DE2310147A1

DE2310147A1 - Lufteinblasmundstueck fuer klimaanlagen

Info

Publication number: DE2310147A1
Application number: DE19732310147
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1972-03-08
Filing date: 1973-03-01
Publication date: 1973-09-13
Also published as: IT994534B; BE796477A; LU64919A1

Description

Lufteinblasmundstück für Klimaanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lufteinblasmundstück für Klimaanlagen mit veränderlicher Abgabemenge. Das Mundstück ist gemäß der Erfindung durch eine derart veränderliche Öffnung ausgezeichnet, daß sich bei verminderten Abgabemengen eine höhere Einblasgeschwindigkeit ergibt. Das Mundstück hat daher infolge seiner veränderlichen Form eine korrigierte Reichweite des ausgeblasenen Luftstromes.

Xn der Technik ist es bekannt, LufteinblasmundstUcken eine Form zu geben, die fest oder während der Montage von Hand einstellbar ist. Bei Anlagen mit veränderbarer Abgabemenge führen die fest eingestellten Mundstücke zu einer veränderlichen Reichweite, die im wesentlichen proportional zur eingeblasenen Menge ist.

Man verwendet auch schon Mundstücke mit einer variablen, pneumatisch gesteuerten Öffnung. In diesem Fall führt ein konstanter Luftdruck stromaufwärts des Mundstücks zu einer etwa konstanten Austrittsgeschwindigkeit und daher zu einer Umwäzung (brassage), die etwa der Abgabemenge proportional ist.

Die Änderungen der Reichweite in Abhängigkeit von der abgegebenen Luftmenge können ernsthafte Nachteile mit sich bringen, sei es durch eine ungenügende Umwäzung der Luft oder auch durch unangenehme Luftströmungen.

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Die beigefügten Fig. 1 bis 11 zeigen verschiedene konstruktive Ausführungsformen eines Lufteinblasmundstücks mit korrigierter Reichweite gemäß der Erfindung, während Fig. 12 die erzielbaren Verbesserungen in einem Schaubild zeigt.

Fig. 1 zeigt eine sehr einfache erste Ausführungsform. Eine solche Konstruktion ist dazu bestimmt, in einer vertikalen Wand montiert zu werden und die Luftströmung horizontal abzugeben.

Das Kundstück umfaßt ein Gehäuse oder eine Hülle 1 mit beispielsweise rechteckigem Querschnitt und mehr oder weniger großer Länge, das zum Anschluß an eine Leitung oder eine Druckkammer bestimmt ist. Die wirksame Öffnung H wird bestimmt durch ein bewegliches Element 2 in der Form einer Platte, die um ein festes Gelenk 3 schwenkbar ist. Ein Hebel 4 ist an einer Welle 2¹ der beweglichen Platte 2 befestigt und trägt ein Gegengewicht 5. Der Hebel und sein Gegengewicht können innerhalb des Gehäuses 1 oder außerhalb, wie gezeigt, angeordnet sein.

Der Schwerpunkt G der gesamten beweglichen Anordnung befindet sich dabei vor und oberhalb des festen Drehpunkts 3. Das Gewicht hat also die Neigung, die wirksame Öffnung H zu verkleinern. Diese Wirkung wird schwächer, wenn sich die Öffnung vergrößert.

Andererseits wirkt der vor dem Mundstück herrschende Luftdruck dahingehend, daß die wirksame Öffnung H bei einer Konstruktion, wie sie dargestellt ist, vergrößert wird. Als Folge der Beschleunigung der Luftströme sind die Drücke längs der Platte nicht konstant; sie sind auch nicht einfach proportional dem vor dem Mundstück herrschenden Luftdruck, der die Ausgangsgeschwindigkeit bestimmt. Jedoch gilt innerhalb bestimmter Grenzen - und man kann dies leicht mit Hilfe einiger Vereinfachungen zeigen - , daß die Wirkung der Drücke mit dem Druck vor dem Mundstück ansteigt, ebenso wie die Austrittsgeschwindigkeit der Luft.

