DE3810056A1 - Method and device for volume-flow control - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Volumenstrom regelung der aus einem Ventilator austretenden Gasmenge sowie eine Vorrichtung zur Volumenstromregelung der aus einem Ventilator austretenden Gasmenge, wobei der Ven tilator mit einem Ausströmkanal verbunden ist.The invention relates to a method for volume flow regulation of the amount of gas coming out of a fan and a device for volume flow control from a ventilating gas quantity, the Ven tilator is connected to an outflow channel.
Die Volumenstromregelung von Ventilatoren ist dann wichtig, wenn, beispielsweise in einem klimatisierten Raum, wie etwa einem Operationssaal, ein konstanter Volumenstrom an Luft, beispielsweise bakterienfreier Luft, zugeführt werden muß. Weiterhin werden Volumen stromregelungen für die Steuerung eines konstanten Volumenstroms bzw. eines konstanten Überdruckes eines Raumes bei Reinsträumen, beispielsweise bei der Halb leiterherstellung, verwendet.The volume flow control of fans is then important if, for example, in an air-conditioned Space, such as an operating room, a constant Volume flow in air, for example bacteria-free Air that must be supplied. Furthermore, volume current controls for controlling a constant Volume flow or a constant overpressure of a Space in clean rooms, for example in the half conductor manufacturing used.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Regelung des Volumenstromes, der von einem Gebläse abgegeben wird, mittels querschnittsverengender Vorrichtungen vorzunehmen, beispielsweise mittels Drosselklappen oder ähnlichem. Auch ist es möglich, im Rahmen sehr aufwen diger Systemlösungen die Drehzahl des Gebläsemotors über Frequenzumrichter zu verändern oder mittels einer Ver änderung der Schaufelstellung die Förderleistung des Gebläses oder Ventilators und damit den Volumenstrom zu beeinflussen. Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Dralldrosseln zur Volumenstromregelung zu ver wenden.The regulation is known from the prior art the volume flow emitted by a blower is, by means of cross-sectional narrowing devices carry out, for example by means of throttle valves or the like. It is also possible to spend a lot of money system solutions the speed of the blower motor Frequency converter to change or by means of a Ver Changing the blade position the delivery rate of the Blower or fan and thus the volume flow influence. Furthermore, it is from the prior art known to ver swirl throttles for volume flow control turn.
Eine Volumenstromregelung erweist sich auch bei klimati sierten Räumen als erforderlich, bei welchen die zuge führte Gas- oder Luftströmung vor dem Austritt aus einem Ausströmkanal durch eine Filtereinrichtung geleitet wer den muß. Filtereinrichtungen weisen im gereinigten Zu stand üblicherweise einen geringeren Strömungswiderstand auf, als im verschmutzten, zugesetzten Zustand. Dennoch ist es erforderlich, stromab der Filtereinrichtung einen konstanten Volumenstrom zuzuführen. Auch dies bedingt, daß eine Regelung vorgesehen sein muß, die den Ver schmutzungsgrad der Filtereinrichtung berücksichtigt.Volume flow control also proves itself with klimati rooms as required, in which the assigned led gas or air flow before exiting a Outflow channel passed through a filter device that must. Filter devices point in the cleaned usually there was a lower flow resistance than when in the dirty, clogged state. Yet it is necessary to have a downstream of the filter device constant volume flow. This also requires that a regulation must be provided which ver degree of contamination of the filter device taken into account.
Die bekannten Möglichkeiten zur Volumenstromregelung weisen den Nachteil auf, daß die Einrichtungen zur Aus regelung kleiner Volumenstromänderungen zu aufwendig und teuer sind. Weiterhin erweisen sich die bekannten Volumenstromregelungen in vielen Fällen als ungeeignet, da die Regelung für viele Anwendungsfälle nicht fein sinnig genug erfolgen kann. Bei den die Strömungsquer schnitte verändernden Volumenstromregelungen erweist es sich als nachteilig, daß dem Ventilator oder Gebläse ein relativ hoher Widerstand entgegengesetzt wird, wodurch die Energiekosten beträchtlich steigen. Weiterhin können sich Einrichtungen, welche den verfügbaren Querschnitt des Ausströmkanales beeinflussen, negativ hinsichtlich der Geräuschentwicklung erweisen. The known options for volume flow control have the disadvantage that the facilities for off regulation of small volume flow changes too complex and are expensive. Furthermore, the well-known Volume flow controls are unsuitable in many cases, since the regulation is not fine for many applications can be done reasonably enough. The flow cross it proves that the volume flow regulations change turns out to be disadvantageous that the fan or blower relatively high resistance is opposed, whereby energy costs increase significantly. Can continue facilities that have the available cross-section of the outflow channel, negatively with regard the noise development.
