DE1604168C3

DE1604168C3 - Automatisches Regelventil für Beliiftungs- und Klimaanlagen

Info

Publication number: DE1604168C3
Application number: DE1604168A
Authority: DE
Inventors: Olav Oslo Fahre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-06-28
Filing date: 1966-06-24
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE1604168B2; FI45384B; GB1155988A; CH470615A; SE302677B; BE683151A; IL26014A; NL6608936A; NL146929B; FI45384C; ES328907A1; US3452762A; DE1604168A1

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Regelventil für Belüftungs- und Klimaanlagen od. dgl., das unabhängig vom Luftdruck in einer Zufuhrleitung einen annähernd konstanten Luftdurchsatz pro Zeiteinheit aufrecht erhält und eine Regelklappe aufweist, die in einem Ventilgehäuse um eine horizontale Achse drehbar gelagert durch den Staudruck in Schließrichtung und durch ihr Eigengewicht in Öffnungsrichtung verschwenkbar ist.

Ein derartiges Regelventil ist bereits aus der französischen Patentschrift 1 325 250 bekannt, wobei das obere Ende der Regelklappe um die horizontale Achse schwenkbar ist, die ihrerseits im Ventilgehäuse drehbar gelagert ist und an der außerhalb des Gehäuses ein doppelarmiger Hebel mit Ausgleichsgewichten befestigt ist. Dabei ist das Ventilgehäuse so ausgebildet, und die Regelklappe ist im Ventilgehäuse so angeordnet, daß ein steigender Staudruck die Regelklappe in Schließrichtung verschwenkt,

ίο während ihr Eigengewicht eine Verschwenkung in Öffnungsrichtung hervorzurufen bestrebt ist.

Als nachteilig an dem bekannten Regelventil hat es sich erwiesen, daß das Ventilgehäuse eine verhältnismäßig komplizierte Form besitzen muß und daß selbst bei voll geöffneter Regelklappe eine Umlenkung des Luftstroms um zunächst 90° und dann um 100° erforderlich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein automatisches Regelventil dieser Art zu verbessern, daß es auch mit einem einfachen zylindrischen Ventilgehäuse verwirklicht werden kann und einen

• geringeren Strömungswiderstand als das bekannte Regelventil aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Regelventil der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Achse in einem mittleren Bereich der Regelklappe angeordnet ist und letztere an ihrem sich von der Achse nach oben erstreckenden oberen Teilstück einen Steuerflügel aufweist, der in Strömungsrichtung von der Regelklappe nach hinten absteht und mit deren anderem Teilstück einen stumpfen Winkel (/?) solcher Größe bildet, daß der Steuerflügel beim Verschwenken der Regelklappe in Schließrichtung kurz vor deren Schließstellung parallel zur Längsachse des Ventilgehäuses liegt.

Man erkennt, daß durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Regelventils, d. h. auf Grund der Tatsache, daß die Steuerkräfte nicht von der eigentliehen Regelklappe erzeugt werden, eine strömungsgünstigere Anordnung und Gestaltung von Regelklappe und Ventilgehäuse möglich ist, so daß sich das erfindungsgemäße Regelventil nicht nur billiger herstellen läßt, sondern auch einen geringeren Strömungswiderstand besitzt, da keinerlei scharfe Umlenkungen des Luftstroms erforderlich sind.

Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß sich zumindest alle wesentlichen Teile des Regelventils im Inneren des Ventilgehäuses befinden, was dessen Einbau erleichtert und was ferner eine unbeabsichtigte Verstellung oder Beeinträchtigung des Regelmechanismus verhindert.

Das erfindungsgemäße Regelventil arbeitet wie folgt: Wird ein Luftstrom durch das Ventilgehäuse geleitet, so streicht dieser über und unter der teilweise geöffneten Klappe vorbei und übt auf den Flügel eine solche Kraft aus, daß dieser nach oben geschwenkt wird und dabei die Klappe dreht, um den Luftstrom allmählich um so mehr abzudrosseln, je höher der Flügel geschwenkt wird und je mehr er sich der Horizontalen nähert. Die Endlage des Flügels und somit die Drosselung des Luftstroms hängt von dem durchgelassenen Luftstrom ab, und bei entsprechender Wahl der Länge, der Breite, des Gewichts und des Winkels mit der Ebene der Klappe kann auf der Austrittsseite des Ventils ein praktisch konstanter Luftstrom unabhängig von den Druckänderungen auf der Eingangsseite erzielt werden.

Vorgenommene Messungen zeigten, daß sich der Luftdurchsatz bei einem für 200 m^:) Luft pro Stunde ausgelegten Ventil auf der Ausgangsseite nur um 2 ^u/o änderte, wenn der Druck in der Luftzufuhrleitung zwischen 25 und 65 mm Wassersäule schwankte.

