DK164834B - Reguleringsanordning til indstilling af et spjaeld i en ventilationskanal - Google Patents

Description

i

DK 164834B

Opfindelsen angår en reguleringsanordning af den i indledning til krav 1 angivne art til indstilling af et spjæld i en ventilationskanal.

Reguleringsanordninger af denne almene type har ikke 5 fundet nogen størrelse anvendelse, eftersom de, dersom omkostningerne ikke skal blive rent prohibitive, bliver særdeles upræcise og derfor har en dårlig reguleringsfunktion.

Man anvender derfor i hovedsagen manuelt indstillelige spjæld og indstiller spjældene således, at det beregnede og 10 ønskede trykfald opnås. Det er et problem, at efter at man i et lokale har kontrolleret, at luftstrømmen til lokalet er korrekt eller i hvert tilfælde ligger indenfor antagelige tolerancegrænser, så vil en efterfølgende indstilling af spjældfunktionen i en kanal i et andet lokale medføre en 15 ændring af indstillingen til det førstnævnte lokale. Ind-justeringen af spjældene til forskellige lokaler eller rum bliver derfor særdeles tidskrævende, og i praksis opnår man yderst sjældent den til hvert lokale ønskede værdi af luftstrømmen til lokalet. Manuelt indstillelige spjæld medfører 20 det yderligere problem med de ikke ønskede luftåbninger, som opstår mellem lokalerne og lejlighederne i en bebyggelse, der medfører energitab og f.eks. bevirker at brandrøg frit spredes i bygningen.

Det er forsøgt, at opnå en automatisk spjældregulering 25 ved at udnytte trykfaldet over spjældbladet til at opretholde en konstant strøm, idet man udnytter fjedre eller modvægte, der samvirker med spjældbladet. De af trykfaldet over spjældbladet forårsagede kræfter på spjældbladet er sædvanligvis alt for små til, at en tilfredsstillende regulering vil 30 kunne opnås.

Det er derfor formålet med opfindelsen at tilvejebringe en reguleringsanordning, der eliminerer problemerne ved de kendte anordninger, og som trods en enkel opbygning giver en særdeles nøjagtig reguleringsfunktion, og som let 35 kan tilpasses til ventilationsbehovet i hvert enkelt rum eller lokale. Dette formål opfyldes helt med den i patent- 2

DK 164834 B

kravene definerede anordning, som beskrives nedenfor ved forskellige eksempler på udførelsesformer.

På tegningen viser fig. 1 en som et eksempel valgt anordning ifølge 5 opfindelsen med pneumatisk drift af spjældet i et overtrykssystem, fig. 2 et modificeret stempel til reguleringsanordningen i fig. 1, fig. 3 en anordning af samme type som i fig. 1, men 10 med pneumatisk-elektrisk drift af spjældet, fig. 4 en reguleringsanordning, i hvilken det trykaf-følende organ er af membrantype, og fig. 5 en reguleringsanordning for undertryk.

Fig. 1 viser en reguleringscylinder 1 med et i cylin-15 deren vertikalt bevægeligt stempel 2. Dette stempel 2, som er meget let bevægeligt i cylinderen, er i den viste udførelsesform opbygget af to med hinanden fast forbundne, men i en vis aksial afstand fra hinanden anbragte, cylindriske og koaksiale delstempler 2' og 2". Det øverste stempel har 20 i det mindste én udstrømningsåbning, og i det viste tilfælde to udstrømningsåbninger 3 og 4, som er forbundne med et ringformet, mod stemplets 2 cylindriske kappeflade fri rum 5. I cylinderens 1 cylindervæg findes en første åbning 6 og en anden åbning 7, hvilke åbninger begge kan forbindes med 25 to gennemstrømningskanaler, der dannes af rummet 5 og de to åbninger 3 og 4. Stemplet 2 har en masse, der modsvarer et ønsket tryk i en udløbskanal 8, der f.eks. fører til et kontorlokale.

I denne kanal er anbragt et spjæld 9 til regulering 30 af luftstrømmen fra en ikke vist luftkanal, der forsyner flere rumkanaler 8 med luft via en ikke vist ventilator, og i hvilken hovedkanal der normalt opretholdes et konstant eller i det mindste i hovedsagen konstant tryk. I fig. 1 er spjældet 9 vist i en ubetydeligt åbnet stilling, og gen-35 nemstrømning af luft til rumkanalen 8 svarer til den ønskede luftmængde, dvs. at trykket i kanalen 8 er det tilsigtede.