Bei den bekannten Volumenstromregelungen wird üblicher weise eine querschnittsverengende Einrichtung vorge sehen, um bei einer neuen, nicht verschmutzten Filter einrichtung einen Strömungswiderstand zu erzeugen, der dem Strömungswiderstand eines verschmutzten, zugesetz ten Filters entspricht. Diese bekannte Ausgestaltung erweist sich deshalb als nachteilig, weil dem Ventila tor oder Gebläse stets ein maximaler Widerstand ent gegengesetzt wird.In the known volume flow control is more common as a cross-sectional narrowing facility see to with a new, not dirty filter device to generate a flow resistance, the the flow resistance of a soiled, added filter. This known configuration turns out to be disadvantageous because the Ventila gate or blower always a maximum resistance ent is opposed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Volu menstromregelung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und betriebssicherer Wir kungsweise eine einfache Anpassung der Strömungsverhält nisse ermöglicht und die aus dem Stand der Technik be kannten Nachteile vermeidet.The invention has for its object a Volu current flow control of the type mentioned at the beginning, which with a simple structure and reliable We a simple adjustment of the flow ratio nisse and be from the prior art known disadvantages avoided.
Hinsichtlich dieses Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich eines Ausströmkanals des Ventila tors der Volumenstrom gemessen wird und daß in Abhängig keit vom ermittelten Meßwert eine am Ausströmkanal vor gesehene Ablaßleitung geöffnet wird.With regard to this method, the task is thereby solved that in the area of an outflow channel of the Ventila tors the volume flow is measured and that depending of the measured value determined on the outflow channel seen drain line is opened.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. So ist es erfindungs gemäß nicht erforderlich, Veränderungen der Förderlei stung des Ventilators oder Gebläses vorzunehmen, d. h. dessen Drehzahl zu ändern oder dessen Schaufelstellung zu variieren. Weiterhin ist es nicht erforderlich, in dem Ausströmkanal querschnittsverändernde Maßnahmen zu ergreifen. Erfindungsgemäß erfolgt die Beeinflussung des Volumenstroms, der vom Ventilator gefördert wird, dadurch , daß eine Ablaßöffnung geöffnet wird, durch welche eine vorbestimmbare Gas- oder Luftmenge stromab des Ventilators abgeleitet werden kann. Auf diese sehr einfache Weise wird ein Teil des vom Ventilator geför derten Volumenstroms nicht weiter durch den Ausström kanal transportiert, sondern abgeleitet, beispielsweise zur Ansaugseite des Ventilators hin oder zur Umgebung hin. Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich auch dadurch als vorteilhaft, daß mittels eines sehr ein fachen Regelkreises ein konstanter Volumenstrom hervor gerufen werden kann.The method according to the invention is characterized by a A number of significant advantages. So it's fictional according to not necessary, changes in funding fan or blower, d. H. change its speed or its blade position to vary. Furthermore, it is not necessary in measures that change the cross-section of the outflow channel seize. According to the invention, the Volume flow, which is promoted by the fan, in that a drain opening is opened by which a predetermined amount of gas or air downstream of the fan can be derived. On this very part of the fan is easily created volume flow through the outflow channel transported, but derived, for example to the suction side of the fan or to the environment there. The method according to the invention has also proven itself thereby as advantageous that by means of a very fold control loop a constant volume flow can be called.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gegeben, daß die Ablaßöffnung bei Überschreiten eines vorgegebenen Volumenstrom-Werts geöffnet wird. Es ist somit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, eine Begrenzung des Volumenstromes vorzunehmen und beispielsweise die Höhe des Überdrucks in einem Raum zu begrenzen.An advantageous development of the method is given that the drain opening when exceeded a predetermined volume flow value is opened. It is thus by means of the method according to the invention possible to limit the volume flow and for example the level of overpressure in a room to limit.
Erfindungsgemäß erweist es sich auch als günstig, den Volumenstrom stromab der Ablaßöffnung zu messen. Es ist somit möglich, eine Regelstrecke aufzubauen, welche eine exakte Regelung zuläßt und zufällig auftretende Fehler eliminiert.According to the invention, it also proves to be cheap Measure volume flow downstream of the drain opening. It is thus possible to set up a controlled system, which a allows exact regulation and random errors eliminated.
Eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, daß die Ablaßöff nung in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad einer im Ausströmkanal angeordneten Filtereinrichtung geöffnet wird. Es ist somit zusätzlich zu der Messung des Volu menstromes möglich, auch andere Meßwerte, beispielsweise die Betriebsdauer der Filtereinrichtung, zu berücksich tigen, so daß beispielsweise bei einem neuen, unver schmutzten Filter, der einen geringeren Strömungswider stand aufweist, der Ausströmkanal weiter geöffnet werden kann, als bei einer verschmutzten Filtereinrichtung mit einem höheren Strömungswiderstand. Auf diese Weise läßt sich der Verschmutzungsgrad der Filtereinrichtung kompensieren.A particularly favorable embodiment of the fiction The method is given in that the drain opening depending on the degree of soiling in a Outflow channel arranged filter device opened becomes. It is thus in addition to measuring the volu menstromes possible, other measurements, for example the operating time of the filter device term, so that, for example, with a new, unrelated dirty filter, which has a lower flow resistance stood, the outflow can be opened further can than with a dirty filter device a higher flow resistance. This way the degree of contamination of the filter device compensate.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Erfindung dadurch gelöst, daß im Bereich des Ausströmkanals ein von diesem abzweigender Abflußkanal vorgesehen ist, daß der Abfluß kanal mittels eines Verschließelements verschließbar ist und daß das Verschließelement in Abhängigkeit vom stromab der Abzweigung des Ablaßkanals gemessenen Volumenstrom betätigbar ist. Auch die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Reihe erheblicher Vorteile auf. Mittels des Verschließelementes, welches in dem Ablaß kanal angeordnet ist, ist es möglich, den durch diesen Ablaufkanal, welcher sozusagen einen Bypass bildet, in genau bestimmbarer Weise zumindest zum Teil abzuleiten. Durch eine geeignete Ausgestaltung des Verschließelemen tes ist es möglich, den Ablaßkanal entweder gänzlich zu öffnen oder zu schließen oder stets von einem bestimm ten Volumenstrom durchströmen zu lassen. Weiterhin er weist es sich als vorteilhaft, daß die Lage und Ausge staltung des Ablaßkanals unabhängig von der Form und Anordnung des Ausströmkanals den jeweiligen Anforderun gen in optimaler Weise angepaßt werden kann. Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise möglich, das Verschließ element mittels eines Stellmotors, beispielsweise eines Schrittmotors, zu betätigen, um auf diese Weise eine exakte Bemessung des durch den Ausströmkanal strömenden Volumenstromes zu ermöglichen.With regard to the device, the invention solved that in the area of the outflow channel one of these branching drainage channel is provided that the drain channel can be closed by means of a closing element and that the closing element depending on measured downstream of the branch of the drain channel Volume flow is actuated. Even the invention The device has a number of significant advantages. By means of the closing element which is in the drain channel is arranged, it is possible through this Drainage channel, which forms a bypass, so to speak, in derive at least partially in a definable manner. Through a suitable design of the closing element tes it is possible to either completely drain the drain open or close or always by a certain flow through the volume flow. He continues it proves to be advantageous that the location and Ausge Design of the drain channel regardless of the shape and Arrangement of the outflow channel to the respective requirements conditions can be adjusted in an optimal way. Farther it is advantageously possible for the closure element by means of an actuator, for example one Stepper motor to operate in this way a exact dimensioning of the flowing through the outflow channel To allow volume flow.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungs gemäßen Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß zwischen der Abzweigung des Ablaßkanals und der Meßstelle des Volumenstroms in dem Ausströmkanal eine Filtereinrich tung angeordnet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die Filtereinrichtung selbst völlig unabhängig von der Volumenstromregelung ausgebildet sein kann, d. h. ausschließlich hinsichtlich einer optimalen Filter wirkung ausgelegt sein kann. Die Veränderungen im Strö mungswiderstand der Filtereinrichtung werden erfindungs gemäß durch eine Betätigung des Verschließelementes aus geglichen. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, den Ventilator stets mit einer gleichbleibenden Förderlei stung zu betreiben, ohne den jeweiligen Verschmutzungs grad des Filters berücksichtigen zu müssen. Der erhöhte Strömungswiderstand des verschmutzten Filters macht sich erst bei einem starken Verschmutzungsgrad oder Zu setzungsgrad des Filters bemerkbar, erst dann wird dem Ventilator, nachdem der Ablaßkanal geschlossen ist, um trotz des Strömungswiderstandes des Filters einen aus reichenden Volumenstrom stromab des Filters aufrechtzu erhalten, ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt. Während des vorhergehenden Betriebs, bei welchem der Filter nur einen geringen Strömungswiderstand aufweist und bei welchem der Ablaßkanal zumindest zum Teil ge öffnet ist, wird dem Ventilator nur ein geringer Wider stand entgegengesetzt, so daß auch die Leistungsauf nahme des Ventilators entsprechend niedrig ist und nur geringere Energiekosten anfallen. Another advantageous embodiment of the Invention according device is given that between the branch of the drainage channel and the measuring point of the Volume flow in the outflow channel a filter device device is arranged. It is particularly advantageous that the filter device itself is completely independent of the volume flow control can be designed, d. H. only regarding an optimal filter effect can be designed. The changes in the stream tion resistance of the filter device are fiction in accordance with an actuation of the closing element compared. According to the invention, it is thus possible Fan always with a constant funding to operate without the respective pollution degree of the filter. The heightened Flow resistance of the contaminated filter arises only if there is a high degree of pollution or closed Settlement degree of the filter noticeable, only then will the Fan after the drain duct is closed to in spite of the flow resistance of the filter volume flow downstream of the filter get an opposed increased resistance. During the previous operation in which the Filter has only a low flow resistance and in which the drainage channel is at least partially ge opens, the fan is only slightly opposed was opposed, so that the performance the fan is correspondingly low and only lower energy costs are incurred.
