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Die Erfindung betrifft eine rechteckige Deflektorhaube mit einem Gehäuse in Gestalt zweier mit ihren Grundflächen gegeneinander aufgesetzter Pyramidenstümpfe und einem im Inneren des Gehäuses im Bereich seines größten Querschnitts angeordneten und den Anströmquerschnitt überdeckenden Auffangeinsatz für Niederschläge.
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Deflektorhauben, auch Regenabweisdiffusor-Hauben genannt, sind eine spezielle Form der Dachhauben und dienen der Fortführung verbrauchter und gegebenenfalls staubhaltiger bzw. schadstoffhaltiger Luft aus gewerblichen Betriebsstätten. Häufige Anwendungsfälle sind Küchenabluftanlagen, aber auch Fortluftanlagen aus Industrieanlagen, wie Industriehallen, Lackieranlagen, Absauganlagen von Schweißereien, Laboranlagen usw. Um Geruchs- oder Schadstoffbelastungen in der näheren Umgebung zu vermeiden, muss die Deflektorhaube die Fortluft mit möglichst großer Wurfweite senkrecht nach oben ins Freie befördern. Gleichzeitig darf insbesondere bei Stillstand der Lüftungsanlage kein Niederschlag in den sich anschließenden senkrechten Fortluftkanal eindringen. Dazu besitzt die Deflektorhaube im Inneren einen Auffangeinsatz mit einer Entwässerung. Der Auffangeinsatz muss dabei den Querschnitt des Fortluftkanals vollständig überdecken. Da die Fortluft durch die seitlichen Spalten strömen soll, ist das Gehäuse in Höhe des Auffangeinsatzes entsprechend erweitert. Die Form des Gehäuses entspricht somit bei im Querschnitt rechteckigen und darunter in einem Spezialfall quadratischen Deflektorhauben zwei gegeneinander stoßenden Pyramidenstümpfen, deren größte Querschnittsflächen sich zugewandt sind. Übliche Deflektorhauben erlauben Austrittsgeschwindigkeiten der Abluft bis etwa 10 m/s. Der im Inneren befindliche Auffangeinsatz stellt dabei einen großen Strömungswiderstand dar, der zu hohen Druckverlusten führt. Die für die Durchströmung aufzuwendende Energie muss von einem Ventilator aufgebracht werden. Da der Druckverlust proportional zum Energiebedarf ist, ist es von großer Bedeutung, den Druckverlust innerhalb einer Deflektorhaube zu senken und somit den Energiebedarf zu reduzieren.
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Deflektorhauben werden in sehr großer Anzahl benötigt. Das Potenzial, durch verbesserte Konstruktionen einen Beitrag zur Emissionsverringerung bzw. Energieeinsparung zu leisten, ist entsprechend hoch.
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Übliche Deflektorhauben besitzen einen trichter- oder schalenartigen Auffangeinsatz, von dessen Grund ein Ablaufrohr durch das Gehäuse der Deflektorhaube hindurch nach außen geführt ist.
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So beschreibt beispielsweise die
DE 79 30 514 U1 eine allerdings im Querschnitt kreisrunde Deflektorhaube, in deren Querschnittsaufweitung ein stumpfwinkeliger Auffangtrichter für Regen oder Schnee eingesetzt ist, von deren tiefstem Punkt ein Ablaufkanal nach außerhalb der Deflektorhaube geführt ist.
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Aus der
DE 10 2010 018 521 B4 ist ferner eine im Querschnitt rechteckige bzw. quadratische Lüftungshaube mit einem stumpfwinkeligen, sich pyramidenartig nach unten verjüngenden Auffangtrichter bekannt. Der Auffangtrichter ist am Grunde mit einem Abtropfrohr verbunden, das aus dem Gehäuse herausgeführt ist.
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In der
US 2 482 577 A1 ist eine runde Deflektorhaube für Zugmaschinen beschrieben. Dabei ist ein Auffangeinsatz schräg in dem aus zwei gegeneinander gesetzten Kalotten gebildeten Gehäuseteil angeordnet, so dass er weit in die obere Kalotte reicht. Der Abgasstrom prallt, von unten kommend, auf den schalenförmigen Auffangeinsatz und wird nach allen Seiten verwirbelt, was strömungstechnisch sehr ungünstig ist und erst größtenteils danach um den schalenförmigen Auffangeinsatz
8 rings herum zur Wand der sich verjüngenden oberen Kalotte gelenkt, prallt dort erneut auf und vollzieht im Raum der oberen Kalotte bis zum Auslass lufttechnisch signifikante Richtungsänderungen. Entsprechend gering ist die Auswurfweite und führt zu einer hohen Lärmbelästigung, was sehr nachteilig ist.
