DE3332529C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verändern der Regelgröße eines Strömungsmengenreglers einer Klimaanlage, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Vorrichtung ist durch die DE-OS 24 48 271 bekannt.

Der Strömungsmengenregler regelt unabhängig vom Vordruck (dem Druck, mit dem er beaufschlagt wird) stets eine gleiche Strömungsmenge (in der Zeiteinheit hindurchströmende Luftmenge) ein. Je größer der Vordruck und die damit auf das Regelelement ausgeübte Kraft, umso mehr verschließt das Regelelement den Strömungsquerschnitt. Bei richtiger Wahl der Federvorspannung, der Federkenn­ linie und der Kraftübertragung von der Feder auf das Regelelement bleibt so die Durchlaßmenge immer gleich. Trotz u. U. weiter Schwankungen des Vordrucks herrscht in dem Leitungssystem hinter dem Strömungsmengenregler immer die gleiche Strömung.

Zu unterscheiden von Veränderungen des Vordrucks sind Änderungen der hinter dem Regler gewünschten Strömungsmenge. Sie erfordern es, die Federvorspannung und/oder die Federkennlinie und/oder den Kraftangriff der Feder am Regelele­ ment durch Eingriff von außen zu ändern, wiederum mit dem Ergebnis, daß die gewünschte, nun andere, Strömungsmenge bei verschiedensten Vordrücken erhal­ ten wird.

Für Änderungen der von einem Strömungsmengenregler einzuregelnden Strömungs­ menge, d. h. Änderungen der Regelgröße des Reglers, besteht z. B. ein Bedürfnis in Klimaanlagen, die in der wärmeren Jahreszeit mit Luft kühlen und in der kälteren Jahreszeit mit der Luft heizen. Hier muß die in der Zeiteinheit in einen Raum abgegebene Luftmenge nach der erforderlichen Wärmeabfuhr bzw. Wärmezufuhr bemessen werden. Das bedeutet die Forderung nach einer möglichst stufenlosen Veränderbarkeit der genannten Regelgröße und dies möglichst in einer Form, die die Veränderungen selbsttätig zu steuern, d. h. die eine Regelung erlaubt. Diese Regelung ist dann, wohlgemerkt, eine der Strömungs­ mengenregelung überlagerte, andere Regelung. Sie regelt die Regelgröße des Strömungsmengenreglers nach dem Bedarf der Klimatisierung.

Aus der FR-PS 24 11 371 ist ein Strömungsmengenregler einer Klimaan­ lage bekannt mit einer Vorrichtung zum Ändern der einzuregelnden Strömungsmenge, die beispielsweise von einem Raumthermostat aus ge­ steuert ist.

Der eigentliche Strömungsmengenregler besteht aus einem in einen Durch­ flußquerschnitt mehr oder weniger weit hineinragenden, kreisbogenförmig gewölbten und um die Mittelachse der Wölbung schwenkbaren Schieber, der durch einen mit dem Vordruck beaufschlagten Balg gegen eine Federkraft in die Regelstellung gebracht wird. Zur Veränderung der einzuregelnden Strömungsmenge werden der Schieber und der Balg zu­ sammen um die Mittelachse verschwenkt, d. h. die Grundstellung wird verändert. Dabei wird die Stellung eines Knickhebelgestänges solcherart verändert, daß bei kleinen einzuregelnden Strömungsmengen einer immer wirksamen ersten Feder eine zweite Feder hinzugeschaltet wird, um die erwähnte Federkraft zu verstärken.

Das Knickhebelgestänge ist nur zusammen mit der übrigen Vorrichtung möglich, die in ihrer Grundstellung verschwenkt wird. Die Vorrichtung ist insgesamt äußerst aufwendig und schwerfällig.

