EP1318359B1 - Strömungsmengenregler - Google Patents

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EP1318359B1
EP1318359B1 EP20020026212 EP02026212A EP1318359B1 EP 1318359 B1 EP1318359 B1 EP 1318359B1 EP 20020026212 EP20020026212 EP 20020026212 EP 02026212 A EP02026212 A EP 02026212A EP 1318359 B1 EP1318359 B1 EP 1318359B1
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flap
housing
flow
axis
section
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Emil Siegwart
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F13/1426—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/146—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with springs

Definitions

  • the invention relates to a flow rate regulator for an air duct of an air conditioner in which in a housing rectangular cross-section in the lying on the shorter sides rectangular housing walls a flap is mounted on a near the cross-sectional central axis arranged axis which is angled near the axis and at least one with the Housing connected spring element is held against the force exerted by the flow force in a flow cross-section more or less occlusive position, with her one leg in the open position substantially parallel to the line axis in the flow direction to the rear and her other leg in the closed position substantially perpendicular to the line axis is aligned.
  • Such a flow regulator is known through use.
  • From the DE 27 58 352 A1 is similar to such a flow regulator controller known in which reduced by a plate with rectangular recesses of the line cross-section and thus the flow velocity is increased at the flap. Due to the higher flow rate, the flap can be better controlled at lower flow rates.
  • a flow control valve is provided, equipped with a device for measuring the flow velocity. This measurement is based on the fact that the flow velocity in a tube changes depending on its cross section, the so-called Venturi effect. To allow such a measurement, the tube of the valve has sections with different sized cross sections. In A flap is arranged at the flow velocity behind the Venturi meter, which is opened or closed depending on the measured flow velocity for controlling the flow.
  • the invention has for its object to increase the accuracy of the adjustment.
  • this purpose is fulfilled in that the housing walls lying on the longer sides of the rectangle are indented into the flow cross section by multiple flat edgings and the spring element is connected to one of these housing walls.
  • the bends give the housing walls rigidity and dimensional accuracy.
  • the indentations are also advantageous in that they increase the flow velocity at the location of the flap, thus improving the response of the flap, at least in the areas of lower preshrinks. Also, by increasing the flow velocity, the cross-sectional profile of the flow is made uniform.
  • a central portion of the indented housing walls is parallel to the housing axis and the flap is disposed between the parallel portions of the two opposite housing walls, wherein preferably the middle portion each between a shorter, oblique portion and a longer, less oblique portion of the housing wall is located, and the shorter, more oblique portion of the housing wall on the side of the open position obliquely forward flap leg front and on the side of the rearward flap leg is located behind.
  • each flap leg can interact with a housing wall section parallel to the flow direction.
  • the two parallel sections overlap.
  • the same sheet metal part can be used in relation to the flow direction, the reverse arrangement.
  • the reduction of the flow cross section through the indentations is, for example, 10 to 15%, preferably 12 to 13%.
  • the flow rate regulator consists essentially of a housing 2 arranged in a flap 2, which is held by spring force in a flow cross-section more or less occlusive position.
  • the housing 1 is composed of two flat housing walls 4 and two double flat folded housing walls 5 together. All housing walls 4 and 5 are angled at the entrance and at the outlet of the flow rate regulator to a circumferential flange 6. With the two flanges 6, the flow regulator is to be inserted into an air duct of the same rectangular cross section.
  • the bent housing walls are each divided into a shorter oblique section 7, a parallel to the axis of the flow controller section 8 and a longer oblique section 9. With each at a portion 7,8 or 9 angled sheet metal sections 10,11 and 12, between which narrow column 13 remain, the housing walls 5 abut the housing walls 4. Rivets 14 hold them together.
  • the flap 2 is mounted on the housing walls 4. It has an angular cross-section. In the angle is its axis 15, which pierces the housing walls 4 and ends in mounted on the outside of the housing walls 4 bearings 16.
  • the transparent plastic sleeves 25 are provided with a, in Fig. 2 drawn out, scale provided by which the desired devisregelnde flow rate can be adjusted by appropriate adjustment of the brackets and thus bias the tension springs 21,22.
  • the flap 2 is due to their angulation and stabilization of this angulation by the metal plates 18 to a large extent torsionally rigid.
  • the asymmetrical introduction of force solely by the tension spring 21 or stronger by the tension spring 22 is readily possible.
  • the axis 15 can be dimensioned correspondingly weak.
