NO149560B - AUTOMATIC CONTROL VALVE. - Google Patents

Description

•Den foreliggende oppfinnelse vedrører en automatisk regu-ler ingsventil for ventilasjonsanlegg, som er innrettet til å slippe igjennom en hovedsakelig konstant luftmengde pr. tidsenhet ved varierende trykk mellom luf tinnta^kssiden og luftut-løpssiden, hvilken reguleringsventil omfatter et regulerings-spjeld som er dreibart lagret i et ventilhus på en horisontal aksel, samt innbefatter organer til å motvirke spjeldets bevegelse mot en lukkestilling, samtidig som den del av reguleringsspjeldet som ligger over akselen er innrettet til å svinges mot luftstrømningsretningen og mot et vertikalplan. •The present invention relates to an automatic control valve for ventilation systems, which is designed to let through an essentially constant amount of air per unit of time at varying pressure between the air intake side and the air outlet side, which control valve comprises a control damper which is rotatably stored in a valve housing on a horizontal shaft, and also includes means to counteract the movement of the damper towards a closed position, at the same time that it is part of the regulating damper located above the shaft is designed to swing against the direction of air flow and against a vertical plane.

Et problem med reguleringsventiler av denne art er at det resulterende, stengende moment som fremskaffes av luftstrømmen, øker meget kraftig når spjeldet nærmer seg lukkestillingen, A problem with control valves of this kind is that the resulting closing torque provided by the air flow increases very strongly as the damper approaches the closed position,

og dette medfører at spjeldet slår brått igjen. For å hindre slik brå lukkebevegelser, har man foreslått å motvirke spjeldets dreiebevegelse ved hjelp av et fjærorgan, hvis motkraft øker progressivt i takt med økningen av det lukkende moment. Usikkerheten blir imidlertid stor og fjærkarakteristikken endres etter kortere eller lengre tids bruk av spjeldet, og litt etter litt opptrer de brå lukninger som gir opphav til forstyrrende lyd i ventilasjonssystemet og spolerer reguleringen. and this results in the damper closing abruptly again. In order to prevent such sudden closing movements, it has been proposed to counteract the rotary movement of the damper by means of a spring element, whose counterforce increases progressively in line with the increase in the closing torque. However, the uncertainty becomes great and the spring characteristics change after a shorter or longer period of use of the damper, and little by little the abrupt closings occur which give rise to disturbing noise in the ventilation system and spoil the regulation.

Man har videre forsøkt å unngå den nevnte ulempe ved på spjeldskiven å anbringe en tunge som ligger i luftstrømmen, Attempts have also been made to avoid the aforementioned disadvantage by placing a tongue on the damper disc which lies in the air flow,

og som øker lukkemomentet når spjeldet er åpent, og suksessivt reduserer dette moment når spjeldet beveger seg mot lukkestillingen. En slik anordning, som er beskrevet f.eks. i svensk patentskrift 302 677, fungerer utmerket, men, er kostbar å frem-stille, og tungen må innstilles meget nøyaktig med hensyn til den plane spjeldskive. and which increases the closing torque when the damper is open, and successively reduces this torque when the damper moves towards the closed position. Such a device, which is described e.g. in Swedish patent document 302 677, works excellently, but is expensive to produce, and the tongue must be set very precisely with regard to the flat damper disc.

Det er således en hovedhensikt med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en reguleringsventil av den innledningsvis angitte art som er rimelig, og som har like gode egenskaper som den kjente ventil med styrende tunge på spjeldskiven. It is thus a main purpose of the present invention to provide a control valve of the type indicated at the outset which is reasonable and which has the same good properties as the known valve with a control tongue on the damper disk.

Sagt med andre ord går hensikten ifølge oppfinnelsen ut In other words, the purpose according to the invention fails

på å angi en forskrift for visse geometriske relasjoner mellom reguleringsspjeldet og ventilhuset, slik at man i forhold til den kjente teknikk oppnår et gunstigere strømningsforhold i to specify a regulation for certain geometric relationships between the control damper and the valve housing, so that compared to the known technique, a more favorable flow ratio is achieved in

området for reguleringsspjeldets lukkeområde. the area for the control damper's closing area.

