DE2427172B2

DE2427172B2 - Vorrichtung zur mengenregelung eines in einem luftkanal gefoerderten, klimatisierten luftstromes

Info

Publication number: DE2427172B2
Application number: DE19742427172
Authority: DE
Original assignee: Universal Pneumatic Controls, Ine, Oakland, Calif (VStA)
Priority date: 1973-06-05
Filing date: 1974-06-05
Publication date: 1977-09-01
Also published as: DE2427172C3; US3806027A; FR2232738B1; DE2427172A1; FR2232738A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Mengenregelung eines in einem Luftkanal geförderten, klimatisierten Luftstromes, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches I angegeben ist.

Luftverteilungssysteme für große Gebäude haben eine Hauptleitung und eine große Anzahl von Abzweige-Abnahmeleitungen, die mit der Hauptleitung verbunden sind, um klimatisierte Luft in die einzelnen Räume oder Zonen zu leiten. Mittels einer Vorrichtung zur Mengenregelung wird in einer jeden Abzweigeleitung die Luftmenge gesteuert, die aus der Hauptleitung in und durch diese Abzweigeleitung zu dem einzelnen Raum hin strömt. Die Luftströmung wird in der Abzweigeieitung mittels eines Ventils oder einer Klappe geregelt, die z. B. von einem Balg gesteuert wird.

In vielen bekannten Systemen wird die Menge strömender Luft mittels einer Vorrichtung reguliert, die abhängig von der mittels eines Thermostaten im jeweiligen Raum festgestellten Raumtemperatur arbeitet. In großen Gebäuden mit vielen Räumen oder voneinander getrennten Bereichen muß das Gesamtsystem im Gleichgewicht gehalten werden, damit es zufriedenstellend arbeitet. Das bedeutet, daß einem einzigen Raum oder Bereich nicht eine übermäßige Luftmenge auf Kosten anderer Räume oder Bereiche zugeführt werden kann. Wenn z. B. ein Raum sehr warm ist und die thermostatische Regelung eine große öffnung der Regelklappe erfordert, könnte dies dazu führen, ciaß diesem Raum zuviel Luft zugeführt wird. Es ist dementsprechend eine Begrenzung erforderlich, um die maximale Luftmenge zu begrenzen, die durch eine spezielle Regelvorrichtung hindurchfließen kann.

Die thermostatische Steuerung kann für sich ein anderes Problem verursachen, wenn die Raumtemperatur sehr niedrig eingestellt ist. In dieser Situation könnte die thermostatische Steuerung dazu neigen, die Vorrichtung zur Mengenregelung ganz zu schließen. Dies könnte ergeben, daß die Strömungsmenge unter einen Minimalwert abfällt, der für Lüftungszwecke jedoch notwendig ist. Um dies zu verhindern, wäre ein Sensor und eine Regulierung für Minimalströmung erforderlich.

Bei wie hier in Frage kommenden Vorrichtungen zur Mengenregelung empfiehlt es sich, eine solche Auswahl zu treffen, daß der Thermostat auch an einer entfernten Stelle in bezug auf die Vorrichtung angebracht werden kann.

Aus der DT-OS 22 51 358 ist ein Luftmengenregler bekannt, der durch Verwendung nur eines Stellgliedes einfacher aufgebaut sein soll. Zur Berücksichtigung von zwei Regelgrößen, nämlich eines Temperaturwertes und einer Druckdifferenz zweier statischer Druckwerte, sind räumlich voneinander getrennte Regler, dort mit 5 und 41 bezeichnet, sowie einen erheblichen Raum benötigende Hebeleinrichtung mit mehreren Hebeln und Gelenkpunkten vorgesehen. Für das Stellglied das sich in der für klimatisierte Luft vorgesehenen Leitung befindet, ist zwar nur noch ein einziger Stellhebel vorgesehen, jedoch wird dieser Vorteil durch die Vielzahl der in diesem Zusammenhang statt dessen benötigten weiteren Hebel der Hebelmechanik aufge-

10

20

25

insbesondere ist es schwierig vorstellbar, wie lieser bekannte Luftmengenregler in der Hinsicht irweitert werden könnte, mehr als zwei Steuergrößen in lie Regelung einzubeziehen.

Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus der OT-OS 22 25 402, der US-PS 31 67 253 und der DT-AS 79 501.

In der erstgenannten Druckschrift ist eine Vorrichtung zur Luftmengensteuerung beschrieben, die eine Kolben-Zylinder-Einheit hat, der Luft in gesteuerter Weise zugeführt wird. Diese Luftzuführung hat zwei Abzweigungen, die sich in Regler befinden, die einen Anteil der Kolben-Zylinder-Einheit ansonsten zugeführten Luft direkt in die Atmosphäre ablassen. Jeder der dort vorgesehenen Regler muß, um den ganzen Regelbereich zu erfassen so groß ausgelegt sein, daß er die Gesamt-Luftzufuhr zur Kolben-Zylinder-Einheit direkt zu steuern vermag, was insbesondere dann auf Schwierigkeiten stößt, wenn eine größere Anzahl von Steuergrößen in der Regelung berücksichtigt sein sollen. Etwas Ähnliches beschreibt auch die oben genannte US-PS, bei der ebenfalls die gesamte für den Balg vorgesehene Luftmenge jeweils durch die einzelnen Regler zu steuern ist und sich somit die gleichen voranstehend angedeuteten Probleme ergeben.

