DE3128726A1

DE3128726A1 - Druckminderer fuer luftfuehrungskanaele in klimaanlagen

Info

Publication number: DE3128726A1
Application number: DE19813128726
Authority: DE
Inventors: Gregor 4150 Krefeld Baumeister; Wolfgang Finkelstein; Josef 4133 Neuk.-Vluyn Haaz
Original assignee: Gebrueder Trox GmbH
Current assignee: Gebrueder Trox GmbH
Priority date: 1981-07-21
Filing date: 1981-07-21
Publication date: 1983-02-10

Description

Dr.-Ing. WÄ"LT"£ R"S TA R"K "

PATENTANWALT

Moerser Straße 140 D-4150 Krefeld 1 « (02151) 28222 α 20469 ISl 8 53 578

Gebrüder Trox, Gesellschaft mit beschränkter Haftung Heinrich-Trox-Platz 1, 4133 Neukirchen-Vluyn

Druckminderer für Luftführungskanäle in Klimaanlagen

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer für Luftführung skanä^e in Klimaanlagen mit einer in einem Gehäuse schwenkbar gelagerten Drosselklappe, wobei dem Druckminderer insbesondere ein Volumenregler nachgeschaltet ist. .

Klimaanlagen, insbesondere in größeren Gebäuden haben ein langes und verzweigtes Kanalnetz, durch das die zur Klimatisierung erforderliche Luft in die zu klimatisierenden Räume strömt. Für die Aufbereitung der Luft, Entstaubung, Befeuchtung, Erwärmung oder Kühlung, steht eine Zentraleinheit zur Verfügung, zu der auch Ventilatoren gehören, mit denen der gewünschte Luftstrom erzeugt wird. Die Ventilatoren werden nach den Strömungsverlusten in der Anlage ausgelegt.

Die Strömungsverluste ergeben sich aus Kanalreibung, den Widerständen der Luftaufbereitung und den Verlusten in den Bauelementen der Luftführung, z.B. Krümmern» DÜEusoren, Mischern, Volumenreglern u.dgl.

Hiebt 5©der Leitungsstrang der Luftführungskanüle besitzt

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den gleichen Druckverlust, weil die Stränge verschieden lang sind, unterschiedliche Anzahlen von Krümmern, Diffusoren u.dgl. aufweisen. In jedem Leitungssystem gibt es einen Strang, der, von der Zentrale aus gesehen, den höchsten Druckverlust hat. Nach dem Druckverlust dieses Stranges muß der Ventilator ausgelegt werden. Für alle anderen Stränge steht dann aber zu viel Druck zur Verfügung. Dieser Drucküberschuß wird durch Druckminderer abgebaut.
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Bevor die Luft in den zu klimatisierenden Raum gelangt, passiert sie in der Regel einen Volumenregler, der im Kanalzweig einem oder mehreren Luftauslässen vorg©«· schaltet ist. Der Volumenregler kann den Volumenstrom in einem gewissen Druckbereich konstant halten. Allerdings muß der Druck vor dem Volumenregler höher sein als hinter dem Volumenregler. Ein Volumenregler ist somit auch ein Druckminderer.

Volumenregler haben aber den Nachteil, daß sie bei hohem Vordruck, d.h. bei einer großen Druckdifferenz sehr laut sind. Aus Messungen weiß man, daß bei einem Differenzdruck am Volumenregler von 1000Pa ein Schallpegel von 52,5 dBA im Raum herrscht, bei einem Differenzdruck von 500 Pa Jedoch nur 45 dBA. In solchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dem Volumenregler einen Druckminderer vorzuschalten. Der Druckminderer reduziert die Druckdifferenz am Volumenregler, so daß dessen Geräuscherzeugung erheblich verringert wird,

.30 ggf. arbeitet der Volumenregler dann auch im einem Regeibreich mit geringeren Toleranzen.

Druckminderer sind bekannt. Als Druckminderer werden

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beispielsweise sogenannte feste Drosseln eingesetzt, die aus einem Lochblech od.dgl. bestehen. Wegen des quadratischen Zusammenhanges zwischen Druckverlust und Strömungsgeschwindigkeit verliert die Festdrossel jedoch um so mehr an Wirkung, je geringer der Volumenstrom ist, d.h. der erzeugte Druckverlust wird ebenfalls geringer.