3

DK 164834 B

I kanalen 8 er der i den viste udførelsesforra anbragt et spjældreguleringsorgan 10, som i denne udførelsesform består af et cylindrisk hus 11, hvori er anbragt et mod husets li indervæg tætnende eller i det mindste i hovedsagen tilslut-5 tende stempel 12, der er fast anbragt på en gennem husets 2 endevægge 13 og 14 udragende, hul aksel 15. Akslen 15 er med sin venstre ende forbundet med og bærer spjældet 9, som i sin stilling længst til venstre i figuren ligger an mod et sæde 16. Det indre af den hule aksel 15 er i forbindelse 10 med kanaldelen til venstre for spjældet 9, dvs. med den nævnte, ikke viste hovedkanal.

Akselen 15 er forsynet med ventilationsåbninger, f.eks. ventilationsåbninger 17 på begge sider af stemplet 12, som ikke lader luft slippe igennem, og derved kommer 15 trykkene i de to cylinderrum, som afgrænses af stemplet 12, til at være lige store, når systemet, som det forklares senere, befinder sig i balancetilstand og naturligvis med det tryk, som hersker til venstre for spjældet 9 i fig. 1.

Det at stemplet 12 og cylinderen 11 afgrænsede venstre kammer 20 18 er gennem en ledning 19 i forbindelse med åbningen 6 i cylinderen 1, og det af stemplet 12 og cylinderen 11 afgrænsede højre kammer 20 er gennem en ledning 21 i forbindelse med åbningen 7 i cylinderen. Det af stemplet 2 og cylinderen 1 begrænsede, nederste cylinderrum 22 er gennem en ledning 25 23 forbundet med rumkanalen 8, og trykket mod den "afbalan cerede" ventils 2 mod rummet 22 vendende flader kommer således til at svare til trykket i kanalen 8.

I fig. 1 antages ventilationssystemet at være i balance, dvs. at trykket i rumkanalen 8 og dermed volumenet af 30 den luft som pr. tidsenhed strømmer ind i det ventilerede lokale eller rum er det ønskede. Dette tryk bestemmes som nævnt på sin side af massen af stemplet 2. Dette ønskede tryk i kanalen 8 overføres gennem ledningen 23 til cylinderrummet 22 og påvirker stemplets 2 underside med en kraft, 35 som bestemmes af trykket og stempelarealet, og som medfører at stemplet holdes flydende på en luftpude. Som vist i fig.

4

DK 164834 B

1 holdes åbningen 6 i balancetilstanden delvis åben af delstemplet 2', og åbningen 7 er ligeledes delvis åben, dvs., at den fra den luftfødede hovedkanal til akselens 15 indre tilførte luft, som strømmer ind i kamrene eller rummene 17 5 og 18, ledes videre gennem ledningerne 19 og 21, det ringformede rum 5 og åbningerne 3 og 4 til omgivelserne, hvorfor normalt atmosfæretryk kommer til at herske på begge sider af stemplet 12, og spjældet 9 endnu står i indstillet stilling.

10 Dersom trykket synker i den ikke viste fødekanal, dvs. til venstre for spjældet i fig. 1, vil trykket naturligvis også synke på spjældets højre side. Trykket i cylinder-rummet 22 synker også, og dermed formindskes den kraft, hvormed luften påvirker stemplet 2, som derfor synker nedad.

