EP0078972B1 - Volumenstromregler für lufttechnische Anlagen - Google Patents

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EP0078972B1
EP0078972B1 EP82109854A EP82109854A EP0078972B1 EP 0078972 B1 EP0078972 B1 EP 0078972B1 EP 82109854 A EP82109854 A EP 82109854A EP 82109854 A EP82109854 A EP 82109854A EP 0078972 B1 EP0078972 B1 EP 0078972B1
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EP
European Patent Office
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flow regulator
volumetric flow
section
regulating member
channel
Prior art date
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EP82109854A
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Josef Haaz
Wolfgang Finkelstein
Gregor Baumeister
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Gebrueder Trox GmbH
Original Assignee
Gebrueder Trox GmbH
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Publication date
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    • Y10T137/7869—Biased open
    • Y10T137/7875—Pivoted valves

Definitions

  • the invention relates to a volume flow controller for ventilation systems with a duct section, in which a control body is pivotally mounted about an axis bisecting the cross-section of the duct, the control body having an essentially flat wall and a length corresponding to the duct height on its upstream side.
  • Volume flow controllers are required in large numbers in ventilation systems, especially air conditioning systems. They are intended to ensure that the required volume flow flows into a room to be air-conditioned within narrow tolerances, regardless of the pressure conditions and pressure fluctuations in the overall system.
  • the requirements for a volume flow controller can be described as follows: The emerging volume flow may only deviate from the nominal volume flow within a small tolerance range. A small total pressure difference before and after the volume flow controller should be sufficient to set the target volume flow. If pressure fluctuations occur in the system, these should be damped aperiodically in the volume flow controller if possible.
  • the noise generated by the volume flow controller itself should be as low as possible.
  • the desired air volume should also be adjustable because it can change if there are more or fewer people in the room to be air-conditioned or if machines are switched on or off.
  • a volume flow regulator should also be able to be inserted into the duct system in any geometrical position.
  • volume flow controllers There are a variety of different volume flow controllers. As a control body, these volume flow controllers mostly have a flap which is balanced with the aid of weights, springs and / or damping members in such a way that it fulfills the desired requirements. Such a flap is usually mounted about an axis extending centrally to the channel cross section, about which it can pivot. The air passing through the volume flow controller flows both above the flap and below the flap. The result of this is flow separation at both the top and bottom of the flap and the formation of an unordered dead water area downstream of the flap, which is the place for the generation of low sound frequencies that are difficult or impossible to dampen.
  • the object of the invention is therefore to keep the noise generated by the volume flow controller itself low.
  • control body has a semicircular cross-section in a plane perpendicular to its pivot axis, the cross-sectional radius corresponding to half the channel height.
  • the volume flow controller In the case of the volume flow controller according to the invention, at least half the cross-section of the duct is constantly covered by the control body, because its cylinder contour lies tightly against the top or bottom of the duct. It is understood that there is a certain, very little play between the cylinder contour and the associated channel wall, so that the control body can still be pivoted about its axis. In any case, this arrangement ensures that flow separations only occur at the edge of the control body protruding into the open channel area, with only a single return flow vortex being formed with an orderly dead water, the noise generation of which is considerably less than that of an unordered dead water. For the rest, a pressure field of a confuser flow forms on the upstream side of the control body which is acted upon by the flowing air.
  • the channel section has a rectangular cross section and the control body is a half cylinder.
  • the response sensitivity of the volume flow controller is improved if the control body is a hollow body.
  • the acoustic properties of this volume flow controller are favorably influenced if the edges of the control body are rounded in the transition area between the cylinder contour and the inflow side. The edge directed against the direction of flow is then flowed around almost without detachment, while the rounding of the edges directed in the direction of flow has a favorable influence on the return flow vortex and thus the dead water area in the sense of noise reduction.
  • the control body is arranged on a shaft which is passed through the channel wall and carries a lever with a counterweight outside the channel section.
  • the balance weight which according to the preferred embodiment is slidably mounted on the lever, the dead weight of the control body can be compensated for so that there is practically an indifferent balance, so that it is possible to arrange the volume flow controller in any geometrical position in the system without that influences by weight torques can be effective.
  • the bellows also effects aperiodic damping of the control body, the degree of damping being dependent on the length and inner diameter of the filling tube.
  • the reaction speed of the control body can thus be adjusted by changing the filling tube dimension.
  • a return spring acting between the control body and the channel section can also be provided.
  • the return spring is expediently arranged outside the channel section, in which case it then acts on the shaft off-center, for. B. on the lever or on a disk attached to the shaft.
