DE102018105828A1 - Device for expanding an air volume flow - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Aufweitung eines Luftvolumenstroms, umfassend
- einen Luftverteilraum (3), umfassend
- einen Lufteintrittsquerschnitt (9) zur Verbindung mit einem Luftkanal (8) und
- eine Strahlerzeugungseinrichtung (4), die eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (5) aufweist, die gemeinsam einen Luftdurchtrittsquerschnitt bilden,
- einen Zwischenraum (7), in den die Durchtrittsöffnungen (5) münden und
- eine Vergleichmäßigungseinrichtung (6), durch die der Luftvolumenstrom aus dem Zwischenraum (7) heraus hindurchtritt und die auf einer dem Zwischenraum (7) abgewandten Seite einen Luftaustrittsquerschnitt (22) definiert,
wobei der Luftaustrittsquerschnitt (22) wesentlich größer als der Lufteintrittsquerschnitt (9) ist und sich die Durchtrittsöffnungen (5) jeweils aus einem dem Luftverteilraum (3) zugewandten Einlaufbereich (12) und einem dem Zwischenraum (7) zugewandten Kanal (11) zusammensetzen, wobei der Luftvolumenstrom jeweils in einem Einlaufbereich (12) umgelenkt wird. Um eine alternative Vorrichtung zur Verteilung eines Luftvolumenstroms zu entwickeln, die sich durch einen geringen Druckverlust, ein geringes Bauvolumen und eine homogene Verteilung des Luftvolumenstroms auszeichnet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Einlaufbereiche (12) sich, von dem Luftverteilraum (3) in Richtung des Zwischenraums (7) betrachtet, trompetenförmig, konisch oder gestuft verjüngen, wobei sich Eintrittsquerschnitte (13) der Durchtrittsöffnungen (5) im Wesentlichen innerhalb einer gemeinsamen Eintrittsebene befinden.
The invention relates to a device (1) for expanding an air volume flow, comprising
- An air distribution space (3), comprising
- An air inlet cross-section (9) for connection to an air duct (8) and
- A beam generating device (4) having a plurality of passage openings (5), which together form an air passage cross-section,
- An intermediate space (7) into which the passage openings (5) open and
a homogenizing device (6), through which the air volume flow passes out of the intermediate space (7) and which defines an air outlet cross-section (22) on a side facing away from the intermediate space (7),
wherein the air outlet cross section (22) is substantially larger than the air inlet cross section (9) and the passage openings (5) in each case from the air distribution space (3) facing inlet region (12) and the intermediate space (7) facing channel (11) composed, the air volume flow in each case in an inlet region (12) is deflected. In order to develop an alternative device for distributing an air volume flow, which is characterized by a low pressure drop, a low construction volume and a homogeneous distribution of the air flow, the invention proposes that the inlet regions (12), from the air distribution space (3) in the direction of Viewed intermediate space (7), trumpet-shaped, tapered or stepped taper, wherein inlet cross sections (13) of the passage openings (5) are located substantially within a common entrance level.
Description
Einleitungintroduction
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufweitung eines Luftvolumenstroms, umfassend
- - einen Luftverteilraum, umfassend
- - einen Lufteintrittsquerschnitt zur Verbindung mit
- - einem Luftkanal und
- - eine Strahlerzeugungseinrichtung, die eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen aufweist, die gemeinsam einen Luftdurchtrittsquerschnitt bilden,
- - einen Zwischenraum, in den die Durchtrittsöffnungen münden und
- - eine Vergleichmäßigungseinrichtung, durch die der Luftvolumenstrom aus dem Zwischenraum heraus hindurchtritt und die auf einer dem Zwischenraum abgewandten Seite einen Luftaustrittsquerschnitt definiert,
- - An air distribution room, comprising
- - An air inlet cross section for connection with
- - an air duct and
- a jet generating device having a plurality of passage openings, which together form an air passage cross section,
- - A space in which the openings open and
- a homogenizing device, through which the air volume flow passes out of the intermediate space and which defines an air outlet cross section on a side facing away from the intermediate space,
Stand der TechnikState of the art
In verschiedenen Bereichen der Technik besteht die Notwendigkeit der gleichmäßigen Luftverteilung über einen größeren Querschnitt, wobei die Zuluft aus wirtschaftlichen, technischen und Platzgründen über einen Kanal oder ein Rohr möglichst kleinen Querschnitts zugeführt wird. Demnach besteht eine drastische Querschnittserweiterung zwischen einer Zuluftleitung und daran anschließenden lufttechnischen Einrichtungen bzw. Anlagen, wobei mit steigender Querschnittsfläche die Geschwindigkeit der Zuluft abnimmt. Aus diesem Grund ist der Luftaustrittsquerschnitt wesentlich größer als der Lufteintrittsquerschnitt, wobei im Sinne der vorliegenden Anmeldung davon ausgegangen wird, dass der Luftaustrittsquerschnitt mindestens fünfmal, vorzugsweise zehnmal, weiter vorzugsweise fünfzigmal größer ist, als der Lufteintrittsquerschnitt. Es versteht sich, dass die Vorrichtung an individuelle Anforderungen angepasst werden kann und die vorgenannten Größenverhältnisse nur beispielhaft erwähnt sind.In various fields of technology, the need for uniform air distribution over a larger cross-section, the supply air is supplied for economic, technical and space reasons via a channel or pipe as small as possible cross section. Accordingly, there is a drastic cross-sectional widening between an air supply line and adjoining air-technical devices or systems, the velocity of the supply air decreasing as the cross-sectional area increases. For this reason, the air outlet cross section is substantially larger than the air inlet cross section, it being assumed in the context of the present application that the air outlet cross section is at least five times, preferably ten times, more preferably fifty times greater than the air inlet cross section. It is understood that the device can be adapted to individual requirements and the aforementioned size ratios are mentioned only by way of example.
