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Einrichtung zur Regelung einer Luftschleieranlage
Luftschleieranlagen dienen bekanntlich dazu, Räume verschiedenen Klimas voneinander abzuschlie- ssen, z. B. das Innere eines Gebäudes gegenüber der Aussenluft. Nun kann aber zwischen der Aussenluft und dem Inneren eines Gebäudes ein erheblicher Druckunterschied vorhanden sein, hervorgerufen bei- spielsweise durch Auftrieb warmer Luft im Gebäudeinneren, Winddruck von aussen oder erzwungene Beund Entlüftungsströmungen. Eine solche, durch mehrere unabhängig voneinander variable Faktoren bedingte Druckdifferenz unterliegt daher starken zeitlichen Änderungen.
Eine derartige Anlage enthält als wesentliche Bestandteile ein Ausblasgitter, das sich an der Oberseite einer offenen Türe befindet, ein Eintrittsgitter, welches eine Grube unterhalb der offenen Ture bedeckt, Kanäle, Ventilatoren, Motoren für die Zirkulation der Luft vom Boden durch Verbindungskanäle zu den Auslassöffnungen, Filter, Heiz- oder Kühlmittel für die Luftkonditionierung.
Nun wird aber bei bekannten Luftschleiertüren der Luftschleier beispielsweise durch ein Schaufelgitter ausgeblasen, das ihn im allgemeinen schräg nach aussen richtet, um einem angenommenen mittleren Druck der Aussenluft gegenüber dem Gebäudeinneren entgegenzuwirken. Die von der Leistung der Ventilatoren abhängige Ausströmgeschwindigkeit sowie die Ausströmrichtung des Schleiers entsprechen in diesem Falle einem willkürlich zugrundegelegten mittleren Druckunterschied zu beiden Seiten des Luftschleiers. Ist dieser jedoch zeitweilig geringer, so wird die Anlage relativ mit zu hoher Leistung betrieben und der Schleier hat zudem eine Ausströmrichtung, welche zu schräg nach aussen geneigt ist, so dass ein Teil der Schleierluft nicht mehr auf das Bodengitter auftrifft und nach aussen verloren geht.
Die ganze Anlage arbeitet dann unwirtschafltich, und es kann ausserdem ein beträchtlicher Wärmeverlust eintreten. Wird der Druck der Aussenluft hingegen zeitweilig grösser als berechnet, so kann die Sperrwirkung des Luftschleiers zum Teil aufgehoben werden, und es kommt zum Durchbruch der Fremdluft von aussen nach innen. Diese Nachteile werden mit Hilfe der Erfindung beseitigt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung einer Luftschleieranlage, bei welcher die Ausströmrichtung und bzw. oder die Ausströmgeschwindigkeit der Sperrluft durch Schaufelverstellung des Ausblasgitters und bzw. oder Drehzahlverstellung des Antriebes des den Luftschleier erzeugenden Ven- tilators in Abhängigkeit von den Einflüssen der Fremdluft geregelt werden. Die Erfindung besteht darin. dass in der Nähe des Einlassgitters des Luftschleiers mindestens ein Temperaturfühler angeordnet ist, der bei Auftreten einer unterhalb der Schleiertemperatur liegenden Temperatur eine mehr nach aussengerich- tet, Einstellung der Schaufeln des Auslassgitters steuert.
Vorteilhaft steuert der Temperaturfühler auch die Drehzahlregelung des Ventilatorantriebes, so dass zusätzlich zur Schaufelverstellung die Geschwindigkeit des Ventilatorantriebes vergrössert wird. Weiters können zwei Temperaturfühler vorgesehen sein, wobei die zwischen beiden gemessenen Temperaturdifferenzen zur Regelung des Luftschleiers dienen.
Hiebei ist gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ein erster Temperaturfühler etwa in der Mitte der normalen Luftschleierbreite in der Nähe des Lufteintrittsgitters angeordnet und ein zweiter Temperaturfühler in der der Gebäudeöffnung zugewendeten Randzone des Lufteintrittsgitters, wobei beide Temperaturfühler auf die Schaufelverstelleinrichtung einwirken, indem bei sinkender Temperatur am inneren ersten Fühler die Schaufeln mehr nach aussen und bei steigender Temperatur am äusseren zweiten Fühler die Schaufeln weniger nach aussen gerichtet werden.