Außerdem kennt man Druckminderer, die eine schwenkbare Drosselklappe besitzen. Dabei hängt die erzeugte Druckdifferenz von dem Stellwinkel der Drosselklappe ab und es wird gleichzeitig die Durchflußgeschwindigkeit beeinflußt. Sofern der Drosselklappe kein Stelltrieb zugeordnet ist strebt sie außerdem aus strömungstechnischen Gründen stets den geschlossenen Zustand an.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Druckminderer anzugeben, der bei variablen Volumenströmen einen annähernd konstanten Differenzdruck erzeugt. 20

Diese Aufgabe wird bei einem Druckminderer der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Fläche der Drosselklappe kleiner ist als der zugeordnete Strömungsquerschnitt im Gehäuse und daß auf der Drosselklappe ein in seiner relativen Lage zur Drosselklappe verstellbares Gewicht angeordnet ist.

Dadurch wird erreicht, daß die Drosselklappe sich selbsttätig nach Maßgabe der gegebenen Umstände einstellt. Durch die beiderseits der Schwenkachse unterschiedlichen Flächenabschnitte der Drosselklappe einerseits und durch das Gewicht andererseits wirken auf die Drossel-

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klappe Rückführungsmomente ein, die bereits bei kleinen Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit verhältnismäßig große Winkeländerungen der Drosselklappenstellung verursachen. Andererseits wirken die auf die Drosselklappe wirkenden Kräfte aber auch im Sinne einer Dämpfung, so daß unerwünschte Flatteroder Schwingungsbewegungen unterdrückt werden. Durch geeignete Einstellung bzw. Verstellung des Gewichtes relativ zur Drosselklappe bestehen ausreichende Möglichkeiten eine optimale Ausgangseinstellung zu erreichen, die der Forderung nach einem konstanten Verhältnis zwischen Durchströmfläche und Wurzel aus Druckverlustziffer genügt.

Insbesondere kann das Gewicht verschiebbar an einem Tragarm angeordnet sein, der sich aus der von der Drosselklappe gebildeten Ebene heraus erstreckt. Der Tragarm kann sich unter einem Winkel, insbesondere einem rechten Winkel zur Ebene der Drosselklappe erstrecken.

Günstige Verhältnisse erreicht man danin, wenn die Fläche der Drosselklappe zwischen 60 und 90% des Strömungskanalquerschnittes beträgt.

Bei einer Ausführungsform mit einer horizontalen Schwenkachse der Drosselklappe sollte die unterhalb der Schwenkachse befindliche Fläche der Drosselklappe größer sein als die oberhalb der Schwenkachse befindliche Fläche, weil dann das größere Gewicht des unterhalb der Schwenkachse befindlichen Teile der Drosselklappe ein zusätzliches Rückiührungsmoment erzeugt, welches im

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Sinne der obigen Ausführungen wirkt.

Bei anderen Ausführungsformen kann die Schwenkachse der Drosselklappe außermittig im Strömungskanal angerdnet sein, wodurch wiederum ein zusätzliches Rückführungsmoment erzeugt wird.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Drosselklappe im Bereich der Schwenkachse abgeknickt ist.

Auch dadurch können zusätzliche Strömungskräfte

erzeugt und genutzt werden, die im Sinne der gestellten Aufgabe wirken. Je nach den gegebenen Umständen kann der zwischen den beiden Flächenabschnitten gebildete Winkel in Strömungsrichtung oder entgegen der Strömungsrichtung geöffnet sein.

Im Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckminderer
in einem Luftführungskanal einer Klimaanlage,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,
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Fig. 3 schematisch eine weitere Ausführungsform des
Gegenstandes nach Fig. 1,

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Meßergebnissen mit dem Druckminderer nach Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Druckminderer ist in

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einen Luftführungskanal einer Klimaanlage eingebaut, ihm ist ein nicht dargestellter Volumenregler nachgeschaltet. Der Druckminderer besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Gehäuse 1 mit kreisxormigem Querschnitt, das einen Strömungskanal mit kreisförmigem Querschnitt definiert. Eine Drosselklappe 2 ist um eine horizontale Schwenkachse 3 drehbar gelagert. Die Schwenkachse ist mittig zum Gehäuse 1 bzw. zum Strömungskanal angeordnet. Die Drosselklappe 2 ist im Hinblick auf die Schwenkachse 3 asymmetrisch, d.h. bei wesentlich vertikal stehender Drosselklappe 2 deckt die Drosselklappe 2 den unterhalb der Schwenkachse 3 befindlichen Teil des Strömungskanals vollständig ab, während im oberhalb der Schwenk- achse 3 befindlichen Teil des Strömungskanals ein Durchgang mit kreisabschnittformigem Querschnitt frei bleibt. Anders ausgedrückt fehlt der Drosselklappe an der entsprechenden Stelle ein Kreisabschnitt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge der Drosselklappe in der Projektion nach Fig. 1 etwa das 0,833-fache des Duchmessers des Strömungskanais,.