15 Når stemplet 2 bevæger sig nedad, kommer det tilslut til at lukke åbningen 6, og det venstre kammer 18 i cylinderen 11 afluftes ikke længere, hvilket medfører, at trykket i dette rum stiger. Eftersom åbningen 7 stadig er åben, og rummet 17 således er ventileret mod omgivelserne, vil stemplet 12 20 blive forskudt til højre i fig. 1, og spjældet 9 forskydes ligeledes til højre. Luftstrømmen i kanalen vokser med voksende frit areal mellem spjældet 9 og sædet 16, og derved tilvejebringes en trykstigning i rumkanalen 8 til højre for spjældet 9. Denne trykstigning overføres gennem ledningen 25 23 til kammeret 22, og stemplet 2 bevæger sig opad. Delstemp let 2' frilægger delvis åbningen 6, og derved bliver der tilvejebragt lige store tryk på begge sider af stemplet 12, og spjældbevægelsen ophører. Systemet er således blevet bragt i en ny ligevægtstilstand, og det ønskede tryk i kana-30 len 8 er genindstillet, trods det mindskede tryk i den ikke viste fødekanal. En trykformindskelse kan naturligvis også optræde i rumkanalen 8, f.eks. fordi et vindue åbnes, men ligevægten geninstilles også i dette tilfælde på den beskrevne måde.

35 Dersom "flydetrykket" i kammeret skulle vokse, dvs.

trykket i rumkanalen forøges ud over en ønsket værdi, vil 5

DK 164834 B

stemplet 2 blive forskudt opad, og delstemplet 2' vil begynde at lukke åbningen 7. Når denne åbning er helt lukket eller i det mindste kraftigt drøvlet, således at gennemstrømningen i ledningen 21 er nul eller betydeligt mindre end den uhind-5 rede gennemstrøm i ledningen 19, vil trykket i det venstre kammer 18 i cylinderen 11 blive mindre end trykket i det højre kammer 20, og stemplet 12 forskydes, og spjældet 9 bringes til at forskyde sig nærmere hen i sit sæde 16 og formindske volumenet af den til kanalen 8 indstrømmende 10 luft. Trykket i kanalen 8 vi'l således synke, og stemplet 2 bevæger sig dermed nedad og begynder successivt at lukke åbningen 6 og åbne for åbningen 7, indtil den ønskede ligevægts- eller balancetilstand er opnået.

For at spjældet 9 også automatisk lukkes, når ven-15 tilatoren til hovedfødesystemet f.eks. ved en brand i bygningen automatisk stoppes, kan man f.eks. anbringes en trykfjeder mellem spjældet 9 og huset 11. Når trykket ophører, idet ventilatoren slås fra, og lufttrykket i kanalen således falder til atmosfæretryk, vil fjederen presse spjældet 9 20 mod sædet 16.

Selvom det ikke er vist i fig. 1, er stemplet 2 hensigtsmæssigt forsynet med en metalskrue, som danner en tareringsvægt, så man ved passende valg af skrue kan opnå en totalmasse af stemplet, som svarer til det for den kanal 25 som skal reguleres ønskede tryk. Naturligvis kan der også anvendes andre typer tareringsvægte.

Med den beskrevne anordning er det også muligt at tilvejebringe et såkaldt variabelt strømsystem, der indbærer at luftstrømmen til et rum eller lokale fra en såkaldt hy-30 giejneluftstrøm skal øges til en kølende strøm. En sådan kølende strøm må tilvejebringes, når rummet opvarmes for meget, f.eks. ved at der opholder sig et stort antal personer i det. Til at tilvejebringe en sådan funktion kan der f.eks. anvendes en elektromagnet 24, som styres af en rumterraostat 35 25. Stemplet eller det flydende legeme 2 er forsynet med en ferromagnetisk krop, som, når elektromagneten 25 magnetise- 6

DK 164834 B

res fra rumtermostaten 25, trækker stemplet 2 opad til en slutstilling, i hvilken spjældet 12 står i næsten lukket stilling, og kun en ud fra hygeijniske synspunkter passende luftstrøm tilføres til lokalet. Termostaten 25, som indstil-5 les på en ønsket maksimal temperatur, afbryder, når denne temperatur er opnået, strømmen til elektromagneten 24 og stemplet 2 begynder at arbejde og indstiller det af stemplets eller flydelegemets 2 masse bestemte tryk, og en maksimal luftstrøm tilføres til lokalet.

10 Fig. 2 viser et stempel eller flydelegeme 2, hvis masse kan varieres ved hjælp af en udskiftelig tareringsskrue 26. Gennemstrømningskanalerne 5-3 i fig. 1 dannes i dette tilfælde af en boring 27, som ventileres gennem en kanal 28, og gennemstrømningskanalerne 5-4 i fig. 1 dannes af en 15 boring 29 og en kanal 30. I modsætning til, hvad der er tilfældet ved stemplet eller flydelegemet i fig. 1, kræves ved anvendelse af flydelegemet i fig. 2, at der er anbragt føringer til at hindre legemet i at dreje rundt om den vertikale akse. En sådan drejning bevirker at åbningerne 6 og 20 7 i fig. 1 kan blokeres.