Hensikten oppnås ved en reguleringsventil av den innledningsvis angitte art som ifølge oppfinnelsen erkarakterisertved at reguleringsspjeldet, avhengig av dreieakselens plassering i ventilhuset, har en slik kantkontur at det i lukket stilling gir en spalteåpning mellom spjeldflaten og ventilhusets vegger som avviker vesentlig fra jevnbred og/eller har en gjennombrutt flate, slik at der innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde ved konstant luftmengdegjennomslipp fås en større relativ økning av gjennomstrømmende luftmengde på undersiden av spjeldet når spjeldet føres mot lukkestilling, enn på oversiden av spjeldet. The purpose is achieved by a control valve of the kind indicated at the outset which, according to the invention, is characterized in that the control damper, depending on the position of the rotary shaft in the valve housing, has such an edge contour that in the closed position it creates a slot opening between the damper surface and the walls of the valve housing which deviates significantly from uniform width and/or has a broken surface, so that within and in the vicinity of the damper's closing area with a constant air flow through, a greater relative increase in the amount of air flowing through is obtained on the underside of the damper when the damper is moved towards the closed position, than on the upper side of the damper.

De angitte geometriske relasjoner går i hovedsak ut på The specified geometric relationships mainly involve

å skaffe en reduksjon av de nedre overflatepartier av spjeldet. Denne reduksjon av avstengningsarealet av den nedre spjelddel to provide a reduction of the lower surface portions of the damper. This reduction of the shut-off area of the lower damper part

i nærheten av lukkestillingen kan, slik det fremgår av hoved-kravet, frembringes på to forskjellige måter, idet man på den in the vicinity of the closed position can, as appears from the main requirement, be produced in two different ways, as

ene side skaffer et kantparti av spjeldet slik at dette i lukket stilling gir en spalteåpning mellom spjeldflaten og ventilhusets vegger som avviker vesentlig fra jevnbred, og på den annen side ved å utføre spjeldet med en gjennombrudt flate. on the one hand providing an edge portion of the damper so that in the closed position this provides a slot opening between the damper surface and the valve housing walls which deviates significantly from uniform width, and on the other hand by making the damper with a perforated surface.

Ved en slik reduksjon av avstengningsarealet vil man innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde ved konstant luftmengdegjennomslipp få en større relativ økning av gjennomstrøm-mende luftmengde på undersiden av spjeldet når spjeldet føres mot lukkestilling, enn på oversiden av spjeldet. With such a reduction of the shut-off area, within and in the vicinity of the damper's closing area, with constant air flow through, a larger relative increase in the amount of air flowing through will be obtained on the underside of the damper when the damper is moved towards the closed position, than on the upper side of the damper.

Denne forskrif,t avviker fra det som fremgår av den kjente teknikk ifølge GB patentskrifter 897.881 og 1.075.929, som gir anvisning på spjeldblader med så å si jevn spalteåpning mellom spjeldbladet og ventilhusets vegger i lukket stilling, av spjeldet. This regulation deviates from what appears from the known technique according to GB patent documents 897,881 and 1,075,929, which give instructions for damper blades with, so to speak, even gap opening between the damper blade and the walls of the valve housing in the closed position, of the damper.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen. The invention will be described in more detail with reference to the drawing.

Fig. 1 er et aksialsnitt gjennom en reguleringsventil Fig. 1 is an axial section through a control valve

av kjent type, som anskueliggjør de krefter som virker på spjeldskiven. of a known type, which visualizes the forces acting on the damper disc.

Fig. 2 er et snitt i likhet med fig. 1, men viser en spjeldskive ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 er et riss av anordningen på fig. 2 sett mot utløpsenden. Fig. 4 viser spjeldskiven ved anordningen ifølge fig. 2 og 3, sett i lukkestillingen. Fig. 5 viser en modifisert spjeldskive for anordningen ifølge fig. 2 og 3. Fig. 6 og 7 viser ytterligere spjeldskiver ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 anskueliggjør i forenklet form prinsippet for en kjent reguleringsventil som er innrettet til å bli gjennom-strømmet av luft i den retning som pilen viser, og som uan-sett trykkfallet over reguleringsventilen slipper gjennom en konstant eller hovedsakelig konstant luftmengde. Fig. 2 is a section similar to fig. 1, but shows a damper disc according to the invention. Fig. 3 is a diagram of the device in fig. 2 sets towards the outlet end. Fig. 4 shows the damper disc in the device according to fig. 2 and 3, set in the closed position. Fig. 5 shows a modified damper disc for the device according to fig. 2 and 3. Fig. 6 and 7 show further damper discs according to the invention. Fig. 1 illustrates in simplified form the principle of a known control valve which is designed to be flowed through by air in the direction shown by the arrow, and which, regardless of the pressure drop across the control valve, lets through a constant or essentially constant amount of air.

