DE1271949B - Pneumatische Regeleinrichtung fuer Mischapparate einer Zweikanal-Klimaanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4%ßWWS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F24f

Deutsche Kl.: 36 d-1/56

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 71 949.2-16 (S 90794)

25. April 1964

4. Juli 1968

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Regeleinrichtung für Mischapparate einer Zweikanal-Klimaanlage, bei welcher Regeleinrichtung ein umgekehrt wirkender Raumthermostat über einen pneumatischen Stellmotor ein Regelorgan für die Dosierung der den Mischapparaten zugeführten Warmluftmenge steuert und bei der weiterhin ein umgekehrt wirkender, durch die Gesamtmenge der gemischten Luft beeinflußter Druckdifferenzregler über einen zweiten pneumatischen Stellmotor ein Regelorgan in der Kaltluftzuführung steuert, wobei die beiden Regelorgane derart an die zugehörigen Stellmotoren angeschlossen sind, daß diese Organe bei drucklosem Zustand in den Steuerdruckleitungen geschlossen sind.

Bekanntlich bereitet das tägliche Anfahren einer Zweikanal-Klimaanlage Schwierigkeiten, da der Warmluftbedarf für das Anfahren, besonders bei Anlagen mit einer Vielzahl von Mischapparaten, sehr groß ist. Es kann daher passieren, daß ohne besondere Vorkehrungen die Mischapparate, die der Fördereinrichtung am nächsten liegen, eine zu große Warmluftmenge beanspruchen, so daß die entfernten Mischapparate nur wenig oder gar keine Warmluft zugeführt erhalten. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden, indem die jedem Mischapparat zugeführte Warmluftmenge zumindest während des Anfahrvorganges begrenzt wird. Für Zweikanal-Klimaanlagen, die mit der beschriebenen, aus der USA.-Patentschrift 3 053 454 im wesentlichen bekannten pneumatischen Regeleinrichtung ausgerüstet sind, läßt sich die genannte Aufgabe dadurch lösen, daß der Raumthermostat mit einer Warmluftbegrenzungseinrichtung ausgerüstet ist, die den Steuerdruck in der Steuerleitung des Thermostaten mit mechanischen Mitteln auf einen Maximalwert begrenzt.

Durch die Begrenzung des Steuerdruckes in der Steuerleitung des Raumthermostaten wird die Warmluftmenge pro Mischapparat auf einem bestimmten, relativ niedrigen Wert gehalten, so daß alle an ein Leitungssystem angeschlossenen Mischapparate mit etwa der gleichen Warmluftmenge auch dann versorgt werden, wenn der augenblickliche Bedarf die zur Verfügung stehende Warmluftmenge übersteigt. Die zur Deckung des Wärmebedarfs fehlende Wärmemenge wird dabei dadurch aufgebracht, daß die Temperatur der Warmluft zumindest während des Anfahrvorganges gesteigert wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Warmluftbegrenzung mit Hilfe von mechanischen Mitteln besitzt darüber hinaus den Vorteil, daß sie einfach und wenig störanfällig ist.

Das Problem des Anfahrens einer Zweikanal-Pneumatische Regeleinrichtung für
Mischapparate einer Zweikanal-Klimaanlage

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,

Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf, Lindemannstr. 31

Als Erfinder benannt:

Georg Lienhard, Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 15. April 1964 (4791)

Klimaanlage ist bereits in dem USA.-Patent 3 026 041 erörtert. Bei der dort geschilderten Lösung wird allerdings nicht die gleiche Verteilung einer vorgegebenen Warmluftmenge auf alle Mischapparate angestrebt, sondern es soll dort lediglich in jedem einzelnen Mischapparat das auf Grund der Konstantvolumenregelung auftretende Ersetzen der fehlenden Warmluft durch eine übergroße Kaltluftzufuhr verhindert werden. Auf diese Weise kann jedoch eine Gleichverteilung der vorhandenen Warmluft auf alle Mischapparate und eine Zufuhr von Warmluft auch zu den von der Fördereinrichtung entfernter liegenden Mischapparaten nicht erreicht werden. Darüber hinaus werden bei der bekannten Konstruktion zusätzliche pneumatische Steuerelemente in die Regeleinrichtung eingeführt, wodurch diese erheblich komplizierter und störanfälliger wird, weil z. B. die dort verwendeten Kapillarleitungen und Ausflußöffnungen verstopfen können.

Eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Warmluftbegrenzung besteht z. B. darin, daß die Warmluftbegrenzungseinrichtung aus einer in den Thermostatboden eingeschraubten Stellschraube besteht, durch die die Bewegung des Düsenblattes vor der Steuerdüse des Raumthermostaten in Schließrichtung, d. h. in Richtung hohen Steuerdruckes, begrenzt wird. Darüber hinaus kann noch die Maßnahme getroffen sein, daß der Raumthermostat einen Anschluß besitzt, an dem die Steuerdruckleitung des Druckdifferenzreglers angeschlossen ist.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

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beispiels in Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung die der Erfindung zugrunde liegende pneumatische Regeleinrichtung;

F i g. 2 stellt in vergrößertem Maßstab eine Ausführungsform des Raumthermostaten in Draufsicht dar, wobei der Deckel des Thermostaten abgenommen ist;

- Die Druckleitungen 20, 22, 26 und 27 des pneumatischen Regelsystems sind in bekannter Weise aus einem, bei einer Temperatur unter oder von etwa 100° C schmelzenden Kunststoff, z. B. Polyäthylen, 5 ausgeführt. Daher werden bei erhöhten Temperaturen infolge eines Brandes diese Leitungen sehr schnell schmelzen. Dadurch verschwinden die Überdrücke in den Steuerdruckleitungen 22 und 27, und die Regulierkolben 8 und 9 schließen bei erhöhten Tempera-

F i g. 3 schließlich ist eine Seitenansicht des Ther- io türen, so daß die bisher üblichen zusätzlichen Feuermostaten nach F i g. 2, in Richtung des Pfeiles A von klappen entbehrlich sind.

Die Regeleinrichtung arbeitet auf folgende Weise: Durch den umgekehrt wirkenden Raumthermostaten 21, der im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 noch

tung2 Warmluft (Pfeil 3) und durch die Leitung 4 Kaltluft (Pfeil 5) zugeführt. Durch je einen, z. B. aus gelochtem Blech bestehenden Zylinder 6 und 7, in

konstant bleibt, erreicht ist. Dazu wird die Menge der Kaltluft durch die Stellung des Regulierkolbens 9 beeinflußt, der über den Stellmotor 19 und die Hebel-25 Übertragung 15 von dem Steuerdruck in der Leitung 27 beaufschlagt ist. Diesen Steuerdruck erzeugt der mit einer abblasenden Düse ausgerüstete, ebenfalls umgekehrt wirkende Differenzdruckregler 23, der von handelsüblicher Bauart sein kann. Zur Beeinflussung

F i g. 2 gesehen.

Dem Mischapparat 1, der in den meisten Fällen zusammen mit dem ^zugehörigen Leitungssystem

hinter einer mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenen 15 näher beschrieben wird, wird die in den Mischappa-Zwischendecke angeordnet ist, werden durch die Lei- rat 1 einströmende Warmluftmenge bestimmt. Diese

ist, wie noch ausgeführt wird, stets kleiner als die im Raum benötigte Gesamtluftmenge. Die Warmluft wird durch die über die Leitung 4 und den Zylinder 7

denen je ein Kolben 8 und 9 als Regelorgan hin und ao in den Mischapparat 1 einströmende Kaltluft ergänzt, her bewegt werden kann, können die beiden Luft- _;_ bis die Gesamtluftmenge, die im wesentlichen immer ströme in die Mischkammer 10 austreten und sich
dort vermischen, ehe die gemischte Gesamtluft durch
eine Siebscheibe 11, den Schalldämpfer 12 und die
Austrittsöffnung 13 in den Raum ausströmt.

