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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Luftstroms mit einer Befeuchtungseinrichtung mit fluiddurchlässigen Befeuchtungselementen, die in dem in der Befeuchtungseinrichtung zu befeuchtenden Luftstrom angeordnet und mit druckbeaufschlagtem Wasser beschickbar sind.
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Derartige Vorrichtungen zur Konditionierung eines Luftstroms sind beispielsweise in der
EP 1 519 118 A1 und der
EP 1 710 516 A1 beschrieben. Mittels der Befeuchtungseinrichtungen kann die Befeuchtung des Luftstroms sichergestellt werden, ohne dass in größerem Ausmaß Tropf- oder Kondenswasser anfällt.
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Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte gattungsgemäße Vorrichtung zur Konditionierung eines Luftstroms derart weiterzubilden, dass der Wirkungsgrad bei der Befeuchtung des Luftstroms erhöht ist und dass die Steuerung der Beaufschlagung des Luftstroms mit Wasser bzw. Feuchte genauer und exakter eingestellt werden kann und realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die fluiddurchlässigen Befeuchtungselemente der Befeuchtungseinrichtung eine Beschichtung aufweisen, mittels der die Durchlässigkeit der Befeuchtungselemente für Wasser einstellbar und die als selektiv durchlässige Membran ausgebildet ist. Diese selektiv durchlässige Membran kann eine hohe Naßfestigkeit aufweisen. Mit einer derart ausgestalteten Beschichtung wird zum einen eine exakte Einstellbarkeit der Wasser- bzw. Feuchtebeaufschlagung des Luftstroms möglich, wobei darüber hinaus ein dauerhaft zuverlässiger Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sichergestellt ist.
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Wenn die Beschichtung aus einem Polymerwerkstoff, z. B. einem geeigneten Nexar®-Polymerwerkstoff der Firma Kraton, ausgebildet ist, der hinsichtlich seiner Durchlässigkeit für Wasser quasi beliebig einstellbar ist und vorzugsweise eine hohe Naßfestigkeit aufweist, ergibt sich eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Zweckmäßigerweise sind die fluiddurchlässigen Befeuchtungselemente aus einem hydrophilen Werkstoff ausgebildet, um hierdurch die Speichermöglichkeiten der Befeuchtungselemente besser nutzen zu können.
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Die fluiddurchlässigen und vorzugsweise hydrophilen Befeuchtungselemente können vorteilhaft aus einem geeigneten porösen und keramischen Werkstoff, aus einem geeigneten porösen und gesinterten Metallwerkstoff oder aus einem geeigneten porösen, vorzugsweise gesinterten Kunststoff ausgebildet sein. Entscheidend für die Auswahl des Werkstoffs ist das Anforderungsprofil an die Befeuchtungselemente bzw. Befeuchtungsrohre, welches durch die Art des Einsatzes der Vorrichtung zur Konditionierung eines Luftstroms vorgegeben wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Befeuchtungselemente als Befeuchtungsrohre ausgebildet, deren Wandung fluiddurchlässig ist.
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Um beim Eindringen des Wassers bzw. des Dampfs in die vorzugsweise aus einem Polymerwerkstoff als selektiv durchlässige Membran ausgebildete Beschichtung sicherzustellen, dass an der gesamten Eintrittsfläche in die Beschichtung der gleiche Druck und möglichst die gleiche Temperatur vorliegen, ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung auf der Innenseite bzw. auf der Innenmantelfläche der Wandung des Befeuchtungsrohrs angeordnet ist. Eine Anordnung dieser Beschichtung auf der Außenseite bzw. auf der Außenmantelfläche des Befeuchtungsrohrs hat zur Folge, dass das Wasser bzw. der Dampf, bevor es bzw. er in die Beschichtung eindringt, durch die aus dem porösen Werkstoff bestehende Wandung des Befeuchtungsrohrs vordringen müsste. Hierdurch könnten sich an der Eintrittsfläche in die Beschichtung Druckschwankungen ergeben, d. h., an unterschiedlichen Bereichen, an denen Wasser bzw. Dampf in die Beschichtung eindringt, könnten unterschiedliche Drücke vorliegen. Ursächlich hierfür sind beispielsweise Porositätsschwankungen des Trägerkörpers bzw. der Wandung des Befeuchtungsrohrs.
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Wenn auf der Außenfläche bzw. der Außenmantelfläche der Wandung der Befeuchtungsrohre eine ggf. weitere als selektiv durchlässige Membran ausgebildete Beschichtung angeordnet ist, kann insbesondere, sofern sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenmantelfläche eine derartige Beschichtung vorgesehen ist, eine erhöhte Vergleichmäßigung des Durchtritts der Feuchte durch das Befeuchtungsrohr gewährleistet werden.
