DE2427172C3 - Vorrichtung zur Mengenregelung eines in einem Luftkanal geförderten, klimatisierten Luftstromes - Google Patents
Vorrichtung zur Mengenregelung eines in einem Luftkanal geförderten, klimatisierten LuftstromesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Mengenregelung eines in einem Luftkanal geförderten,
■ο klimatisierten Luftstromes, wie sie im Oberbegriff des
Patentanspruches 1 angegeben ist
Luftverteilungssysteme für große Gebäude haben eine Hauptleitung und eine große Anzahl von
Abzweige-Abnahmeleitungen, die mit der Hauptleitung
is verbunden sind, um klimatisierte Luft in die einzelnen
Räume oder Zonen zu leiten. Mittels einer Vorrichtung zur Mengenregelung wird in einer jeden Abzweigeleitung
die Luftmenge gesteuert die aus der Hauptleitung in und durch diese Abzweigeleitung zu dem einzelnen
Raum hin strömt Die Luftströmung wird in der Abzweigeleitung mitteis eines Ventils oder einer
Klappe geregelt die z. B. von einem Balg gesteuert wird.
In vielen bekannten Systemen wird die Menge
strömender Luft mittels einer Vorrichtung reguliert die abhängig von der mittels eines Thermostaten im
jeweiligen Raum festgestellten Raumtemperatur arbeitet In großen Gebäuden mit vielen Räumen oder
voneinander getrennten Bereichen muß das Gesamtsystem im Gleichgewicht gehalten werden, damit es
zufriedenstellend arbeitet Das bedeutet daß einem einzigen Raum oder Bereich nicht eine übermäßige
Luftmenge auf Kosten anderer Räume oder Bereiche zugeführt werden kann. Wenn z. B. ein Raum sehr warm
ist und die thermostatische Regelung eine große
Öffnung der Regelklappe erfordert könnte dies dazu führen, daß diesem Raum zuviel Luft zugeführt wird. Es
ist dementsprechend eine Begrenzung erforderlich, um die maximale Luftmenge zu begrenzen, die durch eine
spezielle Regelvorrichtung hindurchfließen kann.
Die thermostatische Steuerung kann für sich ein anderes Problem verursachen, wenn die Raumtemperatur
sehr niedrig eingestellt ist In dieser Situation könnte die thermostatische Steuerung dazu neigen, die
Vorrichtung zur Mengenregelung ganz zu schließen.
Dies könnte ergeben, daß die Strömungsmenge unter einen Minimalwert abfällt der für Lüitungszwecke
jedoch notwendig ist Urn dies zu verhindern, wäre ein Sensor und eine Regulierung für Minimalströmung
erforderlich.
so Bei wie hier in Frage kommenden Vorrichtungen zur
Mengenregelung empfiehlt es sich, eine solche Auswahl zu treffen, daß der Thermostat auch an einer entfernten
Stelle in bezug auf die Vorrichtung angebracht werden kann.
Aus der DE-OS 22 51 358 ist ein Luftmengenregler bekannt der durch Verwendung nur eines Stellgliedes
einfacher aufgebaut sein soIL Zur Berücksichtigung von zwei Regelgrößen, nämlich eines Temperaturwertes
und einer Druckdifferenz zweier statischer Druckwerte, sind räumlich voneinander getrennte Regler, dort mit 5
und 41 bezeichnet, sowie einen erheblichen Raum benötigende Hebeleinrichtung mit mehreren Hebeln
und Gelenkpunkten vorgesehen. Für das Stellglied das sich in der für klimatisierte Luft vorgesehenen Leitung
6s befindet ist zwar nur noch ein einziger Stellhebel
vorgesehen, jedoch wird dieser Vorteil durch die Vielzahl der in diesem Zusammenhang statt dessen
benötigten weiteren Hebe! der Kebclir.cchanik aufgc-
hoben. Insbesondere ist es schwierig vorstellbar, wie
dieser bekannte Luftmengenregler in der Hinsicht erweitert werden könnte, mehr als zwei Steuergrößen in
die Regelung einzubeziehen.
Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus der DE-OS 22 25 402, der US-PS 31 67 253 und der DE-AS
16 79 501.
In der erstgenannten Druckschrift ist eine Vorrichtung zur Luftmengensteuerung beschrieben, die eine
Kolben-Zyiinder-Einheit hat, der Luft in gesteuerter
Weise zugeführt wird. Diese Luftzuführung hai zwei
Abzweigungen, die sich in Regler befinden, die einen
Anteil der Kolben-Zyiinder-Einheit ansonsten zugeführten Luft direkt ir· die Atmosphäre ablassen. Jeder der
dort vorgesehenen Regler muß, um den ganzer. Regelbereich zu erfassen so groß ausgelegt sein, daß er
die Gesamt-Luftzufuhr zur Kolben-Zyiinder-Einheit direkt zu steuern vermag, was insbesondere dann auf
Schwierigkeiten stößt, wenn eine größere Anzahl von Steuergrößen in der Regelung berücksichtigt sein sollen.
Etwas Ähnliches beschreibt auch die oben genannte US-PS, bei der ebenfalls die gesamte für den Balg
vorgesehene Luftmenge jeweils durch die einzelnen Regler zu steuern ist und sich somit die gleichen
voranstehend angedeuteten Probleme ergeben.
