FI125242B - Tuloilmaventtiili - Google Patents

Description

Tuloilmaventtiili Keksinnön kohde

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu tuloilmaventtiiliin, jossa on sisääntuloyhde korvausilman johtamiseksi tuloilmaventtiiliin, ja ilmavirran suuntauselin tuloilmaventtiiliin johdetun ilman suuntaamiseksi huonetilaan.

Keksinnön taustaa

Rakennusten hallitulla ilmanvaihdolla on nykyisin entistä suurempi merkitys mm. asumisviihtyvyyden, energiansäästön ja rakenteiden kosteusvaurioiden ehkäisemisen kannalta. Usein rakennuksiin on järjestetty koneellinen poisto-laitteisto, jonka avulla rakennuksen huoneista poistetaan ilmaa ja johdetaan poistettua ilmaa esimerkiksi ulkoilmaan joko suoraan tai lämmöntalteenotto-laitteiston kautta. Tuloilma, eli korvausilma voidaan johtaa huoneisiin kor-vausilmaventtiilien kautta ja enenevässä määrin tuloilmalaitteiden avulla. Tyypillisesti tuloilmalaitteissa korvausilma johdetaan ulkoilmasta tuloilmako-jeen avulla tuloilmakanavistoon. Tuloilmakanavistossa korvausilmaa jaetaan huoneiston eri huoneissa sijaitseviin tuloilmaventtiileihin, jotka on yleensä sijoitettu huoneiden seiniin, melko lähelle kattoa. Tuloilmaventtiilissä on tällöin sisääntuloyhde, joka liitetään tuloilmakanavistoon, jotta korvausilma pääsee virtaamaan tuloilmaventtiilissä olevaan virtauskanavaan. Virtauskanava johtaa korvausilman huonetilan puolella olevan virtaussäleikön läpi huonetilan puolelle. Virtaussäleikkönä voi olla esimerkiksi rei’itetty levy, joka samalla toimii eräänlaisena näkösuojana.

Eräänä epäkohtana tunnetun tekniikan mukaisissa koneellisissa tuloilmajär-jestelmissä on se, että tuloilmakojeen aiheuttama suhteellisen korkea ääni pääsee kantautumaan tuloilmakanaviston kautta tuloilmanventtiiliin ja edelleen huonetilaan. Tällöin tuloilmalaitteisto voidaan kokea häiritsevänä ja joissakin tapauksissa tuloilmalaitteisto saatetaan jopa pysäyttää, jotta häiritsevä melu lakkaisi.

Keksinnön lyhyt yhteenveto

Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada parannettu tuloilmaventtiili, jolla tuloilmakojeen aiheuttamaa meluhaittaa voidaan merkittävässä määrin pienentää. Nyt esillä oleva keksintö perustuu siihen ajatukseen, että järjestetään tuloilmaventtiilin virtauskanavaan vaimennuselin sekä säätöelin, joiden avulla tuloilmaventtiilin kautta huonetilaan tulevan ilman määrää voidaan säätää ja samalla vaimentaa tuloilmakanaviston kautta tulo-ilmaventtiiliin kantautuvia ääniä. Täsmällisemmin ilmaistuna nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle tuloilmaventtiilille on pääasiassa tunnusomaista se, että tuloilmaventtiili käsittää lisäksi sisääntuloyhteen yhteyteen järjestetyn vaimennuselimen, jonka ainakin yksi seinämä on sisääntuloyhteen kautta virtaavan tuloilman virtaussuuntaan nähden viisto, ja sisääntuloyhteen yhteyteen järjestetyn säätöelimen, jonka avulla vaimennuselimen ja säätöelimen väliin jäävän virtauspinta-alan suuruutta on järjestetty säädettäväksi, että ilmavirran suuntauselin käsittää säleikön tuloilmaventtiilin virtauskanavasta huonetilaan tulevan korvausilmavirtauksen ohjaamiseksi yläviistoon, ja että säleikössä on lisäksi toinen vaimennuselin, joka muodostaa virtauskanavan ainakin yhden seinämän ja on järjestetty suuntaamaan vaimennuselimen ja säätöelimen väliin jäävän virtauspinta-alan kautta tulevaa korvausilma-virtausta kohti tuloilmaventtiilin reunoja.

Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnetun tekniikan mukaisiin ratkaisuihin verrattuna. Keksinnön mukaista tuloilmaventtiiliä käytettäessä tuloilmakanaviston kautta tulevia häiriöääniä voidaan vaimentaa, mikä parantaa mm. asumisviihtyvyyttä.