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Alternativ lässt sich eine weitere Vergleichmäßigung des Durchtritts der Feuchtigkeit durch die Befeuchtungsrohre erreichen, sofern auf der Außenfläche bzw. der Außenmantelfläche der Wandung der Befeuchtungsrohre eine Beschichtung aus einem hydrophilen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Nanozeolithwerkstoff, angeordnet ist.
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Bei einem Befeuchtungsrohr für eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Luftstroms mit einer Beschichtung, mittels der die Durchlässigkeit des Befeuchtungsrohrs für Wasser einstellbar und die als selektiv durchlässige Membran ausgebildet ist, ergeben sich entsprechende Vorteile und vorteilhafte Wirkungen, wie dies in Verbindung mit der eingangs geschilderten Vorrichtung zur Konditionierung eines Luftstroms erläutert wurde.
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Entsprechendes gilt, sofern die Beschichtung aus einem Polymerwerkstoff, z. B. einem geeigneten Nexar®-Polymerwerkstoff der Firma Kraton, ausgebildet ist, der hinsichtlich seiner Durchlässigkeit für Wasser quasi beliebig einstellbar ist und vorzugsweise eine hohe Naßfestigkeit aufweist, sofern das Befeuchtungsrohr aus einem hydrophilen Werkstoff ausgebildet ist, sofern das Befeuchtungsrohr aus einem geeigneten porösen keramischen Werkstoff, aus einem geeigneten porösen gesinterten Metallwerkstoff oder aus einem geeigneten porösen, vorzugsweise gesinterten Kunststoff ausgebildet ist, sofern die als selektiv durchlässige Membran ausgebildete Beschichtung auf der Innenfläche bzw. auf der Innenmantelfläche der Wandung des Befeuchtungsrohrs angeordnet ist, sofern auf der Außenfläche bzw. der Außenmantelfläche der Wandung eine ggf. weitere als selektiv durchlässige Membran ausgebildete Beschichtung angeordnet ist und sofern auf der Außenfläche bzw. auf der Außenmantelfläche der Wandung eine Beschichtung aus einem hydrophilen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Nanozeolithwerkstoff, angeordnet ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konditionierung eines Luftstroms; und
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2 eine Ausführungsform eines Befeuchtungsrohrs einer Befeuchtungseinrichtung der in 1 gezeigten Vorrichtung.
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Eine in 1 prinzipiell gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Konditionierung eines Luftstroms 2 ist in einem in 1 lediglich angedeuteten Gehäuse 3 einer im übrigen nicht dargestellten lufttechnischen Anlage angeordnet. Zur Vorrichtung 1 zur Konditionierung des Luftstroms 2 gehört eine Befeuchtungseinrichtung 5.
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Die Befeuchtungseinrichtung 5 dient dazu, die Luftfeuchtigkeit des Luftstroms 2 zu erhöhen. Hierzu weist die Befeuchtungseinrichtung 5 bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsformen eine Vielzahl von Befeuchtungsrohren 6 auf, die sich quer zur Strömungsrichtung des die Befeuchtungseinrichtung 5 durchströmenden Luftstroms 2 erstrecken und in die druckbeaufschlagtes Wasser eingeleitet wird.
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Die Befeuchtungsrohre 6 haben eine Wandung bzw. einen Trägerkörper 7, die bzw. der aus einem hydrophilen Werkstoff ausgebildet und fluiddurchlässig ist. Das in die Befeuchtungsrohre 6 eingeleitete druckbeaufschlagte Wasser dringt in den Trägerkörper bzw. die Wandung 7 der Befeuchtungsrohre 6 ein und wird an den Außen- bzw. Mantelflächen der Befeuchtungsrohre 6 von dem die Befeuchtungseinrichtung 5 durchströmenden Luftstrom 2 aufgenommen.
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Die Befeuchtungsrohre 6 der Befeuchtungseinrichtung 5 haben einen Rohrquerschnitt, mittels dem sichergestellt wird, dass die Außen- bzw. Mantelflächen der Befeuchtungsrohre 6, die dem zu befeuchtenden Luftstrom 2 ausgesetzt sind, vom zu befeuchtenden Luftstrom 2 über den gesamten Umfang der Befeuchtungsrohre 6 gleichmäßig kontaktiert werden. In jedem Fall wird bei der Gestaltung des Rohrquerschnitts der Befeuchtungsrohre 6 berücksichtigt, dass die Befeuchtungsrohre 6 in Strömungsrichtung des zu befeuchtenden Luftstroms 2 einen möglichst minimierten Strömungswiderstand aufweisen sollen. Grundsätzlich besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Befeuchtungsrohre 6 mit einem Rohrquerschnitt auszugestalten, der kreisförmig ist. Ein Rohrquerschnitt eines solchen Befeuchtungsrohrs 6 ist in 2 beispielhaft dargestellt.
