BESCHREIBUNG
In Anlagen mit einstellbarem Luftvolumen wird die Strömung durch jeden Anschluss üblicherweise durch einen oder zwei Bälge individuell gesteuert, die mit Trennplatten in einem Ventilvorgang zusammenwirken, wenn sie aufgeblasen/entleert werden. Die Bälge werden aufgeblasen/entleert, indem Sammelkammerluft den Bälgen zugeführt bzw.
aus den Bälgen abgeleitet wird, um die Breite des Abstands zwischen den Trennplatten und den Bälgen zu steuern.
Durch die Bewegung der Bälge wird typisch die Breite des Schlitzes in einem Bereich von 0 bis 6,35 mm (0,25 Zoll) über der Länge des Anschlusses, die üblicherweise 914 mm (36 Zoll) beträgt, gesteuert. Die Sammelkammerluft gelangt zu den Bälgen über einen Strömungsweg, der eine Drosselstelle enthält, um den Durchsatz der zu den Bälgen strömenden Sammelkammerluft zu begrenzen. Eine Abzweigleitung ist stromabwärts der Drosselstelle angeordnet und steht mit der Atmosphäre unter der Steuerung eines thermostatisch ansprechenden Abzapfventils in Verbindung, welches in Abhängigkeit von der abgefühlten Zonentemperatur relativ zu dem Sollwert positioniert wird. Weil die Drosselstelle die Strömung zum Aufblasen der Bälge begrenzt, ist diese Strömung üblicherweise kontinuierlich, und der Grad des Aufblasens der Bälge wird durch die Auslassströmung über das Abzapfventil gesteuert.
Aus vorstehenden Darlegungen wird klar, dass ein Teil der Sammelkammerluft ständig in einer Steuerfunktion abgelassen wird, ausgenommen dann, wenn der Balg vollständig aufgeblasen ist, um die Strömung durch den Anschluss zu blockieren, und dass das Balgaufblasen durch ein thermostatisch ansprechendes Abzapfventil nur in Abhängigkeit von dem Sollwert und der abgefühlten Temperatur gesteuert wird. Diese Anordnung betätigt die Anschlüsse in Isolation und ist nicht geeignet zur Gesamtanlagensteuerung, um die Anschlüsse so zu steuern, dass sich eine Mindestbelüftungsströmung unabhängig von den Zonentemperaturerfordernissen und zu Steuerzonen in Abhängigkeit von der Besetzung ergibt, beispielsweise durch Schliessen der Anschlüsse in nicht besetzten Zonen unabhängigvon der Zonentemperatur.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufbau zum gesonderten Steuern des Aufblasens und Entleerens von Bälgen zu schaffen.
Weiter soll durch die Erfindung das Aufblasen und Entleeren von Bälgen wahlweise gesteuert werden.
Ferner soll durch die Erfindung ein Aufbau zum Aufrechterhalten einer festen Balgaufblasung geschaffen werden.
Diese Aufgabe und Ziele und weitere Ziele der Erfindung werden mittels des Wechselventils des Patentanspruchs 1 und der Luftströmungssteueranordnung des Patentanspruchs 3 gelöst, beziehungsweise erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Anschlusses, der gemäss der Erfindung gesteuert wird,
Fig. 2 eine Schnittansicht des Schiebers in der Zufuhrposition,
Fig. 3 eine Schnittansicht des Schiebers in der Ablassposition, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung der elektronischen Schnittstellenschaltung.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 insgesamt eine Luftverteileinheit oder einen Luftverteilstation.
Aufbereitete Luft wird aus einer zentralen Quelle (nicht dargestellt) zu einer Sammelkammer 12 geliefert. Eine Luftzufuhrverteilplatte 14 hat mehrere mit einer Einfassung versehene Öffnungen 15 zum gleichmässigen Verteilen der Versorgungsluft aus der Sammelkammer 12 in die Verteilkammer 18, die durch die obere Wand und die Seitenwände der Verteilplatte 14 begrenzt ist. Zum Erzielen eines optimalen Luftabgabemusters sollte die Luft, die der Verteilkammer 18 aus der Sammelkammer 12 zugeführt wird, minimale nichtvertikale Geschwindigkeitskomponenten haben.
Die Bunde lenken die horizontale Geschwindigkeitskomponente des Luftstroms von der Sammelkammer 12 weg, so dass die Geschwindigkeitskomponenten des Luftstroms in der Verteilkammer 18 vertikal sind.
