DE2123868C3

DE2123868C3 - Vorrichtung zur Mischung zweier unterschiedlich temperierter Luftströme zur Verwendung in einer Klimaanlage

Info

Publication number: DE2123868C3
Application number: DE19712123868
Authority: DE
Inventors: William John Waverly Pa. Waeldner (V.StA.)
Original assignee: Dynamics Corporation of America, New York, N.Y. (V.StA.)
Filing date: 1971-05-10
Publication date: 1976-09-09

Description

60

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mischung zweier unterschiedlich temperierter Luftströme zur Verwendung in einer Klimaanlage, wobei ein regelbarer Primärluftstrom Umgebungsluft durch einen stromab vom Austrittsquerschnitt eines Luftmengenregelraumes gelegenen mit einem Ventilkörper versehenen Luftansaugkanal in einen Mischraum ansaugt.

Bei einer bekannten Luftmischvorrichtung dieser Art (US-PS 31 14 505) werden die Ventilkörper für die Steuerung des Primärluftstroms und der anzusaugenden Umgebungsluft gemeinsam betätigt und dadurch eine konstante Düsengeschwindigkeit im Mischraum erzeugt, was bei großer Primärluftströmung einen relativ hohen Gesamtdruckverlust hervorruft, so daß eine größere Ventilatorleistung erforderlich wird.

Es ist auch bekannt, die Durchsatzmengen bei Klimaanlagen zu regeln (DT-OS 19 27 413). Für die Erzielung einer veränderlichen Düsengeschwindigkeit sind die bekannten Durchflußmengenregler jedoch ungeeignet. Bei einer anderen bekannten Luftmischvorrichtung (FR-PS 13 23 846) wird die Primärluftmenge lediglich beim Eintritt in den Niischraum geregelt, was ebenfalls einen hohen Gesamtdruckverlust zur Folge hat. Außerdem ist mit dieser Vorrichtung eine direkte Regelung der Sekundärluftmenge nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Mischung zweier unterschiedlich temperierter Lüftströme zur Verwendung in einer Klimaanlage derart zu gestalten, daß bei einer hohen Primärströmung die bei dem Mischvorgang mit der Umgebungsluft sich in der Vorrichtung ergebenden Gesamtdruckverluste bei Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Ventilaiorleistung in niedrigen Grenzen gehalten werden, so daß ein maximaler Wirkungsgrad der Klimaanlage erzielt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 vorgeschlagen.

Auf diese Weise wird der Ventilkörper im Luftansaugkanal überhaupt nicht zu Luftsteuerungszwecken verwandt; seine einzige Funktion ist lediglich das Abdichten des Luftansaugkanals und das Verhüten gegen Durchlecken zu einem gewollten Zeitpunkt.

Vorteilhafte Weiterausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.

In den Zeichnungen ist. der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i j. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung,

F i g. 3 eine schematische Anordnung der verschiedenen Ventilkörper und Klappen sowie ihrer Betätigungsvorrichtungen für eine erste Ausführungsform,

F i g. 4 eine schematische Anordnung der verschiedenen Ventilkörper oder Klappen und ihrer Betätigungsvorrichtungen einer zweiten Ausführungsform, und

F i g. 5. eine Tabelle verschiedener Primär- und Ansaugluftzustände, Düsenflächen, Strahlgeschwindigkeilen usw.

Die Vorrichtung 10 (F i g. 1 und 2) ist zur Mischung zweier unterschiedlich temperierter Luftströme zur Verwendung in einer Klimaanlage bestimmt. In dieser Mischvorrichtung 10 ist eine Leitung 12 bzw. 32 angeordnet. Pfeile 14 geben die Richtung des regelbaren Primärluftstroms und Pfeile 16 die Richtung des angesaugten Umgebungsluftstroms an. In einem Luftmengenregelraum 18 wird die Durchsatzmenge der Primärluft nach Bedarf verändert. Vor dem Austrittsende des Regelraums 18 ist eine Strahldüse 20 vorgesehen. Im Mischraum, der sich in Strömungsrichtung hinter der Strahldüse 20 befindet, ist ein Venturi-Abschnitt 26 vorgesehen. In den Luftansaugkanälen 28 (Fig.3) befinden sich Ventilkörper 24.

