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Regelvorrichtung für die Drehzahl-und Schaufelregulierung von Axial-und
Zentrifugallüftern Es ist bekannt, die Fördermenge eines Axial-oder Zentrifugallüfters
automatisch durch einen Regler einzustellen, der die Dreh-zahl des, Lüfters entsprechend
den auftretenden Änderungen der Betriebsverhältnisse der zu belüftenden Anlage steuert.
Zu diesem Zweck kann für den Antrieb des Lüfters ein Kurzschlußläufermotor gewählt
werden, der über ein Regelgetriebe den Lüfter antreibt. Eine Regelung in groben
Stufen kann erhalten werden, wenn man sich auf die Drehzahlen von polumschaltbaren
Motoren beschränkt. Auch ist es bekannt, den Antrieb eines Lüfters mittels eines
läufergespeisten Drehstrom-Nebenschlußmotors vorzunehmen oder für den Antrieb des
Lüfters einen Schleifringläufermotor zu verwenden, in dessen Rotorstromkreis ein
Regulierwiderstand eingeschaltet ist. Alle diese Einrichtungen haben den Nachteil,
daß die Leistungsersparnisse erst nach längerer Betriebszeit dÜ erhöhten Anschaffungskosten
decken.
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Die Fördermenge eines Lüfters kann statt durch Regelmotoren auch durch
bekannte Maßnahmen am Lüfter selbst geregelt werden. Man -kann die Fördermenge bei
konstanter Drehzahl des Lüfters z. B. durch Drosseln verringern. Dadurch wird jedoch
Leistung vernichtet. Eine Leistungsersparnis bei Verringerung der Förderrnenge ergibt
sich, wenn man bei konstanter Drehzahl des Lüfters den Schaufelwinkel des Lauf-
oder/und Leitrades oder eines Schaufelteiles, z. B. des Leitrades, verstellt. Die
mit einer solchen Verstellung erreich-bare Änderung der Fördermenge ist jedoch begrenzt,
Man hat deshalb schon vorgeschlagen, die Drehschaufelregelung mit der Änderung der
Drehzahl zu verbinden, so daß es bei jedem Durchsatz möglich ist, die Drehschaufeln
auf stoßfreien Leitradeintritt ohne zusätzliche Drosselung einzustellen. Durch eine
Drehzahlregelung mit Stufung der Drehzahlen entsprechend dem mit der Schaufelverstellung
günstig beherrschbaren. Regelbereich lassen sich die Regelbereiche der einzelnen
Drehzahlstufen zu einem groß-en Gesamtregelbereich aneinanderreihen.
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Nach der Erfindung werden bei Regelvorrichtungen zur Fördermengenünderung
durch Drehzahl- und Schaufelregulierung von Axial- oder Zentrifugallüftern zur Drehzahlregelung
mehrere gegeben,wifalls miteinander gekuppelte- Motoren, vorzugsweise Kurzläufermotoren,
mit gegeneinander abgestufter verschiedener Drehzahl und Nennleistung vorgesehen,
wobei in den End'. stellungen des mit der Drehzahl des jeweiligen Motors durch Schaufelverstellung
beherrschbaren Regelbereiches in Abhängigkeit von der Endlage der Schaufeln ein
Umschaltkontakt betätigt wird, der den Lüfterantrieb auf den Motor mit der Drehzahl
des anschließenden Regelbereiches umschaltet. Diese Änderung gestattet es, an Stelle
teurer Sondermotoren, z. B. polumschaltbaren Motoren, normale billige Motoren, vorzugsweise
Kurzschlußläufermotoren, zu verwender4 die in dem ihnen jeweils zugeordneten Regelbereich,
vollbelastet sind und daher mit gutem Wirkungsgrad arbeiten. Die Änderung der Fördermenge
des Lüfters wird zweckmäßig selbsttätig von einem nach den Betriebszuständen, z.
B. Feuchtigkeit oder Temperatur, im zu belüftenden Raum eingestellten Regler geregelt,
der über ein von ihm gesteuertes Stellglied die Schaufeln in die nach dem Betriebszustand
erforderliche Fördermengenstellung einstellt. An den Grenzen des Einstellbereiches
der Schaufeln wird ein Umschaltkontakt für die Umschaltung des Lüfterantriebes auf
den für den anschließen-den Regelbereich bestimmten, Motor betätigt. Mit dieser
Umschaltung wird, ein Stromkreis geschlossen, durch den das Stellglied für die Schaufelverstellung
in eine Schaltlage zurückgeführt wird, die durch die entsprechende Schaufelstellung
in Verbindung mit der Drehzahl des neu eingeschalteten Motors den damit beherrschbaren
neuen Regelbereich an den vorhergehenden durch die Grenzstellung der Schaufeln ausgeregelten
Bereich als übergangslose Fortsetzung anschließt.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die Drehzahl- und Schaufelregulierung
eines Axial- oder Zentrifugallüfters nach der Erfindung mit Hilfe mehrerer Motoren
ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Axiallüfter mit teilweise verstellbaren Leitschaufeln
und zwei wahlweise zum Antrieb des Lüfters einschaltbaren Motoren,
Fig.
