DE102019104625A1

DE102019104625A1 - Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung

Info

Publication number: DE102019104625A1
Application number: DE102019104625.4A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dornbusch
Original assignee: Slt Schanze Lufttechnik & Co Vermoegensverwaltungs Kg GmbH; Slt Schanze Lufttechnik & Co Vermogensverwaltungs-Kg GmbH
Current assignee: SLT Schanze Lufttechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung (V) in einer raumlufttechnischen Anlage (250). Die Vorrichtung (10) hat ein Gehäuse (12), das eine Eintrittsöffnung (14) für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung (V) und eine Austrittöffnung (16) für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung (V) aufweist. In dem Gehäuse (12) ist ein von der Eintrittsöffnung (14) zu der Austrittsöffnung (16) erstreckter Strömungskanal (18) für die gasförmige Fluidströmung (V) ausgebildet, der eine Längsachse (20) hat. Die Vorrichtung (10) enthält einen in dem Strömungskanal (18) angeordneten bewegbaren Drosselkörper (32). Erfindungsgemäß weist der Strömungskanal (18) einen sich entlang der Längsachse (20) zu der Austrittsöffnung (16) hin verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt (26) auf. Der Drosselkörper (32) ist dabei für das Einstellen des freien Strömungskanalquerschnitts (Q) in dem sich verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt (26) in der Richtung der Längsachse (20) des Strömungskanals (18) verlagerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage mit einem Gehäuse, das eine Eintrittsöffnung für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung und eine Austrittöffnung für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung hat, mit einem von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung erstreckten Strömungskanal für die gasförmige Fluidströmung V, der eine Längsachse hat, und mit einem in dem Strömungskanal angeordneten bewegbaren Drosselkörper. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine raumlufttechnische Anlage mit einem zentralen Lüftungsgerät, das an einem Zuluftanschluss eine gasförmige Fluidströmung bereitstellt und eine Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung aufweist.
Aus der DE 25 42 160 A1 ist eine raumlufttechnische Anlage mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung bekannt. In der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung gibt es eine schwenkbare Klappe, die in einem Drosselgehäuse ausgebildeten Strömungskanal für die gasförmige Fluidströmung angeordnet ist und die für das Einstellen des effektiven Querschnitts des Strömungskanals für die Fluidströmung dient.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden für das Steuern und Regeln von Fluidströmungen in raumlufttechnischen Anlagen verbreitet eingesetzt. Die darin vorgesehenen Klappen bestehen regelmäßig aus einem Blech, das eine an den freien Querschnitt des Strömungskanals angepasste Kontur hat. In einer Fluidströmung ist der Strömungswiderstand dieser Klappen von deren Schwenkstellung abhängig. Dieser Strömungswiderstand ist insbesondere bei Schwenkstellungen hoch, bei denen eine Klappe in dem Strömungskanal für die Fluidströmung mit der Richtung von dessen Längsachse einen Winkel einschließen, der zu Strömungsabrissen an der Klappe und damit in dem Strömungskanal zu Turbulenzen führt. Neben Verwirbelungen können an Drosselklappen auch Sekundärströmungen entstehen.
In raumlufttechnischen Anlagen haben solche Turbulenzen und Sekundärströmungen in einer Fluidströmung Geräuschbildung zur Folge, weshalb in der Strömungsrichtung gesehen hinter entsprechenden Vorrichtungen für das Steuern und Regeln von Fluidströmungen mit Drosselklappen regelmäßig Schalldämpfer angeordnet werden. In Schalldämpfern und Turbulenzen wird jedoch Strömungsenergie dissipiert, die wiederum in Lüftungsgeräten über Ventilatoren mit erheblichem Energieeinsatz bereitgestellt werden muss, um in Leitungen für das Zu- oder Abführen von gasförmigem Fluid in solchen Anlagen hinreichend große Fluidströmungen zu gewährleisten.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage bereitzustellen, die das Einstellen der Fluidströmung energiesparend und mit einer gegenüber bekannten Vorrichtungen zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung verringerten Geräuschbildung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage enthält ein Gehäuse, das eine Eintrittsöffnung für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung V und eine Austrittöffnung für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung V hat, und weist einen von der Eintrittsöffnung zu der Austrittsöffnung erstreckten Strömungskanal für die gasförmige Fluidströmung V auf, der eine Längsachse hat. In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage gibt es einen in dem Strömungskanal angeordneten bewegbaren Drosselkörper.
Der Strömungskanal in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen sich entlang der Längsachse zu der Austrittsöffnung hin verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt auf, wobei der Drosselkörper für das Einstellen des freien Strömungskanalquerschnitts Q in dem sich verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt in der Richtung der Längsachse des Strömungskanals verlagerbar ist.
Von Vorteil ist es, wenn der Strömungskanal einen zweiten sich in der Richtung der Längsachse zu der Austrittsöffnung erweiternden zweiten Strömungskanalabschnitt aufweist, der zwischen der Eintrittsöffnung und dem sich verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt angeordnet ist. Hier wirkt der Strömungskanal als ein Diffusor und ermöglicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit hinter dem Drosselkörper abgesenkt werden kann.
Indem in der Richtung der Längsachse des Strömungskanals in dem Gehäuse der Vorrichtung erstreckte Strömungskanallamellen vorgesehen sind, die in dem ersten Strömungskanalabschnitt in den Strömungskanal ragen, lassen sich Turbulenzen in der Fluidströmung verringern oder zumindest vermeiden und es wird eine Laminarisierung der Fluidströmung bewirkt.
Bevorzug haben diese Lamellen in der Ebene eines Längsschnitts des Strömungskanals in der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V entlang der Längsachse des Strömungskanals eine bogenförmige Kontur und ragen dabei möglichst mindestens bis zu dem 0,12-fachen des Nenndurchmessers N des Strömungskanals an der Eintrittsöffnung oder der Austrittsöffnung in den Strömungskanal hinein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage ist vorgesehen, dass der Strömungskanal einen sich in der Richtung der Längsachse zu der Austrittöffnung hin erweiternden dritten Strömungskanalabschnitt aufweist, der sich an den in der Längsachse zu der Austrittsöffnung hin verjüngten ersten Strömungskanalabschnitt auf dessen zu der Austrittsöffnung weisenden Seite anschließt. Der Strömungskanal hat dann in seinem dritten Strömungskanalabschnitt die Wirkung eines Diffusors und es kann die Strömungsgeschwindigkeit der den Drosselkörper anströmenden Fluidströmung auf diese Weise gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit, mit der die Fluidströmung durch die Eintrittsöffnung des Gehäuses in den Strömungskanal eintritt, reduziert werden.
Von Vorteil ist es, wenn die Übergänge zwischen den Strömungskanalabschnitten des Strömungskanals knickfrei und stetig erfolgen, sodass in diesen Bereichen keine Turbulenzen auftreten. Damit in dem Strömungskanal einer erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Turbulenzen auftreten, kann sich der Drosselkörper entlang der Längsachse durch den ersten Strömungskanalabschnitt hindurch erstrecken.
Von Vorteil ist es, wenn der Drosselkörper einen stromlinienförmigen Rumpf hat.
Unter einer Stromlinienform ist eine Form eines Körpers zu verstehen, die sich durch einen geringen Strömungswiderstand gegenüber dem umströmenden Medium, z. B. Luft oder Wasser, auszeichnet. Ein quantitatives Maß für die Stromlinienförmigkeit ist der sogenannte Strömungswiderstandskoeffizient, der näherungsweise nur von der Form, nicht der Größe des umströmten Körpers abhängt. Je niedriger der Wert des Strömungswiderstandskoeffizienten ist, umso stromlinienförmiger ist der Körper. Qualitativ zeichnet sich eine Stromlinienform durch einen glatten, weitestgehend wirbelfreien Verlauf der Stromlinien aus, die in numerischen Simulationen oder Windkanalexperimenten sichtbar gemacht werden können.
Indem der Rumpf des Drosselkörpers stromlinienförmig ist, kann der Strömungswiderstand des Drosselkörpers in dem Strömungskanal gering gehalten werden und es wird Strömungsablösungen an dem Drosselkörper entgegengewirkt. Der Rumpf des Drosselkörpers kann dabei eine mit der Längsachse des Strömungskanals fluchtende Formsymmetrieachse aufweisen, wobei der Rumpf zu der Formsymmetrieachse spiegelsymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch ist.
Für den Verlauf der Fluidströmung in dem Strömungskanal der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage ist es günstig, wenn die Länge L des Rumpfs des Drosselkörpers dem ein- bis vierfachen oder auch fünffachen des Nenndurchmessers N an der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung des Strömungskanals entspricht, wobei die Länge des Rumpfs des Drosselkörpers mindestens dem 0,6-fachen der Gesamtlänge Lges des Strömungskanals in der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V entsprechen sollte.
Günstig für den Verlauf der Fluidströmung ist es auch, wenn der Durchmesser D des Rumpfs des Drosselkörpers über das erste Drittel seiner Länge L hinweg ausgehend von seinem zu der Eintrittsöffnung für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung V bis zu einer breitesten Stelle zunimmt und von dort bis zu seinem der Austrittsöffnung für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung zugewandten Ende abnimmt.
Insbesondere ist es für den Verlauf der Fluidströmung in dem Strömungskanal günstig, wenn der Durchmesser Dmax des Rumpfs des Drosselkörpers an der breitesten Stelle mindestens dem 0,6-fachen des Nenndurchmessers N des Strömungskanals an der Eintrittsöffnung oder der Austrittsöffnung des Gehäuses des Strömungskanals entspricht.
Darüber hinaus ist es für den Verlauf der Fluidströmung in dem Strömungskanal günstig, wenn die Differenz des freien Querschnitts des Strömungskanals an seiner breitetesten Stelle mit einem Durchmesser D_Max verringert um die Querschnittsfläche des Rumpfs des Drosselkörpers an seiner breitesten Stelle mit einem größten Durchmesser Dmax größer ist als der freie Querschnitt des Strömungskanals an der Eintrittsöffnung oder der Austrittsöffnung.
