FI89743C

FI89743C - KONSTANTFLOEDESREGULATOR

Info

Publication number: FI89743C
Application number: FI910001A
Authority: FI
Inventors: Paavo Turunen
Original assignee: Paavo Turunen
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1993-11-10
Also published as: FI910001A0; FI89743B; FI910001L

Description

8 9 7 4 38 9 7 4 3

Vakiovirtaussäädin Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen vakiovirtaussäädin erityisesti ilmanvaihto- ja ilmastointilaitteiden kaasumaisten aineiden sisäänottoa varten.The present invention relates to a constant flow controller according to the preamble 5 of claim 1, in particular for the intake of gaseous substances in ventilation and air-conditioning equipment.

Ilmanvaihtolaitteiden ja ilmastointikojeiden tasaisen 10 toimivuuden takia on tärkeää, että näiden laitteiden si-säänottoilman tilavuusvirta on kullakin toimintahetkellä mahdollisimman vakaa. Tilavuusvirta pyritään pitämään va* kiosuuruisena erilaisilla säätimillä. Ilman tilavuusvirta määräytyy säätimen yli vaikuttavan paine-eron mukaan, jonka 15 muutokset puolestaan johtuvat pääasiassa säätimen ulkopuolelle osuvan tuulen nopeudesta. Esim. tuulen nopeus 8 m/s vastaa likimain 20 Pa:n paine-eron lisäystä. Säätimen olisi siten pystyttävä toimimaan ainakin 0 - 50 Pa:n säätöalueel-la.Due to the smooth operation of the ventilation devices and air-conditioning devices 10, it is important that the volume flow of the intake air of these devices is as stable as possible at each time of operation. The aim is to keep the volume flow constant with different controls. The volume flow of air is determined by the pressure difference across the controller, which in turn is mainly due to the speed of the wind outside the controller. For example, a wind speed of 8 m / s corresponds to an increase in the pressure difference of approximately 20 Pa. The controller should thus be able to operate in a control range of at least 0 to 50 Pa.

:7’·· 20: 7 '·· 20

Erilaisia virtaussäätimiä ja virtauksen rajoittimia tunnetaan useita. Yleisimmässä säädintyypissä vaakasuoran kanavan keskelle on laakeroitu keskiosastaan säätöelin, jonka molemmilta puolilta ilmavirta kulkee. Tällaista säädintä on 25 vaikea saada toimimaan vakaasti tasapainoitus- ja värinä-ongelmien takia, koska nivelen eri puolilla oleviin säätö-elimen pintoihin vaikuttavia voimia on vaikea hallita. Tämän tyyppinen säädin on esitetty esimerkiksi FI-patentti-'"· julkaisuissa 69355 ja 75683.Several different flow regulators and flow restrictors are known. In the most common type of regulator, a control element is mounted in the middle of the horizontal duct in its central part, on both sides of which the air flow flows. It is difficult to make such a regulator stable due to balancing and vibration problems because it is difficult to control the forces acting on the surfaces of the control member on different sides of the joint. A controller of this type is disclosed, for example, in FI Patent Publications 69355 and 75683.

0 30 FI-patenttijulkaisun 69355 mukaiseen säätimeen kuuluu ... vaippa, jonka sisään on sijoitettu keskiakselinsa ympäri kiertyvä säätöelin. Säätöelimen ääriasennot asetetaan rajoittimilla. Tällainen säädin vaatii säätimen hintaa 35 lisäävän toiminta-alueen asetuslaitteiston, eikä se sovellu pienille paine-eroille, joita tarvitaan esimerkiksi asuntojen ilmanvaihdossa.The controller according to FI patent publication 69355 comprises ... a jacket inside which a control member rotating about its central axis is placed. The extreme positions of the control element are set with stops. Such a regulator requires a setting device for the operating range which increases the cost of the regulator 35, and is not suitable for small pressure differences, which are required, for example, in the ventilation of dwellings.