Eine besonders günstige Weiterbildung der Erfindung kann darin gegeben sein, daß der Ablaßkanal zur Ansaugseite des Ventilators hin mündet. Dem Ventilator kann somit bereits vorverdichtete Luft zugeführt werden, wodurch sich der Wirkungsgrad des Ventilators weiter erhöhen läßt.A particularly favorable development of the invention can be given that the drain channel to the suction side of the fan opens out. The fan can already pre-compressed air are supplied, whereby the efficiency of the fan continues to increase leaves.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann auch darin liegen, daß die Volumenstrommessung mittels eines Gas geschwindigkeitsmessers erfolgt. Dies erweist sich als vorteilhaft, da Geschwindigkeitsmesser einfach aufgebaut sein können und kostengünstig herstellbar sind.A further advantageous embodiment can also be included lie that the volume flow measurement by means of a gas speedometer. This turns out to be advantageous because the speedometer is simply constructed can be and are inexpensive to manufacture.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh rungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrie ben. Dabei zeigt:In the following the invention is based on an embodiment Example described in connection with the drawing ben. It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der er findungsgemäßen Vorrichtung zur Volumen stromregelung. Fig. 1 is a schematic side view of the inventive device for volume flow control.
Erfindungsgemäß ist ein Ventilator 2 in einem Gehäuse kasten 1 gelagert. Der Ventilator kann in üblicher Weise in Form eines Gebläses ausgebildet sein, er wird übli cherweise mittels eines nicht dargestellten, mit einem Schaufelrad betriebsverbundenen Elektromotors betätigt. Der Gehäusekasten 1 dient sowohl der Lagerung des Venti lators 2, als auch der Zufuhr der durch diesen zu ver dichtenden Luft. Um zu vermeiden, daß Schwingungen des Ventilators 2 auf die nachfolgenden Bauelemente übertra gen werden, ist der Ventilator 2 mittels einer flexiblen Verbindungseinrichtung 3 mit einem Ausströmkanal 4 ver bunden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ausströmkanal 4 an dem Gehäusekasten 1 gelagert. Beim Betrieb des Ventilators 2 wird somit durch den Ausström kanal 4 ein Gas-Volumenstrom 10 gefördert. Dieser wird durch eine Filtereinrichtung 12 geleitet, bevor er der weiteren Verwendung zugeführt wird, d. h. in einen zu klimatisierenden Raum, beispielsweise einen Operations saal, abgegeben wird.According to the invention, a fan 2 is mounted in a housing box 1 . The fan can be designed in the usual way in the form of a fan, it is usually actuated by means of an electric motor, not shown, which is operatively connected to a paddle wheel. The housing box 1 serves both the storage of the ventilator 2 , and the supply of the air to be sealed by this ver. In order to avoid that vibrations are gen of the fan 2 to the subsequent components übertra, the fan 2 is ver with a discharge channel 4 connected by a flexible connecting means. 3 In the exemplary embodiment shown, the outflow channel 4 is mounted on the housing box 1 . During operation of the fan 2 , a gas volume flow 10 is thus promoted through the outflow channel 4 . This is passed through a filter device 12 before it is used for further use, ie is released into a room to be air-conditioned, for example an operating room.
