Volumenstromregler, insbesondere für klimatechnische Anlagen

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler (1), insbesondere für klimatechnische Anlagen, mit einem in einem Kanal um eine quer zur Strömungsrichtung eines Gases verlaufende Achse (4) verschwenkbaren Drosselelement (5), wobei das Drosselelement (5) unter Einwirkung des anströmenden Gases aus der Offenstellung in die Schließstellung verschwenkt wird und bei sich verringerndem Volumenstrom wieder in die Offenstellung zurückverschwenkt. Um einen Volumenstromregler (1) anzugeben, der u.a. ein verschleißfreies Drosselelement aufweist und der zudem konstruktiv einfach aufgebaut ist, soll das Drosselelement aus einem an zumindest einem Drehschenkel (3) angeformten, zylindermantelförmig ausgebildeten Flügel (5), dessen Radius in etwa der Länge des Drehschenkels entspricht, bestehen, wobei an dem Drehschenkel (3) wenigstens ein Flächenelement (8) vorgesehen ist, und die Achse (4) des Drehschenkels in geringem Abstand zu einer Wand (2) des Kanals angeordnet sein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Volumenstromregler, insbesondere für klimatechnische Anlagen, mit einem in einem Kanal um eine quer zur Strömungsrichtung eines Gases verlaufende Achse verschwenkbaren Drosselelement, wobei das Drosselelement unter Einwirkung des anströmenden Gases aus der Offenstellung in die Schließstellung verschwenkt wird und bei sich verringerndem Volumenstrom wieder in die Offenstellung zurückschwenkt.

[0002] Derartige Volumenstromregler sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Sie arbeiten mechanisch selbsttätig. Als Drosselelemente können Drosselklappen oder Schiebeelemente vorgesehen sein. Bei einem bekannten Volumenstromregler ist eine Drosselklappe vorgesehen, die um eine quer zur Strömungsrichtung des Gases verlaufende, in der Mitte des Kanals angeordnete Achse verschwenkbar ist. An dem der Achse gegenüberliegenden Ende der Drosselklappe ist ein kreisförmig ausgebildeter Winkel. Dieser Winkel dient zur Abdichtung gegenüber einem bis in die Mitte des Kanals hineinragenden ortsfesten Kanalblech.

[0003] Die Drosselklappe unterteilt den Kanal in Strömungsrichtung derart, dass auf der einen Seite der Drosselklappe ein Stauraum gebildet wird und auf der anderen Seite die Gasauslassöffnung liegt. Bei geringem Druck des anströmenden Gases befindet sich die Drosselklappe mit dem Winkel in dem Stauraum. Sobald die Differenz zwischen dem Gesamtdruck und dem statischen Druck in dem Stauraum größer als der statische Druck in der Gasauslassöffnung ist, wird die Drosselklappe mit dem Winkel in die Gasauslassöffnung verschwenkt, so dass die Strömung reduziert bzw. unterbrochen wird.

[0004] Nachteilig ist, dass aufgrund der Anordnung der Drosselklappe in der Offenstellung lediglich ein geringer Durchströmquerschnitt bezogen auf den Kanalquerschnitt in Strömungsrichtung gesehen vor dem Volumenstromregler zur Verfügung steht. Außerdem unterliegen derartige Drosselklappen einem erhöhten Verschleiß, da auf die Drosselklappe selbst ein Drehmoment wirkt.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Volumenstromregler anzugeben, dessen maximal verfügbarer Austrittsquerschnitt im Bereich des Drosselelementes im Wesentlichen dem Kanalquerschnitt in Strömungsrichtung gesehen vor dem Volumenstromregler entspricht und der darüber hinaus konstruktiv einfach aufgebaut ist.

