DE3840268C1 - Air blow-out device for ventilation and air-conditioning installations - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftausblasvorrichtung für Lüftungs- und Klimaanlagen in Räumen unter Verwendung eines Wirbelerzeugers, der durch eine hohlzylindrische und/oder hohlkegelstumpfförmige Ausblaswirbelkammer gebildet ist, wobei in der Austrittsebene der Ausblas­ wirbelkammer ein Diffusor angeordnet ist, dessen Ein­ trittsdurchmesser kleiner oder gleich dem inneren Durch­ messer der Ausblaswirbelkammer ist und auf der Achse eine Düse und/oder ein Gleichrichter axial verstellbar angeordnet ist bzw. sind, wobei der Außendurchmesser der Düse mindestens so groß wie der Eintrittsdurch­ messer des Diffusors ist.

Eine Luftausblasvorrichtung der aufgezeigten Gattung ist aus der DE-OS 36 42 056 bekannt. Hierbei wird über ein Zuluftrohr, das an einen Luftförderer, z. B. einen Ventilator, angeschlossen ist, dem Wirbelerzeuger Warm- oder Kaltluft zugeführt. Im Wirbelerzeuger ist ein spe­ zieller Drallerzeuger in Form eines verstellbaren Luft­ lenkelementerings angeordnet. Durch Verstellen der Luftlenkelemente kann die Drallstärke und damit die Strahlrichtung des austretenden Luftstrahls vom Hori­ zontal- bis zum Vertikalstrahl verändert werden. Da­ durch ist es möglich, im Heizfall die Warmluft ohne Drall von der Raumdecke vertikal in den Aufenthaltsbe­ reich eines Raumes zu blasen. Im Kühlfall wird durch Verstellen der Luftlenkelemente der austretende Luft­ strahl so stark verdrallt, daß die Kaltluft horizontal in den Raum geblasen und vor Erreichen des Aufenthalts­ bereichs intensiv mit Raumluft durchmischt wird.

Nachteilig bei den bekannten Luftausblasvorrichtungen ist der komplizierte Aufbau des Drallerzeugers und die große Volumenstromänderung infolge der erheblichen Be­ einflussung der Druckverluste durch die Dralländerung. Außerdem sind zur Förderung der Luft vom Luftförderer zum Wirbelerzeuger entsprechende Förderleitungen er­ forderlich.

Aus der europäischen Patentanmeldung 01 57 999 ist eine Luftausblasvorrichtung mit einem zum Ansaugen und Fördern der Luft dienenden Gebläse bekannt. Der vom Gebläse erzeugte Luftstrom wird einer um eine vertikale Achse drehbar angeordneten Auslaßdüse zu­ geführt, die vorzugsweise nebeneinander angeordnete Lamellen aufweist. Dadurch soll ein sich fächerförmig verbreitender Luftstrom erreicht werden. Die durch das Gebläse entstehende Drallströmung wird durch die Anordnung der Auslaßdüse, insbesondere in Form der nebeneinander angeordneten Lamellen, zielgerichtet aufgehoben. Die Regelung des austretenden Luftstroms wird neben der Luftgeschwindigkeit und Einstellung der Auslaßdüse primär durch Änderung der Drehge­ schwindigkeit der Auslaßdüse erreicht.

Nachteilig hierbei sind neben dem baulichen Aufwand die laufenden Betriebskosten und eine Störanfällig­ keit sowie die erforderliche Regelung oder Einstel­ lung der Drehgeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Luftausblasvorrichtung der aufgezeigten Gattung die Luftführungs- und Regelungseigenschaften bei Wegfall des zur Drallerzeugung erforderlichen zusätzlichen baulichen Aufwands zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der dem Diffusor gegenüberliegenden Seite der Ausblaswirbelkammer ein Ventilator mit zugeordne­ tem Ansaugstutzen angeordnet ist, wobei dem Ventilator oder dem Diffusor Strömungswiderstände vor- und/oder nachgeschaltet sein können.

Erfindungsgemäß wird der physikalische Effekt der Druck­ erhöhung, der in einem Ventilator auf der Erzeugung einer Drallströmung beruht, genutzt, wodurch auf einen spezi­ ellen Drallerzeuger verzichtet werden kann. Nach der Euler'schen Hauptgleichung ist die Druckerhöhung in einer Strömungsarbeitsmaschine von der Umfangskomponente der absoluten Austrittsgeschwindigkeit des Förderme­ diums abhängig. Die durch diese Umfangskomponente be­ dingte Drallstärke der geförderten Luft ist ausreichend, um alle gewünschten Eigenschaften eines Drallstrahles zum Zweck der Belüftung und Klimatisierung von Räumen zu verwirklichen, wenn dem Ventilator ein Diffusor nachgeschaltet ist.