Ausser
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der Schaufelverstellung ist es zweckmässig, durch Verbindung der Temperaturfühler mit den Steuermitteln für diedrehzahlregelung desVenti1a. tórenantriebes dessen Geschwindigkeit beiSchaufelstellung mehr nach aussen zu vergrössern, und im umgekehrten Falle zu verkleinern.
Wendet man die vorstehend erläuterte Regelungseinrichtung an, solange die Aussentemperatur unterhalb der Schleiertemperatur bzw. der Temperatur des Innenraumes des Gebäudes liegt, so besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass man auf dem Gebäude eine Windfahne anordnet, wo- bei in Abhängigkeit von der Windrichtung die Schaufelstellung des Ausblasgitters gesteuert wird und die Regelung der Anlage von der temperaturabhängigen Steuerung auf die Steuerung in Abhängigkeit von der
Windrichtung umschaltbar ist. Hiebei, können sowohl zwischen den Temperaturfühlern und der Verstelleinrichtung der Schaufeln und den Steuermitteln zur Drehzahlregelung des Ventilatorantriebes als auch zwischen der Windfahne und der Verstelleinrichtung der Schaufeln Schaltmittel zur Ausführung der genannten Umschaltung vorgesehen sein.
Um eine vollautomatische Regelung einer Luftschleieranlage während des ganzen Jahres zu gewährleisten, d. h. alle vier Jahreszeiten hindurch, ist es vorteilhaft, einen weiteren Temperaturfühler ausserhalb des Gebäudes zur Messung der Aussentemperatur anzuordnen, der bei Ansteigen der Aussentemperatur über einen festgelegten Wert die selbsttätige Umschaltung von der tem- peraturabhängigenRegelung auf die von der Windrichtung abhängige Regelung bewirkt. Der Temperaturfühler ist hiebei mit Schaltmitteln verbunden, die bei Ansteigen der Aussentemperatur über z. B. 120 C, die erwähnte Umschaltung selbsttätig ausführen.
AnHand von in denZeichnungen dargestelltenAusführungsbeispielen wird im folgenden die Erfindung erläutert, wobei sich weitere Merkmale der Erfindung ergeben. Fig. l stellt einen schematischen Längsschnitt eines Gebäudedurchganges mit einemLuftschleier dar. Fig. 2 zeigt eine schematische, detaillierte Illustration einer Vorrichtung zur Schaufeleinstellung des Ausblasgitters und Fig. 3 ein elektrisches Schaltschema, das bei der erfindungsgemässen Regelung benutzt wird. In Fig. 4 ist ein elektrisches Schaltschema für die beiden Regelsystem gemäss der Erfindung dargestellt.
Ziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet einen Luftschleier, der sich über eine Öffnung erstreckt, welche die Aussenseite mit der Innenseite eines Gebäudes 3 verbindet. Die Luft, die einen unsichtbaren Schleier über die Öffnung bildet. wird durch ein Eintrittsgitter 2 in eine Kammer oder Grube 4 eingesaugt. Grössere Staub-und Schmutzpartikel werden von dem Luftstrom durch eine übliche automatische Spülvorrichtung, die von Wasser (Zufluss 5 und Abfluss 6) durchströmt wird, eliminiert. Daraufhin strömt die Luft weiter zur Reinigung durch ein Filter 7. Die gereinigte Luft wird in einer Heizvorrichtung 8 durch ein Heizoder Kühlmittel, welches durch ein Ventil 9 geregelt wird, das von üblichen, nicht dargestellten Mitteln automatisch auf eine gewünschte Temperatur des Luftschleiers eingestellt werden kann, aufgeheizt oder gekühlt.
Die gereinigte aufgeheizte oder gekühlte Luft wird von einem oder mehreren Gebläsen 10 angesaugt, welche von einem beispielsweise drehzahlgeregelten Motor bzw. Motoren 11, beispielsweise Kommutatormotoren, angetrieben werden, und strömt durch einen Kanal 12 in eine sich an der Oberseite der Türöffnung befindende Kammer 13. Die Luft verlässt zur Bildung des Luftschleiers 1 die Kammer 13 über die Schaufeln 15 und wird durch das Eintrittsgitter 2 abgesaugt.