  • An adjustment or adjustment of the return spring to adapt to the prevailing circumstances can be achieved in a simple manner in that a wire or the like is connected to the end of the spring assigned to the channel section and is guided around an adjustable roller mounted on the outside of the channel section and attached to it. By turning the reel, the wire leading to the spring is wound onto the reel and thus the spring is tensioned, or vice versa. The target quantity is set by adjusting the spring tension accordingly.
  • roller It is also possible to equip the roller with a motorized adjustment drive, so that the spring tension and set quantity need not be adjusted manually.
  • a motorized adjustment drive is present, then this can also be designed as an actuator of a control circuit which, for. B. regulates the room temperature.
  • the torque generated by the return spring largely eliminates the sum of the aerodynamic torque and the torque applied by the bellows at all adjustment angles of the control body . This can be done by a suitable design of the spring z. B. by a cylindrical or a conical spring.
  • the flow conditions downstream of the control body of this volume flow controller can be improved if the control body is directly followed by a diffuser in the direction of flow, which has at least on the channel half covered by the control body in the open position, which has an inlet cross-section that leaves an inlet cross-section free that remains in the channel cross-section when the control body is open corresponds and thus aligned.
  • a diffuser in the direction of flow, which has at least on the channel half covered by the control body in the open position, which has an inlet cross-section that leaves an inlet cross-section free that remains in the channel cross-section when the control body is open corresponds and thus aligned.
  • the diffuser can have a further guide body arranged on the opposite side.
  • the guide bodies are also designed as silencers, noises arising in the area of the dead water are immediately dampened and the sound radiation into the subsequent line system is considerably reduced. You can, for example, install sound insulation mats of great thickness, through which particularly effective sound insulation in the range from 125 to 500 Hz is achieved.
  • the volume flow controller shown in FIG. 1 has a housing with a rectangular cross section, which is designed as a channel section 1.
  • a shaft 2, which carries a control body 3, is arranged in the center of the housing.
  • the shaft 2 is mounted in the housing walls.
  • the control body 3 is a hollow body with a flat wall 4, which forms the outflow side of the control body 3, and a circularly curved wall 5, so that the control body 3 is a total of a half cylinder has a cross-section whose cross-sectional radius corresponds to approximately half the height of the housing 1.
  • the arrangement is such that the control body 3 can pivot about the axis formed by the shaft 2, wherein its circularly curved wall 5 is guided with little play below the upper housing wall.
  • the shaft 2 is led out of the housing at least on one side and there carries a lever 6 with a counterweight 7 which is slidably attached to the lever 6.
  • edges 8, 9 of the control body 3 in the transition area between the circular wall 5 and the flat wall 4 are rounded.
  • Fig. 2 explains the flow conditions when the control body 3 is blown with air in the direction of arrows 10.
  • the upstream edge 8 is flowed practically bumpless. Behind the downstream edge 9, the flow separates to form a backflow vortex 11, creating an orderly dead water area 12 in which relatively little noise is generated.
  • a pressure field 13 is created on the inflow side or on the flat wall 4 of the control body, which is comparable to a confuser with the pressure field.
  • a static overpressure prevails on the left half of the flat wall 4 in FIG. 3.
  • the pressure field 13 shows that a torque about the axis formed by the shaft 2 acts on the control body 3. This torque becomes approximately zero when the inflow side of the control body 3 or its flat wall 4 extends in the direction of the channel axis or when the flat wall 4 is perpendicular to the channel axis.
  • the pressure forces acting on the outflow side of the circular cylindrical wall 5 are irrelevant, because they are radially directed forces 14 which do not exert any torque on the control body 3.
  • the balancing weight 7 allows the regulating body 3 to be balanced in such a way that the function of the volume flow controller remains guaranteed in any geometrical installation position.
  • control body 3 is arranged, as described, on the shaft 2, which extends beyond the channel wall and carries a disk 15 on the outside, on which a return spring 16 engages in the center.
  • the other end of the spring is attached to a wire 17 which is wound around a roller 18 and fixed there.
  • the roller 18 is connected coaxially to a disc 19 which can be rotated and fixed in different positions.
  • the disc 19 is also a motorized actuator, for. B. can have a pneumatic or electric drive.
  • the disc 19 and thus the target amount can be set from a remote location.
  • the servomotor can also be designed as an actuator of a control circuit that regulates, for example, the room temperature and has a temperature regulator for this purpose.
  • the embodiment with spring 16 described in connection with FIG. 4 can be implemented either in combination with the embodiment shown in FIG. 1 with counterweight 7 or also without counterweight 7. If the volume flow regulator automatically, i. H. to work without external electrical or pneumatic auxiliary energy, it is only important that the torque generated by the spring 16 largely eliminates the torque generated by aerodynamic forces on the control body 13.
