Claims (3)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zum Drosseln eines Medienstromes mittels einer in einem vom Medienstrom durchflossenen Gehäuse1. Device for throttling a flow of media by means of a housing in which the flow of media flows
( I ) schwenk- oder drehbar gelagerten Klappe (3), dadurch gekennzeichnet, dass ortsfest in dem Gehäuse (1) mindestens ein gebogenes Leitblech (5) vorgesehen ist, das entlang einer von einer der beiden Kanten (4) der Klappe (3) beschriebenen Bahn verläuft, wobei das Leitblech (5) in Richtung seiner Breite mindestens eine parabelförmige Einbuchtung (6) aufweist, die den freien Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von einem jeweiligen Drosselwinkel der Klappe (3) verändert.( I ) pivotally or rotatably mounted flap (3), characterized in that at least one curved guide plate (5) is provided in a stationary manner in the housing (1) and runs along one of the two edges (4) of the flap (3). described path, the guide plate (5) having at least one parabolic indentation (6) in the direction of its width, which changes the free flow cross section depending on a respective throttle angle of the flap (3).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der um eine Mittelachse (2) schwenk- oder drehbar gelagerten Klappe (3) zwei gebogene Leitbleche (5) zugeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the about a central axis (2) pivotally or rotatably mounted flap (3) are associated with two curved guide plates (5).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitbleche (5) je viertelkreisförmig gebogen sind.3. A device according to claim 2, characterized in that the two guide plates (5) are each bent in the shape of a quarter circle.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drosseln eines Medienstromes mittels einer in einem vom Medienstrom durchflossenen Gehäuse schwenk- oder drehbar gelagerten Klappe.The present invention relates to a device for throttling a flow of media by means of a flap which is pivotably or rotatably mounted in a housing through which the flow of media flows.
Derartige Vorrichtungen werden in lufttechnischen Anlagen zu Regelungszwecken eingesetzt. Die dabei benutzten Drosselklappen erlauben jedoch kein optimales Regelverhalten, weil ihre Charakteristik zu sehr von einer linearen Charakteristik abweicht, die für das Regelverhalten als ideal anzusehen ist. Statt dessen besitzen die bekannten eingliedrigen Drosselklappen einen Widerstandsbeiwert y, der nach einer sehr ausgeprägten Exponentialfunktion verläuft.Such devices are used in ventilation systems for control purposes. However, the throttle flaps used in this case do not permit optimal control behavior because their characteristics deviate too much from a linear characteristic, which is to be regarded as ideal for the control behavior. Instead, the known one-piece throttle valves have a drag coefficient y that follows a very pronounced exponential function.
Die Erfindung bezweckt eine Vorrichtung zum Drosseln eines Medienstromes zu schaffen, deren Widerstandsbeiwert y sich durch eine möglichst lineare Charakteristik auszeichnet.The aim of the invention is to create a device for throttling a flow of media whose resistance coefficient y is characterized by a characteristic which is as linear as possible.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.The device according to the invention corresponds to the characterizing features of patent claim 1.
Die durch die Klappe bewirkte Querschnittsverminderung bei Vergrösserung des Drosselwinkels <p wird durch die erfindungsgemässe winkelabhängige Querschnittsreduzierung aufgrund mindestens einem gebogenen Leitblech überlagert. Die aus dieser Überlagerung resultierende Querschnittsänderung über den Drosselwinkel <p erzeugt eine nahezu lineare Widerstandscharakteristik.The reduction in cross section caused by the flap when the throttle angle φ increases is superimposed by the angle-dependent reduction in cross section according to the invention due to at least one curved baffle plate. The change in cross section resulting from this superimposition over the throttle angle <p produces an almost linear resistance characteristic.
Dieser Widerstandsbeiwert y berechnet sich nach der mathematischen Gleichung y = k° + ki • <p wobei:This resistance coefficient y is calculated according to the mathematical equation y = k° + ki • <p where:
y = dimensionsloser Widerstandsbeiwert k° = konst. = Widerstandsbeiwert bei voll geöffneter Klappe ki = konst. [qjjj] = Steigung der Charakteristik cp = Klappenwinkel [Grad]y = dimensionless drag coefficient k° = constant = drag coefficient when the flap is fully open ki = constant [qjjj] = gradient of the characteristic cp = flap angle [degrees]
Um die erfindungsgemässe Drosselvorrichtung mit der linearen Charakteristik des Widerstandsbeiwertes in lufttechnischen Anlagen sinnvoll einsetzen zu können, ist darauf zu achten, dass der Widerstandsbeiwert bei voll geöff-5 neter Klappe nicht zu hoch ist, damit nicht zuviel Energie vernichtet wird. Weiterhin soll die Steigerung der Geraden in einer bestimmten Grössenordnung liegen. Die Untergrenze wird durch die praktischen Erfordernisse für eine solche Drosselvorrichtung festgelegt und beträgt Ki>0. Anderer-10 seits nimmt mit wachsender Steigung auch die Empfindlichkeit des Regelinstruments zu. Diese Empfindlichkeit muss aus fertigungstechnischen Gründen klein gehalten werden. Daraus ergibt sich die Forderung, dass ki<5 sein soll. Es ist besonders sinnvoll, einen Widerstandsbeiwert bei voll geöff-15 neter Klappe <5 und eine Steigung der Geraden von 0,5^kl^l,5 anzustreben. Diese angestrebten Ziele lassen sich mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erreichen.In order to be able to use the throttle device according to the invention with the linear characteristic of the resistance coefficient in ventilation systems, care must be taken that the resistance coefficient is not too high when the flap is fully open, so that too much energy is not wasted. Furthermore, the increase in the straight line should be within a certain range. The lower limit is determined by the practical requirements for such a throttling device and is Ki>0. On the other hand, as the slope increases, so does the sensitivity of the control instrument. This sensitivity must be kept small for manufacturing reasons. This results in the requirement that ki<5 should be. It is particularly useful to aim for a drag coefficient of <5 when the flap is fully open and a straight line gradient of 0.5^kl^1.5. These desired goals can be achieved with the device according to the invention.
