DD200579A1 - Vorrichtung zum mischen von volumenstroemen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Mischen von Volumenstroemen, wie sie bei lufttechnischen Anlagen verwendet wird. Ziel der Erfindung ist es, die Kosten zu senken und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine gleichmaeszige Vermischung von zwei Volumenstroemen erfolgt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dasz die Einmuendungsoeffnungen der zweiten Luftleitung durch einstellbare Fuehrungsplatten verdeckt und im freien Querschnitt Duesen eingesetzt sind beziehungsweise dasz sich in der Einmuendungsoeffnung schwenkbare klappenaehnliche Aufnahmeelemente mit mehreren drallerzeugenden Luftdurchlaessen befinden, deren Querschnitt veraenderbar ist. Anwendungsgebiet ist die Lueftungstechnik.

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung zum Mischen von Volumenströmen.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Volumenströmen., wie sie bei lufttechnischen Anlagen ver wendet wird, wobei die Volumenströme mit unterschiedlichen Temperaturen aufeinandertreffen. Dies ist zum Beispiel der Pail, wenn zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Regelfähigkeit von Wärmetauschern nur ein Teilvolumenstrom von letzteren über eine größere Temperatur-Differenz er wärmt wird, während der Differenzvolumenstrom den Wärme tauscher umgeht und danach mit dem erwärmten Teilvolumenstrom vereinigt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bekannt sind Vorrichtungen, bei denen der Teilvolumenstrom, im folgenden Bypaßvolumenstrom genannt, als Volletrahl mit ,rundem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt rechtwinklig oder unter bestimmten Winkeln geneigt, in den Differenzvolumenstrom einmündet.

Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß es speziell bei größeren Temperaturunterschieden zwischen dem Bypaßvolumenstrom und dem Differenzvolumenstrom infolge der unterschiedlichen Dichten der Volumenströme zu Tem peraturschichtungen in den Luftleitungen kommt, die zum Beispiel teilweise bis zu den Luftauslässen in den zu belüftenden Räumen erhalten bleiben. Die Punktion der Raumbelüftung wird dadurch negativ beeinflußt, indem es zu Kaltlufteinbrüchen mit unzulässigen Zuglufterscheinungen in den Räumen kommt.

Sind zur Wärmerückgewinnung Regenerativ-Energieübertrager in der lufttechnischen Anlage eingesetzt, können die vorgenannten Temperaturschichtungen im Minusbereich der Celsiusskala zum teilweisen Einfrieren des oder der Re generativ-Energieübertrager führen und damit den Ausfall der gesamten lufttechnischen Anlage hervorrufen, oder es muß als weiterer Nachteil eine extrem lange oder mit vielen Umlenkungen versehene Luftleitung gestaltet werden,

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die eine einwandfreie Vermischung der Volumenströme auf natürliche Art ermöglicht, wodurch der Platzbedarf be ziehungsweise der Druckverlust in Lüftungszentralen ver größert und der Investitionsaufwand erhöht wird.

Weiterhin ist durch die DE-OS 2844046 eine Vorrichtung bekannt , bei der in eine Mischkammer für Klimaanlagen in der Nähe der einen Einlaßöffnung in die zweite Einlaßöffnung ein mit Luftaustrittsöffnungen versehener, von Außenluft durchströmter Hohlkörper zur gleichmäßigen Vermischung von Umluft und Außenluft eingesetzt ist.

Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß der durch den Hohlkörper vorhandene Widerstand im Luftleitungssystem beim Betrieb der Klimaanlage ständig eine Verlustleistung er zeugt und zwar auch dann, wenn nur einer der Volumenströme für die Einhaltung der Parameter der Klimaanlage erforderlich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe eine gleichmäßige Vermischung der .beiden Volumenströme bei geringem Materialaufwand und Platzbedarf in den Lüftungszentralen sowie niedrigen Investitions kosten erreicht wird.