Insbesondere ist es günstig, wenn der Durchmesser des Strömungskanals an seiner engsten Stelle in dem Gehäuse der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V etwa dem 0,7-fachen bis 0,9-fachen des Nenndurchmessers N des Strömungskanals an seiner Eintrittsöffnung und seiner Austrittsöffnung beträgt.
Zu bemerken ist, dass in einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage der Drosselkörper in wenigstens einer Einstellung den Strömungskanal sperren kann.
Indem der Drosselkörper auf seiner der Austrittsöffnung zugewandten Seite in der Richtung der Längsachse erstreckte Drosselkörperlamellen aufweist, die in den Strömungskanal ragen, kann in dem Strömungskanal Turbulenzen und Strömungsablösungen entgegengewirkt werden. Die maximale radiale Abstand des Rands der Drosselkörperlamellen von einer Formsymmetrieachse des Rumpfs des Drosselkörpers beträgt dabei günstiger Weise mindestens dem 0,2-fachen eines maximalen Durchmessers Dmax des Rumpfs an einer breitesten Stelle des Drosselkörpers.
Für das Halten des Drosselkörpers kann die Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage eine Trägereinrichtung aufweisen. Dabei ist es möglich, dass der Drosselkörper in den Strömungskanal ragende Halteelemente aufweist, die an die Trägereinrichtung angeschlossen sind. Insbesondere ist es möglich, dass die Halteelemente das Gehäuse durchsetzen.
Von Vorteil ist es, wenn das Gehäuse parallel zu der Längsachse des Strömungskanals linearbeweglich verlagerbare Lagerkörper für das Lagern der Halteelemente aufweist, die mittels wenigstens einer Gleitdichtung zu dem Strömungskanal abgedichtet sind. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass durch die Wand des Gehäuses kein gasförmiges Fluid austreten kann.
Zu bemerken ist, dass die Halteelemente jeweils einen an eine Rumpfwand des Drosselkörpers angeschlossenen Halteabschnitt und einen zu der Längsachse des Strömungskanals parallelen Linearführungsabschnitt haben können, der eine in dem ersten Strömungskanalabschnitt ausgebildete Öffnung in dem Gehäuse des Strömungskanals durchgreift. Insbesondere kann dieser Linearführungsabschnitt durch die Öffnung in dem Gehäuse linearbeweglich geführt sein.
Von Vorteil ist es, wenn es ein Dichtelement für das Abdichten des Linearführungsabschnitts zu dem Gehäuse gibt. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass gasförmiges Medium aus dem Strömungskanals nicht unkontrolliert freigesetzt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungskanal eine Wand hat und an dem Drosselkörper ein Dichtelement aufgenommen ist, das durch Verlagern des Drosselkörpers an einen die Längsachse des Strömungskanals umgebenden Abschnitt der Wand des Strömungskanals angelegt werden kann, um den Strömungskanal mittels des Drosselkörpers fluiddicht zu sperren.
Günstig ist es, wenn die Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage eine Einrichtung für das Verstellen des Drosselkörpers in dem Strömungskanal umfasst. Diese Einrichtung für das Verstellen des Drosselkörpers kann dabei zu dem Gehäuse ortsfest angeordnet sein.
Die Einrichtung für das Verstellen des Drosselkörpers kann auch an dem Gehäuse festgelegt sein. Insbesondere kann die Einrichtung für das Verstellen des Drosselkörpers in der raumlufttechnischen Anlage einen Stellmotor aufweisen.
Die Einrichtung für das Verstellen des Drosselkörpers kann auch ein Element aus der Gruppe Getriebe, Zahnstange, Pneumatikzylinder, Hydraulikzylinder, Gewindespindel und Kugelumrollspindel enthalten.
Von Vorteil ist, wenn es in der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage eine Messeinrichtung für das Bestimmen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal und eine Rechnereinheit gibt, die ein dem dynamischen Druck pdyn entsprechendes Messsignal V_ist in eine gesuchte mittlere Strömungsgeschwindigkeit v einer gasförmigen Fluidströmung V in dem Strömungskanal überführt. Auf diese Weise kann die durch den Strömungskanal in dem Gehäuse der Vorrichtung geführte Fluidströmung überwacht werden.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage eine Regelbaugruppe enthält, die das dem dynamischen Druck pdyn entsprechende Messsignal V_ist der Messeinrichtung mit einem Sollwert V_soll vergleicht, der einer vorgegebenen mittleren Strömungsgeschwindigkeit v in dem Strömungskanal entspricht, und die dem Stellmotor ein von dem Messsignal V_ist und dem Sollwert V_soll abhängiges Stellsignal S für das Verstellen des Drosselkörpers zuführt, um damit das Messsignal V_ist auf den Sollwert V_soll zu regeln. Auf diese Weise lässt sich z. B. erreichen, dass über die Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage eine vorgegebene Frischluftmenge bereitgestellt werden kann.
In der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung den dynamischen Druck pdyn in dem Strömungskanal durch Erfassen des Staudrucks p_stau in dem Strömungskanal an wenigstens einer an oder in dem Drosselkörper angeordneten Staudruckmessstelle und durch Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal an einer an oder in dem Drosselkörpers ausgebildete Messstelle für das Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal bestimmt.
Aus dem erfassten dynamische Druck pdyn in dem Strömungskanal der Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage kann auf eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung V in dem Strömungskanal geschlossen werden. Dies ermöglicht das Bestimmen der mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung V in dem Strömungskanal ohne den Einsatz von in der Fluidströmung angeordneten Messkreuzen oder Messdüsen.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Messstelle für das Erfassen des statischen Drucks pstat in einem Hohlraum des Drosselkörpers angeordnet ist, wobei der Hohlraum über eine oder mehrere der Oberfläche der Wand des Strömungskanals zugewandte Öffnungen mit dem Strömungskanal kommuniziert.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Staudruckmessstelle in einem Staudruckhohlraum des Drosselkörpers angeordnet ist, wobei der Staudruckhohlraum über eine oder mehrere der Eingangsöffnung des Strömungskanals zugewandte Staudrucköffnungen mit dem Strömungskanal kommuniziert.
Dabei können die Öffnungen in einem Bereich des Drosselkörpers ausgebildet sein, in dem dessen Umfang in einer zu der Längsachse des Strömungskanals senkrechten Querschnittsebene maximal ist.
Die Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage kann insbesondere eine von der wenigstens einen Staudruckmessstelle und der wenigstens einen Messstelle für das Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal zu der Messeinrichtung geführte Fluidleitung enthalten.
Zu bemerken ist, dass die Messeinrichtung dabei auch außerhalb des Strömungskanals angeordnet sein kann.
Insbesondere ist zu bemerken, dass eine erfindungsgemäße raumlufttechnische Anlage ein zentrales Lüftungsgerät aufweisen kann, das an einem Zuluftanschluss eine gasförmige Fluidströmung V bereitstellt, und eine vorstehend angegebene Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage, die in einer mit dem Zuluftanschluss kommunizierenden Raumluftleitung angeordnet ist. Eine solche Anlage kann energiesparend betrieben werden und verursacht im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen nur geringe Betriebsgeräusche.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:

1 eine erste Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage;
2 eine perspektivische Teilansicht der ersten Vorrichtung;
3 eine perspektivische Ansicht eines Drosselkörpers in der ersten Vorrichtung;
4 eine Seitenansicht der ersten Vorrichtung;
5 einen Schnitt der ersten Vorrichtung entlang der Linie V-V aus der 4;
6 eine Frontansicht der ersten Vorrichtung;
7 einen Schnitt der ersten Vorrichtung entlang der Linie VII-VII aus 4;
8 einen Längsschnitt der ersten Vorrichtung;
9 eine Teilansicht der ersten Vorrichtung in einer Explosionsdarstellung;
10 eine vergrößerte Teilansicht aus 9;
11 eine perspektivische Ansicht einer Gehäuseeinheit in der ersten Vorrichtung;
12 einen senkrechten Teilschnitt der Gehäuseeinheit;
13 eine vergrößerte Teilansicht des mit dem Pfeil XIII kenntlich gemachten Bereichs in 5;
14 eine Ansicht des Drosselkörpers der ersten Vorrichtung in einer Explosionsdarstellung;
15 einen Längsschnitt des Drosselkörpers entlang einer Formsymmetrieachse seines Rumpfs;
16 eine zweite Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage;
17 eine perspektivische Ansicht der zweiten Vorrichtung;
18 und 19 perspektivische Teilansichten der zweiten Vorrichtung;
20 und 21 perspektivische Ansichten eines Drosselkörpers in der zweiten Vorrichtung;
22 eine dritte Vorrichtung zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung in einer raumlufttechnischen Anlage;
23 eine Teilansicht der dritten Vorrichtung ;
24 einen Längsschnitt der dritten Vorrichtung;
25 eine perspektivische Teilansicht der dritten Vorrichtung;
26 einen Längsschnitt der Vorrichtung entlang der Linie XX - XX aus 23; und
27 eine raumlufttechnische Anlage.

Die in der 1 gezeigte erste Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V weist ein Gehäuse 12 auf, das eine Eintrittsöffnung 14 für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung V und eine Austrittsöffnung 16 für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung V hat. In dem Gehäuse 12 ist für die gasförmige Fluidströmung V ein Strömungskanal 18 ausgebildet, der eine Längsachse 20 aufweist und der von der Eintrittsöffnung 14 zu der Austrittsöffnung 16 des Gehäuses 12 erstreckt ist. Der Strömungskanal 18 verbindet die Eintrittsöffnung 14 mit der Austrittsöffnung 16 des Gehäuses 12.