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Auf jeden Fall nimmt die bewegliche Anordnung eine Stellung ein, in der die an ihr angreifenden Kräfte im Gleichgewicht' sind. Da die Wirkung des Gewichts vermindert wird, wenn die Öffnung H größer wird und umgekehrt, sieht man, daß größere Öffnungen zu kleineren Gleichgewichtsdrücken führen und kleinere öffnungen zu größeren Drücken.

Dies genügt, um zu beweisen, daß ein Mundstück nach Fig. 1, das richtig konstruiert und hinter einem Register angeordnet ist, das in angemessener Weise die Abgabemenge regelt, es gestattet, den Nennwert der Abgabemenge mit großer öffnung H und einer begrenzten Ausgangsgeschwindigkeit einzublasen, während eine verminderte Abgabemenge mit einer kleineren wirksamen Öffnung H und einer entsprechend höheren Ausgangsgeschwindigkeit eingeblasen wird. Ein Mundstück gemäß Fig. 1 gestattet es also, die Reichweite durch eine Verminderung ihrer Veränderungen zu korrigieren. Ein solches Mundstück gestattet es viel besser als ein Mundstück mit konstanter Austrittsgeschwindigkeit. Ganz sicher bleibt man einer konstanten Reichweite noch fern; die Möglichkeiten einer Korrektur mit dieser sehr einfachen ersten Ausführungsform sind begrenzt. Oft will man aber weitergehen.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen verbesserte Lufteinblasmundstücke nach der Erfindung. Die Vorderansicht ist nicht dargestellt; in allen diesen Fällen hat das Gehäuse 1 einen rechteckigen Querschnitt analog dem Beispiel der Fig. 1.

Um den Nachteil der Veränderungen der Reichweite zu vermindern, muß man die Nachteile der Ausgangsgeschwindigkeiten bei verminderter Abgabemenge beseitigen. Zu diesem Zweck ist das Gewicht, das der Wirkung des Drucks der bewegten Luft zur zweckentsprechenden Regelung der wirksamen Öffnung entgegenwirkt, nicht an einem einfachen Hebel angebracht, sondern im · Rahmen eines entsprechenden Gelenkvierecks.

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Das Gelenkviereck kann sich kreuzende Streben (Fig. 3_t 4 und 5) aufweisen oder nicht (Fig. 2 und 6).

Man kann das Mundstück unter anderem so konstruieren, daß es zur Montage in vertikalen Wänden (Fig. 2 und 3) oder in der Decke bestimmt ist, sei es mit einem vertikalen Ausgang (Fig. 4), einem horizontalen Ausgang (Fig. 5) oder einem schrägen Ausgang (Fig. 6). Im Prizip kann der Mechanismus sowohl im Inneren des Gehäuses 1 als auch außerhalb davon, wie veranschaulicht, angeordnet sein.

In allen Fällen der Fig. 2 bis 6 unterscheidet man ein Gehäuse 1, ein bewegliches Teil 2, das um ein festes Gelenk 3 schwenkbar ist, und einen Hebel 6, der um eine Welle 2¹ zusammen mit dem Teil 2 drehbar ist. Der Hebel 6 ist mittels einer Gelenkstange an einem zweiten Hebel 6' angeschlossen, der um ein zweites festes Gelenk 3¹ schwenkbar ist. Die Hebel 6 und 6', die um die festen Gelenke 3 und 3¹ schwenkbar und miteinander durch die Gelenkstange 7 verbunden sind, formen das weiter oben erwähnte Gelenkviereck. Ein Gegengewicht 5 ist an einem Hebel 4 angebracht, der unter einem zweckmäßigen Winkel am Hebel 6¹ befestigt ist. Bei entsprechender Dimensionierung gestattet es eine solche Vorrichtung, die Wirkung des Gewichts 5 in Abhängigkeit von der wirksamen Öffnung H beträchtlich zu ändern.

