DE60120457T2

DE60120457T2 - Verstellbares ventil für veränderliche ströme und verfahren zur verringerung eines stroms durch ein ventil

Info

Publication number: DE60120457T2
Application number: DE60120457T
Authority: DE
Inventors: Herman Lindborg
Original assignee: LindinVent AB
Current assignee: LindinVent AB
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2021-10-27
Also published as: EP1334317A1; CA2427042A1; EP1334317B1; EP1334316B1; DK1334317T3; AU2002212883A1; ATE317533T1; DE60120457D1; CA2427042C; WO2002035156A1; DE60117162D1; DE60117162T2; AU2002212882A1; WO2002035157A1; EP1334316A1; ATE329210T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für veränderliche Ströme und insbesondere ein Ventil, das so ausgebildet ist, dass es Luftströme innerhalb eines weiten Strömungsbereiches bei begrenztem Geräuschpegel liefert. Ein Fluid-Ventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus dem Dokument DE 3644590 bekannt.
Hintergrund
Viele Gebäude, beispielsweise Privathäuser und Büros, sind heute mit eingebauten Lüftungssystemen ausgestattet, um für die Bewohner und Beschäftigten ein besseres Innenklima zu schaffen. Bei vielen derzeit vorhandenen Lüftungssystemen ist der Luftstrom jedoch unabhängig von der erforderlichen Lüftung immer gleich, d.h. es spielt keine Rolle, ob ein Raum voller Menschen ist oder nicht. Diese Lüftungssysteme verursachen darum einen unnötig hohen Energieverbrauch und hohe Energiekosten. Um zukünftig die Forderung nach geringeren Energiekosten zu erfüllen, muss der Luftstrom stark gedrosselt werden, wenn sich wenige oder keine Menschen im Raum befinden, und es muss möglich sein, starke Luftströme zu erzeugen, wenn viele Menschen im Raum sind. Das Lüftungssystem muss darum mit Ventilen ausgestattet sein, die innerhalb eines weiten Strömungsbereiches regeln, ohne dass dadurch störende Geräusche erzeugt werden. Der Luftstrom muss den tatsächlichen Lüftungsbedürfnissen angepasst werden, muss aber gleichzeitig hygienische Grenzen hinsichtlich Temperatur, CO2-Konzentration, entstehendem Zug und niedrigem Geräuschpegel einhalten. Wenn gekühlte Luft (16 bis 17°C) auf eine Weise erzeugt wird, die zu keiner Zugluft führt und gleichzeitig die Energiezufuhr an den Wärmeradiatoren an den Fenstern geregelt wird, dann ist es möglich, eine optimale Lösung für das Innenklima während des ganzen Jahres herbeizuführen. Auf diese Weise kann auf überschüssige Wärme, die durch Menschen, Computer oder einfallendes Sonnenlicht erzeugt wird, reagiert werden, ohne dass Kühlsysteme oder große Luft mengen erforderlich sind. Das verlangt, dass Luftversorgungsstationen in der Lage sein müssen, die gekühlte Luft auf eine Weise zu verteilen, die keinen Zug entstehen und den Geräuschpegel nicht über gegebene Grenzen ansteigen lässt, wenn der Luftstrom auf ein Minimum von wenigen Litern pro Sekunde reduziert wird.
Unter den heute bekannten Lüftungssystemen gibt es kein System, das den oben aufgestellten Forderungen entspräche. Bei vielen Lüftungssystemen wird der Luftstrom beispielsweise mit Hilfe einer konventionellen Lüftungsklappe wie einem Drosselventil eingestellt. Wird bei diesen System der Luftstrom verringert, dann entsteht über eine sehr kurze Distanz am Rand der Platte eine deutliche Druckdifferenz, die zu einer beachtlichen Turbulenz führt, d.h. am Rand der Platte wird ein starkes Geräusch erzeugt. Um den Geräuschpegel im Raum auf einen akzeptablen Wert zu verringern, d.h. auf etwa 30 dB(A), ist also eine Vorrichtung zur Geräuschminderung erforderlich. Außerdem kann eine Dämpfungsdrossel den Luftstrom nicht wirksam reduzieren, weil zwischen der Platte und dem Gehäuse des Dämpfungsgliedes auch in geschlossenem Zustand ein schmaler offener Spalt bleibt. Es sind Dämpfungsdrosseln bekannt, die mit einer Gummidichtung ausgestattet sind; diese sind jedoch von der Benutzung her nicht vorteilhaft, weil Betätigungsglieder mit hohem Drehmoment erforderlich sind.
Wird eine konventionelle Luftversorgungsstation, die für gleichmäßige Luftströme ausgelegt ist, zusammen mit einer Dämpfungsdrossel verwendet wird, um die Ventilation an das jeweils erforderliche Volumen gekühlter Luft anpassen zu können, dann wäre die Geschwindigkeit des Luftstroms in der Station so gering, dass es zu einem Hinabfallen der kalten Luft käme, d.h. Luft entströmt dem Lüftungssystem und wird nicht auf angemessene Weise im Raum verteilt. Dies ist beispielsweise ein Problem in bestimmten Konferenzräumen, wo die Konferenzteilnehmer, die sich in der Nähe der Lüftungsvorrichtung befinden, erleben, dass kalte Luft auf sie herabfällt, wohingegen die Teilnehmer, die sich in einiger Entfernung von der Lüftungsvorrichtung aufhalten, überhaupt keine Luftbewegung spüren. In solchem Fall wird also die Luft nicht auf optimale Weise verteilt.
Während der letzten Jahre sind die Anforderungen an das Kühlen von Arbeitsumgebungen sehr stark gestiegen, was dazu geführt hat, dass während der Sommermonate die Rekorde für den Energieverbrauch immer wieder gebrochen wurden. Aber auch während der übrigen Jahreszeit ist es heute häufig nötig, eine Kühlung vorzusehen, weil immer mehr Computer und andere elektronische Ausrüstungsgegenstände installiert werden. Die am meisten verbreitete Art zum Regeln der Innentemperatur ist die Verwendung von Wärmeelementen und Kühlplatten an Orten, an denen hohe Anforderungen an die Temperaturstabilität gestellt werden. Fancoil, eine Kühlvorrichtung mit eingebautem Lüfter, ist eine weitere Lösung. Für diese Lösungen ist es erforderlich, dass ein System zur Zirkulation eines Kühlmediums an dem Ort angeordnet ist, was sowohl Energie verbraucht als auch hohe Investitionskosten verursacht. Eine weitere Möglichkeit der Kühlung ist die Zufuhr von gekühlter Luft. Damit kein kalter Luftzug entsteht, muss das Vermischen der gekühlten Luft mit der im Raum vorhandenen wärmeren Luft sehr sorgfältig geschehen. Außerdem muss die Zufuhr kühler Luft den vorhandenen Erfordernissen angepasst werden, damit es im Raum nicht zu kalt wird. Eine für diesen Zweck eingerichtete Luftzufuhrstation muss also den Luftstrom verstärken und verringern können, ohne dass kalte Luft einfach nach unten fällt, wie dies bereits beschrieben wurde. Wegen der Schwierigkeiten der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik diesen Anforderungen zu genügen, ist es bisher nur möglich gewesen, Luft zuzuführen, die wenige Grade kühler ist als die im Raum herrschende Temperatur. Um eine ausreichende Kühlwirkung zu erreichen, müssen darum große Luftmengen zugeführt werden, was wiederum bedeutet, dass die Kanäle oder Leitungen des gesamten Lüftungssystems dementsprechend ausgelegt werden müssen. Außerdem ist es bisher nicht möglich, den Luftstrom auf eine gewünschte Menge von nur wenigen Litern pro Sekunde zu verringern, weil dann das Herabfallen der kalten Luft erfolgt und die Dämpfungsgeräusche entstehen.
Ein Beispiel für die bekannte Technik ist in 1 dargestellt. Das Ventil in dieser Vorrichtung enthält ein Rohr 1 mit einem Kanal 2 als Lufteinlass, vorzugsweise mit einer Austrittsöffnung 3 an einer Decke 4. Eine den Strom reduzierende Vorrichtung 5 ist weiterhin mit einer Fläche 6 ausgestattet, die einer Öffnung 3 des Rohres gegenüber angeordnet ist. Die durch das Rohr 1 zugeführte Luft strömt im wesentlichen in die Richtungen, die von den Pfeilen a und b angedeutet werden. Der Luftstrom wird verändert, indem die die Strömung reduzierende Vorrichtung 5 angehoben oder heruntergelassen wird, angedeutet durch die in zwei Richtungen weisende Pfeile in der Figur, um den Spalt zwischen der Fläche 6 und der Öffnung 3 zu öffnen. Eine gestrichelte Linie in der Figur illustriert, dass die den Strom reduzierende Vorrichtung 5 auf irgendeine Weise an dem Rohr 1 oder der Decke 4 befestigt und in der Höhe verstellbar ist. Betätigungsmittel zum Einstellen des Luftstroms können mit irgendeiner Art von Antriebsmitteln vorgesehen sein, wobei die Position vorzugsweise von mechanischen Temperatursensoren über pneumatische Vorrichtungen gesteuert wird. Bei einer einfacheren Ausführungsform kann das Betätigungsglied manuell einstellbar sein, es kann sich beispielsweise um eine Schraube in einem Langloch handeln.
Ein Nachteil der Lösung nach 1 liegt darin, dass bei der Verwendung einer Dämpfungsdrossel oder auch einer Irisdämpfungseinrichtung die Verringerung punktförmig bzw. am Rand der Öffnung 3 auftritt. Eine starke Verringerung bei sehr geringen Luftströmen, d.h. wenn die Platte hochgezogen ist, erzeugt deshalb einen verstärkten Geräuschpegel, weil sich entlang der Ränder der Öffnung 3 während der starken Druckveränderung Turbulenzen bilden. Um dies zu vermeiden, wird der Abstand zwischen dem Rohr 1 und der die Strömung verringernden Vorrichtung 5 im allgemeinen durch Abstandmittel begrenzt, innerhalb welchen Raumes die Luftströmung nicht unbegrenzt reduziert werden kann. Der Luftstrom kann also nicht bis zur völligen Übereinstimmung mit dem Lüftungsbedürfnis eingestellt werden, so dass es schwierig ist, den gewünschten Spareffekt zu verwirklichen.