Der Druckminderer wird in Richtung des Pfeils 4 angeströmt. Stromabseitig ist auf der Drosselklappe 2 im Bereich der Schwenkachse 3 ein Tragarm 5 befestigt, der sich senkrecht zur Ebene der Drosselklappe 2 erstreckt. Am Tragarm 5 ist ein Gewicht G befestigt, das in Längsrichtung des Tragarms verstellbar ist.

Fig. 1 zeigt die Drosselklappe 2 mit Gewicht G in zwei verschiedenen Stellungen, die einerseits mit ausgezogenen Linien und andererseits mit strichpunktierten

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Linien wiedergegeben sind.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsfοrm sind die oberhalb und unterhalb der Schwenkachse 3 befindlichen Flächenabschnitte 6,7 der Drosselklappe so unter einem Winkel zueinander angeordnet, daß der Winkel entgegen der Strömungsrichtung geöffnet ist.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zwischen den beiden Flächenabschnitten 6,7 gebildete Winkel in Stromungsrichtung offen.

Es versteht sich, daß auch bei den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen die Drosselklappe jeweils durch ein nicht dargestelltes Gewicht beiastet sein kann.

Die Wirkung des in Fig. 1 dargestellten Druckminderers ergibt sich aus dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm.

Aufgetragen ist über der prozentualen Änderung des Volumenstroms der mit dem Druckminderer erzeugte Differenzdruck Δ ρ in Pa. Die im oberen Teil der Fig. 4 wiedergegebene Skizze zeigt die Lage der Meßstellen 8,9 vor und hinter dem Druckminderer sowie ein angedeutetes Meßgerät 10. Man erkennt aus dem Diagramm, daß der bei verschiedenen Gewichtsbelastungen der Drosselklappe 2 vom Druckminderer erzeugte Differenzdruck über einen weiten Bereich des Volumenstroms (zwischen 25 und 100%) im wesentlichen konstant bleibt. Damit eignet sich der dargestellte und beschriebene Druckminderer in hervorragender Weise für den Einsatz in Luftführungskanälen von Klimaanlagen,. wenn dem Druckminderer ein Volumenregler nachgeschaltet ist.

Claims

Dr.-Ing. WÄITjR"StARK — PATENTANWALT Moerser Straße 140 D-4150 Krefeld 1 'S (02151) 28222 α 20469 El 8 53 578 Ansprüche:

1.)Druckminderer für Luftführungskanäle in Klimaanlagen mit einer in einem Gehäuse schwenkbar gelagerten Drosselklappe, wobei dem Druckminderer insbesondere ein Volumenregler nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Drosselklappe (2) kleiner ist als der zugeordnete Strömungsquerschnitt im Gehäuse (1) und daß aui der Drosselklappe (2) ein in seiner relativen Lage zur Drosselklappe (2) verstellbares Gewicht (G) angeordnet ist.

2. Druckminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht (G) verschiebbar an einem Tragarm

(5) angeordnet ist, der sich aus der von der Drosselklappe (2) gebildeten Ebene heraus erstreckt.

3. Drosselklappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (5) sich unter einem rechten Winkel zur Ebene der Drosselklappe (1) erstreckt.

4. Druckminderer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Dronsolklappe (2) zwischen 60% und '90% des Strömungskanalquerschnittes beträgt.

5. Druckminderer nach einem oder mehreren der Anspräche 1 bis A-, mit einer horizontalen Schwenkachse der

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Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb der Schwenkachse (3) befindliche Fläche (7) der Drosselklappe (2) größer ist als die oberhalb der Schwenkachse (3) befindliche Fläche (6). 5

6. Druckminderer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (3) der Drosselklappe (2) außermittig im Strcmungskanal angeordnet ist.

7. Druckminderer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (2) im Bereich der Schwenkachse (3) abgeknickt ist.

8. Druckminderer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Flächenabschnitten (6,7) gebildete V/inkel in Strömungsrichtung (4) geöffnet ist.

9. Druckminderer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Flächenabschnitten (6,7) gebildete Winkel entgegen der Strömungsrichtung (4) geöffnet ist.