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Aus der
US 3 342 023 A1 ist eine weitere runde Haube erkennbar, bei der bauformbedingt keine Teilluftströmungen entstehen. Der Luftstrom ist hier ringsum gleichmäßig verteilt, da auch der Auffangeinsatz rund ausgebildet ist. Neben den funktionellen Unzulänglichkeiten ist auch der Herstellungsaufwand beachtlich, geht es doch bei einer reinen, gering wertschaffenden Blechverarbeitung um jeden einzelnen Arbeitsschritt, ist er auch noch so klein. Diese technische Lösung ist nicht für große Luftströme geeignet und zudem nicht ausreichend regenabweisend ausgeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Querschnitt recht- bzw. quadratische Deflektorhaube zu entwickeln, die einen erheblich geringeren Strömungswiderstand gegenüber bekannten Deflektorhauben aufweist. Außerdem soll der Auffangeinsatz in Material- und Fertigungsaufwand verbessert werden, und es soll das unschöne zusätzlich angeordnete Abtropfrohr vermieden werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen zeigen die begleitenden Ansprüche auf.
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Mit der Erfindung werden die angestrebten Vorteile erreicht. Der Auffangeinsatz kann aus einem konstruktiv einfachen Blechschnitt hergestellt werden und muss nur in einer Biegeebene verformt werden. Indern sein geradliniger Grund zugleich die Abtropfeinrichtung bildet, entfallen ein Abtropfrohr, dessen Verstopfung und Führung nach außen. Mit dem Fortfall des Abtropfrohres nach außen wird zugleich eine optisch ansprechendere Gestaltung der Deflektorhaube erreicht. Der Auffangeinsatz reinigt sich bei Starkregen von selbst. Insbesondere aber verringern sich durch die Form des Auffangeinsatzes in Verbindung mit der Gehäuseform der Deflektorhaube der Strömungswiderstand und die Strömungsgeräusche innerhalb der Deflektorhaube ganz enorm, indem die Fortluft nicht wie bisher an einem stumpfwinkeligen, pyramidenmantelartig geformten Regenauffangtrichter in alle Richtungen als Querströmung abgelenkt wird, sondern seitlich über zwei zueinander spitzwinklige Schächte ins Freie geführt wird.
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Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels nebst Ausgestaltungsvarianten näher erläutert werden.
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Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in:
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1a–1f eine erfindungsgemäße Deflektorhaube in verschiedenen Ansichten,
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2a–2f eine weitere Ausgestaltungsvariante in denselben Ansichten,
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3a–3f eine weitere Ausgestaltungsvariante in denselben Ansichten und
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4a–4f noch eine weitere Ausgestaltungsvariante in denselben Ansichten.
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Gemäß den 1a bis 1f ist eine Deflektorhaube mit quadratischem Durchströmungsquerschnitt in einer Seitendurchsicht dargestellt. Der quadratische Durchströmungsquerschnitt ist ein Sonderfall eines rechteckigen Durchströmungsquerschnittes und wird von der Erfindung mit umfasst. In der 1b ist die andere Seitendurchsicht dargestellt, in 1c eine Ansicht von oben, in 1d eine Ansicht von unten, 1e zeigt ein Detail aus 1b und Fig. f zeigt eine durchsichtige räumliche Darstellung einer Deflektorhaube. In den 2a–2f bis 4a–4f werden diese Darstellungsweisen beibehalten, ohne sie jeweils erneut zu interpretieren.
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Das Gehäuse 1 der Deflektorhaube hat die Gestalt eines oberen Pyramidenstumpfes 2 und eines unteren Pyramidenstumpfes 3, die über ein kurzes kanalförmiges Zwischenstück 4 so aufeinandergesetzt sind, dass sie mit ihren Grundflächen einander zugewandt sind. Eine Bauweise besteht im Zusammensetzen aus den vorgenannten Formteilen, wobei z. B. der obere und untere Pyramidenstumpf 2, 3 über das Zwischenstück 4 miteinander verbunden werden. Eine andere Bauweise besteht darin, dass vier einteilige, entsprechend zugeschnittene und abgewinkelte Gehäuselängsseiten miteinander gasdicht zu dem Gehäuse 1 gefügt werden. Im Folgenden wird bevorzugt auf die reine Formbeschreibung der Deflektorhaube zugegriffen.