Wesentlich einfacher und feinfühliger ist der Strömungsmengenregler nach der DE-OS 24 48 271. Bei diesem ist im Strömungsquerschnitt eine ge­ winkelte Klappe angeordnet, die gegen die von der Strömung im Schließ­ sinne auf sie ausgeübte Kraft durch eine Feder gehalten ist, so daß sich die Regelstellung der Klappe unmittelbar aus dem Kräftespiel zwischen der Strömungs- und der Federkraft ergibt. Die Feder ist an einem in Richtung der Federausziehung vor und zurück verstellbaren Halter in Gestalt einer Stange befestigt. Verstellbar ist die Stange da­ durch, daß sie durch einen an der Leitungswandung angebrachten Rohrstutzen ragt und mit ihrem einen Ende an einer auf den Rohrstutzen aufgesetzten Schraubkappe sitzt, oder dadurch, daß sie mit dem Ende an der Membran einer Druckluftbüchse sitzt, die fernsteuerbar ist. Beide Varianten erlauben, die Regelgröße, d. h. die einzuregelnde Strömungsmenge, zu ändern, die letztere durch die bereits erwähnte Fernsteuerung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung gemäß Ober­ begriff derart zu verbessern, daß sie ein Verändern der Regelgröße eines Strömungsmengenreglers in einem weiteren Bereich zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Eine solche Vorrichtung erlaubt ein Verändern der vom Strömungsmengenregler einzuregelnden Strömungsmenge z. B. zwischen 1000 und 4000 m³/h.

Die Steigerung von 1000 bis 2000 m³/h wird dabei z. B. allein durch die im ersten Abschnitt der Zurückverstellung bewirkte Vergrößerung der Vorspannung der ersteren Feder hervorgebracht, und für die Steigerung von 2000 auf 4000 m³/h kommt dann durch Aktivierung der weiteren Feder eine Veränderung der Federkenn­ linie insgesamt und fortschreitend eine Vergrößerung der Vorspannung auch der weiteren Feder hinzu. An die zunächst flachere Kennlinie der ersteren Feder allein schließt sich beim Hinzutreten der weiteren Feder eine steilere ge­ meinsame Kennlinie an. Damit wird bereits eine genügende Annäherung an die Soll-Kennlinie erzielt. Die Annäherung ließe sich jedoch durch eine Mehrzahl weiterer Federn, die nacheinander durch Festhalten ihres Halters aktiviert werden, verfeinern.

Um in einer einfachen und zweckmäßigen Weise den genannten weiteren Halter erst bei einer Zurückverstellung des ersteren Halters selbst zu halten, kann man seine Anordnung im Verstellweg des ersteren Halters oder eines mit diesem verbundenen Mitnehmers durch einen an ihm an­ gebrachten Anschlag verwirklichen.

Ein von Hand oder durch einen Regler betätigtes Stellglied zum Einstellen der Regelgröße greift dann zweckmäßigerweise an dem genannten Mitnehmer an und stellt so beide Halter ein. Der Mitnehmer wird damit selbst zum, letzten, Stellglied. Man könnte das Stellglied aber auch unmittelbar mit dem ersteren Halter verbinden.

Die hier konkretisierte Möglichkeit, die Veränderung der Regelgröße in Form einer Regelung zu gestalten, ist aber durchaus auch in anderer Weise vorhanden.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Halter Stangen, und der genannte Mitnehmer umfaßt die den weiteren Halter bildende Stange in einer Bohrung und ist bis zu einem an ihr angebrachten Anschlag auf ihr verschiebbar. Die Konstruktion ist einfach, einfach zu montieren und er­ laubt auch ohne Schwierigkeit, eine Mehrzahl weiterer Halter anzubringen und in gleicher Weise durch dasselbe Stellglied zu betätigen.

Vorzugsweise umfaßt dabei der Mitnehmer die den ersteren Halter bildende Stange in einer Bohrung, in der diese Stange durch Längsverschiebung und Festklemmung justierbar ist, und der genannte Anschlag ist auf der den wei­ teren Halter bildenden Stange durch Längsverschiebung und Festklemmung justier­ bar. Mit diesen Justierungen können die Vorspannungen der Federn in den Aus­ gangsstellungen ihrer Halter beliebig, auch nahe oder gleich null, eingestellt werden.

Vorzugsweise sind die Stangen ferner, ggf. nach Lösen einer Verklemmung, drehbar, und die Federn sind Schraubenfedern und die Stangen sind zur Be­ festigung der Federn, mit einem Querteil in die Federwindungen greifend, in die Federn hineingedreht. So läßt sich durch die Drehung der Stangen, bei der sich das genannte Querteil in der Feder entlangschraubt und damit die Zahl der wirksamen Federwindungen vergrößert oder verkleinert, die jeweilige Feder­ kennlinie verändern.

Das Regelelement ist in den vorbeschriebenen Zusammenhängen zweck­ mäßigerweise eine an sich bekannte, gewinkelte Klappe, und die Federn greifen an einem an der Klappe und/oder ihrer Welle angeordneten Hebelarm über zu der Welle parallele Querarme des Hebelarms an.