Fig. 3 viser en udførelsesform, hvor den spjældet drivende motor 11, 12, 18, 20 i fig. 1 er erstattet med en over trykkontakter 31 og 32 styret elektrisk motor 33. Motoren 33 er over en antydet transmission eller aksel 34 25 koblet til en spjældaksel 35, der er indrettet til at dreje spjældet 9' i kanalen 8 til indstilling af luftstrømmen.

Reguleringsanordningen er principielt identisk med reguleringsanordningen i fig. 1 og har således et flydelegeme 2 i en cylinder 1 og en rundtgående ringkanal 5. Trykket i 30 kanalen 8 bagved spjældet 9' tilføres ligesom tidligere til flydelegemets 2 underside gennem en ledning 23, og styretryk overføres gennem den ovenfor beskrevne ledning 19 til en tryksstyret kontakt 31, som ved påvirkning slutter en strømkreds til motoren 33 og bringer den til at dreje spjældet 35 9' mod urviserens retning fra den i fig. 3 viste stilling, for at formindske gennemstrømningen i kanalen 8 og dermed 7

DK 164834 B

formindske trykket efter spjældet 9' og tillade flydelegemet 2 at synke og lukke ledningen 19. Dersom trykket i kanalen efter spjældet 9' regnet i strømningsretningen synker til en værdi under den af flydelegemets 2 masse bestemte værdi, 5 vil flydelegemet synke til et laveste niveau, og ledningens 21 åbning i cylindervæggen åbnes samtidig med, at ledningen 19 lukkes, og derved vil den trykaffølende kontakt 32 blive påvirket og starte motoren 33 i åbningsretningen, dvs. at spjældet 9* svinges med urviseren omkring sin aksel 35, 10 indtil trykket i kanalen 8 eller spjældet 9' er genindstillet til den af skydelegemets to masse bestemte værdi. Drivtrykket i de to trykkontakter 31 og 32 tilvejebringes over en ledning 36, der tilfører ringkammeret 5 luft med et tryk, som er lig lufttrykket før spjældet 9' regnet i luftstrømmens ret-15 ning. Det indses at drivluft også kan udtages efter spjældet 9'.

Flydelegemet 2 må naturligvis have mindst mulig friktion mod cylinderehs 1 væg, men bør også slutte tæt til denne for at hindre, at den trykindikerende luft, som til-20 føres via ledningen 23, ikke skal forstyrres af luftstrøm gennem f.eks. ledningen 36. Det kan derfor være hensigtsmæssigt at indeslutte trykkammeret 22 (fig. 1 og 3) med en til stemplets eller flydelegemets 2 trykoptagende underside og til cylinderens 1 bund tætsluttende bælg 37 eller et lignende 25 hylster af meget tynd gummi eller tilsvarende materiale, som ikke nævneværdigt påvirker legemets 2 masse eller forårsager kræfter, der påvirker flydelegemets eller stemplets bevægelser.

Fig. 4 viser en modificeret reguleringsanordning, 30 der omfatter en cylinder 1, i hvilken der er anbragt et trykaffølende legeme 38. Legemet 38, som f.eks. består af en plast- eller metalskive er over en i hovedsagen friktionsløs og let bælg 39 tætsluttende forbundet med cylinderens l indervæg og kan bevæge sig i hovedsagen friktionsløst 35 i cylinderen og uden at påvirkes af bevægelseshindrende kræfter fra bælgen eller membranen 39. Skiven 38 er forsynet 8