  • the same reference numerals designate the same parts.
  • a plate 20 supported on opposite channel walls, which in the embodiment shown is arranged somewhat above the longitudinal axis of the housing and extends with its plane essentially in the direction of the longitudinal axis.
  • An elastic bellows 21 is supported on the underside of this plate 20 and on the inside of the flat wall 4 of the control body 3.
  • the bellows 21 has an opening formed by a filling tube 22.
  • the filling tube 22 extends substantially perpendicular to the flat wall 4 beyond this into an area which is no longer or only slightly disturbed by the pressure distribution which is formed.
  • the free end 23 of the filling pipe 22 is cut off obliquely, so that the inclined surface is directed essentially perpendicular to the flow and the full back pressure of the flow on the lower opening of the filling pipe 22.
  • the bellows 21 is inflated by the dynamic pressure and thereby generates a torque which is rectified to the aerodynamic moment.
  • the bellows 21 with the filling tube 22 also forms a component for the aperiodic damping of the vibrations of the control body 3.
  • What is important here is the length and the inner diameter of the filling tube 22.
  • the reaction speed of the control body 3 to pressure fluctuations in the channel system depends on this. With rapidly fluctuating flow conditions you will e.g. B. select narrower cross-sections of the filling tube 22 than with slowly fluctuating.
  • the filling tube 22 can also have a throttle, not shown.
  • a diffuser is connected directly downstream of the control body 3.
  • the diffuser has an upper guide body 24, the contour 25 of which is directed against the direction of flow and is adapted to the circular cylinder contour of the control body 3, so that the control body 3 and guide body 24 form a unit in terms of flow when the control body 3 is in the rest position, ie. H. its flat wall 4 extends in the direction of the longitudinal axis of the housing.
  • the guide body 24 extends only to the center of the housing 1 in the exemplary embodiment shown, so that the diffuser leaves an input cross section 26 which corresponds to the cross section left open by the fully open control body 3. If the regulating body 3 is now pivoted, for example into the position shown in FIG. 1, the backflow vortex 11 which forms behind the edge 9 is substantially less than, for example, shown in FIG. 2. Accordingly, the pressure losses are also lower.
  • the diffuser also includes a guide body 27 arranged on the opposite channel wall. Both guide bodies 24 and 27 form between them a diffuser channel 28, which can be designed in the desired manner.
  • the guide bodies 24 and 27 are designed as silencers. In the illustrated embodiment, they consist of sound insulation mats of relatively large thickness, through which a particularly effective sound absorption in the range from 125 to 500 Hz is achieved.
  • the illustrated kinked shape of the diffuser is particularly useful. Noises that occur on or behind the control body 3 are damped immediately and the sound radiation of the volume flow controller in a subsequent line system is largely mitigated by the kinked shape.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler für lufttechnische Anlagen mit einem Kanalabschnitt, in dem ein Regelkörper um eine den Kanalquerschnitt halbierende Achse schwenkbar gelagert ist, wobei der Regelkörper auf seiner Anströmseite eine im wesentlichen ebene Wandung sowie eine der Kanalhöhe entsprechende Länge aufweist.
  • Volumenstromregler werden in lufttechnischen Anlagen, insbesondere Klimaanlagen, in großer Zahl benötigt. Sie sollen dafür sorgen, daß in einen zu klimatisierenden Raum der erforderliche Volumenstrom innerhalb enger Toleranzen einströmt, und zwar unabhängig von den Druckverhältnissen und Druckschwankungen in der Gesamtanlage. Ganz allgemein lassen sich die Forderungen an einen Volumenstromregler wie folgt beschreiben : Der austretende Volumenstrom darf vom Sollvolumenstrom nur in einem geringen Toleranzbereich abweichen. Eine kleine Gesamtdruckdifferenz vor und hinter dem Volumenstromregler soll ausreichen, den Sollvolumenstrom einzustellen. Sofern Druckschwankungen in der Anlage entstehen, sollen diese im Volumenstromregler nach Möglichkeit aperiodisch gedämpft werden.
  • Die Gräuscherzeugung des Volumenstromreglers selbst soll möglichst niedrig sein. In bestimmten Fällen soll auch die Solluftmenge verstellbar sein, weil diese sich änderen kann, wenn sich mehr oder weniger Personen im zu klimatisierenden Raum befinden oder wenn Maschinen an- bzw. abgeschaltet werden. Schließlich soll ein Volumenstromregier auch in jeder geometrischen Lage in das Kanalsystem eingefügt werden können.