Die genannte DT-AS stellt eine Ergänzung zur vogenannten US-PS dar, wobei diese Ergänzung einen Umsehalt-Thermostaten betrifft, der zur Umschaltung zwischen Sommer- und Winterbetrieb ausgestaltet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in ; sehr einfacher Weise aufgebaute, kompakte Vorrichtung anzugeben, mit der eine beliebige Anzahl von Steuergrößen berücksichtigt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Vorrichtung zur Mengenregelung erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Luftmenge, die bei einer Klimaanlage den einzelnen Räumen zugeführt wird, in den Zuführkanälen mit einer Klappe zu regulieren, die durch ein Stellglied z. B. einen Balg, verstellt wird. Die Luft zum Betätigen des Stellgliedes wird aus den Zuführkanälen genommen und über einen pneumatischen Durchfluß-Regler dem Stellglied zugeführt. Bei diesem Regler wird die Luft hinter dem Auslaßventil jedoch nicht direkt ins Freie abgeblasen. Diese Luft gelangt unter dem Auslaßventil in eine Luftsteuerleitung, die ihrerseits in mehreren Düsen endet. Diese Düsen sind Bestandteile weiterer Regeleinrichtungen, so daß entsprechend der Anzahl der Düsen mehrere Steuergrößen berücksichtigt werden können. Der Regler selbst ist in Modultechnik aufgebaut.

In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Modultechnik

aufgebaut. Ein jeder Bauteil ist für eine bestimmte eigene Funktion vorgesehen, und kann entweder allein oder zusammen mit den Funktionen der anderen Bauteile arbeiten. Entsprechend einer speziellen Ausführungsform ist das erste Bauteil ein Rcgelorgan mit Verstärkerwirkung, das den Drucksteuerraum und die Abströmöffnung umfaßt.

Die Luftströmung durch diese Abströmöffnung wird durch ein zweites Bauteil gesteuert, das als Steuerung für konstante Menge vorgesehen ist und das auch die maximale Strömungsgeschwindigkeit begrenzt. Eine der Düsen der Luftsteuerleitung ist Bestandteil eines Raum-Lufttemperatur-Reglers. Eine andere der Düsen kann entsprechend einer Begrenzung auf minimale Geschwindigkeit gesteuert werden. Eine dritte Düse kann für eine Steuerung des Raumes bestimmt sein, die auf rasches Aufwärmen des Raumes abzielt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für Regelung für Maximal- und Minimalmengen auch bei Anwendung mit niedrigem Druck eingesetzt werden.

Mit der Erfindung ist eine kompakte Steuereinrichtung geschaffen, die auch räumlich entfernt angebracht werden kann und die eine Vielzahl von Funktionen mit kurzer Ansprechzeit ausführt. Sie ist anwendbar bis zu ca. 170 m^J pro Minute bei Anwendung relativ niedrigen Druckes im Bereich von 2,5—7,5 mbar. Aufgrund dieses besonderen Vorzuges kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit dem Luftdruck für die Steuerluft betrieben werden, der in der (Abzweige-)Leitung herrscht.

Die Erfindung wird anhand von Figuren und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Luftverteilungssystems, in dem mehrere Vorrichtungen zur Mengenregelung nach der Erfindung vorgesehen sind;

F i g. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Mengenregelung, wie sie in einer jeden Abzweigung des Systems nach Fig. 1 verwendet ist. Sie zeigt, wie die verschiedenen Fühler und Betriebselemente dieser jo einen Ausführungsform zusammengestellt sind;

F i g. 3 einen Schnitt durch den pneumatischen Regler, wie er in einer Vorrichtung nach Fig. 2 zu verwenden ist;

F i g. 4 eine Aufsicht zu F i g. 3;

F i g. 5 einen Schnitt gemäß den Pfeilen 5-5 in F i g. 4; F i g. 6 eine Seitenansicht gemäß 6-6 nach F i g. 4; F i g. 7 eine untere Aufsicht des Reglers nach F i g. 3; F i g. 8 eine auseinandergezogene Darstellung wie F i g. 5;

F i g. 9 bis 14 Aufsichten entlang der Linie in Richtung der Pfeile 9-9, 10-10, 11-11, 12-12, 13-13 bzw. 14-14 jeweisl aus F i g. 8, wobei Fig. 14 eine Ansicht von unten ist;

Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie in Richtung der Pfeile 15-15 in F i g. 4-,

Fig. 16 einen Schnitt entlang der Linie in Richtung der Pfeile 16-16in Fig.4;

Fig. 17 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung ähnlich Fig. 2 mit einem Regler gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 18 einen Schnitt durch den Regler nach einer zweiten Ausführungsform, wie er in einer Vorrichtung nach Fig. 17 verwendet ist;

Fig. 19 eine Aufsicht des Reglers nach Fig. 18; Fig.20 einen Schnitt entlang der Linie gesehen in Richtung der Pfeile 20-20 nach F i g. 19;

F i g. 21 eine auseinandergezogene Ansicht der Einzelteile des Reglers nach F i g. 20 und

F ι g. 22 eine Aufsicht entlang der Linie in Richtung 6o der Pfeile 22-22 nach F i g. 21.