Die genannte DE-AS stellt eine Ergänzung zur vogenannten US-PS dar, wobei diese Ergänzung einen
Umschalt-Thermostaten betrifft, der zur Umschaltung zwischen Sommer- und Winterbetrieb ausgestaltet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine in sehr einfacher Weise aufgebaute, kompakte Vorrichtung anzugeben, mit der eine beliebige Anzahl von
Steuergrößen berücksichtigt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einer wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Vorrichtung zur
Mengenregelung erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Luftmenge, die bei einer Klimaanlage den einzelnen
Räumen zugeführt wird, in den Zuführkanälen mit einer Klappe zu regulieren, die durch ein Stellglied z. B. einen
Balg, verstellt wird. Die Luft zum Betätigen des Stellgliedes wird aus den Zuführkanälen genommen und
über einen pneumatischen Durchfluß-Regler dem Stellglied zugeführt Bei diesem Regler wird die Luft
hinter dem Auslaßventil jedoch nicht direki. ins Freie
abgeblasen. Diese Luft gelangt unter dem Auslaßventil in eine Luftsteuerleitung, die ihrerseits in mehreren
Düsen endet Diese Düsen sind Bestandteile weiterer Regeleinrichtungen, so daß entsprechend der Anzahl
der Düsen mehrere Steuergrößen berücksichtigt werden können. Der Regler selbst ist in Modultechnik
aufgebaut
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Modultechnik
aufgebaut Ein jeder Bauteil ist für eine bestimmte eigene Punktion vorgesehen, und kann entweder allein
oder zusammen mit den Funktionen der anderen Bauteile arbeiten. Entsprechend einer speziellen Ausführungsform ist das erste Bauteil ein Regelorgan mit
Verstärkerwirkung, das den Drucksteuerraum und die Abströmöffnung umfaßt
Die Luftströmung durch diese Abströmöffnung wird durch ein zweites Bauteil gesteuert das als Steuerung
für konstante Menge vorgesehen ist und das auch die maximale Strömungsgeschwindigkeit begrenzt Eins
der Düsen der Luftsteuerleitung ist Bestandteil eines Raum-Lufttemperatur-Reglers. Eine andere der Düsen
kann entsprechend einer Begrenzung auf minimale Geschwindigkeit gesteuert werden. Eine dritte Düse
S kann für eine Steuerung des Raumes bestimmt sein, die auf rasches Aufwärmen des Raumes abzielt
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für Regelung für Maximal- und Minimalmengen auch bei
Anwendung mit niedrigem Druck eingesetzt werden,
Mit der Erfindung ist eine kompakte Steuereinrichtung geschaffen, die auch räumlich entfernt angebracht
werden kann und die eine Vielzahl von Funktionen mit kurzer Ansprechzeit ausführt Sie ist anwendbar bis zu
ca. 170 m3 pro Minute bei Anwendung relativ niedrigen Druckes im Bereich von 2^5—7,5 mbar. Aufgrund dieses
besonderen Vorzuges kann die erfindungsgemäße Steuereinnchtung mit dem Luftdruck für die Steuerluft
betrieben werden, der in der (Abzweige-)Leitung herrscht
Die Erfindung wird anhand von Figuren und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Luftverteilungssystems, in dem mehrere Vorrichtungen zur
Mengenregelung nach der Erfindung vorgesehen sind;
zur Mengenregelung, wie sie in einer jeden Abzweigung
des Systems nach F i g. 1 verwendet ist Sie zeigt wie die
verschiedenen Fühler und Betriebselemente dieser
einen Ausführungsform zusammengestellt sind;
F i g. 3 einen Schnitt durch den pneumatischen Regler, wie er in einer Vorrichtung nach F i g. 2 zu verwenden
ist;
F i g. 5 einen Schnitt gemäß den Pfeilen 5-5 in F i g. 4;
F i g. 6 eine Seitenansicht gemäß 6-6 nach F i g. 4;
F i g. 7 eine untere Aufsicht des Reglers nach F i g. 3;
Fig.8 eine auseinandergezogene Darstellung wie Fig. 5;
F i g. 9 bis 14 Aufsichten entlang der Linie in Richtung
der Pfeile 9-9, 10-10, 11-11, 12-12, 13-13 bzw. 14-14 jeweisl aus F i g. 8, wobei F i g. 14 eine Ansicht von unten
ist;
Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie in Richtung
der Pfeile 15-15 in F ig. 4;
Fig. 16 einen Schnitt entlang der Linie in Richtung
der Pfeile 16-16 in F ig. 4;
F i g. 17 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung ähnlich F i g. 2 mit einem Regler gemäß einer zweiten
Ausführungsform;
Fig. 18 einen Schnitt durch den Regler nach einer
zweiten Ausführungsform, wie er in einer Vorrichtung nach F i g. 17 verwendet ist;
F i g. 19 eine Aufsicht des Reglers nach F i g. 18;
Fig.20 einen Schnitt entlang der Linie gesehen in Richtung der Pfeile 20-20 nach F i g. 19;
Fig.21 eine auseinandergezogene Ansicht der Einzelteile des Reglers nach F i g. 20 und
F i g. 22 eine Aufsicht entlang der Linie in Richtung der Pfeile 22-22 nach F i g. 21.