Ein weiterer Nachteil der Vorrichtung nach 1 liegt darin, dass eine Strömungsregulierung mit dem Druck vorgenommen wird, der von der auf die einstellbare Strömungsverringerungsvorrichtung 5 wirkende und von der Luftversorgungsstation kommende Luft ausgeübt wird. Bei der Verringerung des Luftstromes, d.h. wenn die den Luftstrom verringernde Vorrichtung 5 hin zur Öffnung 3 bewegt wird, wirkt die strömungsreduzierende Vorrichtung in Richtung auf den im Luftkanal im Rohr 1 vorhandenen Luftdruck, der sowohl durch statischen als auch dynamischen Druck verursacht wird. Das bedeutet, dass zur Strömungsverringerung eine gewisse Kraft aufgewendet werden muss und dass zur dynamischen Einstellung ein Motor benötigt wird, der so ausgelegt ist, dass er die erforderliche Aufgabe auch lösen kann. Dabei ist es wünschenswert, dass ein solcher Motor so leise wie möglich läuft, weil sich die Anlage in einem Bürogebäude oder dergleichen befindet, und dass er abhängig von bestimmten gegebenen Parametern dynamisch einzustellen ist. Gleichzeitig ist festzustellen, dass mit den höheren Anforderungen an die Leistung des Motors auch das Geräusch, das er erzeugt, stärker wird.
In SE 442669 wird eine Luftzufuhrstation beschrieben, bei der eine kegelförmige, strömungsreduzierende Vorrichtung angeordnet ist, die näher an die Öffnung eines Einlassrohres herangebracht oder weiter davon entfernt wird, um den Luftstrom zu regulieren. Die beschriebene Lösung basiert auf den gleichen Prinzipien wie der Stand der Technik nach 1 und hat darum die gleichen Nachteile.
DE 2105077 bezieht sich auf ein selbstregelndes Ventil für konstante Ströme, das dazu ausgelegt ist, Veränderungen des Eingangsluftdrucks zu kompensieren. Es wird ein Federmechanismus auf eine Weise verwendet, dass im Falle eine Druckabfalls der zugeführten Luft die Dämpfungsöffnung angepasst wird, um mitzuhelfen, eine gleichmäßige Strömung aufrechtzuerhalten.
In SE 516616 wird ein Luftverteiler beschrieben, der für eine manuelle Lenkung der Streuung eines austretenden Luftstrahls ausgelegt ist. Ein Lamellenring ist gegenüber einem äußeren Rohr, das eine Manschette enthält, in stationärer Weise angeordnet. Im Luftverteiler ist ein verschiebbares, getrenntes zylindrisches Rohr vorgesehen, das zur Luftführung eingesetzt wird und in verschiedene Einstellpositionen gegenüber dem stationären Lamellenring gebracht werden kann. Diese Einrichtung ist nicht dazu ausgelegt und auch nicht in der Lage, den Ausgangsstrom zu regeln, sondern ist dazu eingerichtet, die Streuung des Ausgangsstrahls durch ein Verschieben des getrennten zylindrischen Rohres so zu steuern, dass ein veränderlicher Anteil der Eingangsluft durch den Lamellenring und ein komplementären Anteil außerhalb des getrennten zylindrischen Rohres geführt wird.
Ein weiteres Problem, das mit den Lüftungssystemen nach dem Stand der Technik zusammenhängt, ist der Einbau von Feuerdämpfungsmitteln. Um zu verhindern, dass Rauch und heiße Gase sich im Lüftungssystem ausbreiten und Schaden verursachen oder möglicherweise das Ausbreiten eines Feuers begünstigen, sind heute praktisch alle Lüftungssysteme mit irgendeiner Form von Abschottung in Form von Feuerdämpfungsmitteln ausgerüstet. Darum sind sowohl Stromregelvorrichtung als auch Feuerdämpfungsmittel im allgemeinen in demselben Kanal angeordnet, da für eine Kombination der beiden Vorrichtungen keine zufriedenstellende Lösung bekannt ist. Eine feuerdämpfende Vorrichtung muss in der Lage sein, den Kanal vollständig zu verschließen, was bedeutet, dass bei Verwendung eines Drosselventils eine Gummidichtung um das Dämpfungsblatt herum vorgesehen sein muss. Wegen der dabei auftretenden Reibung hat eine solche Vorrichtung viele Nachteile. Sowohl die Gummidichtung als auch das Betätigungsglied, das oft jeden Tag zur Funktionsprüfung betätigt wird, sind schnell abgenutzt, und die feuerdämpfende Vorrichtung schließt wegen der trockenen Reibung nur langsam.
US 4.397.223 betrifft ein sich hin und her bewegendes Betätigungsglied für ein Ventil in Form eines Luftdiffusors. Das Betätigungsglied ist dazu ausgelegt, bei Feuer oder starker Hitze zu reagieren und das Ventil in dem Fall zu schließen. Da die Feder, die zum Schließen des Ventils in den genannten Situationen eingesetzt wird, muss gegen den Luftdruck im Verbindungsrohr arbeiten; es ist ein Klinkenmechanismus vorgesehen, um ein Öffnen des Ventils zu verhindern, wenn der Druck die Schließkraft der Feder übersteigt.
In US 2.367.104 wird ein Luftverteiler beschrieben, der eine Dämpferkonstruktion mit zwei flachen Kegeln zum Verteilen von aus der Vorrichtung austretender Luft enthält. Ein erster Kegel wird eingesetzt, um als Dämpfungsmittel den Luftstrom durch Einstellen der Austrittsöffnung der Vorrichtung zu verringern. Die Ausgangsluft passiert den anderen Kegel nicht, der lediglich die Geschwindigkeit der austretenden Luft dazu nutzt, Raumluft durch den Abstand zwischen den beiden Kegeln anzusaugen, um der vorhandenen Luft eine Injektion frischer Luft zukommen zu lassen.
DE 3644590 beschreibt eine Raumlüftereinheit mit einem einstellbaren Auslaß. Die Einheit weist ein kreisförmiges Rohr mit einem Austrittsende und einen sich nach innen erstreckenden Flansch auf. Innerhalb des Flansches ist radial ein Ringelement aufgehängt, und innerhalb des Rings ist ein Verschlussglied aufgehängt. Flansch, Ringelement und Verschlussglied weisen die gleiche Form auf; sie sind kurvenförmig und im Rohr nach oben zum Rohrmittelpunkt gebogen. Ein erster Luftspalt ist zwischen dem Flansch und dem Ringelement und ein zweiter Luftspalt ist zwischen dem Ringelement und dem Verschlussglied vorhanden, wenn sie in der gleichen horizontalen Ebene gehalten werden. Eine Hebelanordnung wird betätigt, um das Verschlussglied anzuheben, so dass sein äußerster Rand am gebogenen Abschnitt des Ringelementes angreift und den ersten Spalt schließt. Eine weitere Aufwärtsbewegung hebt das Ringelement, damit sein äußerster Rand mit dem gebogenen Abschnitt des Flansches in Angriff kommt, um auch den zweiten Spalt zu schließen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil, das die oben angegebenen Anforderungen erfüllt und nicht die Nachteile hat, die mit dem Stand der Technik einhergehen. Folglich bezieht sich die Erfindung auf ein Fluid-Ventil für veränderliche Ströme, beispielsweise Luftströme, nach Anspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verringern des Fluid-Stroms durch ein Fluid-Ventil nach Anspruch 18.
Im großen und ganzen geschieht die Dämpfung der entsprechenden Strömungspassage über eine langsame Verringerung der Weite, insbesondere im Verhältnis zur Länge der genannten Strömungspassage, wodurch eine Verlangsamung der durchfließenden Luft über einen erweiterten Bereich erfolgt. Damit wird eine Druckminderung erreicht, die nur ein minimales Geräusch erzeugt, insbesondere im Vergleich mit einfachen Dämpfungselementen, bei denen die gesamte Druckverringerung im Grunde an einer Kante hervorgerufen wird.
Weitere Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend detaillierter beschrieben. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen; darin zeigt:
1 ein Ventil für unterschiedliche Ströme nach dem Stand der Technik;
2A eine Ausführungsform eines Ventils für unterschiedliche Ströme, wie es zum Verständnis der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
2B eine weitere Ausführungsform für ein Ventil für unterschiedliche Ströme, wie es zum Verständnis der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
3 eine andere Ausführungsform eines Ventils, wie es zum Verständnis der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, das mit einem Dämpfungsflansch ausgestattet ist;
4 eine Ausführungsform eines Ventils mit einer trichterförmigen Austrittsöffnung;
5 eine Ausführungsform eines Ventils, das so ausgelegt ist, dass es zwischen zwei Rohren anzuordnen ist;
6 eine Ausführungsform zum Verständnis der Erfindung, die ein stationäres druckreduzierendes Element 34 für eine nominale Verringerung des Luftstromes enthält;
7 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Gesamtöffnung des Ventils abhängig vom Strom in Unteröffnungen aufgeteilt ist;
8a und 8b eine ebenfalls mögliche Ausführungsform nach 7, die für eine gleichzeitige Regelung aller Unteröffnungen ausgelegt ist, und
9a und 9b eine Ausführungsform ähnlich der in den 8a und 8b dargestellten Ausführungsform, die aber für eine Wandmontage ausgelegt ist.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für unterschiedliche Luftströme, mit dem es möglich ist, den Luftstrom bei minimaler Geräuscherzeugung zu verringern. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den 7 bis 9 beschrieben, wohingegen bestimmte vorteilhafte Merkmale in den 2 bis 6 beschrieben sind. Die in den 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen fallen nicht in den Bereich der Ansprüche.