Piirustusten kuvaus

Nyt esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, jossa kuva 1 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista tuloilmaventtiiliä päältä päin katsottuna, kuva 2 esittää kuvan 1 mukaista tuloilmaventtiiliä sisääntuloyhteen suunnasta katsottuna, kuva 3 esittää kuvan 1 mukaista tuloilmaventtiiliä säleikön suunnasta katsottuna, säleikkö poistettuna, kuva 4a esittää erään ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen tuloilma-venttiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa A—A, kuva 4b esittää erään toisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa A—A, kuva 4c esittää erään kolmannen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa A—A, kuva 5a esittää erään ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa B—B, kuva 5b esittää erään toisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa B—B, kuva 6 esittää kuvan 1 mukaista tuloilmaventtiiliä yhden päädyn suunnasta katsottuna, kuva 7 esittää pelkistetysti tuloilmaventtiilin kautta tulevia ilmavirtauksia keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista tuloilmaventtiiliä käytettäessä, kuva 8 esittää erästä toista säleikön poikkileikkausmuotoa, kuva 9a esittää kuvan 8 mukaista säleikköä päältä päin katsottuna, ja kuva 9b esittää kuvan 8 mukaista säleikköä alta päin katsottuna.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen tuloilmaventtiili 1 päältä päin katsottuna. Tuloilmaventtiili 1 käsittää sisääntu-loyhteen 2, jonka kautta korvausilmaa voidaan johtaa tuloilmakanavistosta 3 (kuva 7) tuloilmanventtiilin 1 virtauskanavaan 4. Tuloilmaventtiilin virtaus-kanavan 4 eräs esimerkki on nähtävissä mm. kuvassa 5a. Tuloilmaventtiili 1 käsittää vielä säleikön 5, joka toimii mm. näkösuojana peittäen ainakin osittain tuloilmaventtiilin sisällä olevat osat sekä suuntaa tuloilmaventtiilin 1 vir-tauskanavasta 4 tulevan korvausilman huonetilan puolelle. Säleikkö 5 käsittää rei’ityksen 6, joka on sijoitettu säleikköön edullisesti siten, että ilmavirtaus suuntautuu huonetilaan tullessaan ainakin osittain yläviistoon. Tuloilmaventtiili 1 käsittää vielä vaimennuselimen 9 sekä säätöelimen 10.

Kuva 2 esittää puolestaan kuvan 1 mukaista tuloilmaventtiiliä sisääntuloyh-teen 2 suunnasta katsottuna.

Kuva 3 esittää kuvan 1 mukaista tuloilmaventtiiliä säleikön suunnasta katsottuna, säleikkö poistettuna. Tällöin edellä mainittu säätöelin 10 sekä vai-mennuselin 9 on ainakin osittain näkyvillä tässä suoritusmuodossa. Keksinnön mukaisen tuloilmaventtiilin tarkempi rakenne selviää poikkileikkausku-vista 4a—5b. Näissä kuvissa käytetyt poikkileikkaussuunnat on merkitty kuvaan 3 kirjaimilla A—Aja B—B.

Kuvasta 4a nähdään keksinnön erään ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkaus suunnassa A—A ja vastaavasti kuvasta 4b nähdään keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkaus suunnassa A—A. Vaimennuselin 9 on poikkileikkausmuo-doltaan viisto tai vastaava muoto, jossa vaimennuselimen seinämän 9a paksuus ei ole vakio. Tämä viistous tai vastaava muoto sijaitsee edullisesti siinä osassa vaimennuselintä 9, joka muodostaa korvausilmavirtaukselle virtaus-seinämän, kuten esim. kuvien 5a ja 5b virtausesimerkeistä voidaan havaita. Viistous muuttaa korvausilman virtauskanavan poikkileikkauksen pinta-alaa, muotoa ja/tai kokoa verrattuna tulokanaviston 19 poikkileikkausta tulokana-viston 19 ja tuloilmaventtiilin sisääntuloyhteen 2 liitoskohdassa. Kuvassa 4a paksuus pienenee ilmavirtauksen kulkusuunnassa, joka kuvan 4a esitys muodossa on alhaalta ylöspäin. Vastaavasti kuvan 4b esimerkissä vaimen-nuselimen paksuus kasvaa ilmavirtauksen kulkusuunnassa. Myös muut poikkileikkausmuodot ovat mahdollisia, joissa vaimennuselimen seinämän paksuus ei ole vakio ilmavirtauksen kulkusuunnassa. Eräinä mahdollisuuksina mainittakoon kupera ja kovera muoto. Myös erilaiset kolmio- tai moni-kulmiomuodot voivat tulla kyseeseen. Vaimennuselimen 9 ei myöskään tarvitse olla kokonaan sisääntuloyhteen 2 sisäpuolella, vaan osa siitä voi myös ulottua sisääntuloyhteen 2 ulkopuolelle.

