu schnappen, wodurch in der Lüftungsanlage starke Geräusche erzeugt und die Regelung des Luftstromes gestört wird. Such throttle bodies have the disadvantage that the closing torque acting on the throttle valve increases sharply when the air flow to be throttled approaches the closed position, so that the throttle valve is closed abruptly. In order to avoid such an abrupt closing movement, a spring arrangement has already been proposed which counteracts the closed position of the throttle valve. The counterforce applied increases progressively depending on the increase in the closing torque. However, such a device is not reliable because its spring constant changes over time. After a period of operation, the throttle valve begins to snap back into its closed position, which makes loud noises in the ventilation system and disrupts the regulation of the air flow.

Bei einem Versuch, diesen Nachteil zu beseitigen, ist die Drosselklappe mit einer Zunge versehen worden, welche im Luftstrom liegt und welche das Schliessmoment vergrössert, wenn das Drosselorgan offen ist, und stetig verringert, wenn die Drosselklappe sich ihre Schliessstellung nähert. Eine solche, aus der SE-PS 302 677 bekannte Zungenanordnung funktioniert einwandfrei, ist aber teuer in der Herstellung und erfordert eine genaue Anordnung der Zunge in bezug auf die ebene Drosselklappe. In an attempt to overcome this disadvantage, the throttle valve has been provided with a tongue which lies in the air flow and which increases the closing torque when the throttle element is open and steadily decreases when the throttle valve approaches its closed position. Such a tongue arrangement known from SE-PS 302 677 functions perfectly, but is expensive to manufacture and requires a precise arrangement of the tongue with respect to the plane throttle valve.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Drosselorgan der eingangs genannten Art zu schaffen, das verhältnismässig einfach herstellbar ist und beispielsweise die Zuverlässigkeit des vorstehend genannten Drosselorgans mit der Führungszunge gewährleistet. The present invention is therefore based on the object of creating a throttle element of the type mentioned which is relatively simple to produce and, for example, ensures the reliability of the aforementioned throttle element with the guide tongue.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. The object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend s anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 ein Drosselorgan bekannter Bauart im Axialschnitt zur Darstellung der auf die Drosselklappe einwirkenden Kräfte, 1 is a throttle body of known type in axial section to illustrate the forces acting on the throttle valve,

io Fig. 2 ein erfindungsgemässes Drosselorgan im Axialschnitt, 2 shows a throttle element according to the invention in axial section,

Fig. 3 das in der Fig. 2 dargestellte Drosselorgan in Richtung auf die Luftauslassseite gesehen, 3 seen the throttle element shown in FIG. 2 in the direction of the air outlet side,

Fig. 4 die Drosselklappe des in den Figuren 2 und 3 darge-15 stellten Drosselorgans aus axialer Richtung gesehen in ihrer Schliessstellung, 4 shows the throttle valve of the throttle member shown in FIGS. 2 and 3, seen from the axial direction in its closed position,

Fig. 5 eine gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 abgewandelte Drosselklappe mit Durchgangslöchern, 5 shows a throttle valve with through holes modified compared to the embodiment according to FIGS. 2 and 3,

20 Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Drosselklappe und 6 shows a further embodiment of a throttle valve and

Fig. 7 noch eine Ausführungsform einer Drosselklappe. 7 shows an embodiment of a throttle valve.

Die Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Art des Wirkungsprinzips 25 eines bekannten Drosselorgans zum Einhalten eines im wesentlichen konstanten Luftdurchsatzes bei sich ändernder Druckdifferenz zwischen Luftein- und Luftausseite. Die Strömungsrichtung ist durch den nach rechts zeigenden Pfeil symbolisiert. Fig. 1 shows a simplified type of principle of action 25 of a known throttle device for maintaining an essentially constant air flow rate with a changing pressure difference between the air inlet and the outside of the air. The direction of flow is symbolized by the arrow pointing to the right.