Die 2 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung 10. Die Längsachse 20 ist eine Symmetrieachse des Strömungskanals 18. Der Strömungskanal 18 in der Vorrichtung 10 hat eine Innenwand 22, deren in das Innere des Strömungskanals 18 weisende Oberfläche 24 zu der Längsachse 20 rotationssymmetrisch ist. Der zu der Längsachse 20 senkrechte Querschnitt des Strömungskanals 18 ist zwischen dessen Eintrittsöffnung 14 und Austrittsöffnung 16 kreisförmig. Der Strömungskanal 18 hat dabei einen ersten Strömungskanalabschnitt 26, in dem sich der Strömungskanal 18 entlang seiner Längsachse 20 in der zu der Austrittsöffnung 16 weisenden Richtung verjüngt. In dem ersten Strömungskanalabschnitt 26 nimmt der senkrechte Querschnitt des Strömungskanals 18 von der Eintrittsöffnung 14 kommend in der Richtung der Längsachse 20 zu der Austrittsöffnung 16 hin fortlaufend ab.
Zwischen dem ersten Strömungskanalabschnitt 26 und der Eintrittsöffnung 14 weist der Strömungskanal 18 einen zweiten Strömungskanalabschnitt 28 auf, in dem sich der Strömungskanal 18 von der Eintrittsöffnung 14 ausgehend in der Richtung der Längsachse 20 zu der Austrittsöffnung 16 hin fortlaufend erweitert. Darüber hinaus hat der Strömungskanal 18 einen dritten Strömungskanalabschnitt 30, in dem sich der Strömungskanal 18 in der Richtung seiner Längsachse 20 von der Eintrittsöffnung 14 kommend zu der Austrittsöffnung 16 hin erweitert. Dieser dritte Strömungskanalabschnitt 30 des Strömungskanals 18 ist zwischen dem ersten Strömungskanalabschnitt 26 und der Austrittsöffnung 16 angeordnet. Er ist auf dessen zu der Austrittsöffnung 16 weisenden Seite an den ersten Strömungskanalabschnitt 26 angeschlossen.
In der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V gibt es einen Drosselkörper 32. Der Drosselkörper 32 ist in dem Strömungskanal 18 verlagerbar angeordnet. Der Drosselkörper 32 hat einen stromlinienförmigen Rumpf 34 und ist durch den ersten Strömungskanalabschnitt 26 des Strömungskanals 18 hindurch erstreckt. Der Rumpf 34 des Drosselkörpers 32 ist ein Hohlkörper. Er weist eine rotationssymmetrische Form nach Art eines Tropfens auf, deren Formsymmetrieachse 36 mit der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 zusammenfällt. In dem Strömungskanal 18 ist der Drosselkörper 32 verlagerbar angeordnet.
Der Rumpf 34 des Drosselkörpers 32 hat eine Spitze 38 und einen Schwanz 40. Zwischen der Spitze 38 und dem Schwanz 40 hat der Rumpf 34 einen Bauch 42, in dem der zu der Formsymmetrieachse 36 senkrechte Durchmesser D = D_max maximal ist.
Die 3 ist eine perspektivische Ansicht des Drosselkörpers 32 in der Vorrichtung 10. In der Ebene eines Längsschnitts entlang der Formsymmetrieachse 36 ist die nach außen weisende Kontur der Rumpfwand 35 des Rumpfs 34 in dem Bereich 44 zwischen der Spitze 38 und dem Bauch 42 des Rumpfs 34 konkav.
Dagegen ist die Außenkontur der Rumpfwand 35 in dem Bereich 46 des Bauchs 42 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 in der Ebene seines Längsschnitts entlang der Formsymmetrieachse 36 konvex. Die Außenkontur der Rumpfwand 35 in dem Bereich 48 des Schwanzes 40 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 hat dagegen in der Ebene seines Längsschnitts wiederum eine konkave Form.
An den Schwanz 40 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 sind Drosselkörperlamellen 50 angeschlossen, die zu der Formsymmetrieachse 36 parallel sind. Die Drosselkörperlamellen 50 weisen in unterschiedliche, zu der Formsymmetrieachse 36 radiale Richtungen. Der maximale radiale Abstand des Rands der Drosselkörperlamellen 50 von der Formsymmetrieachse 36 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 beträgt etwa dem 0,2-fachen des maximalen Durchmessers Dmax des Rumpfs 34 an der breitesten Stelle 70 des Drosselkörpers 32.
Wie die 1 zeigt, kann der Drosselkörper 32 in dem Strömungskanal 18 in der Richtung der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 entsprechend dem Doppelpfeil 52 bewegt werden. Durch Verlagern des Drosselkörpers 32 in dem Strömungskanal 18 in der Richtung des Doppelpfeils 52 lässt sich der freie Strömungskanalquerschnitt Q am Ort der größten Krümmung der Innenkontur der Wand 54 des Strömungskanals 18 in der Ebene seines Längsschnitts entlang der Formsymmetrieachse 36 in dem ersten Strömungskanalabschnitt 26 zwischen dem Wert Q = Qmin = 0 und einem Maximalwert Q = Qmax einstellen.
An der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16 des Gehäuses 12 der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V bewirkt der in der 1 kenntlich gemachte Nenndurchmesser N des Strömungskanals 18 einen freien Querschnitt, der einer Differenz des freien Querschnitts des Strömungskanals an seiner breitetesten Stelle mit dem Durchmesser D_Max verringert um die Querschnittsfläche des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 an seiner breitesten Stelle 70 mit dem größten Durchmesser Dmax entspricht. Der Durchmesser des Strömungskanals 18 an seiner engsten Stelle in dem Gehäuse 12 der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V beträgt etwa dem 0,7-fachen des Nenndurchmessers N des Strömungskanals 18 an seiner Eintrittsöffnung 14 und seiner Austrittsöffnung 16.
Die Länge L des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 beträgt dabei dem vierfachen des Nenndurchmessers N an der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16 des Strömungskanals 18 und entspricht etwa dem 0,6-fachen der Gesamtlänge Lges des Strömungskanals 18 in der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V. Über das erste Drittel seiner Länge L nimmt der Durchmesser D des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 von der Staudruckmessstelle 68 bis zu seiner breitesten Stelle 70 mit dem Durchmesser Dmax zu. Ausgehend von der breitesten Stelle 70 nimmt der Durchmesser D des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 dann bis zu seinem Ende am Schwanz 40 hin ab. Der Durchmesser Dmax des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 an seiner breitesten Stelle entspricht rund dem 0,6-fachen des Nenndurchmessers N des Strömungskanals 18 an der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16.
Die 4 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V. In der 5 ist ein Schnitt der Vorrichtung 10 entlang der Linie V-V aus der 4 zu sehen. Die 6 ist eine Frontansicht der Vorrichtung 10 in der mit dem Pfeil VI in der 4 kenntlich gemachten Blickrichtung.
Im Bereich der Eintrittsöffnung 14 und im Bereich der Austrittsöffnung 16 ragen in den Strömungskanal 18 Strömungskanallamellen 56. Die Strömungskanallamellen 56 sind in der zu der Längsachse 20 radialen Richtung des Strömungskanals 18 erstreckt und verlaufen parallel zu der Längsachse 20 des Strömungskanals 18. Die Strömungskanallamellen 56 sind an der Wand 54 des Strömungskanals 18 festgelegt. Dabei schließen zueinander benachbarte Strömungskanallamellen 56 jeweils den gleichen, auf die Längsachse 20 des Strömungskanals 18 bezogenen Azimutwinkel α ein. Die Strömungskanallamellen 56 erheben sich stetig aus der Oberfläche 24 des Strömungskanals 18. Sie haben in der Ebene eines Längsschnitts entlang der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 eine bogenförmige Kontur und ragen dabei bis zu dem 0,12-fachen des Nenndurchmessers N des Strömungskanals 18 an der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16 in den Strömungskanal 18.
Die Stromlinienform des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 und die an dessen Rumpf 34 angeordneten Drosselkörperlamellen 50 bewirken zusammen mit den an der Wand 54 des Strömungskanals 18 festgelegten Strömungskanallamellen 56, die in den Strömungskanal 18 ragen, dass die durch den Strömungskanal 18 geführte gasförmige Fluidströmung V vor, an und hinter dem Drosselkörper 32 keine oder nur geringe Turbulenzen ausbildet.
Für das Bestimmen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal 18 gibt es in der Vorrichtung 10 eine Messeinrichtung 58 mit einem Differenzdrucksensor 60. Der Differenzdrucksensor 60 hat einen Messwertausgang, der eine dem dynamischen Druck p_dyn = p_stau - pstat entsprechende Messspannung als Messignal V_ist bereitstellt. Der dynamische Druck pdyn ist ein Indikator für die mittlere Strömungsgeschwindigkeit der Fluidströmung V in dem Strömungskanal 18. In einer Rechnereinheit 62 kann dieses Messsignal V_ist in den Volumenstrom I der durch den Strömungskanal 18 geführten Fluidströmung V überführt werden.
Wie die 1 zeigt, ist die Messeinrichtung 58 mit einer Regelbaugruppe 64 verbunden, die an einen Stellmotor 66 für das Verstellen des Drosselkörpers 32 in dem Strömungskanal 18 angeschlossen ist. Die Regelbaugruppe 64 vergleicht die dem dynamischen Druck pdyn entsprechende Messspannung V_ist mit einer Sollspannung V_soll , die über die Rechnereinheit 62 eingestellt werden kann, und stellt ein dem Stellmotor 66 zugeführtes Stellsignal S für das Verstellen des Drosselkörpers 32 bereit, um den Volumenstrom I der Fluidströmung V in dem Strömungskanal 18 damit auf einen vorgebbaren Sollwert I_soll zu regeln.
