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Die
Erfindung betrifft eine Lüftungsventilanordnung mit zwei
Ventilöffnungen in einer Ventilplatte, deren Öffnungsgrad
durch ein gemeinsames Ventilelement einstellbar ist, das gegenüber
der Ventilplatte verdrehbar ist.
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Eine
derartige Lüftungsventilanordnung ist beispielsweise aus
US 6,763,677 B1 bekannt.
Eine derartige Lüftungsventilanordnung wird vielfach auch als ”Schmetterlingsventil” bezeichnet.
Die beiden Ventilöffnungen sind in zwei Quadranten eines
Kreises angeordnet. In den beiden anderen Quadranten des Kreises
ist die Ventilplatte undurchlässig. Das Ventilelement hat
eine ähnliche Ausgestaltung, d. h. es weist eine kreisförmige
Ausgestaltung auf, bei der in zwei Quadranten Öffnungen
angeordnet sind. Wenn die Öffnungen im Ventilelement mit
den Ventilöffnungen in Überdeckung kommen, dann
ist die Lüftungsventilanordnung vollstän dig geöffnet.
Wenn hingegen die geschlossenen Quadranten des Ventilelements die
Ventilöffnungen überdecken, dann ist die Lüftungsventilanordnung
geschlossen. Zwischenstellungen sind möglich. Eine der
Ventilöffnungen ist mit der Saugseite einer Belüftung
und die andere Ventilöffnung mit der Druckseite verbunden,
so dass über die beiden Ventilöffnungen ein Luftaustausch mit
dem Inneren eines Containers erfolgen kann. Die frisch zugeführte
Luft wird einem im Container zirkulierenden Luftstrom beigemischt.
Hierzu ist die Lüftungsventilanordnung in eine Stirnwand
eines Transportcontainers eingebaut. Der Öffnungsgrad der
Ventilanordnung wird manuell eingestellt.
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US 7,171,821 B2 zeigt
eine Temperatursteuereinheit mit einer Belüftungsanordnung,
bei der eine Klappe vorgesehen ist, die eine Öffnung verschließt oder
in unterschiedlichen Öffnungsgraden freigibt. Diese Klappe
kann in unterschiedlichen Winkelstellungen arretiert werden. Sensoren
sind vorgesehen, um ein Bedienungspersonal zu alarmieren, wenn die Lüftungsventilanordnung
verstellt werden soll. Allerdings ist dies relativ umständlich.
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Aus
US 6,595,847 B1 ist
eine Lösung für eine Lüftungsventilanordnung
bekannt geworden, bei der die Klappe durch einen Motor verstellt
werden kann. Der Motor dreht einen Hebel, der wiederum auf die Klappe
wirkt. Eine derartige Motorkonstruktion ist aufwändig,
zumal sie eine relativ große Ventilöffnung beeinflussen
muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand eine
große Bandbreite an Steuerungsmöglichkeiten zu
schaffen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Lüftungsventilanordnung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, dass parallel zu zumindest
einer Ventilöffnung ein Lüftungskanal, dessen
Strömungsquerschnitt durch ein motorisch gesteuertes Ventil
einstellbar ist, angeordnet ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung kann man zum Einen den Luftaustausch zwischen
dem Container und der Umgebung durch die Ventilöffnungen
beeinflussen, indem man das Ventilelement verstellt. Dies kann durch
eine Bedienungsperson erfolgen, die das Ventilelement gegenüber
der Ventilplatte dreht, wie dies bisher schon bekannt ist. Zusätzlich
kann man den Luftaustausch dadurch beeinflussen, dass man den Lüftungskanal
durch das motorisch gesteuerte Ventil mehr oder weniger weit öffnet.
Für das motorisch gesteuerte Ventil ist ein motorischer
Antrieb erforderlich, der auf vielerlei Weise gesteuert werden kann,
beispielsweise durch eine Fernbedienung von einem Bediener oder
automatisch über einen Regelkreis, der entsprechende Sensoren
enthält. Man hat bei einer derartigen Lüftungsanordnung
also die Wahl, welche Einstellmöglichkeit man für
die Lüftungsventilanordnung wählen möchte.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass der Lüftungskanal bei geöffnetem
Ventil einen größeren Strömungswiderstand
aufweist als die zugeordnete Ventilöffnung bei größtem Öffnungsgrad.
Man macht sich hierbei den Umstand zunutze, dass Waren oder Güter
im Transportcontainer, bei denen eine automatisch geregelte Belüftung
sinnvoll ist, relativ wenig atmen bzw. ausgasen, während
Güter, die mehr ausgasen und dementsprechend eine größere Luftzufuhr benötigen,
in der Regel eine einfache, manuell verstellbare Belüftung
vertragen. Da ein Ventil mit einer kleinen Ventilöffnung
einen entsprechend weniger aufwändigen Antrieb erfordert,
kann die Lüftungsventilanordnung insgesamt mit geringem
Aufwand, d. h. sowohl leicht als auch kostengünstig, ausgestaltet werden.