30 In einem Gehäuse 1 des Drosselorgans ist eine Drosselklappe 2 auf einer waagrechten Welle 3 angeordnet, welche in nicht dargestellten Lagern geringer Reibung, beispielsweise in Kugellagern, im Gehäuse 1 gelagert ist. Ein Arm 4 ist entweder mit der Welle 3 oder mit der Drosselklappe 2 ver-35 bunden und trägt an seinem freien Ende ein Gegengewicht 5. Der Arm 4 und das Gegengewicht 5 dienen insbesondere zur Erzeugung eines dem in Schliessrichtung der Drosselklappe 2 wirkenden Drehmoment Mi, dem Schliessmoment, entgegenwirkenden Gegendrehmoment M2. Das Schliessmoment Ml 40 wird durch den auf die Drosselklappe 2 einwirkenden, zu drosselnden Luftstrom verursacht. Bekanntlich beruht das Schliessmoment Mi auf der Tatsache, dass bei der in der Fig. 1 dargestellten Lage der Drosselklappe 2 in bezug auf die Richtung des Luftstromes der Anteil V3 des Luftstromes auf 45 der Vorderseite der Drosselklappe an ihrem oberen Rand grösser ist als der Anteil Vt an der Vorderseite der Drosselklappe 2 im Bereich ihres unteren Randes. Als Vorderseite der Drosselklappe 2 wird die in der Schliessstellung der Strömungsrichtung entgegengerichtete Seite bezeichnet. Auf der 50 Rückseite der Drosselklappe 2 ist der Anteil Vi des Luftstromes in der Nähe ihres unteren Randbereiches grösser als der Anteil V2 im Bereich ihres oberen Randteiles. Unter Verwendung der bekannten Formelzeichen für den statischen Luftdruck ergeben sich gemäss Fig. 1 folgende Beziehungen: 55 P3 < P4 und Pi < P2. 30 In a housing 1 of the throttle element, a throttle valve 2 is arranged on a horizontal shaft 3, which is mounted in the housing 1 in low-friction bearings, not shown, for example in ball bearings. An arm 4 is connected either to the shaft 3 or to the throttle valve 2 and carries a counterweight 5 at its free end. The arm 4 and the counterweight 5 are used in particular to generate a torque Mi acting in the closing direction of the throttle valve 2, the closing torque, counteracting counter torque M2. The closing torque Ml 40 is caused by the air flow to be throttled acting on the throttle valve 2. As is known, the closing torque Mi is based on the fact that, in the position of the throttle valve 2 shown in FIG. 1 in relation to the direction of the air flow, the portion V3 of the air flow on the front side of the throttle valve is greater at its upper edge than the portion Vt at the front of the throttle valve 2 in the area of its lower edge. The front side of the throttle valve 2 is the side opposite the flow direction in the closed position. On the rear side of the throttle valve 2, the proportion Vi of the air flow in the vicinity of its lower edge region is greater than the proportion V2 in the region of its upper edge part. Using the known formula symbols for static air pressure, the following relationships result according to FIG. 1: 55 P3 <P4 and Pi <P2.

Bei einer bestimmten Einstellung der Drosselklappe 2 erhöht sich der Luftstrom bei zunehmendem Druckabfall längs der Drosselklappe 2. Dabei erhöht sich auch das Drehmoment Mi, welches auf die Drosselklappe 2 in Richtung 60 ihrer Schliessstellung einwirkt. Wenn sich die Drosselklappe 2 in ihre in der Fig. 1 durch strichpunktierte Linien dargestellte Schliessstellung bewegt, nimmt das Gegendrehmoment M2 bei der in der Fig. 1 dargestellten Bauform zu. Als Ergebnis der Randwirkungen erhöht sich das durch den Luft-65 ström verursachte, auf die Drosselklappe 2 einwirkende Drehmoment Mi mehr oder weniger abrupt, sobald die Drosselklappe 2 sich der Schliessstellung nähert. Das Gegendrehmoment M2 hingegen folgt einer Sinusfunktion. Die Folge With a certain setting of the throttle valve 2, the air flow increases along with the increasing pressure drop along the throttle valve 2. The torque Mi which acts on the throttle valve 2 in the direction 60 of its closed position also increases. When the throttle valve 2 moves into its closed position shown by dash-dotted lines in FIG. 1, the counter torque M2 increases in the design shown in FIG. 1. As a result of the edge effects, the torque Mi caused by the air 65 and acting on the throttle valve 2 increases more or less abruptly as soon as the throttle valve 2 approaches the closed position. The counter torque M2, however, follows a sine function. The consequence

dieses Ungleichgewichtes dieser beiden Drehmomente Mi und M2 ist ein plötzliches Schliessen der Drosselklappe 2, welche dabei an eine Schulter 13 bzw. an das Gehäuse 1 anschlägt. this imbalance of these two torques Mi and M2 is a sudden closing of the throttle valve 2, which strikes a shoulder 13 or the housing 1.