  • pneumatic vibration dampers 38 are hinged at 39, the other hand at 40 to the flap 2 are hingedly connected.
  • Fig. 1 shows the flap 2 in the closed position, ie at the lowest set flow rate and highest form.
  • the open position ie the other end position
  • the rearwardly directed leg 50 of the flap 2 abuts the brackets 37 and the other leg 51 is inclined forward. Since in each position of the flap 2 of the legs 51 is flown more strongly than the leg 50, the flow seeks the flap 2 against the force of the spring elements, ie the tension springs 21 and 22 to close.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Strömungsmengenregler für einen Luftkanal einer Klimaanlage, bei dem in einem Gehäuse rechteckigen Querschnitts in den an den kürzeren Rechteckseiten liegenden Gehäusewänden eine Klappe auf einer nahe der Querschnittsmittelachse angeordneten Achse gelagert ist, die nahe der Achse gewinkelt ist und durch mindestens ein mit dem Gehäuse verbundenes Federelement gegen die von der Strömung auf sie ausgeübte Kraft in einer den Strömungsquerschnitt mehr oder weniger verschließenden Stellung gehalten ist, wobei ihr einer Schenkel in Öffnungsstellung im wesentlichen parallel zur Leitungsachse in Strömungsrichtung nach hinten und ihr anderer Schenkel in Schließstellung im wesentlichen rechtwinklig zur Leitungsachse ausgerichtet ist.
  • Ein solcher Strömungsmengenregler ist durch Benutzung bekannt.
  • Aus der DE 27 58 352 A1 ist ein einem solchen Strömungsmengenregler ähnlicher Regler bekannt, bei dem durch ein Blech mit rechteckigen Ausnehmungen der Leitungsquerschnitt verkleinert und somit die Strömungsgeschwindigkeit an der Klappe erhöht wird. Aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit kann die Klappe bei niedrigeren Strömungsmengen besser geregelt werden.
  • Aus der US 5,220,940 geht ein Ventil zur Flusskontrolle hervor, das mit einem Gerät zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit versehen ist. Diese Messung beruht darauf, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit in einem Rohr in Abhängig von dessen Querschnitt ändert, dem sog. Venturi-Effekt. Um eine solche Messung zu ermöglichen, weist das Rohr des Ventils Abschnitte mit unterschiedlich großen Querschnitten auf. In dem Rohr ist in Flussgeschwindigkeit hinter dem Venturi-Meter eine Klappe angeordnet, die in Abhängigkeit von der gemessenen Strömungsgeschwindigkeit zur Kontrolle der Strömung weiter geöffnet bzw. geschlossen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Einregelung zu erhöhen.
  • Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erfüllt, dass die an den längeren Rechteckseiten liegenden Gehäusewände durch mehrfache flache Kantung in den Strömungsquerschnitt eingebuchtet sind und das Federelement mit einer dieser Gehäusewände verbunden ist.
  • Die Abkantungen geben den Gehäusewänden Steifigkeit und Formgenauigkeit.
  • Damit wird sichergestellt, dass die Anpassung des Federelements oder der Federelemente an die zur Einregelung bestimmter Strömungsmengen aufzubringenden Kräfte nicht durch ungenaue Anordnung der Federelemente an einer verzogenen Blechwand entwertet wird. Außerdem haben dann die bei weitgehend geschlossener Klappe verbleibenden schmalen Durchgangsspalte noch eine exakte Form und Breite.
  • Die Einbuchtungen sind ferner insofern von Vorteil, als sie die Strömungsgeschwindigkeit an der Stelle der Klappe erhöhen, womit jedenfalls in den Bereichen niedriger Vordrücke die Reaktion der Klappe verbessert wird. Auch wird durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit das Querschnittsprofil der Strömung vergleichmäßigt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft ein mittlerer Abschnitt der eingebuchteten Gehäusewände parallel zur Gehäuseachse und die Klappe ist zwischen den parallelen Abschnitten der beiden einander gegenüberliegenden Gehäusewände angeordnet, wobei vorzugsweise der mittlere Abschnitt jeweils zwischen einem kürzeren, schrägen Abschnitt und einem längeren, weniger schrägen Abschnitt der Gehäusewand liegt, und der kürzere, schrägere Abschnitt der Gehäusewand an der Seite des in Öffnungsstellung schräg nach vorne stehenden Klappenschenkels vorne und an der Seite des nach hinten stehenden Klappenschenkels hinten angeordnet ist.
