DE2225402A1 - Luft-Konditionierungsvorrichtung - Google Patents

Luft-Konditionierungsvorrichtung

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DE2225402A1
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John Charles La Crosse Wis. Mcnabney (V.St.A.)
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Trane Co
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Description

"Luftkonditionierungsvorrichtung"
Die Erfindung bezieht sich auf· eine Luftkonditionierungsvorrichtungr durch die Luft etwa konstant der Temperatur in einen zu konditionierenden Eaum oder mehrere strömt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung derart "auszubilden, daß der Luftstrom einen gewissen Wert, der z.B. durch das Geräusch der durch die Vorrichtung hindurchströmenden Luft bestimmt sein kann, nicht überschreitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein
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Drosselorgan, das pneumatisch von einem Thermostat gesteuert wird, ein Fühlglied, das den Staudruck der einströmenden Luft erfaßt, und ein mit dem Fühlglied verbundenes druckempfindliches Element vorgesehen sind, das das Drosselorgan betätigt, wenn der Staudruck einen bestimmten Wert überschreitet.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zur Lösung der oben definierten Aufgabe keine elektrischen Organe verwendet werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung. In der Zeichnung veranschaulichen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung
In Fig. 1 ist mit 10 ein Luftstromsteuergerät bezeichnet, das eine Eingangsöffnung 12 und eine Ausgangsöffnung 14 aufweist. Innerhalb des Gerätes 10 befindet sich eine Platte 16 und ein Plattenbetätigungselement 18, das über Arme 19, 20 mit der Platte 16 verbunden ist. Das Element 18 weist einen Kolben 22 und eine Feder 24 auf, die auf den Kolben 22 wirkt. Die Feder 24 drückt den Kolben 22 in eine solche Richtung, . daß die Platte 16 geschlossen wird. Die der Feder 24 gegenüberliegende Seite des Kolbens 22 steht über eine Leitung 38, die bei 26 in das Element 18 mündet, mit einer Steuerleitung in Verbindung. Die Steuerluft drückt auf den Kolben 22 in einer solchen Richtung, daß sich die Platte 16 öffnet.
Die Steuerluft kommt von einer Hauptleitung 30 und strömt durch ein Drosselelement 32 und eine Leitung 34 zu dem Eingang der Leitung 38. Am Ende der Leitung 34 sitzt ein pneumatischer Thermostat 40. Die Luftmenge, die durch den Thermostat 40 strömt, wird durch ein temperaturempfindliches Ventil 42 gesteuert.
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Das Ausführungsbeispiel weist ferner eine druckempfindliche
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Vorrichtung 50 auf, Letztere ist in drei Kammern durch Membranen 52 und 54- geteilt. Die untere Kammer 51 verbindet eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende AusTaßleitung mit einer Verbindungsieitung 36» die ihrerseits mit der Steuerleitung 34 in Verbindung steht. Die mittlere Kammer ist über eine Leitung 44 mit der EingangsÖffnung 12 des Steuergerätes verbunden. Die obere Kammer 55 ist über eine Leitung 4-6 ebenfalls mit der Eingangs Öffnung 12 des Steuergerätes 10 verbunden.
Das Ende 4-7 der Leitung 4-4-, welches sich in der Eingangsöffnung 12 befindet,, ist zum einströmenden Luftstrom hin geöffnet j so daß mit der Leitung 44 der Staudruck der Luftströmung erfaßt wird. Die Leitung 46 weist ein Ende 49 auf, das senkrecht in den Luftstrom ragt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kammer 53 von einem hohen Druck und die Kammer 55 von einem niedrigen Druck beaufschlagt werden.
Die beiden Membranen 52 und 54- sind über einen Stempel 60 miteinander verbunden. Das untere Ende des letzteren kann eine Öffnung 61 der Leitung 36 verschließen. Der Stempel wird durch eine Feder 62, die durch eine Schraube 64- eingestellt werden kann, in seine Schließstellung gedrückt.