[0006] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Drosselelement aus einem an zumindest einem Drehschenkel angeformten, zylindermantelförmig ausgebildeten Flügel, dessen Radius in etwa der Länge des Drehschenkels entspricht, besteht, wobei an dem Drehschenkel wenigstens ein Flächenelement vorgesehen ist, und dass die Achse des Drehschenkels in geringem Abstand zu einer Wand des Kanals angeordnet ist. In der Offenstellung befindet sich der Flügel in etwa parallel zu einer Wand des Kanals, so dass der maximal zur Verfügung stehende Austrittsquerschnitt im Bereich des Flügels nicht wesentlich kleiner als der Querschnitt des Kanals vor dem Volumenstromregler ist. Der Flügel selbst unterliegt nahezu keinem Verschleiß, da aufgrund der radialen Anordnung des Flügels um die Achse kein Drehmoment auf dem Flügel selbst wirkt. Der Antrieb des Flügels erfolgt durch das(die) Flächenelement(e). Bei niedrigem Druck ist entweder kein oder lediglich ein geringes Verschwenken des Flügels zu verzeichnen, während bei hohem Volumenstrom durch das Auftreffen des anströmenden Gases auf das(die) Flächenelement(e) der Flügel mehr und mehr in die Schließstellung bewegt wird. Jedes Flächenelement kann z. B. als Prallplatte ausgebildet sein.

[0007] Die Einstellung eines Sollwertes, bei dem der Volumenstromregler mittels des Flügels die Strömung des Gases unterbricht, kann durch die Anzahl an Flächenelementen bestimmt werden. Bei steigender Anzahl an Flächenelementen wird der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt im Bereich des Volumenstromreglers verringert, so dass der Flügel, der durch das(die) von dem Gas angeströmten Flächenelement(e) angetrieben wird, die Strömung des Gases schon bei geringen Volumenströmen reduziert bzw. unterbricht.

[0008] Der/Die Drehschenkel können entweder an der von dem Volumenstrom angeströmten Stirnseite des Flügels oder etwa mittig an dem Flügel angeformt sein.

[0009] Damit in der Schließstellung des Flügels ein größerer Bereich des Strömungsquerschnitts des Kanals abgedeckt wird, kann eine Stauleiste vorgesehen sein, die zum Abschluss der Wand des Kanals zum Flügel unter Bildung eines geringen Spaltes entsprechend angeordnet und ausgebildet ist.

[0010] Jedes Flächenelement kann an den Drehschenkeln z. B. angeformt oder angeschraubt sein. Damit aber die Anzahl an Flächenelementen leicht und schnell verändert werden kann, bietet sich an, wenn das(die) Flächenelement(e) mittels einer Clips- bzw. Rastverbindung angebracht ist(sind). Hierdurch ist ein einfaches Lösen und Befestigen der Flächenelemente möglich.

[0011] Bei einer anderen Variante der Sollwertverstellung kann in dem Bereich der Wand des Kanals, an dem der Flügel bei vollständiger Schließstellung anliegt, ein Strömungsquerschnittsverringerungselement vorgesehen sein. Durch das Strömungsquerschnittsverringerungselement wird der Strömungsquerschnitt im Bereich des Volumenstromreglers verringert, und der Flügel liegt in der Schließstellung früher an der Wand an.

[0012] Zweckmäßigerweise kann das Strömungsquerschnittsverringerungselement als ein quer zur Strömungsrichtung angeordnetes, insbesondere in der Neigung verstellbares Leitblech ausgebildet sein, wobei die Neigung des Leitbleches vorzugsweise von außerhalb des Kanals verstellbar ist.

[0013] Sofern eine Verstellung des Strömungsquerschnittsverringerungselementes nicht gewünscht ist, kann das Strömungsquerschnittsverringerungselement integraler Bestandteil der Wand des Kanals sein. In diesem Fall kann die entsprechende Wand einfach abgeschrägt sein.

[0014] Eine andere Möglichkeit der Vorgabe eines Sollwerts besteht darin, dass an dem(den) Drehschenkel(n) vorzugsweise anströmseitig eine Feder angreift. Durch die spezifische Federkraft wird vorgegeben, ab welchem Volumenstrom der Flügel verschwenkt wird. Es ist aber auch durchaus denkbar, dass auf der Abströmseite der Drehschenkel beispielsweise eine Blattfeder vorgesehen ist.