  • Es gibt eine Vielzahl verschiedender Volumenstromregler. Als Regelkörper besitzen diese Volumenstromregler meistens eine Klappe, die mit Hilfe von Gewichten, Federn und/oder Dämpfungsglieder derart ausbalanciert ist, daß sie die gewünschten Forderungen erfüllt. Eine solche Klappe ist in der Regel um eine sich mittig zum Kanalquerschnitt erstreckende Achse gelagert, um die sie verschwenken kann. Dabei fließt die den Volumenstromregler passierende Luft sowohl oberhalb der Klappe als auch unterhalb der Klappe. Die Folge davon sind Strömungsablösungen sowohl am oberen Rand als auch am unteren Rand der Klappe und die Ausbildung eines ungeordneten Totwassergebietes stromabwärts von der Klappe, welches der Ort für die Entstehung gerade niedriger Schallfrequenzen ist, die nur schwer oder gar nicht zu dämpfen sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die durch den Volumenstromregler selbst erzeugten Geräusche gering zu halten.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Regelkörper in einer zu seiner Schwenkachse senkrechten Ebene einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnittsradius der halben Kanalhöhe entspricht.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Volumenstromregler wird wenigstens der halbe Kanalquerschnitt ständig vom Regelkörper abgedeckt, weil dieser mit seiner Zylinderkontur dicht an der Oberseite bzw. Unterseite des Kanals anliegt. Es versteht sich, daß ein gewisses, sehr geringes Spiel zwischen der Zylinderkontur und der zugeordneten Kanalwandung vorhanden ist, damit der Regelkörper noch um seine Achse verschwenkt werden kann. Auf jeden Fall wird aber mit dieser Anordnung erreicht, daß Strömungsablösungen nur noch an der in den offenen Kanalbereich ragenden Kante des Regelkörpers auftreten, wobei sich nur ein einziger Rückstromwirbel mit einem geordneten Totwasser ausbildet, dessen Geräuscherzeugung wesentlich geringer ist als die eines ungeordneten Totwassers. Im übrigen bildet sich an der von der strömenden Luft beaufschlagten Anströmseite des Regelkörpers ein Druckfeld einer Konfusorströmung aus. Auf der von den halbkreisförmigen Querschnitten gebildeteten Rückseite des Regelkörpers sind sämtliche Druckkräfte radial gerichtet, so daß sie keine Drehmomente auf den Regelkörper ausüben können. Infolgedessen wirkt auf den Regelkörper ein aerodynamisches Drehmoment, welches ausschließlich durch die Druckverteilung auf der Anströmseite bestimmt ist. Das Drehmoment wird zu Null, wenn die Anströmseite des Regelkörpers sich parallel zur Längsachse des Kanalabschnittes erstreckt oder wenn die senkrecht dazu steht.
  • Besonders günstige und übersichtliche Verhältnisse erreicht man dann, wenn der Kanalabschnitt einen rechteckigen Querschnitt besitzt und der Regelkörper ein Halbzylinder ist. Die Ansprechempfindlichkeit des Volumenstromreglers wird verbessert, wenn der Regelkörper ein Hohlkörper ist. Die akustischen Eigenschaften dieses Volumenstromreglers werden günstig beeinflußt, wenn die Kanten des Regelkörpers im Übergangsbereich zwischen Zylinderkontur und Anströmseite abgerundet sind. Die gegen die Strömungsrichtung gerichtete Kante wird dann nahezu ablösungsfrei umströmt, während die Abrundung der in Strömungsrichtung gerichteten Kanten den Rückströmwirbel und damit das Totwassergebiet im Sinne einer Geräuschverminderung günstig beeinflußt.
  • Der Regelkörper ist auf einer Welle angeordnet, die durch die Kanalwandung hindurchgeführt ist und außerhalb des Kanalabschnittes einen Hebel mit einem Ausgleichsgewicht trägt. Mit Hilfe des Ausgleichsgewichtes, das nach bevorzugter Ausführung verschiebbar auf dem Hebel befestigt ist, kann das Eigengewicht des Regelkörpers so kompensiert werden, daß praktisch ein indifferentes Gleichgewicht herrscht, so daß es dadurch möglich ist, den Volumenstromregler in jeder geometrischen Lage im System anzuordnen, ohne daß Einflüsse durch Gewichtsdrehmomente wirksam werden können.
  • Eine Möglichkeit zur Erhöhung des Drehmomentes des Regelkörpers ist gegeben, wenn innerhalb des hohlen Regelkörpers eine Platte angeordnet ist, zwischen der und der ebenen Wandung des Regelkörpers ein nachgiebiger Balg abgestützt ist, der eine durch die ebene Wandung hindurchgeführte Öffnung besitzt. Je nach dem, an welcher Stelle der Wandung die Öffnung angeordnet ist, d. h. in welchem Bereich des Druckfeldes auf der Anströmseite, kann das aerodynamische Drehmoment des Regelkörpers positiv beeinflußt werden.