Druckunterschiede der Luft zwischen der Innen- und Aussenseite des Gebäudes bewirken eine Richtungsänderung des Luftschleiers. Wenn der Aussendruck den Innendruck übersteigt, wird der Luftschleier in das Gebäude geblasen, wenn die kinetische Energie der bewegten Luft nicht gross genug ist. um diesem durch den Druckunterschied hervorgerufenen Effekt zu widerstehen. Der Druck ausserhalb des Luftschleiers ist gewöhnlich höher als der auf der Innenseite herrschende Druck, wenn die Windrichtung gegen die Türe gerichtet ist und bzw. oder wenn die Aussentemperatur unterhalb der Raumtemperatur des Gebäudes liegt, so dass das letztere als Kamin wirkt. Für einen wirksamen Luftschleier ist es wesentlich, dass er so geformt ist, dass so viel als möglich der die Schaufeln 15 verlassenden Luft in das Gitter 2 eintritt.
Ob dies der Fall ist, hängt von der Geschwindigkeit und der Richtung ab, mit welcher die Luft die Schaufeln 15 verlässt. Die Richtung des Luftschleiers kann durch Verstellung der Schaufeln eingestellt werden. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Schaufeleinstellung mit einem Antriebsmotor 14. In einem Rahmen 64 sind Schaufeln 15 auf Drehachsen 61 eingesetzt. Die Schaufeln 15 sind mit Hebeln 15' verbunden, die durch die Kuppelstange 16 alle im gleichen Sinn durch den Motor 14 über das Gestänge 30 verstellt werden können. Wenn die Schaufeln 15 sehr lang sind, z. B. wenn der Gebäudeeingang und der Luftschleier räumlich sehr ausgedehnt sind, werden Rahmen 64 zur Halterung der Achsen 61 in der ge- wünschten Position vorgesehen.
Bei Verstellung der Stange 16 nach rechts inFig. 2 werden die Schaufeln 15 im Uhrzeigersinn in die dargestellte Stellung gedreht, so dass die Luftschleierströmung die Schaufeln schräg nach links verlässt.
Zur Regelung der Einstellung des Luftschleiers, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Temperatur-
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fühler 17 an der Aussenseite des Gitters angebracht. Ein zweiter Temperaturfahler 18 ist innerhalb des Gitters angeordnet, z. B. in der Mitte zwischen der äusseren und der inneren Kante des Gitters. Wenn die Aussentemperatur tief ist, z. B. 120 C, und die Innentemperatur des Gebäudes und die Temperatur des Luftschleiers relativ hoch, wird die äussere Schicht l* des Luftschleiers gegen die Innenseite des Gebäudes, z. B. in die in Fig. 1 dargestellte Stellung verschoben. Dann wird die Differenz zwischen den Temperaturen an den Fühlern 17 und 18 umso mehr reduziert, je weiter der Luftschleier ins Innere des Gebäudes wandert.
Dieser Temperaturunterschied verschwindet bei der nach innen gerichteten Bewegung des Luftschleiers, wenn die Aussenschicht den Fühler 18 passiert. Wenn der Luftschleier sich dann wieder vom Innenraum des Gebäudes nach aussen bewegt, wird die Temperaturdifferenz vergrössert. z. B. steigt die Temperatur amFiihlerlS in bezug auf die relativ stabile Tieftemperatur bei Fühler 17. Der Motor 19 wird von einer elektrischen Steuerung in Abhängigkeit von der von den Temperaturfühlern 17 und 18 gemessennen Temperaturdifferenzen so gesteuert, dass durch die bewirkte Verlegung des Luftschleiers eine Verminderung bzw. Vergrösserung der Temperaturdifferenz zwischen den Fühlern 17 und 18 hervorgerufen wird.
Bei einer Verminderung der Temperaturdifferenz wird von dem Motor 19 ein Schalter 20 geschlossen und damit der Motor 14 eingeschaltet, durch welchen die Schaufeln 15 in eine mehr nach aussen gerichtete schräge Stellung (Pfeil 32) eingestellt werden. Bei einer Vergrösserung der Temperaturdifferenz läuft der Motor 14 in der entgegengesetzten Richtung, wodurch die Schaufeln in eine mehr lotrechte und sogar nach innen gerichtete schräge Stellung (Pfeil 33) gebracht werden.
Anstatt einer Betätigung des Schalters 20, kann auch der Motor 19 den Abgriff 34 eines Potentiome- ters 35 (Fig. 3) verstellen. Dieses Potentiometer bildet einen Teil einer elektrischen Brücke, welche ein zweites Potentiometer 36 enthält, dessen Abgriff 37 von der Welle des Motors 14 verstellt wird. Die Brückenzweige enthalten Relaiswindungen 38,39, die eine Armatur 40 betätigen, welche um einen Drehpunkt 41 schwingt und einen Schalter 42 betätigt.