Die Wirkung des vorstehend beschriebenen, unerwünschten Randeffektes im Bereich der Schliessstellung der Drosselklappe 2 kann durch Verringerung des Drehmomentes Mi gemäss der Erfindung vermieden werden, indem mittels des Gegendrehmomentes M2 ein Gleichgewichtszustandes erreicht wird, so dass sich die Drosselklappe 2 über ihren ganzen Schwenkbereich hinweg sanft und nicht ruckartig bewegt. Die Erfindung beruht auf dem Konzept, eine Vergrösserung des zur Unterseite der Drosselklappe 2 fliessenden Luftstromes proportional zu dem Luftstrom zu erreichen, der auf der Oberseite der Drosselklappe 2 und im Bereich ihrer Schliessstellung fliesst, z.B. der Anteil des Durchflussstromes vergrössert sich auf der Unterseite der Drosselklappe (der statische Druck verringert sich) und verringert sich auf der Oberseite der Drosselklappe (der statische Druck vergrössert sich). Dies bedeutet wiederum, dass das Schliessmoment M2 sich verringert, wenn sich die Drosselklappe 2 ihrer Schliessstellung nähert, und das Gegendrehmoment M2 kann derart angepasst werden, dass ein gewichts-oder federbelasteter Arm einen bestimmten Luftstrom unabhängig vom Druckabfall über der Drosselklappe bewirken kann. The effect of the undesired edge effect described above in the area of the closed position of the throttle valve 2 can be avoided by reducing the torque Mi according to the invention by achieving a state of equilibrium by means of the counter torque M2, so that the throttle valve 2 moves smoothly over its entire swivel range not moved jerkily. The invention is based on the concept of increasing the air flow flowing to the underside of the throttle valve 2 in proportion to the air flow flowing on the top side of the throttle valve 2 and in the region of its closed position, e.g. the proportion of the flow rate increases on the underside of the throttle valve (the static pressure decreases) and decreases on the top of the throttle valve (the static pressure increases). This in turn means that the closing torque M2 decreases when the throttle valve 2 approaches its closed position, and the counter torque M2 can be adapted in such a way that a weight-loaded or spring-loaded arm can produce a certain air flow regardless of the pressure drop across the throttle valve.

Die vorgenannte Vergrösserung des Luftstromes, der an der Unterseite der Drosselklappe fliesst (wenn die Drosselklappe sich wie in Fig. 1 dargestellt, in die Schliessstellung bewegt), kann durch Verringerung des Oberflächenbereiches jenes Teiles der Drosselklappe 2 erreicht werden, der unterhalb ihrer Welle 3 liegt. The above-mentioned increase in the air flow flowing on the underside of the throttle valve (when the throttle valve moves into the closed position as shown in FIG. 1) can be achieved by reducing the surface area of that part of the throttle valve 2 which lies below its shaft 3 .

Die Figuren 2,3 und 4 zeigen eine flache Drosselklappe 2 elliptischer Gestalt, deren Randbereiche 8', 9' (Fig. 4) nach oben gebogen sind und sich im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Ebene der Drosselklappe und in Richtung des Durchflussstromes zur Bildung von Abschnitten 8 und 9 erstrecken. Eine solche Verringerung der wirksamen Fläche FIGS. 2, 3 and 4 show a flat throttle valve 2 of elliptical shape, the edge regions 8 ', 9' (FIG. 4) of which are bent upwards and essentially at right angles to the plane of the throttle valve and in the direction of the flow flow to form Sections 8 and 9 extend. Such a reduction in the effective area

3 654399 3 654399

des unterhalb der Welle 3 liegenden Abschnittes der Drosselklappe 2 ergibt eine in Schliessrichtung der Drosselklappe wirkende Fläche, die im Vergleich zur Klappenfläche oberhalb der Welle 3 abnimmt, wenn die Drosselklappe 2 sich in s ihrer Schliessstellung bewegt, und damit auch ein geringeres wirksames Drehmoment in der Nähe der Schliessstellung. of the section of the throttle valve 2 lying below the shaft 3 results in a surface acting in the closing direction of the throttle valve, which decreases compared to the valve surface above the shaft 3 when the throttle valve 2 moves in its closed position, and thus also a lower effective torque in the Near the closed position.

Die Verringerung der in Schliessrichtung der Drosselklappe 2 wirkenden Fläche kann gemäss den Figuren 2,3 und 4 durch Abwinkein der Abschnitte 8 und 9 oder durch 10 Abschneiden der in der Fig. 4 strichpunktiert dargestellten Abschnitte 8' und 9' erzielt werden. The reduction in the area acting in the closing direction of the throttle valve 2 can be achieved according to FIGS. 2, 3 and 4 by bending sections 8 and 9 or by cutting off sections 8 'and 9' shown in dash-dot lines in FIG. 4.

