DE2617830C2 - Control valve to maintain a constant volume flow, especially in air conditioning systems - Google Patents
Control valve to maintain a constant volume flow, especially in air conditioning systemsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Regelventil zur Aufrechterhaltung eines konstanten Volumenstroms, insbesondere in klimatechnischen Anlagen, mit einer in einem Strömungskanal angeordneten, gegen die Wirkung einer Federkraft aus Offen- in eine Schließstellung schwenkbaren Klappe, an die ein abgedichteter Balg angeschlossen ist, dessen Innenraum über eine öffnung mit dem Strömungskanal in Verbindung steht.The invention relates to a control valve for maintaining a constant volume flow, in particular in air conditioning systems, with one arranged in a flow channel, counter to the action of a spring force from an open to a closed position pivotable flap to which a sealed bellows is connected is, the interior of which is connected to the flow channel via an opening communicates.
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65 Derartige Regelventile sind bekannt (US-PS 38 45 783, GB-PS 14 35411). Als nachteilig wird dabei angesehen, daß bei diesen Ausführungen der Balg und damit auch die Klappe jeweils an einer Seite des Strömungskanals gelagert sind. Das mag seinen Grund darin haben, daß der Balg selbst mit dem Strömungskanal in Verbindung gebracht werden muß und dazu die entsprechenden Leitungen an die Seite des Strömungskanals geführt sind. Darüber hinaus ist aber auch nachteilig, daß durch eine derartige Anordnung der Querschnitt des Strömungskanals nicht unerheblich eingeschränkt wird und daß die insoweit vorzusehenden Einbauten einen entsprechenden Druckverlust verursachen. 65 Such control valves are known (US-PS 38 45 783, GB-PS 14 35411). It is considered to be disadvantageous that in these designs the bellows and thus also the flap are each mounted on one side of the flow channel. The reason for this may be that the bellows itself has to be brought into connection with the flow channel and for this purpose the corresponding lines are led to the side of the flow channel. In addition, however, it is also disadvantageous that the cross-section of the flow channel is not insignificantly restricted by such an arrangement and that the internals to be provided in this respect cause a corresponding pressure loss.
Es ist ferner bekannt (US-PS 34 52 762), eine Klappe •auf einer in der Mitte des Strömungskanals angeordneten Schwenkwelle anzubringen, die außerhalb des Strömungskanals von einer Rückstellkraft beaufschlagt wird.It is also known (US-PS 34 52 762), a flap • to be mounted on a pivot shaft arranged in the middle of the flow channel, the outside of the flow channel is acted upon by a restoring force.
Bei ähnlichen Regelventilen ist die Klappe auf einer mittig im Strömungskanal angeordneten Schwenkwelle angebracht, die an einer außen am Strömungskanal angeordneten Drehfeder abgestützt ist Um den Volumenstrom bei unterschiedlichen Drücken auf der Anströmseite des Regelventils konstant zu halten, muß die Feder eine Kennlinie besitzen, deren Steigung mit zunehmender Federauslenkunj; zunimmt Das wird angenähert dadurch erreicht, daß die Drehfeder eine Spiralfeder ist, die bis zu einem Schwenkwinkel der Klappe von etwa 30° nur biegefederartig und darüber hinaus als Spiralfeder beansprucht wird. Dadurch ergibt sich eine aus zwei Geraden zusammengesetzte Federkennlinie, wobei die Regelung des Volumenstroms jedoch zu ungenau ist Außerdem fehlt eine Dämpfung der Klappenbewegung, so daß unkontrollierbare Klappenschwingungen und dementsprechende Schwankungen des Volumenstroms auftreten können.In similar control valves, the flap is on a pivot shaft arranged in the middle of the flow channel attached, which is supported on a torsion spring arranged on the outside of the flow channel To the volume flow The spring must keep it constant at different pressures on the upstream side of the control valve have a characteristic whose slope with increasing Federauslenkunj; increases that is approximated achieved in that the torsion spring is a spiral spring that extends up to a pivot angle of the flap of approximately 30 ° is only claimed as a spiral spring and also as a spiral spring. This makes one out of two Spring characteristic curve composed of straight lines, whereby the regulation of the volume flow is too imprecise In addition, there is no damping of the flap movement, so that uncontrollable flap vibrations and corresponding fluctuations in the volume flow can occur.
