DE2542964A1

DE2542964A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung des volumenstromes in gasdurchstroemten rohren, insbesondere klimaanlagen

Info

Publication number: DE2542964A1
Application number: DE19752542964
Authority: DE
Inventors: Gregor Baumeister; Wolfgang Finkelstein; Josef Haaz
Original assignee: Gebrueder Trox GmbH
Current assignee: Gebrueder Trox GmbH
Priority date: 1975-09-26
Filing date: 1975-09-26
Publication date: 1977-04-07
Also published as: NO763282L; FR2325976A1; ZA765639B; FR2325976B1; SE7610487L; ES451886A1; GB1533137A

Description

Dr.-1 ng. VMLTEH STARK

D-4150 Krefeld 1 · Moerser Straße 140 ·· Telefon (02151) 28222 u. 20469

Datum 24. September 1975

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2 Ta 75 351

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Gebrüder Trox, Gesellschaft mit beschränkter Haftung, 4133 Neukirchen-Vluyn, Heymannsweg 4-6

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Volumenstromes in gasdurchströmten Rohren, insbesondere Klimaanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Volumenstromes in gasdurchströmten Rohren, insbesondere Klimaanlagen.

Dabei ist es bekannt, den Volumenstrom dadurch konstant-.zuhalten, daß der an einer Meßblende, Meßdüse od. dgl. herrschende Differenzdruck in eine Meßdose mit zwei durch eine Membrane getrennte Kammern geleitet wird, wobei die Membrane mit einer einstellbaren Rückstellkraft beaufschlagbar ist. Das Maß der entgegen der Rückstellkraft wirkenden Verformung dient dann als Meßgröße zur Änderung des Durchflußquerschnittes in dem gasdurchströmten Rohr. Hierdurch kann der Durchschnittsquerschnitt Jeweils so in Abhängigkeit von den Druckschwankungen geregelt werden, daß der Volumenström in dem gasdurchströmten Rohr und damit dem zu

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Deutsche Bank AG Krefeld 103/1525 BLZ 32070080 · Stadt-SpBrkasse Krefeld 305722 BLZ 32050000 · Poetecheck Eesen 4055-431 BLZ 36010043

klimatisierenden Raum konstant bleibt.

Im Stande der Technik ist eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens bekannt, bei der an der Membrane die Meßdose einen gegen die Rückstellkraft verschiebbaren Regelarm, vorzugsweise Ventilstößel, zur Stelldruckanderung des Stellmotors einer Regelklappe für die Änderung des Durchflußquerschnittes im gasdurchströmten Rohr aufweist. Physikalisch stellt sich diese Regelung wie folgt dar: Die auf die Membrane der Meßdose wirkende Kraft aufgrund des Differenzdruckes ist mit der entgegenwirkenden Rückstellkraft im Gleichgewicht, wenn die Bedingung erfüllt ist:

( P₂ - P₁ ) . A - F = 0

Hierbei ist P₂ ^-Pv ^^er Differenzdruck

A : die Membranfläche F : die Federkraft.

V/eicht der konstant zu regelnde Differenzdruck vom Sollwert ab, führt der mit der Membrane verbundene Ventilstößel eine Bewegung aus und öffnet oder verschließt dabei mehr' oder weniger ein Ventil einer Druckleitung. Die dadurch bewirkte Stelldruckanderung regelt eine durch einen Stellmotor angetriebene Regelklappe zur Änderung des Durchflußquerschnittes in dem gasdurchströmten Rohr solange nach, bis wieder der Gleichgewichtszustand nach vorgenannter Gleichung hergestellt ist. Dadurch wird automatisch der Volumenstrom in dem Rohr konstantgehalten. Mit einer Verstellschraube kann darüber*-

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hinaus die Federkraft und damit der Sollwert des konstant zu regelnden Volumenstromes verändert werden.

Nachteilig bei diesem bekannten Regelverfahren ist der Umstand, daß der Sollwert für einen geringeren oder größeren Volumenstrom nur von Hand über die Stellschraube einreguliert werden kann. Damit ist eine exakte und schnelle Anpassung an sich ändernde Verhältnisse im zu klimatisierenden Raum nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Volumenstromes zu,entwickeln, mit denen eine automatische Anpassung an unterschiedliche Klimatisierungsbedürfnisse möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der erwähnten Art die Rückstellkraft .über einen Thermostaten als Meßgeber variabel eingestellt wird. Damit ist es möglich geworden, bei steigenden Temperaturen in dem zu klimatisierenden Raum über einen dort befindlichen Thermostaten mehr klimatisierte Zuluft und bei fallender Temperatur weniger klimatisierte Luft zuzuführen. Eine exakte Anpassung an die jeweiligen Klimatisierungsbedürfnisse ist damit gewährleistet.