Wie in der 1 zu sehen, bestimmt die Messeinrichtung 58 den dynamischen Druck p_dyn = p_stau - p_stat in dem Strömungskanal 18 aus einem an dem Drosselkörper 32 an einer an der Spitze 38 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 angeordneten Staudruckmessstelle 67 durch eine Staudrucköffnung 68 hindurch erfassten Staudruck p_stau und aus einem in einem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 an einer Messstelle 69 erfassten statischen Druck p_stat , die über an dem Bauch 42 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 an der Stelle 70 des größten zu der Formsymmetrieachse 36 senkrechten Umfangs angeordnete Öffnungen 72 mit dem Strömungskanal 18 kommuniziert. Mittels der Messeinrichtung 58 wird der statische Druck pstat damit an den Öffnungen 72 im Bereich des zu der Formsymmetrieachse 36 senkrechten Umfangs des Drosselkörpers 32 bestimmt.
Die Staudruckmessstelle 67 ist an einem der Eintrittsöffnung 14 des Gehäuses 12 der Vorrichtung 10 zugewandten Ort auf der Oberfläche des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 angeordnet, dessen Abstand von der Eintrittsöffnung 14 kleiner ist als beliebige andere Orte auf der Oberfläche des Rumpfs 34.
Der Differenzdrucksensor 60 enthält ein piezoelektrisches Formelement 74, das ein erstes Messvolumen 76 von einem zweiten Messvolumen 78 trennt. Das erste Messvolumen 76 des Differenzdrucksensors 60 ist über eine erste und zweite Fluidleitung 80, 82 für das Übertragen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal 18 mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 verbunden. Das zweite Messvolumen 78 ist über eine Staudruckfluidleitung 84 mit der Staudruckmessstelle 67 an dem Drosselkörper 32 verbunden.
Bei einer Differenz des statischen Drucks pstat in dem ersten Messvolumen 76 und des Staudrucks p_stau in dem zweiten Messvolumen 78 erfährt das piezoelektrische Formelement 74 in dem Differenzdrucksensor 60 eine Verformung. Aufgrund dieser Verformung erzeugt das piezoelektrische Formelement 74 eine von dieser Verformung abhängige elektrische Spannung als ein Messsignal V_ist , die der Differenz des Drucks in dem ersten Messvolumen 76 und des Drucks in dem zweiten Messvolumen 78 entspricht.
In dem Strömungskanal 18 ist der Drosselkörper 32, wie insbesondere die 4 und die 5 zeigen, an einer Trägereinrichtung 86 gehalten, die einen kreisringförmigen Abschnitt 88 hat, an den an dem Drosselkörper 32 ausgebildete flügelarmförmige Halteelemente 90 angeschlossen sind, die in den Strömungskanal 18 ragen. Die flügelarmförmige Halteelemente 90 haben das stromlinienförmige Querschnittsprofil eines Flügels. Damit lässt sich erreichen, dass sich in einer durch den Strömungskanal 18 strömenden Fluidströmung V aufgrund der Halteelemente 90 des Drosselkörpers 32 kaum oder keine Turbulenzen ausbilden.
Die 7 ist ein Schnitt der Vorrichtung 10 entlang der Linie VII-VII aus 4. Die 7 zeigt den Drosselkörper 32 in einer Einstellung, bei der dieser den Strömungskanal 18 sperrt. In der 8 ist ein Schnitt der Vorrichtung 10 mit einer Einstellung des Drosselkörpers 32 zu sehen, bei der dieser den Strömungskanal 18 freigibt. Die Halteelemente 90 des Drosselkörpers 32 erstrecken sich von dem kreisringförmigen Abschnitt 88 der Trägereinrichtung 86 jeweils durch ein dem jeweiligen Halteelement 90 zugeordnetes Langloch 92, das in der Wand 54 des Strömungskanals 18 in dem Gehäuse 12 der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V ausgebildet ist.
Der kreisringförmige Abschnitt 88 der Trägereinrichtung 86 ist an dem Gehäuse 12 linearbeweglich geführt. Der Drosselkörper 32 kann in dem Strömungskanal 18 mittels einer Einrichtung 94 für das Verstellen des Drosselkörpers 32 relativ zu dem Gehäuse 12 bewegt werden, die ein mit dem kreisringförmigen Abschnitt 88 der Trägereinrichtung 86 fest verbundenes Stellglied 89 hat. Wie die 1 zeigt, enthält die Einrichtung 94 für das Verstellen des Drosselkörpers 32 hierfür einen Stellmotor 66.
Wenn die Trägereinrichtung 86 eine Bewegung in der Richtung der Längsachse 20 zu der Eintrittsöffnung 14 hin ausführt, bewegt sich der Drosselkörper 32 ebenfalls auf die Eintrittsöffnung 14 zu. Hierdurch wird der freie Querschnitt Qfrei des Strömungskanals 18 verändert, der zwischen dem Rumpf 34 des Drosselkörpers 32 und der Oberfläche 24 des Strömungskanals 18 in dem ersten Strömungskanalabschnitt 26 ausgebildet ist.
Mittels der Halteelemente 90 wird der Rumpf 34 des Drosselkörpers 32 in der Mitte des Strömungskanals 18 so gehalten, dass die Formsymmetrieachse 36 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 und die Längsachse 20 des Strömungskanals 18 zusammenfallen. Eine Verlagerung des Drosselkörpers 32 in der Richtung der Längsachse 20 zu der Austrittsöffnung 16 hin verringert den freien Querschnitt Qfrei des Strömungskanals 18 so lange, bis der Rumpf 34 des Drosselkörpers 32 mit der Oberfläche 24 des Strömungskanals 18 in Kontakt gerät und den Strömungskanal 18 sperrt. Umgekehrt bewirkt ein Verlagern des Drosselkörpers 32 entlang der Längsachse 20 in der zu der Eintrittsöffnung 14 weisenden Richtung, dass sich der freie Querschnitt Qfrei des Strömungskanals 18 auf einen Maximalwert vergrößert.
Die 9 ist eine Teilansicht der Vorrichtung 10 in einer Explosionsdarstellung. Die 10 ist eine vergrößerte Teilansicht aus 9. Das Gehäuse 12 der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V weist drei an Flanschabschnitten 95 durch Schrauben miteinander fluiddicht verbundene teilkreisförmig gekrümmte Gehäuseeinheiten 96, 96' und 96" auf, welche die Wand des Strömungskanals 18 in der Vorrichtung 10 bilden. In der Wand einer jeden der Gehäuseeinheiten 96, 96', 96" ist dabei ein Langloch 92 ausgebildet, durch welches eines der Halteelemente 90 des Drosselkörpers 32 ragen kann.
Die 11 ist eine perspektivische Ansicht der Gehäuseeinheit 96. Die Gehäuseeinheiten 96', 96" sind zu der Gehäuseeinheit 96 identisch. Eine jede Gehäuseeinheit 96, 96', 96" hat zwei Flanschabschnitte 95. Die 12 ist ein zu der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 senkrechter Teilschnitt der Gehäuseeinheit 96. Für das Abdichten des Strömungskanals 18 in der Vorrichtung 10 ist in einem der Flanschabschnitte 95 einer jeden Gehäuseeinheit 96 eine Nut 99 für das Aufnehmen eines Dichtelements 97 ausgebildet.
An einer jeden Gehäuseeinheit 96, 96', 96" ist ein das Langloch 92 in einer Gehäuseeinheit 96, 96', 96" überdeckender, als eine Lagerschale ausgebildeter Lagerkörper 100 in einer ersten und in einer zweiten in einer Gehäuseeinheit 96, 96', 96" ausgebildeten Führungsnut 102 linearbeweglich geführt, die als eine Führungsfuge wirkt und die zu der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 bzw. zu der Formsymmetrieachse 36 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 parallel ist. Ein jeder Lagerkörper 100 weist dabei einen Rohrstutzen 98 auf, durch den ein flügelarmförmiges Halteelement 90 des Drosselkörpers 32 aus dem Strömungskanal 18 heraus formschlüssig nach außen ragen kann. Die in einer Gehäuseeinheit 96, 96', 96" geführten Lagerkörper 100 bewirken das Zentrieren des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 in dem Strömungskanal 18, so dass die Formsymmetrieachse 36 des Drosselkörpers 32 und die Längsachse 20 des Strömungskanals 18 zusammenfallen.
Die 13 ist eine vergrößerte Teilansicht des mit dem Pfeil XIII kenntlich gemachten Bereichs des in der 5 gezeigten Schnitts der Vorrichtung 10. An einer Gehäuseeinheit 96, 96', 96" sind jeweils Gleitdichtungen 104 festgelegt, die das entsprechende Langloch 92 umgeben, so dass gasförmiges Fluid, das aus dem Strömungskanal 18 durch ein Langloch in den Zwischenraum 105 zwischen einer Gehäuseeinheit 96, 96' und 96" und einem Lagerkörper 100 gelangt, aufgrund der Dichtwirkung der Gleitdichtungen 104 und der Dichtwirkung der Rohrstutzen 98 nicht aus dem Gehäuse 12 der Vorrichtung 10 in das Freie gelangen kann.