2 8974 32 8974 3

Vakiovirtausventtiili, joka on esitetty julkaisussa FI 75682, perustuu kaskadisäätöperiaatteeseen. Siinä toisioil-mavirta ohjaa päävirtausta säätösylinterin avulla ja pitää tilavuusvirran vakiona. Tämän säätimen kautta virtaavan 5 ilman on oltava puhdasta, jotta säätimen mekaaniset osat eivät vaurioituisi eikä sen toimintavarmuus heikkenisi. Niinpä laitetta on huollettava asiantuntevasti ja sen läpi kulkeva ilma on suodatettava.The constant flow valve presented in FI 75682 is based on the cascade control principle. In it, the secondary air flow controls the main flow by means of a control cylinder and keeps the volume flow constant. The air flowing through this regulator 5 must be clean so that the mechanical parts of the regulator are not damaged and its reliability is not impaired. Therefore, the device must be serviced expertly and the air passing through it must be filtered.

10 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan vakiovirtaus-säädin, jonka rakenne on yksinkertainen ja jolla saadaan aikaan tasainen ilmavirtaus säätimen yli vaikuttavan paine-eron vaihdellessa.The object of the present invention is to provide a constant flow regulator which has a simple structure and which provides a uniform air flow over the regulator with a variable pressure difference.

15 Keksintö perustuu siihen, että säätimen kanavaan sovitetaan nivelen varaan säätöelimiä siten, että säätöelin kiertyy sen toiselle puolelle vaikuttavan ilmavirran ja elimen massan aiheuttamien momenttien määräämään tasapinoasemaan, jolloin elinten väliin jäävä virtauspoikkipinta määräytyy 20 tämän tasapainoaseman mukaan.The invention is based on the fact that control elements are arranged on the joint in the duct of the regulator so that the control element rotates on one side of it in a plane position determined by the air flow acting on the other side and the masses of the element, whereby the flow cross-section between the elements is determined by this equilibrium position.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle säätimelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the controller according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

: 25: 25

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Tämä keksinnön mukainen säädin on erittäin luotettava, koska kukin säätöelinyksikkö koostuu ainoastaan itse säätö-30 elimestä ja yksinkertaisista nivelistä, joiden avulla säätöelin on kiinnitetty säätimen koteloon. Laitteen toiminta on täysin riippumaton erillisistä säätö- tai toimilaitteista, koska säätimeen virtaava ilmavirta liikuttaa välittömästi säätöelimiä. Säätimen yli vaikuttavan 35 paine-eron vaikutus tilavuusvirtaan on helppo sovittaa β 9 7 ^ 3 3 halutuksi sijoittamalla säätöelimen painopiste sopivalla tavalla. Yleensä tilavuusvirta halutaan pitää vakiosuu-ruisena, mutta sovittamalla painopiste ja elinten välinen etäisyys sopivasti, paine-eron ja tilavuusvirran vasteesta 5 saadaan myös laskeva tai nouseva. Säätöelimet voidaan täyttää äänieristeellä, jolloin ilmanvaihdon äänihaitat vähenevät. Säädin toimii myös takaiskuventtiilinä.This regulator according to the invention is very reliable, since each control element unit consists only of the control member 30 itself and of simple joints by means of which the control element is fixed to the housing of the regulator. The operation of the device is completely independent of separate control or actuators, because the air flow flowing into the controller immediately moves the control elements. The effect of the pressure difference 35 acting over the controller on the volume flow can be easily adjusted to the desired β 9 7 ^ 3 3 by placing the center of gravity of the control member in a suitable manner. In general, it is desired to keep the volume flow constant, but by adjusting the center of gravity and the distance between the members appropriately, the pressure difference and the volume flow response 5 also give a decreasing or increasing. The control elements can be filled with sound insulation, which reduces the noise nuisance of ventilation. The controller also acts as a non-return valve.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirus-10 tusten avulla.The invention is described in more detail below with the aid of the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön suoritusmuotoa edestä.Figure 1 shows a front view of one embodiment of the invention.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 suoritusmuotoa linjaa A - A pitkin 15 halkileikattuna.Fig. 2 shows the embodiment of Fig. 1 in section 15 along the line A-A.