Der Boden der Verteilkammer 18 weist aufeinander ausgerichtete Trennplatten 20 und 21 auf, die jeweils mit einer gekrümmten Oberfläche zur Berührung durch Bälge 24 bzw.
25 versehen sind, um einen Dämpfer zum Regulieren der Strömung von aufbereiteter Luft aus der Sammelkammer 12 zu dem Bereich oder Raum, der klimatisiert wird, zu bilden.
Durch Verändern des Aufblasens der Bälge kann der Querschnitt der Öffnung zwischen den Bälgen und den Trennplatten verändert werden. Die Bälge 24 und 25 sind typisch 914 mm (36 Zoll) lang und begrenzen zwischen vollständiger Aufblasung und vollständiger Entleerung zusammen mit den Trennplatten 20 und 21 eine Öffnung, die von geschlossen bis zu einer Öffnungsbreite von 6,35 mm (0,25 Zoll) variiert.
Die Bälge 24 und 25 sind an einer zentralen Trennwand geeignet befestigt, die aus insgesamt konvexen Platten 30 und 31 und aus einem Umlenkdreieck 32 besteht. Die Platten 30 und 31 haben eine V-förmige Vertiefung, so dass die Bälge 24 und 25 vollständig in den Platten 30 bzw. 31 versenkt sind, wenn sie entleert sind. Das ergibt einen grossen Bereich zwischen den aktiven Wänden der Bälge und den Trennplatten.
Weiter bilden die sich in den Vertiefungen befindlichen
Bälge glatte Oberflächen längs der Platten 30 und 31, um
Luftturbulenzen zu minimieren.
Die Dämpfervorrichtung ist in einem beträchtlichen Abstand stromaufwärts der Auslassöffnung in dem Anschluss angeordnet, um einen ausreichenden Zwischenraum zum Dämpfen von Geräuschen zu schaffen, die durch die Dämpfervorrichtung erzeugt werden. Zur maximalen Schalldämpfung sind sich stromabwärts erstreckende Wände 34 und 35, die in Verbindung mit den Platten 30 bzw. 31 Luftkanäle bilden, mit Schallschluckmaterial in Form von Glasfasermatten 36 verkleidet. Auslassteile 38 und 39 haben sich nach aussen erweiternde untere Teile 40 und 41 und sind an den Wänden 34 und 35 befestigt, beispielsweise durch Schweissen.
Die Dämpfersteuerung erfolgt duch ein Wechselventil 50 unter der Steuerung einer elektronischen Schnittstellenschaltung 80. Gemäss den Fig. 1-3 hat das Wechselventil 50 drei mit Öffnungen versehene Teile 51, 52 und 53, die in dem Wechselventilgehäuse 54 auf herkömmliche Weise, beispielsweise durch Presssitz, Schweissen, Hartlöten, usw., fluiddicht aufgenommen sind. In dem Ventilgehäuse 54 sind mit Öffnungen versehene Ventilsitze 56 und 57 fest angeordnet, die das Innere ungefähr in Drittel unterteilen. Ein Kugelventil 58 wird normalerweise durch eine Feder 59 auf den Sitz 56 gedrückt, von der ein Ende in einer Bohrung 53b aufgenommen ist und auf einer Ringschulter 53c sitzt, die eine Bohrung 53a umgibt.
Ebenso ist das Kugelventil 60 normalerweise durch eine Feder 61 auf den Sitz 57 gedrückt, von der ein Ende in einer Bohrung 5 lb aufgenommen ist und auf einer Ringschulter 51c sitzt, die eine Bohrung 51a umgibt.
Die Bohrung 51a enthält eine Drosselstelle 51d. Ein Schieber 64 ist in dem Wechselventilgehäuse 54 zwischen den Ventilsitzen 56 und 57 angeordnet und derart bemessen, dass beide Ventile 58 und 60 gleichzeitig auf ihrem Sitz 56 bzw. 57 sitzen können. Der Schieber 64 hat zwei gerillte Stege 66 und 68, die durch einen genuteten Teil 67 voneinander getrennt sind.
Der Schieber 64 besteht aus einem geeigneten Material, damit er als Kern einer Spule dienen und durch diese bewegt werden kann. Ausserhalb der Stege 66 und 68 befinden sich Stempel 65 bzw. 69.