Ein typisches Luftverteilungssystem 30 (Fig. 1) hat Verzwcigungs-Abnahmcleitungen und in jeder derselben eine Vorrichtung zur Mengenregelung. Mittels eines Ventilators 32 wird Luft aus dem Gebäude 6j durch ein Kühlschlangensystem 36 und eine Leitung den Luftkanälen 40 zugeleitet. Die Strömung in einem jeden Luftkanal 40 wird mittels einer Vorrichtung 44 zur Mengenregelung gesteuert, (ede dieser Vorrichtungen

44 steuert die durch ihren zugehörigen Luftkanal 40 hindurchströmende Menge klimatisierter Luft, und zwar in Abhängigkeit einer oder mehrerer Betriebsbedingungen. Wie dies noch unten mehr ins einzelne gehend beschrieben wird.

Einer jeden der Vorrichtungen 44 ist ein Raumthermostat 46 in üblicher Weise zugeordnet, mit dem die Raumtemperatur festgestellt bzw. überwacht wird und der an die Vorrichtung 44 ein Signal liefert. Diese steuert die Menge der aus der Vorrichtung 44 durch die Auslaßöffnunung 48 in den Raum 50 hineinströmenden Luft, und zwar entsprechend der Raumtemperatur.

F i g. 2 zeigt die Fühler und die Betriebselemente für eine Vorrichtung 44 mehr ins einzelne gehend. Eine typische Ausführungsform einer solchen Einrichtung 44 umfaßt einen Schalldämpfer 52, eine Strömungsmengenmeßeinrichtung mit einem Staurohr 56 und einem Meßrohr 58 für statischen Druck (oder einem Prandtlschen Staurohr), eine Klappe bzw. eine andere gleich wirkende Einrichtung zur Veränderung der durch die Vorrichtung 44 hindurchströmenden Luftmenge einen pneumatisch zu betätigenden Luftbalg 62 zur Einstellung bzw. Verstellung der Klappe 60, ein Staurohr 64 zur Aufnahme von Arbeitsluft mit Staudruck zur Betätigung des Balges 62 und ein Filter 66 in dem Staurohr 64.

Gemäß des Ausführungsbeispiels ist ein pneumatischer Regler 70 vorgesehen, der zwischen dem Staurohr 64 und eine Leitung 72 eingefügt ist, die zu dem Innenraum des Balges 62 führt. Der Regler 70 steuert den Druck und die Menge der Luft, die sich im Innern des pneumatisch angetriebenen Balges 62 befindet, wie dies im einzelnen noch mit F i g. 3 beschrieben wird, und zwar um die Klappe 60 auf die gewünschte Strömung klimatisierter Luft mittels der Vorrichtung 44 einzustellen. Die Stauluft gelangt somit über den Regler 70 in das Innere des Balges 62.

Wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, ist das Staurohr 64 mit der Leitung 72 über eine Abzweigleitung 74 verbunden. Diese Leitung 74 führt in das Innere des Reglers 70 und zwar in einen Raum 82 mit einer kreisförmigen Wand, deren obere Kante einen Ventilsitz 78 bildet. Oberhalb des Ventilsitzes 78 ist eine Membran 90 angeordnet, deren Mittelteil, ein scheibenförmiger Bereich 80, als Ventilelement wirkt.

Wenn der scheibenförmige Bereich 80 auf dem Ventilsitz 78 aufsitzt, strömt Luft unter Staudruck von der Leitung 64a durch die Abzweigeleitung 74 in den Luftbalg 62. Damit wird der Druck und das Luftvolumen in dem Balg vergrößert und der Balg dehnt sich aus, wodurch die Klappe 60 mehr geschlossen wird.

Wenn der scheibenförmige Bereich 80 von dem Ventilsitz 78 wegbewegt ist, bildet sich zwischen dem Bereich 80 und dem Ventilsitz eine Öffnung 84. Durch diese Öffnung 84 strömt Luft aus dem Inneren des Raumes 82 und gelangt durch die Öffnung 86 in die Atmosphäre. Damit wird der Druck in der Luft in dem Raum 82 und damit in der Leitung 72 und in dem Balg 62 gesteuert. Wenn der scheibenförmige Bereich 80 von dem Ventilsitz 78 weit genug wegbewegt ist, ist der Druck in dem Raum 82 gering und die Luft strömt aus dem Balg durch die Öffnung 84 in die Atmosphäre. Der statische Luftdruck im Luftkanal 40 bewirkt dann, daß der Balg 62 sich zusammenzieht bzw. zusammengedrückt wird, um die Klappe 60 mehr zu öffnen, womit die durch den Luftkanal 40 strömende Menge bzw. Volumen vergrößert wird. Bei dieser Betriebsbedingung verursacht der Winkel, unter dem sich die Abzweigelci-

tung 74 mit dem Oberteil der Leitung 72 vereinigt, daß die Stauluft durch die Abzweigeleitung 74 strömt, um auf die Leitung 72 eine Saugwirkung nach dem Venturi-Prinzip auszuüben, damit die Luft aus dem Balg 62 schneller entfernt wird. Die Größe der Abzweigeleitung 74 ist wichtig. Sie ist klein im Vergleich zu der Öffnung 84, so daß die Öffnung 84 die Kapazität hat, den Raum 82 zu entleeren, bzw. zu entlüften.

