DE3106964C2

DE3106964C2 -

Info

Publication number: DE3106964C2
Application number: DE3106964A
Authority: DE
Inventors: Knut Aarnes No Ornaes
Original assignee: FAREX LINDEBERG NO AS
Current assignee: FAREX LINDEBERG NO AS
Priority date: 1980-03-05
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1989-04-20
Also published as: FR2477665B1; DK97681A; SE8001750L; NO810670L; DE3106964A1; GB2073404B; FI64995B; FR2477665A1; NO149560C; SE441547B; FI64995C; NO149560B; GB2073404A; FI810596L; CH654399A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätig regelndes Ventil für ein Ventilationssystem, das den Durchfluß eines im wesentlichen konstanten Luftvolumens in der Zeiteinheit bei sich ändernder Druckdifferenz zwischen der Luft einlaßseite und Luftauslaßseite erlaubt, mit einer Drossel klappe, welche in einem Ventilgehäuse auf einer waagerechten Welle schwenkbar gelagert ist, und mit einer Einrichtung, welche der Bewegung der Drosselklappe in ihre Schließlage entgegensteht, wobei der Teil der Drosselklappe, der sich oberhalb der Welle befindet, zum Schwenken entgegen der Richtung des Luftstroms und gegen eine lotrechte Ebene angeordnet ist, wenn die Drosselklappe sich in ihre Schließ lage bewegt.

Ein Problem mit Steuerventilen der vorgenannten Art besteht darin, daß das Schließmoment, das von dem erzeugten Luft strom herrührt, sich stark vergrößert, wenn sich die Drossel klappe ihrer Schließlage nähert, wodurch das Ventil abrupt geschlossen wird. Mit der Absicht, ein solch abruptes Schließen des Ventiles zu verhindern, ist schon vorgeschlagen worden, daß der Schwenkbewegung der Drosselklappe mittels einer Federeinrichtung entgegengewirkt wird, deren Gegenkraft sich abhängig von der Vergrößerung des Schließmomentes fort schreitend vergrößert. Eine solche Anordnung ist jedoch höchst unzuverlässig und die Federkonstante einer solchen Einrichtung ändert sich, nachdem die Drosselklappe mehr oder weniger lange in Benutzung war. Nach einer Weile beginnt die Drosselklappe wieder, in ihre Schließlage zu schnappen, was zu starken Geräuschen in dem Ventilationssystem führt und eine Störung der Regelung des Luftstromes verursacht.

Bei einem Versuch, diesen Nachteil zu beseitigen, ist die Drosselklappe mit einer Zunge versehen worden, welche im Luftstrom liegt und welche das Schließmoment vergrößert, wenn das Ventil offen ist, und dieses Schließmoment fort laufend verringert, wenn die Drosselklappe sich ihrer Schließlage nähert. Eine solche in der schwedischen Patent schrift 3 02 677 beschriebene und dargestellte Zugenanord nung funktioniert einwandfrei, ist aber teuer in der Her stellung und die Zunge muß in bezug auf die ebene Drossel klappe genau angeordnet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu grunde, ein Ventil der vorgenannten Art zu schaffen, das verhältnismäßig einfach hergestellt werden kann und das so genau wie das bekannte Ventil mit einer Führungszunge auf dessen Drosselklappe funktioniert.

Diese Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteran sprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein bekanntes Regelventil zur Darstellung der auf die Drosselklappe wirkenden Kräfte,

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 1, mit einer vorschlagsgemäß ausgebildeten Drosselklappe,

Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 2 dargestellten Ventilanordnung gesehen in Richtung zu dem Auslaßende,

Fig. 4 eine Drosselklappe der in den Fig. 2 und 3 darge stellten Ventilanordnung im wesentlichen gesehen in ihrer Schließlage,

Fig. 5 eine abgewandelte Drosselklappe für die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ventilanordnung und

Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele einer Drossel klappe.

Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Art des Wirkungsprinzips eines bekannten Regelventils, durch welches Luft in Richtung des dargestellten Pfeiles hindurchfließen soll und welches einen im wesentlichen konstanten Luftstrom unabhängig von dem Druckabfall längs des Ventils hindurchgehen lassen soll.