Gegenseitigen Abstand aufweisende, entgegengesetzt gewickelte Spulen 72 und 74 umgeben das Ventilgehäuse 54 und sind einzeln elektrisch mit einer elektronischen Schnittstellenschaltung 80 über Leitungen 76 bzw. 78 und gemeinsam über eine Leitung 77 verbunden. Die elektronische Schnittstellenschaltung 80 empfängt wenigstens ein Eingangssignal und gewöhnlich mehrere Eingangssignale.
Wie dargestellt liefert ein Strömungs- oder Geschwindigkeitssensor 82 ein Signal über eine Leitung 83, das den Durchsatz durch die Einheit 10 angibt. Ein Raumtemperatursensor 84 liefert ein Signal über eine Leitung 85, das die abgefühlte Temperatur in dem Raum oder der Zone angibt.
Ein Lichtschalter kann als ein Besetzungssensor 86 in dem Sinn dienen, dass davon ausgegangen werden kann, dass die Lampen eingeschaltet sind, wenn ein Raum besetzt ist, so dass ein Signal oder das Nichtvorhandensein eines Signals auf einer Leitung 87 eine Anzeige der Besetzung auf der Basis liefert, ob die Lampen an sind oder nicht. Ein Computer 88 ist in Zweiwegverbindung mit der elektronischen Schnittstellenschaltung 80 über Leitungen 89 und empfängt Information über den Status der Einheit 10. Der Computer 88 kann ein Steuersignal zum Übersteuern der lokalen Steuerung der Einheit 10 liefern, beispielsweise durch Ändern des Temperatursollwertes oder durch Übersteuern des Signals aus dem Lichtschalterbesetzungssensor 86, beispielsweise wenn die Lampen für eine Diavorführung ausgeschaltet sind.
Der Computer 88 könnte auch mit den anderen Anschlüssen, der Lufthandhabungsvorrichtung usw. in Verbindung stehen und wird diese ebenfalls steuern.
Gemäss der Darstellung in Fig. 4 besteht die elektronische Schnittstellenschaltung 80 aus einem Eingangsabschnitt 90, einem Ausgangsabschnitt 92, einem Schaltabschnitt 94 und manuellen Einstellpotentiometern 96-98 zum Einstellen von maximaler und minimaler Geschwindigkeit/Strömung und des Temperatursollwerts. Diese Schaltung enthält die notwendige Hardware um die Verdrahtungsverbindungen zu allen Sensoren, die für den besonderen Verwendungszweck notwendig sind, und die Verbindungen mit dem Wechselventil 50 zu gestatten. Die Verdrahtungsverbindungen für die Abgabe von Daten von dem Sensor an den Computer 88 sind ebenfalls vorgesehen.
Die Eingangssignale an dem Eingangsabschnitt 90 der elektronischen Schnittstellenschaltung 80 aus den einzelnen Sensoren 82, 84, 86 treten in den Eingangsabschnitt 90 ein, nachdem eine geeignete Signalaufbereitung erfolgt ist. Diese Signalaufbereitung kann in dem Sensor selbst oder in der Schnittstellenschaltung über Analog/Digital-Wandler (nicht dargestellt) erfolgen. Diese Signale werden zusammen mit den Signalen aus den Handeinstellpotentiometern 96-98 über den Ausgangsabschnitt 92 zu dem Computer 88 gesendet. Der Eingangsabschnitt 90 ist so aufgebaut, dass er nur ankommende Signale akzeptiert und keine abgehenden Signale sendet. Ebenso wird der Ausgangsabschnitt 92 nur abgehende Signale senden und keine ankommenden Signale akzeptieren. Diese Anordnung gestattet die vollständige Kommunikation mit dem Computer 88 über ein einzelnes verdrilltes Paar Drähte.
Die Computertaktschaltung wird eine besondere Zeitspanne zum Hören auf die Ausgangssignale und dann eine besondere Zeitspanne zum Senden der Signale zu dem Eingangsabschnitt gestatten. Ein weiteres Paar Leistungsdrähte von dem Computer 88 zu der elektronischen Schnittstellenplatine zur Stromversorgung der Sensoren und des Wechselventils ist ebenfalls notwendig.