Die Scheibe 80 ist als Mittelteil einer flexiblen Membran 90 ausgebildet. Die Membran 90 besteht aus einem (spritz-) gegossenen Gummi. Der Außenrand der Membran 90 ist zwischen den Bodenring 88 und einen zweiten Ring 92 eingeklemmt. Dieser Ring 92 hat, wie dies am besten aus F i g. 8 zu sehen ist, einen (vorspringenden) Dichtungsrand 93 und der Bodenring 88 hat einen (vorspringenden) Dichtungsrand 95. Diese liegen an der flexiblen Membran 90 mit abdichtender Wirkung an, wenn diese beiden Ringe miteinander zusammengefügt sind. Die Ringe 88 und 92 sind aus einem Kunststoffmaterial (spritz-)gegossen und sind kreisförmig (wie in den Fig. 12, 13, 14 dargestellt) um ihre Herstellung zu vereinfachen. Die Membran 90 hat eine oder mehrere Wellen 94, um das gewünschte Maß der vertikalen Bewegung des mittleren Bereiches 80 der Membran zu ermöglichen.

Der zweite Ring 92 hat eine obere Wandung 96, die mit einer Abströmöffnung 98 versehen ist. Die obere Wandung 96 und die obere Fläche der Membran 90 bilden einen eingeschlossenen primären Druckraum 100. In diesen Raum 100 wird Luft aus der Stauleitung 64a durch eine Zuführöffnung 102 hindurch hereingleitet. Ein Filter 104 ist in Stromrichtung oberhalb der Öffnung 102 angeordnet. Diese Öffnung 102 hat einen relativ kleinen Durchmesser, verglichen mit dem Durchmesser der Abströmöffnung 98. Die durch die Öffnung 102 hindurchtretende Luft wird durch den Durchgang 101, der in der unteren Oberfläche des Ringes 92 ausgebildet ist, in den Druckraum 100 geleitet (Fig. 14).

Es ist eine Achse 106 mit einer kreisförmigen Scheibe 108 an dem unteren Ende von 106 vorgesehen. Damit wird die Strömung von Luft durch die Abströmöffnung 98 hindurch gesteuert. Dementsprechend ermöglicht es der große innere Durchmesser der Abströmöffnung 98, wenn die Scheibe 108 aufwärts von der Öffnung 98 wegbewegt ist, daß die Luft rascher aus dem Druckraum 100 entweicht, als Luft durch die Zuführöffnung 102 nachgeführt wird. Dementsprechend fällt der Luftdruck in dem Druckraum 100 ab. Der höhere Druck in den" Raum 82 und die Membran 90 wirken auf die Unterseite des zentralen Bereiches 80 ein, um diesen aufwärts unc von dem Ventilsitz 78 wegzubewegen, um den Drucl· und das Volumen bzw. die Menge der Luft in dem BaIj 62 zu verringern, was wiederum dazu führt, daß di< Klappe 60 weiter geöffnet wird.

Wenn die Scheibe 108 an der Abströmöffnung 91 anliegt, so vergrößert die durch die Zuführöffnung 10! hindurchströmende Stauluft den Druck in dem Druck raum 100 und bewirkt, daß der Bereich 80 auf den Ventilsitz 78 aufsitzt. Dies tritt ein, weil die Oberfläch der Membran 90, die dem Staudruck in dem Druckraun 100 ausgesetzt ist, größer ist als diejenige Oberflächi die dem Staudruck in dem Raum 82 ausgesetzt ist. Wen der Bereich 80 auf dem Ventilsitz 78 aufsitzt, bauen sie Druck und Volumen der Luft in dem Balg 62 daher au um die Klappe 60 etwas mehr zu schließen. Dies Anordnung bildet einen Verstärker, denn mit eine kleinen Luftmenge in dem Druckraum 100 wird ein

große Luftmenge für den Balg 62 gesteuert.

Wie in Fig.8 gezeigt, ist eine Feder 110 mit leichter Vorspannung vorgesehen, die an der unteren Oberfläche des Bereiches 80 anliegt und die sich in dem Inneren des Ventilgehäuses befindet. S

In der Praxis schließt die Scheibe 108 die Abströmöffnung 98 üblicherweise nicht vollständig. Stattdessen befindet sich die steuernde Scheibe 108 normalerweise in einer von dem Ende der öffnung 98 etwas abstehenden Stellung. Damit wird der Druck in dem Druckraum 100 ohne Regelschwingungen gesteuert.

Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung strömt die durch die Abströmöffnung 98 hindurchtretende Luft in eine (sekundäre) Luftsteuerleitung il2 ein. Eine Anzahl Düsen 114, 164 und 204 sind an der Luftsteuerleitung 112 angeschlossen. Um die Lufttemperatur im Raum 50 zu regeln, ist ein Temperaturregler vorgesehen, der der Düse 114 zugeordnet ist. Diese Düse 1114 der Temperaturregelung läßt zu, daß eine gesteuerte Menge Luft aus der Luftsteuerleitung 112 entsprechend der Stellung einer Bimetallklappe 116 herausgelassen wird. Das Bimetall 116 spricht auf Temperatur an und wird durch einen Temperatureinstellknopf 118 voreingestellt.

Wenn die Lufttemperatur im Raum 50 wärmer ist, als es der Einstellung des Knopfes 118 entspricht, biegt sich die temperaturempfindliche Bimetallklappe 116 von der Düse 114 weg und die Luftsteuerleitung 112 wird in die Atmosphäre entlüftet.

Wie dies unten noch mehr ins Einzelne gehend beschrieben wird, neigt das Ablassen der Luft durch die Düse 114 dazu, den Druck in dem Druckraum 100 zu verringern, um die Klappe 60 zu öffnen. Wie ebenfalls noch genauer beschrieben, ist jedoch dieser Anstieg der Luftströmung durch eine Maximumbegrenzung begrenzt.

Sowie die Temperatur der Luft im Raum 50 heruntergeht, biegt sich die temperaturempfindliche Bimetallklappe 116 nach unten zu der Düse 114 und die Strömung von Luft aus der Luftsteuerleitung durch die Düse 114 hindurch wird verringert. Dies bewirkt, daß sich ein bestimmter Luftdruck in der Luftsteuerlcitung 112 und damit in dem Druckraum einstellt. Dieser Druck bewirkt, daß die Klappe 60 in eine mehr geschlossene Stellung geht. Wenn die temperaturempfindliche Birnefallklappe 116 sich weit genug hcruntergebogen hat, schließt sie die Strömung von Luft durch die Düse 114 ab. Ohne Entlüftung in die Atmosphäre würde sich der Druck in der Luftsteuerleitung 112 weiter aufbauen, bis keine Strömung durch den Luftkanal mehr vorliegen so würde. Dies wird aber durch die in Fig. j gezeigte Konstruktion verhindert, und zwar durch einen Minimalströmungsrcgier., der noch im einzelnen beschrieben wird.

Der Temperaturregler bestimmt dementsprechend, welche Temperatur im Raum 50 oder in einem anderen Bereich aufrechterhalten wird. Dieser Regler ist (bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung) der Wirkung eines Maximalströmungsreglers und eines Minimalströmungsreglers unterworfen. (><>

Wie bereits erwähnt, umfaßt der Regler 70 einen Maximalströmungsregler. Der Regler 70 der Fig.3 umfaßt auch ein Bauteil, das ein Regler für Minimalströmung ist, die durch die Vorrichtung 44 hindurchgeht und eingestellt wird. ^lv

Die Menge, die durch die Vorrichtung 44 hindurchströmt, ist durch den Unterschied des Staudrucks und des statischen Druckes voneinander bestimmt, die durch die Leitungen 56 und 58 ermittelt werden. Diese Druckdifferenz bildet sich über einer Sensormembran 120 für maximale Geschwindigkeitsströmung aus und wird durch die Achse 106 und durch eine trennende Abdichtmembran 122 der Maximalströmungsgeschwindigkeit übertragen, um die Scheibe 108 in bezug auf die Abströmöffnung 98 einzustellen.

Die Abdichtmembran 122 trennt den statischen Druck im Raum 124 (zwischen der Membran 120 für Maximalströmung und der trennenden Abdichtmembran 122) gegen den Atmosphärendruck im Raum 126 unterhalb der Membran 122. Wie dies unten noch näher beschrieben wird, kann diese Membran so angeordnet sein, daß sie entgegengesetzt zu einer ähnlichen abtennenden Abdichtmembran 170 des Reglers bzw. Bauteils für Minimalströmung arbeitet. Es sei darauf hingewiesen, daß der einzige Zeitpunkt, zu dem der Druckabfall über einen trennenden Membran von Bedeutung ist, wenn der sekundäre Steuerdruck in der Luftsteuerleitung 112 auf dem Wert des Atmosphärendruckes ist. Wenn der sekundäre Steuerdruck größer als der Atmosphärendruck ist, ist die öffnung 98 offen. Unter diesen Umständen steuert der Regler 70 gemäß einer sekundären Bedingung, wie z. B. gemäß des Raumlhermostaten, der Maximalgeschwindigkeit oder der Minimalgeschwindigkeit.