Die 14 ist eine Ansicht des Drosselkörpers 32 in einer Explosionsdarstellung. Der Drosselkörper 32 ist aus einem ersten Drosselkörpersegment 106, einem zweiten Drosselkörpersegment 106' und einem dritten Drosselkörpersegment 106" zusammengesetzt. Die Drosselkörpersegmente 106, 106', 106" sind dabei zueinander identisch. In der 15 ist ein Längsschnitt des Drosselkörpers 32 entlang der Formsymmetrieachse 36 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 zu sehen. Die Halteelemente 90 des Drosselkörpers 32 sind jeweils als fluiddichte Hohlkörper ausgeführt. Sie haben, wie die 15 zeigt, einen mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 kommunizierenden Halteelementhohlraum 108 und weisen jeweils einen als Messnippel ausgebildeten Anschlussabschnitt 109 auf, der eine mit dem Halteelementhohlraum 108 kommunizierende Öffnung hat. Der Anschlussabschnitt 109 eines Halteelements 90 ist für das Anschließen der Fluidleitungen 80, 82 für das Erfassen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal 18 und der Staudruckfluidleitung 84 zu der Messeinrichtung 58 ausgelegt. Die in der 1 gezeigten Fluidleitungen 80, 82 verbinden die Messeinrichtung 58 für das Übertragen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal 18 der Vorrichtung 10 über einen Halteelementhohlraum 108 mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32. Die in der 1 gezeigte Staudruckfluidleitung 84 hat einen ersten Abschnitt 84', der von der Messeinrichtung 58 kommend mit dem Anschlussabschnitt 109 des Halteelements 90 verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt 84" der, wie in der 15 zu sehen, durch den Halteelementhohlraum 108 in dem dritten Drosselkörpersegment 106" und den Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 zu der Staudruckmessstelle 67 für das Erfassen des Staudrucks p_stau in dem Strömungskanal 18 geführt ist.
Die 16 zeigt eine zweite Vorrichtung 10' zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage. Aufbau und Funktion der zweiten Vorrichtung 10' entsprechen grundsätzlich dem Aufbau und der Funktion der vorstehend beschriebenen ersten Vorrichtung 10. Soweit Baugruppen und Elemente der Vorrichtung 10' den Baugruppen und Elementen der vorstehend beschriebenen ersten Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage entsprechen, sind diese durch die gleichen Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
Auch die zweite Vorrichtung 10' weist zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V ein Gehäuse 12 auf, das eine Eintrittsöffnung 14 für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung V und eine Austrittsöffnung 16 für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung V hat. In dem Gehäuse 12 ist für die gasförmige Fluidströmung V ein Strömungskanal 18 ausgebildet, der eine Längsachse 20 hat und der von der Eintrittsöffnung 14 zu der Austrittsöffnung 16 des Gehäuses 12 erstreckt ist. Der Strömungskanal 18 verbindet die Eintrittsöffnung 14 mit der Austrittsöffnung 16 des Gehäuses 12. In der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V gibt es wiederum einen Drosselkörper 32', der in dem Strömungskanal 18 verlagerbar angeordnet ist und dort in der Richtung des Doppelpfeils 52 parallel zu der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 bewegt werden kann. Auch der Drosselkörper 32' hat einen stromlinienförmigen Rumpf 34 und ist durch den einen ersten Strömungskanalabschnitt 26 des Strömungskanals 18 hindurch erstreckt. In der Rumpfwand 35 des Drosselkörpers 32' ist ein elastisches Dichtelement 33' aufgenommen.
Durch Verlagern des Drosselkörpers 32' in dem Strömungskanal 18 in der Richtung des Doppelpfeils 52 lässt sich der freie Strömungskanalquerschnitt Q am Ort der größten Krümmung der Innenkontur der Wand 54 des Strömungskanals 18 in der Ebene seines Längsschnitts entlang der in mit der Längsachse 20 fluchtenden Formsymmetrieachse 36 in dem ersten Strömungskanalabschnitt 26 zwischen dem Wert Q = Qmin = 0, bei der das in der Rumpfwand 35 des Drosselkörpers 32' aufgenommene elastische Dichtelement 33' an einem Abschnitt der Wand 54 des Strömungskanals 18 anliegt, so dass der Strömungskanal 18' mittels des Drosselkörpers 32' fluiddicht versperrt wird, und einem Maximalwert Q = Qmax einstellen.
An der Eintrittsöffnung 14 und der Austrittsöffnung 16 des Gehäuses 12 der Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V bewirkt der in der 1 kenntlich gemachte Nenndurchmesser N des Strömungskanals 18 einen freien Querschnitt, der einer Differenz des freien Querschnitts des Strömungskanals an seiner breitetesten Stelle mit dem Durchmesser D_Max verringert um die Querschnittsfläche des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32' an seiner breitesten Stelle 70 mit dem größten Durchmesser Dmax entspricht.
Für das Bestimmen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal 18 gibt es auch in der Vorrichtung 10' eine Messeinrichtung 58 mit einem Differenzdrucksensor 60. Der Differenzdrucksensor 60 hat einen Messwertausgang, der eine dem dynamischen Druck p_dyn = p_stau - pstat entsprechende Messspannung als Messignal V_ist bereitstellt. Wie die 16 zeigt, ist die Messeinrichtung 58 mit einer Regelbaugruppe 64 verbunden, die an einen Stellmotor 66 für das Verstellen des Drosselkörpers 32' in dem Strömungskanal 18 angeschlossen ist. Die Regelbaugruppe 64 vergleicht die dem dynamischen Druck pdyn entsprechende Messspannung V_ist mit einer Sollspannung V_soll , die über die Rechnereinheit 62 eingestellt werden kann, und stellt ein dem Stellmotor 66 zugeführtes Stellsignal S für das Verstellen des Drosselkörpers 32 bereit, um den Volumenstrom I der Fluidströmung V in dem Strömungskanal 18 damit auf einen vorgebbaren Sollwert I_soll zu regeln.
Die Messeinrichtung 58 bestimmt den dynamischen Druck p_dyn = p_stau - pstat in dem Strömungskanal 18 aus einem an dem Drosselkörper 32' an einer an der Spitze 38 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32' angeordneten Staudruckmessstelle 67 durch eine Staudrucköffnung 68 hindurch erfassten Staudruck p_stau und aus einem in einem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 an einer Messstelle 69 erfassten statischen Druck pstat, die über an dem Bauch 42 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 an der Stelle 70 des größten zu der Formsymmetrieachse 36 senkrechten Umfangs angeordnete Öffnungen 72 mit dem Strömungskanal 18 kommuniziert. Mittels der Messeinrichtung 58 wird der statische Druck pstat damit an den Öffnungen 72 im Bereich des zu der Formsymmetrieachse 36 senkrechten Umfangs des Drosselkörpers 32' bestimmt.
Die Staudruckmessstelle 67 ist an einem der Eintrittsöffnung 14 des Gehäuses 12 der Vorrichtung 10 zugewandten Ort auf der Oberfläche des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32 angeordnet, dessen Abstand von der Eintrittsöffnung 14 kleiner ist als beliebige andere Orte auf der Oberfläche des Rumpfs 34.
Der Differenzdrucksensor 60 enthält ein piezoelektrisches Formelement 74, das ein erstes Messvolumen 76 von einem zweiten Messvolumen 78 trennt. Das erste Messvolumen 76 des Differenzdrucksensors 60 ist über eine erste und zweite Fluidleitung 80, 82 für das Übertragen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal 18 mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32' verbunden. Das zweite Messvolumen 78 ist über eine Staudruckfluidleitung 84 mit der Staudruckmessstelle 67 an dem Drosselkörper 32 verbunden.
Bei einer Differenz des statischen Drucks pstat in dem ersten Messvolumen 76 und des Staudrucks p_stau in dem zweiten Messvolumen 78 erfährt das piezoelektrische Formelement 74 in dem Differenzdrucksensor 60 eine Verformung. Aufgrund dieser Verformung erzeugt das piezoelektrische Formelement 74 eine von dieser Verformung abhängige elektrische Spannung als ein Messsignal V_ist , die der Differenz des Drucks in dem ersten Messvolumen 76 und des Drucks in dem zweiten Messvolumen 78 entspricht.
Die 17 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Vorrichtung 10'. In der 18 und 19 sind perspektivische Teilansichten der zweiten Vorrichtung 10' zu sehen.
An dem Drosselkörper 32' sind drei Halteelemente 90' angeschlossen, die einen fluiddichten Rohrkörper mit einem an die Rumpfwand 35 des Drosselkörpers 32' angeschlossenen bogenförmigen Halteabschnitt 92' sowie einem zu der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 parallelen Linearführungsabschnitt 94' haben. Die 20 und die 21 zeigen perspektivische Ansichten des Drosselkörpers 32'.
Die Halteelemente 90' des Drosselkörpers 32' haben, wie die 16 zeigt, einen mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32' kommunizierenden Halteelementhohlraum 108 und weisen jeweils einen als Messnippel ausgebildeten Anschlussabschnitt 109 für eine der Fluidleitungen 80, 82, 84 auf, der eine mit dem Halteelementhohlraum 108 kommunizierende Öffnung hat.
Der Anschlussabschnitt 109 eines Halteelements 90' ist für das Anschließen der Fluidleitungen 80, 82 für das Erfassen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal 18 und der Staudruckfluidleitung 84 zu der Messeinrichtung 58 ausgelegt. Die in der 16 gezeigten Fluidleitungen 80, 82 verbinden die Messeinrichtung 58 für das Übertragen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal 18 der Vorrichtung 10 über einen Halteelementhohlraum 108 mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32'.
Die in der 16 gezeigte Staudruckfluidleitung 84 hat einen ersten Abschnitt 84', der von der Messeinrichtung 58 kommend mit dem Anschlussabschnitt 109 des Halteelements 90 verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt 84" der, wie in der 15 zu sehen, durch den Halteelementhohlraum 108 in dem dritten Drosselkörpersegment 106" und den Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 zu der Staudruckmessstelle 67 für das Erfassen des Staudrucks p_stau in dem Strömungskanal 18 geführt ist.