Zur Regelung der Durchsatzmenge dient ein erstes Paar schwenkbarer im wesentlichen rechteckiger Klap-

pen 30, die an der Leitung 32 derart angelenkt sind, daß sie zum Öffnen nach außen und zum Schließen nach innen schwenken, sowie ein zweites Paar schwenkbarer Klappen 38. Eine Betätigungsvorrichtung für den Durchflußmengenregler 30, 38 besteht im wesentlichen aus einer Stange 34, die in Längsrichtung der Leitung 32 bewegbar und mittels Lenker 36 mit den Klappen 30 verbunden ist.

Die Klapoen 38 sind mittels Lenker 49 über einen Schieber 42 mit der Stange 34 verbunden Der Schieber 42 wird durch eine bei 46 befestigte Feder 44 in eine solche Stellung gedruckt, daß die Klappen 38 sich in Offenstellung befinden. Der Druck des Primärluftstromes versucht, entgegen der Feder 44, die Klappen 38 zu schließen, so daß nach Einstellung durch die Klappen 30 eine im wesentlichen konstante Durchsatzmenge automatisch aufrechterhalten wird.

Die die Strahldüse 20 bildende Einrichiung (F i g. 3) besteht aus einem sich verengenden Leitungsabschnitt 22 und einem Paar schwenkbarer im wesentlichen rechteckiger Düsenklappen 48. Die Düse 20 hat einen wesentlich kleineren Querschnitt als die Leitung 32, so daß der Primärluftstrom eine Geschwindigkeit erhält, die mit der durch die jeweilige Stellung der Klappen 48 festgelegten Düsenfläche veränderlich ist. Die Klappen 48 sind einerseits an ihren entgegen der Strömungsrichtung befindlichen Kanten am Austrittsquerschnitt des Luftmenganregelraums 18 angelenkt, andererseits mit Lenkern 50 verbunden, die ihrerseits über tinen Flansch 52 mit der Betätigungsstange 34 verbunden sind. Beim öffnen der Klappen 48 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit ab, was zu einem verminderten Durchsatz von Umgebungsluh durch die Luftansaugkanäle 28 führt. Umgekehrt wird bei Schließbewegung der Klappen 48 der Primärluftstrom beschleunigt, was einen erhöhten Ansaugluftstrom zur Folge hat.

In den Ansaugkanälen 28 sind Ventilkörper angeordnet, die sich üblicherweise in Offenstellung befinden. Sie können jedoch bei Verminderung des Ansaugluftstroms auf ein Minimum vollständig geschlossen werden, wenn weitere Umgebungsluft nicht benötigt wird. Die beiden Ventilkörper 24 werden gemeinsam verstellt, was durch die gestrichelte Linie 54 angedeutet ist, so daß ein Lenker 56 zur gemeinsamen Ventilkörperbetätigung dient

Ein erster Motor 58 und ein zweiter Motor 60 dienen zur Betätigung des Durchflußmengenreglers 30, 38 der schwenkbaren Klappen 48 und der Ventilkörper 24, wobei der erste Motor 58 die Betätigungsstange 34 verstellt, wodurch der Durchflußmengenreg'er und die Klappen 48 eingestellt werden, während der zweite Motor 60 die Ventilkörper 24 öffnet oder schließt.