Das letztere bewirkt einen Stromfluss durch den Motor 14, so dass dieser in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt läuft. Diese an sich übliche Anordnung kann so ausgebildet sein, dass die Brücke ins Gleichgewicht und der Moto'14 zum Stillstand kommt, sobald der Motor und die damit in Verbindung stehenden Schaufeln 15 in eine Stellung kommen, welche der Einstellung des Abgriffes 34 entspricht, die der von den Fühlern 17 und 18 gemessenen Temperaturdifferenz proportional ist. Die in Fig. 3 darge- stellte Anordnung kann auch für die Steuerung des Motors 19 in der Weise benutzt werden, dass an die Stelle des Potentiometers 35 und des Motors 19. die Fühler 17 und 18 treten und an die Stelle des Motors 14 in Fig. 3 der Motor 19 tritt.
Wenn die Schaufeln 15 eine ihrer Endstellungen erreicht haben, wird ein Schalter 43 (Fig. 1) geschlossen. Hiedurch wird bewirkt, dass in üblicher Weise ein Schaltelement 44 zur Beschleunigung des Ventilatormotors 11 betätigt wird.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann das System so ausgebildet werden, dass wechselweise die Schaufeln 15 durch einen Teil, z. B. die Hälfte, ihres Weges bewegt werden, dass sodann die Geschwindigkeit des Motors 11 vergrössert wird und, sofern dieses nicht das untere Ende des Luftschleiers zur Rückkehr in eine mit dem Gitter 2 übereinstimmende Stellung bringt, sodann die Schaufeln 15 durch die zweite Hälfte ihres Weges bewegt werden, wonach der Motor 11 weiter beschleunigt wird. Dies kann durch einen Mitlehmer 45 auf der Welle des Motors 19 bewirkt werden. Dieser Mitnehmer betätigt den Kontaktarm 34 des Potentiometers 35 so lange, bis der Motor 14 sich um die Hälfte des überhaupt möglichenDrehwin- kels gedreht hat.
Daraufhin bewirkt ein zweiter Mitnehmer 46 die Schliessung eines Schalters 43 zur Be- ; chleunigung des Ventilatormotors 11. Gleichzeitig damit wird ein Solenoid 47 zur Betätigung eines Schalters 48 gegen die Federkraft einer Feder 49 magnetisiert. Hiedurch wird die Verbindung zwischen lern Potentiometer 35 und dem Motor 14 unterbrochen und ein zweites Potentiometer 35'mit dem Motor 14 verbunden. Das Potentiometer 35'wird von einem dritten Mitnehmer 50 betätigt, der ebenfalls tuf der Welle des Motors 19 befestigt ist.
Der Mitnehmer 50 kann so angeordnet sein, dass, wenn das 'otentiometer 35'seine äusserste Stellung erreicht, wobei die Schaufeln 15 ebenfalls ihre äusserste Stellung eingenommen haben, das Schaltelement 44 nochmals betätigt wird, um die Geschwindigkeit des lentilatormotors 11 noch um eine Stufe heraufzusetzen. An Stelle dieser abwechselnden Einstellung der Schaufeln 15 und der Geschwindigkeit des Ventilatormotors kann die Apparatur auch so eingerichtet werlen, dass die Bewegung der Schaufeln von der Grundeinstellung hinweg und die Beschleunigung des Motors ind die Bewegung der Schaufeln 15 in Richtung zur Grundeinstellung und Herabsetzung der Geschwindig- [eit des Motors 14 gleichzeitig bewirkt werden.
Jede gewünschte Kombination kann durch geeignete Formyebung der Mitnehmer 45,46, 50 sowie durch deren Anbringung in einer geeigneten Winkelstellung auf ter Motorwelle 19 erreicht werden. Zum Beispiel können die Schaufeln 15 von ihrer Grundstellung
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hinwegbewegt werden, worauf die Geschwindigkeit des Motors 11 vergrössert wird und damit gleichzeitig die Schaufeln in ihrer Grundstellung zurückbewegt werden, damit sie wieder von ihrer Grundeinstellung hinwegbewegt werden können, wenn die den Luftschleier bildende Luftströmung nicht in das Gitter 2 abfliesst.