Als Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sieht die Erfindung zunächst vor, daß zur Einstellung der Rückstellkraft ein Stellmotor dient, dessen Regelteil von dem Thermostaten betätigbar ist. Sofern dabei der Stellmotor zweckmäßigerweise mit einem gasförmigen Medium beaufschlagbar ist, wird das Regelteil als Ventilstöße^ausgebildet, der ein Ventil zur

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Regelung des Stellmotores mehr,oder weniger freigeben kann.

Eine Ausführungsform des Stellmotors kann ein mit Druckluft beaufschlagbarer Druckzylinder sein. Es ist ferner möglich, den Stellmotor als eine membranverschlossene Kammer auszubilden, wobei die Membrane mittelbar oder unmittelbar auf die Rückstellkraft einwirkt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Stellmotor mit dem in dem Rohr fließenden Medium in Verbindung gebracht und von diesem beaufschlagt werden kann. Demgegenüber ist bei der Ausführungsform des vorerwähnten Druckzylinders eine Beaufschlagung mit unter höherem Druck stehender Druckluft erforderlich.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der als membranverschlossene Kammer ausgebildete Stellmotor und die Meßdose als einheitlicher, geschlossener Baukörper ausgebildet sind.

Die Rückstellkraft kann in bevorzugter Ausführungsform als Feder oder Gewichtshebel ausgebildet sein.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß bei einer Ausführungsform, bei der an der Membrane der Meßdose ein gegen die Rückstellkraft verschiebbarer Regelarm, vorzugsweise ein Ventilstößel, zur Stelldruckänderung des Stellmotores eine Regelklappe für die Änderung des Durchflußquerschnittes in dem gasdurchströmten Rohr befestigt ist, die Rückstellkraft an dem einen Ende des Regelarmes einerseits und dem Stellmotor andererseits angreift.

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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele als Schemaskizzen näher dargestellt.

In allen Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Der in Richtung des Pfeiles I in einem Rohr 1 strömende Volumenstrom passiert eine Meßblende 2. Hier wird der Druck P₁ und Pp vor und hinter der Blende 2 über entsprechend bezeichnete Meßleitungen einer Meßdose 3 zugeleitet. Die Meßdose 3 besteht aus zwei durch eine Membrane 4 getrennten Kammern 5a und 5b, wobei die Meßleitung p., in die Kammer 5a und die Meßleitung P₂ in die Kammer 5b einmünden. Auf die Membrane 4 wirkt damit der Differenzdruck Pp - P₁ ein.

An der Membrane 4 ist ferner ein axial verschiebbarer Ventilstößel 6 befestigt, der ein Ventil 7 mehr oder weniger freigeben kann. Über dieses Ventil 7 kann demzufolge eine zu einem Stellmotor 8 führende Luftleitung 9 mehr oder weniger freigegeben werden, so daß der Stellmotor 8 eine mit ihm gekoppelte, in dem Rohr 1 befindliche Regelklappe 10 zur Verringerung oder Vergrößerung des Durchflußquerschnittes betätigen kann.

In der Ausführungsf&rm nach Fig. 1 und 2 ist der Ventilstößel 6 an seinem freien Ende mit einer Feder 11 und bei der Ausführungsform nach Fig. 3 mit einem Gewichtshebel 12 verbunden. Die Feder 11 und der Gewichtshebel 12 wirken als Rückstellkraft für den auf die Membrane 4 wirkenden Differenzdruck P₂ - P₁ ein.

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Die Rückstellkraft ist variabel über einen in dem zu klimatisierenden Raum 13 befindlichen Thermostaten 14 einstellbar.

Dazu dient bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ein als Druckzylinder ausgebildeter Stellmotor 15_f der über einen Winkelhebel 16 und eine Stange 16a mit der Feder 11 in Verbindung steht. Es ist ersichtlich, daß bei einer Betätigung des Kolbens 15a nach rechts die Feder 11 gespannt und bei einer Betätigung nach links entspannt wird. Damit erhöht oder erniedrigt sich die Federkraft und somit der Sollwert für den Differenzdruck und gleichzeitig die Stellung der Regelklappe

Der Stellmotor 15 wird in gleicher Weise wie der Stellmotor von einer besonderen Druckluftleitung 16 beaufschlagt, die einen höheren Druck aufweist als das in dem Rohr 1 strömende gasförmige Medium.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist als Stellmotor eine der Kammern 5a und 5b entsprechende Kammer 17 vorgesehen, die ebenfalls mit einer Membrane 18 verschlossen ist. An dieser Membrane 18 ist die Feder 11 über eine Stange 19 mittels einer Mutter 20 befestigt. Entsprechend der Beaufschlagung der Kammer 17 wird die Membrane 18 bewegt, so daß gleichzeitig dadurch die Feder 11 mehr oder weniger gespannt und damit der Sollwert verändert wird.