DK 164834 B

med en central stang eller tara 40, som er udskiftelig og som sammen med skiven 38 bestemmer flydelegemets masse. Under skiven 38 og membranen 39 dannes således et lufttæt trykkammer, som over den tidligere anførte ledning står i 5 forbindelse med kanalen 8 i et punkt efter spjældet 9", regnet i luftstrømmens retning. Det i kanalen 8 efter spjældet 9" herskende tryk vil således komme til at herske i kammeret 22, og i flydelegemets ligevægtstilstand vil flydelegemet komme til at indtage en bestemt stilling. I denne 10 stilling afbalancerer flydelegemets masse, i hvilken stangen 40 medregnes, den opadrettede kraft, som bestemmes af trykket i kammeret 22 og arealet, dvs. den trykoptagende flade af skiven 38. Hvis trykket i kanalen 8 efter spjældet 9" f.eks. vokser, vil den nævnte opadrettede kraft komme til at opveje 15 den nedadrettede kraft, som bestemmes af massen af skiven og stangen, og flydelegemet løftes opad. En elektronisk føler 42 er indrettet til at afføle retningen på og størrelsen af den opadgående bevægelse af stangen eller taraen 40, f.eks. ved at aftaste en skala 41 på stangen 40 og i over-20 ensstemmelse med denne aftastning at fremkalde styresignaler til elektromotoren 33, som f.eks. er en trinmotor. Som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 3, bringes motoren 33 i dette tilfælde til at drive spjældet 9” mod urviserens retning i fig. 4 for derved at formindske trykket i kanalen 25 8 efter spjældet 9" og tillade flydelegemet at indtage den af dets masse og dets trykoptagende flade bestemte stilling. Eftersom massen ændres ved udskiftning af stangen 40, og skivens 38 trykoptagende flade er uforandret, kan hver stang eller tara 40 mærkes med det tryk, den medfører. Den be-30 skrevne aftastning af stemplets eller det trykaffølende legemes bevægelse kan også tillempes til f.eks. det i fig.

1 viste "flydende" stempel 2.

Det er også muligt at anvende den beskrevne reguleringsanordning i et undertrykssystem. Fig. 5 viser en sådan 35 anordning beregnet til at måle undertrykket i forhold til atmosfæretrykket i en udsugningskanal. Detaljer som genfindes

DK 164834 B

9 1 fig. 1 er betegnet på samme måde i fig. 5.

Cylinderen 1 har en underste, perforeret bund eller et net 43, hvis eneste funktion er at hindre, at flydelegemet 2 falder ud af cylinderen 1, hvis det af en sugeventilator 5 44 i kanalen 8 frembragte undertryk forsvinder, ved at ven tilatoren 44 standser, hvorved trykket i kanalen 8 kommer til at svare til atmosfæretrykket. Gennem kanalen 8 udsuges ved hjælp af ventilatoren 44 for brugt luft fra et til venstre i figuren liggende rum eller lokale. Spjældet 9, som 10 samvirker med sædet 16, bæres af en hul aksel 15 med åbninger 17 på begge sider af et stempel 12. Akselen 15 er i dette tilfælde åben mod ventilatoren 44, og når ventilatoren suger luft gennem kanalen 8, frembringes der således et undertryk i forhold til atmosfæren. Dette undertryk overføres gennem 15 ledningen 23 til rummet mellem stemplet 2 og cylinderens 1 lukkede ende. Undertrykket skaber en løftende kraft på stemplet, og størrelsen af denne kraft afhænger af størrelsen af stemplets 2 mod rummet 22 vendende overflade. Når denne løftekraft svarer til massen af stemplet 2, vil den holde 20 stemplet svævende eller flydende i cylinderen. Hvis undertrykket formindskes, dvs. nærmer sig atmosfæretryk, vil stemplet 2 synke nedad og åbne ledningen 19 til rummet 22 og til husets 11 indre, samtidig med at ledningen 21 er åben eller åbnes mod huset 11. Ledningen 21, som gennem 25 åbningerne 3 er åben mod atmosfæren, vil derved bibringe det til højre for stemplet liggende kammer 20 et højere tryk (atmosfæretryk) end trykket i det til venstre for stenplet 12 liggende kammer 17, og derved vil spjældet 9 blive lukket yderligere, og trykket i kanalen synker, hvorved 30 stemplet 2 suges opad til sin flydestilling, og systemet således atter er i balance.