In einem Ventilgehäuse 1 ist eine schwenkbare Drosselklappe 2 auf einer waagerechten Welle 3 gelagert. Die Welle 3 ist in nicht dargestellten Lagern geringer Reibung, z. B. Kugel lagern, gelagert. Ein Arm 4 ist entweder mit der Welle 3 oder mit der Drosselklappe 2 verbunden, welcher an seinem freien Ende ein Gegengewicht 5 trägt. Der Hauptzweck des Gegengewichtes 5 und des Armes 4 besteht darin, ein Dreh moment M ₂ zu erzeugen, welches dem Schließmoment M ₁ der Drosselklappe entgegenwirkt, das z. B. von dem durch das Ventil hindurch geführten Luftstrom erzeugte Drehmoment verursacht wird. Wie bekannt ist, beruht dieses Moment M ₁ auf der Tatsache, daß bei der in der Zeichnung dargestellten Lage der Drosselklappe 2 im Luftstrom die Strömungsgeschwindigkeit V ₃ verläuft auf der Vorder seite der Drosselklappe an deren oberem Rand größer ist, als die Strömungsgeschwindigkeit V ₄ der Luft an der Vorderseite der Drosselklappe im Bereich von deren unterem Rand, und daß die Strömungsgeschwin digkeit V ₁ der Luft auf der Rückseite der Drosselklappe in Nähe ihres unteren Randteiles größer ist, als die Strömungsgeschwindigkeit V ₂ der Luft auf der Rückseite der Drosselklappe im Bereich ihres oberen Randteiles, was unter Benutzung anerkannter Beziehungen für den statischen Luftdruck auch wie folgt ausgedrückt werden kann: P ₃ < P ₄ und P ₁ < P ₂.

Bei nicht geschlossener der Drosselklappe erhöht sich der Luftstrom im Durchgang mit der Erhöhung des Druck abfalles längs der Drosselklappe 2. Wenn sich der Druckab fall verstärkt, verursacht er wiederum eine Vergrößerung des Schließmomentes M ₁, welches die Drosselklappe 2 in Richtung ihrer Schließlage zu schwenken sucht. Wenn die Drosselklappe 2 sich in ihre Schließlage bewegt, die in Fig. 1 durch die strich punktierte Linie dargestellt ist, so wird das Dreh moment M ₂ in der in Fig. 1 dargestellten Bauform in gleicher Weise vergrößert. Als Ergebnis von Randwirkungen vergrößert sich das Schließmoment M ₁ mehr oder weniger abrupt, wenn die Drosselklappe 2 in die Nähe ihrer Schließlage kommt, wogegen das Drehmoment M ₂ einer Sinusfunktion folgt. Dies zwingt die Drosselklappe 2 rasch zu schließen, die Drosselklappe 2 schlägt dabei an eine Schulter 13 an oder kommt in Berührung mit dem Ventilgehäuse 1.

Die Wirkung des Randeffektes, der im Bereich der Schließlage der Drosselklappe 2 auftritt, kann durch Verringerung des Schließmomentes M ₁ durch die vorgeschlagenen Maßnahmen eliminiert werden, wodurch ein Waageneffekt auftritt, der mittels des Drehmomentes M ₂ erreicht wird, so daß die Drosselklappe 2 sich weich über ihren ganzen Schwenkbereich bewegt. Das Konzept besteht darin, eine Vergrößerung des zur Unterseite der Drosselklappe 2 fließenden Luftstromes proportional zu dem Luftstrom zu erreichen, der auf der Oberseite der Drosselklappe 2 in und im Bereich der Schließlage der Drossel klappe 2 fließt, z. B. der Anteil des Durchflußstromes ver größert sich auf der Unterseite der Drosselklappe 2 (der statische Druck verringert sich) und verringert sich auf der Oberseite der Drosselklappe 2 (der statische Druck vergrößert sich). Dies bedeutet wiederum, daß das Schließmoment M ₁ sich verringert, wenn sich die Drosselklappe 2 ihrer Schließlage nähert, und das Drehmoment M ₂ kann derart angepaßt werden, daß ein gewichts- oder feder-belasteter Arm 4 einen bestimmten Luftstrom unabhängig von dem Druckabfall längs des Ventiles erzeugen kann.

Die vorgenannte Vergrößerung des Luftstromes, der an der Unterseite der Drosselklappe 2 fließt (wenn die Drosselklappe sich wie in Fig. 1 in Schließlage bewegt), kann durch Ver ringerung des Oberflächenbereiches jenes Teiles der Drossel klappe 2 erreicht werden, der unterhalb ihrer Welle 3 liegt. Die Fig. 2 und 3 und 4 zeigen eine flache Drosselklappe 2 elliptischer Gestalt, deren Randteile 8′, 9′ (Fig. 4) nach oben gebogen wurden und sich im wesentlichen unter rechten Winkeln zu der Ebene der Drosselklappe 2 und in Richtung des Duchflußstromes zur Bildung von Teilen 8 und 9 erstrecken. Diese Verringerung im Bereich des Teils der Drosselklappe 2, die unterhalb der Welle 3 liegt, führt zu einem klappen schließenden Bereich, welcher sich in bezug zu dem Klappen bereich oberhalb der Welle 3 verringert, wen die Drossel klappe 2 sich ihrer Schließlage nähert, und damit auch zu einem geringeren Drehmoment im Bereich der Schließlage der Drosselklappe.