Ein typisches Luftverteilungssystem 30 (Fig. 1) hat
Verzweigungs-Abnahmeleitungen und in jeder derselben eine Vorrichtung zur Mengenregelung. Mittels
eines Ventilators 32 wird Luft aus dem Gebäude 34 durch ein Kühlschlangensystem 36 und eine Leitung 38
den Luftkanälen 40 zugeleitet Die Strömung in einem jeden Luftkanal 40 wird mittels einer Vorrichtung 44 zur
44 steuert die durch ihren zugehörigen Luftkanal 40 hindurchströmende Menge klimatisierter Luft, und zwar
in Abhängigkeit einer oder mehrerer Betriebsbedingungen. Wie dies noch unten mehr ins einzelne gehend
beschrieben wird.
Einer jeden der Vorrichtungen 44 ist ein Raumthermostat 46 in üblicher Weise zugeordnet, mit dem die
Raumtemperatur festgestellt bzw. überwacht wird und der an die Vorrichtung 44 ein Signal liefert Diese
steuert die Menge der aus der Vorrichtung 44 durch die Auslaßöffnunung 48 in den Raum 50 hineinströmenden
Luft, und zwar entsprechend der Raumtemperatur.
F i g. 2 zeigt die Fühler und die Betriebselemente für eine.Vorrichtung 44 mehr ins einzelne gehend. Eine
typische Ausführungsform einer solchen Einrichtung 44 umfaßt einen Schalldämpfer 52, eine Strömungsmengenmeßeinrichtung
mit einem Staurohr 56 und einem Meßrohr 58 für statischen Druck (oder einem
Prandtlschen Staurohr), eine Klappe bzw. eine andere gleich wirkende Einrichtung zur Veränderung der durch
die Vorrichtung 44 hindurchströmenden Luftmenge einen pneumatisch zu betätigenden Luftbalg 62 zur
Einstellung bzw. Verstellung der Klappe 60, ein Staurohr 64 zur Aufnahme von Arbeitsluft mit
Staudruck zur Betätigung des Balges 62 und ein Filter 66 in dem Staurohr 64.
Gemäß des Ausführungsbeispiels ist ein pneumatischer Regler 70 vorgesehen, der zwischen dem Staurohr
64 und eine Leitung 72 eingefügt ist, die zu dem Innenraum des Balges 62 führt Der Regler 70 steuert
den Druck und die Menge der Luft, die sich im Innern des pneumatisch angetriebenen Balges 62 befindet, wie
dies im einzelnen noch mit F i g. 3 beschrieben wird, und
zwar um die Klappe 60 auf die gewünschte Strömung klimatisierter Luft mittels der Vorrichtung 44 einzustellen.
Die Stauluft gelangt somit über den Regler 70 in das Innere des Balges 62.
Wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, ist das Staurohr 64 mit
der Leitung 72 über eine Abzweigleitung 74 verbunden. Diese Leitung 74 führt in das Innere des Reglers 70 und
zwar in einen Raum 82 mit einer kreisförmigen Wand, deren obere Kante einen Ventilsitz 78 bildet Oberhalb
des Ventilsitzes 78 ist eine Membran 90 angeordnet, deren Mittelteil, ein scheibenförmiger Bereich 80, als
Ventilelement wirkt
Wenn der scheibenförmige Bereich 80 auf dem Ventilsitz 78 aufsitzt, strömt Luft unter Staudruck von
der Leitung 64a durch die Abzweigeleitung 74 in den Luftbalg 62. Damit wird der Druck und das Luftvolumen
in dem Balg vergrößert und der Balg dehnt sich aus, wodurch die Klappe 60 mehr geschlossen wird.
Wenn der scheibenförmige Bereich 80 von dem Ventilsitz 78 wegbewegt ist, bildet sich zwischen dem
Bereich 80 und dem Ventilsitz eine öffnung 84. Durch
diese öffnung 84 strömt Luft aus dem Inneren des Raumes 82 und gelangt durch die Öffnung 86 in die
Atmosphäre. Damit wird der Druck in der Luft in dem Raum 82 und damit in der Leitung 72 und in dem Balg 62
gesteuert Wenn der scheibenförmige Bereich 80 von dem Ventilsitz 78 weit genug wegbewegt ist, ist der
Druck in dem Raum 82 gering und die Luft strömt aus dem Balg durch die Öffnung 84 in die Atmosphäre. Der
statische Luftdruck im Luftkanal 40 bewirkt dann, daß
der Balg 62 sich zusammenzieht bzw. zusammengedrückt wird, um die Klappe 60 mehr zu öffnen, womit
die durch den Luftkanal 40 strömende Menge bzw. Volumen vergrößert wird. Bei dieser Betriebsbedingung
verursacht der Winkel, unter dem sich die Abzweigelei-
tung 74 mit dem Oberteil der Leitung 72 vereinigt, daß die Stauluft durch die Abzweigeleitung 74 strömt, um
auf die Leitung 72 eine Saugwirkung nach dem Venturi-Prinzip auszuüben, damit die Luft aus dem Balg
62 schneller entfernt wird. Die Größe der Abzweigeleitung 74 ist wichtig. Sie ist klein im Vergleich zu der
öffnung 84, so daß die Öffnung 84 die Kapazität hat, den
Raum 82 zu entleeren, bzw. zu entlüften.
