CH658713A5

CH658713A5 - Vorrichtung zur regelung des luftvolumenstromes und des luftdruckes fuer raumlufttechnische anlagen.

Info

Publication number: CH658713A5
Application number: CH3618/83A
Authority: CH
Inventors: Franz Weck
Original assignee: Krantz H Gmbh & Co
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1986-11-28
Also published as: NL8302413A; DE3227882A1; AT393899B; GB8316609D0; ES523944A0; FR2530774B1; BE897380A; IT8322151A0; FR2530774A1; IT8322151A1; IT1163823B; ES8404038A1; GB2124738B; US4523609A; DE3227882C2; GB2124738A; ATA233683A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung des Luftvolumenstromes und des Luftdruckes für raumlufttechnische Anlagen mit einer in einem Kanalstück auf einer über einen Hebel drehbaren Welle befestigten Klappe.

Zur Konstanthaltung des Luftvolumenstromes oder des Luftdruckes in einem Kanal muss in Abhängigkeit des Klappenwinkels ein bestimmtes Drehmoment auf die Welle der Klappe übertragen werden.

Bekannte Vorrichtungen zur Regelung des Luftvolumenstromes benötigen Mindestdruckdifferenzen von 100 bis 200 Pa. Weiter lässt sich eine Toleranz von ± 5% lediglich im

Volumenstrombereich bei 50% bis 100% des maximalen Luftvolumenstromes einhalten.

Die Erfindung bezweckt eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht aufweist und die mit einfachen Mitteln eine sichere und genaue Übertragung einer Drehmomentfunktion in Abhängigkeit des Klappenwinkels auf eine Klappenwelle ermöglicht.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf der Welle eine Kurvenscheibe befestigt ist und an dieser ein sich in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Klappe auf einem Teil des Umfangs der Kurvenscheibe mit einem Teil seiner Länge anliegendes Zugseil angreift, das mit einem Ende einer Biegefeder verbunden ist, deren anderes Ende ortsfest eingespannt ist.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben.

Figur 1 zeigt einen Verlauf des aerodynamischen und statischen Schliessmoments,

Figur 2 zeigt den Momentverlauf bei konstantem Volumenstrom,

Figur 3 zeigt den Momentverlauf bei konstantem statischem Klappenvordruck,

Figur 4 und 5 zeigen die als Luftvolumenstromregler ausgebildete Vorrichtung in einem Querschnitt,

Figur 6 zeigt die Vorrichtung gemäss den Figuren 4 und 5 in einer Ansicht,

Figur 7 zeigt die als Luftdruckregler ausgebildete Vorrichtung in einem Querschnitt,

Figur 8 zeigt einen mit einer Rollmembrane ausgestatteten Schwingungsdämpfer,

Figur 9 zeigt einen Schwingungsdämpfer mit einem Kolben,

Figur 10 zeigt die Regelabweichungen von konstant zu haltenden Luftvolumenströmen.

Figur 1 lässt den typischen Verlauf des aerodynamischen Schliessmoments an einer mittig gelagerten Klappe in Abhängigkeit vom Klappenwinkel erkennen. Dabei stellen die Kurven V-konstant den konstanten Luftvolumenstrom und die Kurven Pstat-konstant den konstanten statischen Druck vor einer Klappe dar.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, haben die Kurven für den Momentenverlauf bei konstantem Luftvolumenstrom einen Wendepunkt bei dem Klappenwinkel q>w. Der gesamte von der Klappe überstrichene Winkelbereich, angefangen von cp = 0 bis cp = <Pke ist in einen Teilbereich I vor dem Wendepunkt und in einen Teilbereich II nach dem Wendepunkt eingestellt.

Der in Figur 1 dargestellte Verlauf des Klappenmoments bei der Anforderung nach konstantem Druck vor der Klappe ist nochmals in Figur 3 verdeutlicht.

Mit der in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellten Vorrichtung zur Regelung bzw. Konstanthaltung des Luftvolumenstromes wird die Momentkurve nachgebildet.

Dabei ist eine Klappe 1 auf einer drehbaren Welle 2 befestigt und in einem Kanalstück 3 um etwa 90° so verschwenkbar, dass die Klappe 1 den Querschnitt des Kanalstücks 3 entweder vollständig versperrt oder mehr oder weniger freigibt. Auf der Aussenseite sind am Kanalstück 3 Lager 4 zur Aufnahme der die Kanalwandung durchdringenden Welle vorgesehen. Im Innern des Kanalstücks 3 begrenzen Anschlagelemente 5 den Schwenkbereich der Klappe 1.