^O Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erforder liehe Länge der Luftleitung für die über den gesamten Querschnitt gleichmäßige Mischung der Volumenströme und den Leistungsverlust, der durch den Einbau der Mischvorrichtung in die Luftleitung entsteht, beim Betrieb ohne Bypaßvolumenstrom auf ein Minimum zu beschränken. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für eine aus rechteckigen Kanalteilen bestehende Luftleitung, in die rechtwinklig zur HauptStrömungsrichtung eine zweite aus rechteckigen Kanalteilen bestehende Luftleitung derart einmündet, daß die Einmündungsöffnung durch einstellbare Führungsplatten teilweise verdeckt ist und in dem freien Einmündungsquerschnitt gleichmäßig verteilt an sich be kannte Düsen mit in der Größe veränderlichen rechteckigen

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oder trapezförmigen oder mit konstanten runden Querschnitt angeordnet sind, die zum Teil mit unterschiedlicher Länge in die erste Luftleitung hineinragen und deren Austrittsöffnungen zu der gegenüberliegenden Luftleitungswand zeigen und/oder in oder gegen die HauptStrömungsrichtung gerichtet und/oder unter einem Winkel zu dieser geneigt sind beziehungsweise daß sich in der Einmündungsöffnung schwenkbare klappenähnliche Aufnahmeelemente mit mehreren Drall erzeugenden Luftdurchlässen befinden, deren Quer schnitt veränderbar ist.

Zur besseren Ausgestaltung der Vorrichtung können in die erstgenannte Luftleitung vor und/oder hinter der Einmündung, speziell bei den rechteckigen beziehungsweise trapezförmigen Düsen, um ihre eigene mittige oder außermittige ,.Längsachse paarweise gegenläufige drehbare Strömungsleitplatten eingesetzt werden, deren Längsachsen symmetrisch zur ©üsenschlitzlängsachse beziehungsweise im Winkel von 90° zur; Richtung des Bypaßvolumenstromes angeordnet sind. Desweiteren sind die Strömungsleitplatten mit Turbulenzverstärkern in Form von an sich bekannten Rosett en und/oder Winkeln und/oder Schlitzen beziehungsweise Löchern in allen erforderlichen Ebenen auszurüsten und die in HauptStrömungsrichtung nach den Düsen eingebauten Strömungsleitplatten in ihrer Länge parallel zu ihrer Längsachse verstellbar zu gestalten.

Es ist von Vorteil, unterhalb der Düsen in die erstgenannte Luftleitung einstellbare Umlenkplatten rechtwinklig zur Strahlachse in verschiedenen Abständen von den Düsen anzuordnen, deren Länge in HauptStrömungsrichtung einen Bruchteil der Düsenlängsseite beträgt. Die Länge der Umlenkplatten ist annähernd proportional dem Abstand der Umlenkplatten von den Düsen.

Es stellt keine Abweichung von der erfindungsgemäßen Lösung dar, wenn der Anschluß der Luftleitung für den Bypaßvolumenstrom von links oder rechts oder oben oder unten an die Luftleitung für den Differenzvolumenstrom beziehungsweise den gesamten Luftvolumenstrom erfolgt und

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wenn anstelle der Strömungsleitplatten in der ersten Luftleitung Regelklappen mit sich gegenläufig drehenden La mellen eingesetzt sind und wenn für die klappenähnlichen Aufnahmeelemente in der Binmündungsöffnung Regelklappen verwendet werden, in deren sich gegenläufig drehende La mellen Drall erzeugende Luftdurchlässe mit veränderlichem Querschnitt angeordnet sind·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen

Pig. 1: Den Mittelschnitt nach Pig. 2 mit vereinfachter Darstellung der Bypaßvolumenstrom-Einmündung.

Fig. 2: Einen Schnitt durch Pig. 1 mit schematischer Darstellung der Düsen in der Einmündungsöffnung.

Pig. 3: Eine Draufsicht auf Pig. 1 in Schnittdarstellung mit rechteckigem Querschnitt der Düsen in verdoppelten Zeichnungs-Maßstab der Pig. 1 und 2.

Pig. 4ί Eine vereinfachte Draufsicht auf Pig. 1 mit tra pezförmigem Querschnitt der Düsen»

Pig. 5: Eine vereinfachte Draufsicht auf Pig. 1 mit ge spreizter Anordnung der Düsen.

Pig. 6: Den Mittelpunkt durch Pig. 7 mit Darstellung der Düsen mit rundem Querschnitt.

Pig. 7: Die Draufsicht auf Pig. 6.

Pig. 8: Den Mittelschnitt durch Pig. 9 mit vereinfachter Darstellung der Drall erzeugenden Luftdurchlasse in der Einmündungsöffnung im verdoppelten Maßstab der Pig. 1 und 2.

HO Pig. 9: Eine vereinfachte Draufsicht auf Pig. 8 mit der Anordnung der Drall erzeugenden Luftdurchlässe im verdoppelten Zeichnungs-Maßstab der Pig. 1 und 2.