Der Computer 88 wird die Daten, die er aus dem Ausgangsabschnitt 92 empfängt, interpretieren, und zwar gemäss seinem vorprogrammierten Algorithmus. Zu dem Eingangsabschnitt 90 zurückgeleitete Signale werden das Wechselventil 50 aktivieren oder nicht aktivieren, je nach der Dateninterpretation. Der Computer wird ausserdem neue Befehle aus dem Gebäudemanagementsystem akzeptieren, die die Algorithmusbewertung der lokalen Daten oder der manuellen Sollwerte übersteuern. Das Gebäudemanagementsystem steuert ausserdem weitere Anschlusscomputer, einen Kühler, eine Lufthandhabungsvorrichtung, Pumpen und andere Umgebungssteuerausrüstung sowie Energiemanagementstrategien, wie beispielsweise eine Nachtabsenkungstemperatursteuerung und Lastabschaltung.
Es ist ausserdem möglich, mehrere elektronische Schnitt stellenschaltungen von einem Computer aus zu betreiben, was ein kostengünstigeres System ergibt. Wegen der Lage der Sensoren und der manuellen Sollwerte kann jeder Anschluss unabhängig von anderen an demselben Computer für alle Betriebsarten sein.
Fig. 1 zeigt einen neutralen oder stabilen Zustand, in welchem Sammelkammerluft aus der Sammelkammer 12 über die Leitung 90, die Bohrung 51 a und die Drosselstelle 51 d zu der Kammer 54a geliefert wird. Das auf seinem Sitz befindliche Kugelventil 60 verhindert den weiteren Durchtritt von Sammelkammerluft aus der Kammer 54a zu der Kammer 54b. Die Kammer 54b ist in Fluidverbindung mit den Bälgen 24 und 25 über die Leitung 92, die Abzweige 93 und 94 hat. Die auf ihren Ventilsitzen sitzenden Kugelventile 58 und 60 verhindern den Durchtritt von Luft aus den Bälgen 24 und 25 und aus der Kammer 54b. Der Schieber 64 ist in der Kammer 54b, und die Rillen 66a in dem Steg 66 und 68a in dem Steg 68 gestatten die Fluidverbindung in der gesamten Kammer 54b. Die Kammer 54c ist über die Bohrung 53a in Fluidverbindung mit der Atmosphäre.
Die Bälge 24 und 25 sind nicht vollständig aufgeblasen, so dass sie den Durchtritt von Luft durch den Anschluss gestatten.
Wenn die Abgabe des Anschlusses aufgrund eines örtlichen Zustands verringert werden soll, beispielsweise wegen Überkühlung oder Überhitzung des Raums oder wegen eines Computerbefehls zum Übersteuern des Erwärmung/Kühlung-Sollwerts der Zone, wird die Spule 74 durch die elektronische Schnittstellenschaltung 80 erregt. Die Erregung der Spule 74 bewirkt, dass der Schieber 64 aus der Position nach Fig. 1 in die Position nach Fig. 2 verschoben wird, in der der Stempel 69 das Kugelventil 60 erfasst und es gegen die Vorspannkraft der Feder 61 von seinem Sitz abhebt.
Wenn das Ventil 60 von seinem Sitz abgehoben ist, wird Sammelkammerluft über die Leitung 90, die Bohrung 51 a, die Drosselstelle 51 d, die Kammer 54a und den Ventilsitz 57 zu der Kammer 54b geliefert, wo die Rillen 68a die Verbindung zur Bohrung 52a und zu den Leitungen 92,93 und 94 und damit zu den Bälgen 24 und 25 gestatten, die aufgeblasen werden.
Die Drosselstelle 51d hat typisch einen Durchmesser von 1,52 mm (0,06 Zoll), wodurch die Strömung von Sammelkammerluft und dadurch das Aufblasen der Bälge 24 und 25 begrenzt wird. Die Erregung der Spule 74 kann für eine feste Zeitspanne oder für einen Impuls oder für eine Reihe von Impulsen erfolgen, je nach der Art der Betätigungsquelle.
Beispielsweise kann Überhitzung oder Überkühlung einen einzelnen Impuls nach jeweils einigen Minuten auslösen, bis die Solltemperatur erreicht ist, wogegen das Öffnen des Lichtschalters 86 oder ein Signal aus dem Computer 88 bewirken kann, dass die Spule 74 für eine ausreichende Zeitspanne erregt wird, um das vollständige Aufblasen der Bälge 24 und 25 und das Stoppen der Strömung durch die Einheit 10 zu gestatten. Bei Entregung der Spule 74 kehrt der Schieber 64 in die Position nach Fig. 1 zurück, da die Feder 61 eine Rückstellkraft auf das Kugelventil 60 ausübt, durch das dieses wieder auf seinen Sitz gebracht wird, wenn die Spule 74 entregt ist.