2- den Regler mit der Einrichtung zur Schaufelverstellung und Umschaltung der Antriebsmotoren
des Lüfters, während Fig. 3 in einem Diagraiiim die vom Steuerdruck der Regelleitung
abhängige Änderung der Luftmenge in Verbindung mit der Schaufelverstellung der zur
Förderung der betreffenden Luftmenge eingeschalteten Motoren wiedergibt.
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Zur Förderung der Luft ist in Fig. i beispielsweise ein Axiallüfter
i mit Laufrad :2 vorgesehen, der über einen Riementrieb 3 wahlweise von einem
der auf gleicher Welle sitzenden Motoren 4 oder 5
angetrieben wird. Die Luft
strömt in die Einlaufzarge 6 und den daran anschließenden, die Leitschaufeln
7 aufnehmenden Teil des, Lüftergehäuses, das hinter dem Laufrad 2 diffusorförmig
erweitert ist. Die Leitschaufeln 7 sind geteilt. Ihr feststehender vorderer
Teil trägt die Leitradnabe 8, in der die Lager 9 für die Laufradwelle
angeordnet sind. Die beweglichen Teile io der Leitschaufeln 7 sind während
des Betriebes in bekannter Weise über Hebel 3:2 mittels eines Stellringes
ii gemeinsam verstellbar. Die Drehung des Verstellringes für die Leitschaufeleinstellung
wird bei pneuma-tischer Regelung z. B. durch einen Stellkolben, beli elektrischer
Regelung durch einen Steuermotor vorgenommen.
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An dem Stellring ii oder dem beweglichen Teil io der Leitschaufel
ist in der einen für eine Umschaltung gewünschten Schaufelstellung eini Wischkontakt
1:2 angebracht, der bei Kontaktgabe den Stromkreis des Magneten 13 unterbricht,
so daß der Schalthebel 14 durch eine Feder 17 vom Kontakt 15 auf den Kontakt 18
umgelegt wird, wodurch die Stromzufuhr zum Motor 4 unterbrochen und der Motor
5 eingeschaltet wird. Die auf gleicher Achse liegenden Motoren sind durch
eine Kupplung ig miteinander verbunden.
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In Fig.2 ist die Verstelleinrichtung bei Verwendung einer beispielsweisen
pneumalischen Regelung für die Einstellung des beweglichen Teiles io derLeitschaufeln
dargestellt. Die Stellung des schwenkbaren Leitschaufelteiles io wird von einem
im zu klimatisierenden Arbeitsraum angeordneten Feuchteregler 2o geregelt. Dem Feuchteregler
wird durch eine Leitung 21 Druckluft mit konstantem Druck von z.B. i,2atü zugeführt.
Durch einen Abzweig 22 der Steuerleitung gelangt die Druckluft zu einer Einlaßdrossel
:23, welche die dem Feuchteregler 2o zuzuführende Druckluftmenge begrenzt. Der Feuchteregler
:2o arbeitet in der üblichen Weise als Proportionalregler und verändert selbsttätig
in Abhängigkeit von der Änderung der relativen Feuchtigkeit der Raumluft den Luftaustritt
aus einer Auslaßdrossel :24. Die dadurch entstehende Druckänderung wird über eine
Leitung 25 mit elasti.schem Teil 26 in einem Stellzylinder
27 wirksam und verstellt darin einen Arbeitskolben 28 gegen den Druck
einer Feder 29. Bei steigendem Druck bewegt der Arbeitskolben 28 die Kolbenstange
3o aus dem Stellzylinder 27
heraus. An die Kolbenstange 30 ist eine
Schubstange 31 angelenkt, die den im Schema der Fig.:2 nicht dargestellten Stellring
ii und über diesen den Hebel 3:2 für die Einstellung des beweglichen Teiles
io der Leitschaufeln 1 verstellt. Durch diese Verstellung der beweglichen
Leitschaufelteile io von der Stütlung ac bis in, die Stellung df tritt die den Lüfter
durchströrnende Luft unter einem veränderlichen Austrittswinkel aus den Leit-C
haufeln
aus und in,die dahinter liegenden Laufschaufeln 2 ein, so daß sich im Bereich der
Drehzahl des Lüfters bzw. Motors 4 oder 5 eine Rege-Iting der gefö#,rderten
Luftmenge im Ausmaß der Leitschaufelverstellung ergibt.