Es gibt zwar Regelventile mit gedämpfter Klappenbewegung, bei denen die Schwenkwelle der Klappe über einen Hebel mit der Kolöensta-.ige einer Zylinderkolbenanordnung verbunden ist, dafür fehlt jedoch eine Federabstützung der Klappe, die lediglich durch Gewichtskräfte in einer Stellung gehalten wird, die für einen bestimmten minimalen Druck auf der Anströmseite des Regelventils ausgelegt ist. Deswegen können diese Regelventile nur in ganz bestimmten Einbaulagen eingesetzt werden.There are control valves with damped flap movement, in which the pivot shaft of the flap Via a lever with the Kolöensta-.ige a cylinder-piston arrangement is connected, but there is no spring support of the flap, which is only caused by weight forces is held in a position for a certain minimum pressure on the upstream side of the control valve is designed. This is why these control valves can only be used in very specific installation positions will.
Alle bekannten Regelventile sind für eine bestimmte Mindestdruckdifferenz ausgelegt und erlauben die Konstanthaltung des Volumenstroms nur in einem verhältnismäßig kleinen Bereich. Andererseits werden aber in zunehmendem Maße Regelventile gewünscht, die einen giößeren Regelbereich besitzen und die auch bei minimalen Druckdifferenzen noch funktionsfähig sind.All known control valves are designed for a certain minimum pressure difference and allow them to be kept constant of the volume flow only in a relatively small area. On the other hand, in Increasingly control valves are desired which have a larger control range and which also operate with minimal Pressure differences are still functional.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelventil der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß der Volumenstrom in einem großen Bereich bei geringem Druckverlust geregelt werden kann.The object of the invention is to improve a control valve of the type described above so that the Volume flow can be regulated in a large area with low pressure loss.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Klappe auf einer in der Mitte des Strömungskanals angeordneten Schwenkweile angebracht ist, daß der Balg auf einer Fläche abgestützt ist, die in einer von der Schwenkachse und der Längsachse des Strömungskanals gebildeten Ebene angeordnet ist, und daß der Innenraum des Balgs über eine öffnung in der Klappe mit der Anströmseite der Klappe in Verbindung steht.This object is achieved in that the flap is arranged on one in the middle of the flow channel Pivoting is attached that the bellows is supported on a surface which is in one of the pivot axis and the plane formed by the longitudinal axis of the flow channel is arranged, and that the interior of the bellows is in communication with the upstream side of the flap via an opening in the flap.
Bei dieser Anordnung setzt sich der Druck durch die öffnung in der Klappe bis in das Innere des Balges fort und verstärkt dadurch das Schließmoment der Klappe.With this arrangement, the pressure continues through the opening in the flap into the interior of the bellows and thereby intensifies the closing moment of the flap.