Wenn die automatische Regelung aktiv sein soll, dann wird das Ventilelement
so verstellt, dass die Ventilöffnungen geschlossen sind.
Wenn der Luftaustausch durch die Lüftungsventilanordnung nur
manuell eingestellt werden soll, dann wird die automatische Regelung
so gesteuert, dass sie das motorisch gesteuerte Ventil schließt
und das Ventilelement wird relativ zur Ventilplatte so verdreht,
dass der Öffnungsgrad der Ventilöffnungen die
gewünschte Größe hat.
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Vorzugsweise
weist der Lüftungskanal eine Mündung in der Ventilplatte
auf, die durch das Ventilelement verschließbar ist. Damit
kann man auf einfache Weise dafür sorgen, dass man entweder
eine manuelle Einstellung oder eine automatische Einstellung der
Lüftungsventilanordnung vornimmt. Wenn man die Ventilöffnungen
freigibt, wird das Ventilelement so verdreht, dass das motorisch
gesteuerte Ventil keine Wirkung mehr entfalten kann. Die Mündung
des Lüftungskanals ist dann nämlich verschlossen,
so dass auch eine versehentliche Betätigung des dem Lüftungskanal
zugeordneten Ventils keine Änderung der Belüftungssituation
mit sich bringt.
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Vorzugsweise
weist das Ventil eine Schließfeder auf und ein Antrieb
wirkt in Öffnungsrichtung auf ein Hilfsventilelement. Damit
lässt sich der Antrieb relativ einfach ausgestalten. Die
Schließfeder sorgt dafür, dass das Hilfsventilelement
in Schließrichtung vorgespannt ist.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass das Hilfsventilelement an einem Stößel
angeordnet ist und der Antrieb eine mit dem Stößel
zusammenwirkende Nockenscheibe aufweist. Je nach der Winkelstellung,
die die Nockenscheibe gegenüber dem Stößel
einnimmt, wird dann das Hilfsventilelement mehr oder weniger weit
vom Ventilsitz abgehoben. Da man die Winkelstellung der Nockenscheibe
sehr genau einstellen kann, lässt sich auch der Öffnungsgrad
dieses Ventils relativ genau einstellen.
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Bevorzugterweise
ist das Hilfsventilelement durch einen Druckunterschied von seinem
Ventilsitz abhebbar. Die Schließfeder ist also entsprechend
dimensioniert. Bei gekühlten Transportcontainern kann es
vorkommen, dass beispielsweise nach dem kurzzeitigen Öffnen
einer Tür warme Luft in das Innere des Transportcontainers
dringt und beim Abkühlen dann einen Unterdruck im Transportcontainer
bewirkt. Um zu verhindern, dass der Transportcontainer durch den
Unterdruck beschädigt wird, kann das Hilfsventilelement
vom Ventilsitz abheben, so dass ein Druckausgleich stattfinden kann.
Das Hilfsventilelement ist allerdings nach wie vor von dem Antrieb betätigbar.
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Vorzugsweise
weist das Hilfsventilelement eine Bewegungsrichtung parallel zur
Ventilöffnung auf. Diese Ausgestaltung hat zwei Vorteile.
Man kann dann den Strömungsweg für die von außen
nach innen oder von innen nach außen fließende
Luft im Inneren des Containers für beide Steuerungsarten gleich
gestalten, d. h. im In neren des Containers ergibt sich praktisch
die gleiche Luftströmung unabhängig davon, ob
diese Luftströmung durch das Zusammenwirken von Ventilöffnungen
und Ventilelement oder von Ventilsitz und Hilfsventilelement gesteuert wird.
Dementsprechend sind im Inneren des Transportcontainers auch keine
nennenswerten Änderungen erforderlich. Darüber
hinaus kann man mit einer derartigen Anordnung die Baugröße
für die Lüftungsventilanordnung in eine Richtung
senkrecht zu den Ventilöffnungen klein halten. Die Baugröße
der Lüftungsventilanordnung wird daher nicht übermäßig vergrößert.
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Vorzugsweise
ist parallel zu beiden Ventilöffnungen jeweils ein Lüftungskanal
vorgesehen. Damit lässt sich sowohl das Einströmen
der Luft in den Transportcontainer als auch das Ausströmen
der Luft aus dem Transportcontainer durch den Lüftungskanal
bewerkstelligen. Dies ergibt günstige Strömungsverhältnisse.