In 2A ist ein Ventil dargestellt, anhand dessen die vorliegende Erfindung verständlich gemacht wird. Es enthält ein Rohr 11, das beispielsweise an der Decke 4 eines Raumes angeordnet ist und einen Kanal 13 für einen Luftstrom aufweist. Das Rohr umfasst ein erstes stationäres Rohrteil 11, das vorzugsweise am ersten offenen Ende 14 des Rohrteils fest an der genannten Decke 4 angeordnet ist. Das stationäre Rohrteil hat ein offenes Austrittsende 17 an seinem ersten Ende 14. Eine offene Eingangsöffnung 15 ist am zweiten Ende des Rohrteils 11 zur Verbindung mit einem Luft zuführenden Lüftungssystem (nicht dargestellt) angeordnet. Das Ventil ist also für einen Luftstrom vom genannten Eingang 15 durch den Kanal 13 und durch die genannte Austrittsöffnung 17 ausgelegt. Außerdem umfasst das Ventil eine stromreduzierende Vorrichtung 18 zum Einstellen des Luftstroms, der aus dem Rohr 11 austritt. Eine Fläche 19 dieser stromreduzierenden Vorrichtung 18 weist zur genannten Austrittsöffnung 17 des Rohres 11. Die Fläche 19 zwingt also die aus dem Rohr 11 strömende Luft seitlich in die Richtung der Pfeile A und B weiterzufließen, wo die Luft des Lüftungssystems nach außen geleitet wird und sich im Raum verteilt. Es wird darauf hingewiesen, dass sowohl das Rohr 11 als auch die den Strom reduzierende Vorrichtung 18 im Ventil einen bestimmten Querschnitt haben, obgleich das in der Figur nicht deutlich dargestellt ist, und dass das Ventil so angeordnet sein kann, dass die Luft durch den gesamten Öffnungsumfang der Aufgangsöffnung 17 austreten kann. Der Querschnitt ist vorzugsweise kreisförmig, kann aber ebenso gut dreieckig, rechteckig oder von jeder anderen Form sein. Die stromreduzierende Vorrichtung und die Austrittsöffnung 17 des Rohres 11 sind zueinander und weg voneinander verschiebbar, bei dem in 2A dargestellten Ventil also seitlich, um den Luftstrom zu verändern. Hierfür gibt es viele Lösungsmöglichkeiten. Eine Möglichkeit ist es, ein nicht einstellbares, also ein stationäres Rohrteil 11 im Rohr vorzusehen, in dem die stromreduzierende Vorrichtung bewegbar so angeordnet ist, dass unterschiedliche Abstände vom Rohrteil 11 eingestellt werden können. Eine Alternative besteht darin, die stromreduzierende Vorrichtung 18 fest an der Decke 4 anzuordnen und dynamische Rohrteile 12 so vorzusehen, dass sie zur stromreduzierenden Vorrichtung 18 hin oder von ihr weg bewegbar sind. Eine wiederum andere Möglichkeit besteht darin, dass ein Abschnitt des Rohres 11 in Form eines Faltschlauches wie ein Faltenbalg ausgebildet ist, so dass dieser Abschnitt auseinander gezogen und zusammengedrückt werden kann, um die Austrittsöffnung 17 in Richtung der den Strom verringernden Vorrichtung 18 zu bewegen. Ein solcher Faltabschnitt kann zwischen einem stationären Rohrteil 11 und einem bewegbaren Rohrteil 12 vorgesehen sein oder mit einem seiner Enden mit dem Ausgang 14 eines stationären Rohres 11 so verbunden sein, dass das zweite Ende des Faltabschnitts die Austrittsöffnung 17 bildet. Weitere Möglichkeiten werden später diskutiert, mit denen natürlich auch Kombinationen möglich sind.
In 2A ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Rohr 11 aus einem stationären Rohrteil 11 besteht, das auf nicht beschriebene Weise an der Decke 4 befestigt ist. Ein Betätigungsglied zum Regeln des Luftstromes ist in seiner einfachsten Ausführung eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Abstand der den Strom verringernden Vorrichtung 18 zur Austrittsöffnung 17 des Rohres 11 einzustellen. Auf einfache Weise kann dies erreicht werden, indem die stromreduzierende Vorrichtung 18 mit vorstehenden Elementen (nicht dargestellt) auf der Dämpfungsfläche 19 angeordnet ist, die damit am Innern des Rohres 11 mit einer gewissen Reibung im Angriff ist und in sie hineinpasst, wie dies zum Beispiel durch eine Gummibeschichtung auf den vorstehenden Elementen oder im Rohrinnern verursacht wird. Die den Strom verringernde Vorrichtung 18 kann dann in das stationäre Rohrteil 11 hinein- oder herausbewegt werden, beispielsweise auf manuelle Weise, und dann in der gewählten Stellung aufgrund der erwähnten Reibung gehalten werden.
In einer Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung handelt es sich um ein automatisiertes Betätigungsglied, das mit Antriebsmitteln 22 an der den Strom verringernden Vorrichtung 18 ausgestattet ist, wie dies bei dem in 2A dargestellten Ventil der Fall ist. Das Antriebsmittel 22 ist so gewählt, dass es mit niedriger Geschwindigkeit betrieben wird, um ein hohes Drehmoment zu erreichen, und wird beispielsweise durch einen Gleichstrommotor gebildet, kann aber auch jedes andere Antriebsmittel sein wie beispielsweise ein Schrittmotor oder ein Pneumatikmotor. Bei der Ausführungsform nach 2A ist das Antriebsmittel 22 für das Betätigungsglied so ausgelegt, dass die den Strom verringernde Vorrichtung 18 gegenüber dem Rohr 11 mit Hilfe eines geeigneten Getriebes 23, 24, 25 zum Regulieren des Luftstromes durch das Ventil bewegt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Getriebe eine Stange 23 mit einem Außengewinde, die sich innerhalb des dynamischen Rohrteils 12 entlang seiner Längsachse erstreckt, vorzugsweise im Zentrum des Kanals 13. Die Stange 23 ist über das Antriebsmittel 22 drehbar. Außerdem ist eine Mutter 24 mit einem Innengewinde zentral im bewegbaren Rohrteil 12 angeordnet, vorzugsweise über einen oder mehrere Befestigungsstangen 25 mit dem dynamischen Rohrteil 12 verbunden, die den Luftstrom durch den Kanal 13 im wesentlichen nicht beeinflussen. Die Stange 23 greift mit ihrem Gewinde in die Mutter 24 ein. Das Getriebe 23, 24, 25 ist so ausgebildet, dass eine Rotation der Stange 23 gegenüber der Mutter 24 bewirkt wird und nicht eine Rotation der den Strom verringernden Vorrichtung 18 gegenüber dem Rohr 11. Ein Drehen der den Strom verringernden Vorrichtung 18 kann beispielsweise dadurch verhindert werden, dass die bereits genannten vorstehenden Elemente im Reibungsschluss mit der Innenfläche des Rohrs 11 im Angriff sind. Das Drehen der Stange 23 mit Hilfe des Antriebsmittels 22 für das Betätigungsglied bewirkt über die auf das Gewinde der Mutter 24 wirkenden Verschiebekräfte, dass sich die den Luftstrom verringernde Vorrichtung 18 hin zum stationären Rohrteil 11 oder von ihm weg verschiebt. Auf diese Weise ist eine Dämpfung, d.h. der Abstand zwischen der Austrittsöffnung 17 und der Fläche 19, steuerbar.
In 2A ist weiterhin dargestellt, wie das Ventil mit einem äußeren Dämpfungsflansch 30 ausgestattet ist, der sich vom Rohr 11 im wesentlichen parallel zur Fläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 erstreckt; der Dämpfungsflansch 30 bildet außen an der Austrittsöffnung 17 des Rohrs 11 einen Flügel. Werden das Rohrteil 11 und die den Strom verringernde Vorrichtung 18 zueinander verschoben, dann bleibt der Winkel zwischen der Flanschfläche 31, die vom Flansch 30 der Dämpfungsfläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 gegenüberliegt, und der Dämpfungsfläche 19 konstant, unabhängig von der Einstellung des Stroms. Die Ausführungsform mit einem Dämpfungsflansch 30, der sich im wesentlichen parallel zur oberen Fläche 19 erstreckt, basiert auf der Überzeugung des Erfinders, das eine optimale Verringerung des Stroms bei minimaler Geräuscherzeugung dann gegeben ist, wenn sie von einer Dämpfung erzeugt wird, die sich über eine längere Strecke hinzieht, ähnlich einer engen Passage in einem Schlauch. In einem solchen engen Durchlass erzeugt die kon stante Reibung an den Wänden des Schlauches einen Druckabfall zwischen der Eingangsöffnung und der Austrittsöffnung, wobei der Druck zwischen diesen Öffnungen gleichmäßig abfällt. Scharte Kanten andererseits, an denen ein plötzlicher Druckabfall erzeugt wird wie beispielsweise in einem Drosselventil, führen zu erheblichen Turbulenzen, die sowohl Geräusche als auch einen Unterdruck erzeugen, der der Kraft entgegenwirkt, die während des Drosselns auf die Dämpfungsvorrichtung ausgeübt werden muss. Durch die Anordnung eines vorstehenden Flansches wird eine ausgedehnte Strömungsstrecke außerhalb des Ventils erzielt. Diese Strömungsstrecke wird hauptsächlich durch den Abstand zwischen dem Rand 32 des Innendurchmessers des Rohrs 11 an der Austrittsöffnung 17 und dem Außenrand 33 des Flansches 30 definiert, alternativ durch den Außenrand der den Strom verringernden Vorrichtung 18, wenn der Flansch sich weiter erstreckt als die den Strom verringernde Vorrichtung 18. Bei Ventilen, die Rohre 11 mit einem Standarddurchmesser im Bereich von 10 bis 40 cm verwenden, liegt die Länge der genannten Strömungsstrecke im Bereich von 1 bis 20 cm und vorzugsweise zwischen 4 bis 10 cm, beispielsweise bei 7 cm. Natürlich hängen geeignete Abmessungen für den Flansch 30 von dem Luftdruck ab, für den das Ventil ausgelegt ist.
Da der Abstand zwischen den Grenzflächen 31 und 19 im wesentlichen parallel ist oder sich zum äußeren Rand 33 hin etwas verjüngt, entsteht eine allmähliche Veränderung des Luftdrucks, bei der der Luftwiderstand oder die Turbulenzen gleichmäßig entlang der ganzen Strömungsstrecke verteilt sind und folglich nur minimale Geräusche erzeugen. Dies gilt auch für eine starke Verringerung des Luftstroms bei verbleibendem minimalen Strom. Die Ausführungsform mit einer sich verjüngenden Strömungsstrecke, d.h. bei der der Abstand zwischen der Fläche 31 des Flansches 30 und der Fläche 19 der den Luftstrom verringernden Vorrichtung 18 sich zum Rand 33 hin verkleinert, ist dazu ausgelegt, der radialen Ausweitung des Volumens der Strömungszone entgegenzuwirken, wo diese Strömungszone folglich in Beziehung steht zur gesamten dreidimensionalen Zone zwischen den Flächen 31 und 19. Wie die Oberfläche der Strömungszone zwischen 31 und 19 mit dem Quadrat des Radius zum Rand 33 hin zunimmt, tut dies auch das Volumen, wenn die Grenzflächen 31 und 19 parallel angeordnet sind. Dies würde bedeuten, dass der Druckabfall nicht völlig gleichmäßig zwischen dem Innenrand 32 und dem Außenrand 33 verteilt wäre, sondern in der Umgebung des Innenrandes 32 höher wäre. Der Winkel des Flansches 30 gegenüber der den Luftstrom verringernden Vorrichtung 18 wirkt also diesem Phänomen entgegen. Der Winkel des Flansches 30 zur Dämpfungsfläche 19 ist jedoch verhältnismäßig spitz und liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 20°. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Flansch gegenüber der Dämpfungsfläche 19 in etwas gekrümmter Form vorzusehen, so dass der Winkel zwischen ihnen sich vom Innenrand 32 zum Außenrand 33 hin verkleinert wie sich auch der Abstand zwischen dem Flansch und der Dämpfungsfläche 19 verringert.