Wenn die untere Luftschleierbreite sich mit dem Gitter 2 deckt, und die Temperaturdifferenz zwischen den Fühlern 17 und 18 einen solchen Betrag angenommen hat, dass der Motor 19 nicht läuft, bleibt die Apparatur in der erreichten Stellung.
Sollte der Luftschleier vomGebäudeeingang weiter nach auswärts wandern, vergrössert sich die Temperatur beim Fühler 17 und die Temperaturdifferenz wird kleiner, so dass der Motor 19 in der entgegengesetzten Richtung eingeschaltet wird, wobei die Apparatur im entgegengesetzten Sinn zur vorher beschriebenen Weise betätigt wird.
Das vorstehend erläuterte Regelsystem arbeitet so lange, bis die Aussentemperatur niedriger als eine vorher festgelegte Bezugstemperatur und die Temperatur innerhalb des Gebäudes oder wenigstens diejenige des Luftschleiers höher als die Aussentemperatur ist. Wenn diese Temperaturbedingungen nicht erfüllt sind, wie im Sommer, wird ein zweites Regelungssystem benutzt.
Wie in Fig. 4 dargestellt, ist ausserhalb des Gebäudes zur Messung der Aussentemperatur ein Temperaturfühler 26 angeordnet, welcher Temperaturen oberhalb einer Bezugstemperatur, z. B. 120 C, misst und. einem Relais 22 ein Signal übermittelt. Dieses Relais betätigt einen Schalter 22'zur Änderung der Steuerung der Motoren 14 und 11 von dem in Abhängigkeit der Temperaturdifferenzen arbeitenden Regelsystem zu einem Regelsystem, das in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und Windrichtung arbeitet. Es ist auch möglich, den Schalter 22'in Abhängigkeit von dem Temperaturfühler 17 zu steuern, so dass in diesem Fall auf die Messeinrichtung 26 verzichtet werden kann.
Die Windrichtung. wird von einer Wetterfahne 24 festgestellt, welche auf der Spitze des Gebäudes, dessen Eingang mit einer Luftschleiertüre versehen ist, angebracht sein kann, oder an irgendeiner andern Stelle, wo die Windrichtung dieselbe wie die an der Luftschleiertüre wirksame ist.
Die Fahne 24 betätigt den Kontaktarm eines Potentiometers 25, welches mit dem Motor 14 in der gleichen Weise in Verbindung steht, wie die Potentiometer 35, 35'mit dem Motor 14 früher vor Betätigung des Schalters 22'verbunden waren. Die Schaufeln 15 werden dann in gleicher Weise im Uhrzeigersinn bewegt, z. B. zur Aussenseite des Gebäudes hin, wenn der Wind von der Aussenseite gegen den Eingang bläst. Wenn der Wind von der entgegengesetzten Seite bläst,
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sinn bewegt werden, um den Luftschleier zur Innenseite des Gebäudes hin zu richten, um den negativen Winddruck auszugleichen. Wenn der Wind in einer Richtung parallel zur Luftschleiertüre bläst, bleiben die Schaufeln 15 in Ihrer Grundstellung.
Zusätzlich zu den von den Änderungen der Windrichtung bewirkten Verstellungen übermittelt ein Element 23, welches die Windgeschwindigkeit misst, dem Regelorgan 44 des Ventilatormotors 11 ein derartiges Signal, dass die Geschwindigkeit des Motors entsprechend der Windgeschwindigkeit vergrössert wird. Zur Messung der Windgeschwindigkeit werden heutzutage Elemente verwendet, die einen sogenannten Thermistor enthalten, welcher einen veränderlichen Widerstand einer. Wheatstone-Brücke bilden.
Ausser dem Relais, welches den Schalter 22'zur automatischen Umschaltung des Systems für die Regelung in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz am Gitter 2 (d. h."Kaltwetterregelung") auf die Regelung in Abhängigkeit von der Windrichtung und Windgeschwindigkeit (d. h."Warmwetterregelung") betätigt, kann noch ein handbetätigter Schalter 51 vorgesehen sein. Dieser Schalter verbindet den Motor 14 mit einem von Hand verstellbaren Potentiometer 52 und ausserdem den Motor 11 mit Schalter 53 zur Geschwindigkeitssteuerung.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Luftschleieranlagen angewendet werden, die ein Ausblasgitter mit starr angeordneten Schaufeln besitzen und bei welchen die Regelung des Luftschleiers nur durch Drehzahlregelung des Ventilatorantriebes erfolgt.
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