Im Bereich eines nach aussen über einem der Lager 4 vorstehenden Teil der Welle 2 ist ein Seil-Kurbel-Kurvengetriebe angeordnet, das im wesentlichen aus einer als Blattfeder ausgeführten Biegefeder 6 besteht, die mit einem über ihre Länge verschiebbaren Spannelement 7 ausgestattet und mit einem Ende in einer ortsfesten Spanneinrichtung 8 festgehalten ist.

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Am freien Ende der Biegefeder 6 greift ein Ende eines Zugseils 9 an, dessen wirksame Länge insoweit veränderlich ist, als sein anderes Ende an einer Kurvenscheibe 10 befestigt ist, die verdrehfest auf der Welle 2 sitzt. Dabei kommt je nach der Winkelstellung der Klappe 1 das Zugseil 9 über eine mehr oder weniger lange Teilstrecke auf einem entsprechenden Umfangsteil der Kurvenscheibe 10 zur Auflage. Die freie Seillänge wird somit an Kurvenscheibenumfangspunkten mit unterschiedlicher Entfernung zur Drehachse wirksam. Eine seitlich an der Kurvenscheibe 10 konzentrierte Masse bildet ein Gegengewicht 11, um das System im Ausgleich zu halten, wenn keine Kräfte angreifen.

Im Bereich eines nach aussen über dem gegenüberliegenden Lager vorstehenden Teils der Welle 2 ist ein pneumatischer Schwingungsdämpfer 12 gelenkig angeordnet.

Der in Figur 8 dargestellte Schwingungsdämpfer 12a besteht aus einem Zylinder 13, in dem eine Rollmembrane 14a angeordnet ist, welche mit einer zum Zylinder 13 koaxial ausgerichteten Stange 15 verbunden ist. Die Stange 15 greift am freien Ende eines auf der Welle 2 befestigten Hebels 16 an. Über ein Drosselventil 17, mit dem die Dämpfungsintensität einstellbar ist, und eine Leitung 18 stehen durch die Rollmembrane 14a voneinander getrennte Zylinderkammern 19 und 20 miteinander in Verbindung.

Der in Figur 9 dargestellte Schwingungsdämpfer 12b unterscheidet sich gegenüber dem vorbeschriebenen lediglich dadurch, dass anstelle der Rollmembrane ein Kolben 14b die Zylinderkammern 19 und 20 begrenzt.

Wie Figur 5 zeigt, legt sich das Zugseil 9 im Bereich I noch nicht an die Kurvenscheibe 10 an. Durch die Drehung der Klappe 1 in Abhängigkeit vom Kanaldruck vor dem Luftvolumenstromregler wirkt das Zugseil 9 mit der Kurvenscheibe 10 als Kurbelgetriebe und hält über die Biegefeder 6 den luftvolumenstrom konstant. Das aufzubringende Öffnungsmoment (Fig. 1) der Klappe 1 verläuft nach der Kurve des Bereichs I in Figur 2. Wird der Wendepunkt erreicht oder überschritten, so legt sich das Zugseil 9 an die Kurvenscheibe 10 an, womit ein Kurvengetriebe entsteht. Mit der Veränderung des Kanaldrucks vor dem Luftvolumenstromregler und einer entsprechenden Veränderung des Klappenwinkels cp verläuft das Schliessmoment entlang der Kurve im Bereich II. Der Luftvolumenstrom bleibt trotz der Änderung des Kanaldrucks konstant.

Durch die Verschiebung des Spannelements 7 lässt sich der Betrag des Luftvolumenstroms verändern, der bei der Veränderung des Kanaldrucks konstant gehalten werden soll. Nach Figur 1 bewegt man sich mit der Verschiebung des s Spannelements 7 zwischen den einzelnen Kurven V=konst.

Der Verlauf des Klappenmoments bei der Anforderung nach konstantem Druck vor der Klappe 1 ist in Figur 1 und wiederholt in Figur 3 dargestellt.