Betrachtet man die in Fig. 7 sehr schematisch angegebenen Verhältnisse, dann kann man leicht ableiten, daß das Drehmoment, das vom Gewicht G auf die Welle 2¹ im Gelenk 3 ausgeübt wird, wie folgt geschrieben werden kann:

M=G. (e. b/a)

In dem veranschaulichten Fall nehmen die Abstände e und b ab, wenn das Gewicht G angehoben wird, während gleichzeitig der Abstand a zunimmt. Hierbei bleibt das Gewicht G natürlich konstant. Das Drehmoment vermindert sich also beträchtlich, wenn das Gewicht G angehoben wird, wenigstens über eine

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begrenzte Bewegungsstrecke· Aus Vorstehendem 1st es klar, daß das Mundstück gemäß den Flg. 2 bis 6, dessen Gegengewicht In vernünftiger Weise über ein entsprechend angeordnetes Gelenkviereck wirkt, es gestatten» die Reichweiten bei veränderlichen Abgabemengen In ähnlicher Weise wie es in Verbindung mit Fig. 1* erläutert wurde, aber in stärker ausgeprägter Weise, zu korrigieren.

Für In der Decke angeordnete Mundstücke, die beispielsweise kreisrund oder viereckig sein können, wird Luft über den gesamten Itafang ausgeblasen. Hier kann man eine Konstruktion nach den Beispielen der Flg. 8, 9 oder 10 verwenden, wo das bewegliche Teil 2 die Form einer gezogenen und in der Mitte aufgehängten Scheibe hat. Bei der einfachen Ausführung nach Fig. 8 ist die Scheibe 2 an einer vertikalen Stange 7 befestigt, die von einer festen Kulisse 3 geführt und an einem flexiblen Band 7ⁿ aufgehängt 1st, das sich auf einer kleinen Walze mit fester Drehachse J aufrollen kann, an der ein Hebel 4 mit Gegengewicht 5 befestigt 1st. Diese Ausführungsform ist parallel zu derjenigen der Fig. 1zu sehen.

Gemäß Fig. 9 wird die Führung und die vertikale Einstellung der Scheibe 2 durch die symmetrische Anordnung von zwei Hebeln 4 und 4* mit Gegengewichten 5 und 5¹ erreicht, die beispielsweise um eine gemeinsame feste Achse 3 schwenkbar sind. Diese Hebel sind mit der Scheibe 2 über zwei Stangen 7 und 7* sowie zwei Hebeln 6 und 6* verbunden, die in einem entsprechenden Winkel an den Hebeln 4 und 4» befestigt sind. Der Deutlichkeit halber ist eine Hälfte des Systems voll ausgezeichnet und die symmetrische andere Hälfte punktiert dargestellt. Ein solches System kann als modifiziertes Gelenkviereck mit einem einzigen festen Gelenk 3 angesehen werden. In dem dargestellten Fall hat das Gehäuse des Mundstücks die Form einer Umhüllung 1 mit einer Stütze 1' für die feste Gelenkachse. Ein solches Mundstück kann an einer Blas- oder Druckkammer angebracht werden.

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Man sieht leicht» daß In diesem Fall, ebenso wie In den vorangehenden Fällen, das bewegliche Teile In der Form der Scheibe eine Lage einnimmt, In der ein Gleichgewicht zwischen den auf sie wirkenden Drücken der bewegten Luft einerseits und der entgegengesetzten Wirkung der Gewichte andererseits herrscht, wobei der letztgenannte Effekt verhältnismäßig stark ausgeprägt ist, wenn die öffnung H klein ist. Demzufolge wird die Reichweite korrigiert, wobei kleinere Abgabemengen mit höherer Geschwindigkeit eingeblasen werden.

Gemäß Fig· 10 kann man auch mehrere Gelenkvierecke, deren Teile "in Reihe" geschaltet sind, wie oben ausgeführt wurde, beispielsweise eine symmetrische Anordnung mit Bezug auf die vertikale Führung der Scheibe 2, verwenden.

Um die Möglichkeiten der Korrektur der Reichweite zu vergrößern, kann man Einblasmundstücke verwenden, die mit mehreren Gelenkvierecken versehen sind, die in kinematischer Hinsicht "in Reihe" geschaltet sind.

