FI89743B - Konstantfloedesregulator - Google Patents

Description

8 9 7 4 3

Vakiovirtaussäädin Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen vakiovirtaussäädin erityisesti ilmanvaihto- ja ilmastointilaitteiden kaasumaisten aineiden sisäänottoa varten.

Ilmanvaihtolaitteiden ja ilmastointikojeiden tasaisen 10 toimivuuden takia on tärkeää, että näiden laitteiden si-säänottoilman tilavuusvirta on kullakin toimintahetkellä mahdollisimman vakaa. Tilavuusvirta pyritään pitämään va* kiosuuruisena erilaisilla säätimillä. Ilman tilavuusvirta määräytyy säätimen yli vaikuttavan paine-eron mukaan, jonka 15 muutokset puolestaan johtuvat pääasiassa säätimen ulkopuolelle osuvan tuulen nopeudesta. Esim. tuulen nopeus 8 m/s vastaa likimain 20 Pa:n paine-eron lisäystä. Säätimen olisi siten pystyttävä toimimaan ainakin 0 - 50 Pa:n säätöalueel-la.

:7’·· 20

Erilaisia virtaussäätimiä ja virtauksen rajoittimia tunnetaan useita. Yleisimmässä säädintyypissä vaakasuoran kanavan keskelle on laakeroitu keskiosastaan säätöelin, jonka molemmilta puolilta ilmavirta kulkee. Tällaista säädintä on 25 vaikea saada toimimaan vakaasti tasapainoitus- ja värinä-ongelmien takia, koska nivelen eri puolilla oleviin säätö-elimen pintoihin vaikuttavia voimia on vaikea hallita. Tämän tyyppinen säädin on esitetty esimerkiksi FI-patentti-'"· julkaisuissa 69355 ja 75683.

0 30 FI-patenttijulkaisun 69355 mukaiseen säätimeen kuuluu ... vaippa, jonka sisään on sijoitettu keskiakselinsa ympäri kiertyvä säätöelin. Säätöelimen ääriasennot asetetaan rajoittimilla. Tällainen säädin vaatii säätimen hintaa 35 lisäävän toiminta-alueen asetuslaitteiston, eikä se sovellu pienille paine-eroille, joita tarvitaan esimerkiksi asuntojen ilmanvaihdossa.

2 8974 3

Vakiovirtausventtiili, joka on esitetty julkaisussa FI 75682, perustuu kaskadisäätöperiaatteeseen. Siinä toisioil-mavirta ohjaa päävirtausta säätösylinterin avulla ja pitää tilavuusvirran vakiona. Tämän säätimen kautta virtaavan 5 ilman on oltava puhdasta, jotta säätimen mekaaniset osat eivät vaurioituisi eikä sen toimintavarmuus heikkenisi. Niinpä laitetta on huollettava asiantuntevasti ja sen läpi kulkeva ilma on suodatettava.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan vakiovirtaus-säädin, jonka rakenne on yksinkertainen ja jolla saadaan aikaan tasainen ilmavirtaus säätimen yli vaikuttavan paine-eron vaihdellessa.

15 Keksintö perustuu siihen, että säätimen kanavaan sovitetaan nivelen varaan säätöelimiä siten, että säätöelin kiertyy sen toiselle puolelle vaikuttavan ilmavirran ja elimen massan aiheuttamien momenttien määräämään tasapinoasemaan, jolloin elinten väliin jäävä virtauspoikkipinta määräytyy 20 tämän tasapainoaseman mukaan.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle säätimelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

: 25

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Tämä keksinnön mukainen säädin on erittäin luotettava, koska kukin säätöelinyksikkö koostuu ainoastaan itse säätö-30 elimestä ja yksinkertaisista nivelistä, joiden avulla säätöelin on kiinnitetty säätimen koteloon. Laitteen toiminta on täysin riippumaton erillisistä säätö- tai toimilaitteista, koska säätimeen virtaava ilmavirta liikuttaa välittömästi säätöelimiä. Säätimen yli vaikuttavan 35 paine-eron vaikutus tilavuusvirtaan on helppo sovittaa β 9 7 ^ 3 3 halutuksi sijoittamalla säätöelimen painopiste sopivalla tavalla. Yleensä tilavuusvirta halutaan pitää vakiosuu-ruisena, mutta sovittamalla painopiste ja elinten välinen etäisyys sopivasti, paine-eron ja tilavuusvirran vasteesta 5 saadaan myös laskeva tai nouseva. Säätöelimet voidaan täyttää äänieristeellä, jolloin ilmanvaihdon äänihaitat vähenevät. Säädin toimii myös takaiskuventtiilinä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirus-10 tusten avulla.

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön suoritusmuotoa edestä.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 suoritusmuotoa linjaa A - A pitkin 15 halkileikattuna.