Die Vorrichtung zum Mischen von Volumenströmen ist im Grundprinzip aus Kanalteilen der Lüftungstechnik aufge-

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baut.

Sie besteht aus einer Luftleitung 1, an die rechtwinklig zur Hauptströmungerichtung 40$ 42 die Luftleitung 2 angeschlossen ist und die Einmündungsöffnung 3 umschließt.

In dem Ausführungebeispiel nach Pig. 1 bis 3 fließt durch die' Luftleitung 1 ein Differenzvolumenstrom mit der Temperatur t₁ in Hauptströmungsrichtung 40. Im Bereich der Strömungsleitplatten 11 $ 12$ 131 14, die mit Hilfe von nicht dargestellten Betätigungselementen entweder von Hand oder mit einem beziehungsweise mehreren Stellmotoren paarweise zum Winkel 19 um ihre Längsachsen 22} 231 24 j 25 gedreht sind, wird der Differenzvolumenstrom in die Teilvolumenströme 431 44 ι 45 zerlegt.

Durch die Luftleitung 2 fließt in Richtung 41 der Bypaßvolumenstrom, der von einem in seiner Art bekannten und nicht dargestellten Wärmetauscher auf die Temperatur t«. erwärmt wurde. Die Temperatur tp ist in diesem Fall größer als die Temperatur t- des Differenzvolumenstromes.

Die einstellbaren Pührungsplatten 8} 9ί 10 beschleunigen den Bypaßvolumenstrom auf die Geschwindigkeit, mit der er die Düsen 3Qi 31 durchströmt.

Die Düsen 30 j 31 werden an ihren Längsseiten durch die aus Winkelprofilen bestehenden Düsenteile 4J 5} 6» 7 geformt.

Auf Grund der nach den allgemeinen Strömungsgesetzen sich am Ende der in der Luftleitung 1 drehbar gelagerten Strömungsleitplatten 11 j 12$ 13; Η ausbildenden Wirbel und des mehrstrahligen Eintrittes des Bypaßvolumenstromes durch die Düsen 30$ 31 in die Luftleitung 1 wird eine turbulente Strömung erzeugt, die für die Durchmischung erforderlich ist. Zusätzlich wirken sich die an den Strömungsleitplatten 11» 12» 13; 14 angeordneten Turbulenzverstärker 21 günstig für die Vermischung der Teilvolumenströme 43S 44; 45 mit dem Bypaßvolumenstrom aus.

Gemäß Pig. 1 und 2 sind unterhalb der Düsen 30$ 31 die Umlenkplatten 51$ 52; 53$ 54 eingebaut, welche die Bypaß-

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volumenstrahlen aus der Richtung 41 in Richtung der Pfeile 59, über die gesamte Kanalhöhe 60 gleichmäßig verteilt, lenken.

Das sofortige Weiterströmen der umgelenkten Bypaßvolumen strahlen in die Hauptströmungsricktung 42 wird durch die Strömungsleitplatten 15i 16| 17i 18 verhindert» die paarweise um ihre Längsachsen 26; 27ί 28j 29 zum Winkel 46 mit Hilfe von nicht dargestellten Betätigungselementen zusam men gefahren sind. Lediglich geringe Mengen des Bypaßvo lumenstromes können schon durch die öffnungen 61 | 62 ge maß Pig. 3 in die Hauptströmungsrichtung 42 abfließen. Der Hauptanteil des Bypaßvolumenstromes muß die Strömungsleitplatten 15 5 16} 17 j 18 nach Fig. 2 in Richtung der Pfeile 55 S 56} 57} 58 umfließen und mischt sich dabei gleichmäßig mit den Teilvolumenströmen 435 445 45. Ein gewisser Prozentsatz des Bypaßvolumenstromes strömt durch den freien Querschnitt 50 unter den Strömungsleitplatten 15} 16} 17} 18 hindurch und verbessert zusätzlich die Durchmischung. Der Querschnitt 50 ist durch nicht dargestellte Verstellmöglichkeiten der Strömungsleitplatten 15} 16} 17} 18 in Richtung ihrer Längsachsen 26} 27} 28} 29 veränderlich gestaltet, um die Vermischung auch im maximalen Abstand von den Düsen 30} 31 durch gleichmäßige Beaufschlagung aller Querschnitte der Luftleitung 1 mit dem erwärmten Bypaßvolumenstrom zu begünstigen.