In 2B ist die Ausführungsform eines Ventils zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der die den Luftstrom verringernde Vorrichtung 18 mit einem festen Abstand von der Decke 4 angeordnet ist und bei der die Austrittsöffnung 17 des Rohrs 11 zur stromverringernden Vorrichtung 18 hin oder von ihr weg verschoben wird. Bei dem Ventil nach dieser Ausführungsform enthält das Rohr ein erstes stationäres Rohrteil 11, das in feststehender Beziehung an der Decke 4 befestigt ist, und ein zweites, bewegbares Rohrteil 12, das axial verschiebbar am ersten Rohrteil 11 angeordnet ist. Die den Luftstrom verringernde Vorrichtung 18 ist vorzugsweise am stationären Rohrteil 11 über Abstandsstangen 21 fest angeordnet, wobei die Abstandsstangen den maximalen Abstand d definieren, um den das zweite, verschiebbare Rohrteil 12 aus dem stationären Rohrteil 11 heraus bewegt werden kann. Wie durch die Pfeile A und B deutlich gemacht wird, sind die Abstandsstangen 21 nicht als Hindernis für den Luftstrom zu sehen, sondern bilden einzelne Stützelemente.
Vorzugsweise ist das verschiebbare Rohrteil 12 innen im ersten Rohrteil 11 angeordnet, wie dies in 2B dargestellt ist; es hat darum einen Außendurchmesser, der nicht größer ist als der Innendurchmesser des stationären Rohrteils 11. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das bewegbare Rohrteil 12 jedoch außerhalb des stationären Rohrteils 11 angeordnet sein. Das bewegbare Rohrteil 12 enthält ebenfalls eine Eingangsöffnung 16, die sich in die gleiche Richtung öffnet wie die Eingangsöffnung 15 des stationären Rohrteils, und eine Austrittsöffnung 17, das zur Austrittsöffnung 14 des stationären Rohrteils gerichtet ist. Das Austrittsende 17 des bewegbaren Rohrteils 12, das außerdem das Austrittsende des Rohres 11, 12 darstellt, erstreckt sich über das Austrittsende 14 des stationären Rohrteils 11 hinaus, wobei die Länge, um die es sich darüber hinaus erstreckt, von der Dämpfung des Ventils abhängt. Das Austrittsende 14 des stationären Rohrteils ist bei einer Ausführungsform dazu ausgelegt, an der Decke oder an einer Wand feststehend befestigt zu werden. Bei einer Ausführungsform, bei der das bewegbare Rohrteil 12 innerhalb des stationären Rohrteils 11 angeordnet ist, ist das Austrittsende 14 mit einem äußeren Befestigungsflansch 20 versehen, der so ausgelegt ist, dass er mit geeigneten Befestigungsmitteln wie Schrauben, Nieten, Klebstoff oder dergleichen an der Decke oder der Wand befestigt werden kann.
In den 2B bis 8A ist das bewegbare Rohrteil 12 zur Vereinfachung innen im stationären Rohrteil 11 gezeichnet. Der radiale Abstand zwischen den Rohrteilen 11 und 12 ist jedoch in der Regel so klein, dass keine Luft zwischen den Rohrteilen 11 und 12 hindurchströmen kann, gleichzeitig aber groß genug, dass das bewegbare Rohrteil 12 in beide Richtungen im Innern des ersten Rohrteils 11 leicht bewegt werden kann, und zwar auf eine Weise, die eine minimale Reibung verursacht, wenn nicht die Reibung, wie bei einem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel, an sich einen Zweck erfüllt. Bei der Ausführungsform nach 2B ist außerdem ein geeignetes Betätigungselement vorgesehen, wie es weiter oben beschrieben wurde.
Der Flansch 30, der nach der Beschreibung der 2A an der Austrittsöffnung 17 angeordnet ist, kann auch einen Außendurchmesser 33 haben, der sich bis außerhalb der Abstandsstangen 21 erstreckt; in diesem Fall sind im Flansch 30 geeignete Aussparungen ausgebildet, durch die sich die Abstandsstangen 21 während der Regulierung des Luftstroms erstrecken.
Bei dem Ventil nach der Ausführungsform mit einem bewegbaren Rohrteil 12 wird der Luftstrom mit Hilfe eines Betätigungselementes verändert, das den Abstand zwischen dem Austrittsende 17 des bewegbaren Rohrteils 12 und der Fläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 verändert, wobei zwischen der Einstellung des Betätigungselementes und dem aus dem Ventil austretenden Luftstrom eine lineare Beziehung besteht. Der im Kanal 13 herrschende Luftdruck wirkt radial nach außen auf die Wand des bewegbaren Rohrteils 12. Abgesehen von einer gewissen Reibung wirkt jedoch weder der statische Druck, der durch den Überdruck in der durch die Eingangsöffnung 16 strömenden Luft ver ursacht wird, noch der dynamische Druck, der von dem Luftstrom selbst verursacht wird, mit einer nennenswerten Kraft auf das bewegbare Rohrteil 12 in axialer Richtung. Das bedeutet, dass eine Dämpfung mit sehr kleinem Kraftaufwand gesteuert werden kann. Und das wiederum bedeutet, dass sowohl die erforderliche Wirkung des Antriebsmittels 22 des Betätigungselementes als auch das Geräusch, das es erzeugt, sehr klein gehalten werden können.
Auch in 3 ist eine Ausführungsform eines stationären den Druck verringernden Elementes 34 dargestellt, das im Innern der umhüllenden Fläche des bewegbaren Rohrteils 12 angeordnet ist. Da es fest an dem bewegbaren Rohrteil 12 befestigt ist, ist es in gewissem Sinne bewegbar, jedoch nicht auf eine Weise, dass seine Wirkung auf die Druckverringerung sich als Folge der Stellung des bewegbaren Rohrteils 12 gegenüber der den Luftstrom verringernden Vorrichtung 18 ändert. Bei einer Ausführungsform, bei der das bewegbare Rohrteil 12 so angeordnet ist, dass es außerhalb des stationären Rohrteils 11 verschoben wird, ist das stationär vorgesehene druckreduzierende Element 34 natürlich vorzugsweise am stationären Rohrteil 11 angeordnet. Charakteristisch für das stationär vorgesehene druckreduzierende Element 34 ist, dass es eine vorbestimmte Verengung der inneren Querschnittfläche des Kanals 13 bzw. des Innendurchmessers des Kanals 13, wenn das Rohr 11, 12 eine zylindrische Form hat, definiert, und zwar über eine größere Strecke in dem Kanal 13, wodurch der bereits genannte „Schlaucheffekt" erreicht wird. Bei einer Ausführungsform, die für Lüftungsrohre standardisierter Größen im Bereich von 10 bis 40 cm Durchmesser ausgelegt ist, definiert das stationär vorgesehene druckreduzierende Element 34 eine innere Querschnittfläche, die sich von der inneren Querschnittfläche des Rohres 11, 12 verengt. Vorzugsweise beträgt die Querschnittfläche des stationären druckreduzierenden Elementes 34 10 bis 80 Prozent der inneren Querschnittfläche des Rohres 11, 12 über eine Strecke von 5 bis 50 cm. Die Länge der Strecke wird abhängig von dem am Ventil ankommenden Luftdruck und dem Druck gewählt, mit dem die Luft höchstens aus dem Ventil in den mit Luft zu versorgenden Raum austreten soll. Außerdem ist das stationäre druckreduzierende Element 34 am Flansch 30 des bewegbaren Rohrteils 12 auf eine Weise abgerundet ausgebildet, dass die Öffnung 17 des bewegbaren Rohrteils 12 sich zur den Strom verringernden Vorrichtung 18 hin allmählich vergrößert. Die Abrundung weist vorzugsweise einen Radius auf, der gleich der Dicke des stationären druckreduzierenden Elementes 34 ist. Bei dieser Ausführungsform ist die den Strom verringernde Vorrichtung 18 außerdem so ausgebildet, dass die Fläche 19 einen vorzugsweise symmetrisch erhöhten Abschnitt 35 aufweist, bei dem die Symmetrieachse des erhöhten Abschnittes 35 mit der Längsachse des bewegbaren Rohrteils 12 koinzidiert. Das stationäre druckreduzierende Element 34 ist vorzugsweise aus einem geräuschdämpfenden Material wie Kunststoffschaum gebildet.
Bei einer Ausführungsform ist auf der Fläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 ebenfalls ein geräuschdämpfender Belag vorgesehen. Zu diesem Belag gehört bei einer Ausführungsform der erhöhte Abschnitt 35, der so ausgebildet ist, dass er die Antriebsmittel 22 des Betätigungselementes umschließt und ebenfalls ein geeignetes, spitz zulaufendes oberes Ende aufweist, das der Abrundung des stationären druckreduzierenden Elementes 34 angepasst ist. Vorzugsweise endet die radiale Ausdehnung des Belags 36 am Außenrand 33 des Flansches 30.
Bei einer in der 6 dargestellten Ausführungsform ist das stationäre druckreduzierende Element 34 stattdessen an der den Strom verringernden Vorrichtung 18 angeordnet, wo es zentral in den Kanal 13 vorspringt und im wesentlichen die Antriebsmittel 22 und die Stange 23 umschließt. Die Mutter 24 des Getriebes kann bei dieser Ausführungsform oberhalb des druckreduzierenden Elementes 34 oder, wie in 6 gezeigt, innen vorgesehen sein. Dies kann erreicht werden, indem das druckreduzierende Element aus Kunststoffschaum oder dergleichen gebildet wird und indem ein Schlitz für jede Befestigungsstange 25 ausgebildet wird, der es der Mutter 24 ermöglicht, in einem (nicht gezeigten) Kanal unter dem druckreduzierenden Element 34 zu verlaufen. Das stationäre druckreduzierende Element 34 ist vorzugsweise mit abgerundeten Enden ausgeführt, siehe 6, und kann in den dämpfenden Belag 36 integriert sein. Bei dieser Ausführungsform bildet das stationäre druckreduzierende Element 34 ebenfalls den erhöhten Abschnitt, der die Antriebsmittel 22 umgibt, was dem erhöhten Abschnitt 35 nach einer weiter oben beschriebenen Ausführungsform entspricht. Das druckreduzierende Element 34 nach der in 6 dargestellten Ausführungsform definiert über einen längeren Abschnitt des Kanals 13 einen verengten inneren Querschnittbereich im Kanal und verursacht damit den Schlaucheffekt.
