DD140276A5 - Geregelte luftklappenanordnung bei klimaanlagen - Google Patents
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Description
Geregelte Luftklappenanordnung für Klimaanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung eines konstanten Durchflusses um eine verhältnismäßig konstante Abgabemenge von der Quelle eines Luftverteilungssystems oder dgl. zu erhalten und im besonderen auf einen verbesserten Regler für eine· Luftklappenanordnung, welche den Durchfluß klimatisier- . ter Luft regelt und innerhalb eines relativ großen- Bereiches vorgebbarer Durchflußmengen arbeitet,
Charakteristik der bekannten technischen'Lösungen:
In vielen- Gebäuden mit mehreren Räumen, wie z.B. in Bürogebäuden oder Schulen, die in den letzten Jahren gebaut wurden, sind Klimasysteme vorgesehen, die entweder verhältnismäßig
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v/arme oder kalte klimatisierte Luft von einer zentralen Quelle zu den einzelnen Räumen des Gebäudes- führen.' Üblicherweise sind ein oder mehrere Rohre zur Zuführung der Luft in jeden Raum vorgesehen. Häufig ist in dem Rohr eine Luftklappenanordnung oder dgl. angeordnet, um den Fluß der Luft zu einen oder mehreren Verteilern oder Auslaßöffnungen in den.zu klimatisierenden Räumen zu regeln. Die Bewegung der Klappenanordnung kann in Abhängigkeit des Druckes der zugeführten Luft und/oder in Abhängigkeit von Änderungen der Raumtemperatur erfolgen. Die Einstellvorrichtungen für die Bewegung der Klappenanordnung weisen typischerweise Einstellungen für einen maximalen Wert des Flusses der klimatisierten Luft, unabhängig von Änderungen des Druckes der zugeführten Luft auf.
In Verbindung mit klimaanlagen sind Regeleinrichtungen zur Erzielung eines konstanten Durchflusses verschiedenster Art bekannt geworden/Sehr oft wird eine Feder oder ein ähnlicher Kraft erzeugender Teil verwendet, um die Einstellung eines vorgegebenen Flusses zu erhalten. Ein Nachteil der bekannten Anordnungen liegt darin, daß mit einer bestimmten Feder eine Einstellung des Luftdurchflusses nur innerhalb eines relativ engen Bereiches von Durchflußraten möglich ist.- Sollen Durchflußraten außerhalb dieses Bereiches eingestellt werden, so ist es notwendig, die bisher verwendete Feder durch eine Feder mit einer anderen Charakteristik zu ersetzen.
Bei einem früheren bekannten Versuch zur Lösung dieser Probleme wird eine erste Torsionsfeder verwendet, welche eine Kraft entgegengesetzt der Bewegung der Klappenanordnung erzeugt. Eine zweite Torsionsfeder über eine Kraft auf eine . Absperrplatte aus. Die Absperrplatte' ist bezüglich der Klappenanordnung beweglich. Die Lage der Absperrplatte bestimmt die Einstellung des konstanten Flusses des Systems. Die bekannte Anordnung hat einen Arbeitsbereich1zwischen 7 bis 14 m*/m (250 bis 500 cfm) oder einen Regelbereich von 50 %, Es
hat sich jedoch herausgestellt, daß in einigen Fällen es vorteilhaft ist, einen größeren Regelbereich als den 50 %-Bereich der bekannten Anordnung zu erreichen. So ist z.B. bei einigen Anwendungen ein verwendbarer Regelbereich von 1,4 bis 14 nr/m' (50 bis 500 cfm) erforderlich. Bei der vorhin beschriebenen bekannten Anordnung wäre es notwendig, zwei Paare von Federn mit anderen Eigenschaften auszutauschen, um.den gleichen Regelbereich wie bei der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Durch die Erfindung wird ein verhältnismäßig einfacher und billiger Mechanismus zur Regelung eines konstanten Luftdurchflusses, unabhängig von Änderungen des Druckes der zugeführten Luft, durch ein Zuführrohr für sämtliche Einstellungen des Luftdurchflusses vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Regeleinrichtung zu entwickeln. · -
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Änderung der Lage der Luftklappenanordnung innerhalb des Rohres in Abhängigkeit von Änderungen des Druckes der zugeführten klimatisierten Luft eine druckempfindliche Anordnung mit der Klappenanordnung verbunden ist, um einen im wesentlichen .konstanten Luftdurchfluß unabhängig von den Druckänderungen zu erhalten, daß Einstelleinrichtungen zur Festlegung des gewünschten konstanten Luftdurchflusses vorgesehen sind, die einen ersten, eine erste Kraft erzeugenden Teil aufweisen, der entgegengesetzt zur druckempfindlichen Anordnung wirkt,, um der Bewegung der Klappenanordnung bei einer· bestimmten Einstellung des Luftdurchflusses entgegenzuwirken und die einen zweiten, eine zweite Kraft erzeugenden Teil aufweisen, der gleichfalls entgegengesetzt zur druckempfind-
· . — 4 —
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lichen Anordnung wirkt, um der Bewegung der Klappenanordnung' weiter entgegenzuwirken, wenn der Luftdurchfluß unter die eingestellte Menge sinkt.