Es kann ohne größere Schwierigkeiten immer genau
soviel Luft in den Container einströmen, wie Luft aus dem
Transportcontainer abströmt.
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Vorzugsweise
ist jedem Lüftungskanal ein motorisch verstellbares Ventil
zugeordnet. Damit lässt sich in jedem Lüftungskanal
der Strömungsquerschnitt verändern, um eine zufrieden
stellende Luftstromsteuerung zu bewirken.
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Vorzugsweise
weisen beide Ventile einen gemeinsamen Stellmotor auf. Dies hält
die Baukosten niedrig. Man benötigt nur einen Motor, um
die beiden Ventile zu steuern. Darüber hinaus ist es auf
diese Weise relativ einfach, beide Ventile mit einer vorbestimmten
Abhän gigkeit voneinander zu steuern. Im einfachsten Fall
kann man dafür sorgen, dass der Öffnungsgrad oder
der Strömungsquerschnitt beider Lüftungskanäle
immer gleich gehalten werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass beide Lüftungskanäle
im gleichen Quadranten der Ventilplatte münden. Sie können dann
von einem ”Flügel” des Ventilelements
abgedeckt werden. Vor allem ist es auf diese Weise besonders einfach
möglich, beide Ventile durch den gleichen Antrieb zu steuern.
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Die
Aufgabe wird auch durch einen Transportcontainer mit einer derartigen
Lüftungsventilanordnung gelöst.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Lüftungsventilanordnung in perspektivischer Darstellung,
teilweise im Aufriss,
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2 die
Lüftungsventilanordnung von oben mit geschlossenen Ventilen,
teilweise im Aufriss und
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3 die
Darstellung nach 2 mit geöffneten Ventilen.
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Eine
Lüftungsventilanordnung 1 weist eine Basis 2 auf.
In einem Abstand zu der Basis 2 ist eine Ventilplatte 3 angeordnet.
Zwischen der Basis 2 und der Ventilplatte 3 befindet
sich ein Gehäuse 4, das in an sich bekannter Weise
in zwei Kammern 17, 18 (2) aufgeteilt
ist.
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Jeder
Kammer 17, 18 ist eine Ventilöffnung 5, 6 in
der Ventilplatte 3 zugeordnet. Jede Ventilöffnung 5, 6 kann
durch eine luftdurchlässige Abdeckung, beispielsweise ein
feinmaschiges Gitter oder Netz, abgedeckt sein, so dass das Eindringen
von Fremdkörpern verhindert werden kann.
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Die
Ventilplatte weist eine zentrische Öffnung 7 auf,
in der ein nicht näher dargestelltes Ventilelement drehbar
gelagert werden kann. Das Ventilelement hat eine Form, die, bis
auf eine weiter unten dargestellte Ausnahme, der Form der Ventilplatte 3 entspricht,
d. h. auch das Ventilelement weist Öffnungen in zwei punktsymmetrisch
angeordneten Quadranten auf, während es in den beiden anderen
Quadranten eine geschlossene Fläche bildet. Wenn diese Öffnungen
mit den Ventilöffnungen 5, 6 zur Überdeckung
gebracht werden, dann weist die Lüftungsventilanordnung
ihre größte Durchlässigkeit auf, d. h. der
Luftaustausch durch die Lüftungsventilanordnung 1 kann
praktisch ungehindert erfolgen. Wenn das Ventilelement gegenüber
der Ventilplatte 3 etwas verdreht wird, beispielsweise
um etwa 45°, dann werden die Ventilöffnungen 5, 6 in
etwa halbiert. Typischerweise ist der Zusammenhang zwischen dem Öffnungswinkel
und dem Luftaustausch jedoch nicht linear. Wenn das Ventilelement
so verdreht wird, dass die Öffnungen im Ventilelement mit
den massiven Bereichen der Ventilplatte in Überdeckung
kommen, dann sind die Ventilöffnungen 5, 6 verschlossen.
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Zusätzlich
weist die Ventilplatte 3 noch Mündungen 8 (nur
eine dargestellt) von Lüftungskanälen 9 auf.
Entsprechende Öffnungen sind im Ventilelement nicht vorhanden.
Der dargestellte Lüftungskanal 9 ist strömungstechnisch
parallel zur Ventilöffnung 6 angeordnet. Ein entsprechender
Lüftungskanal 9 ist für die Ventilöffnung 5 vorgesehen.