Das druckreduzierende Element 34 ist damit die statische Entsprechung der Strömungsstrecke zwischen den Flächen 19 und 31. Bei weit geöffnetem Ventil, d.h. wenn das bewegbare Rohrteil 12 weit in das stationäre Rohrteil 11 hineingeschoben ist, verursacht die vom druckreduzierenden Element 34 über eine weite Strecke vorgenommene Begrenzung des Luftstroms eine nominelle Druckverringerung. Bei einer stärkeren Verringerung des Luftstroms nimmt der Anteil des Flügels 30 bei der Stromverringerung zu, wenn er näher an die den Strom verringernde Vorrichtung 18 herangeführt wird, und übernimmt letztlich den Hauptanteil. Wenn das stationäre druckreduzierende Element 34 entsprechend der Ausführungsform der 6 ausgebildet ist und auch im Vergleich zum Abstand zwischen der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und dem stationären Rohrteil 11 verhältnismäßig kurz ist, dann hängt die Verringerungswirkung des stationären druckreduzierenden Elementes 34 bis zu einem gewissen Grad von der Position des bewegbaren Rohrteils 12 ab. Es ist jedoch klar, dass bei einem verhältnismäßig langen druckreduzierenden Element 34, wenn beispielsweise das druckreduzierende Element 34 etwa zweimal so lang ist wie der Abstand zwischen der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und dem stationären Rohrteil 11, wie dies in der Figur gezeigt ist, die dadurch verursachte Verringerung des Luftstroms nicht wesentlich von der Position des bewegbaren Rohrteils 12 abhängt, sondern nur zu der erwähnten nominellen Verringerung führt. In Übereinstimmung mit der oben besprochenen Ausführungsform dominiert bei kleinen Ventilöffnungen die Luftstromverringerung, die durch die Dämpfungswirkung des bewegbaren Rohrteils 12 gegenüber der den Strom verringernden Vorrichtung 18 ausgeht.
Die sich über eine größere Länge erstreckenden Stromverringerungselemente, die eine bewegbares Stromverringerungselement 30 und ein statisches Stromverringerungselement 34 umfassen, sind natürlich getrennt einsetzbar und sind beide so ausgeführt, das sie nur das geringstmögliche Geräusch verursachen. Bei einer Ausführungsform, die beide enthält, wie in 3, definieren sie die Grenzbedingungen für das Ventil. Das statische Stromverringerungselement 34 definiert den maximalen Strom durch das Ventil bei vorbestimmtem Luftdruck der in das Ventil eingeführten Luft. Dies wird sowohl von der Länge des Stromverringerungselementes 34 als auch von der inneren Querschnittfläche im Kanal 13 definiert, kann also auf der Basis der vorhandenen Erfordernisse ausgelegt sein.
Das bewegbare Stromverringerungselement 30 definiert die Verringerung des Luftstroms durch Dämpfen, und sein Einfluss auf die Verringerung des Luftstroms bei einer bestimmten Ventilöffnung, d.h. die Stellung des bewegbaren Rohrteils 12 im Verhältnis zur den Luftstrom verringernden Vorrichtung 18, wird hauptsächlich gesteuert durch die Länge des Flansches 30 vom Innenrand 32 zum Außenrand 33.
In 6 ist außerdem ein Detail dargestellt, das auf die gleiche Weise mit jeder der in den 3 bis 5 gezeigten Ausführungsformen kombiniert werden kann, nämlich eine am Flansch 30 angeordnete Isoliervorrichtung 43. Diese Isoliervorrichtung 43 kann zusammen mit dem Belag 36 oder allein verwendet werden und ist dazu ausgelegt, das Geräusch des Luftstroms zu isolieren.
In 4 ist eine alternative Ausführungsform des Ventils gezeigt, die große Ähnlichkeiten mit der Ausführungsform nach 3 aufweist. Die Lösung nach 4 jedoch weist im Gegensatz dazu einen den Luftstrom reduzierenden Flansch 30 auf, der einen Öffnungswinkel hin zum bewegbaren Rohrteil 12 hat, der nicht 90° beträgt, so dass die Austrittsöffnung 17 eine trichterförmig allmählich größer werdende Öffnung bildet. Der erhöhte Abschnitt 35 auf der den Strom verringernden Vorrichtung 18 ist außerdem auf entsprechende Weise ausgebildet, so dass eine Parallelität oder ein bestimmter Winkel, wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben, zwischen der Dämpfungsfläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und der Dämpfungsfläche 31 des Flansches 30 erhalten bleibt.
Das in den 2 bis 4 als Ausführungsform dargestellte Ventil kann vorteilhafterweise in der Decke eines Raumes angeordnet sein. Das Ventil ist dann so ausgelegt, dass das stationäre Rohrteil 11 in einer Öffnung in der Decke so angeordnet ist, dass der Befestigungsflansch 20 auf der Innenseite der Decke und parallel dazu vorgesehen ist. Ein Ventil nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch zur Stromregulierung in Rohren eingesetzt werden, bei denen keine oder nur sehr geringe Geräusche auftreten. In 5 ist ein Ventil gezeigt, bei dem ein zweites Rohr 40 eng am Austrittsende 14 des stationären Rohrteils 11 vorgesehen ist. Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform hat die den Strom verringernde Vorrichtung 18 eine Fläche 19, die parallel oder mit einem bestimmten Winkel, wie dies weiter oben beschrieben wurde, gegenüber dem Flansch 30 des bewegbaren Rohrteils 12 verläuft. Die den Strom verringernde Vorrichtung 18 hat ebenfalls eine zweite Fläche 41, die vom bewegbaren Rohrteil 12 weg weist. In 5 ist diese zweite Fläche 41 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 konisch zulaufend in einer Richtung, die vom bewegbaren Rohrteil 12 weg führt. Diese Fläche 41 kann jedoch in jeder anderen geeigneten Weise ausgebildet sein, die mit dem zweiten Rohr 40 zusammenpasst. Ist das Rohr 40 gerade und nicht trichterförmig, dann kann die zweite Fläche 41 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 beispielsweise zylindrisch geformt sein. Wie in der Figur vorgeschlagen, kann die den Strom verringernde Vorrichtung vorteilhafterweise an dem zweiten Rohr 40 über eine Aufhängevorrichtung 42 angebracht sein, die ein Paar einzelner Aufhängeelemente enthält, die so ausgelegt sind, dass sie den Luftstrom nicht behindern oder stören.
Die Anordnung von Flansch 30 und den Strom verringernder Vorrichtung 18 in der Ausführungsform nach 5 gleicht der der 4, beide haben eine trichterförmig sich erweiternde Austrittsöffnung 17. Selbstverständlich kann auch eine Anordnung nach 3 verwendet werden. Es ist auch möglich, die Ausführungsform nach 5 dem einfach ausgeführten Beispiel nach 2 anzupassen, das heißt ohne den erweiternden Flansch 30. In diesem Fall wird immer noch der Vorteil gegeben sein, dass die Stromregulierung nicht dadurch erfolgt, dass gegen den Luftdruck gearbeitet wird. Außerdem kann der Aufbau nach 5 selbstverständlich auch mit oder ohne statisches Stromverringerungselement 34 durchgeführt werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform zur 5 wird der Übergang zwischen den Rohren im Winkel vorgenommen. Bei einer solchen mit Winkel versehenen Ausführungsform stellt die Fläche 19 grundsätzlich die Endfläche des Kanals 13 des Rohrs 11, 12 dar. Das zweite Rohr 40, das mit einem Rohr 11, 12 verbunden ist, ist in dieser Ausführungsform so ausgelegt, dass es sich seitlich von der Öffnung 17 des Ventils erstreckt. Mit Bezug zur 5 würde das Rohr 40 im wesentlichen horizontal oder mit irgendeinem anderen Winkel in eine oder in beide Richtungen vom Ventil nach außen verlaufen. Das Rohr 40 greift dann am Ventil am unteren Ende 14 des stationären Rohrteils an und an der Dämpfungsfläche 19 beispielsweise da, wo in 5 eine Aufhängevorrichtung 42 dargestellt ist.
Die Antriebsmittel des Betätigungselementes für eine solche Ausführungsform können an der Innenseite der Endfläche 19 des Kanals 13 oder an der Außenseite angeordnet sein, wobei in der Endfläche 19 für die Übertragungsstange 23 eine Aussparung vorgesehen ist.
In 7 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der das Merkmal der Dämpfung über eine längere Strecke um einen Schritt weiterentwickelt wurde. Wie bereits beschrieben wurde, liefert eine Dämpfung über eine verlängerte Strecke den Vorteil, dass die Verlangsamung der Luft entlang eines ausgedehnten Abschnitts die sich bildenden Turbulenzen verteilt, was hier als Schlaucheffekt bezeichnet wurde. Dieser Effekt ergibt eine weiche Verlangsamung, die deutlich weniger Geräusche erzeugt als beispielsweise eine Dämpfungsdrossel oder ein Irisdämpfungselement, wo die Dämpfung nur am Rand des Dämpfungselementes erfolgt. Wird beispielsweise die Strecke betrachtet, die der Strom nach Pfeil A in 2B zurücklegt, dann wird deutlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit in dem Durchlass zwischen den Flächen 19 und 31 im Zentrum dieser beiden Flächen am höchsten ist, weil gegen diese Flächen die Verlangsamung erzeugt wird. Fachleute erkennen außerdem, dass die Verlangsamung mit der Abnahme des Abstandes zwischen den Flächen 19 und 31 zunimmt. Daraus folgt, dass dann, wenn der Abstand zwischen den Flächen zunimmt, der Einfluss des Schlaucheffektes abnimmt und bei einer gegebenen Ventilöffnung grundsätzlich verschwindet. Dadurch wird die Geräuschbildung verstärkt, da die Verringerung des Drucks im wesentlichen am Rand 32 der Austrittsöffnung 17 oder an der äußeren Öffnung am Rand 33 auftritt. In 7 ist eine Lösung dieses Problems dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere Dämpfungsscheiben 70, 71 zwischen dem Flansch 30 und der den Strom verringernden Vorrichtung 18 angeordnet. Jede Dämpfungsscheibe 70, 71 bildet vorzugsweise eine ringförmige plane Scheibe, die im wesentlichen parallel zu den Flächen 31 und 19 angeordnet ist oder, wenn ein kleiner Winkel zwischen der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und dem Flansch 30 vorgesehen ist, im wesentlichen entlang der Mittellinie dieses Winkels. Jede Dämpfungsfläche 70, 71 weist einen Innendurchmesser 75 auf, der vorzugsweise dem Innendurchmesser des Kanals 13 des Rohrs 11, 12 entspricht oder größer ist als er. Der Außendurchmesser 72 der Dämpfungsfläche 70, 71 entspricht vorzugsweise der Außenkante 33 des Flansches 30. Jede Dämpfungsfläche 70, 71 ist im Rohr 11, 12 oder der den Strom verringernden Vorrichtung 18 an einem oder mehreren Aufhängemitteln 73, 74 oder an oberhalb davon angeordneten Dämpfungsscheiben 70, 71 aufgehängt. In 7 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Aufhängemittel 73, 74 am Flansch 30 am Rohr befestigt sind. Die Ausführungsform nach 7 ist von der Art, die ein verschiebbares Rohrteil 12 und eine fest angeordnete, den Luftstrom verringernde Vorrichtung 18 hat. Fachleute erkennen jedoch, dass die besonderen Merkmale dieser Ausführungsform gleichfalls an einer Ausführungsform nach 2A anzuwenden sind.