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Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Auffangeinsatz 5 zum Auffangen und Ableiten von Niederschlägen angeordnet, der mittels Traversen (nicht gezeichnet) am Gehäuse 1 befestigt ist. Für gewöhnlich ist das obere Ende der Deflektorhaube noch mit einem grobmaschigen Vogelschutzgitter versehen (nicht gezeichnet). In das untere Ende der Deflektorhaube ragt ein Anströmkanal 6 zum Anschluss an eine Lüftungsanlage oder als Teil einer Lüftungsanlage. Der Anschluss ist so zu verwirklichen, dass zwischen dem unteren Ende der Deflektorhaube und dem Anströmkanal 6 ein umlaufender Luftspalt 8 oder mindestens eine Öffnung verbleiben (siehe Einzelheit in 1e). Zum Beispiel kann der Anströmkanal 6 unter Zwischenlegen von Distanzelementen, wie U-Scheiben, mit dem Öffnungsrand des unteren Pyramidenstumpfes 3 verschraubt sein.
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Der Auffangeinsatz 5 besteht aus einem rechteckigen Schnittblech, das zu einer geraden und nach oben offenen, symmetrischen V-förmigen Rinne abgekantet ist, wobei die beiden aufgefalteten Schenkel 5a des Auffangeinsatzes 5 leicht spitzwinkelig so zueinander stehen, dass sie etwa parallel zur anliegenden Gehäusewand 7 des unteren Pyramidenstumpfes 3 gerichtet sind mit einer sich in Abströmrichtung um maximal 15° verjüngenden Winkelabweichung der Schenkel 5a zur jeweiligen Gehäusewand 7. Strömungstechnisch teilt der Auffangeinsatz 5 die abströmende Fortluft unter sehr geringem Strömungswiderstand in zwei zueinander spitzwinklige, vertikal gerichtete Luftströme auf. Die seitlichen Schnittkanten 5e des Auffangeinsatzes 5 verlaufen in der ersten Ausführung vertikal. Die oberen Enden der Schenkel 5a sind zu schmalen horizontalen Kanten 5b abgewinkelt, längs deren Innenseiten die Traversen befestigt sind. Die Traversenenden werden von der Gehäusewand 7 des unteren Pyramidenstumpfes 3 oder dem kanalförmigen Zwischenstück 4 gehalten. In einer sich infolge der V-förmigen Abkantung am Grunde des Auffangeinsatzes 5 bildenden geradlinigen Ablaufrinne 5c sammelt sich fallender Niederschlag und läuft über die Rinnenkanten 5d ab. Der Auffangeinsatz 5 spannt sich hierzu größer auf, als es die Querschnittflächen der oberen und der unteren Öffnung in der Deflektorhaube sind. Niederschlag, wie Regen, Graupelkörner oder Schnee, der in die Deflektorhaube fällt, wird hierdurch vom Auffangeinsatz 5 fast vollständig aufgenommen, in die Ablaufrinne 5c gespült und über mindestens eine Rinnenkante 5d durch den umlaufenden Spalt 8 hindurch nach außen abgeleitet. Niederschlagsanteile, die eventuell durch starken Schrägeinfall doch noch in das Gehäuse 1 der Deflektorhaube zwischen deren Innenwände und den Auffangeinsatz 5 gelangen, werden ebenfalls durch den umlaufenden Spalt 8 bzw. durch besondere Öffnungen hindurch nach außen abgeleitet. Der Auffangeinsatz 5 reicht an seiner tiefsten Stelle, also im Bereich der Rinnenkanten 5d bis nahezu zur Gehäusewand 7 des unteren Pyramidenstumpfes 3. Insgesamt wird auf diese Weise wirksam verhindert, dass Regen, Schnee usw. in den Anströmkanal 6 eindringt.
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Zur Gewährleistung eines günstigen Abströmverhaltens der Fortluft ist es von Vorteil, wenn der Anströmkanal 6 im Falle seines direkten Anschlusses mindestens 20 mm in das unteren Ende des unteren Pyramidenstumpfes 3 hineinragt, die tiefste Stelle des Auffangeinsatzes 5 einen Abstand von 50 mm bis 100 mm zum Anströmkanal 6 einhält und die beiden Pyramidenstümpfe 2, 3 durch das kanalförmiges Zwischenstück 4 mit einer Breite von 50 mm bis 150 mm verbunden sind. Außerdem ergeben sich strömungstechnische Vorteile, wenn die Höhe des unteren Pyramidenstumpfs 3 etwa dem Querschnittsmaß des Anströmkanals 6 entspricht und das Querschnittsmaß des Luftaustritts am oberen Pyramidenstumpf 2 ebenfalls etwa dem Querschnittsmaß des Anströmkanals 6.