Ausführungsbeispiel: , , . .
Die Erfindung samt ihren weiteren Merkmalen und Vorteilen ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläu^- tert, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. Es zeigen:
Fig. 1: einen Schnitt durch ein Zuführrohr mit einer Luftklappenanordnung und einem Regler nach der Erfindung, wobei die Klappenanordnung in einer ersten Arbeitsstellung gezeigt ist,
Pig. 2: einen Schnitt ähnlich Pig. 1, jedoch mit der Klappenanordnung in einer zweiten Arbeitsstellung und
Pig. 3: die Klappenanordnung und den Regler nach der Erfindung in einer Ansicht von hinten.
Gemäß Pig. 1 ist eine Luftklappenanordnung 10 in einem Zuführrohr 12 untergebracht. Die Klappenanordnung kann um eine Achse 14 verschwenken, die sich quer zu den in Abstand befindlichen Seitenwänden (von denen bloß eine gezeigt ist) des Rohres 12 erstreckt. Die Anordnung 10, die frei um die Achse 14 verschwenkbar ist, reguliert den Durchfluß der klimatisierten Luft durch eine Öffnung 16, die von Einlaßplatten 18 und 20 begrenzt ist. Die Luftklappenanordnung 10 weist eine Luftklappe 22 auf, die in Abhängigkeit von einer druckempfindlichen Anordnung 24 verschwenkt wird. Die druckempfindliche Anordnung 24 kann als aufblasbarer Balg oder Blase ausgebildet sein, wobei der Püllzustand derselben'in direkter Beziehung zu dem Druck der oberhalb der Einlaßplatten 18 und 20 zugeführten Luft steht. Der Püllzustand der Blase 24 wird
durch den Luftdurchfluß durch eine Röhre 26 mit einer Einlaßöffnung 27 bestimmt. Durch das Pullen der Blase in Abhängigkeit von Änderungen des Druckes der zugeführten Luft wird ein konstanter Wert des Flusses der klimatisierten Luft stromabwärts der Einlaßplatten erreicht, unabhängig von Änderungen des Druckes der zugeführten Luft. Die Füllung der Blase 24 ändert sich direkt mit Änderungen des Druckes der stromaufwärts zugeführten Luft. Wenn daher der Druck der Luft ansteigt, vergrößert sich die Füllung der Blase 24, wodurch die Klappenanordnung 10 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird und die v/irksame Größe der Öffnung 16 verringert. Wenn dementsprechend der.Druck der stromaufwärts zufließenden Luft sinkt, entleert sich die Blase 24, wodurch die Klappenanordnung gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird und die wirksame Größe der Öffnung. 16 vergrößert.
Es wird daher ein im wesentlichen konstanter Luftfluß durch das Zuführrohr 12 den verschiedenen Auslaßöffnungen oder Verteilern, die in den zu klimatisierenden Räumen angeordnet sind, zugeführt.