Da die Definition der so linearisierten Widerstandscharakteristik die ursprüngliche exponentielle Widerstandscha-20 rakteristik bei einem Klappenwinkel von (pG schneidet, werden die gebogenen Leitbleche so angeordnet, dass sie bei einem Winkel <p><pG nicht mehr wirksam sind und daher die lineare Widerstandscharakteristik bei (p = q>G in den expon-entiellen Funktionsverlauf übergeht. Dies bedeutet natürlich 25 eine Einschränkung des Regelbereiches auf Winkel 0°^<p^<pG. Sinnvoll ist ein Grenzwinkel (pG von 55% ^ <pG d, 75% des Klappenschliesswinkels (p0.Since the definition of the drag characteristic linearized in this way intersects the original exponential drag characteristic at a flap angle of (pG, the curved vanes are arranged in such a way that they are no longer effective at an angle <p><pG and therefore the linear drag characteristic at ( p = q>G transitions into the exponential function curve. This of course means that the control range is restricted to an angle of 0°^<p^<pG. A limiting angle (pG of 55% ^ <pG d, 75% of the valve closing angle is sensible (p0.
Nach Anspruch 2 sind der um eine Mittelachse schwenk-oder drehbar gelagerten Klappe zwei gebogene Leitbleche 30 zugeordnet.According to claim 2, two curved guide plates 30 are assigned to the flap, which is mounted pivotably or rotatably about a central axis.
Nach Anspruch 3 sind die beiden Leitbleche je viertelkreisförmig gebogen.According to claim 3, the two baffles are each bent into a quarter circle.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer 35 um eine Mittelachse drehbar gelagerten Klappe beschrieben.An exemplary embodiment of the device according to the invention with a flap mounted so as to be rotatable about a central axis is described below with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt die Klappe mit zwei Leitblechen in Ansicht;Fig. 1 shows the flap with two guide plates in view;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 ;Fig. 2 shows a section along the line II-II in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt in gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrössertem 40 Massstab ein Leitblech undFIG. 3 shows a guide plate and on an enlarged scale compared to FIGS
Fig. 4 zeigt je eine Kurve für den Widerstandsbeiwert y in Abhängigkeit vom Klappenwinkel <p einer konventionellen und einer erfindungsgemässen Drosselvorrichtung.4 shows a curve for the drag coefficient y as a function of the flap angle φ of a conventional throttle device and a throttle device according to the invention.
45 In einem Gehäuse 1 ist auf einer Mittelachse 2 eine Klappe 3 drehbar gelagert.A flap 3 is rotatably mounted on a central axis 2 in a housing 1 .
Entlang einer von Kanten der Klappe 3 beschriebenen Bahn sind im Gehäuse 1 Leitbleche 5 angeordnet, deren Krümmungsradius dem Bahnverlauf der Kanten 4 angepasst so ist.Guide plates 5 are arranged in the housing 1 along a path described by the edges of the flap 3 , the radius of curvature of which is adapted to the path of the edges 4 .
Die Leitbleche 5 besitzen mindestens eine parabelförmige Einbuchtung 6 die so verläuft, dass eine durch die Klappe 3 bewirkte Querschnittsverminderung bei Vergrösserung des Klappenwinkels (p durch die winkelabhängige Querschnitts-55 reduzierung aufgrund der Leitbleche 5 überlagert wird.The baffles 5 have at least one parabolic indentation 6 which runs in such a way that a reduction in cross section caused by the flap 3 when the flap angle (p) increases is superimposed by the angle-dependent reduction in cross section due to the baffles 5.
Wie Fig. 4 zeigt, ergibt sich aufgrund dieser Überlagerung ein Widerstandsbeiwert y mit einer linearen Charakteristik (gestrichelte Linie) gegenüber einer konventionellen Drosselvorrichtung, die einen ausgeprägten exponentiellen Ver-60 lauf aufweist (ausgezogene Kurve).As FIG. 4 shows, this superimposition results in a drag coefficient y with a linear characteristic (dashed line) compared to a conventional throttle device, which has a pronounced exponential curve (solid curve).
BB
2 Blatt Zeichnungen2 sheets of drawings