Das Gehäuse 12 der Vorrichtung 10' zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V weist zwölf an Flanschabschnitten 95 durch Schrauben miteinander fluiddicht verbundene erste, zweite und dritte Gehäuseeinheiten 96, 96' und 96" auf, welche die Wand des Strömungskanals 18 in der Vorrichtung 10 bilden. In der Wand der ersten Gehäuseeinheiten 96 ist jeweils eine Öffnung ausgebildet, durch welches jeweils der zu der Längsachse 20 des Strömungskanals 18 parallele Rohrkörperabschnitt 94' eines der Halteelemente 90 des Drosselkörpers 32' ragt. Ein jeder Linearführungsabschnitt 94' ist dabei linearbeweglich durch ein ringförmiges Dichtelement 98' hindurch geführt, das in einer Öffnung 100' an einem einer dritten Gehäuseeinheit 96" zugewandten Flanschabschnitt 95 einer zweiten Gehäuseeinheit 96' aufgenommen ist. Der Linearführungsabschnitt 94' durchgreift eine in der Wand der dritten Gehäuseabschnitte 96" ausgebildete erste Bohrung 102' sowie eine zweite Bohrung 104' in einem an den dritten Gehäuseeinheiten 96' festgelegten Ringkörper 107'. Die Öffnung in der Wand der ersten Gehäuseeinheiten 96 sowie die erste und zweite Bohrung 102', 104' bilden jeweils eine Linearführung für den sie durchgreifenden jeweiligen Linearführungsabschnitt 94' der Halteelemente 90'.
Mittels der Halteelemente 90' wird der Rumpf 34 des Drosselkörpers 32' in der Mitte des Strömungskanals 18 so gehalten, dass die Formsymmetrieachse 36 des Rumpfs 34 des Drosselkörpers 32' und die Längsachse 20 des Strömungskanals 18 zusammenfallen. Eine Verlagerung des Drosselkörpers 32' in der Richtung der Längsachse 20 zu der Austrittsöffnung 16 hin verringert den freien Querschnitt Qfrei des Strömungskanals 18 so lange, bis der Rumpf 34 des Drosselkörpers 32' mit der Oberfläche 24 des Strömungskanals 18 in Kontakt gerät und den Strömungskanal 18 sperrt. Umgekehrt bewirkt ein Verlagern des Drosselkörpers 32' entlang der Längsachse 20 in der zu der Eintrittsöffnung 14 weisenden Richtung, dass sich der freie Querschnitt Qfrei des Strömungskanals 18 auf einen Maximalwert vergrößert. Die Geometrie der Halteelemente 90' mit dem bogenförmigen Halteabschnitt 92' und dem Linearführungsabschnitt 94' ermöglicht, dass sich in einer durch den Strömungskanal 18 strömenden Fluidströmung V aufgrund der Halteelemente 90 des Drosselkörpers 32' kaum oder keine Turbulenzen ausbilden.
Die Halteelemente 90' haben, wie die 16 zeigt, einen mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 kommunizierenden Halteelementhohlraum 108 und weisen jeweils einen als Messnippel ausgebildeten Anschlussabschnitt 109 auf, der eine mit dem Halteelementhohlraum 108 kommunizierende Öffnung hat. Der Anschlussabschnitt 109 eines Halteelements 90 ist für das Anschließen der Fluidleitungen 80, 82 für das Erfassen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal 18 und der Staudruckfluidleitung 84 zu der Messeinrichtung 58 ausgelegt. Die in der 16 gezeigten Fluidleitungen 80, 82 verbinden die Messeinrichtung 58 für das Übertragen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal 18 der Vorrichtung 10 über einen Halteelementhohlraum 108 mit dem Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32'. Die in der 1 gezeigte Staudruckfluidleitung 84 hat einen ersten Abschnitt 84', der von der Messeinrichtung 58 kommend mit dem Anschlussabschnitt 109 des Halteelements 90 verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt 84" der, wie in der 15 zu sehen, durch den Halteelementhohlraum 108 in dem dritten Drosselkörpersegment 106" und den Hohlraum 55 des Drosselkörpers 32 zu der Staudruckmessstelle 67 für das Erfassen des Staudrucks p_stau in dem Strömungskanal 18 geführt ist.
Die 22 zeigt eine dritte Vorrichtung 110 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage. Soweit Baugruppen und Elemente der Vorrichtung 110 den Baugruppen und Elementen der vorstehend beschriebenen ersten Vorrichtung 10 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage entsprechen, sind diese durch Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht, die gegenüber den in der Beschreibung der ersten Vorrichtung 10 verwendeten Bezugszeichenzahlen um die Zahl 100 erhöht sind.
Auch die Vorrichtung 110 hat ein Gehäuse 112, das eine Eintrittsöffnung 114 für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung V und eine Austrittsöffnung 116 für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung V aufweist, in dem ein in die Längsachse 120 erstreckter Strömungskanal 118 ausgebildet ist.
Die 23 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung 110. Die 24 zeigt einen Längsschnitt der Vorrichtung entlang der Linie XVIII - XVIII aus 23. Die 24 ist eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung 110. In der 25 ist ein zu dem Längsschnitt der 24 senkrechter Längsschnitt zu sehen.
Der Strömungskanal 118 verbindet die Eintrittsöffnung 114 mit der Austrittsöffnung 116 des Gehäuses 112 und hat anders als der Strömungskanal 18 der Vorrichtung 10 einen eckigen und keinen kreisrunden Querschnitt. Die Längsachse 120 des Strömungskanals 118 ist eine Spiegelsymmetrieachse, d. h. durch eine Achsspiegelung an dieser Längsachse 120 wird der Strömungskanal 118 in sich selbst überführt.
Der Strömungskanal 118 hat zwei zueinander parallele Seitenwände 119, 119'. In einem ersten Strömungskanalabschnitt 126 ist der Strömungskanal 118 entlang seiner Längsachse 120 in der zu der Austrittsöffnung 116 weisenden Richtung verjüngt. Dabei nimmt der senkrechte Querschnitt des Strömungskanals 118 von der Eintrittsöffnung 114 kommend in der Richtung der Längsachse 120 zu der Austrittsöffnung 116 hin in dem ersten Strömungskanalabschnitt 126 fortlaufend ab.
Zwischen dem ersten Strömungskanalabschnitt 126 und der Eintrittsöffnung 114 weist der Strömungskanal 118 einen zweiten Strömungskanalabschnitt 128 auf, in dem sich der Strömungskanal 118 von der Eintrittsöffnung 114 ausgehend in der Richtung der Längsachse 120 zu der Austrittsöffnung 116 hin fortlaufend erweitert. Darüber hinaus hat der Strömungskanal 118 einen dritten Strömungskanalabschnitt 130, in dem sich der Strömungskanal 118 in der Richtung seiner Längsachse 120 von der Eintrittsöffnung 114 kommend zu der Austrittsöffnung 116 hin erweitert. Dieser dritte Strömungskanalabschnitt 130 des Strömungskanals 118 ist zwischen dem ersten Strömungskanalabschnitt 126 und der Austrittsöffnung 116 angeordnet. Er ist auf dessen zu der Austrittsöffnung 116 weisenden Seite an den ersten Strömungskanalabschnitts 126 angeschlossen.
In der Vorrichtung 110 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V gibt es einen Drosselkörper 132. Der Drosselkörper 132 ist in dem Strömungskanal 118 verlagerbar angeordnet. Der Drosselkörper 132 hat einen stromlinienförmigen Rumpf 134 und ist durch den ersten Strömungskanalabschnitt 126 des Strömungskanals 118 hindurch erstreckt. Der Rumpf 134 des Drosselkörpers 132 ist ein Hohlkörper, der zu der mit der Längsachse 120 des Strömungskanals 118 fluchtenden Formsymmetrieachse 136 spiegelsymmetrisch ist.
Der Rumpf 134 des Drosselkörpers 132 hat eine Spitze 138 und einen Schwanz 140. Zwischen der Spitze 138 und dem Schwanz 140 hat der Rumpf 134 einen Bauch 142, in dem der zu der Formsymmetrieachse 136 senkrechte Durchmesser D maximal ist.
Der Drosselkörper 132 hat Halteelemente 190, die das Gehäuse 112, wie in der 27 zu sehen durchsetzen und die an eine Trägereinrichtung 186 angeschlossen sind. Die Halteelemente 190 sind in dem Gehäuse 112 mittels zweier Lagerkörper 200 gehalten, die über eine Gleitdichtung 204 zu dem Strömungskanal 118 abgedichtet sind.
Durch Verlagern des Drosselkörpers 132 in dem Strömungskanal 118 in der Richtung des Doppelpfeils 152 lässt sich der freie Strömungskanalquerschnitt Q am Ort der größten Krümmung der Innenkontur der Wand 154 des Strömungskanals 118 in der Ebene seines Längsschnitts entlang der Formsymmetrieachse 136 in dem ersten Strömungskanalabschnitt 126 zwischen dem Wert Q = Qmin = 0 und einem Maximalwert Q = Qmax einstellen.
Im Bereich der Eintrittsöffnung 114 und im Bereich der Austrittsöffnung 116 ragen in den Strömungskanal 118 Strömungskanallamellen 156, die zueinander und zu der Längsachse 120 des Strömungskanals 118 parallel sind. Die Strömungskanallamellen 156 erheben sich stetig aus der Oberfläche 124 der zu den Seitenwänden 119, 119' senkrechten Wände des Strömungskanals 118. Sie haben in der Ebene eines Längsschnitts entlang der Längsachse 120 des Strömungskanals 118 eine bogenförmige Kontur.
Die Stromlinienform des Rumpfs 134 des Drosselkörpers 132 und die an dessen Rumpf 134 angeordneten Drosselkörperlamellen 150 bewirken zusammen mit den an der Wand des Strömungskanals 118 festgelegten Strömungskanallamellen 156, die in den Strömungskanal 118 ragen, dass die durch den Strömungskanal 118 geführte gasförmige Fluidströmung V vor, an und hinter dem Drosselkörper 132 keine oder nur geringe Turbulenzen ausbildet.
Für das Bestimmen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal 118 gibt es in der Vorrichtung 110 eine Messeinrichtung 158 mit einem Differenzdrucksensor 160 mit einem Messwertausgang, der eine dem dynamischen Druck pdyn entsprechende Messspannung als ein Messsignal V_ist bereitstellt. In einer Rechnereinheit 162 kann dieses Messsignal V_ist in den Volumenstrom I der durch den Strömungskanal 118 geführten Fluidströmung V überführt werden. Der Differenzdrucksensor 160 hat den vorstehend anhand der 1 beschriebenen Aufbau.