Ilmavirtauksen suuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa vaimennuselimen 9 muoto edullisesti muistuttaa sisääntuloyhteen 2 sisäpinnan muotoa. Kuvan 2 esimerkissä vaimennuselimen 9 ulkoreuna on olennaisesti ympyrä. Myös vaimennuselimen 9 sisäreuna on olennaisesti ympyrä tässä esimerkissä. Myös muut muodot voivat tulla kyseeseen, mikäli sisääntuloyhde 2 ei ole ympyrämäinen. Esimerkkeinä mainittakoon suorakaide ja sen erikoismuoto neliö.

Kuva 5a esittää keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen tuloilma-venttiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa B—B, eli suuntaan A—A nähden kohtisuorassa suunnassa. Tässä kuvassa on nähtävissä tuloilmaventtiilin 1 virtauskanava 4. Virtauskanavaa 4 rajoittavat vaimennuselin 9, säätöelin 10, toinen vaimennuselin 11 sekä kolmannet vaimennuselimet 12. Toinen vaimennuselin 11 ohjaa sisääntuloyhteen 2 kautta vaimennuselimen 9 ja säätöelimen 10 välisen raon kautta tulevaa ilmavirtausta kääntäen sen olennaisesti tuloilmaventtiilin 1 pohjaosan 13 ja toisen vaimennuselimen 11 väliin jäävään tilavuuteen, edullisesti ainakin osittain kohti tuloilmaventtiilin 1 reunoja. Tuloilmaventtiilin 1 päissä ovat vielä kolmannet vaimennuselimet 12, jotka kääntävät jälleen ilmavirtausta suuntautumaan säleikön 5 rei’itykseen 6. Säleikön rei’ityksen 6 reikien 7 läpi korvausilmaa pääsee huonetilaan. Säleikön rei’ityksen 6 reikien sijoituksella ja/tai muotoilulla voidaan ainakin jossakin määrin vaikuttaa siihen, miten korvausilma suuntautuu huonetilaan tullessaan. Suuri osa rei’istä on edullisesti sijoitettu siihen osaan säleikköä, joka tuloilmaventtiilin 1 käyttöasennossa on ylöspäin. Eräässä esimerkissä reikiä on vain säleikön 5 puolivälin yläpuolella ja eräässä toisessa esimerkissä reikiä on säleikön alimman kolmanneksen yläpuolella alimman kolmanneksen ollessa reiätön. Säleikkö 5 toimii siis eräänlaisena ilmavirtauksen suuntaus-elimenä.

Kuvassa 7 on esitetty pelkistetysti ilmavirtauksia keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin 1 yhteydessä. Korvausilmaan johdetaan tuloilmakojeelta 18 tuloilmakanavistoon 19 ja edelleen tuloilmaventtiilin 1 sisääntuloyhteeseen 2. Sisääntuloyhteestä 2 korvausilmaa virtaa virtauskanavaan 4 ja edelleen säleikön rei’ityksen reikien 7 läpi huonetilaan 20. Yläviistoon suuntautuva ilmavirtaus aikaansaa myös eräänlaisen imun tuloilmaventtiilin 1 alapuolelle siten, että tuloilmaventtiilin 1 läheisyydessä alempana tuloilmaventtiilin 1 tasoa ilmavirtaus tehostuu parantaen näin kor-vausilman sekoittumista huonetilassa olevaan ilmaan ja aikaansaaden jonkinlaisen ilman kiertoliikkeen huonetilassa. Tätä ilmiötä on havainnollistettu nuolilla 8 kuvassa 7. Kuten kuvasta 7 voidaan havaita, tuloilmaventtiilin 1 läheisyydessä alemmalta tasolta nouseva ilmavirtaus voi olla jonkin verran turbulentista sekoittuessaan tuloilmaventtiilin 1 kautta tulevaan korvausilmaan.