Durch die Querschnittserweiterung werden die Strömungsverhältnisse der Zuluft negativ beeinflusst und Verwirbelungen treten auf. Zur gleichmäßigen Aufweitung des Volumenstroms werden Vorrichtungen angeordnet, die auch als Diffusoren bezeichnet werden können.Due to the cross-sectional widening, the flow conditions of the supply air are negatively influenced and turbulences occur. For uniform expansion of the volume flow devices are arranged, which can also be referred to as diffusers.
In der Praxis erweist es sich als problematisch, Luft gleichmäßig abzubremsen. In bewegter Luft sinkt der statische Druck ab, wodurch Strömungen stets die Tendenz haben, runde Strahlformen zu bilden. Unregelmäßigkeiten im Strahlbild neigen dazu, sich mit der Lauflänge zu vergrößern. Aus diesem Grund gelingt es häufig nur mit sehr großen Druckverlusten, einen gleichförmigen Volumenstrom im Austritt des Diffusors zu erreichen. Alternativ sind Diffusoren mit stetiger Querschnittserweiterung bekannt, die aufgrund der sehr langsamen Querschnittserweiterung eine sehr große Bauform aufweisen und sich an vielen Stellen als unbrauchbar erweisen.In practice, it proves problematic to decelerate air evenly. In moving air, the static pressure decreases, whereby currents always have the tendency to form round beam shapes. Irregularities in the jet pattern tend to increase with the run length. For this reason, it is often possible to achieve a uniform volume flow in the outlet of the diffuser only with very large pressure losses. Alternatively, diffusers with continuous cross-sectional widening are known, which have a very large design due to the very slow cross-sectional widening and prove to be useless in many places.
Aus der
Durch das Auftreffen der Zuluft auf die Umlenkvorrichtungen wird versucht, den gesamten Zuluftvolumenstrom in viele einzelne Teilvolumenströme aufzuteilen, wobei diese Teilvolumenströme der bekannten Vorrichtung ein sehr turbulentes Strömungsverhalten aufweisen. Hinzu kommt, dass sich die in den Verteilraum hineinragenden Lippen auch im Hinblick auf die Luftströmung innerhalb des Verteilraums als unzweckmäßig erweisen. Die hineinragenden Lippen stören zum einen eine gleichmäßige Luftströmung und zum anderen die Luftverteilung innerhalb des Verteilraums. Während auf die oberen Lippen ausreichend Zuluft trifft, werden die im „Schatten“ befindlichen nachfolgenden Lippen kaum mit Zuluft angeströmt. Insgesamt ist die erzielte Luftverteilung nicht für hohe Anforderungen geeignet.The impact of the supply air on the deflecting devices attempts to divide the entire supply air volume flow into many individual partial volume flows, these partial volume flows of the known device having a very turbulent flow behavior. In addition, the lips projecting into the distribution space also prove inappropriate with respect to the airflow within the distribution space. The protruding lips disturb on the one hand a uniform air flow and on the other hand the air distribution within the distribution space. While sufficient supply air hits the upper lips, the following lips, which are in the "shadow", are hardly supplied with supply air. Overall, the air distribution achieved is not suitable for high demands.
Aufgabetask
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Vorrichtung zur Verteilung eines Luftvolumenstroms zu entwickeln, das sich durch einen geringen Druckverlust, ein geringes Bauvolumen und eine homogene Verteilung des Luftvolumenstroms auszeichnet.It is an object of the present invention to develop an alternative device for distributing an air volume flow, which is characterized by a low pressure drop, a low construction volume and a homogeneous distribution of the air flow.
Lösung solution
Ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung wird die vorstehende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Einlaufbereiche sich, von dem Luftverteilraum in Richtung des Zwischenraums betrachtet, trompetenförmig, konisch oder gestuft verjüngen, wobei sich Eintrittsquerschnitte der Durchtrittsöffnungen im Wesentlichen innerhalb einer gemeinsamen Eintrittsebene befinden.Based on the aforementioned device, the above object is achieved in that the inlet regions, viewed from the air distribution space in the direction of the gap, taper trumpet-shaped, conical or stepped, wherein inlet cross sections of the passage openings are located substantially within a common entry level.