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Die 2a–2f weichen hinsichtlich der zuvor beschriebenen 1a–1f dahingehend ab, als dass die Ablaufrinne 5c des Auffangeinsatzes 5 nicht spitz zuläuft, sondern flach in einer gewissen horizontalen Breite ausgestaltet ist, wodurch insbesondere bei einem kürzeren unteren Pyramidenstumpf 3 die spitzwinkeligen Schenkel 5a des Auffangeinsatzes 5 gleichfalls etwa parallel zu der jeweils korrespondierenden Gehäusewand 7 ausgerichtet sind. Ebenso teilt sich die abströmende Luft wieder in zwei im Wesentlichen vertikal gerichtete Fortluftströme auf.
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Die 3a–3f weichen hinsichtlich der zuvor beschriebenen 2a–2f dahingehend ab, als dass die Ablaufrinne 5c des Auffangeinsatzes 5 nicht eben ist, sondern strömungstechnisch günstig gerundet. Wie auch in den bereits beschriebenen Ausführungsvarianten, kann der Auffangeinsatz 5 aus einem rechteckigen Blechschnitt in nur einer Dimension abgebogen werden.
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Die 4a–4f weichen hinsichtlich aller zuvor beschriebenen Figuren dahingehend ab, als dass die Ablaufrinne 5c des Auffangeinsatzes 5 nicht horizontal verläuft, sondern eine Schräge aufweist, wodurch aufgefangener Niederschlag entlang der Schräge gezielt zu einer der Rinnenkanten 5d läuft und von dort durch den umlaufenden Spalt 8 oder eine entsprechende Öffnung in das Freie abtropft. Im Beispiel ist die Ablaufrinne 5c spitzwinkelig entsprechend der 1a–1f ausgeführt, sie kann aber auch im Sinne der 2a–2f und 3a–3f einen flachen oder gerundeten Rinnengrund aufweisen. Die Schräge ergibt sich beispielsweise, indem, wie es besonders aus 4b ersichtlich ist, die Kanten 5b des Auffangeinsatzes 5 entsprechend dem Neigungswinkel schräg gekantet werden. Eine weitere Besonderheit besteht nach dieser Ausführungsvariante darin, dass die seitlichen Schnittkanten 5e des Auffangeinsatzes 5 nicht gerade sind, sondern zur Ablaufrinne 5c hin entsprechend der Schrägen der Gehäusewände des unteren Pyramidenstumpfes 3 und der Rinnenneigung des Auffangeinsatzes 5 ausgeschnitten sind, wodurch erreicht wird, dass der Auffangeinsatz 5 bis zu den Gehäusewänden, die quer zur Ablaufrinne 5c stehen, geführt werden kann. Stößt die Rinnenkante 5d auf ihrer tiefen Seite an die Gehäusewand 7 am unteren Pyramidenstumpfes 3 an, ist es nach einer Ausführungsvariante möglich, dass der Niederschlag durch eine entsprechende Öffnung in der Gehäusewand 7 am unteren Pyramidenstumpf 3 in das Freie abtropfen kann. Auch in dieser Version muss ein Schnittblech für den Auffangeinsatz 5 lediglich in nur einer Dimension abgebogen werden.
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Bereits für eine erfindungsgemäße rechteckige Deflektorhaube mittlerer Abmessung ist unter Reduzierung des Druckverlustes auf die Hälfte des bisher Üblichen und der damit verbundenen geringeren Stromaufnahme des zugehörigen Ventilators auf die Hälfte, verbunden mit einer erheblichen Reduzierung des Strömungsgeräuschs, sind erhebliche Energieeinsparungen möglich, wie abschließend an einem Prototyp demonstriert werden soll:
Anschlussquerschnitt: 1000 mm × 1000 mm
Volumenstrom: 20000 m
3/h, Anströmungsgeschwindigkeit 5,6 m/s,
Anlagenbetrieb: 12 h/Tag
| | herkömmliche Bauart | erfindungsgemäße Bauart |
| Druckverlust: | 93 PA | 44 PA |
| Stromverbrauch: | 3691 kWh/Jahr | 1784 kWh/Jahr |
| Stromkosten/Jahr Haube | 738 € | 357 € |
| CO2-Äquivalent (566 g/kWh) | 2,1 t | 1,0 t |
| Schalleistung (Geräusch) | 66 dB (A) | 58 dB (A) |
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse der Deflektorhaube
- 2
- oberer Pyramidenstumpf
- 3
- unterer Pyramidenstumpf
- 4
- Zwischenstück
- 5
- Auffangeinsatz
- 5a
- Schenkel des Auffangeinsatzes
- 5b
- Kanten des Auffangeinsatzes
- 5c
- Ablaufrinne
- 5d
- Rinnenkante
- 5e
- Seitenkanten
- 6
- Anströmkanal
- 7
- Gehäusewand am unteren Pyramidenstumpf
- 8
- umlaufender Spalt