Die Luftklappenanordnung 10 ist zur Regelung des Luftdurchflusses geeignet, wenn der Druck der zugeführten Luft in einen Bereich zwischen etwa 25 mm WS bis etwa 127 mm WS (ein Zoll w.g. bis 5 Zoll w.g.) liegt. Darüber hinaus"ist es jedoch wünschenswert, daß mit Hilfe der Klappenanordnung der Luftdurchfluß bei verschiedenen Werten konstanten Durchflusses, wie z.B. zwischen 1,4 nr/m bis 14 nr/m (50 bis 500 cfm) geregelt werden kann. Der Regler für die Klappenanordnung muß daher so eingerichtet sein, daß die druckempfindliche Blase 24 die richtige Bewegung der Klappenanordnung 10 bei jeder Druckänderung innerhalb von Druckbereichen zwischen 25.mm WS bis 127 mm WS unabhängig von der jeweiligen Einstellung des konstanten Durchflusses ermöglicht.
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Um dies zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung Einstelleinrichtungen vor, um Werte konstanten Luftdurchflusses unabhängig von dem jeweiligen Druck der zugeführten Luft stromaufwärts der Öffnung 16 zu erhalten. Diese Einrichtungen -weisen erste und zweite Kraft erzeugende Teile auf, die hier als erste Feder 28 und als zweite Feder 30 dargestellt sind. Die Federn sind in geeigneter Weise an einem Hebelsystem mit Hebelarmen 32, 34 und 36 angebracht. Der Arm 32 kann um einen Stift 35 verschwenken. Dieser Stift ist an der Innenseite an der Seitenwand 11 der Röhre 12, z.B. mittels geeigneter Bolzen und Muttern angeordnet. Der Hebelarm 34 ist um einen Stift 37 verschwenkbar, der seinerseits an dem Ende 33 des Armes 32 angeordnet ist. Der Arm 36 ist am Punkt 38 schwenkbar an den Arm 34 angelenkt. Der Arm 36 ist im wesentlichen U-förmig ausgebildet und weist eine flanschartige Oberfläche 39 auf. Haltestege 17 verbinden den Arm 36 mit der Achse 14. Ein zweiter Teil 40 ist mit dem Teil 39 verbunden und stellt eine axiale Verlängerung desselben dar.
Die Blase 24 ist an dem Teil 40 befestigt und zwischen der oberen Oberfläche 42 des Teiles und der unteren Oberfläche 44 der Luftklappe 22 angeordnet. .Die Winkellage des Teiles 40 innerhalb des Zuführrohres bestimmt den Wert des konstan-* ten Luftdurchflusses unterhalb der Öffnung 16.
Y/enn beispielsweise die anfängliche Einstellung des Teiles 40 durch Verdrehen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn in Richtung oder von der oberen Platte 18 geändert wird, so ist es dementsprechend, erwünscht, den Wert des konstanten Luftdurchflusses durch die Öffnung 16 zu senken oder zu erhöhen.
Ein Ende der ersten Feder 28 ist an dem Arm 36 und ein Ende der zweiten Feder 30 ist an dem Arm 34 befestigt. Das andere Ende jeder der beiden Federn ist an einem mit der Luftklappe
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22 verbundenen Teil 46 befestigt. Die Pedern rufen eine Rückstellkraft für die Klappenanordnung. 10 entgegengesetzt -der von der Blase'24 erzeugten Kraft hervor. In der Folge ermöglichen die von den Pedern 28 und 30 erzeugten Rückstellkräfte,daß die Blase die Luftklappenanordnung in tatsächlicher Abhängigkeit von der gewünschten Einstellung des konstanten Luftdurchflusses bewegt. Bei Pehlen jeglicher Rückstellkräfte würde jede Füllung der Blase 24 in einer freien Verschwenkung der Luftklappe 22 im Uhrzeigersinn führen.