Sin doppeltes Gelenkviereck ist in Fig. 11 dargestellt· Jedes Gelenkviereck kann zwei feste Drehpunkte, zwei Hebel und eine Verbindungsstange aufweisen. Im Prinzip spielt es kein· Rolle, wo sich die festen Drehpunkte befinden; in der Praxis ergeben eich aber bestimmte Bevorzugungen. Unter anderem können sie ausgerichtet sein und sie können selbst in dem Sinne übereinstimmen, daß ein fester Drehpunkt einen Teil des ersten Gelenkvierecks und gleichzeitig einen Teil des zweiten Gelenkvierecks bildet. Dies ist der Fall in Fig. 11, die sich auf das kinematische Schema dieser Vorrichtung beschränkt.

Man unterscheidet einen festen Drehpunkt 3, der als Lager für eine Welle 2' eines einzustellenden beweglichen Teils 2 dient. Die Welle 2* ist mit einem Hebel 6 versehen, der über eine Gelenkstange 7 mit einem zweiten Hebel 6¹ verbunden ist, der seinerseits um einen zweiten festen Gelenkpunkt 3' schwenkbar ist. Damit ist das erste Gelenkviereck gegeben. Das zweite

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Gelenkviereck wird durch einen Hebel 6", der am Hebel 6¹ in einem vorgegebenen Winkel befestigt ist und daher um das feste Gelenk 3¹ schwenken kann, durch einen Hebel 6^IM , der um den· schon erwähnten festen Drehpunkt 3 schwenkbar ist, und durch eine Stange 7' gebildet, welche die Hebel 6^M und 6^WI verbindet. Schließlich ist ein Hebel 4 am Hebel 6^m unter einem entsprechenden Winkel befestigt. Er trägt ein Gegengewicht 5.

Man erkennt leicht, daß ein doppeltes Gelenkviereck, so wie es veranschaulicht ist, es bei entsprechender Dimensionierung gestattet, eine erhebliche Veränderung des vom Gewicht 5 auf die Welle 2* ausgeübten Drehmomentsin Abhängigkeit von der Lage des Gewichts herbeizuführen. Bei Anwendung eines Einblasmundstücks zur Korrektur der Reichweite ist es daher möglich, die Einblasgeschwindigkeit, so wie es weiter oben erläutert wurde, zu verändern.

Es bedarf keiner näheren Ausführungen, daß diese doppelte Vorrichtung auch bei verschiedenen anderen Typen der Mundstücke verwendet werden kann, wie sie in den übrigen Figuren veranschaulicht sind, und daß man auch gekreuzte Gelenkvierecke benutzen kann.

Es ist festzuhalten, daß man durch eine Erhöhung der Auetrittsgeschwindigkeit bei kleinen Abgabemengen auch den Geräuschpegel beeinflußt, der störend werden kann. In der Praxis sucht man aber nicht nach einer vollständig konstanten Reichweite, sondern eher nach einer brauchbaren Korrektur.

In bestimmten Fällen kann es interessant sein, die Gegengewichte durch Federn mit großer Vorspannung zu ersetzen. Diese können in allen oben angegebenen Fällen angewendet werden.

Fig. 12 gibt ein Schaubild der erreichbaren Verbesserungen bei verschiedenen Mundstücken. Die Abgabemenge (ausgedrück in Prozenten der Nennmenge) ist auf der Absisse, die berechnete

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Umwälzung (ausgedrückt in Prozent/ der maximalen Umwälzung) auf der Ordinate aufgetragen. Die Kurve 1 bezieht sich auf feste

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Mundstücke, die Kurve 2 auf Mundstücke mit konstanter Geschwindigkeit. Die Kurve 3 kann durch ein Mundstück beispielsweise nach Fig. 9 erreicht werden, während ein Mundstück mit doppeltem Gelenkviereck einer Arbeitsweise ähnlich der Kurve 4 gestattet.

Die Vorteile der Einblasmundstücke mit korrigierter Reichweite nach der vorliegenden Erfindung sind deutlich: In Klimaanlagen mit veränderlichen Abgabemengen gestatten sie es, die Ubequemlichkeiten zu verhindern oder beträchtlich zu vermindern, die mit den Veränderungen der Reichweite der eingeblasenen Luft in Abhängigkeit von der Abgabemenge auftreten. Dies wird mit Hilfe einfacher Konstruktionen und einer sicheren Funktion erreicht. Demzufolge sind die Installations- und Instandhaltungskosten gering.