  • Eine Beeinflussung des aerodynamischen Drehmomentes unabhängig vom Druckfeld auf der Anströmseite erhält man dann, wenn die Öffnung des Balges von einem Füllrohr gebildet ist, das sich über die Anströmseite des Regelkörpers hinaus bis in einen Bereich erstreckt, der von dem Druckfeld auf der Anströmseite nur wenig oder gar nicht mehr beeinflußt wird. Dabei sollte das freie Ende des Füllrohres schräg abgeschnitten sein, so daß die Schrägfläche sich im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt und die Öffnung am freien Ende des Füllrohres praktisch dem vollen Staudruck der Strömung ausgesetzt ist. Der am Ende des Füllrohres anstehende Druck belastet auch den Balg, der seinerseits ein gewünschtes Drehmoment auf den Regelkörper ausübt. - Gleichzeitig bewirkt der Balg aber auch eine aperiodische Dämpfung des Regelkörpers, wobei der Dämpfungsgrad abhängig ist von Länge und Innendurchmesser des Füllrohres. Die Reaktionsgeschwindigkeit des Regelkörpers ist somit durch Änderung der Füllrohrdimension einstellbar. Bei rasch schwankenden Strömungsverhältnissen wird man z. B. engere Rohrquerschnitte wählen als bei langsam schwankenden. Diese Anordnung arbeitet ohne Hysterese und erübrigt einen zusätzlichen Schwingungsdämpfer.
  • Unabhängig davon oder in Kombination dazu kann ferner eine zwischen Regelkörper und Kanalabschnitt wirkende Rückholfeder vorgesehen sein. Zweckmäßig wird die Rückholfeder außerhalb des Kanalabschnittes angeordnet, wobei sie dann an der Welle außermittig angreift, z. B. am Hebel oder an einer auf der Welle befestigten Scheibe.
  • Eine Einstellung oder Verstellung der Rückholfeder zur Anpassung an die jeweils gegebenden Umstände läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß an das dem Kanalabschnitt zugeordnete Ende der Feder ein Draht od. dgl. angeschlossen ist, der um eine außen am Kanalabschnitt gelagerte verstellbare Rolle geführt und daran befestigt ist. Durch Drehen der Rolle wird der zur Feder führende Draht auf die Rolle aufgewickelt und damit die Feder gespannt, bzw. umgekehrt. Durch entsprechende Einstellung der Federspannung wird die Sollmenge eingestellt.
  • Dabei besteht auch die Möglichkeit, die Rolle mit einem motorischen Verstellantrieb auszurüsten, so daß die Verstellung von Federspannung und Sollmenge nicht von Hand durchgeführt zu werden braucht.
  • Ist ein motorischer Verstellantrieb vorhanden, dann kann dieser auch als Stellglied eines Regelkreises ausgebildet sein, der z. B. die Raumtemperatur regelt.
  • Für die Funktion des Volumenstromreglers unabhängig davon, ob er selbsttätig oder mit äußerer elektrischer oder pneumatischer Hilfsenergie arbeiten soll, ist es wichtig, daß das von der Rückholfeder erzeugte Moment die Summe des aerodynamischen Drehmomentes und des vom Balg aufgebrachten Drehmomentes bei allen Stellwinkeln des Regelkörpers weitgehend aufhebt. Das läßt sich durch eine geeignete Konstruktion der Feder z. B. durch eine zylindrische oder eine konische Feder erreichen.
  • Die Strömungsverhältnisse stromabwärts vom Regelkörper dieses Volumenstromreglers lassen sich verbessern, wenn dem Regelkörper in Strömungsrichtung ein Diffusor unmittelbar nachgeschaltet ist, der wenigstens auf der vom in Offenstellung des Regelkörpers abgedeckten Kanalhälfte einen Leitkörper aufweist, welcher einen Eingangsquerschnitt freiläßt, der dem bei Offenstellung des Regelkörpers verbleibenden Kanalquerschnitt entspricht und damit fluchtet. Damit läßt sich das Totwassergebiet hinter dem Regelkörper wesentlichtlich verkleinern, der Druckverlust reduzieren und die Strömung vergleichmäßigen. Zusätzlich kann der Diffusor einen weiteren, auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Leitkörper aufweisen.
  • Wenn die Leitkörper darüberhinaus als Schalldämpfer ausgebildet sind, werden im Bereich des Totwassers entstehende Geräusche unmittelbar gedämpft und wird die Schalldurchstrahlung in das nachfolgende Leitungssystem erheblich vermindert. Man kann beispielsweise Schalldämm-Matten großer Dicke einbauen, durch die eine besonders wirkungsvolle Schalldämmung im Bereich von 125 bis 500 Hz erreicht wird.