Die Scheibe 80 ist als Mittelteil einer flexiblen Membran 90 ausgebildet Die Membran 90 besteht aus
einem (spritz-) gegossenen Gummi. Der Außenrand der Membran 90 ist zwischen den Bodenring 88 und einen
zweiten Ring 92 eingeklemmt Dieser Ring 92 hat wie dies am besten aus Fig.8 zu sehen ist, einen
(vorspringenden) Dichtungsrand 93 und der Bodenring 88 hat einen (vorspringenden) Dichtungsrand 95. Diese
liegen an der flexiblen Membran 90 mit abdichtender Wirkung an, wenn diese beiden Ringe miteinander
zusammengefügt sind. Die Ringe 88 und 92 sind aus einem Kunststoffmaterial (spritz-)gegossen und sind
kreisförmig (wie in den Fig. 12, 13, 14 dargestellt) um
ihre Herstellung zu vereinfachen. Die Membran 90 hat eine oder mehrere Wellen 94, um das gewünschte Maß
der vertikalen Bewegung des mittleren Bereiches 80 der Membran zu ermöglichen.
Der zweite Ring 92 hat eine obere Wandung 96, die mit einer Abströmöffnung 98 versehen ist Die obere
Wandung 96 und die obere Fläche der Membran 90 bilden einen eingeschlossenen primären Druckraum
100. In diesen Raum 100 wird Luft aus der Stauleitung 64a durch eine Zuführöffnung 102 hindurch hereingleitet
Ein Filter 104 ist in Stromrichtung oberhalb der öffnung 102 angeordnet Diese Öffnung 102 hat einen
relativ kleinen Durchmesser, verglichen mit dem Durchmesser der Abströmöffnung 98. Die durch die
Öffnung 102 hindurchtretende Luft wird durch den Durchgang 101, der in der unteren Oberfläche des
Ringes 92 ausgebildet ist, in den Druckraum 100 geleitet (F ig. 14).
Es ist eine Achse 106 mit einer kreisförmigen Scheibe 108 an dem unteren Ende von 106 vorgesehen. Damit
wird die Strömung von Luft durch die Abströmöffnung 98 hindurch gesteuert Dementsprechend ermöglicht es
der große innere Durchmesser der Abströmöffnung 98, wenn die Scheibe 108 aufwärts von der Öffnung 98
wegbewegt ist daß die Luft rascher aus dem Druckraum 100 entweicht als Luft durch die Zuführöffnung 102
nachgeführt wird. Dementsprechend fällt der Luftdruck in dem Druckraum 100 ab. Der höhere Druck in dem
Raum 82 und die Membran 90 wirken auf die Unterseite des zentralen Bereiches 80 ein, um diesen aufwärts und
von dem Ventilsitz 78 wegzubewegen, um den Druck und das Volumen bzw. die Menge der Luft in dem Balg
62 zu verringern, was wiederum dazu führt, daß die
Klappe 60 weiter geöffnet wird.
Wenn die Scheibe 108 an der Abströmöffnung 98
anliegt, so vergrößert die durch die Zuführöffnung 102 hindurchströmende Stauluft den Druck in dem Druck
raum 100 und bewirkt, daß der Bereich 80 auf dem Ventilsitz 78 aufsitzt Dies tritt ein, weil die Oberfläche
der Membran 90, die dem Staudruck in dem Druckraum 100 ausgesetzt ist, größer ist als diejenige Oberfläche,
die dem Staudruck in dem Raum 82 ausgesetzt ist Wenn der Bereich 80 auf dem Ventilsitz 78 aufsitzt, bauen sich
Druck und Volumen der Luft in dem Balg 62 daher auf, um die Klappe 60 etwas mehr zu schließen. Diese
Anordnung bildet einen Verstärker, denn mit einer kleinen Luftmenge in dem Druckraum 100 wird eine
große Luftmenge für den Balg 62 gesteuert.