  • Damit kann bei möglichst kurzer Bemessung des parallelen Abschnitts und infolgedessen größtmöglicher Tiefe der Einbuchtung jeder Klappenschenkel mit einem zur Strömungsrichtung parallelen Gehäusewandabschnitt zusammenwirken. Die beiden parallelen Abschnitte überschneiden sich. Für beide Seitenwände kann das gleiche Blechteil in, bezogen auf die Strömungsrichtung, umgekehrter Anordnung verwendet werden.
    Die Verminderung des Strömungsquerschnitts durch die Einbuchtungen beträgt z.B. 10 bis 15%, vorzugsweise 12 bis 13%.
  • Die Zeichnungen geben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.
    • Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Strömungsmengenregler und
    • Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Strömungsmengenreglers gemäß Fig. 1 von links.
  • Der Strömungsmengenregler besteht im wesentlichen aus einer in einem Gehäuse 1 angeordneten Klappe 2, die durch Federkraft in einer den Strömungsquerschnitt mehr oder weniger verschließenden Stellung gehalten ist.
  • Das Gehäuse 1 setzt sich aus zwei ebenen Gehäusewänden 4 und zwei zweifach flach abgekanteten Gehäusewänden 5 zusammen. Alle Gehäusewände 4 und 5 sind am Eingang und am Ausgang des Strömungsmengenreglers zu einem umlaufenden Flansch 6 abgewinkelt. Mit den beiden Flanschen 6 ist der Strömungsregler in einen Luftkanal desselben rechteckigen Querschnitts einzusetzen.
  • Die abgekanteten Gehäusewände gliedern sich jeweils in einen kürzeren schrägen Abschnitt 7, einen zur Achse des Strömungsreglers parallelen Abschnitt 8 und einen längeren schrägen Abschnitt 9. Mit jeweils an einem Abschnitt 7,8 bzw. 9 abgewinkelten Blechabschnitten 10,11 bzw. 12, zwischen denen schmale Spalte 13 verbleiben, liegen die Gehäusewände 5 an den Gehäusewänden 4 an. Nieten 14 halten sie zusammen.
  • Die Klappe 2 ist an den Gehäusewänden 4 gelagert. Sie hat einen winkelförmigen Querschnitt. In dem Winkel liegt ihre Achse 15, die die Gehäusewände 4 durchstößt und in auf der Außenseite der Gehäusewände 4 angebrachten Lagern 16 endet.
  • Aus dem Winkel der Klappe 2 stehen ferner zwei Hebelarme 17 aus, im ganzen dreieckigen, Blechen von der Klappe ab. Sie sind jeweils eine einen Schlitz in der Klappe durchstoßende Fortsetzung einer auf der Außenseite des Winkels angeordneten, die Form eines Kreisausschnitts aufweisenden Blechscheibe 18, die zwei weitere Schlitze in der Klappe 2 mit hinter der Klappe abgeplatteten Befestigungslaschen 10 durchsetzt. Die Blechscheiben 18 dienen dem Gewichtsausgleich der Klappe 2 in bezug auf die Achse 15.
  • An einem Knopf 20 der Hebelarme 17 ist jeweils eine Zugfeder 21 bzw. 22 eingehängt, die eine Halterung aufweist wie folgt:
    • Auf der einen Gehäusewand 5 sitzt ein Stutzen 23 und auf diesem eine durchsichtige Kunststoffhülse 25. In die Kunststoffhülse 25 ragt das eine Ende einer Stange 28, deren Stellung in bezug auf die Gehäusewand 5, weiter oder weniger weit herausgezogen, durch in der Hülse angeordnete Einrichtungen fixiert werden kann.
    • Am anderen, in den Strömungsquerschnitt ragenden Ende der Stange 28 ist über ein Gelenkteil 33 die Zugfeder 21 bzw. 22 befestigt.
    • Die in Fig. 2 rechte Zugfeder 22 hat eine steilere Federkennlinie als die linke Zugfeder 21. Sie bleibt für kleinere einzuregelnde Strömungsmengen inaktiv.
  • Die durchsichtigen Kunststoffhülsen 25 sind mit einer, in Fig. 2 herausgezeichneten, Skala versehen, anhand derer die gewünschte einzuregelnde Strömungsmenge durch entsprechende Einstellung der Halterungen und damit Vorspannung der Zugfedern 21,22 eingestellt werden kann.