Das Steuergerät regelt den Luftstrom in Abhängigkeit von der Temperatur, die in einem zu konditionierenden Raum herrscht. Der Thermostat 4-0 befindet sich in diesem Raum. Durch das Gerät kann heiße oder kalte Luft strömen. Im folgenden sei angenommen, daß die durch das Gerät strömende Luft kälter ist als die in dem Raum befindliche Luft.
Steigt die Temperatur in dem Raum an, dann hat das zur Folge, daß das Ventil 4-2 sich zu der Öffnung hin bewegt und auf diese Weise die Luftmenge, die durch den Thermostaten strömt, redu-
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ziert wird. Dadurch wird der Druck, der auf den Stempel 22 wirkt, erhöht, so daß die Feder 24- zusammengedrückt wird und die Platte 16 über die Hebel 19 und 20 weiter geöffnet wird. Infolgedessen kann durch das Gerät 10 mehr Luft strömen; der zu konditionierende Raum wird gekühlt.
Fällt die Temperatur in dem Raum unter einen bestimmten Wert, so erfolgt das Umgekehrte: Das Ventil 4-2 bewegt sich von der Öffnung fort, so daß mehr Luft in den Thermostaten 4-0 strömt. Der Druck auf den Kolben 22 läßt nach und letzterer entlastet die Feder 24-, und die Platte 16 bewegt sich in Richtung auf ihre Schließstellung.
Die Vorrichtung arbeitet unter normalen Umständen einwandfrei, jedoch ergeben sich Schwierigkeiten bei außergewöhnlichen Umständen. Wenn sich z.B. in dem zu konditionierenden Raum ein Gerät mit großer Wärmeentwicklung befindet, so hat das zur Folge, daß sich die Platte 16 ganz oder beinahe ganz in ihre Offenstellung bewegt. Dadurch kann eine sehr große Luftmenge durch das Gerät 10 strömen. Es kann jedoch erwünscht sein, den Luftstrom auf einen kleineren Wert zu begrenzen. So kann es beispielsweise aus akkustischen Gründen zweckmäßig sein, daß sich .der Luftstrom innerhalb bestimmter Grenzen hält.
Eine solche Begrenzung wird durch die Vorrichtung 50 erreicht. Eine Erhöhung des Luftstromes durch die Eingangsöffnung 12 hat eine Erhöhung des Druckes in der mittleren Kammer 53 zur Folge. Zugleich reduziert sich der Druck in der oberen Kammer 55* Der Stempel 60 wird infolgedessen nach oben bewegt und die Öffnung 61 wird freigegeben. Infolgedessen kann Luft durch die Leitung 36, die untere Kammer 51 und die Öffnung 39 entweichen. Das hat zur Folge, daß der Druck, der auf den Kolben 22 wirkt, nachläßt und die Platte 16 sich mehr in ihre Schließstellung bewegt.
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Die Menge an Luft, die durch das Gerät 10 strömt, wird bei Schließen der Platte 16 reduzierte Dadurch wird die Differenz der Drucke in den Kammern 53 und 55 verringert, was zur Folge hat, daß der Stempel 60 sich nach unten bewegt* Die Öffnung 61 schließt sich allmählich, und die Steuerluft strömt in stärkerem Maße zu dem Thermostat 4-0 hin»
Verschiedene "Vorrichtungen, die von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen, sind denkbar. So kann beispielsweise (siehe Fig. 2) eine Vorrichtung 70» die auf den jeweils höchsten Druck anspricht, vorgesehen sein«, Diese pneumatische Vorrichtung hat Lufteinlasse, die mit mehreren Quellen verschiedenen Drucks verbunden sein können, und einen Ausgang. Die Vorrichtung wählt den höchsten Druck der Eingangsdrucke aus und leitet nur diesen zu dem Ausgang.» Steuervorrichtungen dieser Art sind im Handel erhältlich.