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Claims

2310H7 PATENTANSPRÜCHE

1.) Lufteinblasmundstück für Klimaanlagen mit einem Gehäuse

oder einer Umhüllung zum Anschluß an eine Leitung oder an . eine Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame
Öffnung automatisch in Abhängigkeit von der Abgabemenge der bewegten Luft derart veränderbar ist, daß eine größere Austritt sgeschwinüigkeit auftritt, wenn die Abgabemenge kleiner wird, also derart, daß die Veränderungen der Reichweite in
Abhängigkeit von der Abgabemenge vermindert werden, und daß die wirksame Öffnung mit Hilfe einer beweglichen Platte veränderbar ist, die um einen festen Drehpunkt schwenkbar ist, der Wirkung wenigstens eines Gegengewichts ausgesetzt ist
und eine Stellung einnimmt, in der Gleichgewicht herrscht
zwischen einerseits der Wirkung der Drücke der Luft auf die bewegliche Platte als Folge der Abgabemenge der bewegten
Luft, wobei diese Drücke aufgrund der Konstruktion der Anordnung in Richtung einer Vergrößerung der wirksamen
öffnung wirken, und andererseits der Wirkung des beweglichen Gegengewichts, das im Sinne einer Verminderung der wirksamen öffnung wirkt, wobei diese Neigung durch die Konstruktion
stärker wird, wenn die wirksame öffnung abnimmt.

2. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gegengewicht am Ende eines Hebels befestigt ist, der an der Platte unter einem Winkel befestigt ist.

3. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gegengewicht mit der beweglichen Platte über wenigstens ein Gelenkviereck verbunden ist, daß aus zwei Hebeln auf festen Drehpunkten und einer Verbindungsstange besteht.

4. Lufteinblasmundstück für Klimaanlagen mit einem Gehäuse
oder einer Umhüllung zum Anschluß an eine Leitung oder an
eine Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame
öffnung automatisch in Abhängigkeit von der Abgabemenge der

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bewegten Luft derart veränderbar ist, daß eine größere Austrittsgeschwindigkeit auftritt, wenn die Abgabemenge kleiner • wird, also derart, daß die Veränderungen der Reichweite in Abhängigkeit vor der Abgabemenge vermindert werden, und daß die wirksame Öffnung durch wenigstens eine horizontal bewegliche Scheibe veränderbar ist, die an wenigstens einer Stange, die unter der Wirkung mindestens eines indirekt damit verbundenen Gegengewichts steht, aufgehängt ist und automatisch eine Lage einnimmt, in der Gleichgewicht herrscht zwischen einerseits der Wirkung der Drücke der Luft, die auf die bewegliche Scheibe als Folge der Luftabgabemenge wirken und durch die Konstruktion der Anordnung dazu neigen, die wirksame Öffnung zu vergrößern,und andererseits der Wirkung des beweglichen Gegengewichts der Anordnung, das dazu neigt, die wirksame öffnung zu verkleinern, wobei diese Neigung stärker wird, wenn sich die wirksame öffnung verkleinert.

5. Mundstück nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange an einem flexiblen Kabel oder Band aufgehängt ist, das um eine Walze gelegt ist, die ura eine feste Achse drehbar ist und mit einem das Gegengewicht tragenden Hebel versehen ist.

6. Mundstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufhängung der Stange und zur Verbindung mit dem Gegenge-

. wicht mindestens ein Gelenkviereck dient, das zwei um einen festen Drehpunkt schwenkbare Hebe], und eine Verbindungsstange aufweist.

7. Mundstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Identische Gegengewichte vorgesehen sind, die symmetrisch angeordnet sind und mit der Stange über wenigstens ein Gelenkviereck verbunden sind, das symmetrisch aus zwei Hebeln und zwei Verbindungsstangen zusammengesetzt

. ist und an wenigstens einem festen Drehpunkt gelagsrt ist, "" wobei die Gegengewichte an den Enden von Hilfshebeln

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befestigt sind, die in einem festen Winkel zu den genannten Hebeln verlaufen.

Q. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegengewichte durch eine verhältnismäßig stark vorgespannte Feder ersetzt sind.

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