Wenn im. Betrieb der maximale Wert des konstanten Luftdurchflusses gewünscht wird, erzeugt die Feder 28 die einzige Rückstellkraft für die Luftklappenanordnung 10. Der maximale Wert des Luftdurchflusses kann z.B. 14 iir/m (500 cfm) betragen. In diesem Pail werden die Teile 36 und 40 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so daß der maximale Luftdurchfluß durch die Öffnung 16 erhalten wird. Die anfängliche Lage der Teile 36 und. 40 für einen vorgegebenen konstanten Wert des Luftdurchflusses'wird durch nicht gezeigte Einrichtungen erhalten, z.B. durch eine pneumatische Betätigung, die von einem Raumthermostaten gesteuert wird und in Wirkverbindung mit der Achse 14 steht. Die Luftltlappenanordnung 10 wird anfänglich so eingestellt, daß ein maximaler Luftdurchfluß bei minimalem Druck, z.B. bei 25,4 mm WS (1 Zoll w.g.) erreicht wird. Wenn nun der Druck ansteigen sollte, erhöht sich der Füllzustand der Blase, die die Klappenanordnung 10 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei das Ausmaß der Verschwenkung in direkter Beziehung zu dem Anstieg des Druckes der zugeführten Luft stromaufwärts der Öffnung 16 steht. Die erste Feder 28 wird auf Grund der Verschwenkung des Teiles 46, an dem sie befestigt i-st, gestreckt, wobei deren Rückstellkraft ansteigt, v/enn die Klappenanordnung im Uhrzeigersinn verschwenkt. Für die Maximaleinstellung des Durchflusses stellt die Feder 28 die einzige Rückstellkraft für die Klappenanordnung zur Verfügung, da auf Grund der Lage des Hebels 34 die
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Feder 30 in ihrer entspannten hz\\, wirkungslosen Lage bleibt (Fig. D.
Bei Einstellungen des Durchflusses unterhalb des Maximums, d.h. bei jeder Einstellung zwischen 1,4 und 1-2,6 rrr/m (50 bis 450 cfm) werden die Teile 36 und 40 sowie die Blase 24 mittels der schwenkbaren Teile 36 und 40 innerhalb des Zuführrohres durch Verdrehen im Uhrzeigersinn eingestellt. Die tatsächliche Anfangslage der Teile 36 und 40 ist durch den gewünschten Wert des konstanten Durchflusses bestimmt, wozu z.B. ein Raumthermostat herangezogen werden kann.
Wie der Pig. 2 deutlich entnommen werden kann, werden die Arme 36 und 40 bei Einstellung geringer Durchflußraten im Uhrzeigersinn in Richtung der Platte 18 verschwenkt. Der Hebelarm 34 wird daher um den Punkt 38 so verschwenkt, daß die zweite Feder 30 eine Rückstellkraft, zusätzlich zur vorhin beschriebenen Rückstellkraft auf Grund der Feder 28, ausübt. Somit aktiviert die Bewegung des Armes 34 die zweite Feder. Es wird daher bei minimalem Druck und einem Wert des Durchflusses unterhalb des Maximums die Größe der Öffnung 16 etwas verkleinert. Wenn der Druck der zugeführten Luft stromaufwärts der Öffnung 16 ansteigt, wird die Blase 24 aufgeblasen und hierdurch die Klappenanordnung einschließlich des Teiles 46 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Als Folge v/erden die erste und die zweite Feder 28 bzw. 30 weiter gestreckt und hierdurch die von ihnen hervorgerufenen Kräfte erhöht. Y/erm daher auf Grund der anfänglichen Einstellung der Teile 36 und 40 innerhalb des Rohres 12 die zweite Feder 30 wirksam geworden ist, erfolgt bei gleicher Änderung des Druckes der zugeführten Luft eine geringere Winkelverschwenlcung der Klappenanordnung. D.h., daß bei Einstellung .geringerer Durchflußmengen die Klappenanordnung bei gleicher Änderung des Druckes der zugeführten Luft um einen kleineren Winkel verschwenkt wird. Die Fig. 2 zeigt, wie die beiden
Federn 28 und 30 bei einer Verschwenkung der Klappenanordnung 10 zusammen mit dem Teil 46 in Richtung der Platte 18 gestreckt werden.