Das wiederum ermöglicht den Einsatz stärkerer Federn, gegen deren Wirkung die Klappe aus der Offen- in die Schließstellung zu schwenken ist Hierdurch werden kleinere Hysteresen und damit eine größere Regelgenauigkeit erzielt Sowohl der konstruktive Aufwand als auch der durch Einbauten im Strömungskanal erzeugte Druckverlust lassen sich wesentlich reduzieren, weil auf gesonderte Leitungen für die Versorgung des Innenraums des Balges verzichtet werden kann und stattdessen der Balg über eine öffnung in der Klappe selbst versorgt wird. Der Balg selbst stört die Strömung im Kanal nicht, weil er in der von der Schwenkachse und der Längsachse des Kanals gebildeten Ebene angeordnet istThis in turn enables the use of stronger springs, against the action of which the flap has to be pivoted from the open to the closed position smaller hystereses and thus greater control accuracy achieved both the design effort and the pressure loss generated by built-in components in the flow channel can also be reduced significantly because on separate lines for supplying the interior of the bellows can be dispensed with and instead the bellows itself is supplied via an opening in the flap. The bellows itself disturbs the flow in the Channel not because it is arranged in the plane formed by the pivot axis and the longitudinal axis of the channel is
Die Verstärkung des Schließmomentes der Klappe kann dadurch verbessert werden, daß über die öffnung auf der A.nströmseite der Klappe ein Winkelstutzen angeordnet ist dessen offenes Ende gegen die Strömungsrichtung gerichtet ist Dadurch wird nicht nur der statische Druck, sondern auch der dynamische Druck der Strömung erfaßt und in das Innere des Balger- übertragen. The amplification of the closing moment of the flap can be improved by using the opening on the A.nströmseite of the flap there is an angled connector, the open end of which is directed against the direction of flow Pressure, but also the dynamic pressure of the flow is recorded and transferred to the interior of the bellows.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Regelventil bei entsprechendem Gewichtsausgleich an der Klappe in jeder Lage eingebaut werden. Zusätzlich kann die Schwenkwelle der Klappe einen sich durch die Wandung des Kanals erstreckenden Zapfen für ein an einem Hebel angeordnetes Ausgleichsgewicht aufweisen, so daß ein nachträglicher Gewichtsausgleich möglich istIn principle, the control valve according to the invention can with appropriate weight compensation on the flap can be installed in any position. In addition, the pivot shaft of the flap can move through the wall of the channel extending pin for a balance weight arranged on a lever, so that a subsequent weight compensation is possible
Zweckmäßig ist der Hebel eine Scheibe, durch die keine zusätzlichen Drehmomente auf die Schwenkwelle übertragen werden.The lever is expediently a disk that does not apply any additional torque to the pivot shaft be transmitted.
Zweckmäßig ist der Hebel eine Scheibe, durch die keine zusätzlichen Drehmomente auf die Schwenkwelle übertragen werden.The lever is expediently a disk that does not apply any additional torque to the pivot shaft be transmitted.
Die vorgenannte Scheibe dient zweckmäßig als Widerlager für eine an der Wandung des Kanals gehaltene Feder, gegen deren Wirkung die Klappe in Schließstellung zu schwenken ist.The above-mentioned disk is used as an abutment for one held on the wall of the channel Spring, against the action of which the flap is to be pivoted into the closed position.
Wenn eine Änderung der Regelgröße, nämlich des Volumenstromes, gewünscht wird, kann die Feder auch an einem schwenkbar gelagerten Stellhebel gehalten sein, der gelenkig mit einer Spindel eines Stellmotors verbunden ist. Dadurch ist z. B. eine Fernverstellung des VolumensHOmes möglich.If a change in the controlled variable, namely the volume flow, is desired, the spring can also be held on a pivotably mounted control lever, which is articulated with a spindle of a servomotor connected is. This z. B. a remote adjustment of the VolumensHOmes possible.
Eine weitere Anpassung der Kennlinie der von der Feder erzeugten Rückstellkraft an die Übertragungsfunktion des Regelventils kann dadurch erreicht werden, daß die Feder eint- Schraubenfeder ist und daß zwischen zwei benachbarten Windungen der Schraubenfeder e;n bis zu einem Anschlag verschiebliches Widerlager eingreift. Das Widerlager kann insbesondere ein an Windungen gehaltener Kern sein, der eine sich in Längsrichtung der Feder erstreckende und durch eine öffnung in einem weiteren Kern geführte Stange aufweist, an deren Ende als Anschlag eine Verdickung angeordnet ist, deren Abmessung größer als der Querschnitt der Öffnung ist.Another adaptation of the characteristic curve of the restoring force generated by the spring to the transfer function of the control valve can be achieved in that the spring is a coil spring and that between two adjacent turns of the helical spring e; n up to a stop displaceable abutment intervenes. The abutment can in particular be a core held on turns, which is a Has a rod extending in the longitudinal direction of the spring and guided through an opening in a further core, at the end of which a thickening is arranged as a stop, the dimension of which is greater than the cross section the opening is.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert: 6ö es zeigtThe invention is explained below with reference to a drawing showing an embodiment: 6ö it shows
F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein Regelventil für klimatechnische Anlagen, F i g. 1 shows a schematic representation of a longitudinal section through a control valve for air conditioning systems,
F i g. 2 einen Querschnitt durch eine andere Ausfüh- κ rungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,F i g. 2 is a cross section through another execution κ approximate shape of the article of FIG. 1,
Fig.3 eine Seitenansicht des Gegenstandes nach Fig. 1.3 shows a side view of the object according to FIG. 1.