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Jedem
Lüftungskanal 9 ist ein kleines Ventil 10 zugeordnet,
mit dessen Hilfe der Strömungsquerschnitt durch den Lüftungskanal 9 einstellbar
ist. Das Ventil 10 weist ein Hilfsventilelement 11 auf,
das mit einem Ventilsitz 12 zusammenwirkt. Das Hilfsventilelement 11 ist
an einem Stößel 13 angeordnet. Der Stößel 13 ist
durch eine Schließfeder 14 belastet. Das Hilfsventilelement 11 liegt
in der von 1 nicht sichtbaren Seite unter
der Wirkung der Schließfeder 14 am Ventilsitz 12 an.
Um das Ventil 10 zu öffnen, wird der Stößel 13 von
einer Nockenscheibe 15 gegen die Kraft der Schließfeder 14 betätigt.
Die Nockenscheibe 15 ist durch einen elektrischen Motor 16 angetrieben.
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Die
Winkelstellung der Nockenscheibe 15 bestimmt den Öffnungsgrad
des Ventils 10. Die Winkelstellung kann über den
Motor 16, der hierzu beispielsweise als Schrittmotor ausgebildet
sein kann, relativ genau eingestellt werden.
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Die
Schließfeder 14 ist so dimensioniert, dass sie
zwar unter normalen Umständen das Hilfsventilelement 11 mit
ausreichender Schließkraft am Ventilsitz 12 hält.
Wenn jedoch im Transportcontainer ein Unterdruck auftreten sollte,
beispielsweise weil warme Luft dort abgekühlt wird und
sich zusammenzieht, dann bewirkt der Unterdruck, dass das Hilfsventilelement 11 vom
Ventilsitz 12 abgehoben wird und zwar solange, bis ein
Druckausgleich stattgefunden hat.
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2 zeigt
die Lüftungsventilanordnung 1 mit geschlossenen
Ventilen 10, und gleiche Elemente wie in 1 sind
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Erkennbar sind hier auch
die beiden Kammern 17, 18 im Gehäuse 4.
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Beide
Ventile 10 sind vom gleichen Motor 16 angetrieben
und auch über die gleiche Nockenscheibe 15. Man
kann auch für beide Ventile 10 unterschiedliche
Nockenscheiben verwenden, die aber drehfest miteinander verbunden
sind und vom gleichen Motor 16 angetrieben sind. Damit
lässt sich auf einfache Weise eine Zuordnung zwischen den Öffnungsgraden
der beiden Ventile 10 erreichen. Die beiden Ventile 10 können
dabei sehr wohl unterschiedliche Öffnungsgrade aufweisen.
Beide Ventile 10 sind im Übrigen gleich aufgebaut.
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3 zeigt
die Lüftungsventilanordnung 1 mit geöffneten
Ventilen 10, d. h. die Hilfsventilelemente 11 sind
von den entsprechenden Ventilsitzen 12 abgehoben. Hierzu
ist die Nockenscheibe 15 um etwa 180° verdreht
worden.
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Anstelle
den Öffnungsgrad der Ventile 10 genau zu steuern,
kann auch vorgesehen sein, die Ventile 10 immer nur vollständig
zu öffnen oder vollständig zu schließen
und den Luftaustausch dadurch zu steuern, dass man das Tastverhältnis
verändert, also das Verhältnis der Zeit, in der
die Ventile 10 geöffnet sind, zu der Dauer einer
Periode vom Öffnen des Ventils 10 bis zum erneuten Öffnen
des Ventils 10, wenn das Ventil 10 dazwischen
geschlossen war.
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Die
Lüftungsventilanordnung 1 kann zum größten
Teil aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, wodurch sie leicht
und gleichzeitig korrosionsfest wird. Zweckmäßigerweise
wird allerdings der Motor 16 einen gewissen Metallanteil
aufweisen. Auch die Nockenscheibe 15 und die Stößel 13 können
alternativ aus Metall gefertigt werden. Sie erhöhen aber
die Masse der Lüftungsventilanordnung nicht nennenswert.
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Der
Stößel 13 eines jeden Ventils 10 ist
parallel zur Ventilplatte 3 bewegbar. Man kann den Stößel 13 also
mit einer vergleichsweise großen Länge, auch mit
einer vergleichsweisen großen Betätigungslänge,
versehen, ohne die Baugröße der Lüftungsventilanordnung 1 vergrößern
zu müssen.
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Die
beiden Mündungen 8 der Lüftungskanäle 9 sind
im gleichen Quadranten der Ventilplatte 3 angeordnet. Sie
können also immer gemeinsam verschlossen werden, wenn dies
gewünscht ist. Für das korrekte Funktionieren
der Lüftungsventilanordnung 1 ist es jedoch nicht
erforderlich, dass die Lüftungskanäle 9 durch
das Ventilelement dicht verschlossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6763677
B1 [0002]
- - US 7171821 B2 [0003]
- - US 6595847 B1 [0004]