Bei Einstellung des maximalen Durchflusses erzeugt die Feder 28 im Betrieb selbst die Rückstellkraft für die Klappenanordnung 10, um deren Verschwenkung auf Grund der Füllung der Blase 24 zu regeln und einen konstanten Durchfluß- zu erhalten
Die durch die Feder 28 erzeugte Kraft vergrößert sich;, wenn die Klappenanordnung 10 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, und hierdurch die Feder gestreckt wird.
Bei Einstellung kleinerer Durchflußraten erzeugt die Feder 30. zusätzlich zu der Kraft der Feder 28 eine Rückstellkraft. Auf Grund dieser zusätzlichen Rückstellkraft wird die Verschwenkbewegung der Klappenanordnung 10 für einen bestimmten Luftdruck reduziert, verglichen mit der Bewegung der Anordnung bei Einstellung des maximalen Flusses und der gleichen Druckänderung.
Gemäß Fig. 3 ist jede der beiden Federn 28 und 30 an drehbaren Schrauben 50 und 52, welche die Enden des Teiles 46 durchsetzen, befestigt. Die Schrauben 50 und 52 sind einstellbar, wodurch die anfängliche Spannung der Federn zum Ausgleich von Toleranzen gewählt werden kann.
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Claims (10)
- Erfindungsanspruch.: '1. Geregelte Luftklappenanordnung bei Klimaanlagen zur Steuerung des Luftflusses durch ein Zufuhrrohr, gekennzeichnet dadurch, daß zur Änderung der Lage der Luftklappenanordnung innerhalb des Rohres in Abhängigkeit von Änderungen des Druckes der zugeführten klimatisierten Luft eine druckempfindliche Anordnung (24) mit der Klappenanordnung (10) verbunden ist, um einen im wesentlichen konstanten Luftdurchfluß unabhängig von den Druckänderungen zu erhalten, daß Einstelleinrichtungen zur Festlegung des gewünschten konstanten Luftdurchfluss.es vorgesehen sind, die einen ersten, eine erste Kraft erzeugenden Teil (28) aufweisen, der entgegengesetzt zur druckempfindlichen Anordnung wirkt, um der Bewegung der Klappenanord- _nung bei einer bestimmten Einstellung des Luftdurchflusses entgegenzuwirken und die einen zweiten, eine zweite Kraft erzeugenden Teil (30) aufweisen, der gleichfalls entgegengesetzt zur druckempfindlichen Anordnung .wirkt, um der Bewegung der Klappenanordnung weiter entgegenzuwirken, wenn der Luftdurchfluß unter die eingestellte Menge sinkt. .
- 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die " Einstelleinrichtungen einen schwenkbaren Teil (40) auf-. weisen, der an der Klappenanordnung angebracht und in dem Luftdurchflußweg innerhalb, des Rohres angeordnet ist, wobei die Winkellage dieses Teiles den Wert des konstanten Luftdurchflusses bestimmt.
- 3. Anordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine Einrichtung (34) vorgesehen iä;, welche bei Einstellung des maximalen.konstanten Luftdurchflusses den zweiten, eine Rückstellkraft erzeugenden Teil außer Wirkung bringt. : : > .
- 4. Anordnung nach, einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Einstelleinrichtungen zur Erzeugung einer ersten Kraft beim höchsten Wert des konstanten Luftdurchflusses sowie zur Erzeugung einer zweiten Kraft bei Werten unterhalb dieses Höchstwertes eingerichtet sind, wobei der Betrag,- unr den die ·Klappenanordnung mittels der druckempfindlichen Anordnung bei gleicher Druckanordnung der zugeführten Luft bewegt wird abnimmt, wenn die Menge des konstanten Luftdurch-.flusses verringert wird.
- 5. Anordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß eine Einrichtung (34) vorgesehen ist, welche bei Einstellung des maximalen konstanten Luftdurchflusses; die Erzeugung der zweiten Kraft verhindert.