  • Im Folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert ; es zeigen :
    • Figur 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Volumenstromregler,
    • Figur 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit eingezeichneten Stromlinien,
    • Figur 3 den Gegenstand nach Fig. 1 mit eingezeichnetem Druckfeld,
    • Figur 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,
    • Figur 5 eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,
    • Figur 6 den Volumenstromregler mit nachgeschaltetem Diffusor bzw. Schalldämpfer.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Volumenstromregler weist ein als Kanalabschnitt 1 ausgebildetes Gehäuse mit rechteckigem Querschnitt auf. Im Gehäuse ist mittig eine Welle 2 angeordnet, die einen Regelkörper 3 trägt. Die Welle 2 ist in den Gehäusewandungen gelagert. Der Regelkörper 3 ist ein Hohlkörper mit einer ebenen Wandung 4, die die Abströmseite des Regelkörpers 3 bildet, und einer kreisförmig gebogenen Wandung 5, so daß der Regelkörper 3 insgesamt einen halbzylindrischen Querschnitt besitzt, dessen Querschnittsradius etwa der halben Höhe des Gehäuses 1 entspricht. Wie man aus Fig. 1 entnimmt, ist die Anordnung so, daß der Regelkörper 3 um die von der Welle 2 gebildete Achse verschwenken kann, wobei seine kreisförmig gebogene Wandung 5 mit nur wenig Spiel unterhalb der oberen Gehäusewandung geführt ist.
  • Die Welle 2 ist zumindest einseitig aus dem Gehäuse herausgeführt und trägt dort einen Hebel 6 mit einem Ausgleichsgewicht 7, das verschiebbar am Hebel 6 befestigt ist.
  • Die Kanten 8, 9 des Regelkörpers 3 im Übergangsbereich zwischen kreisförmiger Wandung 5 und ebener Wandung 4 sind abgerundet.
  • Fig. 2 erläutert die Strömungsverhältnisse, wenn der Regelkörper 3 in Richtung der Pfeile 10 mit Luft angeströmt wird. Die stromaufwärts liegende Kante 8 wird praktisch stoßfrei angeströmt. Hinter der stromabwärts liegenden Kante 9 löst sich die Strömung unter Bildung eines Rückströmwirbels 11 ab, wobei ein geordnetes Totwassergebiet 12 entsteht, in dem verhältnismäßig wenige Geräusche erzeugt werden.
  • Bei der Durchströmung der Volumenreglers entsteht an der Anströmseite bzw. an der ebenen Wandung 4 des Regelkörpers ein Druckfeld 13, das mit dem Druckfeld einem Konfusor vergleichbar ist. Auf der in Fig. 3 linken Hälfte der ebenen Wandung 4 herscht ein statischer Überdruck. Mit dem in Strömungsrichtung abnehmenden Kanalquerschnitt sinkt der Druck, so daß etwa rechts der Welle 2 Unterdruck herrscht. Das Druckfeld 13 zeigt, daß auf den Regelkörper 3 ein Drehmoment um die von der Welle 2 gebildete Achse einwirkt. Dieses Drehmoment wird etwa zu Null, wenn die Anströmseite des Regelkörpers 3 bzw. seine ebene Wandung 4 sich in Richtung der Kanalachse erstreckt oder wenn die ebene Wandung 4 senkrecht zur Kanalachse steht. Die abströmseitig auf die kreiszylindrische Wandung 5 einwirkenden Druckkräfte sind dem gegenüber unbeachtlich, weil es sich dabei um radial gerichtete Kräfte 14 handelt, die kein Drehmoment auf den Regelkörper 3 ausüben.
  • Durch das Ausgleichsgewicht 7 läßt sich der Regelkörper 3 so ausbalancieren, daß die Funktion des Volumenstromreglers in jeder geometrischen Einbaulage gewährleistet bleibt.
  • Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Der Regelkörper 3 ist wie beschrieben auf der Welle 2 angeordnet, die sich über die Kanalwandung hinauserstreckt und außenseitig eine Scheibe 15 trägt, an der außenmittig eine Rückholfeder 16 angreift. Das andere Ende der Feder ist an einem Draht 17 befestigt, der um eine Rolle 18 gewickelt und dort festgelegt ist. Die Rolle 18 ist gleichachsig mit einer Scheibe 19 verbunden, die gedreht und in verschiedenen Stellungen fixiert werden kann. Wenn die Scheibe 19 gedreht wird, wird der zur Feder 16 führende Draht 17 auf die Rolle 18 auf - bzw. abgewickelt und dadurch die Feder 16 gespannt oder entspannt. Damit ändert sich auch die Einstellcharakteristik des Regelkörpers 3 und dementsprechend die durch den Volumenstromregler fließende Sollmenge. Wenn die Scheibe 19 eingestellt ist, wird sie in an sich bekannter Weise an der Kanalwandung festgelegt.