Um Schwingungen der Klappe zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn eine mit der Klappe fest verbundene Welle mit einem vorzugsweise pneumatischen Schwingungsdämpfer gekoppelt ist, der an der Außenseite des Ventilgehäuses angeordnet sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend von an Hand in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ventil;

F i g. 2 eine Ansicht des Ventils von der Ausgangsseite her;

F i g. 3 eine erste Ausführungsform eines Flügels für das Ventil;

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform eines Flügels;

• F i g. 5 ein Diagramm, in dem Messungen der Strömungsgeschwindigkeit an der Austrittsseite des Ventils bei wechselndem Druck in der Luftzufuhrleitung festgehalten sind;

F i g. 6 einen pneumatischen Schwingungsdämpfer für die Klappe des Ventils in einer Seitenansicht und

F i g. 7 eine Ansicht des mit dem Schwingungsdämpfer versehenen Ventils von der Austrittsseite her.

In einem Ventilgehäuse 1, das an seiner Eingangsseite einen Befestigungsflansch 6 aufweist, ist eine um eine horizontale Mittelachse drehbare Klappe 2 vorgesehen. Zwei Lagerzapfen 4 dieser Klappe sind in selbstschmierenden Lagern 5 oder Kugellagern gelagert, die reibungsarm und wartungsfrei sind. Die Richtung des das Ventil durchsetzenden Luftstroms ist durch einen Pfeil angedeutet, und in dieser Richtung hinter der Klappe ist ein an dieser befestigter Flügel 3 angeordnet, der mit einem Lappen 3' an einer im Gebrauch oberen Hälfte der Klappe 2 befestigt ist und mit dem Hauptteil der Klappe einen Winkel β einschließt. In seiner tiefsten Stellung — in Abwesenheit eines das Ventil durchströmenden Luftstroms — bildet der Flügel 3 einen Winkel « mit der Horizontalen, der zwischen 30° und 40° liegt (Fig. I) und je nach den Druckverhältnissen und gewünschten Luftmengen geändert wird. In gestrichelten Linien ist die Lage der Klappe und des Flügels bei ungefähr maximalem Druckunterschied vor und hinter der Klappe angedeutet; bei geringeren Druckunterschieden nehmen Klappe und Flügel eine dem Druckunterschied entsprechende Zwischenlage ein, die jedoch denselben Luftdurchsatz durch das Ventil ergibt, da der eingangsseitige Druck einen entsprechend kleineren Wert hat.

Um Schwingungen der Klappe 2 zu dämpfen ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf einem der Lagerzapfen 4 ein Schwungrad 4' befestigt.

Der in F i g. 2 dargestellte Flügel 3 hat eine gleichbleibende Breite, die jedoch längs des Flügels auch variiert werden kann, wie dies die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Flügelformen zeigen, die bei verschiedenen Ventilgrößen zu guten Resultaten führen.

Der Flügel braucht nicht eben zu sein, sondern kann in der Querrichtung oder in der Längsrichtung gebogen sein. Die obige Angabe, daß der Flügel einen gewissen Winkel mit der Klappe bildet, bedeutet bei einem abgewinkelten Flügel, beispielsweise bei dem Flügel 3 b in F i g. 4, daß der Winkel zwischen der Verbindungslinie 8 der beiden Enden des Flügels und der Klappe 2 den angegebenen Wert aufweist.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführung eines Flügels hat der eigentliche Flügel 3a die Form eines langgestreckten Sechsecks, bei dem das freie Ende, das in der Ruhestellung gegen den unteren Teil des Gehäuses anliegt, etwas gekrümmt ist. An dem oberen Ende des eigentlichen Flügels 3 a ist zur Befestigung desselben an der Klappe 2 wiederum ein Lappen 3a' vorgesehen. Der in Fig.4 dargestellte Flügel 3 b setzt sich aus einem oberen, schmaleren rechteckigen Teilstück, an das sich ein Lappen 3 b' zur Befestigung an der Klappe anschließt, und einem etwas breiteren rechteckigen Teilstück mit einer unteren, geraden Kante 7' zusammen. Dabei bilden die beiden rechteckigen Teile einen stumpfen Winkel miteinander.

Das in F i g. 5 dargestellte Diagramm wurde mit einem Ventil aufgenommen, das einen Innendurchmesser von 95 mm hatte. Der 'Luftdruck auf der Eingangsseite des Ventils wurde zwischen 20 und 70 mm Wassersäule variiert, und die Strömungsgeschwindigkeit des abgehenden Luftstroms schwankte im Bereich zwischen 4,2 und 4,3 m pro Sekunde bei einem eingangsseitigen Luftdruck zwischen 25 und 65 mm Wassersäule; diese Strömungsgeschwindigkeit des abgehenden Luftstroms entsprachen einem Luftdurchsatz zwischen 210 und 215 m^:1 pro Stunde, d. h., der Luftdurchsatz schwankte um 2,3 %.