Durch die erfindungsgemäße Form der Einlaufbereiche der Durchtrittsöffnungen wird eine sehr gute Gleichverteilung des Volumenstroms erreicht, so dass durch die besondere „Lochform“ der Durchtrittsöffnungen hohe Luftgeschwindigkeiten im vorgeschalteten Luftkanal erlaubt werden können. Durch die Lochform, die sich im Einlaufbereich in Strömungsrichtung betrachtet ausgehend von einem größeren Durchmesser verjüngt, wird eine Umlenkung der Luftströmung in jede einzelne Durchtrittsöffnung hinein erreicht. Somit ist nicht mehr der statische Druck oberhalb der Strahlerzeugungseinrichtung entscheidend, sondern der Gesamtdruck. Da dieser auch bei sehr langen Düsenkästen relativ konstant ist, wird über die gesamte Länge der Strahlerzeugungseinrichtung ein sehr gleichmäßiges Ausströmen erreicht.The inventive shape of the inlet regions of the passage openings a very good uniform distribution of the volume flow is achieved, so that high air velocities in the upstream air duct can be allowed by the special "hole shape" of the passages. As a result of the hole shape, which tapers in the inlet area in the flow direction, starting from a larger diameter, a deflection of the air flow into each individual passage opening is achieved. Thus, the static pressure above the jet generating device is no longer decisive, but the total pressure. Since this is relatively constant even with very long nozzle boxes, a very uniform outflow is achieved over the entire length of the beam generating device.
Bei einer trompetenförmigen Ausbildung der Einlaufbereiche ist eine Wandung derselben im Querschnitt betrachtet leicht konvex gewölbt. Handelt es sich um konische Einlaufbereiche ist die Wandung derselben im Querschnitt betrachtet geradlinig. Bei einer gestuften Ausbildung der Einlaufbereiche existieren Stufen zwischen verschieden geformten, insbesondere jeweils zylindrischen, Abschnitten. Durch die Verengung des Querschnitts über die Höhe des Einlaufbereichs entstehen bogenförmige Stromlinien, so dass man derartige Einlaufbereiche auch als „gerundeten Einlauf“ bezeichnet. Der Querschnitt der Kanäle ist zumindest im Wesentlichen konstant über seine Länge betrachtet.In a trumpet-shaped design of the inlet regions, a wall of the same viewed in cross-section is slightly convex. If it is a conical inlet areas, the wall of the same viewed in cross section is rectilinear. In a stepped embodiment of the inlet regions, there are steps between differently shaped, in particular in each case cylindrical, sections. Due to the narrowing of the cross section over the height of the inlet area arcuate streamlines arise, so that such inlet areas also referred to as "rounded inlet". The cross-section of the channels is at least substantially constant over its length.
Die Durchtrittsöffnungen haben vorzugsweise einen runden Querschnitt, wobei es auch denkbar wäre, die Durchtrittsöffnungen mit einem ovalen oder eckigen Querschnitt auszubilden. Wichtig ist lediglich, dass der Querschnitt sich ausgehend von dem Eintrittsquerschnitt in Strömungsrichtung betrachtet über die Höhe des Einlaufbereichs verjüngt.The passage openings preferably have a round cross section, and it would also be conceivable to form the passage openings with an oval or angular cross section. It is only important that, viewed from the inlet cross section in the flow direction, the cross section tapers over the height of the inlet region.
Wie bereits erwähnt, wird der Volumenstrom in dem Luftverteilraum aufgrund der erfindungsgemäßen Einlaufbereiche der Durchtrittsöffnungen gleichmäßig in dieselben eingeleitet, was im Gegensatz dazu bei im Einlaufbereich scharfkantig ausgebildeten Durchtrittsöffnungen, also Durchtrittsöffnungen mit einem konstanten Querschnitt auch im Einlaufbereich, gerade nicht der Fall ist. Zwar findet bei im Einlaufbereich scharfkantig ausgebildeten Durchtrittsöffnungen auch eine Aufteilung des Volumenstroms in eine Vielzahl von Teilvolumenströme statt, jedoch sind die Strömungsverhältnisse sowohl innerhalb der Durchtrittsöffnungen als auch oberhalb der Durchtrittsöffnungen im Luftverteilraum äußerst turbulent, da neben den Einlaufbereichen in den geschlossenen Bereichen der Strahlerzeugungseinrichtung, in denen sich keine Durchtrittsöffnungen befinden, Verwirbelungen auftreten. Dies ist darauf zurück zu führen, dass die Zuluft unmittelbar neben einer Eintrittsöffnung einer Durchtrittsöffnung auf den geschlossenen Bereich trifft. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Eintrittsöffnung der jeweiligen Durchtrittsöffnungen jedoch aufgeweitet und eine Seitenfläche derselben gegenüber einer Mittelachse der Durchtrittsöffnung abgeschrägt, so dass eine sanfte Umlenkung des Volumenstroms erreicht wird. Diese „Senkung“ hat eine umlaufende Seitenfläche, die einen Winkel zwischen 25° und 45° mit der Eintrittsebene einschließt. Die Seitenfläche der „Senkung“ kann im Falle einer trompetenförmigen Ausbildung des Einlaufbereichs gewölbt bzw. gekrümmt sein, wobei ein mittlerer Winkel dann vorteilhafterweise den vormals genannten Betrag aufweisen sollte.As already mentioned, the volume flow in the air distribution space is uniformly introduced into the same due to the inlet regions of the passage openings according to the invention, which in contrast is not exactly the case in the inlet region sharp-edged through openings, ie through openings with a constant cross section in the inlet region. Although a distribution of the volumetric flow into a multiplicity of partial volume flows also takes place at passage openings formed with sharp edges, the flow conditions are extremely turbulent both within the passage openings and above the passage openings in the air distribution space, since in addition to the inlet areas in the closed areas of the jet generating device, in FIG where there are no openings, turbulence occur. This is due to the fact that the supply air meets the closed area immediately adjacent to an inlet opening of a passage opening. According to the present invention, however, the inlet opening of the respective passage openings is widened and a side surface thereof is chamfered with respect to a central axis of the passage opening, so that a gentle deflection of the volume flow is achieved. This "countersink" has a circumferential side surface which encloses an angle between 25 ° and 45 ° with the entrance level. The side surface of the "countersinking" can be arched or curved in the case of a trumpet-shaped design of the inlet region, wherein a mean angle should then advantageously have the previously mentioned amount.