Wie dies am besten in Fig.8 gezeigt wird, hat ein innerer Abdichtring 130 eine untere Oberfläche 132, die an der trennenden Abdichtmembran 122 zur Anlage kommt und die diesen Rand in abdichtender Weise gegen eine entsprechende obere Oberfläche des Ringes 92 drückt. Der Abdichtring 130 hat eine Mittenöffnung 136. Mit der Fläche dieser öffnung wirkt der Unterschied zwischen dem statischen Druck in dem Raum 124 und dem Atmosphärendruck in dem Raum 126 auf die Abdichtmembran 122. Der Abdichtring 130 hat einen nach oben gekehrten äußeren Rand 138, der zu einer Gegenbohrung 140 im Ring 92 paßt. Die obere Oberfläche des Randes 138 liegt an der Sensormembran 120 für Maximalströmung an und drückt diesen Teil der Membran mit abdichtender Anlage an eine untere Oberfläche 142 eines Ringes 144. Der Rand 138 hat eine öffnung 135, die durch den Rand hindurchführt für das Hindurchtreten von Luft mit statischem Druck aus dem Meßrohr 58 in das Innere des Ringes. Der Rand 138 hat einen Ausrichtungskeil 137, der in eine zugehörige Keilnute in der Bohrung 140 eingreift, um die Ausrichtung der Öffnung 135 in bezug auf das Meßrohr 58 (F i g. 12) beizubehalten.

Die Achse lOti geht hindurch und ist unter Abdichtung an der Mitte der Abdichtmembran 122 angebracht. Die Achse 106 geht auch durch eine Mittcnöffnung in einer Scheibcnvcrstcifung 146 hindurch. Diese Versteifung 146 berührt die untere Oberfläche der Sensormembran 120 für Maximaigeschwindigkeit. Ein Abstandsstück 148 sitzt auf einer Schulter am unteren Ende der Achse 106 auf und berührt die Unterseite der Scheibcnverstcifung 146, um diese gegen die Sensormembran 120 füi Maximalströmung zu halten.

Es sei wieder auf Fig.8 Bezug genommen. An den Oberende der Achse 106 ist zwischen einer Mutter 155 und einem Haltering 154 eine erste Blattfeder 15( angebracht. Diese Blattfeder schwenkt federnd un einen Drehpunkt 156, der in das Innere des Ringes voi der Oberseite des Ringes 144 her vorspringt.

Eine Einstellschraube 158 ist in den Regler 71 hereingedreht und drückt nach unten auf das außen Ende der Blattfeder 150', um das Maß der Maximalste

70S 536/33

mung durch die Vorrichtung 44 einzustellen. Die Ausschnittsdarstellung nach Fig. 15 zeigt die zusammengebaute Anordnung der voranstehend beschriebenen Einzelteile dieser Feder.

Wenn das Bauteil des Maximalströmungsreglers arbeitet bzw. wirksam ist, tendiert die in den Raum 160 oberhalb der Sensormembran 120 für Maximalströmung einströmende Stauluft dazu, die Achse 106 und die steuernde Scheibe 108 nach unten zu bewegen, und zwar entgegen dem niedrigeren statischen Druck in dem Raum 1124 unterhalb der Sensormembran 120 für Maximalströmung, um die Abströmöffnung 98 zu schließen. Dieser abwärts gerichteten Schließbewegung der Membran 120 ist die Vorspannung der Blattfeder 150' entgegengerichtet, die, wie in den Fig.3 und 15 gezeigt, dahingehend wirkt, die Achse 106 und die Scheibe 108 nach oben zu ziehen. Dementsprechend ist die Scheibe 108 genügend weit entfernt von der Abströmöffnung 98, wenn die Mengenströmung durch die Vorrichtung 44 unterhalb des Maximalwertes ist, wie er durch die Einstellschraube 158 und die Blattfeder 150 eingestellt ist, so daß der Druck in der Luftsteuerleitung 112 über Atmosphärendruck ist und in die Atmosphäre abgelassen werden kann, und zwar in einer gesteuerten Weise, wie durch die Düse 114 des Temperaturreglers ₂, wie oben beschrieben, um eine Einrichtung für die Verringerung des Steuerdruckes der Sekundärluft in der Leitung 112 zu haben, mit der die Klappe 60 für die Strömungssteuerung etwas weiter geöffnet werden kann, um eine größere Menge durch den Luftkanal 40 hindurchströmen zu lassen. Wenn jedoch die strömende Menge einen Maximalwert erreicht, wie er durch die Vorspannung der Blattfeder 150 best.mmt ist, wird der Staudruck in dem Raum 160 genügend größer als der statische Druck in dem Raum 124, um die Membran 120 für Maximalströmung nach unten entgegen der Vorspannung der Feder 150 zu biegen und die Strömung des L.uftauslasses der Abströmöffnung 98 zu begrenzen bzw. zu verringern. Damit wird der Druck in dem Druckraum 100 vergrößert und die Klappe 60 schließt sich mehr.