Die Aufhängemittel 73, 74 sind so ausgelegt, dass sie zusammenfaltbar sind, d.h. sie weisen eine definierte Maximallänge zwischen zwei Dämpfungselementen auf, jedoch eine nicht definierte Mindestlänge. Als Dämpfungselement wird hier der Flansch 30, die den Strom verringernde Vorrichtung 18 und die dazwischen angeordneten Dämpfungsscheiben 70, 71 bezeichnet. Ein solches zusammenfaltbares Aufhängemittel 73, 74 kann beispielsweise mit einer Schraube ausgeführt sein, die in mindestens einem Dämpfungselement in einer Aussparung im wesentlichen frei bewegbar ist und an der Außenseite des Dämpfungselementes mit einer Mutter versehen ist, die nicht durch die Aussparung hindurchpasst und damit die maximale Länge definiert. Bei einer einfacheren Ausführungsform kann das Aufhängemittel 73, 74 als Kette oder Band ausgelegt sein, die von Natur aus zusammenfallen, wenn keine Zugkraft auf sie ausgeübt wird. In der dargestellten Ausführungsform sind alle Aufhängemittel 73, 74 am Flansch 30 angebracht. In der Praxis könnten die Aufhängemittel für jede Dämpfungsscheibe 70, 71 jedoch durch ihre Aufhängemittel am nächst höheren Dämpfungselement befestigt sein, einerlei ob es sich dabei um eine andere Dämpfungsscheibe 70, 71 oder den Flansch 30 handelt. Jedes Aufhängemittel 73, 74 definiert durch die maximale Länge eine maximale Höhe x zwischen zwei Flächen. Diese maximale Höhe x ist abhängig vom Arbeitsdruck für die zuzuführende Luft, den Abmessungen des Ventils usw. dadurch einstellbar, dass die Mutter auf der Schraube 73, 74 herunter geschraubt wird, um das Band oder die Kette 73, 74 zu verkürzen, oder dass auf andere Weise eine Einstellung vorgenommen wird. Vorteilhafterweise definieren alle Aufhängemittel 73, 74 denselben maximalen Abstand x. Gleichzeitig definiert die Höhe zwischen der Fläche 31 des Flansches 30 und der Dämpfungsfläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 die Gesamtöffnung y unter der idealen Vorraussetzung, dass die Dämpfungs scheiben 70, 71 unendlich dünn sind. Tatsächlich beträgt die Gesamtöffnung y minus Dicke der Dämpfungsscheiben 70, 71, jedoch im folgenden Text wird das Ventil nach der in 7 dargestellten Ausführungsform beschrieben, ohne das die Dicke der Dämpfungsscheiben 70, 71 berücksichtigt wird.
Ist das Ventil für einen geringen Luftstrom eingestellt, dann ist die Gesamtöffnung y klein. Bei sehr kleinen Strömen ist y kleiner als x, d.h. alle Aufhängungsmittel 73, 74 sind in zusammengelegtem Zustand und die Dämpfungsscheiben 70, 71 liegen an der den Strom verringernden Vorrichtung 18 an. Bei dieser Einstellung ist es das oberste Dämpfungsmittel 70, das mit seiner oberen Fläche die Dämpfungsfläche 76 bildet. Um die Strömung zu verstärken, werden die den Strom verringernde Vorrichtung 18 und das Rohr voneinander weg verschoben, was bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel geschieht, indem das bewegbare Rohrteil 12 in das stationäre Rohrteil 11 geschoben wird. Wenn y größer wird als x, wird das erste Aufhängungsmittel 73 gestreckt und nimmt die obere Dämpfungsscheibe 70 mit nach oben. Ist die Öffnung y größer als x jedoch weniger als 2x, dann bleibt die untere Dämpfungsscheibe 71 an der den Strom verringernden Vorrichtung 18 liegen. Damit wird die Gesamtöffnung in zwei Öffnungen aufgeteilt: in eine obere Öffnung mit der Höhe x, begrenzt von der Flanschfläche 31 und der oberen Dämpfungsfläche 76 der oberen Dämpfungsscheibe 70, und eine untere Öffnung mit der Höhe y-x, begrenzt von der unteren Dämpfungsfläche 77 der oberen Dämpfungsscheibe 70 und der oberen Dämpfungsfläche 78 der unteren Dämpfungsscheibe 71. Soll die Strömung verstärkt werden, dann wird das Rohrteil 12 weiter nach oben verschoben, so dass auch die zweite Dämpfungsscheibe 71 an ihren Aufhängemitteln 74 angehoben wird, wie es in 7 dargestellt ist. Dadurch wird die Gesamtöffnung y in drei Öffnungen aufgeteilt, wenn y größer ist als 2x und kleiner als 3x, wobei die obere Öffnung gegenüber dem Fall unverändert ist, wo y größer ist als x, jedoch kleiner als 2x. Die mittlere Öffnung hat wie die obere Öffnung eine Höhe x, definiert durch die Aufhängemittel 74. Die unterste Öffnung wird durch die untere Dämpfungsfläche 79 der Dämpfungsscheibe 71 und die Dämpfungsfläche 19 der den Strom verringernden Vorrichtung 18 begrenzt, vorausgesetzt, dass nicht mehr Dämpfungsscheiben zwischen der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und dem Flansch 30 vorgesehen sind.
Die Anzahl der vorzusehenden Dämpfungsscheiben wird vorzugsweise so gewählt, dass bei einer vollen Öffnung, d.h. wenn das bewegbare Rohrteil 12 im wesentlichen so weit wie möglich in das stationäre Rohrteil 11 hineingeschoben ist, bis der Flansch 30 an der Decke 4 oder am Befestigungsflansch 20 anstößt, die Gesamtöffnung y in Unteröffnungen aufgeteilt ist, die jeweils eine maximale Höhe von x aufweisen. Bei der Anlage nach 7 führt also eine zunehmende Öffnung zum Anheben einer neuen Dämpfungsscheibe immer dann, wenn die Öffnung y um die Höhe x vergrößert wird.
Die Anordnung nach der Ausführungsform nach 7 bringt es mit sich, dass unabhängig von der Öffnung y der Luftstrom durch eine längere Strömungsstrecke mit einer vorbestimmten maximalen Höhe x fließen muss, auf der immer eine gleichmäßige Druckverringerung erreicht wird. Das bewirkt für den gesamten Strömungsvorgang eine minimierte Geräuschbildung.
Wie bereits gesagt wurde, kann diese Anordnung auch mit einer bewegbar angeordneten den Strom verringernden Vorrichtung nach 2A erreicht werden. Es ist auch erkennbar, dass das Betätigungselement nicht mit den Antriebsmitteln 22 und dem Getriebe 23, 24, 25 ausgestattet sein muss, sondern dass andere Arten von Strömungsregulierung denkbar sind. Fachleute erkennen ebenfalls, dass die Anordnungen nach 7 auch auf die Ausführungsformen der 3 bis 6 angewendet werden können.
Die Ausführungsformen nach 8a und 8b gleichen der nach 7, unterscheiden sich jedoch in einem Detail. Anstatt eine Station vorzusehen, bei der eine Unteröffnung nach der anderen geöffnet wird, sind bei den Ausführungsformen nach 8a und 8b Aufhängemittel 80 vorgesehen, mit denen alle Spalten oder Unteröffnungen gleichzeitig und um die gleiche Rate geöffnet werden. In 8a wird dies durch den Index z dargestellt, der für alle Unteröffnungen verwendet wird. In der Ausführungsform nach 8b wird diese Aufgabe mit Hilfe eines Hebels 80 gelöst, der in einer Aussparung 81 in jedem Dämpfungselement 18, 30, 70, 71 verläuft. Bei der Ausführungsform nach 8b sind diese Aussparungen als Ausschnitte an den äußeren Rändern der Dämpfungselemente ausgebildet, Fachleute erkennen jedoch, dass sie genau so gut am Innenrand oder im mittleren Bereich der Dämpfungselemente ausgebildet sein können. Die Aufhängeanordnung nach 8b ist in 8a nicht gezeigt, es werden jedoch vorzugsweise zwei oder mehr Aufhängeanordnungen verwendet, die vorzugsweise um den Umfang der Station gleichmäßig verteilt vorgesehen sind. Die besondere Ausführungsform nach 8b hat einen Hebel 80 mit einem länglichen, im wesentlichen gerade ausgebildetem Mittelabschnitt, von dem aus zwei Endabschnitte gebogen ausgeführt sind. Der Mittelabschnitt läuft durch alle für die Aufhängeanordnung vorgesehenen Aussparungen 81, und jedes Dämpfungselement ruht mit einem Randabschnitt 82 der Aussparung 81 auf dem Hebel 80. Die Scheiben 70, 71 weisen vorzugsweise weitere Aussparungen für die Befestigungsstangen 21 auf, so dass die Scheiben sich frei nach oben und unten bewegen können, ähnlich der Art, wie es bereits für den Flansch 30 beschrieben wurde. Dies gilt natürlich auch für die Ausführungsform nach 7. Bei den Ausführungsformen nach 8a und 8b sichern die Aussparungen (nicht gezeigt) für die Abstandsstangen 21, dass die Dämpfungselemente sich nicht im Verhältnis zueinander drehen und als Ergebnis daraus entlang dem Hebel aufeinander zu gleiten. Die dargestellte Ausführungsform, bei der alle Unteröffnungen gleichzeitig und um dieselbe Größe geregelt werden, bringt es mit sich, dass der Luftstrom proportional zur Einstellung des Betätigungselementes ist.
9a und 9b zeigen eine Ausführungsform für eine Luftzufuhrstation nach der Erfindung, die für eine Wandmontage vorgesehen ist. Wie bei den Ausführungsformen nach 8a und 8b verwendet die Station nach den 9a bis 9b eine Mehrzahl von Unteröffnungen, die so ausgelegt sind, dass sie gleichzeitig und um die gleiche Größe verstellt werden. Ein Rohr 11 für die Luftzufuhr endet in einem sich verengenden Raum, so dass die Druckverringerung nicht vor den Dämpfungselementen, d.h. an den längeren Strömungsstrecken zwischen der den Strom verringernden Vorrichtung 18, den Scheiben 70, 71 und der unteren Fläche 90, auftritt. Die den Strom verringernde Vorrichtung 18 ist mit dem Rohr an einem Ende über ein faltbares oder federndes Glied 91 verbunden, das beispielsweise aus Gummi besteht. Das Betätigungselement 20 ist mit einem Getriebe 93 ausgestattet, um die den Strom verringernde Vorrichtung 18 zu bewegen, und die Dämpfungsscheiben 70, 71 sind näher oder weiter entfernt vom Rohr 11 angeordnet. Das Verschieben der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und der Scheiben 70, 71 geschieht gleichzeitig über Verbindungselemente, die in der Zeichnung beispielsweise als Stifte 92 dargestellt sind, die an einer der Dämpfungsscheiben 70, 71 oder der den Strom verringernden Vorrichtung 18 befestigt und durch entsprechende Öffnungen 94 in den anderen verschiebbaren Gliedern frei bewegbar sind. In 9b ist die hier beschriebene Ausführungsform dargestellt, wohingegen 9a eine Seitenansicht entlang eines Schnitts A-A zeigt. Die Scheiben und die den Strom verringernde Vorrichtung sind mit vorstehenden Stiften 97, 98 an den Seiten ausgerüstet, die an Führungsflächen 95 und 96 angreifen, die gegenüber dem Betätigungselement 20 und dem Rohr fest angeordnet sind. Jede Scheibe und die den Strom verringernde Vorrichtung weisen vorzugsweise zwei Stifte an jeder Seite auf, die so ausgelegt sind, dass jeder gegen eine Führungsfläche gleitet, um die Scheibe oder die den Strom verringernde Vorrichtung vertikal zu verschieben, wenn sie in waagerechter Richtung gezogen oder geschoben werden. Wie in 9a zu erkennen ist, weisen die Führungsflächen vorzugsweise unterschiedliche Winkel auf, die so gewählt werden, dass alle Unteröffnungen sich auf das Verschieben der Scheiben und der den Strom verringernden Vorrichtung zur Regulierung des Stromes hin gleich verändern. Es braucht nicht besonders hervorgehoben zu werden, dass die Ausführungsform der 9a und 9b lediglich ein Beispiel dafür ist, wie die Merkmale der vorliegenden Erfindung bei einer an einer Wand anzubringenden Station ausgeführt werden können, wobei Fachleute sicherlich andere mögliche Lösungen innerhalb des Bereichs der Erfindung erkennen.