Im Sinne der Erfindung befinden sich Eintrittsquerschnitte der Durchtrittsöffnungen im Wesentlichen innerhalb einer gemeinsamen Eintrittsebene. Hierbei ist wesentlich, dass die Eintrittsebene in eine Längsrichtung des Luftverteilraums betrachtet geradlinig, also eben verläuft, sodass der Volumenstrom ohne Hindernisse strömen kann. Hierdurch wird eine gleichmäßige Strömung innerhalb des Luftverteilraums erreicht. Typischerweise ist der Luftverteilraum langgestreckt ausgebildet, was bedeutete, dass seine Länge größer ist als seine Breite und Höhe. Vorteilhafterweise ist die Länge mindestens doppelt so groß, vorteilhafterweise mindestens viermal so groß, als die Breite und die Höhe des Luftverteilraums. Es versteht sich, dass in Abhängigkeit des Anwendungsfalls die Länge auch wesentlich länger ausgebildet sein kann. Im Luftverteilraum strömt der Volumenstrom ausgehend vom dem Eintrittsquerschnitt in Längsrichtung des Luftverteilraums, wobei der Luftvolumenstrom mittels der Durchtrittsöffnungen typischerweise um 90° umgelenkt wird. Handelt es sich um einen Luftverteilraum, der beispielsweise entlang einer Raumdecke angeordnet ist und seine Längsrichtung somit horizontal verläuft, wobei der Luftkanal über eine ebenfalls horizontal und senkrecht zu der Längsrichtung des Luftverteilraums verlaufende Längsachse verfügt, ist die Strömungsrichtung des Luftvolumenstroms im Luftverteilraum ebenfalls horizontal in Längsrichtung des Luftverteilraums. Ist die Strahlerzeugungseinrichtung unterhalb des Luftverteilraums angeordnet, so dass die Längsachsen der Durchtrittsöffnugnen vertikal verlaufen, wird der Luftvolumenstrom mittels der Durchtrittsöffnungen also in vertikale Richtung umgelenkt.For the purposes of the invention, inlet cross-sections of the passage openings are located substantially within a common entry plane. It is essential that the entry plane in a longitudinal direction of the Luftverteilraums considered straight, so even, so that the flow can flow without obstacles. As a result, a uniform flow is achieved within the air distribution space. Typically, the air distribution space is elongate, which means that its length is greater than its width and height. Advantageously, the length is at least twice as large, advantageously at least four times as large, as the width and the height of the air distribution space. It is understood that depending on the application, the length can also be formed much longer. In the air distribution space, the volume flow, starting from the inlet cross-section, flows in the longitudinal direction of the air distribution space, wherein the air volume flow is typically deflected by 90 ° by means of the passage openings. If it is an air distribution space, which is arranged, for example, along a ceiling and its longitudinal direction thus extends horizontally, wherein the air duct has a likewise horizontal and perpendicular to the longitudinal direction of the Luftverteilraums extending longitudinal axis, the flow direction of the air flow in the air distribution space is also horizontal in the longitudinal direction of the air distribution space. If the jet generating device is arranged below the air distribution space, so that the longitudinal axes of the passage openings run vertically, the air volume flow is thus deflected in the vertical direction by means of the passage openings.