I et ventilhus 1 er der anordnet et spjeld 2 som kan dreie seg om en horisontal aksel 3. Akselen 3 er dreibart lagret i ikke viste lagre med liten friksjon, f.eks. kule-lagre. På akselen 3 eller spjeldet 2 er der fastmontert en arm 4 som ved sin frie ende bærer en motvekt 5. Hovedhen-sikten med motvekten 5 og armen 4 er å fremskaffe et dreiemoment M2som motvirker spjeldets lukkebevegelse, frem-skaffet av momentet M^, dvs. det dreiemoment som skyldes luftstrømmen gjennom ventilen. Dette moment M1er et resul-tat av at,-slik det er vel kjent, strømningshastigheten V3ved spjeldets fremside og ved det øvre kantparti, i spjeldets viste stilling i forhold til luftstrømmen, overstiger strøm-ningshastigheten V. på fremsiden av spjeldet og ved det nedre kantparti, og av at strømningshastigheten V, på spjeldets bakside og nedre parti overskrider strømningshastigheten V2på spjeldets øvre bakside, noe som med anvendelse av beteg-nelsene for de statiske lufttrykk, kan uttrykkes som P4og P1< P2. In a valve housing 1 there is arranged a damper 2 which can rotate about a horizontal shaft 3. The shaft 3 is rotatably supported in bearings not shown with little friction, e.g. ball bearings. On the shaft 3 or the damper 2 there is fixedly mounted an arm 4 which at its free end carries a counterweight 5. The main purpose of the counterweight 5 and the arm 4 is to produce a torque M2 which counteracts the closing movement of the damper, produced by the torque M^, i.e. .the torque due to the air flow through the valve. This moment M1 is a result of the fact that, as is well known, the flow velocity V3 at the front of the damper and at the upper edge, in the position of the damper shown in relation to the air flow, exceeds the flow velocity V at the front of the damper and at the lower edge part, and that the flow speed V, on the back and lower part of the damper exceeds the flow speed V2 on the upper back side of the damper, which, using the designations for the static air pressures, can be expressed as P4 and P1< P2.

Ved en bestemt stilling av spjeldet øker luftmengden i kanalen med økende trykkfall over spjeldet 2. Når dette trykkfalløker, forårsaker dette i sin tur et økende dreiemoment som medfører at spjeldet stiller seg i en mere lukket stilling. Under spjeldets bevegelse mot lukkestillingen som på fig. 1 er vist ved hjelp av en strekpunktert linje, kommer selvfølgelig også ved den konstruksjon som er vist på fig. 1, momentet M2til å øke. På grunn av rand-virkninger kommer det lukkende moment M^til å øke mer eller mindre brått når spjeldet 2 kommer i nærheten av lukkestillingen, fordi momentet M2følger en sinusfunksjon. At a certain position of the damper, the amount of air in the duct increases with an increasing pressure drop across the damper 2. When this pressure drop increases, this in turn causes an increasing torque which causes the damper to move into a more closed position. During the movement of the damper towards the closed position as in fig. 1 is shown by means of a dash-dotted line, of course also occurs with the construction shown in fig. 1, the moment M2 to increase. Due to edge effects, the closing torque M^ increases more or less abruptly when the damper 2 approaches the closing position, because the torque M2 follows a sinusoidal function.

Dette medfører at spjeldet stenges raskt og stoppes av et anslag 13 eller kommer til berøring med den indre vegg av huset 1. This causes the damper to close quickly and is stopped by a stop 13 or comes into contact with the inner wall of the housing 1.

Ifølge oppfinnelsen kan virkningen av denne randeffekt According to the invention, the effect of this edge effect can

som opptrer i nærheten av lukkestillingen, elimineres ved at,man ifølge oppfinnelsen fremskaffer en reduksjon av dreie-momentet M^, og derved kan der oppnås en utbalansering ved hjelp av motmomentet M2, slik at spjeldbevegelsen blir jevn og rolig innenfor hele området.Oppfinnelsen baserer seg på det at man innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde fremskaffer en relativ økning av den luftmengde som passerer undersiden av spjeldet 2, i forhold til den luftmengde som passerer spjeldets overside, dvs. strømningshastigheten which occurs in the vicinity of the closed position, is eliminated by, according to the invention, a reduction of the torque M^ is achieved, and thereby a balancing can be achieved with the help of the counter torque M2, so that the damper movement is smooth and calm within the entire area. The invention is based on that within and near the closing area of the damper, a relative increase in the amount of air that passes the underside of the damper 2 is achieved, in relation to the amount of air that passes the upper side of the damper, i.e. the flow rate