Zur automatischen Betätigung der Vorrichtung ist ein Thermostat 62 vorgesehen. Der Thermostat liefert Luftdrucksignale über einen ersten Druckbereich für die Betätigung des Motors 58 und über einen zweiten Druckbereich für die Betätigung des Motors 60. Bei einem Thermostaten mit einem Druckbereich von 0 bis 0,703 kp/cm² steigt der Druck mit zunehmender Raumtemperatur an. Es wird dann von 0 bis 0,352 kp/cm² Primärluft in gleichem Verhältnis durch Ansaugluft temperiert, wobei die Betätigungsstange 34 durch den Motor in einer in F i g. 3 rechts liegenden Stellung gehalten wird und die Klappen 30 und 48 nur minimal geöffnet sind. Unter diesen Verhältnissen kann eine Primär- und Ansaugströmung bei 340 mVh aufrechterhalten und die maximale Strahlgeschwindigkeit mit minimalem Düsenquerschnitt auf einem Minimum (F i g. 5) gehalten werden. Zwischen 0,352 und 0,527 kp/cm² führt eine Bewegung der Betätigungsstange 34 in F i g. 3 nach links, verbunden mit zunehmendem öffnen der die Durchsatzmenge verändernden Klappen 30 und 48 zu einer vermehrten Primärluftströmung mit abnehmender Strahlgeschwindigkeit infolge öffnens der Strahldüse 20, was eine Verminderung der Ansaugluftmenge zwecks Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Gesamtluftmenge zur Folge hat. Bei 0,527 kp/cm² haben die Klappen 30 und 48 ihre Offen-Endstellungen erreicht, so daß der Motor 60 in dem Bereich von 0,527 bis 0,703 kp/cm² arbeitet, um die Ventilkörper 24 zu schließen und den Ansaugluftstrom vollständig zu unterbrechen, so daß maximale Kühlwirkung auf den Raum ausgeübt werden kann.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform entsprechen die Bezugszeichen gleicher Teile denen von F i g. 3 mit dem Zusatz »a«. Es ist nur ein Motor 58a vorgesehen. Die Betätigungsstange 34a hat eine Rückstellfeder 64 innerhalb eines Zylinders 66. Die Ventilkörper 24a sind einzeln durch Lenker 68 mit einem Schieber 70 auf der Betätigungsstange 34a verbunden. Ein Flansch 72 auf der Stange 34a kann den Schieber 70 bei entsprechender Stangenbewegung nach links in F i g. 4 jenseits der Offen-Endstellungen der Klappen 30a und 48a verstellen, und zwar mit Unterstützung der Rückstellfeder 64. Die Arbeitsweise eines Thermostaten 62a für einen Druckbereich von 0 bis 0,703 kp/cm² ist dieselbe, wie bei Fig. 3 beschrieben und in F i g. 5 angegeben. Wenn die Klappen 30a und 48a ihre Offen-Endstellungen erreichen, erfolgt eine weitere Bewegung der Stange 34a im Bereich von 0,527 bis 0,703 kp/cm² durch die Rückstellfeder 64, worauf der Flansch 72 mit dem Schieber 70 in Eingriff kommt, um die Ventilkörper 24a zu schließen und das Ansaugen von Umgebungsluft vollständig abzusperren zwecks Erzielung maximaler Kühlung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Mischung zweier unterschiedlich temperierter Luftströme zur Verwendung in einer Klimaanlage, wobei ein regelbarer Primärluftstrom Umgebungsluft durch einen stromab vom Austrittsquerschmitt eines Luftmengenregelraumes gelegenen, mit einem Ventilkörper versehenen Luftansaugkanal in einen Mischraum ansaugt, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintrittsquerschnitt des Luftmengenregelraumes ein an sich bekannter Durchflußmengenregler (30, 38) für veränderliche Durchsatzmengen angeordnet ist und daß zwischen dem Austrittsquerschnitt des Luftmengenregekaumes und dem Mischraum eine Strahldüse (20) mit zwei die Düsenstrahlfläche verändernden, schwenkbaren Klappen (48) liegt, die zusammen mit dem in der Einströmseite des Luftmengenregelraumes angeordneten Durchflußmengenregier (30, 38) durch eine gemeinsame Betätigungsvorrichtung (34) gleichsinnig in die Öffnungsund Schließstellung bewegbar sind, und daß der in dem Luftansaugkanal (28) angeordnete Ventilkörper (24) derart mit der gemeinsamen Betätigungsvorrichtung (34) gekoppelt ist, daß de,- Ventilkörper (24) den Luftansaugkanal über seinen gesamten Öffnungsquerschnitt so lange geöffnet hält, bis die Düsenstrahlflächen der zusammen mit dem Durchflußmengenregler (30, 38) verstellbaren Klappen (48) eine maximale öffnung erreichen und daß erst in dieser Offen-Endstellung der Ventilkörper (24) den Luftansaugkanal verschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar Luftansaugkanäle (28) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Leitung (12) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmengenregelraum vor den Klappen (48) in Richtung des Mischraumes einen sich verengenden Leitungsabschnitt (22) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Klappen (48) der Strahldüse (20) mit ihren stromaufwärts liegenden Kanten am Austrittsquerschnitt des Luftmengenregelraumes angelenkt und an ihren den angelenkten Kanten gegenüberliegenden Kanten mit Lenkern (50) verbunden sind, wobei die Lenker mit ihren freien Enden an einem Flansch (52) der Betätigungsvorrichtung (34) angelenkt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4. dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Motor (58) in an sich bekannter Weise an die gemeinsame Betätigungsvorrichtung (34) und ein zweiter Motor (60) an die Betätigungseinrichtung (56) für die im Luftansaugkanal (28) liegenden Ventilkörper (24) angeschlossen sind.