DE3106964A1 - "selbsttaetig regelndes ventil" - Google Patents

"selbsttaetig regelndes ventil"

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Description

DIPL-ING. H. FINK PATENTANWALT -D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE
*3* 3106984
fottntonwolt Fl N K - D 7300 falling«*! (Nwfcor), HlndenburpttroBe U
24. Februar 1981 Sc P 6684
FAREX A/S, N-2043 Lindeberg, Norwegen
Selbsttätig regelndes Ventil
Beanspruchte Priorität der schwedischen Patentanmeldung 80 01 750-2 vom 5. März 1980
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbsttätig regelndes Ventil für ein Ventilationssystein, das den Durchfluß eines im wesentlichen konstanten Luftvolumens in der Zeiteinheit bei einer sich ändernden Druckdifferenz zwischen der Lufteinlaßseite und Luftauslaßseite erlaubt, mit einer Drosselklappe, welche auf einer waagerechten Welle in einem Ventilgehäuse schwenkbar gelagert ist, und mit einer Einrichtung, welche der Bewegung der Drosselklappe in ihre Schließlage entgegensteht, wobei der Teil der Drosselklappe, der sich oberhalb der Welle befindet, zum Schwenken entgegen der Richtung des Luftdurchganges und gegen eine lotrechte Ebene angeordnet ist, wenn die Drosselklappe sich in ihre Schließlage bewegt.
Ein Problem mit Steuerventilen der vorgenannten Art besteht darin, daß das Schließmoment, das von dem erzeugten Luftstrom herrührt, sich stark vergrößert, wenn sich die Drosselklappe ihrer Schließlage nähert, wodurch das Ventil abrupt geschlossen wird. Mit der Absicht, ein solch abruptes -Schließen
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des Ventiles zu verhindern, ist schon vorgeschlagen worden, daß der Schwenkbewegung der Drosselklappe mittels einer Federeinrichtung entgegengewirkt wird, deren Gegenkraft sich abhängig von der Vergrößerung des Schließmomentes fortschreitend vergrößert. Eine solche Anordnung ist jedoch höchst unzuverlässig und die Federkonstante einer solchen Einrichtung ändert sich, nachdem die Drosselklappe mehr oder weniger lange in Benutzung war. Nach einer Weile beginnt die Drosselklappe wieder in ihre Schließlage zuschnappen, was zu starken Geräuschen in dem Ventilationssystem führt und eine Störung der Regelung des Luftstromes verursacht.
Bei einem Versuch diesen Nachteil zu beseitigen, ist die Drosselklappe mit einer Zunge versehen worden, welche im Luftstrom liegt und welche das Schließmoment vergrößert, wenn das Ventil offen ist, und dieses Schließmoment fortlaufend verringert, wenn die Drosselklappe sich ihrer Schließlage nähert. Eine solche in der schwedischen Patentschrift 302 677 beschriebene und dargestellte Zungenanordnung funktioniert einwandfrei, aber ist teuer in der Herstellung und die Zunge muß in bezug auf die ebene Drosselklappe genau angeordnet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ventil der vorgenannten Art zu schaffen, das verhältnismäßig einfach hergestellt werden kann und das so genau wie das bekannte Ventil mit einer Führungszunge auf dessen Drosselklappe funktioniert.
Diese Aufgabe wird durch die erfinderischen Mittel gelöst, die in den Ansprüchen aufgeführt sind.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung nachfolgend beschrieben. Es zeigen
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Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein bekanntes Regelventil zur Darstellung der auf die Drosselklappe wirkenden Kräfte, Fig. 2 einen Schnitt ähnlich dem nach Fig. 1, mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Drosselklappe, Fig. 3 eine Ansicht der in Fig. 2 dargestellten Ventilanordnung gesehen in Richtung zu dem Auslaßende,
Fig. 4 eine Drosselklappe der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ventilanordnung im wesentlichen gesehen in ihrer Schließlage,
Fig. 5 eine abgewandelte Drosselklappe für die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ventilanordnung und Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele einer Drosselklappe gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Art des Wirkungsprinzips eines bekannten Regelventils, durch welches Luft in Richtung des dargestellten Pfeiles hindurchfließen soll und welches einen im wesentlichen konstanten Luftstrom unabhängig von dem Druckabfall längs des Ventils hindurchgehen lassen soll.
In einem Ventilgehäuse 1 ist eine schwenkbare Drosselklappe 2 auf einer waagerechten Welle 3 gelagert. Die Welle 3 ist in nicht dargestellten Lagern geringer Reibung, z.B. Kugellagern, gelagert. Ein Arm 4 ist entweder mit der Welle. 3 oder mit der Drosselklappe 2 verbunden, welcher an seinem freien Ende ein Gegengewicht 5 trägt. Der Hauptzweck des Gegengewichtes 5 und des Armes 4 besteht darin, ein Drehmoment M2 zu erzeugen, welches dem Schließmoment der Drosselklappe entgegenwirkt, das durch das Drehmoment M-) verursacht wird, z.B. das von dem durch das Ventil hindurchgeführten Luftstrom erzeugte Drehmoment. Wie bekannt ist, beruht dieses Moment M1 auf der Tatsache, daß bei der in der Zeichnung dargestellten Lage der Drosselklappe gegenüber dem Luftstrom, der Anteil des Luftstromes V3 auf der Vorderseite, der Drosselklappe an deren oberem Rand größer ist, als der Stromanteil V^ an der Vorderseite der Drosselklappe