Die Kammer 17 wird von dem in dem Rohr 1 fließenden gasförmigen Medium beaufschlagt, so daß es keiner besonderen Drucls:- luftleitung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bedarf.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in gleicher Weise wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine mit einer Membrane 21 verschlossene Kammer 22 als Stellmotor vorgesehen, die auch in gleicher Weise mit dem in dem Rohr strömenden Gas beaufschlagt wird. Allerdings durchsetzt hier der Ventilstößel 6 Kammer 22 und ist - wie auch an der Membrane 4 - zusätzlich an der Membrane 21 befestigt. Der Ventilstößel 6 ist dann ferner noch in einem Deckel 23 der Kammer 22 geführt und mit einem Gewichtshebel 12 verbunden. Dieser Gewichtshebel 12 ist anstelle der vorbeschriebenen Feder 11 vorgesehen. Hier ist das eingangs erwähnte Gleichgewicht, das für die Federkraft bereits formelmäßig erfaßt worden ist, gegeben, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind: (Pp - P₁) . A - p^ . A - G·- = O

Cm I J/ O.

Hierbei ist p~ - P-.: der Differenzdruck

A : die Membranfläche 4 P-, : der Druck in der Kammer 22

G : das Gegengewicht des Gewichtshebels 24 a, b : die Hebelarme des Gewichtshebels.

Wie bereits aus den schematischen Darstellungen ersichtlich, kann bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 der Stellmotor 17, 18 bzw. 21, 22 und die Meßdose 3 als ein einheitlicher, in sich geschlossener Baukörper ausgebildet sein.

In allen Ausführungsbeispielen ist ferner ersichtlich, daß sich der zu regelnde Sollwertbereich auf einen Maximal- und Minimalwert einstellen läßt. Dies geschieht bei der Aus-

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führungsform gemäß Fig. 1 durch eine Verschiebung des Druckzylinders 15 mittels Stellschrauben 15a. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 kann in entsprechender Weise der Federhub durch Verstellung der Mutter 20 verändert werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 schließlich läßt sich durch Verschieben des Gewichtes G der Hebelarm b verändern, so daß ebenfalls hierdurch eine Begrenzung des Sollwertes erreicht werden kann.

In allen Ausführungsbeispielen erfolgt die Regelung des Stellmotors über den Thermostaten 14 in der Weise, daß dieser ein nicht näher dargestelltes Ventil - ähnlich dem Ventil 7 mehr oder weniger öffnet, so daß damit der Stelldruck verändert wird.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

^I.jVerfahren zur Regelung des Volumenstromes in gasdurch- ^-—¹^ strömten Rohren, insbesondere Klimaanlagen, bei dem der zu regelnde Differenzdruck an einer Meßblende, Meßdüse od. dgl. in eine Meßdose mit zwei durch eine mit einer einstellbaren Rückstellkraft beaufschlagbare Membrane getrennte Kammern geleitet wird, und das Maß der entgegen der Rückstellkraft wirkenden Verformung der Membrane als Meßgröße zur Änderung des Durchflußquerschnittes in dem gasdurchströmten Rohr dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft über einen Thermostaten als Meßgeber variabel eingestellt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Rückstellkraft ein Stellmotor (15 bzw. 17, 18, bzw. 22, 21) vorgesehen ist, dessen Regelteil von dem Thermostaten betätigbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (15 bzw. 17, 18 bzw. 22, 21) mit einem gasförmigen Medium beaufschlagbar und das Regelteil als Ventilstößel ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach -Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor als mit Druckluft beaufschlagbarer

ORIGINAL INSPECTED

709814/0420 ΖΓ__ —

Druckzylinder (15) ausgebildet ist. 2542964
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor als eine membranverschlossene Kammer (17 bzw. 21, 22) ausgebildet ist und die Membrane (18 bzw. 21) mittelbar oder unmittelbar auf die Rückstellkraft einwirkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, .daß der Stellmotor (15 bzw. 17, 18 bzw. 22, 21) mit dem in dem Rohr (1) fließenden Medium in Verbindung steht und von diesem beaufschlagt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (15 bzw. 17, 18 bzw. 22, 21) und die Meßdose (3) als einheitlicher, geschlossener Baukörper ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft als Feder (11) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung naeh einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft als Gewichtshebel (12) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der an der Membrane der Meßdose ein gegen die Rückstellkraft verschiebbarer Regelarm, vorzugsweise Ventil stößel, zur Stelldruckänderung des

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Stellmotors einer Regelklappe für die Änderung 4i&g* *"" ^ ^ Durchflußquerschnittes in dem gasdurchströmten Rohr befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft (11 bzw. 12) an dem einen Ende des Regelarmes (6) einerseits und dem Stellmotor (15 bzw. 17, 18 bzw. 21, 22) andererseits angreift.

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