Wenn die Abgabe des Anschlusses auf einen örtlichen Zustand hin vergrössert werden soll, beispielsweise aufgrund von Unterkühlung oder Untererwärmung des Raums oder aufgrund eines Computerbefehls zum Übersteuern des Erwärmung/Kühlung-Sollwerts der Zone, beispielsweise beim Aufwärmen am Morgen zum Beseitigen der Überkühlung, wird die Spule 72 durch die elektronische Schnittstellenschaltung 80 erregt. Die Erregung der Spule 72 bewirkt, dass der Schieber 64 aus der Position nach Fig. 1 in die Position nach Fig. 3 verschoben wird, in der der Stempel 65 das Kugelventil 58 erfasst und es entgegen der Schliesskraft der Feder 59 von seinem Sitz abhebt.
Wenn das Ventil 58 von seinem Sitz abgehoben ist, können die Bälge 24 und 25 über die Leitungen 93 und 94, die Leitung 92, die Bohrung 52a, die Kammer 54b, die Rillen 66a, den Ventilsitz 56, die Kammer 54c und die Bohrung 53a in die Atmosphäre entleert werden, wodurch die Entleerung der Bälge 24 und 25 erfolgt und demgemäss der Zufuhrweg durch die Einheit 10 geöffnet wird. Es ist keine der Drosselstelle 51d entsprechende Drosselstelle in dem Entleerungsweg vorhanden, so dass eine gepulste Erregung der Spule 72 normalerweise erfolgen wird, sofern nicht die vollständige Entleerung der Bälge 24 und 25 erwünscht ist.
Die elektronische Schnittstellenschaltung 80 kann ein Computer unter der Steuerung des Computers 88 sein, so dass er die Einheit 10 in Abhängigkeit von Zonenbedürfnissen steuert, er kann aber durch den Computer 88 übersteuert werden, der die gesamte Anlage steuert.
In einem typischen Betrieb werden, beginnend ab einem stationären Zustand, in welchem der Strömungs- oder Geschwindigkeitssensor 82 zufriedengestellt ist, die Bälge 24 und 25 bis in eine notwendige Position aufgeblasen, um den statischen Kanaldruck zu kompensieren, und der Schieber 64 ist in seiner normalen Position nach Fig. 1. Der statische Kanaldruck wird ansteigen, wenn beispielsweise andere Anschlüsse in der Anlage schliessen. Der Sensor 82 wird die vergrösserte Strömung abfühlen und ein Signal zu der elektronischen Schnittstellenschaltung 80 senden, die die Spule 74 über die Leitungen 77 und 78 erregt, um den Schieber 64 in die Position nach Fig. 2 zu verschieben, in der das Ventil 60 von seinem Sitz abgehoben ist, damit die Bälge 24 und 25 aufgeblasen werden, bis der Sensor 82 wieder zufriedengestellt ist.
Das kontinuierliche oder gepulste Erregersignal wird dann beseitigt, und der Schieber 64 wird in der Position nach Fig. 1 sein. Die Bälge 24 und 25 werden wieder aufgeblasen, bis der Sensor 82 einen Abfall in der Strömung abfühlt. Die Spule 72 wird dann über die Leitungen 76 und 77 erregt, damit der Schieber 64 in die Position nach Fig. 3 verschoben wird, in der das Ventil 58 von seinem Sitz abgehoben ist, um das Entleeren der Bälge 24 und 25 zu bewirken, bis der Sensor 82 wieder zufriedengestellt ist. Die anderen Signale, beispielsweise aus dem Raumtemperatursensor 84 und dem Computer 88, können getrennt oder gemeinsam benutzt werden, um die Spulen 72 und 74 zu betätigen, damit der Schieber 64 verschoben wird und die Ventile 58 und 60 geöffnet werden.
Die besonderen Eingangssignale, die benutzt werden, werden von den besonderen Einzelheiten der Klimaanlage abhängen, und das gewünschte Ansprechen der elektronischen Hardware und Software wird auf der Basis des gewünschten Betriebes entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet sein.
Es ist zwar eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben worden, im Rahmen der Erfindung sind jedoch Änderungsmöglichkeiten gegeben.
Beispielsweise kann ein einzelner Balg in jedem Anschluss benutzt werden, und die Kugelventile 58 und 60 können durch andere geeignete Rückschlagventile ersetzt werden.
Die Erfindung soll deshalb nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche begrenzt sein.