Tässä kuvattava keksinnön suoritusmuoto käsittää edestä, eli virtaussuunnan v suhteen myötäsuuntaan, katsottuna laatikkomaisen kotelon 1, jonka yksi seinä on avoin ja 20 muodostaa ilman sisäänvirtausaukon 3. Kotelon 1 vastakkaiselle puolella, sisäänvirtausaukkoa 3 vastapäätä on putkimainen ulosvirtausaukon 4 muodostava yhde 2, jonka välityksellä säädin liitetään ilmanvaihtojärjestelmään tai vastaavaan. Kotelon 1 sisällä on koko sen leveydelle ulottuvia 25 säätöelimiä 5. Kukin säätöelin 5 on kiinnitetty kotelon 1 sivuseiniin 12 ja 13 nivelten 6 välityksellä.

Kukin säätöelin 5 koostuu etulevystä 8 ja takalevystä 9 sekä etummaisesta virtauslaipasta 10 ja takimmaisesta 30 virtauslaipasta li. Etulevy 8 ja takalevy 9 on kiinnitetty ensimmäisistä pitkittäisistä reunoistaan yhteen siten, että niiden väliin muodostuu kulma a. Kummankin levyn 8, 9 toiseen pitkittäiseen reunaan on kiinnitetty virtauslaippa 10. 11, joka säätöelimen ollessa lepoasennossa osoittaa 35 virtaussuuntaan V. Etummainen laippa 10 on kapeampi kuin takimmainen laippa. Nivelet 6, joilla säätöelimet 5 on - ?743 4 kiinnitetty kotelon 1 sivuseinämiin 12, 13, on sijoitettu säätöelinten 5 molempiin päihin etulevyn 8 ja takalevyn 9 muodostaman kulman kärkeen, jolloin säätöelimet 5 riippuvat kokonaisuudessaan nivelpisteen alapuolella. Nivelet 6 5 voivat olla esimerkiksi metallitappi ja muoviholkkipari, tai jokin muu yksinkertainen nivel.

Säätöelimet 5 riippuvat vapaasti nivelten 6 varassa ja niiden välillä on korkeussuunnassa etäisyys 1, joka määrää 10 kunkin elimen 5 väliin muodostuvan virtauspoikkipinnan. Säätöelinten 5 päiden ja kotelon 1 sivuseinämien 12, 13 välillä on pieni välys, jotta säätöelimet 5 voivat kiertyä vapaasti.

15 Keksintö toimii seuraavasti. Kun paine säätöelinten 5 molemmilla puolilla on yhtä suuri, säätöelimet 5 asettuvat asentoon, jossa niiden painopiste on kulman a kärjen kautta kulkevalla suoralla. Tällöin säätöelinten 5 välinen rako ja samalla säätimen vapaa virtauspoikkipinta on suurimmillaan. 20 Kun paine sisäänvirtauspuolella kasvaa, eli sisäänvir- tausaukosta 3 tuleva tilavuusvirta kasvaa, paine aiheuttaa etulevyyn 8 paine-erosta ja etulevyn 8 pinta-alasta riippuvan voimavaikutuksen. Tämä voimavaikutus kiertää säätö-elimen 5 uuteen tasapainoasemaan, joka määräytyy säätöeli-25 men 5 massakeskipisteeseen vaikuttavan voiman nivelpisteen ympäri aiheuttavan momentin ja etulevyyn 8 vaikuttavan resultanttivoiman momentin perusteella. Kun säätöelin 5 kiertyy uuteen tasapainoasemaan, etulevyn 8 alareuna siirtyy taaksepäin ja samalla lähemmäksi sen alapuolella olevaa 30 säätöelintä 5. Tällöin tietenkin säätimen virtauspoikkipinta pienenee. Paineen kasvaessa sisäänvirtauspuolella virtauspoikkipinnan läpi kulkevan virtauksen nopeus kasvaa. Niinpä virtauspoikkipinnan ja nopeuden tulo, eli tilavuus-virta, pysyy vakiosuuruisena. Jos virtauksen suunta muut-35 tuu, säätöelimet 5 kääntyvät vastakkaiseen suuntaan ja säädin toimii takaiskuventtiilinä.

5 S 9 7 4 3 Säätimen tarkoituksena on pitää poistuva tilavuusvirta vakiosuuruisena sisäänvirtauspuolen paineen muutoksista huolimatta. Käytännössä tämä tarkoittaa, että sisääntulo-5 puolen paineen muutoksen ja virtauspoikkipinnan muutoksen suhde on oikea. Tämä suhde taas määräytyy mm. säätimen massasta aiheutuvan momentin, etulevyyn 8 vaikuttavan painevoiman resultantin aiheuttaman momentin ja säätöelimi-en 5 välisen etäisyyden mukaan. Kaikkiin muuttujiin vaikut-10 taa säätöelimien 5 mitoitus ja niiden välinen etäisyys. Helpoiten oikeaan tulokseen päästään kokeellisesti, mutta säätimen mitoittaminen laskennallisesti yksinkertaisia statiikan ja virtausmekaniikan keinoja käyttäen on tietenkin mahdollista, jos tarvittavat laskennalliset kertoimet 15 tunnetaan.