Ein Vorteil einer Station, die mehrere Unteröffnungen mit schmalen Spalten hat, liegt darin, dass der bereits beschriebene Schlaucheffekt über einen großen Strömungsbereich erzielt wird. Eine schmale und ausgedehnte Strömungsstrecke, wie sie in den 2A bis 6 gezeigt ist, bei der die Länge der Strömungsstrecke beträchtlich gegenüber ihrer Weite abweicht, vorzugsweise 10mal oder mehr, erzeugt die Wirkung, dass die Verlangsamung der Luft durch eine ausgedehnte Reibung an der Wand bei einem geringen Druckgefälle in Strömungsrichtung erfolgt. Bei der Regulierung der Weite des einzigen Spalts innerhalb von vernünftigen Grenzen, die abhängig vom Eingangsdruck zwischen 0 und einigen wenigen Millimetern für eine Strömungsstrecke von wenigen Zentimetern liegen könnte, verändert sich der Luftstrom mit im wesentlichen konstanter Ausgangsgeschwindigkeit. Da der Druckabfall nicht über einer Kante vor sich geht, wie dies im Stand der Technik bei Luftzufuhrstationen der Fall war, entsteht keine konzentrierte Turbulenz, die einen Geschwindigkeitsabfall der Luft zur Fol ge hätte, so dass die Luft einfach nach unten fiele. Wenn der Spalt jedoch vergrößert wird, schwindet der Schlaucheffekt und schließlich verursacht der Rand der Austrittöffnung 17, an der das Rohr 11, 12 endet, den größten Teil der Druckverringerung, was zu einem verstärkten Geräusch führt. Um diesem Problem aus dem Wege zu gehen, d.h. um den Schlaucheffekt über einen größeren Strömungsbereich zu erhalten, wird nach den in den 7 bis 9b dargestellten Ausführungsformen ein Multiplikationseffekt verwendet. Bei den bevorzugten Ausführungsformen nach den Zeichnungen der 7 bis 9b werden drei oder mehr Spalte oder Unteröffnungen verwendet. Abhängig vom Druck der Eingangsluft wird die Luftzufuhrstation auf die gewünschte Strömung eingestellt, beispielsweise auf einen Wert von etwa 30 l/s. Die Mehrfach-Spalt-Konstruktion dieser Ausführungsformen kann mit einem weiten Bereich an Eingangsdrücken arbeiten. Die verlängerte Strömungsstrecke, die durch die Länge ihrer die Grenzen aufhebenden Dämpfungselemente 18, 30, 70, 71 definiert wird, liegt vorzugsweise zwischen 50 und 150 mm und bei einer Ausführungsform zwischen 70 und 100 mm. Bei einer Ausführungsform nach 7 oder 8a würde dies bedeuten, dass die Dämpfungsscheiben 70, 71 einen Innendurchmesser der zentralen Aussparung aufweisen, der dem Innendurchmesser des Rohrs 11, 12 entspricht oder geringfügig größer ist, wobei dieser Innendurchmesser bei einer Ausführungsform etwa 200 mm beträgt. Der Außendurchmesser der Dämpfungsscheiben 70, 71 überschreitet ihren Innendurchmesser um das Doppelte der verlängerten Strömungsstrecke, wie oben als Beispiel beschrieben.
Bei einer Ausführungsform mit einer verlängerten Strömungsstrecke von etwa 75 mm und einem Eingangsdruck von 20 bis 30 Pa wird ein Strömung von 30 l/s bei einer Gesamtöffnung von 12 bis 15 mm zwischen der den Strom verringernden Vorrichtung 18 und dem Flansch 30 erreicht, wobei jede der Unteröffnungen eine Spaltweite von 4 bis 5 mm hat. Für einen Eingangsdruck von bis zu 100 Pa reicht eine Spaltweite von 1 bis 1,5 mm, um 30 l/s zu erzielen. Eine solche Ausführungsform mit einem Rohr 11, 12 von 200 mm kann den Strom von sehr kleinen Strömen, die etwa 4 l/s erbringen, bis zu mindestens 50 l/s bei 100 Pa steuern. Dabei bleibt eine hohe Strömungsgeschwindigkeit und der sich daraus ergebende kräftige Luftaustritt mit den erläuterten Vorteilen erhalten und das erzeugte Geräusch bleibt auf einem Minimum. Mit größeren Rohrdurchmessern von 250 mm oder mehr und potentiell einer oder mehreren Dämpfungsscheiben kön nen Ströme von 70 bis 80 l/s erzeugt werden, ohne dass die genannten Vorteile verloren gehen.
Folglich bietet die vorliegende Erfindung gegenüber dem bekannten Stand der Technik deutlich erkennbare Vorteile. Ein Vorteil liegt darin, dass die Erfindung sowohl das Problem der Geräuschbildung lösen kann als auch die Möglichkeit bietet, mit einem verhältnismäßig starken Strom zuzuführender Luft eine zufriedenstellende Mischung mit kühler Luft zu erzielen, was bedeutet, dass ein größerer Temperaturunterschied zwischen zugeführter Luft und der vorhandenen Umgebungstemperatur vorhanden sein kann. Die Ausführungsformen mit mehreren Scheiben nach 7 bis 9b bieten außerdem Lösungen, um diese Vorteile über eine große Strombreite zu erzielen. Eine Luftzufuhrstation, die entsprechend der Erfindung ausgelegt ist, wird also sowohl Energie sparen als auch ein zufrieden stellendes Raumklima bei niedrigen Kosten schaffen. Die Konstruktion macht es möglich, Luft mit einer so kühlen Temperatur wie 15°C über den gesamten Strömungsbereich zu liefern, ohne dass die Luft im Raum nach unten fällt oder dass Dämpfungsgeräusche bei kleinen Strömungsmengen auftreten. Eine Ausführungsform nach der Erfindung enthält eine oder mehrer kreisförmige, ringförmige Scheiben oder Lamellen, deren Abstand voneinander so geregelt wird, dass der Strom abhängig von dem derzeitigen Erfordernis auf die gewünschte Größe reguliert wird. Indem die zugeführte Luft gezwungen wird, durch die Scheiben zu fließen und dabei im Vergleich zum Querschnitt des Luftstroms einen erheblichen Kontakt mit den Scheibenflächen zu haben, wird eine graduelle Druckverringerung erreicht, die sich auf die gesamte Strömungsstrecke durch die Scheiben verteilt. Auf diese Weise werden gar keine oder nur wenige Geräusche erzeugt im Vergleich zu denen, die auftreten, wenn die Druckverringerung über eine kurze Strecke, beispielsweise an einer Kante einer Dämpfungsdrossel, erzeugt wird. Die Verwendung einer Mehrzahl von Scheiben kann den Maximalstrom an eine bestimmte Raumgröße anpassen. Bei einer Ausführungsform, dargestellt in den 8a und 8b, wird der Abstand oder Spalt zwischen den Scheiben zum Regulieren des Luftstroms um eine gleichmäßige Größe vergrößert oder verkleinert. Daraus ergibt sich eine optimale Funktion, um die Spaltweite abhängig vom Luftdruck im Zuführkanal oder in der Zuführleitung anzupassen. Bei hohem Druck, etwa 100 Pa, ergeben kleine Spalte die gleiche Strömung wie ein niedrigerer Druck mit größeren Spaltweiten. Dass die Luftzufuhrstation für hohe Druckanwendungen im Zufuhrsystem verwendet werden kann, ohne Geräusche zu verursachen, ist ein wichtiger Vorteil, wenn bedacht wird, dass die meisten derzeit eingesetzten Anlagen für einen Arbeitsdruck von 80 bis 90 Pa ausgelegt sind.
Ein weiterer wichtiger Vorteil liegt darin, dass die Luftgeschwindigkeit am Austrittsende unabhängig von der Größe des Luftstroms, der von 4 bis 75 l/s betragen kann, fast konstant wird. Das bedeutet, dass bei geringen Strömen kalte Luft nicht nach unten fallen wird. Die Austrittgeschwindigkeit ist ebenfalls wichtig, da sich daraus eine starke Injektion der zugeführten Luft in die an der Decke vorhandene Luft ergibt, was wiederum dazu führt, dass 90 % des Wärmeaustausches an der Decke stattfindet, wie Tests bewiesen haben. Die Geschwindigkeit der Luft nimmt nicht proportional zur Entfernung von der Station ab, und wenn sie auf die Wand eines Büroraums mittlerer Größe trifft, ist sie bereits auf 0,2 m/s reduziert. Außerdem wird ein vertikal rotierender Wirbel erzielt, wobei die Station im Mittelpunkt liegt. Dieser Wirbel hat eine Luftgeschwindigkeit von etwa 0,1 m/s entlang der Bodenfläche. Das bedeutet eine effiziente Mischung der Luft, ohne dass dabei Zugluft entsteht, die von den Menschen im Raum wahrgenommen würde.