Die an den Strömungsleitplatten 15} 16} 17} 18 angeord neten Turbulenzverstärker 20 fördern die weitere Durch mischung der sich vereinigenden, durch die Querschnitte 47ί 48} 49 in Hauptströmungsrichtung 42 gesaugten oder gedrückten Teilvolumenströme auf die Solltemperatur t-. Es gilt für den vorstehend beschriebenen Pall t^< "^Kt₂* Werden die Anfangstemperaturen des Differenzvolumenstromes und des Bypaßvolumenstromes in ihrer Größe miteinander vertauscht, und der Differenzvolumenstrom vorgewärmt, so wird t₁>t_M>t₂, während alle anderen Funktionen der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung erhalten bleiben.

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Die erfindungsgemäße Lösung wird nicht beeinflußt, wenn die Stellung der Strbmungsleitplatten 15I 16} 17} 18 im Winkel 46 um 180° in eine nicht dargestellte Anordnung geschwenkt wird.

Bei Betriebszüständen, in denen eine Beimischung des By paßvolumenstromes nicht erforderlich ist, werden die Strömungsleitplätten IT bis 18 um ihre Längsachsen 22 bis 29 in die Durchgangsstellungen 32} 33? 34} 35; 36} 37} 38} 39 gedreht, um die Druckverluste, Leistungsverluste, in der Luftleitung 1 zu verringern.

Das Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 bis 3 beinhaltet auch den Düsenquerschnitt für die Bypaßvolumenstrahlen gemäß Fig. 4 und Fig. 5, wobei die Funktion aller Teile der Fig. 1 bis 3 die gleiche bleibt ohne den Inhalt der erfindungsgemäßen Lösung zu ändern. Die Verstellung der in der Fig. 3 dargestellten Düsen 30} 31 in die Formen 63} 64} 65 nach Fig. 4 und 5 erfolgt mit nicht dargestellten Betätigungselementen.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und Fig. 7 zeigt, daß an die Luftleitung 66 die Luftleitung 67 angeschlossen ist. Die Einmündungsöffnung 68 für den Bypaßvolumenstrom wird durch die einstellbaren Führungsplatten 69i 70 j 71 teilweise verschlossen. Die Führungsplatten 69» 70 j 71 sind hierbei gleichzeitig zur Aufnahme von minde st ens je drei ... Düsen 791, 80} 81} 82} 83} 84} 85} 86} 87 ausgebildet.

Beim Betrieb der lufttechnischen Anlage fließt ein Differenzvolumenstrom mit der Temperatur t^ in der Hauptströmungsrichtung 72 um die Düsen 79 bis 87.

Der Bypaßvolumenstrom mit der Temperatur t₂ fließt durch die Luftleitung 67 in Richtung 73 urid wird durch die Düsen 79 bis 87 gleichmäßig über den Querschnitt der Luft leitung 67 verteilt in die Luftleitung 66 eingeleitet.

Durch die Umlenkplatten 75; 76 und die den Düsen 81} 84} 87 gegenüberliegende Kanalwand 77 werden die Bypaßvolumenstrahlen in Richtung der Pfeile 78 gleichmäßig verteilt.

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Infolge der durch die Umlenkung entstehenden Turbulenz erfolgt eine intensive Durchini se hung des Diff erenzvolumen stromes mit dem Byp aß Volumens t rom. Beide strömen vereint in der Hauptströmungsrichtung 74 mit annähernd gleich mäßiger Mischtemperatur t™.

Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 und 9 ist an die erste Luftleitung 88 die aweite Luftleitung 89 unter Zwischenschaltung des Gehäuses 90 zur Umfassung der Einmündungsöffnung 91 angeschlossen. Der Bypaßvolumenstrom mit der Temperatur t₂ fließt in Richtung 93 durch die gleichmäßig über die Einmündungsöffnung 91 verteilten Luftdurchlässe 97» deren im zylindrischen Gehäuse 98 angeordneten Flügelräder 100 den Drall 106 um die Strahlachse 103^: erzeugen. Die Größe des Dralles 106 wird mit der Drosselscheibe 99 durch Veränderung des Querschnittes 107 reguliert. Die Drosselscheibe 99 ist gleichfalls in das zylindrische Gehäuse 98 eingebaut..