Es ist auch möglich, zum gleichen Zweck wie vorstehend genannt, den unterhalb der Welle 3 liegenden Abschnitt der Drosselklappe 2 zu perforieren, wie dies beispielsweise in der ls Fig. 5 durch die Löcher 10,11 und 12 dargestellt ist. It is also possible, for the same purpose as mentioned above, to perforate the portion of the throttle valve 2 lying below the shaft 3, as is shown, for example, by holes 10, 11 and 12 in FIG. 5.

Eine nicht lineare Änderung in den Durchflussspalten, z.B. den Spalten, die von der Innenwand des Gehäuses 1 und von den Teilen der Drosselklappe 2 begrenzt sind, die oberhalb und unterhalb der Welle 3 liegen, kann auch durch Anord-20 nung der Welle 3' gemäss Fig. 6 unterhalb der Mitte der Drosselklappe 2' erzielt werden. Es ist aber auch möglich, die Lager 6 und 7, in denen die Welle 3 im Gehäuse 1 gelagert ist, nicht symmetrisch zum Gehäusequerschnitt 1, sondern gemäss Fig. 7 oberhalb einer Mittellinie des Gehäuses 1 25 anzuordnen, wobei die Befestigung der Drosselklappe 2' auf der Welle 3 derart beibehalten wird, dass die oberhalb und unterhalb der Welle 3 liegenden Abschnitte gleich gross sind. Die in den Figuren 6 und 7 dargestellten Drosselklappen 2' sind kreisförmig. A non-linear change in the flow gaps, e.g. The gaps that are delimited by the inner wall of the housing 1 and by the parts of the throttle valve 2 that lie above and below the shaft 3 can also be arranged below the center of the throttle valve 2 by arranging the shaft 3 ′ according to FIG. 6 ' be achieved. However, it is also possible to arrange the bearings 6 and 7, in which the shaft 3 is mounted in the housing 1, not symmetrically with respect to the housing cross section 1, but instead according to FIG. 7 above a center line of the housing 1 25, with the throttle valve 2 ′ being fastened. is maintained on the shaft 3 such that the sections above and below the shaft 3 are of the same size. The throttle valves 2 'shown in FIGS. 6 and 7 are circular.

30 Obwohl die in den Figuren dargestellte Drosselklappe als eben angenommen wurde, ist es auch möglich, ihr im Querschnitt gesehen, eine gewölbte oder s-Form zu geben. Die Gestalt der Drosselklappe und der Querschnitt der Leitung, durch welche die Luft fliesst, sind im Rahmen der vorlie-35 genden Erfindung nicht bedeutend, die in gleicher Weise auch auf ein Gehäuse rechteckigen Querschnittes mit einer darin angeordneten rechteckigen Drosselklappe angewandt werden kann. 30 Although the throttle valve shown in the figures has been assumed to be flat, it is also possible, given its cross section, to give it an arched or s-shape. The shape of the throttle valve and the cross-section of the line through which the air flows are not significant in the context of the present invention, which can also be applied in the same way to a housing of rectangular cross-section with a rectangular throttle valve arranged therein.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

654399 PATENT CLAIMS

1.Automatic throttle element for a ventilation system, to maintain an essentially constant air volume throughput with changing pressure difference between the air inlet and air outlet side, with a throttle valve (2) pivotably arranged in a housing (1) on a horizontal shaft (3) and one of the closing direction the device (4, 5) counteracting the throttle valve (2), the throttle valve (2) being arranged in such a way that its upper section located above the shaft (3) moves in the direction of a vertical plane when the air flow is closed, characterized in that that the throttle valve (2) has such an outer contour (FIGS. 4 and 7) that in its closed position it forms, with the inner wall of the housing (1), a slot-like opening which deviates substantially from a uniform, wide opening, or a perforated surface (FIG . 5) to in the closed position of the throttle valve in the area of the bottom above the shaft (3) arranged section a larger proportion of the air volume throughput than to effect the section arranged above the shaft (3).

2. Throttle device according to claim 1, characterized in that the throttle valve (2) is arranged symmetrically to the shaft (3).

3. Throttle element according to claim 1, characterized in that the section of the throttle valve (2) arranged below the shaft (3) has bent-over edge sections (8, 9).

4. Throttle element according to claim 1, characterized in that the section of the throttle valve (2) arranged below the shaft (3) is provided with through holes (10, 11, 12).