Fig.4 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach F ig. 3,4 is a plan view of the object according to Fig. 3,
Fig.5 schematisch und teilweise geschnitten eine Rückstellfeder in Ruhestellung,5 shows, schematically and partially in section, a return spring in the rest position,
Fig.6 die Feder nach Fig.5 in ausgelenktem Zustand. 6 shows the spring according to FIG. 5 in the deflected state.
Das in F i g. 1 dargestellte Regelventil besitzt einen Kanal 1, der aus einem Rohrabschnitt 2 gebildet ist und durch die Luft in Richtung des Pfeiles 3 strömt Der Rohrabschnitt 2 besitzt im Bereich seiner Enden Umfangssicken 4,5, so daß er bis zu diesen Sicken in weiterführende Rohre einer Idimatechnischen Anlage eingesetzt werden kann.The in Fig. 1 control valve shown has a channel 1, which is formed from a pipe section 2 and through which air flows in the direction of arrow 3. The pipe section 2 has circumferential beads in the region of its ends 4.5, so that it is used up to these beads in further pipes of an Idimatechnische system can be.
Etwa in der Mitte des Kanals 1 ist eine Schwenkwelle 6 angeordnet die eine Klappe 7 trägt die den Kanalquerschnitt in der mit durchgezogenen Linien gezeichneten Stellung teilweise freigibt und den Kanalquerschnitt schließt, wenn sie sich in der mit strichpunktierten Linien gezeichneten vertikalen Stellung befindet.Approximately in the middle of the channel 1, a pivot shaft 6 is arranged which carries a flap 7 which carries the channel cross-section in the position shown with solid lines partially releases and the channel cross-section closes when it is in the vertical position shown in dash-dotted lines.
Im Kanal 1 ist in einer von der A^.se der Schwenkwelle 6 und der Längsachse 8 des Kana'-s 1 gebildeten Ebene eine ortsfeste Platte 9 auf der Abströmseite der Klappe 7 angeordnet. Mit der Platte 9 ist abgedichtet ein Balg 10 verbunden, dessen anderes Ende an die Saugseiis der Klappe 7 angeschlossen ist Der Innenraum 11 des Balges 10 steht über einer öffnung 12 in der Klappe 7 mit der Anströmseite der Klappe 7 in Verbindung. Dadurch ist der statische Druck auf der Druckseite der Klappe 7 auch im Innenraum fl wirksam und verstärkt das Schließmoment der Klappe 7.In channel 1 is in one of the A ^ .se of the pivot shaft 6 and the longitudinal axis 8 of the channel 1 formed a stationary plate 9 on the downstream side of the Flap 7 arranged. With the plate 9, a bellows 10 is sealed connected, the other end of the bellows Saugseiis the flap 7 is connected to the interior 11 of the bellows 10 is connected to the upstream side of the flap 7 via an opening 12 in the flap 7. As a result, the static pressure on the pressure side of the flap 7 is also effective in the interior fl and reinforces the closing moment of the flap 7.