Falls die Drallstärke erhöht werden soll, kann dem Ventilator ein fester oder variabler Strömungswider­ stand zwecks Steigerung der Druckerhöhung vor- oder nachgebaut werden, wobei die Strömungswiderstände in Form von Drosseln, Streben oder Rohrleitungen ausge­ bildet sein können.

Es besteht die Möglichkeit, dem Ventilator Einrich­ tungen zur Aufbereitung der zu fördernden Luft vorzu­ schalten, z. B. einen Wärmetauscher und/oder einen Be­ feuchter. An den Wärmetauscher können eine Kühlmittel­ leitung und eine Heizmittelleitung angeschlossen sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Düse dem Diffusor nachgeschaltet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrie­ ben. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Luftaus­ blasvorrichtung mit einem stetigen Übergang des Gehäuses der Ausblaswirbelkammer in den Diffusor;

Fig. 2 wie Fig. 1, jedoch mit zylindrischem Ge­ häuse der Ausblaswirbelkammer;

Fig. 3 wie Fig. 1, jedoch mit in axialer Richtung verstellbarem Gleichrichter;

Fig. 4 wie Fig. 3, jedoch mit veränderter Stellung des Gleichrichters;

Fig. 5 wie Fig. 2, jedoch mit in axialer Richtung verstellbarer Düse;

Fig. 6 wie Fig. 5, jedoch mit veränderter Stellung der Düse;

Fig. 7 wie Fig. 1, jedoch mit einer dem Diffusor nachgeschalteten in axialer Richtung ver­ stellbaren Düse und

Fig. 8 wie Fig. 1, jedoch mit einem dem Ventilator vorgeschalteten Wärmetauscher und einem Kombinationsbauteil, bestehend aus Gleich­ richter und Düse.

Die in Fig. 1 dargestellte Luftausblasvorrichtung be­ steht aus einer Ausblaswirbelkammer 12 mit einem An­ saugstutzen 11 für den Ventilator 1, der in radialer, diagonaler oder axialer Bauart ausgeführt sein kann. Die vom Ventilator 1 angesaugte Raumluft 3 erfährt im Laufrad einen Drall, der von der totalen Druckerhöhung des Ventilators 1 abhängt. Die axiale Drallströmung hinter dem Ventilator 1 kann mit Hilfe eines Diffusors 2 verlustfrei in eine radiale Abströmung 4 der geförderten Luft umgelenkt werden.

Die Drallstärke des Ventilators 1 kann abhängig von der konstruktiven Ausführung bei geringer Druckerhöhung so schwach sein, daß sich trotz der Diffusorwirkung keine radiale, sondern eine axiale Abströmung der geför­ derten Luft einstellt. Eine radiale Abströmung 4 wird dann erreicht, wenn man dem Ventilator 1 oder dem Diffusor 2 Strömungswiderstände, z. B. in Form von Lochblechen oder Drosseln, zum Zweck der Drallerhöhung vor- oder nachschaltet. Gestaltet man die Strömungs­ widerstände variabel, so wird mit einfachsten Mitteln eine stetige Steuerung der Strahlrichtung vom Axial- zum Radialstrahl mit variabler Drallstärke möglich.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich zur Ausführung nach Fig. 1 nur durch das zylindrische Ge­ häuse der Ausblaswirbelkammer 12.

Ist die Drallstärke des Ventilators 1 aufgrund der Einbausituation der Luftausblasvorrichtung als konstante Größe vorgegeben, so lassen sich variable Strahlforma­ tionen der geförderten Luft dadurch erreichen, daß ge­ mäß Fig. 3 und 4 ein auf der Achse 13 der Luftausblas­ vorrichtung verschiebbarer Gleichrichter 5 dem Venti­ lator 1 nachgeschaltet ist. Der Gleichrichter 5, der die von Turboarbeitsmaschinen bekannte Funktion eines Nachleitrades hat, hebt die Drallstärke der Luftströmung ganz oder teilweise auf. Wird der Gleichrichter 5 in die Austrittsebene des Diffusors 2 positioniert, so er­ fährt die gesamte Luftströmung die Gleichrichterwirkung und der Luftstrahl wird axial mit einer großen verti­ kalen Geschwindigkeit in den Raum einströmen.