Das Bauteil des Minimalströmungsreglers umfaßt grundsätzlich dieselben Teile wie sie oben im Zusammenhang mit dem Bauteil für Maximalströmung beschrieben sind, jedoch in umgekehrter Anordnung und Funktion, um das Ausmaß, bis zu dem die Klappe 60 geschlossen werden kann, zu begrenzen. Auf diese Weise ist eine Minimalströmung durch die Vorrichtung 44 hindurch gewährleistet. Dieses Bauteil für Minimalströmung umfaßt dementsprechend einen oberen Ring 162 mit einer Düse 164, mit der Luft aus der Luftsteuerleitung 112 in die Atmosphäre abgelassen wird. Eine obere Achse 166 weist eine Steuerscheibe 168 auf, mit der die Strömung der durch die Düse 164 entweichenden Luft gesteuert wird. Mit der Achse ist eine trennende Abdichimeinbran 170 in abgedichteter Weise verbunden, die an ihrem äußeren Rand in abdichtender Berührung an eine innere Oberfläche des oberen Ringes 162 mittels der oberen Oberfläche 174 eines Abdichiringes 176 gedrückt wird, der einen ^ nach unten vorspringenden Abdichtring 178 hat. Die Abdichtringe 130 und 176 sind identisch und können austauschbar verwendet werden. Eine Scheibenvcrsleifung 180 liegt an einer Membran 182 zur Feststellung einer Minimalströmungsgeschwindigkeit über ein Abstandsstück 184 an. Diese Membran 182 trennt den Raum 186 für statische Luft von dem Raum 160 für Stauluft. Der nach unten vorspringende Rand des Abdichtringes 176 liegt an der Membran 182 in abdichtender Weise mittels einer Oberfläche 188 auf der Oberseite des Ringes 144 an. Dieser Abdichtring 176 hat eine Mittenöffnung 177 und der Unterschied zwischen dem statischen Druck im Raum 186 und dem Atmosphärendruck im Raum 190 wirkt auf die Membran 170 über die ganze Fläche dieser öffnung 177. Der Ring 144 hat einen nach innen vorspringenden Drehpunkt 192 auf der unteren Oberfläche des Ringes. Es ist dies der Drehpunkt für eine Blattfeder 194 für Minimalströmungsgeschwindigkeit. Die Feder 194 ist mit dem unteren Ende der Achse 166 mittels einer Mutter 1% und einem Sprengring 198 verbunden (siehe auch die Einzeldarstellung Fig. 16). Das äußere Ende ,₅ der Blattfeder 194 liegt auf einer Nut 200 im unteren Ende einer Einstellschraube 202 auf, so daß die Aufwärtsbewegung der Schraube 202 die Membran 182 mit größerer Kraft nach unten ziehen läßt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Feder 194 schematisch als Wendtifederin Fig. 3dargestellt ist.

Bei Betrieb des Minimalströmungsreglers spricht die Membran 182 für die Minimalströmung auf das Maß der Strömungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung 44 an und zwar in der Weise, wie die Membran 120 für Maximalströmung anspricht, ausgenommen, daß die Membran 182 sich mit abnehmender Strömung nach unten bewegt, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Die Feder 194 bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit, um die Membran 182 für Minimalströmung aufwärts zu bewegen, um die Düse 164 zu schließen. Wenn der Temperaturregler sich nach unten auf die Düse 114 zu bewegt, um die Düse 114 aufgrund eines Temperaturanstiegs im Raum zu schließen, baut sich Druck in der Luftsteuerleitung 112 auf und die Klappe 60 für die Strömungssteuerung öffnet sich mehr. Die Abnahme der Geschwindigkeitsströmung durch die Vorrichtung 44 wird über die Membran 182 für Minimalströmung festgestellt. Wenn die Geschwindigkeitssirömung auf das von der Feder 194 eingestellte Maß verringert ist, wird die Steuerscheibe 168 genügend weit von der Düse 164 weg bewegt sein, so daß Luft aus der Luftsteuerleitung 112 abgelassen wird, um eine minimale Strömungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung 44 hindurch aufrechtzuerhalten, entsprechend der Einstellung der Feder 194.

Die Ringe 88,92,144 und 162 sind miteinander durch eine Anzahl von Bolzen 191 und Muttern 193 verbunden. Der zusammengesetzte Regler 70 ist kompakt, wie dies am besten aus F i g. 5 zu sehen ist.

Um beispielsweise am Morgen die Temperatur des GebiSudcs schnell zu erhöhen, ist eine Aufwärm-Steiicrung vorgesehen. Diese Aufwilrm-Steucrung umfaßt eine Düse 204, die mit der Luftsteucrleitung ·¹² verbunden ist, einen Bimetallstreifen 206 und eine Leitung 208, die mit dem Luftkanal 40 verbunden ist und sich auf den Bimetallstreifen 206 hin öffnet. Die Leitung 208 ist mit einer Auslaßöffnung 207 in einem GehiUisc 210 (Fig. 7) verbunden. Über die Leitung 208 wird dii Luft aus dem Luftkanal 40 entnommen. Da diese Ltif beim Aufwürmvorgang warm ist bewirkt sie, daß siel der Bimetallstreifen 206 von der Ausströmöffnung 2Oi wegbewegt, um Luft aus der Luftslcuerleitung Hi abzulassen. Dies bewirkt, daß die Kluppe 60 weilei öffnet, bis die Strömung durch die Vorrichtung 44 au die Muximulgeschwindigkcit ansteigt, wie sie durch ilci Muximulströmungsreglcr festgelegt ist. Damit ist eitu sofortige Aufwürmung mit maximaler Rate vorgesehen Die vorliegende Ausführungsform hat den Vortei

55

(.5

daß die Aufwärm-Steuerung auf dem Regler selbst angebracht werden kann, statt ihn an der üblichen Stelle in der Leitung vorzusehen. Ein anderes Merkmal dieser Aufwärm-Steuerung ist, daß die Einstellung des Bimetallstreifens 206 leicht mit einer Schraube 209 s (F i g. 4) eingestellt werden kann.