Bei dem in F i g. 2 dargestellten Regelventil bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Die Klappe 7 ist etwas größer ausgebildet als beim Regelventil nach F i g. 1, so daß sie den Querschnitt des Kanals 1 bereits mit der in strichpunktierten Linien gezeichneten Schrägsteiiung schiießt. Außerdem irägt die Klappe 7 auf ihrer Anströmseite über der öffnung 12 einen Winkelstutzen 13, dessen offenes Ende gegen die Strömungsrichtung (Pfeil 3) gerichtet ist, so daß neben dem statischen auch der dynamische Druck der Strömung auf der Druckseite der Klappe 7 erfaßt wird.In the case of the FIG. The control valve shown in FIG. 2 denote the same reference numerals as the same parts. The flap 7 is made somewhat larger than the control valve according to FIG. 1, so that they already have the cross-section of the channel 1 shoots with the oblique pitch drawn in dash-dotted lines. In addition, the flap 7 is irrelevant on its upstream side above the opening 12 there is an angled connector 13, the open end of which is directed against the direction of flow (arrow 3), so that next to the static also the dynamic pressure of the flow on the pressure side of the flap 7 is detected.
Während beim Regelventil nach F i g. 1 die Klappe 7 von einer durchgehend ebenen Platte gebildet wird, besitzt sie beim Regelventil nach Fig.2 :m Bereich der Schwenkwelle 6 eine Stufe 14, an die sich ein parallel zu dem auf dem Balg 10 abgestützten Abschnitt 15 erstrekkender Abschnitt 16 anschließt.While the control valve according to FIG. 1, the flap 7 is formed of a continuous flat plate, it has at the control valve according to Fig.2: m region of the pivot shaft 6, a step 14, a erstrekkender parallel to the supported on the bellows 10 section 15 section adjoins the sixteenth
Wie aus den Fig.3 und 4 ersichtlich, weist die Schwenkwelle 6 einen durch die Wandung des Rohrabschnittes 2 hindurchgeführten Zapfen 17 auf, der eine Scheibe 18 trägt, an der ein Ausgleichsgewicht 19 befestigt ist Das Ausgleichsgewicht 19 ist so angeordnet, diiß keine aus Gewichtskräften resultierenden Drehmomente auf die Schwenkwelle 6 bzw. die Klappe 7 einwirken. As can be seen from FIGS. 3 and 4, the pivot shaft 6 has a through the wall of the pipe section 2 passed through pin 17 which carries a disk 18 to which a balance weight 19 is attached The balance weight 19 is arranged in such a way that no torques resulting from weight forces act on the pivot shaft 6 or the flap 7.
Die Scheibe 18 besitzt ferner eine Öffnung 20, in die mit einem Haken 21 das Ende einer Schraubenfeder 22 eingehängt ist, deren anderes Ende 23 bei 24 gelenkig an einem Schwenkhebel 25 angeschlossen ist. Der Schwenkhebel 25 ist in einem Schwenklager 26 an der Wandung des Rohrabschnittes 2 gelagert ur.d mit seinem freien Ende 27 über ein Gelenk 28 an eine Spindel 29 eines Stellmotors 30 angeschlossen.The disk 18 also has an opening 20 into which the end of a helical spring 22 is inserted with a hook 21 is suspended, the other end 23 is articulated at 24 on a pivot lever 25. Of the The pivot lever 25 is mounted in a pivot bearing 26 on the wall of the pipe section 2 ur.d with his free end 27 connected to a spindle 29 of a servomotor 30 via a joint 28.
Wie sich aus der Darstellung in den F i g. 3 und 4 ergibt, wird die Schraubenfeder 22 gar nicht oder nur geringfügig gespannt, solange sich die öffnung 20 beim Schwenken der Schwenkwelle 6 bzw. der Scheibe 18 im Bereich der Längsachse 8 befindet. Erst bei größerenAs can be seen from the representation in FIGS. 3 and 4 results, the helical spring 22 is not or only slightly tensioned as long as the opening 20 is in the pivoting of the pivot shaft 6 or the disk 18 in the Area of the longitudinal axis 8 is located. Only with larger ones
Schwenkwinkeln wird die Schraubenfeder 22 in zunehmendem Maße ausgelenkt und erzeugt dadurch ein entsprechendes Rückstelldrehmoment in der Schwenkwelle 6 bzw. eine Rückstellkraft an der Klappe 7. Zur Einstellung dieser Rückstellkraft und damit auch des vom Regelventil konstant zu haltenden Volumenstroms dient der Stellmotor 30, der durch Fernbedienung betätigt werden kann und der bei Betätigung den Hebel 25 verschwenkt, wodurch gleichzeitig die Schraubenfeder 22 mehr oder weniger vorgespannt wird.The helical spring 22 is increasingly deflected at pivot angles and thereby generates a corresponding one Restoring torque in the pivot shaft 6 or a restoring force on the flap 7. For setting this restoring force and thus also the volume flow to be kept constant by the control valve Serves the servomotor 30, which can be operated by remote control and the lever 25 when operated pivoted, whereby the helical spring 22 is more or less biased at the same time.