Wie die 22 zeigt, ist die Messeinrichtung 158 mit einer Regelbaugruppe 164 verbunden, die an einen Stellmotor 166 für das Verstellen des Drosselkörpers 132 in dem Strömungskanal 118 angeschlossen ist. Die Regelbaugruppe 164 vergleicht die dem dynamischen Druck pdyn entsprechende Messspannung V_ist mit einer Sollspannung V_soll , die über die Rechnereinheit 162 eingestellt werden kann und stellt ein dem Stellmotor 166 zugeführtes Stellsignal S für das Verstellen des Drosselkörpers 132 bereit, um den Volumenstrom I der Fluidströmung V in dem Strömungskanal 118 damit auf einen vorgebbaren Sollwert I_soll zu regeln.
Wie in der 22 und 26 zu sehen, bestimmt die Messeinrichtung 158 den dynamischen Druck p_dyn = p_stau - pstat in dem Strömungskanal 118 aus einem in dem Drosselkörper 132 in einem mit an der Spitze 138 des Rumpfs 134 des Drosselkörpers 132 angeordneten Staudruckmessstelle 167 kommunizierenden Staudruckhohlraum 153 erfassten Staudruck p_stau und aus einem in einem von dem Staudruckhohlraum 153 hermetisch getrennten Hohlraum 155 des Drosselkörpers 132 an einer Messstelle 169 erfassten statischen Druck pstat, der über an dem Bauch 142 des Rumps 134 des Drosselkörpers 132 an der Stelle 170 des größten zu der Formsymmetrieachse 136 senkrechten Umfangs angeordnete Öffnungen 172 mit dem Strömungskanal 118 kommuniziert. Mittels der Messeinrichtung 158 wird der statische Druck pstat damit an den Öffnungen 172 im Bereich des zu der Formsymmetrieachse 136 senkrechten Umfangs des Drosselkörpers 132 bestimmt.
Die Staudruckmessstelle 167 ist in dem Staudruckhohlraum 153 des Drosselkörpers 132 angeordnet, der mit an der Spitze 138 des Drosselkörpers 132 ausgebildeten Staudrucköffnungen 168 kommuniziert und der von dem Hohlraum 155 in dem Drosselkörper 132 getrennt ist. Die Staudrucköffnungen 168 befinden sich an einem der Eintrittsöffnung 114 des Gehäuses 112 der Vorrichtung 110 zugewandten Ort auf der Oberfläche des Rumpfs 134 des Drosselkörpers 132, dessen Abstand von der Eintrittsöffnung 114 kleiner ist als beliebige andere Orte auf der Oberfläche des Rumpfs 134.
In dem Strömungskanal 118 ist der Drosselkörper 132, wie insbesondere die 24 und die 26 zeigen, an Halteelementen 190 gehalten, die einen parallel zu der Längsachse 120 des Strömungskanals 118 linearbeweglich verlagerbaren, mittels wenigstens einer Gleitdichtung 197 zum dem Strömungskanal 118 abgedichteten Lagerkörper 200 durchsetzen, die an einer an das Gehäuse 112 angeschlossenen Trägereinrichtung 186 festgelegt sind. Der Drosselkörper 132 kann in dem Strömungskanal 118 mittels einer Einrichtung 194 für das Verstellen des Drosselkörpers 132 relativ zu dem Gehäuse 112 bewegt werden, die ein mit der Trägereinrichtung 186 fest verbundenes Stellglied 189 hat. Wie die 22 zeigt, enthält auch die Einrichtung 194 für das Verstellen des Drosselkörpers 132 hierfür einen Stellmotor 166.
Wenn die Trägereinrichtung 186 eine Bewegung entlang der Längsachse 120 zu der Eintrittsöffnung 114 hin ausführt, bewegt sich der Drosselkörper 132 ebenfalls auf die Eintrittsöffnung 114 zu. Hierdurch wird der freie Querschnitt Qfrei des Strömungskanals 118 verändert, der zwischen dem Rumpf 134 des Drosselkörpers 132 und der Oberfläche 124 des Strömungskanals 118 in dem ersten Strömungskanalabschnitt 126 ausgebildet ist.
Die 27 zeigt eine raumlufttechnische Anlage 250, die für das Belüften mehrerer Räume 252 dient. In jedem Raum 252 ist eine Vorrichtung 254 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V angeordnet. Die raumlufttechnische Anlage 250 enthält ein zentrales Lüftungsgerät 256, das über einen ersten Anschluss 258 Vorortluft und über einen zweiten Anschluss 260 Außenluft erhält. Das zentrale Lüftungsgerät 256 stellt an einem dritten Anschluss 262 Zuluft bereit, die über eine Zuluftleitung 264 durch eine Vorrichtung 266 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einem Hauptstrang zu den Vorrichtungen 254 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einem jeden Raum 252 Zuluft zuführt. In der raumlufttechnischen Anlage 250 erhält das zentrale Lüftungsgerät 256 über eine Abluftleitung 268 an einem vierten Anschluss 270 Abluft, die in dem zentralen Lüftungsgerät 256 aufbereitet wird, um dann an dem mit der Zuluftleitung 264 verbundenen dritten Anschluss 262 wieder als Zuluft bereitzustehen.
Zusammenfassend sind die folgenden bevorzugten Merkmale der Erfindung festzuhalten: Eine Vorrichtung 10, 10', 110 zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung V in einer raumlufttechnischen Anlage 250 hat eine Gehäuse 12, 112, das eine Eintrittsöffnung 14, 114 für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung V und eine Austrittöffnung 16, 116 für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung V aufweist. In dem Gehäuse 12, 112 ist ein von der Eintrittsöffnung 14, 114 zu der Austrittsöffnung 16, 116 erstreckter Strömungskanal 18, 18', 118 für die gasförmige Fluidströmung V ausgebildet, der eine Längsachse 20, 120 hat. Die Vorrichtung 10, 10', 110 enthält einen in dem Strömungskanal 18, 18', 118 angeordneten bewegbaren Drosselkörper 32, 32', 132. Der Strömungskanal 18, 18', 118 weist einen sich entlang der Längsachse 20, 120 zu der Austrittsöffnung 16, 116 hin verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt 26, 126 auf. Der Drosselkörper 32, 32', 132 ist für das Einstellen des freien Strömungskanalquerschnitts in dem sich verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt 26, 126 in der Richtung der Längsachse 20, 120 des Strömungskanals 18, 118 verlagerbar.
Bezugszeichenliste

10: erste Vorrichtung
10': zweite Vorrichtung
12: Gehäuse
14: Eintrittsöffnung
16: Austrittsöffnung
18, 18': Strömungskanal
20: Längsachse
22: Innenwand
24: Oberfläche
26: erster Strömungskanalabschnitt
28: zweiter Strömungskanalabschnitt
30: dritter Strömungskanalabschnitt
32, 32': Drosselkörper
33': elastisches Dichtelement
34: stromlinienförmiger Rumpf
35: Rumpfwand
36: Formsymmetrieachse
38: Spitze
40: Schwanz
42: Bauch
44, 46, 48: Bereich
50: Drosselkörperlamellen
52: Doppelpfeil
54: Wand des Strömungskanals
55: Hohlraum des Drosselkörpers
56: Strömungskanallamellen
58: Messeinrichtung
60: Differenzdrucksensor
62: Rechnereinheit
64: Regelbaugruppe
66: Stellmotor
67: Staudruckmessstelle
68: Staudrucköffnung
69: Messstelle
70: Stelle
72: Öffnung
74: piezoelektrisches Formelement
76: erstes Messvolumen
78: zweites Messvolumen
80: erste Fluidleitung
82: zweite Fluidleitung
84: Staudruckfluidleitung
84': erster Abschnitt
84": zweiter Abschnitt
86: Trägereinrichtung
88: kreisringförmiger Abschnitt
89: Stellglied
90, 90': Halteelement
92: Langloch
92': bogenförmiger Halteabschnitt
94: Einrichtung für das Verstellen
94': Linearführungsabschnitt
95: Flanschabschnitt
96, 96', 96": Gehäuseeinheit
97: Dichtelement
98: Rohrstutzen
98': ringförmiges Dichtelement
99: Nut
100: Lagerkörper
100': Öffnung
102: Führungsnut
102': erste Bohrung
104: Gleitdichtung
104': zweite Bohrung
105: Zwischenraum
106, 106', 106": Drosselkörpersegment
107': Ringkörper
108: Halteelementhohlraum
109: Anschlussabschnitt
110: dritte Vorrichtung
112: Gehäuse
114: Eintrittsöffnung
116: Austrittsöffnung
118: Strömungskanal
119, 119': Seitenwand
120: Längsachse
124: Oberfläche
126: erster Strömungskanalabschnitt
128: zweiter Strömungskanalabschnitt
130: dritter Strömungskanalabschnitt
132: Drosselkörper
134: stromlinienförmiger Rumpf
136: Formsymmetrieachse
138: Spitze
140: Schwanz
142: Bauch
150: Drosselkörperlamellen
152: Doppelpfeil
153: Staudruckhohlraum
154: Wand des Strömungskanals
155: Hohlraum
156: Strömungskanallamellen
158: Messeinrichtung
160: Differenzdrucksensor
162: Rechnereinheit
164: Regelbaugruppe
166: Stellmotor
167: Staudruckmessstelle
168: Staudrucköffnung
169: Messstelle
170: Stelle
172: Öffnung
180: erste Fluidleitung
182: zweite Fluidleitung
184: Staudruckfluidleitung
186: Trägereinrichtung
189: Stellglied
190: Halteelement
194: Einrichtung für das Verstellen
197: Gleitdichtung
200: Lagerkörper
204: Gleitdichtung
250: raumlufttechnische Anlage
252: Raum
254: Vorrichtung
256: zentrales Lüftungsgerät
258: erster Anschluss
260: zweiter Anschluss
262: dritter Anschluss
264: Zuluftleitung
266: Vorrichtung
268: Abluftleitung
270: vierter Anschluss
D: senkrechter Durchmesser
I: Volumenstrom
I_soll: vorgebbaren Sollwert
L: Länge
N: Nenndurchmesser
p_dyn: dynamischer Druck
p_stat: statischen Druck
p_stau: Staudruck
Q: freier Strömungskanalquerschnitt
Q_frei: freier Querschnitt
S: Stellsignal
V: gasförmige Fluidströmung
V_ist: Messsignal / Messspannung
V_soll: Sollspannung
v: mittlere Strömungsgeschwindigkeit