Die Regulierkolben 8 und 9 dienen dazu, das Verhältnis der beiden temperierten Luftmengen zueinander zu bestimmen und zu verändern. Die Kolben 8
und 9 sind daher über je eine Hebelübertragung 14
und 15, deren Drehpunkte bei 16 und 17 liegen, an 30 des Steuerdruckes wird in bekannter Weise die Größe die Stellmotoren 18 und 19 einer pneumatischen der Ausblaseöffnung der Düse des Differenzdruck-Regeleinrichtung angeschlossen. reglers von einer Membran beeinflußt, auf deren eine Diese besteht für die Warmluft aus einer Haupt- Seite der statische Druck an der Stelle 24 in der druckleitung 20, dem Raumthermostaten 21 und der Mischkammer 10 und auf deren andere Seite der sta-Steuerdruckleitung 22, die zu dem Stellmotor 18 35 tische Druck an der Stelle 25 in der Luftaustrittsöffführt. Für die Regelung der Kaltluftmenge 5 dient der nung 13 wirkt, der an den Druckregler 23 über die Druckdifferenzregler 23, durch den die statischen, von Leitung 25 α übertragen wird. Der Differenzdruck zu der strömenden Luft unbeeinflußten Drücke in der beiden Seiten der Membran verändert, sobald er einen Mischkammer 10 an der Stelle 24 und am Gesamt- einstellbaren Sollwert über- oder unterschreitet, die luftaustritt 13 an der Stelle 25 gemessen und mitein- 40 Ausblaseöffnung der abblasenden Düse und damit ander verglichen werden. Der Differenzdruckregler den Steuerdruck in der Steuerleitung 27. Wie erwähnt, 23 ist über die Leitung 26 an die Hauptdruckleitung stellt dieser Steuerdruck den Kolben 7 so ein, daß die 20 angeschlossen, in der ein Überdruck von 1,2 atü Gesamtluftmenge im wesentlichen konstant bleibt, von einem nicht dargestellten Kompressor aufrecht- Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, münden die Haupterhalten wird. Die Steuerdruckleitung 27, in der der 45 druckleitung 20 an der Stelle 30 und die Steuerdruck-Überdruck zwischen 0,2 und 1,1 atü schwanken kann, leitung 22 an der Stelle 31 in den Boden 32 des pneuverbindet den Druckregler 23 mit dem Stellmotor 19. matischen Raumthermostaten 21. Beide Leitungen Weiterhin ist, gemäß einem zusätzlichen Erfin- 20 und 22 führen bei dieser Ausführungsform in dungsgedanken, die Leitung 27 durch eine weitere einen pneumatischen Mengenverstärker 33 bekannter Leitung 28, die in einem Anschlußstück 29 endet, mit 50 Bauart, in den auch die Drosselstelle vor der abbladem Raumthermostaten 21 verbunden. Diese Ver- senden Düse 34 (F i g. 3) des nach bekanntem Prinzip bindung soll bei Störungen in der Regeleinrichtung aufgebauten pneumatischen Reglers eingebaut ist. Die eine erste Überprüfung der Arbeitsweise des Druck- Düse 34 mit ihrer Öffnung 46 ist über die Schlauchreglers 23 erleichtern; denn dieser ist im allgemeinen verbindung 35 mit dem Verstärker 33 verbunden. Der hinter der Zwischendecke angebracht und daher unter 55 Ausströmquerschnitt der Düse 34 wird durch das Umständen nur schwer zugänglich. Die Meßleitung Düsenblatt 36, dessen Abstand zur Öffnung 46 ver-28 ermöglicht es, den Steuerdruck des Differenz- änderbar ist, beeinflußt. Auf diese Weise bestimmt druckreglers 23 an dem Raumthermostaten 21, der das Düsenblatt 36 den Steuerdruck in der Leitung 22. leicht zugänglich ist, zu kontrollieren. Es wird über einen Stift 37, der über einen an einer Die beiden Regler 21 und 23 sind umgekehrt wir- 60 Feder 38 aufgehängten Waagebalken 39 mit einem kend ausgebildet. Weiterhin sind die Hebelsysteme Bimetallstreifen 40 verbunden ist, in seinem Abstand

14 bzw. 15 mit den beiden Stellmotoren 18 bzw. 19,
die jeder in üblicher Weise aus einer gegen eine
Druckfeder arbeitenden Membran bestehen, verbunden. Dabei sind die Hebelübertragungen 14 und 65 die gewünschte Raumtemperatur eingestellt wird.