Kuva 5b esittää keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen tuloilmaventtiilin poikkileikkausta kuvan 3 suunnassa B—B. Erona kuvan 5a suoritusmuotoon on lähinnä se, että vaimennuselimen 9 viistous on päinvastoin kuvan 5a vai-mennuselimeen nähden, kuten jo kuvien 4a ja 4b yhteydessä kävi ilmi.

Kuvataan seuraavaksi säätöelimen 10 toimintaa keksinnön mukaisessa tulo-ilmaventtiilissä 1. Sisääntuloyhteen 2 kautta tuleva korvausilma pääsee kulkemaan vaimennuselimen 9 ja säätöelimen 10 väliin jäävän raon läpi virtaus-kanavaan 4. Säätöelimen 10 asentoa voidaan tarvittaessa muuttaa siten, että vaimennuselimen 9 ja säätöelimen 10 väliin jäävä rako joko kasvaa tai pienenee. Tällä säädöllä voidaan vaikuttaa mm. tuloilmaventtiilin 1 kautta huonetilaan tulevan korvausilman määrään. Kuvien 4a ja 5a suoritusmuodossa ilmavirtaus kasvaa, kun säätöelintä siirretään korvausilman virtaussuuntaan, eli kuvissa ylöspäin. Vastaavasti siirtämällä säätöelintä päinvastaiseen suuntaan voidaan ilmavirtausta pienentää. Kuvien 4b ja 5b esimerkissä säätö toimii päinvastoin. Säätöelimen 10 siirtäminen voidaan suorittaa esimerkiksi kiertämällä säätö-elimen kiinnitysakselia 15. Tässä kiinnitysakselissa voi olla kierre, joka sopii tuloilmaventtiilissä 1 olevan säätöelimen kiinnityselimen 16 kierteeseen (ei esitetty). Kiinnitysakselin päässä voi olla esimerkiksi vako tai kaksi ristikkäin olevaa vakoa, jolloin säätö voidaan suorittaa esimerkiksi asettamalla ruuvimeisselin pää vakoon ja kiertämällä ruuvimeisseliä haluttuun suuntaan. Jotta säätö saadaan suoritettua mahdollisimman luotettavasti, voidaan rei’itykseen 6 asettaa paineanturi tai virtausanturi. Paineanturilla saadaan mitattua huonetilan ja tuloilmakanavan välinen paine-ero, jolloin tuloilmaventtiilin 1 läpi vihaavan ilman määrä voidaan laskea esim. tuloilmaventtiilille määritellyn ns. k-arvon avulla. Eräs käyttökelpoinen kaava tässä yhteydessä käytettäväksi on

, missä q on ilmamäärä, k on venttiilikohtainen vakio ja Δρ on paine-ero. Säätöelimeen 10 voidaan myös kiinnittää ilmanohjain 14, kuten kuva 4c esittää. Tämä ilmanohjain 14 voi pienentää ilman virtausvastusta sisääntulo-yhteessä 2 ja voi myös parantaa äänenvaimennusominaisuuksia. Ilmanohjain 14 voidaan valmistaa esimerkiksi ääntä vaimentavasta materiaalista.

Edellä kuvatuissa esimerkeissä sisääntuloyhteen 2 muodostavan putken sisäpinnan läpimitta oli olennaisesti vakio, jolloin vaimennuselimen 9 ulkopinnan läpimitta on sopivimmin vakio. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu ainoastaan tällaisiin sisääntuloyhteisiin, vaan sisäpinnan läpimitta voi olla myös muuttuva korvausilman virtaussuunnassa. Tällöin myös vaimennuselimen 9 ulkopinnan läpimitta voi muuttua vastaavasti, ellei korvausilman virtausta sisääntuloyhteen 2 ja vaimennuselimen 9 välistä ole estetty tai pienennetty muulla tavoin.

Tuloilmaventtiilin puhdistamisen helpottamiseksi voidaan säätöelin 10 muodostaa irrotettavaksi. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että tukilistaa 17 ei kiinnitetä pohjaosaan 13, vaan se jätetään irralliseksi. Tässä tapauksessa säätöelimen 10 paikoillaan pysyminen tuloilmaventtiilin 1 ollessa käytössä voidaan toteuttaa siten, että asetetaan tukilistan 17 pituus yhtäsuureksi tai hieman suuremmaksi kuin säleikön 5 ulkomitta poikkileikkaussuunnassa A—Aja tehdään säleikköön pienet kolot 22 (kuva 1), joiden koko ja muoto vastaa edullisesti tukilistan poikkieikkausmuotoa ja kokoa. Tällöin tukilista 17 asettuu näihin koloihin 22 ja pysyy säleikön ansiosta paikoillaan.