  • Nicht dargestellt ist, daß die Scheibe 19 auch einen motorischen Stellantrieb, z. B. einen pneumatischen oder elektrischen Antrieb aufweisen kann. Somit kann die Scheibe 19 und damit auch die Sollmenge von einem entfernten Ort aus eingestellt werden. Der Stellmotor kann aber auch als Stellglied eines Regelkreises ausgebildet sein, der beispielsweise die Raumtemperatur regelt und dazu einen Temperaturregler aufweist.
  • Die im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebene Ausführung mit Feder 16 kann entweder in Kombination mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführung mit Ausgleichsgewicht 7 oder aber auch ohne Ausgleichsgewicht 7 verwirklicht werden. Wenn der Volumenstromregier selbsttätig, d. h. ohne äußere elektrische oder pneumatische Hilfsenergie arbeiten soll, ist es lediglich wichtig, daß das von der Feder 16 erzeugte Moment das von aerodynamischen Kräften am Regelkörper 13 erzeugte Drehmoment weitgehend aufhebt.
  • Auch bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile. Hier erstreckt sich durch den hohlen Regelkörper 3 eine an gegenüberliegenden Kanalwandungen abgestützte Platte 20, die bei der dargestellten Ausführung etwas oberhalb der Längsachse des Gehäuses angeordnet ist und sich mit ihrer Ebene im wesentlichen in Richtung der Längsachse erstreckt. Ein elastischer Balg 21 ist an der Unterseite dieser Platte 20 sowie an der Innenseite der ebenen Wandung 4 des Regelkörpers 3 abgestützt. Der Balg 21 weist eine von einem Füllrohr 22 gebildete Öffnung auf. Das Füllrohr 22 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der ebenen Wandung 4 über diese hinaus bis in einen Bereich, der durch die sich ausbildende Druckverteilung nicht mehr oder nur noch geringfügig gestört ist. Das freie Ende 23 des Füllrohres 22 ist schräg abgeschnitten, so daß die Schrägfläche im wesentlichen senkrecht zur Strömung gerichtet ist und auf der unteren Öffnung des Füllrohres 22 der volle Staudruck der Strömung lästet.
  • Der Balg 21 wird durch den Staudruck aufgeblasen und erzeugt dabei ein dem aerodynamischen Moment gleichgerichtetes Moment. Gleichzeitig bildet der Balg 21 mit dem Füllrohr 22 aber auch ein Bauelement für die aperiodische Dämpfung der Schwingungen des Regelkörpers 3. Wesentlich ist dabei die Länge und der Innendurchmesser des Füllrohres 22. Davon hängt die Reaktionsgeschwindigkeit des Regelkörpers 3 auf Druckschwankungen im Kanalsystem ab. Bei rasch schankenden Strömungsverhältnissen wird man z. B. engere Querschnitte des Füllrohres 22 wählen als bei langsam schwankenden. Zusätzlich kann das Füllrohr 22 auch eine nicht dargestellte Drossel aufweisen.
  • Die Anordnung gemäß Fig. 5 kann in Kombination zu den Ausführungen der Figuren 1 und/oder 4 eingesetzt werden.
  • Bei der Ausführung nach Fig. bezeichnen gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Teile. Hier ist dem Regelkörper 3 unmittelbar ein Diffusor nachgeschaltet. Der Diffusor besitzt einen oberen Leitkörper 24, dessen gegen die Strömungsrichtung gerichtete Kontur 25 der Kreiszylinderkontur des Regelkörpers 3 angepaßt ist, so daß Regelkörper 3 und Leitkörper 24 strömungstechnisch eine Einheit bilden, wenn sich der Regelkörper 3 in Ruhestellung befindet, d. h. seine ebene Wandung 4 sich in Richtung der Längsachse des Gehäuses erstreckt. Im übrigen erstreckt sich der Leitkörper 24 beim dargestellten Ausführungsbeispiel nur bis zur Mitte des Gehäuses 1, so daß der Diffusor einen Eingangsquerschnitt 26 freiläßt, der dem vom vollständig geöffneten Regelkörper 3 freigelassenen Querschnitt entspricht. Wenn nunmehr der Regelkörper 3 geschwenkt wird, beispielsweise in die in Fig. dargestellte Stellung, dann ist der sich hinter der Kante 9 bildende Rückströmwirbel 11 wesentlich geringer als beispielsweise in Fig. 2 dargestellt. Dementsprechend sind auch die Druckverluste geringer.