Tässä kuvattava keksinnön suoritusmuoto käsittää edestä, eli virtaussuunnan v suhteen myötäsuuntaan, katsottuna laatikkomaisen kotelon 1, jonka yksi seinä on avoin ja 20 muodostaa ilman sisäänvirtausaukon 3. Kotelon 1 vastakkaiselle puolella, sisäänvirtausaukkoa 3 vastapäätä on putkimainen ulosvirtausaukon 4 muodostava yhde 2, jonka välityksellä säädin liitetään ilmanvaihtojärjestelmään tai vastaavaan. Kotelon 1 sisällä on koko sen leveydelle ulottuvia 25 säätöelimiä 5. Kukin säätöelin 5 on kiinnitetty kotelon 1 sivuseiniin 12 ja 13 nivelten 6 välityksellä.The embodiment of the invention described here comprises, from the front, i.e. downstream of the flow direction v, a box-like housing 1, one wall of which is open and forms an air inlet 3. On the opposite side of the housing 1, opposite the inlet 3, there is a tubular outlet 4 ventilation system or similar. Inside the housing 1 there are 25 adjusting members 5 extending over its entire width. Each adjusting member 5 is fixed to the side walls 12 and 13 of the housing 1 by means of joints 6.

Kukin säätöelin 5 koostuu etulevystä 8 ja takalevystä 9 sekä etummaisesta virtauslaipasta 10 ja takimmaisesta 30 virtauslaipasta li. Etulevy 8 ja takalevy 9 on kiinnitetty ensimmäisistä pitkittäisistä reunoistaan yhteen siten, että niiden väliin muodostuu kulma a. Kummankin levyn 8, 9 toiseen pitkittäiseen reunaan on kiinnitetty virtauslaippa 10. 11, joka säätöelimen ollessa lepoasennossa osoittaa 35 virtaussuuntaan V. Etummainen laippa 10 on kapeampi kuin takimmainen laippa. Nivelet 6, joilla säätöelimet 5 on - ?743 4 kiinnitetty kotelon 1 sivuseinämiin 12, 13, on sijoitettu säätöelinten 5 molempiin päihin etulevyn 8 ja takalevyn 9 muodostaman kulman kärkeen, jolloin säätöelimet 5 riippuvat kokonaisuudessaan nivelpisteen alapuolella. Nivelet 6 5 voivat olla esimerkiksi metallitappi ja muoviholkkipari, tai jokin muu yksinkertainen nivel.Each adjusting member 5 consists of a front plate 8 and a rear plate 9, as well as a front flow flange 10 and a rear 30 flow flange li. The front plate 8 and the rear plate 9 are fastened together at their first longitudinal edges so that an angle α is formed between them. A flow flange 10 is attached to the second longitudinal edge of each plate 8, 9, which in the rest position points 35 in the flow direction V. The front flange 10 is narrower than rear flange. The joints 6 with which the adjusting members 5 are attached to the side walls 12, 13 of the housing 1 are placed at both ends of the adjusting members 5 at the tip of the angle formed by the front plate 8 and the rear plate 9, the adjusting members 5 hanging completely below the hinge point. The joints 6 5 can be, for example, a metal pin and a pair of plastic sleeves, or some other simple joint.

Säätöelimet 5 riippuvat vapaasti nivelten 6 varassa ja niiden välillä on korkeussuunnassa etäisyys 1, joka määrää 10 kunkin elimen 5 väliin muodostuvan virtauspoikkipinnan. Säätöelinten 5 päiden ja kotelon 1 sivuseinämien 12, 13 välillä on pieni välys, jotta säätöelimet 5 voivat kiertyä vapaasti.The adjusting members 5 hang freely on the joints 6 and there is a height distance 1 between them, which determines the flow cross-section formed between each member 5. There is a small clearance between the ends of the adjusting members 5 and the side walls 12, 13 of the housing 1 so that the adjusting members 5 can rotate freely.

