DE1802489B2

DE1802489B2 - Volumenkonstantregler fuer gasstroemungen, insbesondere von hochdruck- klimaanlagen

Info

Publication number: DE1802489B2
Application number: DE19681802489
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 4150Krefeld; Schmücker Wolfgang 4152 Kempen Finkelstein
Original assignee: Gebrüder Trox GmbH, 4133 Neukirchen-Vluyn
Priority date: 1968-10-11
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1976-01-29
Also published as: JPS4826260B1; NL6910788A; GB1269277A; AT314149B; FR2020373A1; ES371942A1; DE1802489A1; BE736925A

Description

Die Krfi'idung bezieht sieh auf einen Volumenkonstan'regler für Gasströmungen, insbesondere für Hochdruck-Klimaanlagen, der das Gas\olumen unabhängig vom Druck an der I inlall- lvw. Aussiromseiie konstant hält, mit einer unter der Einwirkung des sie anströmenden Ciases gegen die Einwirkung emc- Rückstellkraft verstellbaren Drosselklappe, die einen entgegen der Sirömungsrichtung offenen Slaiiraum bildet iiiui um eine quer /ur Stromungsrichlung des (i.ises \erl.uifen de Achse verschwenkbar lsi

Bekannt sind N'olumenkonstantrcglei der obengi n.mnien An durch die ()l -I¹S „' h4 0N2. bei der im I 11': siKiiii eine beidseiiK' umsiiomie Drosselklappe ,i¹ {."„■ordne; !<■;. die em .Mei.ernrgan in Korm eines m Sthmiim.'snchiiir·;· n.icl· hinieü ,ihsiehciKlen · iiiL'el·- ;i',:! lii'i*' I >inv'· e.'ie ι ·.'.''. ,-'^i'ebiliie'.e. iv. i.ive-: ;t^-. .;'"'

verbunden ist. Durch diese Verwirbelungen und Turbulenzen entstehen darüber hinaus auch schon bei konstantem Luftstrom Schwingungen, die nur durch aufwändige Dämpfungseinrichtungen verhindert werden können. Schließlich ist der Regelbereich bei einer derartig aufgeführten Drosselklappe durch deren Geometrie eingeschränkt, so daß eine Regelung des Luftstromes nur innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches möglich ist.

Auch andere, ähnlich ausgebildete Volumenkonstantregler dieser Art haben eine Reihe von Nachteilen. So sind in der Regel eine größere Anzahl beweglicher oder fertigungstechnisch schwieriger Teile, Hebelübersetzungen od. dgl. erforderlich. Des weiteren kommen die bekannten Volumenkonstantregler nur mit kompiiziert geformten Luftaustrittsabdeckungen und zusätzlichen Drosseieinrichtungen zur Mengenvoreinstellung aus. Das führt dazu, daß ein Werkeinstellungszwang besteht oder aber nur eine diffizile r.instellmöglichkeit am Einsatzort gegeben ist.

Schließlich ist ein Volumenkonstantregler der eingangs genannten Art durch die FR-PS 15 13 537 bekannt, bei der gemäß F i g. b und 7 dieser Patentschrift in einem Gehäuse ein schwenkbar gelagerter und vom Luftstrom durchströmter Kreissegmentflügel angeordnet ist, an dessen Vorderseile eine quer zur Strömungsrichtung stehende Prallfläche angebracht ist, durch die je nach Größe des Staudruckes der Kreissegmentflügel verdreht wird, wobei sich der Austritisquersehnitt entsprechend verändert. Wie schon bei den Drosselklappen wird auch dieser Kreisscgmenlflügel durch den Staudruck auf eine Prallfläche verstellt, wodurch der Luftwiderstand eines derartigen Reglers relativ hoch ist und die auftretenden Turbulenzen auch bei konstantem Gasstrom zu Schwingungen führen, die nur über eine aufwendige Dämpfungscinrichmng kontrolliert werden können. Darüber hinaus wird bei dem Regler gemäß FR-PS 15 13 537 der Luftstrom zweimal umgelenkt, was eine weitere Erhöhung des Luftwiderslands und damit Druckverluste verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Volumenkonstantregler zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Drosselklappe als ein den Strömur.gskanal in StmmungsrichtLiig derart unterteilender Winkelflügel aus gebildet ist, daß die eine Seite des Winkelflügels zusammen mit dessen freien Schenkel einen in Strömungsrichtiing geschlossenen Stauraum für das Gas bildet und auf der anderen Seite die Luftauslaßöffnung liegt, wobei der freie Schenkel des Winkelflügels und das von diesem überdeckte Hodenteil des Kanals neben der Luftauslaßöffnung kreisbogenförmig mit einem in etwa der Länge des Drehschenkels des Winkelflügels entsprechenden Radius ausgebildet ist und die Luftaiislaß-Öffnung schließseitig eine in den Strömungskanal hineinragende Stauleiste aufweist.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Lösungen fließt der Lultstrom bei der erfindungsgemäßen Aus fuhrungsiorm durch die dusenlörmige. durji kein f*⁰ Drosselorgan eingeschränkte Verengung relativ wide: siandsarm hindurch, während si«, h in dem 11: siiomtmgsrichiiing geschlossenen Stauraiim ein I .ulinoM-, bildet, in dem mangeis AustnUMiHnun;.¹ ki'i'i*. st¹ mungsvorgänge stattfinden, so daß dei" Ges.imtw i.;< ^!'> stand de*· Regelorgans vergle-chsweise i'er; ,·: bi·.ii\ Darüber hinaus ist die i-iiiiultingsgeuiali*.' Ausluh-uii.-'--nies und das durch keine dynamischen Strömungsvor gange gestörte Luftpolster kaum anfällig gegenübei Schwingungen, so daß eine Dämpfung des Drosbclor gans nur in den Fällen erforderlich ist, wo mit pulsierenden Luftströmungen gerechnet werden muß Schließlich ist der Regelbereich gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich größer, da die Luftauslaß öffnung zwischen vollständig geöffnetem und vollständig geschlossenem Zustand selbsttätig geregelt wird.