Die Einstellung des Spannelements 7 kann zur Konstant-io haltung eines bestimmten Luftvolumenstroms in Konstantvolumenstromsystemen manuell erfolgen oder wird mit einem Stellmotor variiert, um verschiedene Luftvolumenströme zu verschiedenen Zeitpunkten unabhängig vom Kanaldruck konstant zu halten. Dieses Verfahren wird vor allem bei 15 variablen Volumenstromsystemen eingesetzt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ermöglicht die Konstanthaltung des Luftvolumenstromes mit einer Regelabweichung von maximal ± 5% vom eingestellten Mittelwert der Differenzdrücke zwischen 20 Pa und etwa 1500 Pa. Diese 2o enge Toleranz gibt im Volumenstrombereich 25% bis 100% des maximalen Volumenstromes. Die Charakteristik ist in Figur 10 dargestellt.

Die Vorrichtung kann in Verbindung mit Klappen verschiedener geometrischer Formen angewandt werden, bei-25 spielsweise bei Klappen, die rund, rechteckig, oval oder ähnlich ausgebildet sind. Das Klappenblatt kann dabei eben oder gebogen sein. Die Klappen können mittig oder aussermittig drehbar gelagert sein. In geschlossenem Zustand können die Klappen einen beliebigen Winkel zur Kanalachse einnehmen. 30 Die Vorrichtung zur Konstanthaltung des Druckes kann entweder den Druck vor der Klappe oder den Differenzdruck an der Klappe konstant halten.

Während herkömmliche Volumenstromregler Mindestdruckdifferenzen von 100 bis 200 Pa benötigen, ermöglicht 35 der erfindungsgemässe Regler Mindestdruckdifferenzen von 20 Pa, was Ersparnisse und geringere Geräuscherzeugung zur Folge hat. Weiterhin lässt sich bei herkömmlichen Luftvolumenstromreglern die Toleranz von ± 5% lediglich im Luftvolumenstrombereich bei 50% bis 100% des maximalen Luft-4o volumenstromes einhalten.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zur Regelung des Luftvolumenstromes und des Luftdruckes für raumlufttechnische Anlagen mit einer in einem Kanalstück (3) auf einer über einen Hebel (16) drehbaren Welle (2) befestigten Klappe (1), dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf der Welle (2) eine Kurvenscheibe (10) befestigt ist und an dieser ein sich in Abhängigkeit vom Öffnungswinkel der Klappe (1) auf einem Teil des Umfanges der Kurvenscheibe (10) mit einem Teil seiner Länge anliegendes Zugseil (9) angreift, das mit einem Ende einer Biegefeder (6) verbunden ist, deren anderes Ende ortsfest eingespannt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsteil der Kurvenscheibe (10), auf dem ein Teil der Länge des Zugseils (9) auflegbar ist, mindestens aus einem geradlinigen Abschnitt, der zur Ebene der Klappe (1) senkrecht verläuft, und einem sich im Öffnungsdrehsinn der Klappe (1) daran anschliessenden, kreisbogenförmigen Abschnitt besteht, der sich über etwa 90° erstreckt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangsteil der Kurvenscheibe (10), auf dem ein Teil der Länge des Zugseils (9) auflegbar ist, mindestens aus einem geradlinigen Abschnitt, der zur Ebene der Klappe in einem spitzen Winkel verläuft, und einem sich im Öffnungsdrehsinn der Klappe (1) daran anschliessenden, kreisbogenförmigen Abschnitt besteht, der sich über etwa 90° erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil (9) an dem dem bogenförmigen Abschnitt abgewandten Ende des geradlinigen Abschnitts der Kurvenscheibe (10) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (6) mit einem ihre verbiegbare Länge verändernden Spannelement (7) ausgestattet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (6) aus einer Blattfeder besteht, über deren Längserstreckung das Spannelement (7) verschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kurvenscheibe (10) eine Masse als Gegengewicht (11) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das Gegengewicht (11) bildende Masse und/oder ihr Abstand von der Drehachse veränderbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende eines Hebels (16) der Welle (2) eine mit einer in einem Zylinder (13) angeordneten Rollmembran (14a) oder einem Kolben (14b) verbundene Stange (15) angreift.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Rollmembrane (14a) oder den Kolben (14b) voneinander getrennten Kammern (19,20) des Zylinders (13) über eine Leitung (18) mit einem Drosselventil (17) verbunden sind.