15 Keksintö toimii seuraavasti. Kun paine säätöelinten 5 molemmilla puolilla on yhtä suuri, säätöelimet 5 asettuvat asentoon, jossa niiden painopiste on kulman a kärjen kautta kulkevalla suoralla. Tällöin säätöelinten 5 välinen rako ja samalla säätimen vapaa virtauspoikkipinta on suurimmillaan. 20 Kun paine sisäänvirtauspuolella kasvaa, eli sisäänvir- tausaukosta 3 tuleva tilavuusvirta kasvaa, paine aiheuttaa etulevyyn 8 paine-erosta ja etulevyn 8 pinta-alasta riippuvan voimavaikutuksen. Tämä voimavaikutus kiertää säätö-elimen 5 uuteen tasapainoasemaan, joka määräytyy säätöeli-25 men 5 massakeskipisteeseen vaikuttavan voiman nivelpisteen ympäri aiheuttavan momentin ja etulevyyn 8 vaikuttavan resultanttivoiman momentin perusteella. Kun säätöelin 5 kiertyy uuteen tasapainoasemaan, etulevyn 8 alareuna siirtyy taaksepäin ja samalla lähemmäksi sen alapuolella olevaa 30 säätöelintä 5. Tällöin tietenkin säätimen virtauspoikkipinta pienenee. Paineen kasvaessa sisäänvirtauspuolella virtauspoikkipinnan läpi kulkevan virtauksen nopeus kasvaa. Niinpä virtauspoikkipinnan ja nopeuden tulo, eli tilavuus-virta, pysyy vakiosuuruisena. Jos virtauksen suunta muut-35 tuu, säätöelimet 5 kääntyvät vastakkaiseen suuntaan ja säädin toimii takaiskuventtiilinä.The invention operates as follows. When the pressure on both sides of the adjusting members 5 is equal, the adjusting members 5 are set in a position where their center of gravity is on a line passing through the tip of the angle α. In this case, the gap between the control members 5 and at the same time the free flow cross-section of the controller is at its largest. As the pressure on the inflow side increases, i.e. the volume flow from the inflow opening 3 increases, the pressure causes a force effect on the front plate 8 depending on the pressure difference and the area of the front plate 8. This force effect rotates the control member 5 to a new equilibrium position, which is determined by the torque acting on the center of mass of the control member 5 around the articulation point and the torque of the resultant force acting on the front plate 8. As the adjusting member 5 rotates to the new equilibrium position, the lower edge of the front plate 8 moves backwards and at the same time closer to the adjusting member 5 below it. As the pressure increases on the inflow side, the velocity of the flow through the flow cross-section increases. Thus, the product of flow cross-section and velocity, i.e., volume-flow, remains constant. If the flow direction changes, the control elements 5 turn in the opposite direction and the regulator acts as a non-return valve.

5 S 9 7 4 3 Säätimen tarkoituksena on pitää poistuva tilavuusvirta vakiosuuruisena sisäänvirtauspuolen paineen muutoksista huolimatta. Käytännössä tämä tarkoittaa, että sisääntulo-5 puolen paineen muutoksen ja virtauspoikkipinnan muutoksen suhde on oikea. Tämä suhde taas määräytyy mm. säätimen massasta aiheutuvan momentin, etulevyyn 8 vaikuttavan painevoiman resultantin aiheuttaman momentin ja säätöelimi-en 5 välisen etäisyyden mukaan. Kaikkiin muuttujiin vaikut-10 taa säätöelimien 5 mitoitus ja niiden välinen etäisyys. Helpoiten oikeaan tulokseen päästään kokeellisesti, mutta säätimen mitoittaminen laskennallisesti yksinkertaisia statiikan ja virtausmekaniikan keinoja käyttäen on tietenkin mahdollista, jos tarvittavat laskennalliset kertoimet 15 tunnetaan.P. 9 5 7 4 3 The controller is designed to keep a constant volume flow exiting the amount in flow side, despite the changes in pressure. In practice, this means that the ratio of the inlet side 5 of the pressure change and the change in flow cross-section is correct. This relationship, in turn, is determined by e.g. according to the torque caused by the mass of the regulator, the torque caused by the resultant of the compressive force acting on the front plate 8 and the distance between the adjusting members 5. All variables are affected by the dimensioning of the control elements 5 and the distance between them. The easiest way to obtain the correct result is experimentally, but the computational sizing of the controller using simple means of statics and flow mechanics is, of course, possible if the necessary computational coefficients 15 are known.