In dem Ausführungsbeispiel wird die Steuervorrichtung 70 mit Luft gespeist, die über die Leitungen 71 und 72 kommt. Diese stehen mit einer Quelle für Steuerluft über eine Leitung in Verbindung. Die Steuerluft, die in die Leitung 71 eindringt, strömt zunächst durch ein Drosselelement 74. Die Steuerluft, die die Leitung 72 beaufschlagt, strömt durch ein Drosselelement 75·
Ein Ventil 87 eines druckempfindlichen Elementes ist normalerweise offen, so daß im wesentlichen die gesamte Luft, die durch das Drosselelement 74- strömt, durch die Leitung 76, die untere Kammer 85 und die Ausgangsleitung 86 strömt. Das hat zur Folge, daß sich ein sehr kleiner Druck bzw. ein Druck, der praktisch gleich Null ist, am Eingang des Steuerorgans aufbaut. Unter normalen Bedingungen ist dann der Druck, der in der Leitung 72 herrscht, größer als der in der Leitung 71· Der Druck in der das Steuerorgan 70 verlassenden Leitung ist in etwa gleich dem Druck in der Eingangsleitung 72.
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Der Druck in der Leitung 72 schwankt in Abhängigkeit von der Temperatur in dem zu konditionierenden Raum insofern, als er durch den Thermostat 92 gesteuert wird. Dieser besitzt ein
Ventil 94, d-as die Leitung 78 öffnen und verschließen kann. Der Thermostat 92 ist vorzugsweise von solcher Art, daß das Ventil 94 von der Leitung 78 wegbewegt, wird, wenn sich die Temperatur erhöht. Das hat zur Folge, daß der Druck in der Leitung 72 reduziert wird.
Der Druck am Ausgang der Steuervorrichtung 70 wird auf ein Betätigungselement 18 über die Leitung 77 übertragen. Dieser Druck wirkt auf den Kolben 22 und gegen die Feder 24. Die Platte 16 in.der Steuervorrichtung 10 ist normalerweise offen, denn ein verringerter Druck, der auf den Kolben 22 wirkt, gestattet die Ausdehnung der Feder 24, was zur Folge hat, daß sich die Platte 16 in ihre Offenstellung bewegt.
Im normalen ; Betrieb - es sei wieder vorausgesetzt, daß durch das Steuergerät 10 kalte Luft strömt - verursacht ein Ansteigen der Temperatur in dem Raum ein Öffnen des Ventils durch den Thermostat 92, so daß Luft durch den Thermostat ausströmen kann. Der Druck in der Leitung 72 reduziert sich und der Druck in der Leitung 77 ebenfalls. Das Betätigungselement 18 arbeitet dann so, daß der Kolben 22 die Platte in Richtung auf ihre Offenstellung bewegt. Kalte Luft kann infolgedessen in stärkerem Maße in den zu konditionierenden Raum einströmen. Fällt die Temperatur in dem zu konditionierenden Raum, so erfolgt das Umgekehrte.
In gewissen Fällen verlangt der Thermostat 92 einen Luftstrom, der die Charakteristik des Steuergerätes 10 überschreitet. Das kann z.B. der Fall sein, wenn unverhältnismäßig viel Wärme in dem zu konditionierenden Raum erzeugt wird.
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In diesem Falle bewegt sich die Platte 16 in eine Offenstellung. Der Luftstrom, der dann entsteht, wird mittels der Enden 95 und 96 der Leitungen 90 und 91 erfaßt. Das Ende 95 ist so in dem Luftstrom orientiert, daß es den statischen' plus dem Staudruck erfaßt. Das Ende 96 ist so in dem Luftstrom orientiert, daß es den statischen Druck minus dem Staudruck erfaßt. Die beiden Drucke werden auf das druckempfindliche Element 80 durch die Leitungen 90 und 91 übertragen.
Der Druck, der in der Leitung 90 herrscht, wirkt auch in der Kammer 83, während der Druck, der in der Leitung 91 herrscht, auch in der Kammer 84- herrscht. Die zwischen beiden Kammern befindliche Membran 81 und das Ventil 87 werden nach unten bewegt, so daß die Leitung'76 verschlossen wird. Die Steuerluft, die durch das Drosselelement 7^ strömt, wird infolge-' dessen in stärkerem Maße durch die Leitung 71 zum Steuerorgan
70 geleitet. Die Drosselorgane JM-- und 75 können so ausgelegt sein, daß ein höherer Druck am Steuerelement 70 in der Leitung
71 herrscht, wenn das Ventil 87 geschlossen ist. Sq kann beispielsweise das Drossel element 74· eine Öffnung haben, deren Durchmesser etwa 0,007 Inch beträgt, während das Drosselelement 75 eine Öffnung hat, deren Durchmesser etwa 0,005 Inch beträgt.