Fig. 4 zeigt, daß alle Einstellungen sich auf der Vorderseite des Reglers befinden. So sind die Einstellschraube 158 für die Maximalgeschwindigkeit, die Einstellschraube 202 für die Minimalgeschwindigkeit und die Einstellung für das Aufwärmen alle auf der Oberseite angeordnet.

Die voranstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Mengenregelung mit einem Prandtlschem Staurohr, das sich stromab der Klappe 60 befindet.

Einzelne Anwender bevorzugen es, das Staurohr in Strömungsrichtung gesehen vor der Klappe 60 anzuordnen, da hier eine ungestörte Strömung vorliegt. Die Fig. 17 bis 22 beziehen sich auf einen Regler 70,der so aufgebaut ist, daß er mit einer solchen Anordnung des Staurohrs arbeitet.

Wenn sich das Prandtlsche Staurohr in Strömungsrichtung vor der Klappe befindet, wird ein anderer statischer Druck gemessen, als wenn das Staurohr stromab von der Klappe liegt. F.s ist dementsprechend zu bevorzugen, den Minimalströmungsrcgier bei dieser Ausführungsform des Reglers 70 wegzulassen. Der Regler 70, wie or in den Fig. 17 bis 21 gezeigt ist, umfaßt dieselben Grundteile wie der Regler 70 nach den 1' i g. 1 bis 16, wobei die Membran 182 (und zugehörige Teile) für die Minimalgeschwindigkeit weggelassen ist. In den F" ig. 17 bis 22 haben die Einzelheiten, die mit Einzelheiten der Fig. 2 bis 16 übereinstimmen, identische Bezugszeichen. Eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Einzelheiten und deren Betriebsweise der Fig. 17 bis 22 braucht daher nicht wiederholt zu werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 21 im Raum 160 der Staudruck herrscht.

Das innere Ende der Blattfeder 150 bei der Ausführung nach den Fig. 17 bis 22 berührt bzw. liegt an der Unterseite des Halteringes 154, um die Achse 106 und die Membran 120 für Maximalströmung hochzuziehen. Der Drehpunkt für die Feder ist auf dem oberen Ring 162 ausgebildet und ein Abstandsstück 151 paßt auf die Achse 106 unterhalb des inneren Endes dei Blattfeder 150.

1 l'er/u K) Blatt

Claims

L· Pateniansprüche:

1. Vorrichtung zur Mengenregelung eines in einem Luftkanal geförderten klimatisierten Luftstroms mit einem pneumatisch betriebenen Stell- S glied, wobei zur Steuerung des Stelldrucks ein pneumatischer Regler verwendet ist, der einen Drucksteuerraum mit einer Zuführöffnung und einer Abströmöffnung aufweist, und einem von mindestens einer Steuergröße beeinflußbaren Betätigungsventil zum Verschließen der Abströmöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (98) in eine Luftsteuerleitung (112) mündet, aus der die Luft abhängig von mindestens einer weiteren Steuergröße abgelassen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft zur Betätigung sowohl des Stellgliedes (60.62) als auch des Reglers (70) aus dem Luftkanal (40) selbst entnommen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine von einem Luftbalg betätigte Klappe (60) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Steuergröße die Differenz zwischen Staudruck und *s statischem Druck der durch den Luftkanal (40) strömenden Luft verwendet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßort für den statischen Druck und dem Staudruck in Strömungsrichtung der Luft vor dem Stellglied (60,62) liegt (F i g. 17).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Meßort für den statischen Druck und den Staudruck in Strömungsrichtung der Luft hinter dem Stellglied (60,62) liegt (Fig. 2).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Druckraum zur Übertragung des Steuersignals von einer Membran begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (80, 94) auf der dem Druckraum (100) abgewandten Seite mit dem Stellglied (60, 62) über eine Luftdruckleitung (72) verbunden ist und auf dieser Seite nur in einem begrenzten Bereich (80) dem Luftdruck ausgesetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß in der Zuführöffnung (102) des Druckraumes (100) eine Drosselblende vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftsteuerleitung (112) mehrere in die Atmosphäre führende Düsen (114,164,204) hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß eine Düse (114) der Luftsteuerleitung (112) ein Bestandteil eines Raumtemperatur-Reglers (46,116) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß eine Düse (164) der Luftsteuerleitung (112) ein Bestandteil eines die Minirrml-Strömungsgeschwindigkeii steuernden &o Reglers, (160,182,168) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 i gekennzeichnet dadurch, daß daß eine Düse (204) der Luftsteuerleitung (112) ein Bestandteil eines Reglers, (206) für den Aufwärmvorgang ist, der von ·''> der Temperatur der Luft in dem Luftkanal (40) in Strömungsrichtung vor dem Stellglied (60, 62) Besteuert ist.

13, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß diese Vorrichtung in Modultechnik aufgebaut ist.