Edellä on esitetty yksi säätöelimen yksinkertainen suoritusmuoto. Säätöelimen muoto voi tietenkin vaihdella. Etule-;;; vyn 8 ja takalevyn 9 välistä kulmaa ja niiden muotoa ja 20 mittoja sekä virtauslevyjen 10, 11 asentoa, esim. taivutus-suuntaa, ja mittoja on muutettava halutun toimintatavan - saavuttamiseksi. Haluttaessa säädin voidaan mitoittaa siten, että tilavuusvirta joko kasvaa tai pienenee sisäänvirtauspuolen paineen funktiona. Säätöelimen 5 muodon on 25 kuitenkin oltava sellainen, että sen etureuna ulottuu sisääntuloaukon 3 suunnassa sen nivelen 6 kautta kulkevan pystysuoran etupuolelle, jotta säätöelinten 5 keskinäinen etäisyys 1 voisi pienentyä säätöelinten 5 kiertyessä. Säätöelimeen voidaan yhdistää jousi, jonka avulla tuotetaan 30 osa paineen aiheuttaman momentin vastamomentista, erityi-sesti silloin, kun säätöelimet ovat kevyitä ja säätimen läpäisemä tilavuusvirta suuri.One simple embodiment of the control member has been described above. The shape of the control member can, of course, vary. Etule - ;;; the angle between the plate 8 and the back plate 9 and their shape and dimensions, and the position of the flow plates 10, 11, e.g. the direction of bending, and the dimensions must be changed in order to achieve the desired mode of operation. If desired, the controller can be designed in such a way that the volume flow rate increases or decreases as a function of the inflow side pressure. However, the shape of the adjusting member 5 must be such that its front edge extends in the direction of the inlet opening 3 to the front of the vertical passing through its joint 6, so that the distance 1 between the adjusting members 5 can decrease as the adjusting members 5 rotate. A spring can be connected to the control element, by means of which 30 parts of the counter-torque caused by the pressure are produced, especially when the control elements are light and the volume flow passed by the controller is large.

Etummainen virtauslaippa 10 voi ulottua takalevyn 9 alareu-35 naan, jolloin säätöelimen 5 sisätilaan voidaan sijoittaa äänieristysainetta. Äänieristysmateriaalia voidaan kiinnit- 3 9 7 4 3 6 tää myös liimaamalla säätöelinten sisä- tai ulkopintoihin.The front flow flange 10 can extend to the lower edge 35 of the back plate 9, whereby a sound insulating material can be placed inside the control member 5. The sound-insulating material can also be 3 9 7 4 3 6 glued to the inner or outer surfaces of the adjusting members.

Säätimen mittoja voidaan tietenkin muuttaa tarvittavan ilmamäärän mukaan, samoin säätöelinten 5 lukumäärää. Pääl-5 lekkäin asetetut säätöelimet voidaan sijoittaa samaan pystysuoraan tai kaltevaan tasoon taikka muulla halutulla tavalla.The dimensions of the controller can, of course, be changed according to the amount of air required, as well as the number of control elements 5. The overlapping controls on the top-5 can be placed in the same vertical or inclined plane or in any other desired manner.

Claims

A constant flow regulator for controlling the intake of gaseous substances, in particular the supply air to ventilation and air conditioning devices for pouring the volume flow of the flowing substance constant as the pressure difference across the regulator varies, comprising - a regulator housing (1) an open interior side 10 constitutes an inlet opening (3) for the air, - a bounce (2) arranged in the regulator housing (1) on the side (7) opposite to the inlet opening (3), and - at least one inside arranged in the regulator housing (1) regulating means (5) which are hinged (6) so that its center of gravity and the surface which is against the air flow are substantially below the axis of the conductors (6); ; characterized in that the '···' cross-section of the controller (5) is such that when the controller (5) hangs freely in the joints, the outermost portion of the leading edge of the controller lies on the side of the inlet opening relative to a vertical plane, who like through the joints (6) ·

2. A regulator according to claim 1, characterized in that each control means (5) comprises a front plate --- (8) and a rear plate (9), the first long sides of which are: joined in V-shape so that they form an angle α between them.

3. A regulator according to claim 2, characterized in that at the outer edges of the slider (8) and back of the slider's front (9) and rear, discs (10, 11) are arranged.

4. A regulator according to claim 2, characterized in that sound-absorbing material is provided in the interior space of the regulator (5).

5. A regulator according to claim 1, characterized in that it comprises at least two TVs and controllers and these are guided in a common vertical plane. 10

6. A regulator according to claim 1, characterized in that the control means (5) are arranged to pivot freely on the joints (6).

7. A regulator according to claim 1, characterized by at least one spring, by means of which a torque can be provided which rotates the regulator (5) around the joints (6).

8. A regulator according to claim 1, characterized in that it comprises at least two control devices and these are guided in a common inclined piano.