  • Mit der Zugfeder 21 allein, d.h. bei inaktiver Zugfeder 22, werden kleinere Strömungsmengen eingestellt. Zur Einstellung größerer Strömungsmengen wird die Zugfeder 21 in ihre größte vorgesehene Vorspannung gebracht und die Zugfeder 22 aktiviert.
  • Die Klappe 2 ist infolge ihrer Winkelung und Stabilisierung dieser Winkelung durch die Blechscheiben 18 in hohem Maße verwindungssteif. Die unsymmetrische Krafteinleitung allein durch die Zugfeder 21 oder stärker durch die Zugfeder 22 ist ohne weiteres möglich. Auch kann die Achse 15 entsprechend schwach dimensioniert sein.
  • An Konsolen 37 der Gehäusewände 4, die nur geringfügig in den Strömungsquerschnitt hineinstehen, sind pneumatische Schwingungsdämpfer 38 bei 39 angelenkt, die andererseits bei 40 mit der Klappe 2 gelenkig verbunden sind.
  • Im Falle des Einsatzes beider Zugfedern 21 und 22 kommt als weiterer Vorteil dieser Maßnahme eine Schwingungsdämpfung dadurch hinzu, dass die verschiedenen Federn Schwingungssysteme mit verschiedenen Resonanzfrequenzen bilden, die sich gegenseitig stören.
  • Fig. 1 zeigt die Klappe 2 in der Schließstellung, d.h. bei niedrigster eingestellter Strömungsmenge und höchstem Vordruck. In der Öffnungsstellung, d.h. der anderen Endstellung, liegt der nach hinten gerichtete Schenkel 50 der Klappe 2 an den Konsolen 37 an und der andere Schenkel 51 steht schräg nach vorne. Da in jeder Stellung der Klappe 2 der Schenkel 51 stärker angeströmt wird als der Schenkel 50, sucht die Strömung die Klappe 2 gegen die Kraft der Federelemente, d.h. der Zugfedern 21 und 22, zu schließen.

Claims (4)

  1. Strömungsmengenregler für einen Luftkanal einer Klimaanlage, bei dem in einem Gehäuse (1) rechteckigen Querschnitts in den an den kürzeren Rechteckseiten liegenden Gehäusewänden (4) eine Klappe (2) auf einer nahe der Querschnittsmittelachse angeordneten Achse (15) gelagert (16) ist, die nahe der Achse (15) gewinkelt ist und durch mindestens ein mit dem Gehäuse (1) verbundenes Federelement (21,22) gegen die von der Strömung auf sie ausgeübte Kraft in einer den Strömungsquerschnitt mehr oder weniger verschließenden Stellung gehalten ist, wobei ihr einer Schenkel (50) in Öffnungsstellung im wesentlichen parallel zur Leitungsachse in Strömungsrichtung nach hinten und ihr anderer Schenkel (51) in Schließstellung im wesentlichen rechtwinklig zur Leitungsachse ausgerichtet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die an den längeren Rechteckseiten liegenden Gehäusewände (5) durch mehrfache flache Kantung in den Strömungsquerschnitt eingebuchtet sind und das Federelement (21,22) mit einer dieser Gehäusewände (5) verbunden ist.
  2. Strömungsmengenregler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jeweils ein mittlerer Abschnitt (8) der eingebuchteten Gehäusewände (5) parallel zur Gehäuseachse verläuft und die Klappe (2) zwischen den parallelen Abschnitten (8) der beiden einander gegenüberliegenden Gehäusewände (5) angeordnet ist.
  3. Strömungsmengenregler nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mittlere Abschnitt (8) jeweils zwischen einem kürzeren, schrägen Abschnitt (7) und einem längeren, weniger schrägen Abschnitt (9) der Gehäusewand (5) liegt und der kürzere, schrägere Abschnitt (7) der Gehäusewand (5) an der Seite des in Öffnungsstellung schräg nach vorne stehenden Schenkels (51) der Klappe vorne und an der Seite des nach hinten stehenden Schenkels (50) der Klappe hinten angeordnet ist.
  4. Strömungsmengenregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verminderung des Strömungsquerschnitts durch die Einbuchtungen 10 bis 15%, vorzugsweise 12 bis 13%, beträgt.
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DE20119695 2001-12-04
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EP1318359A2 EP1318359A2 (de) 2003-06-11
EP1318359A3 EP1318359A3 (de) 2005-05-25
EP1318359B1 true EP1318359B1 (de) 2010-09-08

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