Abgesehen von anderen Vorteilen ist hier gerade für die Mehrzahl ein­ gesetzter Federn die Anordnung im Leitungsquerschnitt, wo genügend Platz ohnehin vorhanden ist, besonders praktisch.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung unter Bezugnahme auf eine in der älteren Anmeldung P 33 09 579.5 angegebenen Vorrichtung be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine einfachere Vorrichtung zum Steuern der Regelgröße eines Strömungsmengenreglers gemäß der älteren Anmeldung P 33 09 579.5 in einem axialen Längsschnitt durch den Strömungsmengenregler und die angesetzte Steuervorrichtung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem axialen Teillängs­ schnitt durch den Strömungsmengenregler und die angesetzte Steuervorrichtung,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2 in einem in verschiedenen Ebenen geführten Teilquerschnitt, Sicht gemäß Fig. 2 von links.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Regel­ größe eines Strömungsmengenreglers durch einen Temperaturfühler nach dem Warmluft- bzw. Kühlluftbedarf eines Raumes oder einer Raumgruppe. Als Weiterentwicklung dieser Vorrichtung angewendet zu werden, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere geeignet.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 ist in einer in der Pfeilrichtung durchströmten Luftleitung 1 auf einer Welle 2 eine gewinkelte Regelklappe 3 gelagert. Sie wird gegen die Luftströmung, die sie zu schließen sucht, gehalten durch eine Feder 4, die über einen Hebelarm 5 an ihr angreift und die selbst durch eine mit einem Querstift 6 versehene Stange 7 gehalten ist. Die Stange 7 ist mit dem Querstift 6 so weit in die Windungen der Feder 4 eingeschraubt, daß die zwischen dem Querstift 6 und dem Hebelarm 5 verbliebene Zahl von Windungen die benötigte Federkonstante hervorbringt, nämlich im Zusammenwirken mit dem mit der Klappenstellung sich ändernden Kraftangriffwinkel am Hebelarm 5 derart, daß steigender Druck der anströmenden Luft die Regelklappe 3 immer so viel weiter schließt, daß die Strömungsmenge hinter der Regelklappe gleich bleibt.

Gezeichnet ist die Ruhestellung, gestrichelt angedeutet eine mittlere Arbeits­ stellung und strichpunktiert die vollständig verschließende Endstellung.

Über einen als Schraube mit einem Außengewinde und einer Art Schraubenkopf 8 versehenen Stutzen 9, der mittels einer Mutter 10 an der Wandung der Luftlei­ tung 1 angeschraubt ist, ist mittels einer weiteren Mutter 11 eine Steuer­ vorrichtung 12 an der Luftleitung 1 befestigt. Eine weitere Befestigung ist bei 13 angedeutet. Die Steuervorrichtung 12 sitzt an dem Stutzen 9 und der weiteren Befestigung 13 mit dem einen Schenkel eines flach-U-förmig gewin­ kelten, den Vorrichtungsrahmen bildenden Bleches 14. Auf dem Rücken des Bleches 14 ist ein nicht gezeichneter Stellmotor angeordnet, dessen Abtriebs­ welle 16 das Blech 14 durchsetzt. Die Stange 7 ragt durch den Stutzen 9, in dem sie bei 17 geführt ist, hindurch bis in eine Bohrung 18 im anderen Schen­ kel des Bleches 14 als zweite Führung. Am Ende der Stange 7 ist ein Einschnitt 19 zu erkennen, in den für die weiter oben erwähnte Drehung der Stange ein Schraubenzieher greifen kann. Die Stange durchsetzt in einer Bohrung ein Ver­ bindungsteil 20, das mittels einer Schraube 21 auf ihr festgeklemmt ist und in das rechtwinklig zu der Stange 7 eine weitere Stange 22 eingeschraubt ist. Diese durchragt mit geringem Spiel eine Bohrung in einem Verbindungsteil 23, das in einem auf der Abtriebswelle 16 sitzenden Schwenkhebel 25 drehbar ge­ lagert ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Stellung des Schwenkhebels 25 entspricht beispielswei­ se einer mittleren Heizlast. Für eine größere Heizlast würde der Schwenkhebel noch etwas weiter im Uhrzeigersinn schwenken und damit über die weitere Stange 22, auf der dabei das Verbindungsteil 23 noch weiter nach außen rutscht, und die Stange 7 die Feder 4 weiter anziehen, d. h. stärker spannen. Die Regelgröße des Volumenstromreglers würde damit erhöht, d. h. der Volumenstromregler regelt, unabhängig von Druckschwankungen, eine bestimmte, größere Strömungsmenge ein. Gibt, umgekehrt, bei steigender Temperatur der Temperaturfühler, an den der Stellmotor 15 angeschlossen ist, ein einer Verkleinerung der Strömungsmenge entsprechendes Steuersignal, so dreht sich die Antriebswelle 16 des Stellmotors 15 mit dem Schwenkhebel 25 im Gegenuhrzeigersinn und schiebt die Stange 7 mit dem Querstift 6 vor. Die Vorspannung der Feder 4 wird dann verringert und damit die Strömungsmenge, da sich die Regelklappe 3 nun leichter schließt. Gelangt der Schwenkhebel 25 über den Totpunkt, d. h. seine zur weiteren Stange 22 senkrechte Stellung, hinaus, so zieht er die Stange 7 und die Feder 4 wieder an und erhöht demgemäß die Strömungsmenge. Dies ist für steigende Kühllast vorgesehen; die Vorwärmung der Luft hört bei der Stellung des Schwenkhebels 25 am Totpunkt auf.