Tests haben gezeigt, dass die Kühlwirkung mit zugeführter Luft von 15°C bei einer Strömung von 25 l/s etwa 300 W beträgt und bei 35 l/s etwa 400 W wird. Bei einer Lufttemperatur von 15°C in der zugeführten Luft liegt die Temperatur in einer Entfernung von 1,2 m von der Station bei 22°C an der Decke, wenn die Raumtemperatur 23°C beträgt, dies ist die Folge der ausgezeichneten Injektionswirkung. Außerdem ist der Geräuschpegel der Station, wenn sie entsprechend den 8a und 8b ausgeführt ist, sehr niedrig. Testergebnisse ergaben < 27 dB(A) über die gesamte Strömungsbreite. Der Energieverbrauch wird reduziert, da die Notwendigkeit für ein kombiniertes Aufheizen und Kühlen verringert wird oder sich erübrigt, auch wegen der Tatsache, dass in vielen Ländern die kühlere Außenluft während der längsten Zeit des Jahres zum Kühlen von Innenräumen verwendet werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist ein der Raumgröße angepasster Regler in die Luftzufuhrstation integriert. Dieser kann auch abschnittweise ein Wärmeventil steuern und kann einen passiven IR-Detektor enthalten, der einen Strom von beispielsweise 4 l/s bis 10 l/s erhöhen kann, wobei 10 l/s ein Standardmaß ist, das oft für eine Person gilt. Sogar ein CO2-Sensor kann mit der Station verbunden sein und zum Regeln des Luftstroms verwendet werden. Der Basisstrom kann für jeden Raum unabhängig eingestellt werden, abhängig von der Wärme, die verschiedene Materialien abgeben; dies ist ein wichtiger Vorteil für beispielsweise Menschen mit Allergien.
Bei Einrichtungen mit mehreren Räumen wie einer Schule oder einem Bürogebäude wird die abgeführte Luft vorzugsweise über luftführende Vorrichtungen auf einen Korridor geleitet, was in finanzieller Hinsicht eine außerordentlich günstige Lösung ist. Sogar der Geräuschpegel wird um etwa 3 dB(A) ermäßigt, da eine Dämpfungsvorrichtung weniger verwendet wird. Die abgeführte Luft aus mehreren Räumen, beispielsweise 10 bis 15, wird im Korridor ausgeglichen.
Die Strömungsverringerung über eine längere Strecke nach der vorliegenden Erfindung, die mit der den Strom verringernden Vorrichtung 18, dem Flansch 30, den Dämpfungsscheiben 70, 71 und/oder dem statischen Reduzierelement 34 erreicht wird, ergibt eine allmähliche Verringerung des Luftdrucks, wobei der Luftwiderstand oder die Luftturbulenz gleichmäßig auf die gesamte Strömungsstrecke verteilt ist, was zu einer Verringerung der Geräuscherzeugung auf ein Minimum führt. Als Folge kann das Ventil Ströme mit einem zugeführten Luftdruck von mehr als 100 Pa reduzieren und verhindern. Da der Luftaustritt aus dem Ventil nicht durch Turbulenzen gestört wird wie bei Ventilen nach dem Stand der Technik, kann das Ventil nach der vorliegenden Erfindung gekühlte Luft von etwa 16 bis 17°C mit bis zu 1,5 m entlang der Decke in den Raum injizieren. Der Strom wird vorzugsweise abhängig von dem Erfordernis von wenigen Litern pro Sekunde auf mehr als 70 l/s gesteuert, und zwar beispielsweise mit Hilfe von Sensoren, die auf die Temperatur, den CO2-Gehalt usw. ansprechen. Die Erfindung kann demnach so ausgelegt werden, dass sie die Lüftung nach den Erfordernissen aller vorhandenen Bürogebäude, Schulen usw. sowie neuer Produktionsanlagen steuert. Die Erfindung hat also die Qualität, eine wichtige Komponente in einer Systemlösung zur substantiellen Verringerung zukünftiger Energieanforderungen zu sein.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Aufbau des Ventils nach der vorliegenden Erfindung nicht auf die Regulierung von Luftströmen beschränkt ist, sondern auch für jedes andere Gas zu verwenden ist. Außerdem sind die als Beispiele angeführten Abmessungen nicht als Einschränkung zu interpretieren, sondern lediglich als Beispiele, die der deutlicheren Beschreibung dienen. Fachleute erkennen außerdem, dass, obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, mehrere der beschriebenen Ausführungsformen auf unterschiedliche Weise kombiniert werden können und dabei im Bereich der beigefügten Ansprüche bleiben. Dies schließt beispielsweise die Anwendung mehrerer Dämpfungselemente in Form von Zwischenscheiben 70, 71 in Ausführungsformen mit konischen Dämpfungsflächen und in Ventilen ein, die zwischen zwei miteinander verbundenen Rohren angeordnet sind.

Claims

Fluidventil mit einem Fluidkanal (13), der ein Fluideingangsende und ein Fluidaustrittsende aufweist; mit einer Strömungsreduziereinrichtung, die drei Dämpfungselemente (18, 30, 70) hat; mit einem ersten und einem zweiten Fluiddurchgangskanal, die durch interne Wände (19, 31, 76, 77) abgegrenzt sind, um einen Druckgradienten in dem durch den entsprechenden Durchgangskanal strömenden Fluid aufgrund der zwischen den internen Wänden und dem Fluid auftretenden Reibung zu erzeugen; und mit Mitteln (22) zum Variieren der Weite der Durchgangskanäle, wobei zueinander zeigende Flächen jedes benachbarten Paares von Dämpfungselementen die internen Wände bilden, die jeden der Durchgangskanäle begrenzen; dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Fluiddurchgangskanal parallel zueinander angeordnet sind und jeder eine schmale Weite über eine längere Strömungsstrecke haben, wobei die Dämpfungselemente im wesentlichen ebene Bereiche aufweisen, die parallel zueinander verlaufen.
Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (80, 81, 82) zum gleichzeitigen Variieren der Weite des ersten und des zweiten schmalen Durchgangskanales, um den Ausgangsstrom des Ventils einzustellen.
Ventil nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zum Variieren der Weite des ersten und des zweiten schmalen Durchgangskanals um den gleichen Betrag.
Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (73, 74) zum Variieren der Anzahl der schmalen Durchgangskanäle, durch die das Fluid zu fließen gezwungen wird, um den Ausgangsstrom des Ventils einzustellen.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (80, 81, 82) zum Variieren der Weite der Durchgangskanäle zum Regulieren des Abstandes zwischen den ebenen Bereichen der Dämpfungselemente vorgesehen ist.
Ventil nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eines oder mehrere zusätzliche Dämpfungselemente (71) mit im wesentlichen ebenen Bereichen, die parallel zueinander und zu den drei Dämpfungselementen angeordnet sind, wobei zueinander zeigende Flächen der ebenen Bereiche jedes benachbarten Paares von Dämpfungselementen die internen Wände bilden, die jeden der Durchgangskanäle begrenzen.
Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein den Fluidkanal bildendes Rohr (11, 12), das an seinem Ende die Austrittsöffnung (17) bildet, wobei ein erstes der Dämpfungselemente eine zu der Austrittsöffnung zeigende Dämpfungsfläche (19) und ein zweites der Dämpfungselemente ein äußerer Flansch (30) ist, der sich von dem Rohr am Austrittsende nach außen erstreckt und eine Flanschfläche (31) aufweist, die der Dämpfungsfläche gegenüber liegt und parallel zu dieser verläuft, und ein drittes der Dämpfungselemente eine Dämpfungsscheibe (70, 71) mit einer zentralen Aussparung (75) ist, wobei die Strömungsreduziereinrichtung ein Betätigungsglied zum variablen Einstellen des Abstandes zwischen der Dämpfungsfläche und der Austrittsöffnung aufweist.
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fluiddurchgangskanal eine Unteröffnung mit einer gegebenen Höhe zwischen der Flanschfläche und der Dämpfungsfläche hat.
Ventil nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Mittel (73, 74) zum Begrenzen der Höhe der Unteröffnung jedes geteilten Fluiddurchgangskanales auf eine vorbestimmte Maximalhöhe (x).
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsscheibe bei einer Strömungseinstellung, bei der die gegebene Höhe (y) kleiner als die Maximalhöhe (x) ist, neben einem der ersten und zweiten Dämpfungselemente platziert ist.
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsscheibe bei einer Strömungseinstellung, bei der die gegebene Höhe (y) größer als die Maximalhöhe (x) ist, an der Maximalhöhe eines der ersten und zweiten Dämpfungselemente platziert ist.
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsscheibe (70, 71) einen ebenen ringförmigen Abschnitt hat mit einer radialen Breite von der Aussparung zu ihrem äußeren Durchmesser, die im wesentlichen der Flanschfläche entspricht und diesem gegenüber liegt, und dass Mittel vorgesehen sind zum Variieren des Abstandes zwischen dem Flansch, der Dämpfungsscheibe und der Dämpfungsfläche, um die Weite der längeren Durchgangskanäle der Unteröffnungen zur Regulierung der Strömung durch das Ventil zu verstellen.
Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Dämpfungsscheiben (70, 71) parallel zwischen der Flanschfläche und der Dämpfungsfläche angeordnet sind, um jeden Teil der gegebenen Höhe (y) zu begrenzen.
Ventil nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel (73, 74) zum Begrenzen der Höhe jedes begrenzten Teils auf die vorbestimmte Maximalhöhe (x).
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsscheibe (70, 71) durch zusammenfaltbare Haltemittel (73, 74) an dem Flansch (30) befestigt ist.
Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11, 12) ein stationäres Rohrteil (11), das in einem festen Abstand von der Dämpfungsfläche angeordnet ist, sowie ein bewegliches Rohrteil (12) mit offenen Enden (16, 17) aufweist, das konzentrisch und verstellbar zum stationären Rohrteil angeordnet ist, und dass das Betätigungsglied dazu ausgebildet ist, das bewegliche Rohrteil (12) entlang des stationären Rohrteiles (11) zu verstellen, um den Abstand zwischen der Austrittsöffnung (17) und der Dämpfungsfläche (19) zu regulieren.
Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfläche in dem festen Abstand von dem stationären Rohrteil (11) durch Abstandsstangen (21) fixiert ist.
Verfahren zum Reduzieren eines Fluidstromes durch ein Fluidventil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, mit drei Dämpfungselementen, deren im wesentlichen ebene Abschnitte parallel zueinander angeordnet sind, wobei einander gegenüberliegende Flächen der ebenen Abschnitte jedes benachbarten Paares interne Wände für zwei schmale, längere Fluiddurchgangskanäle bilden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Erzwingen eines Fluidstromes durch die schmalen und längeren Durchgangskanäle, – Behindern des Fluids durch Reibung zwischen den internen Wänden, wobei das Fluid über die längeren Durchgangskanäle einen kleinen Druckgradienten aufbaut, und – Regulieren der Weite einer oder beider der Durchgangskanäle zur Strömungsregulierung.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet dass die Weiten der ersten und der zweiten schmalen Durchgangskanäle gleichzeitig reguliert werden, um den Ausgangsstrom des Ventils einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet dass die Weiten der ersten und der zweiten schmalen Durchgangskanäle um den gleichen Betrag reguliert werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet dass die Anzahl der schmalen Durchgangskanäle, durch die der Fluidstrom gezwungen wird, variert wird, um den Ausgangsstrom durch das Ventil einzustellen.