Wie in Fig.8 gezeigt, ist eine Feder 110 mit leichter
Vorspannung vorgesehen, die an der unteren Oberfläche des Bereiches 80 anliegt und die sich in dem Inneren
des Ventilgehäuses befindet
In der Praxis schließt die Scheibe 108 die Abströmöffnung 98 üblicherweise nicht vollständig. Stattdessen
befindet sich die steuernde Scheibe 108 normalerweise in einer von dem Ende der öffnung 98 etwas
abstehenden Stellung. Damit wird der Druck in dem Druckraum 100 ohne Regelschwingungen gesteuert
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung strömt die durch die Abströmöffnung 98 hindurchtretende
Luft in eine (sekundäre) Luftsteuerleitung 112 ein. Eine Anzahl Düsen 114, 164 und 204 sind an der
Luftsteuerleitung 112 angeschlossen. Um die Lufttemperatur im Raum 50 zu regeln, ist ein Temperaturregler
vorgesehen, der der Düse 114 zugeordnet ist Diese Düse 114 der Temperaturregelung läßt zu, daß eine
gesteuerte Menge Luft aus der Luftsteuerleitung 112 entsprechend der Stellung einer Bimetallklappe 116
herausgelassen wird. Das Bimetall 116 spricht auf Temperatur an und wird durch einen Temperatureinstellknopf
118 voreingestellt
Wenn die Lufttemperatur im Raum 50 wärmer ist, als es der Einstellung des Knopfes 118 entspricht, biegt sich
die temperaturempfindliche Bimetallklappe 116 von der Düse 114 weg und die Luftsteuerleitung 112 wird in die
Atmosphäre entlüftet
Wie dies unten noch mehr ins Einzelne gehend beschrieben wird, neigt das Ablassen der Luft durch die
Düse 114 dazu, den Druck in dem Druckraum 100 zu verringern, um die Klappe 60 zu öffnen. Wie ebenfalls
noch genauer beschrieben, ist jedoch dieser Anstieg der Luftströmung durch eine Maximumbegrenzung begrenzt
Sowie die Temperatur der Luft im Raum 50 heruntergeht, biegt sich die temperaturempfindliche
Bimetallklappe 116 nach unten zu der Düse 114 und die
Strömung von Luft aus der Luftsteuerleitung durch die Düse 114 hindurch wird verringert Dies bewirkt, daß
sich ein bestimmter Luftdruck in der Luftsteuerleitung 112 und damit in dem Druckraum einstellt Dieser Druck
bewirkt, daß die Klappe 60 in eine mehr geschlossene Stellung geht Wenn die temperaturempfindliche Birnefallklappe
116 sich weit genug heruntergebogen hat, schließt sie die Strömung von Luft durch die Düse 114
ab. Ohne Entlüftung in die Atmosphäre würde sich der Druck in der Luftsteuerleitung 112 weiter aufbauen, bis
keine Strömung durch den Luftkanal mehr vorliegen so
würde. Dies wird aber durch die in Fig.3 gezeigte
Konstruktion verhindert, und zwar durch einen Minimalströmungsregler, der noch im einzelnen beschrieben
wird.
Der Temperaturregier bestimmt dementsprechend, 5s
welche Temperatur im Raum 50 oder in einem anderen Bereich aufrechterhalten wird. Dieser Regler ist (bei der
in F i g. 4 gezeigten Ausführungsfonn der Erfindung) der
Wirkung eines Maximalströmungsreglers und eines Minimalströmungsreglers unterworfen.
Wie bereits erwähnt, umfaßt der Regler 70 einen Maximalströmungsregler. Der Regler 70 der Fig.3
umfaßt auch ein Bauteil, das ein Regler für Minimalströmung ist, die durch die Vorrichtung 44 hindurchgeht und
eingestellt wird. «5
Die Menge, die durch die Vorrichtung 44 hindurchströmt, ist durch den Unterschied des Staudrucks und
des statischen Druckes voneinander bestimmt die durch die Leitungen 56 und 58 ermittelt werden. Diese
Druckdifferenz bildet sich über einer Sensormembran 120 für maximale Geschwindigkeitsströmung aus und
wird durch die Achse 106 und durch eine trennende Abdichtmembran 122 der Maximalströmungsgeschwindigkeit
übertragen, um die Scheibe 108 in bezug auf die Abströmöffnung 98 einzustellen.
Die Abdichtmembran 122 trennt den statischen Druck im Raum 124 (zwischen der Membran 120 für
Maximalströmung und der trennenden Abdichtmembran 122) gegen den Atmosphärendruck im Raum 126
unterhalb der Membran 122. Wie dies unten noch näher beschrieben wird, kann diese Membran so angeordnet
sein, daß sie entgegengesetzt zu einer ähnlichen abtennenden Abdichtmembran 170 des Reglers bzw.
Bauteils für Minimalströmung arbeitet Es sei darauf hingewiesen, daß der einzige Zeitpunkt, zu dem der
Druckabfall über einen trennenden Membran von Bedeutung ist, wenn der sekundäre Steuerdruck in der
Luftsteuerleitung 112 auf dem Wert des Atmosphärendruckes
ist Wenn der sekundäre Steuerdruck größer als der Atmosphärendruck ist, ist die öffnung 98 offen.
Unter diesen Umständen steuert der Regler 70 gemäß einer sekundären Bedingung, wie z. B. gemäß des
Raumthermostaten, der Maximalgeschwindigkeit oder der Minimalgeschwindigkeit
Wie dies am besten in Fig.8 gezeigt wird, hat ein
innerer Abdichtring 130 eine untere Oberfläche 132, die an der trennenden Abdichtmembran 122 zur Anlage
kommt und die diesen Rand in abdichtender Weise gegen eine entsprechende obere Oberfläche des Ringes
92 drückt Der Abdichtring 130 hat eine Mittenöffnung 136. Mit der Fläche dieser öffnung wirkt der
Unterschied zwischen dem statischen Druck in dem Raum 124 und dem Atmosphärendruck in dem Raum
126 auf die Abdichtmembran 122. Der Abdichtring 130 hat einen nach oben gekehrten äußeren Rand 138, der
zu einer Gegenbohrung 140 im Ring 92 paßt Die obere Oberfläche des Randes 138 liegt an der Sensormembran
120 für Maximalströmung an und drückt diesen Teil der Membran mit abdichtender Anlage an eine untere
Oberfläche 142 eines Ringes 144. Der Rand 138 hat eine öffnung 135, die durch den Rand hindurchführt für das
Hindurchtreten von Luft mit statischem Druck aus dem Meßrohr 58 in das Innere des Ringes. Der Rand 138 hat
einen Ausrichtungskeil 137, der in eine zugehörige Keilnute in der Bohrung 140 eingreift um die
Ausrichtung der öffnung 135 in bezug auf das Meßrohr 58 (F i g. 12) beizubehalten.