Edellä on esitetty yksi säätöelimen yksinkertainen suoritusmuoto. Säätöelimen muoto voi tietenkin vaihdella. Etule-;;; vyn 8 ja takalevyn 9 välistä kulmaa ja niiden muotoa ja 20 mittoja sekä virtauslevyjen 10, 11 asentoa, esim. taivutus-suuntaa, ja mittoja on muutettava halutun toimintatavan - saavuttamiseksi. Haluttaessa säädin voidaan mitoittaa siten, että tilavuusvirta joko kasvaa tai pienenee sisäänvirtauspuolen paineen funktiona. Säätöelimen 5 muodon on 25 kuitenkin oltava sellainen, että sen etureuna ulottuu sisääntuloaukon 3 suunnassa sen nivelen 6 kautta kulkevan pystysuoran etupuolelle, jotta säätöelinten 5 keskinäinen etäisyys 1 voisi pienentyä säätöelinten 5 kiertyessä. Säätöelimeen voidaan yhdistää jousi, jonka avulla tuotetaan 30 osa paineen aiheuttaman momentin vastamomentista, erityi-sesti silloin, kun säätöelimet ovat kevyitä ja säätimen läpäisemä tilavuusvirta suuri.

Etummainen virtauslaippa 10 voi ulottua takalevyn 9 alareu-35 naan, jolloin säätöelimen 5 sisätilaan voidaan sijoittaa äänieristysainetta. Äänieristysmateriaalia voidaan kiinnit- 3 9 7 4 3 6 tää myös liimaamalla säätöelinten sisä- tai ulkopintoihin.

Säätimen mittoja voidaan tietenkin muuttaa tarvittavan ilmamäärän mukaan, samoin säätöelinten 5 lukumäärää. Pääl-5 lekkäin asetetut säätöelimet voidaan sijoittaa samaan pystysuoraan tai kaltevaan tasoon taikka muulla halutulla tavalla.

Claims (9)

1. Kaasumaisten aineiden, erityisesti ilmanvaihto- ja ilmastointilaitoksien tuloilman sisäänottoon tarkoitettu 5 vakiovirtaussäädin aineen tilavuusvirran pitämiseksi halu-tunsuuruisena säätimen yli vaikuttavan paine-eron vaihdellessa, joka säädin käsittää - kotelon (1), jonka yksi avoin sisäsivu muodos- 10 taa ilman sisääntuloaukon (3), - koteloon (1) sisääntuloaukkoa (3) vastapäätä olevalle sivulle (7) sovitetun yhteen (2), ja 15. ainakin yhden kotelon (1) sisälle yläosastaan siten nivelten (6) varaan ripustetun säätöelimen (5) , että sen painopiste ja ilmavirtaa vasten oleva pinta ovat olennaisesti nivelten (6) akselin alapuolella, 20 tunnettu siitä, että - säätöelimen (5) poikkileikkaus on sellainen, että säätöelimen (5) riippuessa vapaasti nivelten ‘ 25 (6) varassa, säätöelimen (5) etureunan uloin osa sijaitsee nivelten (6) kautta kulkevaan : pystytasoon nähden sisääntuloaukon (3) puolella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säädin, tunnettu \ ·: 30 siitä, että kukin säätöelin (5) käsittää etulevyn (8) ja takalevyn (9) joiden ensimmäiset pitkät sivut on sovitettu ____: V:n muotoisesti yhteen siten, että ne muodostavat väliinsä - : kulman a. 8 7 9 7 '! 5

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen säädin, tunnettu siitä, että säätöelimen (5) etulevyn (8) ja takalevyn (9) ulkoreunoihin on sovitettu virtauslevyt (10, 11).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen säädin, tunnettu siitä, että säätöelimen (5) sisätilaan on sovitettu ää-nieristettä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säädin, tunnettu 10 siitä, että säätöelimiä (5) on ainakin kaksi ja ne on nive- löity samaan pystysuoraan tasoon.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säädin, tunnettu siitä, että säätöelimet (5) on sovitettu nivelten (6) va- 15 raan vapaasti kiertyviksi.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säädin, tunnettu ainakin yhdestä jousesta, jolla voidaan aiheuttaa momentti, joka kiertää säätöelintä (5) nivelten (6) ympäri. 20

7 R 9 7 'ί 5

8. Patenttivaatimuksen l mukainen säädin, tunnettu siitä, että säätöelimiä (5) on ainakin kaksi ja ne on nive-löity samaan kaltevaan tasoon.

9 R 9 7 Ί 5