[0015] Um zu verhindern, dass der Flügel während der Regelung in Schwingungen gerät, kann(können) der(die) Drehschenkel mit einem Dämpfer, insbesondere Schwingungsdämpfer ausgerüstet sein. Die Dämpfung kann entweder durch Reibung erfolgen, wobei beispielsweise zwei Feststoffe durch direkten Kontakt aufeinanderreiben, oder durch hydraulische oder pneumatische Effekte bewirkt werden. Aber auch eine magnetische berührungslose Dämpfung ist möglich. Hierzu ist beispielsweise an dem(den) Drehschenkel(n) ein entsprechend der Verschwenkung ausgelenktes, sich durch ein Magnetfeld eines Magneten bewegendes metallisches Dämpfungselement vorgesehen. Bei Bewegung wird in dem Dämpfungselement ein Strom erzeugt, und ein Magnetfeld in dem Dämpfungselement induziert. Dieses in dem Dämpfungselement induzierte Magnetfeld tritt in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Magneten, wobei sich beide Magnetfelder nun anziehen, so dass die Schwingungen gedämpft werden.

[0016] Im Folgenden wird ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Volumenstromregler mit einem Flügel, an dessen einer Stirnseite zwei Drehschenkel angeformt sind,

Fig. 2

eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 entgegen die Strömungsrichtung,

Fig. 3

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Volumenstromregler mit einem etwa mittig an Drehschenkeln angeformten Flügel,

Fig. 4

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Volumenstromregler mit einem in der Neigung verstellbaren Leitblech und

Fig. 5

einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Volumenstromregler mit einer Feder.

[0017] In allen Figuren werden für gleiche oder gleichartige Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

[0018] Fig. 1 zeigt einen Volumenstromregler 1, der, in einer nicht dargestellten klimatechnischen Anlage wie z. B. Klimaanlage eingebaut ist. Der Volumenstromregler 1 besteht aus Wänden 2, die einen Kanal bilden. In dem Volumenstromregler 1 befinden sich zwei Drehschenkel 3, die mit ihrem einen Ende drehbar um eine Achse 4 gelagert sind. Die Achse 4 ist dabei in geringem Abstand zu der in dieser Figur oben dargestellten Wand 2 des Volumenstromreglers 1 angeordnet.

[0019] An dem der Achse 4 gegenüberliegenden Ende der Drehschenkel 3 ist als Drosselelement ein Flügel 5 angeformt, der in etwa zylindermantelförmig geformt ist. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Drehschenkel 3 an der der Strömung (a) eines Gases zugewandten Stirnseite des Flügels 5 angeformt. Der Radius des Flügels 5 entspricht in etwa der Länge der Drehschenkel 3.

[0020] An der in Fig. 1 unten dargestellten Wand 2 des Volumenstromreglers 1 ist auf der der Strömung (a) des Gases abgewandten Seite der Drehschenkel 3 eine Stauleiste 6 angeformt. Die Höhe und Ausrichtung der Stauleiste 6 ist so gewählt, dass zwischen dem Flügel 5 und der Oberkante der Stauleiste 6 während des kompletten Schwenkwegs ein geringer Spalt 7 verbleibt.

[0021] Wie auch in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist, sind zwischen den Drehschenkeln 3 Flächenelemente 8 als Antriebsmittel für den Flügel 5 vorgesehen. Die Strömung (a) des Gases strömt gegen die Flächenelemente 8, so dass die Drehschenkel 3 zusammen mit dem Flügel 5 und den Flächenelementen 8 aus der mit durchgezogenen Linien dargestellte Position in Richtung des Pfeiles 9 in die mit gestrichelten Linien dargestellte Position verschwenkt werden und so die Strömung (a) des Gases entsprechend verringert wird. In der gestrichelt dargestellten Stellung ist die Strömung (a) des Gases bereits teilweise unterbrochen.

[0022] Zur Sollwerteinstellung kann die Anzahl an Flächenelementen 8, die beispielsweise eingeklebt oder eingeschraubt sein können, variiert werden. Es sind aber auch Rast- bzw. Clipsverbindungen denkbar. Je mehr Flächenelemente 8 vorgesehen sind, desto eher schwenkt der Volumenstromregler 1 in die Schließstellung und reduziert die Strömung (a) des Gases.