Die Achse 106 geht hindurch und ist unter Abdichtung an der Mitte der Abdichtmembran 122 angebracht Die
Achse 106 geht auch durch eine Mittenöffnung in einer Scheibenversteifung 146 hindurch. Diese Versteifung
146 berührt die untere Oberfläche der Sensormembran 120 für Maximalgeschwindigkeit Ein Abstandsstück 148
sitzt auf einer Schulter am unteren Ende der Achse 1OS auf und berührt die Unterseite der Scheibenversteifung
146, um diese gegen die Sensonnembran 120 für Maximalströmung zu halten.
Es sei wieder auf Fi g. 8 Bezug genommen. An dem Oberende der Achse 106 ist zwischen einer Mutter 152
und einem Haltering 154 eine erste Blattfeder 150 angebracht Diese Blattfeder schwenkt federnd um
einen Drehpunkt 156, der in das Innere des Ringes von der Oberseite des Ringes 144 her vorspringt
Eine Einstellschraube 158 ist in den Regler 70 hereingedreht und drückt nach unten auf das äußere
Ende der Blattfeder 150Λ um das Maß der Maximalst!«-
mung durch die Vorrichtung 44 einzustellen. Die
Ausschnittsdarstellung nach Fig. 15 zeigt die zusammengebaute
Anordnung der voranstehend beschriebenen Einzelteile dieser Feder.
Wenn das Bauteil des Maximalströmungsreglers arbeitet bzw. wirksam ist, tendiert die in den Raum 160
oberhalb der Sensormembran 120 für Maximalströmung einströmende Stauluft dazu, die Achse 106 und die
steuernde Scheibe 108 nach unten zu bewegen, und zwar entgegen dem niedrigeren statischen Druck in dem
Raum 124 unterhalb der Sensormembran 120 für Maximalströmung, um die Abströmöffnung 98 zu
schließen. Dieser abwärts gerichteten Schließbewegung der Membran 120 ist die Vorspannung der Blattfeder
150' entgegengerichtet, die, wie in den Fig.3 und 15 ,5
gezeigt, dahingehend wirkt, die Achse 106 und die
Scheibe 108 nach oben zu ziehen. Dementsprechend ist die Scheibe 108 genügend weit entfernt von der
Abströmöffnung 98, wenn die Mengenströmung durch die Vorrichtung 44 unterhalb des Maximalwertes ist, wie
er durch die Einstellschraube 158 und die Blattfeder 150 eingestellt ist, so daß der Druck in der Luftsteuerleitung
112 über Atmosphärendruck ist und in die Atmosphäre abgelassen werden kann, und zwar in einer gesteuerten
Weise, wie durch die Düse 114 des Temperaturreglers wie oben beschrieben, um eine Einrichtung für die
Verringerung des Steuerdruckes der Sekundärluft in der Leitung 112 zu haben, mit. der die Klappe 60 für die
Strömungssteuerung etwas weiter geöffnet werden kann, um eine größere Menge durch den Luftkanal 40
hindurchströmen zu lassen. Wenn jedoch die strömende Menge einen Maximalwert erreicht, wie er durch die
Vorspannung der Blattfeder 150 bestimmt ist, wird der Staudruck in dem Raum 160 genügend größer als der
statische Druck in dem Raum 124, um die Membran 120 für Maximalströmung nach unten entgegen der
Vorspannung der Feder 150 zu biegen und die Strömung des Luftauslasses der Abströmöffnung 98 zu begrenzen
bzw. zu verringern. Damit wird der Druck in dem Druckraum 100 vergrößert und die Klappe 60 schließt
sich mehr.