Die Regulierfähigkeit des Ventils ist begrenzt, weshalb sowohl der Durchmesser des Ventilgehäuses als auch die Form das Gewicht und die Winkellage des Flügels dem gewünschten Luftdurchsatz und dem eingangsseitigen Luftdruck angepaßt werden müssen. So hat es sich gezeigt, daß es für eine möglichst genaue Regelung günstig ist, für den normalen Durchsatzbereich zwischen 150 und 500 m³ pro Stunde für jeden, eine Durchsatzschwankungsbreite von 100 m³ pro Stunde aufweisenden Bereich ein besonderes Ventil herzustellen.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, steht der Flügel von der Klappe an einer Stelle ab, die unter der oberen Kante der Klappe liegt. Dies ist von Bedeutung, da der Flügel, wenn er von der unter der Klappe hindurchströmenden und auf seine Unterseite auf treffenden Luft angehoben wird, auf seiner Oberseite von Luftwirbeln beeinflußt wird, die sich hinter der Oberkante der Klappe bilden. Diese Beeinflussung nimmt zu, wenn das Ventil stärker drosselt, wobei gleichzeitig die Wirkung des Luftstroms an der Unterseite des Flügels abnimmt.

Die F i g. 6 und 7 zeigen ein Ventil mit einem pneumatischen Schwingungsdämpfer für die Klappe 2, der mit einem Lagerzapfen 4 der Klappe gekoppelt ist. Dieser Schwingungsdämpfer umfaßt einen Zylinder 13 mit einem Bodenteil 14 und eine einen Kolben 12 tragende Kolbenstange 11. Der Schwingungsdämpfer ist zwischen Zapfen 10 und 16 drehbar montiert, die an einem mit dem Lagerzapfen 4 verbundenen Kurbelarm 9 bzw. an ■ einem gehäusefesten Arm 15 angeordnet sind. Die Dämpfung wird entweder durch einen geeigneten Spiel-

g raum zwischen Kolben und Zylinderinnenwand oder durch eine einstellbare Schraube 20 bewirkt, die einen Luftkanal 19 am oberen Ende des Zylinders 13 mehr oder weniger drosselt.

Der Kurbelarm 9 ist mit einem nach unten gerichteten Gewindebolzen 17 verbunden, der ein entlang des Gewindebolzens einstellbares Gewicht 18 trägt. Dieser Gewindebolzen hängt ungefähr senkrecht nach unten, wenn die Klappe 2 halb öffnet. Eine entsprechende Einregulierung des Gewichts 18 ermöglicht die Erzielung eines konstanten Luftdurchsatzes innerhalb ziemlich weiter Grenzen für den eingangsseitigen Luftdruck.

Im Ventilgehäuse ist eine Anschlagschraube 21 angebracht, die dazu dient, die Drehung der Klappe in Richtung auf ihre Schließstellung zu begrenzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatisches Regelventil für Belüftungsund Klimaanlagen od. dgl., das unabhängig vom Luftdruck in einer Zufuhrleitung einen annähernd konstanten Luftdurchsatz pro Zeiteinheit aufrecht erhält und eine Regelklappe aufweist, die in einem Ventilgehäuse um eine horizontale Achse drehbar gelagert durch den Staudruck in Schließrichtung und durch ihr Eigengewicht in Öffnungsrichtung verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) in einem mittleren Bereich der Regelklappe (2) angeordnet ist und letztere an ihrem sich von der Achse nach oben erstreckenden oberen Teilstück einen Steuerflügel (3) aufweist, der in Strömungsrichtung von der Regelklappe nach hinten absteht und mit deren anderem Teilstück einen stumpfen Winkel (/S) solcher Größe bildet, daß der Steuerflügel beim Verschwenken der Regelklappe in Schließrichtung kurz vor deren Schließstellung parallel zur Längsachse des Ventilgehäuses (1) liegt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stumpfe Winkel (ß) zwischen 90° und 130° liegt.

3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel so lang ist, daß in Abwesenheit eines Luftstroms der Winkel (2) zwischen Flügel und Längsachse des Ventilgehäuses (1) ungefähr 35° ist.

4. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (3) unterhalb der im Gebrauch oberen Kante der Klappe (2) von dieser absteht.

5. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dessen Klappe mit einer im Ventilgehäuse gelagerten Achse fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (4) mit einem vorzugsweise pneumatischen Schwingungsdämpfer (11, 12,13) gekoppelt ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer als erstes Glied einen Zylinder (13) und als zweites Glied eine einen Kolben (12) tragende Kolbenstange (11) aufweist, und daß das eine Glied an einem gehäusefesten Teil (15) und das andere Glied an einem Kurbelarm (9) der Achse (4) angelenkt ist.

7. Ventil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (4) ein ein Gewicht (18) tragender Arm (17) gekoppelt ist, der bei ungefähr halb geöffneter Klappe vertikal verläuft.