In eine Querrichtung des Luftverteilraums betrachtet kann die Eintrittsebene geradlinig, gekrümmt oder abschnittsweise schräg verlaufen. Viewed in a transverse direction of the air distribution space, the entry plane can be straight, curved or partially oblique.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Strahlerzeugungseinrichtung den Volumenstrom unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit im Luftkanal gleichmäßig aufteilen kann, wird eine Vielzahl von Teilvolumenströmen gleichmäßig über die Fläche der Strahlerzeugungseinrichtung erzeugt, die im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der Durchgangsöffnungen gerichtet sind.Due to the fact that the jet generating device according to the invention can evenly divide the volume flow in the air duct independently of the flow velocity, a multiplicity of partial volume flows are generated uniformly over the surface of the jet generating device, which are directed substantially parallel to a longitudinal axis of the through openings.
Vorteilhafterweise besitzen die Einlaufbereiche und die jeweils korrespondierenden Kanäle in einem Übergangsquerschnitt, in dem der Einlaufbereich in den Kanal übergeht, denselben Querschnitt. Demnach geht der Einlaufbereich direkt in den Kanal über, ohne dass in die Durchgangsöffnungen einen Sprung aufweisen. Dies hat für die Strömung wiederum den Vorteil, dass keine Verwirbelungen entstehen können.Advantageously, the inlet regions and the respective corresponding channels have the same cross section in a transitional cross section in which the inlet region merges into the channel. Accordingly, the inlet area goes directly into the channel without having a jump in the through holes. This in turn has the advantage for the flow that no turbulence can arise.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegen Sperrflächen der Strahlerzeugungseinrichtung, die sich zwischen den Eintrittsquerschnitten der Durchtrittsöffnungen befinden, ebenfalls im Wesentlichen innerhalb der Eintrittsebene. In Bezug auf die Ausbildung der Strahlerzeugungsrichtung in Längsrichtung des Luftverteilraums betrachtet müssen die Sperrflächen und die Eintrittsquerschnitte abermals auf einer geraden Linie verlaufen, so dass die Strömung innerhalb des Luftverteilraums ohne störende Einschnürungen oder Aufweitungen gleichmäßig strömen kann. In einer Richtung senkrecht oder quer zu der Längsrichtung des Luftverteilraums bedeutet die Formulierung „im Wesentlichen innerhalb der Eintrittsebene“, dass die gemeinsame Ebene beispielsweise auch gekrümmt verlaufen kann oder aber auch abschnittsweise geneigt sein kann. Beispielsweise ist es möglich, dass die Strahlerzeugungseinrichtung als Rohr ausgebildet ist und somit eine zylinderförmige Eintrittsebene besitzt. Auch bei einer als Rohr ausgebildeten Strahlerzeugungseinrichtung liegen die Sperrflächen und die Eintrittsquerschnitte in Längsrichtung des Luftverteilraums betrachtet jeweils auf einer Linie. In Querrichtung der derart ausgeformten Strahlerzeugungseinrichtung liegen die Sperrflächen und die Eintrittsquerschnitte dann auf einem Kreis.According to an advantageous embodiment of the invention are blocking surfaces of the beam generating device, which are located between the inlet cross sections of the passage openings, also substantially within the entrance level. With regard to the formation of the beam generation direction in the longitudinal direction of the air distribution space, the blocking surfaces and the inlet cross sections must again run on a straight line, so that the flow within the air distribution space can flow uniformly without disturbing constrictions or expansions. In a direction perpendicular or transverse to the longitudinal direction of the air distribution space, the wording "substantially within the entry plane" means that the common plane can also be curved, for example, or else it can also be inclined in sections. For example, it is possible that the beam generating device is designed as a tube and thus has a cylindrical entry plane. Even in the case of a jet generating device designed as a tube, the blocking surfaces and the inlet cross sections, viewed in the longitudinal direction of the air distribution space, lie in each case on a line. In the transverse direction of the jet generating device thus formed, the blocking surfaces and the inlet cross sections are then located on a circle.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in einem Querschnitt betrachtet - Tangenten der Wandung der Einlaufbereiche mit der Eintrittsebene zusammenfallen. Hierdurch entsteht ein weicher Übergang von der Eintrittsebene zu der Seitenfläche im Einlaufbereich der Kanäle.A development of the invention provides that viewed in a cross section - tangents of the wall of the inlet regions coincide with the entry plane. This results in a smooth transition from the entrance level to the side surface in the inlet region of the channels.