In Fig. 2 und 3 finden sich die vorbeschriebenen Einrichtungen mit gleichen Bezugszeichen wieder. Als Unterschied gegenüber Fig. 1 braucht insoweit nur vermerkt zu werden, daß die Feder 4 nicht unmittelbar am Hebelarm 5 einge­ hängt ist, sondern an einem von diesem abstehenden Querarm 30, wobei im übrigen die wirksame Hebellänge kürzer ist.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 durch eine weitere Feder und deren Halterung. Die betreffenden mit der ersteren Feder und ihrer Halterung übereinstimmenden Teile haben jeweils das gleiche Bezugszeichen mit Index "′".

Die beiden Federn 4 und 4′ und die sie haltenden Stangen 7 und 7′ verlaufen parallel nebeneinander; die Feder 4′ ist an einem gegenüber dem Querarm 30 angeordneten Querarm 30′ des Hebelarms 5 eingehängt. Die Anordnungen sind gleich mit der Ausnahme, daß die Stange 7′ das Verbindungsteil 20 in einer Bohrung 31 frei verschiebbar durchsetzt und auf ihrem dahinter liegenden Abschnitt einen mit einer Schraube 32 auf ihr festgeklemmten Anschlag 33 trägt. Fig. 2 und 3 zeigen eine Stellung der Steuervorrichtung 12, in der das Verbindungsteil 20, das die Stellung der Stangen 7 und 7′ unmittelbar bestimmt, gegenüber seiner in Richtung der Federausziehung vordersten Stellung etwas zurückgezogen ist. Die Feder 4 hat dadurch schon eine etwas vergrößerte Vorspannung erhalten; die Regelgröße des Strömungs­ mengenreglers, d. h. die von ihm einzuregelnde Strömungsmenge in m³/h, ist erhöht worden. Dies schreitet bei weiterer Zurückziehung des Ver­ bindungsteils 20 fort, wie zu Fig. 1 beschrieben. Erreicht das Ver­ bindungsstück 20 den Anschlag 33, kommt jedoch die Wirkung der Feder 4′ hinzu. Auch diese Feder wird dann bei einer Verdrehung der Regelklappe 3 aus der gezeichneten Ausgangsstellung heraus gelängt. Die Federkennlinie, von beiden Federn zusammen, ist jetzt steiler. Bei noch weiterem Zurückziehen des Verbindungsteils 20 wird dieses zum Mitnehmer für die Stange 7′, und es wird auch die Vorspannung der Feder 4′ fortschreitend erhöht.

Bei dieser Vorrichtung ist in einem weiten Bereich vorzugebender Regelgrößen an jedem einzelnen Punkt dieses Bereichs eine Rückhaltekraft für die Regel­ klappe durch die Feder(n) von annähernd solcher Veränderlichkeit mit der Veränderung der Klappenstellung geschaffen, wie es für die Einregelung einer gleichbleibenden Strömungsmenge bei wechselnden Vordrücken erforderlich ist.