Kuvissa 4a, 4b ja 4c on nähtävissä kolmansien vaimennuskappaleiden eräs mahdollinen poikkileikkausmuoto, jonka yläreuna vastaa olennaisesti sälei-kön 5 sisäpinnan poikkileikkausmuotoa, jotta ilmaa ei olennaisesti pääse virtaamaan kolmannen vaimennuselimen 12 ja säleikön välistä. Toisaalta mikäli säleikössä 5 on suhteellisen ilmatiiviit päätyseinät 21, kuten kuvissa 5a ja 5b on esitetty, voi kolmansien vaimennuselimien 12 poikkileikkausmuoto poiketa jossakin määrin säleikön 5 sisäpinnan muodosta.

Kuvassa 8 on esitetty vielä eräs säleikön 5 mahdollinen poikkileikkausmuoto. Tässä esimerkissä säleikössä 5 on kaksi kulmaa, jotka jakavat säleikön 5 ulkopinnan kolmeen osaan, mutta kulmia voi olla useampiakin. Rei’ityksen reiät on tässä suoritusmuodossa muodostettu edullisesti vain toiseen 5a ja kolmanteen 5b säleikön 5 osaan. Kuva 9a esittää vielä kuvan 8 mukaista säleikköä päältä päin katsottuna, ja kuva 9b esittää kuvan 8 mukaista säleik-köä alta päin katsottuna. Säleikkö 5 voidaan kiinnittää tuloilmaventtiilin pohjaosaan 13 esimerkiksi yhdellä tai useammalla ruuvilla, eräänlaisilla kynsiratkaisuilla tai vastaavilla.

Nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (7)

1. Tuloilmaventtiili (1), jossa on sisääntuloyhde (2) korvausilman johtamiseksi tuloilmaventtiilin virtauskanavaan (4), ja ilmavirran suuntauselin (5) tuloilma-venttiilin virtauskanavaan (4) johdetun ilman suuntaamiseksi huonetilaan (20), tunnettu siitä, että tuloilmaventtiili (1) käsittää lisäksi sisääntulo-yhteen (2) yhteyteen järjestetyn vaimennuselimen (9), jonka ainakin yksi seinämä on sisääntuloyhteen (2) kautta virtaavan tuloilman virtaussuuntaan nähden viisto, ja sisääntuloyhteen (2) yhteyteen järjestetyn säätöelimen (10), jonka avulla vaimennuselimen (9) ja säätöelimen (10) väliin jäävän virtaus-pinta-alan suuruutta on järjestetty säädettäväksi, että ilmavirran suuntaus-elin (5) käsittää säleikön (5) tuloilmaventtiilin virtauskanavasta (4) huonetilaan (20) tulevan korvausilmavirtauksen ohjaamiseksi yläviistoon, ja että säleikössä (5) on lisäksi toinen vaimennuselin (11), joka muodostaa virtaus-kanavan (4) ainakin yhden seinämän ja on järjestetty suuntaamaan vaimennuselimen (9) ja säätöelimen (10) väliin jäävän virtauspinta-alan kautta tulevaa korvausilmavirtausta kohti tuloilmaventtiilin (1) reunoja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuloilmaventtiili (1), tunnettu siitä, että seinämän paksuus pienenee korvausilmavirtauksen kulkusuunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuloilmaventtiili (1), tunnettu siitä, että seinämän paksuus kasvaa korvausilmavirtauksen kulkusuunnassa.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tuloilmaventtiili (1), tunnettu siitä, että vaimennuselin (9) on sijoitettu sisääntuloyhteen (2) sisäpinnalle.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukainen tuloilmaventtiili (1), tunnettu siitä, että vaimennuselin (9) on muodostettu ääntä vaimentavasta materiaalista.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1—5 mukainen tuloilmaventtiili (1), tunnettu siitä, että säleikössä (5) on rei’itys (6) tuloilmaventtiilin virtauskanavasta (4) huonetilaan (20) tulevan korvausilmavirtauksen ohjaamiseksi yläviistoon.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tuloilmaventtiili (1), tunnettu siitä, että säleikössä (5) on lisäksi yksi tai useampi kolmas vaimennuselin (12), joka on järjestetty suuntaamaan toisen vaimennuselimen (9) ohjaamaa korvausilma-virtausta kohti tuloilmaventtiilin (1) rei’itystä.