Um eine gute Abdichtung /wichen dem Bodentei und dem freien Sehenkel des Winkelflügels zu erreichen, kann in Ausgestaltung der Erfindung einmal da; Büdenteil an seinem freien Ende an der Luftauslaßöffnung eine verstellbare Lässigkeits-Korrekturleiste auf weisen und zum anderen zwischen dem freien Schenke des Winkelflügels und dem Bodenteil eine Labyrinthdichtung vorgesehen sein. Zur Stabilisierung des Winkelflügels sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor daß das freie Ende des freien Schenkels des Winkelflügels über Verstärkungsstreben mit dem achsseiiigcn Ende des Drehschenkels des Winkelflügels verbunder ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist lernet vorgesehen, daß als Rückstellkraft für den Winkelflüge, eine im Abstand von dessen Drehachse angreifende Feder vorgesehen ist. Vorzugsweise greift dabei die l-edei an einem auf der Drehachse des Winkelflügeis befestigten Hebe! an.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung besitzt dabei die Feder einen Verstellmechanismus für die Einstellung der Feder auf eine unterschiedliche Vorspannung. Dieser Verstellmechanismus kann aus einem Hebel bestehen, dessen einer Hebelarm an dem einer Federende angreift und de sen anderer Hebelarm ir verschiedenen Lagen feststellbar ausgebildet ist. Ah Feststelleinrichtung weist der feststellten e Hebelarm vorzugsweise einen Schlitz auf, in den ein Gewindcsiih mit einer Feststellmutler. vorzugsweise l-lügelmutier einfaßt.

Nach einem weiteren Merkmal zur Ausgestaltung der Fürfindling ist vorgesehen, daß der Verstellmechanismus einen Stellmotor aufweist, wobei /weckmäßig dieser Stellmotor an dem feststellbaren Hebelarm angreift.

Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung isi der Winkclflügel mit einem Schwingungsdämpfer ausgerüstet. In einer bevorzugten Ausführungsform sol dabei der Schwingungsdämpfer als pneumatische! Dämpfer ausgebildet sein und an Jem au! der Drehachse des Winkelflügels befestigten Hebel angreifen /weckmäßig ist dabei dieser Hebel als Winkelhebe' ausgebildet, an dessen einem Hebelarm die Feder unc: an dessen anderem Hebelarm der Dämpfer angreift.

Nach einer weiteren Alisführungsform der Erfindung soll der Schwingungsdämpfer als Massen*!,impfer aus gebildet sein, vorzugsweise in der Art. thill ein aiii dei Drehachse des Winkelflügels starr befestigtes /ahnrac mn einem Ritzel kämmt, das ein fest mit ihm verbundenes grölk'ics Gew icht ι ragt

in weneier Ausgestaltung «.'ei Frliiulung ist vorgesehen, dall Jc zu! BeU'siigun;.· -.lev I ede; vorgesehen*. I K-Ih-i,hu i-i'- Ausi'k'K'hs;:*.'« ich', tragt. Schließlicf k.in;! (K ι tii' .iic Vurspanii u' iier 1 cdi.'- vorgesehen*. \ * ■ Meliirivhanismii¹- aus eiiieir. .ur. Ireu ^{: :} :uie Je: I * i!c- iH-ti"·!!*.'!'.'!' uiu! ,ni! einen¹ ureiibai ,ii'.geri'-ach:-. Bin/I-;. ,IUIw κ kein.ι¹ ν η Seil iw..-Hcn. wonei der liol.'*'^: π ■· ι: i'ii'i-r nniT ei'H onstest .in..'>-·■" , i'.~b' *.- r-, Uuiniei'ir,·."