  • Zum Diffusor gehört auch ein an der gegenüberliegenden Kanalwandung angeordneter Leitkörper 27. Beide Leitkörper 24 bzw. 27 bilden zwischen sich einen Diffusorkanal 28, der in gewünschter Weise ausgelegt sein kann.
  • Die Leitkörper 24 und 27 sind als Schalldämpfer ausgebildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen sie aus Schalldämm-Matten verhältnismäßig großer Dicke, durch die eine besonders wirkungsvolle Schalldämpfung im Bereich von 125 bis 500 Hz erreicht wird. Die dargestellte, geknickte Form des Diffusors ist besonders nützlich. Geräusche, die am oder hinter dem Regelkörper 3 entstehen, werden unmittelbar gedämpft und die Schalldurchstrahlung des Volumenstromreglers in ein nachfolgendes Leitungssystem wird durch die geknickte Form weitgehend gemildert.

Claims (19)

1. Volumenstromregier für lufttechnische Anlagen mit einem Kanalabschnitt (1), in dem ein Regelkörper (3) um eine den Kanalquerschnitt (1) halbierende Achse schwenkbar gelagert ist, wobei der Regelkörper (3) auf seiner Anströmseite eine im wesentlichen ebene Wandung (4) sowie eine der Kanalhöhe entsprechende Länge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkörper (3) in einer zu seiner Schwenkachse senkrechten Ebene einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnittsradius der halben Kanalhöhe entspricht.
2. Volumenstromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt (1) einen rechteckigen Querschnitt besitzt und der Regelkörper (3) ein Halbzylinder ist.
3. Volumenstromregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkörper (3) ein Hohlkörper ist.
4. Volumenstromregier nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (8, 9) des Regelkörpers (3) im Übergangsbereich zwischen halbkreiszylinderförmiger Kontur und Anströmseite (4) abgerundet sind.
5. Volumenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkörper (3) auf einer Welle (2) angeordnet ist, die durch die Kanalwandung hindurchgeführt ist und außerhalb des Kanalabschnittes (1) einen Hebel (6) mit einem Ausgleichsgewicht (7) trägt.
6. Volumenstromregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (7) verschiebbar auf dem Hebel (6) befestigt ist.
7. Volumenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hohlen Regelkörpers (3) eine Platte (20) angeordnet ist, zwischen der und der ebenen Wandung (4) des Regelkörpers (3) ein nachgiebiger Balg (21) abgestützt ist, der eine durch die ebene Wandung (4) hindurchgeführte Öffnung besitzt.
8. Volumenstromregier nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Balges (21) von einem Füllrohr (22) gebildet ist, das sich über die Anströmseite des Regelkörpers (3) hinauserstreckt.
9. Volumenstromregier nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (23) des Füllrohres (22) schräg abgeschnitten ist, so daß die Schrägfläche sich im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt.
10. Volumenstromregier nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine zwischen Regelkörper (3) und Kanalabschnitt (1) wirkende Rückholfeder (16).
11. Volumenstromregier nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (16) außerhalb des Kanalabschnittes (1) angeordnet ist und an der Welle (2) außermittig angreift.
12. Volumenstromregler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (16) am Hebel (6) oder an einer auf der Welle (2) befestigten Scheibe (15) angreift.
13. Volumenstromregier nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an das dem Kanalabschnitt (1) zugeordneten Ende der Feder (16) ein Draht (17) od. dgl. angeschlossen ist, der um eine außen am Kanalabschnitt (1) gelagerte verstellbare Rolle (18) geführt wird und daran befestigt ist.
14. Volumenstromregler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (18) einen motorischen Verstellantrieb aufweist.
15. Volumenstromregler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb als Stellglied eines Regelkreises ausgebildet ist.
16. Volumenstromregier nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (16) eine zylindrische oder konische Feder ist.
17. Volumenstromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regelkörper (3) in Strömungsrichtung ein Diffusor unmittelbar nachgeschaltet ist, der wenigstens auf der von in Offenstellung der Regelkörpers (3) abgedeckten Kanalhälfte einen Leitkörper (24) aufweist, welcher einen Eingangsquerschnitt (26) freiläßt, der dem bei Offenstellung des Regelkörpers (3) verbleibenden Kanalquerschnitt entspricht und damit fluchtet.
18. Volumenstromregler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor einen weiteren, auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Leitkörper (27) aufweist.
19. Volumenstromregler nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkörper (24, 27) als Schalldämpfer ausgebildet sind.
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