Die Aufnähmeelemente 95 sind im Gehäuse 90 drehbar gela gert und können innerhalb des Winkels 102 um ihre Längs achse 96 geschwenkt werden. Damit die durch die Drossel scheibe 99 eingestellte Größe des Dralles 106 beim Schwenken der Aufnahmeelemente 95 um ihre Längsachse 96 nicht verändert wird, sind an jedem Aufnahmeelement 95 je zwei Zylinderschalen 101 befestigt, die den Bypaßvolumenstrom nur durch die Luftdurchlässe 97 fließen lassen.,

Der Differenzvolumenstrom mit der Temperatur t^ umfließt in Hauptströmungsrichtung 92 die sich um ihre Längsachse 105 paarweise gegenläufig drehenden, im Winkel 108 ste henden Strömungsleitplatten 104 und trifft unterhalb der Einßiündungsöffnung 91 auf den durch die Luftdurchlässe 97 in Einzelstrahlen mit der Strahlachse 103 zerlegten Bypaßvolumenstrom, wodurch die gewünschte innige Vermischung der beiden in Hauptströmungsrichtung 94 weiterfließenden Volumenströme erreicht wird®

Claims (11)

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   Erfindunpsanaprüche

   1. Vorrichtung zum Mischen von Volumenströmen, bestehend aus einer Luftleitung mit einer rechtwinklig dazu angeschlos-Benen zweiten Luftleitung, dadurch gekennzeichnet, daß deren Einmündungsöffnung (3, 68) durch einstellbare Führungsplatten (8, 9, 10, 69, 7Ö, 71) teilweise ver deckt und in den freien Querschnitt Düsen (30, 31» 63» 64, 65, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87) eingesetzt Bind beziehungsweise daß sich in der Einmündungsöffnung (91) schwenkbare klappenähnliche Aufnähmeelemente (95) mit mehreren drallerzeugenden Luftdurchlässen (97) be finden, deren Querschnitt (107) veränderbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenteile (4, 5, 6, 7) aus Blech oder Kunststoffen gefertigten Winkelprofilen bestehen, die paarweise spiegelbildlich zueinander verstellbar angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine der Führungsplatten (8, 9» 10) mit je einem der Düsenteile (4, 5, 6, 7) gelenkig oder starr zu je einem einstellbaren Düsenelement verbunden sind.
4. 4. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Stück Düsen (30, 31, 63, 64, 65) mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt in die Einmündungsöffnung (3) eingesetzt sind.
5. 5. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren schwenkbare Aufnahmeelemente (95) mit Luftdurchlässen (97) versehen sind, die aus einem zylindrischem Gehäuse (98), einem drallerzeugenden Flügelrad (100) und einer Drosselscheibe (99) bestehen.
6. 6. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Luftleitung (1, 88) in HauptStrömungsrichtung (40, 92) vor und/oder hinter der Einmündungs öffnung (3, 91) drehbare Strömungsleitplatten (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 104) gelagert s-ind, deren Querschnitte symmetrisch oder unsymmetrisc/h zur; eigenen Längsachse (22J 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 105) ange -

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   ordnet und der Abstand der Längsachsen (22, 23, 24, 25» 26, 27, 28, 29, 105) so gestaltet sind, daß die Strö mungsleitplatten (11, 12, 13, H, 15, 16, 17, 18, 104) paarweise die Winkel (19, 46, 108) kleiner 180° bilden.
7. 7. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Strömungsleitplatten (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 104) als Turbulenzverstärker (20, 21) Rosetten und/oder Leitwinkel beziehungsweise Perforationen jeder Form angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4,6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in HauptStrömungsrichtung (40) nach der Einmündungsöffnung (3) angeordneten Strömungsleit-

   ' platten (15, 16, 17, 18) in der Länge in Richtung ihrer Längsachsen (26, 27,f 28, 29) veränderlich gestaltet sind. ^
9. 9. Vorrichtung nach Punkt 1 bis 4 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftleitung (1) unterhalb der Düsen (30, 31, 63, 64, 65) einstellbare Umlenkplatten (51, 52, 53, 54) in bestimmten Abständen von den Düsen (30, 31, 63, 64, 65) rechtwinklig zur Richtung (41) der Bypaßvolumenstrahlen angeordnet sind.
10. 10. Vorrichtung nach Punkt !,dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je drei Düsen (79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87) aus Rohr mit unterschiedlicher Länge in rechtwinklig zur HauptStrömungsrichtung (72, 74) einstell bare Führungsplatten (69, 70, 71) eingelassen sind.
11. 11. Vorrichtung nach Punkt 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Düsen (79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86,

    87) aus Rohr, rechtwinklig zur Richtung (73), der Bypaßvolumenstrahlen in der Luftleitung (66) Umlenkplatten (75, 76) angeordnet sind.

    Hierzu 3...Seiten Zeichnungen