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im Bereich von deren unterem Rand, und daß der Anteil des Stromes V-j auf der Rückseite der Drosselklappe in Nähe ihres unteren Randteiles größer ist, als der Anteil des Stromes auf der Rückseite der Drosselklappe im Bereich ihres oberen Randteiles, was unter Benutzung anerkannter Bezugszeichen für den statischen Luftdruck auch wie folgt ausgedrückt werden kann P^ P^ und P1^ P2.
Bei einer bestimmten Einstellung der Drosselklappe erhöht sich der Luftstrom im Durchgang mit der Erhöhung des Druckabfalles längs der Drosselklappe 2. Wenn sich der Druckabfall verstärkt, verursacht er wiederum eine Vergrößerung des Drehmomentes M-|, welches die Drosselklappe in Richtung ihrer Schließlage zu schwenken sucht. Wenn die Drosselklappe sich in ihre Schließlage bewegt, die in Fig. 1 durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, so wird das Gegendrehmoment M2 in der in Fig. 1 dargestellten Bauform in gleicher Weise vergrößert. Als Ergebnis von Randwirkungen vergrößert sich das das Ventil schließende Drehmoment M-j mehr oder weniger abrupt, wenn die Drosselklappe in die Nähe ihrer Schließlage kommt, wogegen das Gegendrehmoment M2 einer Sinusfunktion folgt. Dies zwingt die Drosselklappe rasch zu schließen, die Drosselklappe schlägt dabei an eine Schulter 13 an oder kommt in Berührung mit dem Ventilgehäuse 1.
Die Wirkung des Randeffektes, der im Bereich der Schließlage der Drosselklappe auftritt, kann durch Verringerung des Drehmomentes M-j gemäß der Erfindung eliminiert werden, wodurch ein Waageneffekt auftritt, der mittels des Gegendrehmomentes M2 erreicht wird, so daß die Drosselklappe sich weich über ihren ganzen Schwenkbereich bewegt. Die Erfindung beruht auf dem Konzept, eine Vergrößerung des zur Unterseite der Drosselklappe 2 fließenden Luftstromes proportional zu dem Luftstrom zu erreichen, der auf der Oberseite der Drosselklappe in und im Bereich der Schließlage der Drossel-
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klappe fließt, z.B. der Anteil des Durchflußstromes vergrößert sich auf der Unterseite der Drosselklappe (der statische Druck verringert sich) und verringert sich auf der Oberseite der Drosselklappe (der statische Druck vergrößert sich). Dies bedeutet wiederum, daß das Schließmoment M1 sich verringert, wenn sich die Drosselklappe ihrer Schließlage nähert, und das Gegendrehmoment M2 kann derart angepasst werden, daß ein gewichts- oder feder-belasteter Arm einen bestimmten Luftstrom unabhängig von dem Druckabfall längs des Ventiles erzeugen kann.
Die vorgenannte Vergrößerung des Luftstromes, der an der Unterseite der Drosselplatte fließt (wenn die Drosselklappe sieh wie in Fig. 1 in Schließlage bewegt), kann durch Verringerung des Oberflächenbereiches jenes Teiles der Drosselklappe 2 erreicht werden, der unterhalb ihrer Welle 3 liegt. Die' Fig. 2 und 3 und 4 zeigen eine flache Drosselklappe 2 elliptischer Gestalt, deren Randteile 8f, 9' (Fig. 4) nach oben gebogen wurden und sich im wesentlichen unter rechten Winkeln zu der Ebene der Drosselklappe und in Richtung des Durchflußstromes zur Bildung von Teilen 8 und 9 erstrecken. Diese Verringerung im Bereich des Teiles der Drosselklappe, die unterhalb der Welle 3 liegt, führt zu einem klappenschließenden Bereich, welcher sich in bezug zu dem Klappenbereich oberhalb der Welle verringert, wenn die Drosselklappe sich ihrer Schließlage nähert, und damit auch zu einem geringeren Drehmoment im Bereich der Schließlage der Drosselklappe.
Diese Verringerung im Schließbereich der Drosselklappe in Nähe der Schließlage der Drosselklappe kann auch durch Abschneiden des unteren strichpunktierten Teiles, der in Fig. 4 dargestellten Ellipse erreicht werden, oder durch vollständiges Entfernen der Teile 8' und 9' anstatt diese Teile in vorgenannter Art zu biegen. Stattdessen kann der untere Teil der Drosselklappe auch mit Öffnungen 10, 11, 12,
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wie in Fig. 5 dargestellt, versehen sein, um den Anteil .des Stromes im Schließbereich der Drosselklappe zu vergrößern.
Eine nicht lineare Änderung in den Durchflußspalten, z.B. den Spalten, die von der Innenwand des Gehäuses 1 und von den Teilen der Drosselklappe begrenzt sind, die oberhalb und unterhalb der Welle liegen, kann auch durch Anordnung der Welle unterhalb der Mitte der Drosselklappe 2 oder durch Anordnung der Lager 6 und 7 oberhalb der Mitte der Drosselklappe 2 erreicht werden, während eine in der Mitte angeordneten Welle 3 beibehalten wird. Die vorgenannte Bauform ist in Fig. 6 dargestellt, die eine kreisförmige Drosselklappe 2* mit einer Welle 3' zeigt, die unterhalb der Mitte der Klappe angeordnet ist, wogegen die letztere Bauform in Fig. 7 dargestellt ist, bei welcher die Lager 6, 7 von der Welle 3 abgesetzt sind.
Obgleich die Drosselklappe 2 als flach angenommen wurde, ist klar, daß sie auch in einer einfachen oder doppelten Kurve ausgebildet sein kann. Die Gestalt der Drosselklappe und der Querschnitt der Leitung, durch welche die Luft fließt, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht bedeutend, die in gleicher Weise auch auf ein Ventilgehäuse rechteckigen Querschnittes mit einer darin angeordneten rechteckigen Drosselklappe angewandt werden kann.
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Leerseite