Hvis undertrykket derimod vokser ud over den af legemets 2 masse bestemte værdi, vil legemet 2 blive suget opad og lukke ledningen 21 og åbne ledningen 19, som derved for-35 bindes med atmosfæren over åbningerne 3. Trykket i kammeret 17 bringes derved på atmosfæretryk, og trykket i kammeret 10

DK 164834 B

26 bliver det i kanalen 8 herskende undertryk. Dette indebærer, at spjældet 9 forskydes til højre i fig. 5, hvorved undertrykket i kanalen 8 formindskes, og stemplet 2 går tilbage mod og hen i sin helt afbalancerede stilling. Det 5 vil forstås at en undertryksreguleringanordning, som vist i fig. 5, også kan anvendes til at påvirke andre typer drivanordninger, f.eks. de, der er beskrevet i forbindelse med fig. 3 og 4.

Det kan være hensigtsmæssigt at anbringe en dæmpnings-10 fjeder mellem flydelegemet og cylinderen, som vist ved 45 i fig. 5, for at hindre flydelegemet i at slå mod cylinderbunden ved bratte trykændringer. Ud over kraften fra denne fjeder er der fortrinsvis ikke nogen træk- eller trykkraft, der påvirker legemet i dets afbalancerede stilling, flyde-15 stilling, men en vis påvirkning på flydelegemet kan tolereres, idet massen korrigeres passende i tilsvarende grad.

Claims (7)

11 DK 164834 B PATENTKRAV.

1. Reguleringsanordning til indstilling af et spjæld (9, 9', 9") i en ventilationskanal (8) og til at opretholde et i hovedsagen konstant tryk i et valgt punkt i ventila-5 tionskanalen (8), hvilken anordning indbefatter en cylinder (1) med vertikal cylinderakse, i hvilken cylinder der er anbragt et let bevægeligt, trykaffølende legeme (2, 38), som sammen med cylinderen (1) afgrænser et trykrum (22), der kommunikerer med det nævnte punkt i ventilationskanalen, 10 og med drivorganer (11, 12; 31, 32, 33; 41, 42, 43), der er indrettede til afhængighed i legemet at indstille spjældet således, at det nævnte tryk opretholdes, kendetegnet ved, at legemet (2, 38) har en masse, der modsvarer et valgt tryk i det nævnte punkt i kanalen, og er indrettet 15 til i flydende stilling i cylinderen at afbalancere den på stemplets mod trykrummet (22) vendende side virkende kraft ved det nævnte, valgte tryk, og at drivorganerne (11, 12; 31, 32, 33; 41, 42, 43) er indrettede til i afhængighed af en ubalanceret stilling af legemet at omstille spjældet (9, 20 9', 9") således, at legemet (2, 38) vender tilbage til sin af legemets masse bestemte afbalanceringsstilling.

2. Reguleringsanordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at legemet (2, 38) er forsynet med en til det ønskede tryk i ventilationskanalen svarende, udskiftelig 25 tareringsvægt (26, 40).

3. Reguleringsanordning ifølge krav 1 eller 2, k e n-detegnet ved, at det trykaffølende legeme udgøres af et i cylinderen (1) glidende forskydeligt stempel (2).

4. Reguleringsanordning ifølge krav 1 eller 2, k e n-30 detegnet ved, at det trykaffølende legeme udgøres af en med cylinderens væg forenet membran (32) med en central skive (38), der bærer tareringsvægten.

5. Reguleringsanordning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at stemplet 2 er indrettet til i en øvre 35 endestilling at forbinde en forsyningskilde for drivluft med de nævnte drivorganer (11, 12; 31) til påvirkning af 12 DK 164834 B spjældet (9, 9’) mod dets lukkestilling, og til i en nederste endestilling at forbinde forsyningskilden for drivluft med drivorganerne til påvirkning af spjældet (9, 9'), således at dets gennemstrømningsareal forøges.

6. Reguleringsanordning ifølge krav 5, kende tegnet ved, at den nævnte forsyningskilde for drivluft udgøres af luften i ventilationskanalen (8).

7. Reguleringsanordning ifølge ethvert af kravene 1--6, kendetegnet ved, at drivorganerne til at 10 omstille spjældet indbefatter elektroniske affølingsorganer (42), som er indrettede til at aftaste stillingen af det trykaffølende organ (38, 40) og frembringe styresignaler til drift af en elektromotor (33) for spjældet (9").