Das Bauteil des Minimalströmungsreglers umfaßt grundsätzlich dieselben Teile wie sie oben im Zusammenhang
mit dem Bauteil für Maximalströmung beschrieben sind, jedoch in umgekehrter Anordnung ^5
und Funktion, um das Ausmaß, bis zu dem die Klappe 60 geschlossen werden kann, zu begrenzen. Auf diese
Weise ist eine Minimalströmung durch die Vorrichtung 44 hindurch gewährleistet Dieses Bauteil für Minimalströmung
umfaßt dementsprechend einen oberen Ring 162 mit einer Düse 164, mit der Luft aus der
Luftsteuerleitung 112 in die Atmosphäre abgelassen wird. Eine obere Achse 166 weist eine Steuerscheibe 168
auf, mit der die Strömung der durch die Düse 164 entweichenden Luft gesteuert wird. Mit der Achse ist
eine trennende Abdichtmembran 170 in abgedichteter Weise verbunden, die an ihrem äußeren Rand in
abdichtender Berührung an eine innere Oberfläche 172 des oberen Ringes 162 mittels der oberen Oberfläche
174 eines Abdichtringes 176 gedrückt wird, der einen
nach unten vorspringenden Abdichtring 178 hat Die Abdichtringe 130 und 176 sind identisch und können
austauschbar verwendet werden. Eine Scheibenversteifung 180 liegt an einer Membran 182 zur Feststellung
einer Minimalströmungsgeschwindigkeit über ein Ab-Standsstück 184 an. Diese Membran 182 trennt den
Raum 186 für statische Luft von dem Raum 160 für Stauluft Der nach unten vorspringende Rand des
Abdichtringes 176 liegt an der Membran 182 in abdichtender Weise mittels einer Oberfläche 188 auf der
Oberseite des Ringes 144 an. Dieser Abdichtring 176 hat
eine Mittenöffnung 177 und der Unterschied zwischen dem statischen Druck im Raum 186 und dem
Atmosphärendruck im Raum 190 wirkt auf die Membran 170 über die ganze Fläche dieser öffnung 177.
Der Ring 144 hat einem nach innen vorspringenden
Drehpunkt 192 auf der unteren Oberfläche des Ringes. Es ist dies der Drehpunkt für eine Blattfeder 194 für
Minimalströmungsgeschwindigkeit Die Feder 194 ist mit dem unteren Ende der Achse 166 mittels einer
Mutter 196 und einem Sprengring 198 verbunden (siehe auch die Einzeldarstellung F i g. 16). Das äußere Ende
der Blattfeder 194 liegt auf einer Nut 200 im unteren Ende einer Einstellschraube 202 auf, so daß die
Aufwärtsbewegung der Schraube 202 die Membran 182 mit größerer Kraft nach unten ziehen läßt. Es sei darauf
hingewiesen, daß die Feder 194 schematisch als Wendelfeder in F i g. 3 dargestellt ist
Bei Betrieb des Minimalströmungsreglers spricht die Membran 182 für die Minimalströmung auf das Maß der
Strömungsgeschwindigkeit durch die Vorrichtung 44 an und zwar in der Weise, wie die Membran 120 für
Maximalströmung anspricht, ausgenommen, daß die Membran 182 sich mit abnehmender Strömung nach
unten bewegt, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Die Feder 194 bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit, um die
Membran 182 für Minimalströmung aufwärts zu bewegen, um die Düse 164 zu schließen. Wenn der
Temperaturregler sich nach unten auf die Düse 114 zu bewegt, um die Düse 114 aufgrund eines Temperaturanstiegs
im Raum zu schließen, baut sich Druck in der Luftsteuerleitung 112 auf und die Klappe 60 für die
Strömungssteuerung öffnet sich mehr. Die Abnahme der Geschwindigkeitsströmung durch die Vorrichtung
44 wird über die Membran 182 für Minimalströmung festgestellt Wenn die Geschwindigkeitsströmung auf
das von der Feder 194 eingestellte Maß verringert ist, wird die Steuerscheibe 168 genügend weit von der Düse
164 weg bewegt sein, so daß Luft aus der Luftsteuerleitung
112 abgelassen wird, um eine minimale Strömungsgeschwindigkeit
durch die Vorrichtung 44 hindurch aufrechtzuerhalten, entsprechend der Einstellung der
Feder 194.
Die Ringe 88,92,144 und 162 sind miteinander durch
eine Anzahl von Bolzen 191 und Ni'Utern 193
verbunden. Der zusammengesetzte Regler 70 ist kompakt, wie dies am besten aus F i g. 5 zu sehen ist
Um beispielsweise am Morgen die Temperatur des Gebäudes schnell zu erhöhen, ist eine Aufwärm-Steuerung
vorgesehen. Diese Aufwärm-Steuerung umfaßt eine Düse 204, die mit der Luftsteuerleitung 112
verbunden ist, einen Bimetallstreifen 206 und eine Leitung 208, die mit dem Luftkanal 40 verbunden ist und
sich auf den Bimetallstreifen 206 hin öffnet Die Leitung 208 ist mit einer Auslaßöffnung 207 in einem Gehäuse
210 (F i g. 7) verbunden. Über die Leitung 208 wird die Luft aus dem Luftkanal 40 entnommen. Da diese Luft
beim Aufwärmvorgang wann ist bewirkt sie, daß sich der Bimetallstreifen 206 von der Ausströmöffnung 207
wegbewegt, um Luft aus der Luftsteuerleitung 112 abzulassen. Dies bewirkt, daß die Klappe 60 weiter
öffnet, bis die Strömung durch die Vorrichtung 44 auf die Maximalgeschwindigkeit ansteigt, wie sie durch den
Maximalströmungsregler festgelegt ist Damit ist eine sofortige Aufwärmung mit maximaler Rate vorgesehen.
daß die Aufwärm-Steuerung auf dem Regler selbst
angebracht werden kann, statt ihn an der üblichen Stelle in der Leitung vorzusehen. Ein anderes Merkmal dieser
Aufwärm-Steuerung ist, daß die Einstellung des Bimetallstreifens 206 leicht mit einer Schraube 209
(F i g. 4) eingestellt werden kann.