øker på undersiden (det statiske trykk avtar) og på oversiden av spjeldet 2 vil strømningshastigheten avta (det statiske trykk øker). Dette innebærer på sin side at lukkemomentet M^avtar når spjeldet 2 nærmer seg lukkestillingen og det motvirkende moment M2kan derved tilpasses slik at en vektarm eller en fjær-belastet arm gir en luftmengde som er uavhengig av trykkfallet. increases on the lower side (the static pressure decreases) and on the upper side of the damper 2 the flow rate will decrease (the static pressure increases). This, in turn, means that the closing torque M^ decreases when the damper 2 approaches the closing position and the counteracting torque M2 can thereby be adapted so that a weight arm or a spring-loaded arm provides an air quantity that is independent of the pressure drop.

Den angitte økning av luftmengden på spjeldets underside (med en lukkeretning ifølge fig. 1) kan fremskaffes ved en reduksjon av de nedre overflatepartier av spjeldet 2. Fig. 2, 3 og 4 viser et elliptisk plant spjeld 2, hvor kantpartiene 8', *9' The stated increase in the amount of air on the underside of the damper (with a closing direction according to Fig. 1) can be achieved by a reduction of the lower surface parts of the damper 2. Figs. 2, 3 and 4 show an elliptical planar damper 2, where the edge parts 8', * 9'

(fig. 4) er brukket opp vesentlig vinkelrett på spjeldets plan og i strømningsretningen for dannelse av partier 8 og 9. Denne reduksjon av det areal av spjeldet som ligger under dreieakselen 3, medfører et redusert areal som virker mot spjeldets bevegelse mot lukkestillingen, i forhold til arealet hos den øvre del og dermed også et redusert dreiemoment i nærheten av lukkestillingen, slik det er beskrevet ovenfor. Med andre ord vil regu-ler ingssp jeldets kantkontur i lukket stilling gi en spalteåpning mellom spjeldflaten og ventilhusets vegger som avviker vesentlig fra jevnbred. (fig. 4) is broken up substantially perpendicular to the plane of the damper and in the direction of flow to form parts 8 and 9. This reduction of the area of the damper that lies below the pivot shaft 3 results in a reduced area that acts against the movement of the damper towards the closed position, in relation to the area of the upper part and thus also a reduced torque in the vicinity of the closed position, as described above. In other words, the control valve's edge contour in the closed position will create a slot opening between the valve surface and the walls of the valve housing that deviates significantly from uniform width.

Reduksjonen av avstengningsarealet av den nedre spjelddel i nærheten av lukkestillingen, kan eventuelt også fremskaffes ved at den nedre spiss på ellipsen ifølge fig. 4 skjæres bort, eller ved at partiene 8' og 9' helt fjernes istedenfor å brekkes opp. Det er til og med mulig å anbringe gjennomstrømsåpninger 10, 11 og 12 ifølge fig. 5 for å The reduction of the shut-off area of the lower damper part in the vicinity of the closed position can possibly also be provided by the lower tip of the ellipse according to fig. 4 is cut away, or by parts 8' and 9' being completely removed instead of being broken up. It is even possible to place flow-through openings 10, 11 and 12 according to fig. 5 in order to

skaffe en økning av lufthastigheten i lukkeområdet. provide an increase in the air velocity in the closing area.

En ikke-lineær endring av gjennomstrømningsspaltene, A non-linear change of the flow gaps,

dvs. spaltene mellom den indre vegg av huset 1 og spjeld-skivepartiene over resp. under den horisontale dreieaksel 3, kan også fremskaffes ved en forskyvning av dreieakselen til under skivens sentrum, respektive ved flytting av opplagrings-punktene 6, 7 under bibehold av en sentralt anordnet aksel 3. En slik utførelsesform som dessuten omfatter en sirkulær spjeldskive 2', er vist på fig. 6, og dreieakselen 3' ligger under skivens sentrum, mens der på fig. 7 er vist en utførel-sesform med lagringspunkter forskjøvet i forhold til akselen 3. i.e. the gaps between the inner wall of the housing 1 and the damper disc parts above or below the horizontal axis of rotation 3, can also be obtained by shifting the axis of rotation to below the center of the disk, respectively by moving the storage points 6, 7 while maintaining a centrally arranged axis 3. Such an embodiment which also includes a circular damper disk 2', is shown in fig. 6, and the pivot shaft 3' lies below the center of the disc, while in fig. 7 shows an embodiment with storage points offset in relation to the shaft 3.