[0023] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein vollständiges Verschließen durch den Flügel 5 nicht möglich, da der Flügel 5 nur verschwenken kann, solange zwischen dem Flügel 5 und der Wand 2 eine Strömung herrscht. Bei vollständigem Verschließen wäre der Druck auf beiden Seiten der Flächenelemente 8 gleich. In diesem Fall wäre keine Druckdifferenz über die Flächenelemente 8 zum Antrieb des Flügels 5 vorhanden.

[0024] Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem eine Stauleiste 6 nicht erforderlich ist, da der Flügel 5 gegen die Strömungsrichtung (a) verlängert wurde. Schwenkt der Flügel 5 in die gestrichelt dargestellte Stellung, so bewirkt der auf der Anströmseite der Drehschenkel 3 vorgesehene Bereich des Flügels 5 eine hinreichende Abdichtung gegenüber der in dieser Figur unteren Wand 2.

[0025] In Fig. 4 ist in dem Volumenstromregler 1 zusätzlich ein Strömungsquerschnittsverringerungselement 10 vorgesehen, das den Schwenkweg des Flügels 5 in Richtung des Pfeiles 9 begrenzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Strömungsquerschnittsverringerungselement 10 als Leitblech 11 ausgebildet, das in der Neigung in Richtung des Pfeils 12 verstellbar ist.

[0026] Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Volumenstromreglers 1, bei dem auf der Anströmseite der Drehschenkel 3 eine Feder 13 zur Vorgabe eines Sollwerts vorgesehen ist. Übersteigt die Geschwindigkeit der Strömung (a), die auf die Flächenelemente 8 trifft, die Federkraft der Feder 13, so werden die Drehschenkel 3 mit dem Flügel 5 in Richtung des Pfeils 9 verschwenkt.

Ansprüche

1. Volumenstromregler (1), insbesondere für klimatechnische Anlagen, mit einem in einem Kanal um eine quer zur Strömungsrichtung (a) eines Gases verlaufende Achse (4) verschwenkbaren Drosselelement (5), wobei das Drosselelement (5) unter Einwirkung des anströmenden Gases aus der Offenstellung in die Schließstellung verschwenkt wird und bei sich verringerndem Volumenstrom wieder in die Offenstellung zurückschwenkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselelement (5) aus einem an zumindest einem Drehschenkel (3) angeformten, zylindermantelförmig ausgebildeten Flügel (5), dessen Radius in etwa der Länge des Drehschenkels (3) entspricht, besteht, wobei an dem Drehschenkel (3) wenigstens ein Flächenelement (8) vorgesehen ist, und dass die Achse (4) des Drehschenkels (3) in geringem Abstand zu einer Wand (2) des Kanals angeordnet ist.

2. Volumenstromregler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der(die) Drehschenkel (3) an der von dem Volumenstrom angeströmten Stirnseite des Flügels (5) angeformt ist(sind).

3. Volumenstromregler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der(die) Drehschenkel (3) etwa mittig an dem Flügel (5) angeformt ist(sind).

4. Volumenstromregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stauleiste (6) vorgesehen ist, die zum Abschluss der Wand (2) des Kanals zum Flügel (5) unter Bildung eines geringen Spaltes (7) entsprechend angeordnet und ausgebildet ist.

5. Volumenstromregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das(die) Flächenelement(e) (8) mittels einer Clips- bzw. Rastverbindung angebracht ist(sind).

6. Volumenstromregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich der Wand (2) des Kanals, an dem der Flügel (5) bei vollständiger Schließstellung anliegt, ein Strömungsquerschnittsverringerungselement (10) vorgesehen ist.

7. Volumenstromregler (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsquerschnittsverringerungselement (10) als ein quer zur Strömungsrichtung (a) angeordnetes, insbesondere in der Neigung verstellbares Leitblech (11) ausgebildet ist.

8. Volumenstromregler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Leitbleches (11) von außerhalb des Kanals verstellbar ist.

9. Volumenstromregler (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsquerschnittsverringerungselement (10) integraler Bestandteil der Wand (2) des Kanals ist.

10. Volumenstromregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem(den) Drehschenkel(n) (3) eine Feder (13) angreift.

11. Volumenstromregler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der(die) Drehschenkel (3) mit einem Dämpfer, insbesondere Schwingungsdämpfer ausgerüstet ist(sind).

Zeichnung