In der Zeichnung ist die Erfindung ;in einem Ausführungsbcispicl näher veranschaulicht. Ks zeigt

F i g. 1 eine schematisch gehaltene Schnittdarsiellung durch einen erfindungsgemäßen Volumenkonstantregler,

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform.

F i g. 3 ebenfalls eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform und

Fig.4 eine andere Ausführung der Anordnung gemäß F i g. 2.

Das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Volumenkonstantreglers weist einen Kanal 1 auf. den das Gas in Richtung des Pfeiles a durchströmt.

Eine als Winkelflügel ausgebildete Drosselklappe 2, die um eine quer zu der Strömungsrichtung des Gases verlaufende Achse 3 verschwenkbar ist. unterteilt den Kanal 1 derart, daß auf der einen Seite des Flügels 2 ein Stauraum 4 gebildet wird und auf der anderen Seite des Flügels 2 die Gasauslaßöffnung 5 liegt. Der freie Schenkel 2a des Winkelsflügels 2 und das von diesem überdeckte Bodenteil la des Kanals 1 sind kreisbogenförmig ausgebildet, wobei der Radius der Kreisbögen in etwa der Länge des Drehschenkels 2b des Winkelflügels 2 entspricht.

Wie keiner näheren Erläuterung bedarf, wird der Winkelflügel 2 entsprechend dem Druck des anströmenden Gases in dem Stauraum 4 vcr.->chwenkt, d. h. bei hohem Druck in Richtung der gestrichelt dargestellten Lage des Flügels und bei geringem Druck in die ausgezogen gezeichnete Stellung bewegt. Die Rück Stellkraft des Flügels 2 gegenüber dem in dem Stauraum 4 herrschenden Druck kann durch eine in den F i g. 2 und 3 näher beschriebene Einrichtung so reguliert werden, daß ein im Rahmen der gewünschten Genauigkeit konstantes Gasvolumen aus der Auslaßöffnung 5 austritt. Im übrigen läßt sich die Genauigkeit der Verschwenkung des Winkelflügels 2 auch noch durch die Anordnung einer Stauleistc Ib. die schließseilig in den Strömungskanal 1 an der Auslaßöffnung 5 eingebaut ist. erhöhen.

Durch die kreisbogenförmige Anordnung des Bodenleiles la und des Schenkels 2a wird bereits eine gute Abdichtung des Stauraumes 4 gegenüber der Auslaßöffnung 5 gewährleistet. Zur weiteren Abdichtung kann noch eine Labyrinthdichtung 6 (im einzelnen nicht dargestellt) sowie eine verstellbare Lässigkcits-Korrekturleiste Ic vorgesehen sein.

Um dem Winkelflügel 2 eine größere Stabilität zu verleihen, ist das freie Ende des Schenkels 2a mit dem achsseitigen Ende des Drehschenkels 2b durch Verstärkungsstreben 2c verbunden.

Wie aus F i g. 2 und 3 hervorgeht, dient als Rückstellkraft für den Winkelflügel 2 eine Feder 7. die mit ihrem einen Ende 7a im Abstand von der Drehachse 3 des Winkelflügcls 2 an einem auf dieser Achse 3 befestigten Hebel angreift. Ir, F i g. 2 ist dieser Hebel als Winkelhebel 8 ausgebildet, während die Ausführungsform nach F i g. 3 einen einarmigen Hebel 9 zeigt.