Im Hinblick auf die trompetenförmigen, konischen oder gestuften Einlaufbereiche ist es besonders vorteilhaft, wenn jeweils ein größter Querschnitt der Einlaufbereiche größer ist als das 2-fache des Querschnitts der Kanäle. Anders ausgedrückt soll das Verhältnis von dem Eintrittsquerschnitt zu dem Querschnitt des Kanals mindestens 2 betragen. Vorteilhafterweise kann das vorgenannte Verhältnis auch 2,5 oder maximal 3 betragen. Im Falle eines kreisrunden Querschnitts der Durchtrittsöffnungen gilt das vorgenannte Verhältnis für die entsprechenden Durchmesser. Da sich der größte Querschnitt auf der dem Luftverteilraum zugewandten Seite der Durchtrittsöffnung befindet, wird durch dieses Merkmal erreicht, dass ein Volumenstrom mit einem Querschnitt entsprechend des größten Querschnitts der Durchtrittsöffnung in selbige eingeleitet wird. Auf diese Weise trifft verhältnismäßig wenig Zuluft auf die Sperrflächen der Strahlerzeugungseinrichtung und es treten quasi keine Verwirbelungen im Luftverteilraum oberhalb der Strahlerzeugungseinrichtung auf. Im Fall eines Kreisrunden Querschnitts der Durchtrittsöffnungen weisen die Kanäle einen zylindrischen Querschnitt und die Einlaufbereiche einen kegelstumpfförmigen Querschnitt auf.With regard to the trumpet-shaped, conical or stepped inlet regions, it is particularly advantageous if in each case a largest cross-section of the inlet regions is greater than twice the cross-section of the channels. In other words, the ratio of the inlet cross section to the cross section of the channel should be at least 2. Advantageously, the aforementioned ratio can also be 2.5 or at most 3. In the case of a circular cross-section of the passage openings applies the aforementioned ratio for the corresponding diameter. Since the largest cross section is located on the air distribution space side facing the passage opening, is achieved by this feature that a volume flow is introduced with a cross section corresponding to the largest cross section of the passage opening in selbige. In this way, relatively little supply air impinges on the blocking surfaces of the jet generating device and virtually no turbulence occurs in the air distribution space above the jet generating device. In the case of a circular cross-section of the passage openings, the channels have a cylindrical cross section and the inlet regions have a frustoconical cross section.
Aufgrund der günstigen Strömungsverhältnisse der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, dass ein Durchtrittsquerschnitt der Strahlerzeugungseinrichtung kleiner ist als das 0,5-fache des Lufteintrittsquerschnitts des Luftverteilraums. Gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, dass der Durchtrittsquerschnitt kleiner als das 0,4-fache, kleiner als das 0,25-fache oder noch kleiner als der Lufteintrittsquerschnitt ist. In einzelnen Anwendungsfällen kann das vorgenannte Verhältnis sogar bei 0,05 liegen.Due to the favorable flow conditions of the present device according to the invention, it is possible that a passage cross section of the beam generating device is smaller than 0.5 times the air inlet cross section of the air distribution space. According to the invention, it is also possible that the passage cross section is smaller than 0.4 times, smaller than 0.25 times or even smaller than the air inlet cross section. In individual applications, the aforementioned ratio may even be 0.05.
Vorteilhafterweise beträgt ein Verhältnis von einer Länge des Kanals zu seinem Durchmesser mindestens 2. Vorteilhafterweise kann sich das Verhältnis in einem Bereich von 2 bis 10 befinden. Durch die Länge des Kanals kann dem Teilvolumenstrom die Strömungsrichtung besonders gut aufgeprägt werden.Advantageously, a ratio of a length of the channel to its diameter is at least 2. Advantageously, the ratio may be in a range of 2 to 10. Due to the length of the channel, the flow direction can be particularly impressed on the partial volume flow.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kanäle auf einer dem Zwischenraum zugewandten Seite hin einen Abschnitt besitzen, in dem ein Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt im Bereich des übrigen Kanals. Der Abschnitt bildet somit eine Einschnürung des Kanals, so dass ein Öffnungsquerschnitt des Kanals kleiner ist, als der Querschnitt des Kanals selbst. Der Abschnitt wirkt wie eine Düse, die ein „Ausrichten“ der Teilvolumenströme vornimmt. Die austretenden Teilvolumenströme sind zum einen äußerst gerade gerichtet und werden beschleunigt, so dass die Strömungsverhältnisse optimiert sind. Wesentlich für die Funktion des Abschnitts ist, dass sich der Querschnitt verjüngt, wobei es unerheblich ist, ob die Verringerung des Querschnitts sprunghaft oder kontinuierlich erfolgt. Eine derartige Ausführung der Erfindung eignet sich für Diffusoren, an die besonders hohe Anforderungen gestellt werden. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn der Querschnitt des Abschnitts am Austritt desselben kleiner als 80% des Querschnitts des Kanals beträgt.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the channels have on a side facing the gap a section in which a cross section is smaller than the cross section in the region of the remainder of the channel. The section thus forms a constriction of the channel, so that an opening cross-section of the channel is smaller than the cross-section of the channel itself. The section acts like a nozzle, which "aligns" the partial volume flows. The exiting partial volume flows are on the one hand extremely straight and are accelerated, so that the flow conditions are optimized. Essential for the function of the section is that the cross-section tapers, it is irrelevant whether the reduction of the cross-section leaps and bounds or continuously. Such an embodiment of the invention is suitable for diffusers to which particularly high demands are made. It has also proved to be advantageous if the cross-section of the section at the outlet thereof is less than 80% of the cross section of the channel.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kanäle von Rohrstücken gebildet sind. Rohre sind standardmäßig in verschiedenen Durchmessern und aus verschiedensten Materialien erhältlich, so dass auf Standard-Produkte zurückgegriffen werden kann. Die Rohre müssen zunächst auf die erforderliche Länge geschnitten und an einem Ende entsprechend aufgeweitet werden. Diese Methode ist einfach, materialsparend und wird insbesondere bei größeren Kanaldurchmessern ab 20 mm eingesetzt.An embodiment of the invention provides that the channels are formed by pipe sections. Tubes are available in different diameters and different materials as standard, so that standard products can be used. The tubes must first be cut to the required length and widened accordingly at one end. This method is simple, material-saving and is used in particular for larger channel diameters from 20 mm.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zwischen Außenseiten von benachbarten Rohrkörpern jeweils ein Freiraum besteht. Auf diese Weise kann die Strahlerzeugungseinrichtung materialsparend und folglich auch mit geringem Gewicht gefertigt werden, da die Rohrkörper nach den individuellen Vorgaben beabstandet zueinander positioniert werden können.Furthermore, it is advantageous if there is a free space between outer sides of adjacent tubular bodies. In this way, the beam generating device can be made to save material and consequently also with low weight, since the tube body can be positioned spaced from each other according to the individual specifications.