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Die Regelung der partiellen Leitschaufelverstellung in Abhängigkeit
von dierndurch den Feuchteregler 2o oder einen beliebigen anderen, z. B. einem Temperatur-
oder Druckregler, beeinflußten Regeldruck zeigt die Fig. 3. Der Regler 20
verändert den Luftaustritt aus der AuglaßdrosSel 24 derart, daß bei zunehmender
Feuchtigkeit der Regeldruck in der Leitung 25 von o,2- atü bis auf den Zuleitungsdruck
von 1,2 atü stetig ansteigen kann, während bei abnehmender Feuchtigkeit der Regeldruck
bis auf o,:2 atü sinken kann. Der veränderliche Regeldruck zwischen o,:2 und 1,:2
atü wird, z. B. bei Lüftungs-, insbesondere Klimaanlagen, im unteren Bereich beispielsweise
zwischen o,2 und 0,7 atü für die Änderung der geförderten Luftmenge durch
die partielle Leitschaufelverstellung und gegebenenfalls gleichzeitig für die Verstellung
von Drosselklappen neben den Heizregistern verwendet, während der obere Bereich
von 0,7 bis 1,2 atü für die RegeIung der Heizmittelzuf uhr zu den Heizregistern
ausgenutzt wird. Bei einem Druck Von 0,2 atii in der Regelleitung25 fördert der
Ventilator 2 die rnaxim.%leLuf.t,mengevon. ioo%, diebei steigendimn Druck verringeTt
wird, bis derVenti;lat(>r bei 0,7 atÜ die Mindestluftmenge von z. B. 5o11/9
fÖrdeit-.
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Wird bei zunehmender relativer Feuchtigkeit im Raum durch den Hebel
32 der bewegliche Teil io der Leitschaufeln 7 von der Stellung a bis
zur Stellung b gedreht, so wird der Wischkontakt 12 geschlossen. Der dadurch
ausgelöste Stromstoß öffnet eine bekannte Rückhaltevorrichtung des Magneten 13,
so daß die Feder 17 den Schalthebel 14 von dem Kontakt 15 des Motors 4 auf
den Kontakt 18 des Motors 5 umlegt. Dadurch wirul das bisher von dem mit
94o U/min laufenden Motor -i angetriebene Laufrad 1, 2 dann von dem init
720 U/min laufenden Motor 5 angetrieben. Mit dem Einschaltendes Motors
# wird über eine e-lektrische Leitung 33 ein Hubmagnet 34 angezogen, der
unter Spannung einer Feder 35 ein Dreiwegeventil 36 derart verstellt,
daß durch eine Leitung 37 Druckluft aus der Leitung:2i in einen Stell-7ylinder
38 gelangt und in diesen einen Arbeitskolben 39 unter Spannung einer
Feder 4o aus dern Stellzylinder 38 heraus bis zu einem Anschlag 41 bewegt.
Von dem ArbeitskOlben 39 wird d2r damit verbundene, in einer Geradführung
-1--> verschiebr)ar gelagerte Stellzylinder 2,7 mitgenommen, so daß das Ende
des beweglichen Teiles io der Leitschaufeln 7 von der Stellung b wieder in
die Stellung c,
die im vorliegenden Beispiel init der Stellung a übereinstimmt,
zurückgeführt wird.
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Ist die Luft im klimatisierten Raum bei dieser Förderstellung des
Ventilators 1, :2 noch zu feucht, so steigt der Druck im Stellzylinder weiter und
verstelilt das Ende der beweglichen Leitschaufel von der Stellung c in die Stellung
d, wobei der Lüfter die kleinste Luftmenge, z. B. 5o'/o seiner maximalen
Luftmenge, fördert. Ist die relative Feuchtigkeit des Raumes'dann noch zu hoch,
so läßt der Feurhteregler 2o durch weiteres Drosseln des Luftaustrittsquerschnittes
der Auslaßdrossel 24 den. Druck in der Leitung 25 weiter ansteigen. Bei einem
Druck über 0,7 bis 1.:2 atü wird die Leitschaufelverstellung nicht ir 2hr
beeinflußt, sondern
es erfolgt über die Leitung 25' in üblicher
Weist die Verstellung von Heizmittelventilen, durch welche die geförderte reduzierte
Luftmenge ganz oder teilweise durch Heizregister geführt und erwärmt wird.