Diese Verringerung im Schließbereich der Drosselklappe 2 in Nähe der Schließlage der Drosselklappe 2 kann auch durch Abschneiden des unteren strichpunktierten Teiles, der in Fig. 4 dargestellten Ellipse erreicht werden, oder durch vollständiges Entfernen der Teile 8′ und 9′ anstatt diese Teile in vorgenannter Art zu biegen. Statt dessen kann der untere Teil der Drosselklappe 2 auch mit Öffnungen 10, 11, 12, wie in Fig. 5 dargestellt, versehen sein, um den Anteil des Stromes im Schließbereich der Drosselklappe 2 zu vergrößern.

Eine nicht lineare Änderung in den Durchflußspalten, z. B. den Spalten, die von der Innenwand des Gehäuses 1 und von den Teilen der Drosselklappe 2 begrenzt sind, die oberhalb und unterhalb der Welle 3 liegen, kann auch durch Anordnung der Welle 3 unterhalb der Mitte der Drosselklappe 2 oder durch Anordnung der Lager 6 und 7 oberhalb der Mitte der Drossel klappe 2 erreicht werden, während eine in der Mitte ange ordneten Welle 3 beibehalten wird. Die vorgenannte Bauform ist in Fig. 6 dargestellt, die eine kreisförmige Drossel klappe 2′ mit einer Welle 3′ zeigt, die unterhalb der Mitte der Klappe 3 angeordnet ist, wogegen die letztere Bauform in Fig. 7 dargestellt ist, bei welcher die Lager 6, 7 von der Welle 3 abgesetzt sind.

Obgleich die Drosselklappe 2 als flach angenommen wurde, ist klar, daß sie auch in einer einfachen oder doppelten Kurve ausgebildet sein kann. Die Gestalt der Drosselklappe 2 und der Querschnitt der Leitung, durch welche die Luft fließt, haben keine Bedeutung, die beschriebenen Maßnahmen können in gleicher Weise auch auf ein Ventilgehäuse rechteckigen Querschnittes mit einer darin angeordneten rechteckigen Drosselklappe angewandt werden.

Claims

1. Selbsttätig regelndes Ventil für ein Ventilationssystem, das den Durchfluß eines im wesentlichen konstanten Luftvo lumens in der Zeiteinheit bei sich ändernder Druckdifferenz zwischen der Lufteinlaßseite und der Luftauslaßseite erlaubt, mit einer Drosselklappe (2), welche in einem Ventilgehäuse (1) auf einer waagerechten Welle schwenkar gelagert ist, und mit einer Einrichtung (4, 5), welche der Bewegung der Drosselklappe in ihre Schließlage entgegensteht, wobei der Teil der Drosselklappe, der sich oberhalb der Welle (3) befindet, zum Schwenken entgegen der Richtung des Luftstromes und gegen eine lotrechte Ebene angeordnet ist, wenn die Drosselklappe (2) sich in ihre Schließlage bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß in Schließlage der Umfang der Drosselklappe (2) mit der Innenwand des Ventilgehäuses (1) eine Öffnung bestimmt, welche sich in ihrer Breite (Fig. 4, 7) ändert, oder daß die Drossel klappe (2) derart perforiert ist (Fig. 5), daß innerhalb des Schließbereichs der Drosselklappe eine größere relative Zunahme des Luftstromes um den Teil der Drosselklappe (2) stattfindet, welcher unterhalb der Welle (3) liegt, verglichen mit dem Luftstrom um den Teil der Drosselplatte, welcher oberhalb der Welle liegt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Drosselklappe (2) symmetrisch zur Welle (3) angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der waagerechten Welle (3) befindet, nach oben gebogene Randteile (8, 9) hat.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der waagerechten Welle (3) befindet, mindestens einen davon abgetrennten Randteil (8′, 9′) hat.

5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der waagerechten Welle (3) befindet, mit Durchgangslöchern (10 bis 12) versehen ist.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechte Welle (3) in Lagern (6, 7) gelagert ist, die sich oberhalb der Ebene befinden.