Hinsichtlich der Herstellung der Strahlerzeugungseinrichtung ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn Kanalwandungen im Bereich der Eintrittsquerschnitte der mit einem plattenförmigem Oberteil der Strahlerzeugungseinrichtung verbunden sind, vorzugsweise aus Metall bestehen und mit dem plattenförmigem Oberteil verschweißt, oder einstückig mit dem plattenförmigen Oberteil der Strahlerzeugungseinrichtung ausgeformt sind, vorzugsweise als Spritzgussbauteil oder Druckgussbauteil. Somit ist eine wirtschaftlich günstige Herstellung der Strahlerzeugungseinrichtung möglich.With regard to the production of the beam generating device, it is also particularly advantageous if channel walls in the region of the inlet cross sections are connected to a plate-shaped upper part of the beam generating device, preferably made of metal and welded to the plate-shaped upper part, or are integrally formed with the plate-shaped upper part of the beam generating device, preferably as an injection-molded component or die-cast component. Thus, an economical production of the beam generating device is possible.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn ein lichter Abstand zwischen der Strahlerzeugungseinrichtung und der Vergleichmäßigungseinrichtung besteht, der das Drei- bis Zehnfache des Durchmessers eines Kanals im Bereich eines konstanten Durchmessers beträgt. Dieser Abstand entspricht dann der in Strömungsrichtung gemessenen Länge des Zwischenraums. In dem Zwischenraum können die einzelnen Teilvolumenströme frei strömen und der Abstand bestimmt die sogenannte „Freistrahllänge“, die wesentlich für den Energieabbau im Volumenstrom ist. Die aus der Strahlerzeugungseinrichtung strömen sind erfindungsgemäß gerade gerichtet, verlieren in dem Zwischenraum an Energie und treten gleichmäßig in die Vergleichmäßigungseinrichtung ein, in der eine Vergleichmäßigung des Volumenstroms erfolgt.In addition, it is advantageous if there is a clear distance between the beam generating device and the equalizing device, which is three to ten times the diameter of a channel in the region of a constant diameter. This distance then corresponds to the length of the intermediate space measured in the flow direction. In the intermediate space, the individual partial volume flows can flow freely and the distance determines the so-called "free jet length", which is essential for the energy reduction in the flow. The flow from the beam generating device according to the invention are straightened, lose in the interspace of energy and occur evenly in the equalization in which a homogenization of the volume flow takes place.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Vorrichtung mit der Strahlerzeugungseinrichtung dem Zwischenraum und der Vergleichmäßigungseinrichtung ist es möglich, optimale Strömungsverhältnisse am Luftaustrittsquerschnitt zu erhalten, obwohl zuvor eine drastische Aufweitung des Volumenstroms stattgefunden haben kann.Due to the construction according to the invention of the device with the jet generating device, the intermediate space and the equalization device, it is possible to obtain optimum flow conditions at the air outlet cross section, although a drastic widening of the volume flow may have previously occurred.
Hinsichtlich der Vergleichmäßigungseinrichtung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn sie ein Sieb, eine perforierte Platte oder ein poröses Material aufweist, wobei vorzugsweise mehrere derselben hintereinander angeordnet sind. Durch das Nachschalten eines oder mehrerer Siebe, perforierter Platten oder die Anordnung von porösem Material, wie beispielsweise einen Schwamm, nach dem Zwischenraum, kann die hohe Luftgeschwindigkeit im Austritt der Kanäle (Austrittsquerschnitt) effektiv genutzt werden. Eventuelle Ungleichförmigkeiten bei der Ausströmung aus der Strahlerzeugungseinrichtung können sich im Zwischenraum ausgleichen, so dass eine hervorragende Gleichverteilung im Austrittsquerschnitt erreicht wird. Aufgrund der Gleichförmigkeit beim Austritt des Volumenstroms aus der Vorrichtung kann diese beispielsweise zur Anströmung von Schlitzdüsen genutzt werden, wobei eine sehr gleichförmige Beaufschlagung über die Schlitzgänge erreichbar ist.With regard to the homogenizing device has proved to be particularly advantageous if it comprises a sieve, a perforated plate or a porous material, wherein preferably a plurality of them are arranged one behind the other. By downstream of one or more screens, perforated plates or the arrangement of porous material, such as a sponge, after the gap, the high air velocity in the outlet of the channels (outlet cross-section) can be effectively used. Any irregularities in the outflow from the jet generating device can be compensated in the intermediate space, so that an excellent uniform distribution in the outlet cross section is achieved. Due to the uniformity at the outlet of the volume flow from the device, this can be used, for example, for the flow of slot nozzles, with a very uniform loading on the slot aisles can be achieved.