Dm die Feder 7 auf eine bestimmte Vorspannung einstellen /u können, ist deren anderes Ende 7/' an einem Verstellmechanismus 10 befestigt. Dieser Verstellmechanismus 10 besteht aus einem zweiarmigen Hebel 11. der um eine ortsfeste Achse 12 drehbar ist. An dem Hebelarm 11a greift das Federende Tb an. Der Arm lift weist einen Schlitz Uc auf. in den ein Gewindestift 13 einfaßt, so daß durch eine auf dem Stift 13 befestigte Mutter (nicht dargestellt) der Arm 116 fest

ίο gesetzt und damit die Feder 7 in verschiedenen Stellungen, d. h. unter verschiedenen Vorspannungen, eingestellt werden kann. )e nach der gewählten Vorspannung läßt sich das aus der Auslaßöffnung 5 austretende Gasvolumen in der jeweils gewünschten Weise rcgulicren. Es ist möglich, den Hebel 11 von Hand zu verstellen, wie aus F i g. 3 hervorgehl, oder aber hierfür einen an sich bekannten Stellmotor 14 vorzusehen, der an dem Hebelarm lift angreift, wie in F i g. 2 dargestellt. Zur genauen Einstellung, insbesondere jedoch um für den Winkelflügel 2 ausgewogene Glcichgewichtsvcrhältnissc zu schaffen, trägt der Hebelarm 8a ues Winkelhebels 8 (F i g. 2) bzw. der Hebel 9 (F i g. 3) ein Ausgleichsgewicht 15, womit eine völlige Lageunabhängigkeit gesichert ist

Damit der Winkelflügel 2 bei seiner Verstellung nicht in Schwingungen gerät (beispielsweise infolge pulsierens des anströmenden Gases), ist ein Schwingungsdämpfer vorgesehen. Dieser besteht gemäß F i g. 2 aus einem pneumatischen Dämpfer 16, der an dem Hebelarm 8£> des Winkelhebels 8 angreift. Derartige pneumatische Schwingungsdämpfer besitzen bekanntlich einen Zylinder 16a mit in diesem beweglichen Kolben 16i>. dessen Kolbenscheibe 16c in gewissem Umfange luftdurchlässig ist. Unter Dämpfung der eingeleiteten Bewegung strömt die Luft je nach Bewegung des Kolbens aus dem Kolbenraum I in den Kolbcnraum II.

Gemäß F i g. 3 ist der Schwingungsdämpfer als ein Massendämpfer ausgebildet. Ein Zahnrad 17 sitzt ebenso wie der Drehflügel 2 und der Hebel 9 starr auf der Drehachse 3. Dieses Zahnrad 17 kämmt mit einem Ritzel 18, das ein fest mit ihm verbundenes größeres Gewicht 19 trägt.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Anordnung ist für die Einstellung der Vorspannung der Feder 7 ein Verstellmechanismus 10a vorgesehen. Dabei ist an dem Federende Tb ein Seil 20 angebracht, das auf einem Bolzen 21 aufgewickelt ist. Mit dem drehbar gelagerten Bolzen 21 ist eine Scheibe 22 fest verbunden, die zweckmäßigerweise eine Skalcneintcüung 23 trägt. Eine ortsfest angebrachte, gleichzeitig als Zeiger ausgebildete Klemmvorrichtung 24 hält die drehbar angeordnete Scheibe in jeder gewünschten Stellung fest, so daß eine den jeweils gegebenen Verhältnissen entsprechende Vorspannung der Feder 7 einstellbar ist. Von Vorteil ist bei dieser Ausführungsform des Verstellmechanismus, daß die Einstellmöglichkeit nicht durch Anschläge begrenz! ist und die Feder 7 bei der Verstellung keinen Kreisbogen um ihren Befestigungspunkt bei dem Winkclhebcl 8 beschreibt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Voiume.ikop.staniregler für Gasströmungen, insbesondere für Hochdruck-Klimaanlagen, der das Gasvolumen unabhängig vom Druck an der Einlaßbzw. Anströmseite konstant hält, mit einer unter der Einwirkung des sie anströmenden Gases gegen die Einwirkung einer Rückstellkraft verstellbaren Drosselklappe, die einen entgegen der Strömungsrichlung offenen Stauraum bildet und um eine quer zur Strömungsrichtung des Gases verlaufende Achse verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe als ein den Strömungskanal (I) in Strömungsrichtung derart un,erteilen- der Winkelflügel (2) ausgebildet ist, daß die eine Seite des Winkelflügels (2) zusammen mit dessen freiem Schenkel (2a) einen in Strömungsrichtung geschlossenen Stauraum (4) für das Gas bildet und auf der anderen Seite die Luftauslaßöffnung (5) liegt, wobei der freie Schenkel (2ü) des Winkelflügels (2) und das von diesem überdeckte Bodentei! |1λ) des Kanals (1) neben der Lufiauslaßöffnung (5) kreisbogenförmig mit einem in etwa der Länge des Drehschenkels (2b) des Winkelflügels (2) entsprechenden Radius ausgebildet ist und die Luftauslaß-(öffnung (5) schließseitig eine in den Strömungskanal (1) hineinragende Stauleistc (\b) aufweist.
2. Volumenkonstantregler nach Anspruch I. da- «lurch gekennzeichnet, daß das kreisbogenförmig ausgebildete Bodenteil (\u) an seinem freien Ende an der Luftauslaßöffnung (5) eine verstellbare l.äsjigkeits-Korrekturleiste (Ic^-) aufweist.
1 Volumenkonstantregler nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem kreisbogenförmigen freien Schenkel (2;;) des Winkelflüfels (2) und dem kreisförmigen Bodenteil (I.7) eine ,abyrinthdichtung (nicht gezeichnet) vorgesehen Im. "
4. Volumenkonstantregler nach einem der An· Sprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende de.v freien Schenkels (2,;) des Winkelflü-JeIs (2) über Verstärkungsstreben (2c) mit dem ichsseitigen Ende des Drehschenkels (2b) des Winkelflügels (2) verbunden ist.
5. Volumcnkonstantregler nach einem der An-Iprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückstellkraft für den Winkelflügel (2) eine im Abttand von dessen Drehachse (3) angreifende Feder |7) vorgesehen ist.
b. Volumenkonstantregler nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Keder (7) an einem •uf der Drehachse (3) des Winkelflügels (2) befestigten Hebel (8 Lvw. 9) angreift.
7. Volumenkonstaniregler nach Anspruch b. dadurch gekennzeichnet, daß die Keder (7) einen Ver-■tellmechanismus (10, IO.7) für die Einstellung der Keder (7) auf eine unterschiedliche Vorspannung besitzt.
8. Volumenkonstantregler nach Anspruch 7. da- ^⁰ durch gekennzeichnet, dall der \ erstelimechanismus (10) aus einem 1 lehel (11) besteht, dessen eint·; Hebelarm (11.7) an dem Kederende (7/>) angieift ιιικ: dessen anderer Hebelarm (H/') in verschiedenen Lagen feststellbar ausgebildet is; ¹^
1. Volumenkonsiantrej-'lei" nach Anvpnic!' S. J,-durch gekennzeichnet. d.iH .lei iev^'i.'Uu¹I !!ein· arm (11/') als Kc si M eile: η ru h ^i 11 ν ·.·■ \ :i ^s. ^;"l·: ■■ (I M aufweist, in den ein Gewindestift (B) mit einer Kest stellmutter, vorzugsweise Flügelmutter, einfaßt.
10. Volumenkonstantregler nach einem der An