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Als Werkstoff für die fluiddurchlässigen Befeuchtungsrohre 6 kommt z. B. ein geeigneter poröser und hydrophiler keramischer Werkstoff, ein geeigneter poröser und hydrophiler gesinterter Metallwerkstoff oder ein geeigneter poröser und hydrophiler Kunststoff in Frage. Die Porengröße des die Wandung bzw. den Trägerkörper 7 der Befeuchtungsrohre 6 ausbildenden Werkstoffs liegt vorzugsweise unterhalb von 20 μm, besonders vorteilhaft unterhalb von 10 μm.
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Die Befeuchtungseinrichtung 5 kann so gestaltet sein, dass mittels ihr auch thermische Energie auf den zu befeuchtenden Luftstrom übertragen werden kann.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 grundsätzlich auch geeignet ist, einen Fluidstrom mit thermischer Energie in Form von Wärme oder Kälte zu beaufschlagen. Darüber hinaus sind selbstverständlich Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 möglich, bei der der Fluidstrom sowohl mit thermischer Energie als auch mit Feuchte beaufschlagt werden kann.
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Um die Befeuchtungselemente bzw. Befeuchtungsrohre hinsichtlich ihrer Durchlässigkeit für Wasser genau herstellbar und exakt reproduzierbar auszuführen, besteht, wie vorstehend bereits angegeben, die Wandung bzw. der Trägerkörper 7 der Befeuchtungsrohre aus einem der vorstehend erwähnten Werkstoffe, die für Wasser durchlässig gestaltet, beispielsweise porös sind.
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Die exakte Einstellung der Wasserdurchlässigkeit des Befeuchtungsrohrs 6 erfolgt jedoch nicht mittels der Werkstoffauswahl für den Trägerkörper bzw. die Wandung 7 des Befeuchtungsrohrs 6, sondern mittels einer Beschichtung 11, die auf diesen Trägerkörper bzw. auf diese Wandung 7 aufgebracht ist. Diese Beschichtung 11 ist aus einem Polymerwerkstoff ausgebildet, der hinsichtlich seiner Durchlässigkeit für Wasser mit einem sehr geringen Aufwand quasi beliebig einstellbar ist. Bei diesem Polymerwerkstoff kann es sich z. B. um einen geeigneten Nexar®-Polymerwerkstoff der Firma Kraton handeln.
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Ein derartiger Polymerwerkstoff kann als nicht poröse selektiv durchlässige Membran mit hoher Naßfestigkeit ausgebildet sein. Die diesen Polymerwerkstoff enthaltende Beschichtung 11 steuert dann den Durchtritt des Wassers bzw. der Feuchte durch die Befeuchtungselemente bzw. Befeuchtungsrohre 6.
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Wie bereits erwähnt, kann der Grund- bzw. Trägerkörper 7 der Befeuchtungselemente bzw. der Befeuchtungsrohre 6 bei dieser Ausführungsform so gestaltet sein, dass durch ihn hindurch das Wasser zu der vorstehend geschilderten Beschichtung 11 vordringen kann, wobei dann jedoch aufgrund der in einfacher Weise einstellbaren Eigenschaften dieser Beschichtung der Durchtritt des Wassers an die Außenfläche des Befeuchtungselements bzw. des Befeuchtungsrohrs 6 in der gewünschten, feinjustierbaren Weise stattfindet.
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Es ist möglich, wie dies bei der in 2 gezeigten Ausführungsform des Befeuchtungsrohrs 6 gezeigt ist, die Beschichtung 11 auf der Innenmantelfläche der Wandung bzw. des Trägerkörpers 7 anzuordnen. Hierdurch wird erreicht, dass beim Eindringen des Wassers bzw. Dampfs in die aus dem Polymerwerkstoff bestehende Beschichtung 11 über die gesamte Fläche der Beschichtung 11 der gleiche Druck und möglichst auch die gleiche Temperatur vorliegen. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die Beschichtung 11 bei einem Befeuchtungsrohr 6 zum Einsatz kommt, dessen Wandung bzw. Trägerkörper 7 aus den vorstehend bereits erwähnten porösen Werkstoffen besteht, da aufgrund von Schwankungen in der Porosität unterschiedliche Druckverhältnisse an der Eintrittsfläche der Beschichtung 11 auftreten könnten, wenn diese Beschichtung 11 auf der Außenmantelfläche des Trägerkörpers bzw. der Wandung 7 des Befeuchtungsrohrs 6 angeordnet wäre.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform des Befeuchtungsrohrs 6 kann zusätzlich auf der Außen- bzw. Außenmantelfläche desselben eine weitere Beschichtung angeordnet werden. Diese weitere Beschichtung kann – wie die auf der Innen- bzw. Innenmantelfläche vorgesehene Beschichtung 11 – ebenfalls als selektiv durchlässige Membran ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, diese auf der Außenfläche bzw. auf der Außenmantelfläche der Wandung vorgesehene Beschichtung aus einem hydrophilen Werkstoff auszugestalten, beispielsweise aus einem Nanozeolithwerkstoff.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1519118 A1 [0002]
- EP 1710516 A1 [0002]