In den Fig.5 und 6 ist eine Schraubenfeder dargestellt, die eine der Übertragungsfunktion des Regelventils entsprechende Kennlinie besitzt, deren Anstieg mit zunehmender Federauslenkung zunimmt. In die Schraubenfeder ist ein zylindrischer Kern 31 eingesetzt, der eine Querbohrung für einen Stab 32 aufweist, dessen Enden den Durchmesser der Schraubenfeder 22 überragen und der an jeweils zwei benachbarten Windungsabschnitten 33,34 abgestützt ist. Der Kern 3l besitzt eine sich im wesentlichen in Längsrichtung der Schraubenfeder 22 erstreckende Stange 35, die sich durch eine öffnung 36 eines weiteren in der Schraubenfeder 22 gehaltenen Kerns 37 erstreckt und an ihrem Ende 38 eine Verdickung 39 trägt, die die öffnung 36 nicht passieren kann. Wie aus den Fig.5, 6 ersichtlich, weist auch der Kern 37 einen Stab 40 auf, der an benachbarten Windungsabschnitten 41, 42 abgestützt ist. Im übrigen ist der Kern 37 mit einer Stange 43 ortsfest gehalten.In Figures 5 and 6, a helical spring is shown, which has a characteristic curve corresponding to the transfer function of the control valve, its rise with increasing spring deflection increases. In the coil spring, a cylindrical core 31 is inserted, which has a transverse bore for a rod 32, the ends of which protrude beyond the diameter of the helical spring 22 and which is supported on two adjacent turn sections 33, 34. The core 3l has a rod 35 which extends essentially in the longitudinal direction of the helical spring 22 and extends through an opening 36 extends another held in the coil spring 22 core 37 and at its end 38 a Thickening 39 carries which the opening 36 cannot pass. As can be seen from FIGS. 5, 6, the Core 37 has a rod 40 which is supported on adjacent winding sections 41, 42. Otherwise is the core 37 is held stationary with a rod 43.
Wie ein Vergleich der F i g. 5 und 6 ergibt, werden beim Anbringen einer Zugkraft an den Haken 21 zunächst alle Windungen der Schraubenfeder 22 gleichmäßig ausgelenkt, wobei der Kern 31 von den Windungsabschnitten 33,34 mitgeführt wird, bis die Verdikkung 39 der Stange 35 auf den Kern 37 trifft. Bei weiterer Vergrößerung der Zugkraft werden dann nur noch die zwischen dem Haken 21 und dem Kern 31 befindlichen Windungen bzw. Windungsabschniite ausge'enkt, wobei sich wegen der damit verbundenen Verringerung der Windungszahl der Schraubenfeder die Steigung der Federkennlinie entsprechend vergrößert. Damit entspricht die Kennlinie im wesentlichen der Übertragungsfunktion des dargestellten Regelventils.As a comparison of the F i g. 5 and 6 results, when a tensile force is applied to the hook 21 first all turns of the coil spring 22 deflected uniformly, with the core 31 of the turn sections 33, 34 is carried along until the thickening 39 of the rod 35 meets the core 37. With further Only those between the hook 21 and the core 31 will then increase the tensile force Turns or turn sections deflected, because of the associated reduction in the number of turns of the helical spring, the slope of the Spring characteristic enlarged accordingly. The characteristic curve thus essentially corresponds to the transfer function of the control valve shown.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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