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Fig. 3 zeigt in'einem Diagramm die Änderung der geförderten
Luftmenge von ioo auf 5o% in Abhängigkeit vorn veränderlichen, Regeldruck in der
Leitung 25. Neben diesem Diagramm ist die Bewegung des Stellhebels
32 für die Verstellung der Leitschaufelteile io vom Punkt a zu
b und über c nach d graphisch dargestellt.
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Ist die Luft im Raum zu trocknen, so ändert der Feuchteregfer 2o den
Auslaß der Auslaß,drossel 24. Der Druck in der Regelleitung sinkt dadurch von 1,2
atü bis auf den niedrigsten Druck von 0,2 atü. Bei (ler Druckänderung von
1,22 auf 0,7 atü wird das fleizmittellventil geschlossen. Sinkt der
Druck unter 0,7 atii, so worden, die Klappen, neben den Heizregistern und
durch die Feder 29 der Arbeitskolben 28 im Stellzylinder 27 sowie
über die Verbindungsstange 3 1 das Ende des Stellhebels 32 von der
Stellung d zur Stellung e bewegt. Die Bewegung des verstellbaren Endes io
der Leitschaufel ist in Fig. 2 und 3 mit denselben Buchstaben ge-
kennzeichnet.
Sobald der Hebel 32 die Stellung e erreicht hat, wird der Wischkontakt 16
kurzzeitig geschlossen, der Stellmagnet 13 unter Strom gesetzt und dadurch
der Schalthebel 14 vorn Kontakt 18 auf den Kontakt 15 umgelegt, so daß der Motor
3 stromlos und der Motor 4 eingeschaltet wird. Bei der Unterbrechung der
Stromzufuhr zum Motor 5 wird über eine elektrische Leitung 33 die
Rückhaltevorrichtung eines Stellmagneten,34 gelöst und der Anker des Magneten durch
die Feder 35 derart bewegt, daß ein Dreiwegeventil 36 um go',
d. h. in die in der Zeichnung dargestellte Stellung, gedreht wird. Die Druckluft
unter dem Kolben 39 des Stellzylinders 38 entweicht durch die (#ff"u"943,
so daß der Kdlben39 durch die Feder 4o in seine Endstellung bewegt wird und den
in der Geradführung42 gelagerten Stellzylinder 27 mitnimmt. Dadurch bewegt
sich das Ende des Ste#Ihebels 32 von der Stellung e in die Stellung
f. Das Ende des verstellbaren Teiles io der Leitschaufeln'wird dadurch in
die durch gleiche Buchstaben bezeichnete Lage verstellt. Bei weiter absinkendem
Druck in der RegeIleitung 25 wird durch die Feder 29 der Arbeitskolben
28 weiter in dem Stellzylinder 27 hineinverschoben, bis der Steilhebel
32 und damit auch das Ende des verstellbaren Teiles io der Leitschaufeln
die für die Förderung der maximalen Luftmenge erforderliche Stellung a einnehmen.
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Die Stellungen a und c bzw. d und f des verstellberenLeitschaufelendesbrauchen.beidererfindungsgemäßen
Anordnung nicht übereinzustimmen. Sie werden zweK*mäßig demrt glewälUt, d-aß bei
UmsteLlv-ig des Antriebes des Lauf radeS 2 VOM Motor 4 mit 9,4o U/min auf den Motor
5 mit U/min UPm oderumgekehrt dieFördermengeunvezündertbleibt.
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Zur näheren Eriläuterung des Zweckes und der Vorteile der Einrichtung
sei nochfolgendes bemerkt: Klitnaanlagen arbeiten während des größten Teiles des
Jahres mit einer mittleren Luftmen-ge, während die maximale Förderung für die Deckung
der Spitzenleistung im Hochsommer nur kurzzeitig benötigt wird. Im Winter wird,
insbesondere bei industriellen Anlagen, nur während verhältnismäßig kurzer Zeit
während des Heizbedarfs die Mindestluftmenge von etwa 50010 gefördert. DieEinstellungderLeitschaufelwinkelentsprechend
den Stellungena, c und b wird daher derart gewählt, daß der Ventilator bei
der mittleren Fördermenge im Bereich seines besten Wirkungsgrades arbeitet. Durch
die erfindungsgemäße Einrichtung ist es möglich, handelsübliche normale Kurzschlußläufermotoren
zu verwenden und den Leistungsbedarf für den Antrieb des Ventilators nur wenig über
dem Leistungsbedarf bei Antrieb eines Ventilators mit einem in der Drehzahl stufenlos
regelbaren Drehstrom-Nehenschluß-Kdllektormotor zu halten, dessen Verwendung wegen
der hohen Anschaffungskosten häufig wirtschaftlich nicht tragbar ist.