Zwischen dem Ventilator 2 und der Filtereinrichtung 12 ist an dem Ausströmkanal 4 ein Ablaßkanal 5 angeschlos sen, durch welchen ein Teil der vom Ventilator 2 abge gebenen Luftmenge in den Gehäusekasten 1 austreten kann. Diese Ablaßluftströmung 9 kann entweder dem Ansaugbe reich des Ventilators 2 zugeführt werden, es ist jedoch auch möglich, die Ablaßluft 9 zur Umgebung hin abzufüh ren.Between the fan 2 and the filter device 12 , a discharge channel 5 is ruled out on the outflow channel 4 , through which a part of the amount of air given by the fan 2 can escape into the housing box 1 . This discharge air flow 9 can either be supplied to the Ansaugbe rich of the fan 2 , but it is also possible to ren the exhaust air 9 to the environment.
Der Ausströmkanal 4 ist in üblicher Weise rohrförmig ausgebildet, beispielsweise mit einem Rechteckprofil. Ebenso kann der Ablaßkanal 5 in Form eines viereckigen Rohres ausgebildet sein. Stromauf einer Ablaßöffnung 6 des Ablaßkanals 4 ist ein Verschließelement 11 ange ordnet, welches beispielsweise in Form einer Drossel klappe ausgebildet sein kann. Das Verschließelement 11 ist durch einen Stellmotor 7 betätigbar und läßt sich beispielsweise von einer vollständig geöffneten Stellung in eine vollständig geschlossene Stellung verschwenken.The outflow channel 4 is tubular in the usual way, for example with a rectangular profile. Likewise, the discharge channel 5 can be designed in the form of a square tube. Upstream of a drain opening 6 of the drain channel 4 , a closing element 11 is arranged, which can be designed, for example, in the form of a throttle valve. The closing element 11 can be actuated by a servomotor 7 and can be pivoted, for example, from a fully open position into a fully closed position.
Stromab der Filtereinrichtung 12 ist in dem Ausström kanal 4 ein Gas-Geschwindigkeitsmesser 8 angeordnet, welcher durch den Volumenstrom 10 beaufschlagt wird und ein Signal abgibt, welches dem Volumenstrom 10 ent spricht. Das Signal des Gas-Geschwindigkeitsmessers 8 wird dem Stellmotor 7 zugeführt, so daß letzterer in Abhängigkeit von dem Volumenstrom 10 betätigbar ist, um das Verschließelement 11 zu verschwenken.Downstream of the filter device 12 , a gas speedometer 8 is arranged in the outflow channel 4 , which is acted upon by the volume flow 10 and emits a signal which speaks the volume flow 10 ent. The signal from the gas speedometer 8 is fed to the servomotor 7 , so that the latter can be actuated as a function of the volume flow 10 in order to pivot the closing element 11 .
Die Verbindung zwischen dem Gas-Geschwindigkeitsmesser 8 und dem Stellmotor 7 kann unter Zwischenschaltung einer üblichen, nicht dargestellten, mechanischen oder elek tronischen Regelungseinrichtung erfolgen. Der Regelungs einrichtung kann weiterhin auch ein Meßwert zugeführt werden, welcher den Verschmutzungsgrad der Filterein richtung 12 repräsentiert, so daß es möglich ist, zu sätzlich zur Messung des Volumenstroms 10 auch den durch die Einsatzdauer bedingten Verschmutzungsgrad der Fil tereinrichtung 12 zu berücksichtigen.The connection between the gas speedometer 8 and the servomotor 7 can be made with the interposition of a conventional, not shown, mechanical or electronic control device. Can means of regulation further provides a measured value are supplied, wherein the contamination level of the filter inlet direction represented 12 so that it is possible to additionally for measuring the volume flow 10 also caused by the period of use degree of contamination of Fil tereinrichtung 12 taken into account.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungs beispiel beschränkt, vielmehr ist es im Rahmen der Er findung auch möglich, die Art und Anordnung des Ablaß kanales zu modifizieren und den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen. So ist es beispielsweise möglich, den Ablaß kanal auch direkt im Bereich des Ausströmquerschnittes des Ventilators vorzusehen.The invention is not based on the embodiment shown example limited, rather it is within the scope of the Er finding possible, the type and arrangement of the indulgence to modify the channel and the respective circumstances adapt. For example, it is possible to drain duct also directly in the area of the outflow cross-section of the fan.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883810056 DE3810056A1 (en) | 1987-05-16 | 1988-03-25 | Method and device for volume-flow control |
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DE19883810056 DE3810056A1 (en) | 1987-05-16 | 1988-03-25 | Method and device for volume-flow control |
Publications (1)
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DE3810056A1 true DE3810056A1 (en) | 1988-11-24 |
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Family Applications (1)
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DE19883810056 Withdrawn DE3810056A1 (en) | 1987-05-16 | 1988-03-25 | Method and device for volume-flow control |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3810056A1 (en) |
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