Claims (6)

  1. DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINCEN BEI STUTTGART . HiNDENBURGSTRASSE
    Pgtentonwolt Fl N K - D 7300 E»slina«n (Nedcor), HlndenbureitroSe 4A
    2M. Februar 198I Sc P 6684
    FAREX A/S, N-2043 Lindeberg, Norwegen
    Ansprüche
    Selbsttätig regelndes Ventil für ein Ventilationssystem, das den Durchfluß eines im wesentlichen konstanten Luftvolumens in der Zeiteinheit bei einer sich ändernden Druckdifferenz zwischen der Lufteinlaßseite und der Luftauslaßseite erlaubt, mit einer Drosselklappe (2), welche auf einer waagerechten Welle (3) in einem Ventilgehäuse (1) schwenkbar gelagert ist, und mit einer Einrichtung (4, 5), welche der Bewegung der Drosselklappe in ihre Schließlage entgegensteht, wobei der Teil der Drosselklappe, der sich oberhalb der Welle (3) befindet zum Schwenken entgegen der Richtung des Luftdurchganges und gegen eine lotrechte Ebene angeordnet ist, wenn die Drosselklappe (2) sich in ihre Schließlage bewegt, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Drosselklappe (2) prozentual einen größeren Teil der Querschnittsfläche des Ventilgehäuses (1) oberhalb einer Ebene bedeckt, die sich durch das Ventilgehäuse parallel zu der Welle (3) erstreckt, und den Querschnittsbereich in zwei gegenseitig gleiche Teile teilt, als unterhalb dieser Ebene, um innerhalb des Schließbereiches der Drosselklappe den Anteil am Luftdurchsatz um diesen Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der Welle (3) befindet, zu erhöhen, und um den Anteil am Luftdurchsatz um den Teil der Drosselklappe zu verringern, der sich oberhalb der Welle befindet.
    130064/0596 _2„
    - 2 - 241. Februar 8i
    ρ 6684
  2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (2) symmetrisch zur Welle (3) angeordnet ist.
  3. 3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der waagerechten Welle (3) befindet, nach oben gebogene Randteile (8, 9) hat.
  4. H. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der waagerechten Welle (3) befindet, mindestens einen davon abgetrennten Randteil (8f,9') hat.
  5. 5. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Teil der Drosselklappe (2), der sich unterhalb der waagerechten Welle (3) befindet, mit Durchgangslöchern (10 bis 12) versehen ist.
  6. 6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die waagerechte Welle (3) in Lagern (6, 7) gelagert ist, die sich oberhalb der Ebene befinden.
    130064/0596
DE19813106964 1980-03-05 1981-02-25 "selbsttaetig regelndes ventil" Granted DE3106964A1 (de)

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