Wird der Gleichrichter 5 in eine Stellung zwischen Diffusor 2 und Ventilator 1 gemäß Fig. 4 gebracht, so wird nur ein Teil der Drallströmung gleichgerichtet, der andere Teil bleibt drallbehaftet. Hierdurch wird es möglich, die Drallstärke der geförderten Luft zwi­ schen einem maximalen und einem minimalen Wert zu variieren. Der Luftstrahl kann somit stetig vom Axial­ strahl mit großer vertikaler Eindringtiefe im Heizfall bis zum Radialstrahl mit großer Drallstärke und hoher Induktion im Kühlfall gesteuert werden. In den Zwischen­ stellungen des Gleichrichters 5 ergeben sich für die Lüftungstechnik interessante Strahlformationen, die durch eine symmetrische Verdrängungsströmung mit in allen Richtungen wirkenden Geschwindigkeitskomponenten oder durch eine Aufteilung des Gesamtstrahls in einen horizontalen und vertikalen Teilstrahl gekennzeichnet sind.

An die Stelle des Gleichrichters 5 kann auch eine Düse 7 gesetzt werden. Der Austrittsdurchmesser der Düse 7 ist kleiner oder gleich dem Eintrittsdurchmesser des Diffusors 2. Die Düse bewirkt eine Beschleunigung der axialen Geschwindigkeitskomponente des Drallstrahls und hebt außerdem in der untersten Düsenposition nach Fig. 6 die Wirkung des Diffusors 2 auf. Durch Verschieben der Düse zwischen dem Diffusor 2 und dem Ventilator 1 auf der Achse 13 der Ausblasvorrichtung gemäß Fig. 5 kann ebenfalls die Strahlrichtung beliebig variiert werden.

Die Düse 7 der vorstehend beschriebenen Art kann auch zum Zweck der Strahllenkung in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Diffusor 2 verstellbar angeordnet werden. Sind im Heizfall besonders hohe Eindringtiefen des Warm­ luftstrahls gefordert, so ist eine Kombination 6 der zuletzt genannten Maßnahmen aus Gleichrichter 5 und Düse 7 nach Fig. 8 sinnvoll. In diesem Fall vereinigt man alle vorher genannten Eigenschaften in einem Bauteil. Nach Fig. 8 ist dem Ventilator 1 ein Wärmetauscher 10 vorge­ schaltet, an dem eine Kühlmittelleitung 8 und eine Heiz­ mittelleitung 9 angeschlossen sind.

Aufstellung der Bezugszeichen

1 Ventilator
2 Diffusor
3 Raumluft
4 Abströmung radial
5 Gleichrichter
6 Kombinationsbauteil (Gleichrichter + Düse)
7 Düse
8 Kühlmittelleitung
9 Heizmittelleitung
10 Wärmetauscher
11 Ansaugstutzen für 1
12 Ausblaswirbelkammer
13 Achse

Claims (8)

1. Luftausblasvorrichtung für Lüftungs- und Klimaan­ lagen in Räumen unter Verwendung eines Wirbeler­ zeugers, der durch eine hohlzylindrische und/oder hohlkegelstumpfförmige Ausblaswirbelkammer gebildet ist, wobei in der Austrittsebene der Ausblaswirbel­ kammer ein Diffusor angeordnet ist, dessen Eintritts­ durchmesser kleiner oder gleich dem inneren Durch­ messer der Ausblaswirbelkammer ist und auf der Achse eine Düse und/oder ein Gleichrichter axial verstell­ bar angeordnet ist bzw. sind, wobei der Außendurch­ messer der Düse mindestens so groß wie der Eintritts­ durchmesser des Diffusors ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Diffusor (2) gegenüberliegenden Seite der Ausblaswirbelkammer (12) ein Ventilator (1) mit zugeordnetem Ansaugstutzen (11) angeordnet ist.

2. Luftausblasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Ventilator (1) oder dem Diffusor (2) Strömungswiderstände vor- und/oder nachgeschaltet sind.

3. Luftausblasvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände in Form von Drosseln, Streben oder Rohrleitungen aus­ gebildet sind.

4. Luftausblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventila­ tor (1) Einrichtungen zur Aufbereitung der zu för­ dernden Luft vorgeschaltet sind.

5. Luftausblasvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Ventilator (1) ein Wärme­ tauscher (10) vorgeschaltet ist.

6. Luftausblasvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Ventilator (1) ein Befeuchter vorgeschaltet ist.

7. Luftausblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Wärme­ tauscher (10) eine Kühlmittelleitung (8) und eine Heizmittelleitung (9) angeschlossen sind.

8. Luftausblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (7) dem Diffusor (2) nachgeschaltet ist.