Das Steuerelement 70 ist ein solches, das auf hohen Druck anspricht. Der höhere Druck in der Leitung 71 wirkt sich infolgedessen auf die Ausgangsleitung 77 aus. Dieser Druck wirkt dann auf den Kolben 22, was zur Folge hat, daß die Platte 16 mehr in ihre Schließstellung gelangt, so daß der Luftstrom, der durch das Gerät 10 strömt, reduziert wird. Ist dieser Strom auf einen bestimmten Wert reduziert, dann wird der Druck in der Kammer 83 und der Druck in der Kammer 84 reduziert, so daß das Ventil 87 weiter in seine Offenstellung gerät. Die Steuerluft in der Leitung 71 wird dann teilweise in
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das druckempfindliche Element 80 abgeleitet und die Steuerung der Platte 16 erfolgt wieder in verstärkterem Maße durch den Thermostaten 92. ·
Das vorgeschlagene Gerät sorgt also für eine verbesserte Steuerung eines Luftstromsteuergerätes. Das Steuersystem kann pneumatisch arbeiten und sorgt für eine Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur unter üblichen Bedingungen, wobei aber für eine zusätzliche Steuerung in Abhängigkeit von dem Luftstrom, der durch die Vorrichtung fließt, Sorge getragen ist.
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Claims (11)

  1. OIPL.-INC DIETER JANEEE Οϋ.·!Ν<?. MANfBSB BÖNINSJ PATENTANWÄLTE
    Patentansprüche :
    ; 1 9 ! Luft-Konditionierungsvorrichtung, durch die Luft etwa konstanter Temperatur in einen zu konditionierenden Raum oder mehrere strömt, dadurch ge'kennzeichnet, daß einem Drosselorgan, das pneumatisch von einem Thermostat gesteuert wird, ein Mihlglied (47949; 95,96)s das den Staudruck der einströmenden luft erfaßt, und ein mit dem Mihlglied (47;95) verbundenes druckempfindliches Element (50;80) vorgesehen sind, das das Drosselorgan (16) betätigt, wenn der Staudruck einen bestimmten Wert überschreitet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein pneumatisches Steuerorgan (70) vorgesehen ist, das mehrere Lufteingänge für verschiedene Drucke und einen einzigen Druckausgang besitzt«,
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Ausgang einem der Eingangsdrucke entspricht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Ausgang dem größten Eingangsdruck entspricht. . ·
  5. 5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mihlglied aus zwei Röhren besteht, von denen sich eine (44,47; 90,95) zur Strömung hin öffnet und das andere (46,49; 91,96) quer zur Strömung orientiert ist.
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  6. 6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Element (50;80) mehrere Kammern (51,53,55; 83,84,85) aufweist, die über flexible Membranen (52,54·; 81,82) voneinander getrennt sind.
  7. 7· Vorrichtung nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Röhre (44,91) mit einer Kammer (53,83) und die andere Röhre (46,91) mit einer anderen Kammer (55;84) verbunden ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (40;92) über ein Ventil (42,94) den Druck in einer Leitung (34,38; 72,77) steuert, die Steuerluft führt und mit dem Betätigungselement (18) für das Drosselorgan (16) verbunden ist.
  9. 9. Vorrichtung, nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das druckempfindliche Element (50;80) über ein Ventil (61;87) den Druck in einer Leitung (34,38; 71,77) steuert, die Steuerluft führt und mit dem Betätigungselement (18) für das Drosselorgan (16) verbunden ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet·, daß das Betätigungselement (18 ) für das Drosselorgan (16) einen federbelasteten Kolben (22) aufweist, der von dem Steuerdruck beaufschlagt wird.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Drosselorgan (16) öffnet, wenn der Steuerdruck nachläßt.
    DJ: DG
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DE19722225402 1971-05-20 1972-05-19 Luft-Konditionierungsvorrichtung Pending DE2225402A1 (de)

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