- 6. Anordnung nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Größe der ersten bzw. der zweiten Kraft im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit und direkt proportional zur Zunahmegeschwindigkeit des Druckes der zugeführten klimatisierten Luft zunimmt.
- 7. Anordnung nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des Zuführrohres (12) eine schwenkbare Luftklappe (22) angeordnet ist, daß .zur Änderung deren Lage in Abhängigkeit von Änderungen des Druckes der zugeführten Luft und um.somit einen .im wesentlichen konstanten von den Druckänderungen unabhängigen Ludtdurchfluß zu erhalten im Zufuhrrohr eine druckempfindliche Anordnung (24) mit der Klappe (22) verbunden ist, daß ein drehbarer Teil (34, 36, 40) mit der druckempfindlichen Anordnung verbunden und innerhalb des Durchflußweges der klimatisierten Luft angeordnet ist, wobei die,Winkellage des Teiles innerhalb des Rohres den Wert des konstanten Luftdurchflusses festlegt, daß Einstelleinrichtungen zur Regelung des Wertes des konstanten- 12209 SLuftdurchflusses vorgesehen sind, die eine erste Feder (28) aufweisen, die bei einem ersten eingestellten Wert: des konstanten Luftdurchflusses eine gegen die Bewegung der Luftklappe gerichtete Kraft erzeugt, wobei ein Ende der ersten Feder an dem drehbaren Teil und das andere Ende an dpr Luftklappe (22;46) befestigt ist und eine Bewegung der Luftklappe durch die druckempfindliche Anordnung bezüglich des drehbaren Teils die von der ersten Feder hervorgerufene Kraft vergrößert, daß die Einstellvorrichtungen eine zweite Feder (JO) aufweisen, die eine weitere gegen die Bewegung der Luftklappe gerichtete Kraft erzeugt, wenn der Wert des konstanten Luftdurchflusses durch eine Bewegung der Luftklappe verringert wird, wobei ein Ende der zweiten Feder an der Luftklappe (22;46) und das andere Ende an einem Hebelarm (34) befestigt ist, der seinerseits mit dem drehbaren Teil (40) verbunden ist, wobei die gegenseitige Verbindung von Hebelarm, zweiter Feder und drehbaren Teil bei dem ersten eingestellten Wert des konstanten Luftdurchflusses die zweite Feder in entspanntem Zustand hält, bei- Werten des Luftdurchflusses unterhalb dieses ersten Wertes die zweite Feder jedoch aktiviert wird und eine Bewegung der Luftklappe bezüglich des drehbaren Teils bei diesen verminderten Werten des Luftdurchflusses eine Vergrößerung der von der ersten und zweiten Feder hervorgerufenen Kräfte zur Folge hat.
- 8. Anordnung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Ende jeder der beiden Federn Einstelleinrichtungen (.50; 52) angeordnet sind, um die Anfangs spannung jeder Feder festlegen zu können.
- 9. Verfahren zur Regelung der Wirkung einer Klappenanordnung, die den Luftdurchfluß durch ein Zufuhrrohr bestimmt, gekennzeichnet dadurch, daß ein dem Druck der zugeführten klimatisierten Luft entsprechendes Signal- i3 -zur Regelung der Lage der Klappenanordnung in dem Zufuiirrohr herangezogen wird, um einen im wesentlichen konstanten, von Druckänderungen unabhängigen Luftdurchfluß zu erhalten, daß bei dem maximalen eingestellten "-Iiuftdurchfluß eine erste Kraft erzeugt wird, welche der Bewegung der Klappenanordnung entgegenwirkt, sobald sich deren Lage auf Grund eines Anstiegs des Drucks der zugeführten Luft ändert und daß bei verringerten Werten des Luftdurchflusses eine zweite Kraft erzeugt wird, wobei die erste und die zweite Kraft gemeinsam der Bewegung der Klappe entgegenwirken.
- 10. Verfahren nach Punkt S, gekennzeichnet dadurch, daß die.Größe der ersten und der zweiten Kraft im wesentlichendirekt proportional zu dem Anstieg des Luftdruckes gewählt wird. .Hierzu_JLSeiten Zeichnungen
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