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Verstellmechanismus (10) einen Stellmotor (14) auf weist.
11. Volumenkonstantregler nach Anspruch 10, da durch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (14) at dem feststellbaren Hebelarm (11 b) angreift.
12. Volumenkonstantregler nach einem der An Sprüche 1 bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß de: Winkelflügel (2) mit einem Schwingungsdämpfer ausgerüstet ist.
13. Volumenkonstantregler nach Anspruch 12, da durch gekernzeichnet, daß der Schwingungsdampfer als pneumatischer Dämpfer (16) ausgebildet ist.
14. Volumenkonstantregler nach Anspruch 13. dadurch gekennzeichnet, da/3 der pneumuv^chi. Dämpfer (16) an dem auf der Drehachse (3) de·· Winkelflügels (2) befestigten Hebel (8) angreift.
15. Volumenkonstantregler nach Anspruch 14. da durch gekennzeichnet, daß der Hebel (8) als Winkelhebel ausgebildet ist, an dessen einem Hebelarm (8j) die Feder (7) und an dessen anderem Hebelarm tßb) der Dämpfer (16) angreift.
Ib. Volumenkonstantregler nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer als Massendämpfer ausgebildet ist.
17. Volumenkonstantregler nach Anspruch Ib. dadurch gekennzeichnet, daß der Massendämpfer ein starr auf der Drehachse (3) des Winkelflügels (2) befestigtes Zahnrad (17) aufweist, in das ein Ritzel (18) einfaßt, das ein fest mit ihm verbundenes größeres Gewicht (19) trägt.
18. Volumenkonstantregler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Befestigung der Feder (7) vorgesehene Hebelarm (8 bzw. 9) ein Ausgleichsgewicht (15) trägt.

I·}. Volumcnkonstantregler nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Vcrstcllmcchanismus (IO.7) aus einem am freien Ende der Keder (7) befestigten und auf einem drehbar angebrachten Bolzen (21) aufwickelbaren ScI (20) besteht, wobei der Bolzen (21) mit einer über eine ortsfest angebrachte, als Zeiger ausgebildete. Klemmeinrichtung (24) feststellbaren Scheibe (22) verbunden ist.