15 so ausgebildet, daß in dem Zustand, in dem kein Die Sollwerteinstellung, die z. B. im Bereich zwischen

von der Öffnung 46 temperaturabhängig verstellt. Dabei ist der Sollwert für die Raumtemperatur an dem Rändelknopf 41 einstellbar, wobei an dem Zeiger 42

Überdruck auf den Membranen lastet, die Regulierkolben 8 und 9 geschlossen sind.

15 und 30° C liegen kann, ist durch zwei Anschläge, die nicht dargestellt sind, begrenzt. Durch Drehung

des Rändelknopfes 41 wird dabei über die schiefe Ebene 47, die Feder 38 und den Waagebalken 39 die relative Höhe des unteren Endes des Stiftes 37 zur Düsenöffnung 46 verändert.

Erfindungsgemäß ist die Bewegung des Düsenblattes 36 vor der Öffnung 46 in Schließrichtung durch einen Anschlag begrenzt. Der Anschlag besteht aus einer in den Boden 32 eingeschraubten Stellschraube 43, an die von einer Feder 44 eine Scheibe 45 gepreßt wird. Diese Scheibe greift in den elastisehen Bewegungsbereich des als Blattfeder ausgebildeten Düsenblattes 36 hinein und verhindert, daß die Öffnung 46 durch das Düsenblatt 36 über einen bestimmten Grenzwert hinaus geschlossen wird und damit ein bestimmter Steuerdruck überschritten werden kann.

Infolge der Maximalbegrenzung für den Steuerdruck wird die dem Mischapparat 1 maximal zugeführte Warmluftmenge begrenzt und immer unter der benötigten Gesamtluftmenge gehalten, die, wie schon erwähnt, durch ständiges Beimischen von Kaltluft dauernd kontrolliert wird.

In F i g. 3 ist der Thermostat in einem Betriebszustand gezeigt, bei dem die Warmluftbegrenzung zur Wirkung kommt.

Das Anschlußstück 29 ist in dem Boden 32 des Thermostaten 21 eingesetzt, wie schon ausführlich im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. An dieses Anschlußstück schließt sich die Leitung 28 an.

Bei 48 ist ein Meßstutzen vorgesehen, mit dessen Hilfe der Steuerdruck in dem Thermostaten 21 in der gleichen Weise kontrolliert werden kann, wie der Steuerdruck in der Steuerleitung 27 für den Druckregler 23 durch das Anschlußstück 29 überwacht wird.

Der Raumthermostat 21 beeinflußt — abgesehen von der Warmluftbegrenzung — den Steuerdruck in der Steuerleitung 22, der dann auf den Stellmotor 18 wirkt, in der üblichen Arbeitsweise eines umgekehrt wirkenden pneumatischen Reglers.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pneumatische Regeleinrichtung für Mischapparate einer Zweikanal-Klimaanlage, bei welcher Regeleinrichtung ein umgekehrt wirkender Raumthermostat über einen pneumatischen Stellmotor ein Regelorgan für die Dosierung der den Mischapparaten zugeführten Warmluftmenge steuert und bei der weiterhin ein umgekehrt wirkender, durch die Gesamtmenge der gemischten Luft beeinflußter Druckdifferenzregler über einen zweiten pneumatischen Stellmotor ein Regelorgan in der Kaltluftzuführung steuert, wobei die beiden Regelorgane derart an die zugehörigen Stellmotoren angeschlossen sind, daß diese Organe bei drucklosem Zustand in den Steuerdruckleitungen geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumthermostat (21) mit einer Warmluftbegrenzungseinrichtung (43, 44, 45) ausgerüstet ist, die den Steuerdruck in der Steuerleitung (22) des Thermostaten (21) mit mechanischen Mitteln auf einen Maximalwert begrenzt.

2. Regeleinrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluftbegrenzungseinrichtung (43, 44,45) aus einer in den Thermostatboden (32) eingeschraubten Stellschraube (43) besteht, durch die die Bewegung des Düsenblattes (36) vor der Steuerdüse (34) des Raumthermostaten (21) in Schließstellung, d. h. in Richtung hohen Steuerdruckes, begrenzt wird.

3. Regeleinrichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumthermostat (21) einen Anschluß (29) besitzt, an dem die Steuerdruckleitung (27) des Druckdifferenzreglers (23) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 749 831, 2 828 076,
026 041, 3 053 454.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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