Statt der Steuerung der Regelgröße des Strömungsmengenreglers im Rahmen der beschriebenen Regelung durch einen Temperaturfühler und Stellmotor wäre auch eine willkürliche Steuerung möglich oder auch nur eine Veränderung in wenigen Stufen. Hierfür könnte z. B. statt der Stange 22, die auf der Mitte des Verbindungsteils 20 an diesem angreift, in anderer Weise ein Stellglied mit dem Verbindungsteil 20 verbunden sein, etwa auch nur eine parallel zu den Stangen 7, 7′ durch das Blech 14 herausgeführte Gewindespindel mit einer Stellmutter o. a. m.

Fertigungstechnisch vorteilhafte Abwandlungsmöglichkeiten wären z. B. ver­ schiedene Bohrungen in dem Hebelarm 5 zur Anbringung von den Querarmen 30 und 30′ entsprechenden Querarmen mit anderen wirksamen Hebellängen und/oder zueinander gewinkelt. In verschiedenen Winkelstellungen könnten zur Verein­ heitlichung einer Fertigung auch mehrere Querarme tatsächlich vorhanden sein, die aber nur zum Teil, je nach Bedarf dieser oder jener, benutzt werden. Ein nicht benutzter Querarm ist in Fig. 3 bei 34 angedeutet. Die Winkelung solcher Querarme gegeneinander ist erforderlich, damit die betreffende Feder neben einem nicht benutzten Querarm, wie bei 34, Platz hat; die mit der Winkelung verbundene Seitverstellung des Kraftangriffspunktes der Feder bietet darüber­ hinaus aber auch Möglichkeiten für Änderungen der Kraftübertragung, beispiels­ weise so, daß eine Feder überhaupt erst ab einer bestimmten Winkelstellung der Klappe wirksam wird oder daß sie, im Gegenteil, von vornherein mit einer größeren Kraftkomponente wirksam wird, weil sie in kleinerem Winkel zu dem von ihrem Kraftangriffspunkt bei der Klappendrehung beschriebenen Kreisbogen steht.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Verändern der Regelgröße eines Strömungsmengen­ reglers einer Klimaanlage, bei dem ein im Strömungsquerschnitt ange­ ordnetes Regelelement (3) gegen die von der Strömung darauf aus­ geübte Kraft in einer den Strömungsquerschnitt mehr oder weniger verschließenden Stellung gehalten ist durch eine Feder (4), die an einem in Richtung der Federausziehung vor und zurück verstellbaren Halter (7) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere, zu der ersteren (4) parallele Feder (4′) zum Halten des Regelelements (3) vorgesehen und an einem weiteren Halter (7′) befestigt ist, der im Verstellweg des ersteren Halters (7) oder eines mit diesem verbundenen Mitnehmers (20) derart angeordnet ist, daß er bei vorderer Stellung des ersteren Halters (7) lose und erst bei einer Zurückverstellung des ersteren Halters (7), zusammen mit diesem, selber gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte weitere Halter (7′) mit einem an ihm angebrachten Anschlag (33) im Verstellweg des ersteren Halters oder eines mit diesem verbundenen Mitnehmers (20) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halter Stangen (7; 7′) sind und der genannte Mit­ nehmer (20) die den weiteren Halter bildende Stange (7′) in einer Bohrung (31) umfaßt und bis zu dem an ihr angebrachten An­ schlag (33) frei auf ihr verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (20) die den ersteren Halter bildende Stange (7) in einer Bohrung umfaßt, in der diese Stange (7) durch Längsverschiebung und Festklemmung (21) justierbar ist, und daß der genannte Anschlag (33) auf der den weiteren Halter bildenden Stange (7′) durch Längsverschiebung und Festklemmung (32) justierbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen (7; 7′), ggf. nach Lösen einer Verklemmung (21), drehbar sind und die Federn (4; 4′) Schraubenfedern sind und die Stangen (7; 7′) zur Befestigung der Federn (4; 4′), mit einem Querteil (6; 6′) in die Feder­ windungen greifend, in die Federn (4; 4′) hineingedreht sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelelement eine an sich bekannte gewinkelte Klappe (3) ist und die Federn (4; 4′) an einem an der Klappe (3) und/oder ihrer Welle (2) an­ geordneten Hebelarm (5), vorzugsweise über Querarme (30; 30′) des Hebel­ arms (5), angreifen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem genannten Mitnehmer (20) ein von Hand oder durch einen Regler betätigtes Stellglied (22) zum Einstellen der Regelgröße des Strömungs­ mengenreglers angreift.