Fig.4 zeigt, daß alle Einstellungen sich auf der
Vorderseite des Reglers befinden. So sind die Einstellschraube 158 für die Maximalgeschwindigkeit, die
Einstellschraube 202 für die Minimalgeschwindigkeit und die Einstellung für das Aufwärmen alle auf der
Oberseite angeordnet
Die voranstehende Beschreibung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Mengenregelung mit einem Prandtlschem
Staurohr, das sich stromab der Klappe 60 befindet
Einzelne Anwender bevorzugen es, das Staurohr in Strömungsrichtung gesehen vor der Klappe 60 anzuordne.1,
da hier eine ungestörte Strömung vorliegt Die F i g. 17 bis 22 beziehen sich auf einen Regler 70, der so
aufgebaut ist daß er mit einer solchen Anordnung des Staurohrs arbeitet
Wenn sich das Prandtlsche Staurohr in Strömungsrichtung vor der Klappe befindet, wird ein anderer
statischer Druck gemessen, als wenn das Staurohr stromab von der Klappe liegt. Es ist dementsprechend
zu bevorzugen, den Minimalströmungsregler bei dieser Ausführungsform des Reglers 70 wegzulassen. Der
Regler 70, wie er in den F i p. 17 bis 21 gezeigt ist umfaßt
dieselben Grundteile wie der Regler 70 nach den F i g. 1 bis 16, wobei die Membran 182 (und zugehörige Teile)
für die Minimalgeschwindigkeit weggelassen ist. In den Fig. 17 bis 22 haben die Einzelheiten, die mit
Einzelheiten der Fig.2 bis 16 übereinstimmen, identische
Bezugszeichen. Eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Einzelheiten und deren Betriebsweise
der Fig. 17 bis 22 braucht daher nicht wiederholt zu
werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Ausführungsform nach F i g. 21 im Raum 160 der Staudruck herrscht
Das innere Ende der Blattfeder 150 bei der Ausführung nach den Fig. 17 bis 22 berührt bzw. liegt
an der Unterseite des Halteringes 154, um die Achse 106 und die Membran 120 für Maximalströmung hochzuziehen.
Der Drehpunkt für die Feder ist auf dem oberen Ring 162 ausgebildet und ein Abstandsstück 151 paßt
auf die Achse 106 unterhalb des inneren Endes der Blattfeder 150.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Mengenregelung eines in einem Luftkanal geförderten klimatisierten Luftstroms
mit einem pneumatisch betriebenen Stellglied, wobei zur Steuerung des Stelldrucks ein
pneumatischer Regler verwendet ist, der einen Drucksteuerraum mit einer Zufahröffnung und einer
Abströmöffnung aufweist, und einem von mindestens einer Steuergröße beeinflußbaren Betätigungsventil
zum Verschließen der Abströmöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung
(98) in eine Luftsteuerleitung (112) mündet, aus der die Luft abhängig von mindestens
einer weiteren Steuergröße abgelassen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luft zur Betätigung sowohl des Stellgliedes (60,62) als auch des Reglers (70) aus dem
Luftkanal (40) selbst entnommen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine von einem
Luftbalg betätigte Klappe (60) ist
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als erste
Steuergröße die Differenz zwischen Staudruck und statischem Druck der durch den Luftkanal (40)
strömenden Luft verwendet ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßort für den statischen Druck
und dem Staudruck in Strömungsrichtung der Luft vor dem Stellglied (60,62) liegt (Fig. 17).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßort für den statischen Druck und den Staudruck in Strömungsrichtung der Luft
hinter dem Stellglied (60,62) liegt (F i g. 2).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Druckraum zur Übertragung
des Steuersignals von einer Membran begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet daß die Membran (80, 94)
auf der dem Druckraum (100) abgewandten Seite mit dem Stellglied (60, 62) über eine Luftdruckleitung
(72) verbunden ist und auf dieser Seite nur in einem begrenzten Bereich (80) dem Luftdruck ausgesetzt
ist
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß in der Zuführöffnung
(102) des Druckraumes (100) eine Drosselblende vorgesehen ist
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Luftsteuerleitung
(112) mehrere in die Atmosphäre führende Düsen (114,164,204) hat
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet dadurch, daß eine Düse (114) der Luftsteuerleitung (112) ein Bestandteil eines Raumtemperatur-Reglers
(46,116) ist
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß eine Düse (164) der
Luftsteuerleitung (112) ein Bestandteil eines die Minimal-Strömungsgeschwindigkeit steuernden
Reglers (160,182,168) ist
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gekennzeichnet dadurch, daß daß eine Düse (204)
der Luftsteuerleitung (112) ein Bestandteil eines Reglers (206) für den Aufwärmvorgang ist, der von
der Temperatur der Luft in dem Luftkanal (40) in Strömungsrichtung vor dem Stellglied (60, 62)
gesteuert ist
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß diese Vorrichtung
in Modultechnik aufgebaut ist
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