Selv om spjeldet ovenfor er beskrevet som en plan skive eller plate, torde det være innlysende at den også kan om-fatte en dobbelt- eller enkeltbøyet skive. Skivens og ventilhusets form har mindre betydning og det er således mulig å anvende et ventilhus med rektangulært tverrsnitt og et deri anordnet rektangulært eller kvadratisk spjeld. Although the above damper is described as a flat disc or plate, it should be obvious that it can also comprise a double or single bent disc. The shape of the disc and the valve housing is less important and it is thus possible to use a valve housing with a rectangular cross-section and a rectangular or square damper arranged therein.

Claims (6)

1. Automatisk reguleringsventil for ventilasjonsanlegg, som er innrettet til å slippe igjennom en hovedsakelig konstant luftmengde pr. tidsenhet ved varierende trykk mellom luftinntakssiden og luftutløpssiden, hvilken reguleringsventil omfatter et regu-leringsspjeld (2) som er dreibart lagret i et ventilhus (1) på en horisontal aksel, samt innbefatter organer (4, 5) til å motvirke spjeldets bevegelse mot en lukkestilling, samtidig som den del av reguleringsspjeldet (2) som ligger over akselen (3) er innrettet til å svinges mot luftstrømningsretningen og mot et vertikalplan,karakterisert vedat reguleringsspjeldet (2), avhengig av dreieakselens (3) plassering i ventilhuset (1), har en slik kantkontur (Fig. 4, fig. 7) at det i lukket stilling gir en spalteåpning mellom spjeldflaten (2, 2') og ventilhusets (1) vegger som avviker vesentlig fra jevnbred og/eller har en gjennombrudt flate (fig. 5), slik at der innenfor og i nærheten av spjeldets lukningsområde ved konstant luftmengdegjennomslipp fås en større relativ økning av gjennom-strømmende luftmengde på undersiden av spjeldet (2) når spjeldet føres mot lukkestilling, enn på oversiden av spjeldet.1. Automatic control valve for ventilation systems, which is designed to let through a substantially constant amount of air per unit of time at varying pressure between the air intake side and the air outlet side, which control valve comprises a control damper (2) which is rotatably stored in a valve housing (1) on a horizontal shaft, and also includes means (4, 5) to counteract the movement of the damper towards a closed position , at the same time as the part of the regulating damper (2) that lies above the shaft (3) is designed to swing against the air flow direction and towards a vertical plane, characterized in that the regulating damper (2), depending on the position of the rotary shaft (3) in the valve housing (1), has such an edge contour (Fig. 4, fig. 7) that in the closed position it creates a slit opening between the damper surface (2, 2') and the walls of the valve housing (1) which deviates significantly from uniform width and/or has an open surface (fig. 5 ), so that within and in the vicinity of the damper's closing area with a constant air flow through, there is a greater relative increase in the amount of air flowing through on the underside of the damper (2) when the damper is moved towards the closed position, e nn on the upper side of the damper. 2. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat spjeldet (fig. 7) utgjøres av en skive (2') som er symmetrisk i forhold til et plan gjennom akselen (3).2. Control valve as specified in claim 1, characterized in that the damper (fig. 7) consists of a disk (2') which is symmetrical in relation to a plane through the shaft (3). 3. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat den del av skiven som befinner seg under den horisontale aksel (3), har oppbøyde kantpartier (8, 9) i forhold til skivens hovedplan.3. Control valve as stated in claim 1, characterized in that the part of the disc which is located below the horizontal shaft (3) has bent up edge parts (8, 9) in relation to the main plane of the disc. 4. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat den del av skiven som befinner seg under den horisontale aksel (3), har en form (8', 9') som avviker fra rund eller ellipseform.4. Control valve as specified in claim 1, characterized in that the part of the disc which is located below the horizontal shaft (3) has a shape (8', 9') which deviates from a round or elliptical shape. 5. Reguleringsventil som angitt i krav 1,karakterisert vedat den del av skiven som ligger under den horisontale aksel (3), er forsynt med gjennomgående hull (10-12).5. Control valve as specified in claim 1, characterized in that the part of the disc which lies below the horizontal shaft (3) is provided with through holes (10-12). 6. Reguleringsventil som angitt i krav 1 og kravene 2-5,karakterisert vedat akselen (3) er lagret i lagringsorganer (6, 7) som befinner seg over et plan som deler ventilhusets tverrsnittsflate i to like store deler.6. Control valve as specified in claim 1 and claims 2-5, characterized in that the shaft (3) is stored in storage means (6, 7) which are located above a plane which divides the cross-sectional surface of the valve housing into two equal parts.