α: Azimutwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2542160 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (10, 10', 110) zum Einstellen einer gasförmigen Fluidströmung (V) in einer raumlufttechnischen Anlage (250), mit einem Gehäuse (12, 112), das eine Eintrittsöffnung (14, 114) für das Eintreten der gasförmigen Fluidströmung (V) und eine Austrittöffnung (16, 116) für das Austreten der gasförmigen Fluidströmung (V) hat, mit einem von der Eintrittsöffnung (14, 114) zu der Austrittsöffnung (16, 116) erstreckten Strömungskanal (18, 18', 118) für die gasförmige Fluidströmung (V), der eine Längsachse (20, 120) hat, und mit einem in dem Strömungskanal (18, 118) angeordneten bewegbaren Drosselkörper (32, 32', 132), dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (18, 118) einen sich entlang der Längsachse (20, 120) zu der Austrittsöffnung (16, 116) hin verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt (26, 126) aufweist und der Drosselkörper (32, 32', 132) für das Einstellen des freien Strömungskanalquerschnitts (Q) in dem sich verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt (26, 126) in der Richtung der Längsachse (20, 120) des Strömungskanals (18, 18', 118) verlagerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (18, 18', 118) einen zweiten sich in der Richtung der Längsachse (20, 120) zu der Austrittsöffnung (16, 116) erweiternden Strömungskanalabschnitt (28, 128) aufweist, der zwischen der Eintrittsöffnung (14, 114) und dem sich verjüngenden ersten Strömungskanalabschnitt (26, 126) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch in der Richtung der Längsachse (20, 120) erstreckte Strömungskanallamellen (56, 156), die in dem ersten Strömungskanalabschnitt (26, 126) in den Strömungskanal (18, 18', 118) ragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (18, 18', 118) einen sich in der Richtung der Längsachse (20, 120) zu der Austrittsöffnung (16, 116) hin erweiternden dritten Strömungskanalabschnitt (30, 130) aufweist, der sich an den in der Längsachse (20, 120) zu der Austrittsöffnung (16, 116) hin verjüngten ersten Strömungskanalabschnitt (26, 126) auf dessen zu der Austrittsöffnung (16, 116) weisenden Seite anschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper (32, 32', 132) entlang der Längsachse (20, 120) durch den ersten Strömungskanalabschnitt (26, 126) hindurch erstreckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper (32, 32', 132) einen stromlinienförmigen Rumpf (34, 134) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (34, 134) des Drosselkörpers (32, 32', 132) eine mit der Längsachse (20, 120) des Strömungskanals (18, 18', 118) fluchtende Formsymmetrieachse (36, 136) aufweist, wobei der Rumpf (34, 134) zu der Formsymmetrieachse (36, 136) spiegelsymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper (32, 32', 132) in wenigstens einer Einstellung den Strömungskanal (18, 18', 118) sperrt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper (32, 32', 132) auf seiner der Austrittsöffnung (16, 116) zugewandten Seite in der Richtung der Längsachse (20, 120) erstreckte Drosselkörperlamellen (50, 150) aufweist, die in den Strömungskanal (18, 18', 118) ragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Trägereinrichtung (86, 186) für das Halten des Drosselkörpers (32, 32', 132) in dem Strömungskanal (18, 18', 118).
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkörper (32, 32', 132) in den Strömungskanal (18, 18', 118) ragende Halteelemente (90, 90', 190) aufweist, die an die Trägereinrichtung (86, 186) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (90, 90', 190) das Gehäuse (12, 112) durchsetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12, 112) parallel zu der Längsachse (20, 120) des Strömungskanals linearbeweglich verlagerbare Lagerkörper (100, 200) für das Lagern der Halteelemente (90, 90', 190) aufweist, die mittels wenigstens einer Gleitdichtung (104, 204) zu dem Strömungskanal (18, 18', 118) abgedichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (90') jeweils einen an eine Rumpfwand (35) des Drosselkörpers (32') angeschlossenen Halteabschnitt (92') und einen zu der Längsachse (20) des Strömungskanals (18) parallelen Linearführungsabschnitt (94') haben, der eine in dem dem ersten Strömungskanalabschnitt (26) ausgebildete Öffnung (100') in dem Gehäuse (12) des Strömungskanals (18) durchgreift.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearführungsabschnitt (94') durch die Öffnung (100') in dem Gehäuse (12) linearbeweglich geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearführungsabschnitt (94') mittels eines Dichtelements (98') zu dem Gehäuse (12) abgedichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (18) eine Wand (35) hat und an dem Drosselkörper (32) ein Dichtelement (33') aufgenommen ist, das durch Verlagern des Drosselkörpers (32') an einen die Längsachse (20) des Strömungskanals (18) umgebenden Abschnitt der Wand (54) des Strömungskanals (18) angelegt werden kann, um den Strömungskanal (18) mittels des Drosselkörpers (32) fluiddicht zu sperren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (94, 194) für das Verstellen des Drosselkörpers (32, 32', 132) in dem Strömungskanal (18, 18', 118).
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (94, 194) für das Verstellen des Drosselkörpers (32, 32', 132) zu dem Gehäuse (12, 112) ortsfest angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (94, 194) für das Verstellen des Drosselkörpers (32, 32', 132) an dem Gehäuse (12, 112) festgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (94, 194) für das Verstellen des Drosselkörpers (32, 32', 132) einen Stellmotor (66, 166) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung (58, 158) für das Bestimmen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal (18, 18', 118) und eine Rechnereinheit (62, 162), die ein dem dynamischen Druck pdyn entsprechendes Messsignal (V_ist) in eine gesuchte mittlere Strömungsgeschwindigkeit (v) einer gasförmigen Fluidströmung (V) in dem Strömungskanal (18, 18', 118) überführt.
Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine Regelbaugruppe (64, 164), die das dem dynamischen Druck pdyn entsprechende Messsignal V_ist der Messeinrichtung (58, 158) mit einem Sollwert V_soll vergleicht, der einer vorgegebenen mittleren Strömungsgeschwindigkeit (v) in dem Strömungskanal (18, 18', 118) entspricht, und die dem Stellmotor (66, 166) ein von dem Messsignal V_ist und der Sollwert V_soll abhängiges Stellsignal S für das Verstellen des Drosselkörpers (32, 32', 132) zuführt, um damit das Messsignal V_ist auf den Sollwert V_soll zu regeln.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung (58, 158) für das Bestimmen des dynamischen Drucks pdyn in dem Strömungskanal (18, 18', 118) und eine Rechnereinheit (62, 162), die ein dem dynamischen Druck pdyn entsprechendes Messsignal (V_ist) in eine gesuchte mittlere Strömungsgeschwindigkeit (v) einer gasförmigen Fluidströmung (V) in dem Strömungskanal (18, 18', 118) überführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (58, 158) den dynamischen Druck p_dyn in dem Strömungskanal (18, 18', 118) durch Erfassen des Staudrucks p_stau in dem Strömungskanal (18, 18', 118) an wenigstens einer an oder in dem Drosselkörper (32, 32', 132) angeordneten Staudruckmessstelle (67, 167) und durch Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal (18, 18', 118) an einer an oder in dem Drosselkörper (32, 32', 132) angeordneten Messstelle (69, 169) für das Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal (18, 18', 118) bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Messstelle (69, 169) für das Erfassen des statischen Drucks pstat in einem Hohlraum (55, 155) des Drosselkörpers (32, 32', 132) angeordnet ist, wobei der Hohlraum (55, 155) über eine oder mehrere der Oberfläche der Wand (54, 154) des Strömungskanals (18, 18', 118) zugewandte Öffnungen (72, 172) mit dem Strömungskanal (18, 18', 118) kommuniziert.
Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Staudruckmessstelle (167) in einem Staudruckhohlraum (153) des Drosselkörpers (132) angeordnet ist, wobei der Staudruckhohlraum (153) über eine oder mehrere der Eingangsöffnung des Strömungskanals (118) zugewandte Staudrucköffnungen (168) mit dem Strömungskanal (118) kommuniziert.
Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (72) in einem Bereich des Drosselkörpers (32) ausgebildet sind, in dem dessen Umfang in einer zu der Längsachse (20) des Strömungskanals (18) senkrechten Querschnittsebene maximal ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, gekennzeichnet durch eine von der wenigstens einen Staudruckmessstelle (67, 167) zu der Messeinrichtung (58, 158) geführten Fluidleitung (84, 184) und/oder von der wenigstens einen Messstelle (69, 169) für das Erfassen des statischen Drucks pstat in dem Strömungskanal (18, 18', 118) zu der Messeinrichtung (58, 158) geführten Fluidleitung (80, 82, 180, 182).
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (58, 158) außerhalb des Strömungskanals (18, 18', 118) angeordnet ist.
Raumlufttechnische Anlage (250) mit einem zentralen Lüftungsgerät (256), das an einem Zuluftanschluss für eine Zuluftleitung (264) eine gasförmige Fluidströmung (V) bereitstellt und mit wenigstens einer Vorrichtung (10, 10', 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 30, die in einer mit dem Zuluftanschluss (262) kommunizierenden Zuluftleitung (264) angeordnet ist.