Ferner eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur Beaufschlagung eines weiteren Luftverteilraums, der zur Versorgung von Schüttbetten oder Filterelementen genutzt wird. Da die Luftgeschwindigkeiten am Austritt der Vorrichtung bereits sehr gering und ohne lokale Spitzenwerte sind, kann das Filterbett nochmals eine deutlich größere Anströmfläche besitzen. In der Praxis sind Flächenverhältnisse von 1:10 realisierbar zwischen Luftaustrittsquerschnitt der Vorrichtung und Filterbett. Bezogen auf den Lufteintrittsquerschnitt der Vorrichtung bedeutet dies ein Flächenverhältnis von bis zu 1:100 bei sehr geringen Abweichungen der Luftgeschwindigkeit über die Filterfläche. Solche Flächenverhältnisse sind mit anderen Techniken kaum erreichbar, insbesondere da die hier offenbarte Vorrichtung eine Auslegung mit großer Sicherheit ermöglicht.Furthermore, the device according to the invention is also suitable for acting on a further air distribution space, which is used to supply bulk beds or filter elements. Since the air velocities at the outlet of the device are already very low and without local peaks, the filter bed can again have a significantly larger inflow area. In practice, area ratios of 1:10 can be realized between the air outlet cross-section of the device and the filter bed. Based on the air inlet cross-section of the device, this means an area ratio of up to 1: 100 with very small deviations of the air velocity over the filter surface. Such area ratios are hardly achievable with other techniques, especially since the apparatus disclosed herein allows for design with great certainty.
Schließlich sei angemerkt, dass die verschiedenen Einzelmerkmale der Unteransprüche je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein können.Finally, it should be noted that the various individual features of the subclaims can be implemented individually for themselves or for a plurality of arbitrary combinations in variants of the invention.
Ausführungsbeispiel:Embodiment:
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert.The invention described above will be explained in more detail with reference to two embodiments, which are illustrated in the figures.
Es zeigt:
-
1 : einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, -
2 : eine dreidimensionale Ansicht der Vorrichtung aus1 , -
3 : eine dreidimensionale Unteransicht der Strahlerzeugungseinrichtung aus1 , -
4 : eine dreidimensionale Ansicht einer alternativ ausgestalteten erfindungsgemäßen Strahlerzeugungseinrichtung und -
5 : Längsschnitte dreier alternativer Durchtrittsöffnungen.
-
1 FIG. 2: a vertical section through a device according to the invention, FIG. -
2 : a three-dimensional view of the device1 . -
3 : a three-dimensional bottom view of the beam generating device1 . -
4 : A three-dimensional view of an alternative embodiment of the invention beam generating device and -
5 : Longitudinal sections of three alternative passage openings.
In der
Die Teile der Vorrichtung
Die Strahlerzeugungseinrichtung
Wie bereits erwähnt, weist der Einlaufbereich
Die Eintrittsquerschnitte
Die Summe der Querschnitte der Durchtrittsöffnungen
Gemäß der
Die Vergleichmäßigungseinrichtung
Schließlich besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung
Aus der
Die
Alternativ kann die Strahlerzeugungseinrichtung auch von einer Platte gebildet sein, in die entsprechende Durchtrittsöffnungen eingebracht werden.Alternatively, the beam generating device may also be formed by a plate into which corresponding passage openings are introduced.
Ein zweites Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
Ein Abschnitt
In einem Abstand zu dem Rohr
Alternativ ist denkbar, die Vorrichtung
Schließlich zeigt die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1'1, 1 '
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Pfeilarrow
- 3, 3'3, 3 '
- Luftverteilraumair distribution
- 4,4'4,4 '
- StrahlerzeugungseinrichtungBeam forming means
- 5, 5', 5", 5'", 5""5, 5 ', 5 ", 5'", 5 ""
- DurchtrittsöffnungThrough opening
- 6, 6'6, 6 '
- VergleichmäßigungseinrichtungThe equalizing device
- 77
- Zwischenraumgap
- 88th
- Luftkanalair duct
- 99
- LufteintrittsquerschnittAir inlet cross-section
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
- Kanalchannel
- 12, 12", 12"', 12""12, 12 ", 12" ', 12 ""
- Einlaufbereichinlet region
- 1313
- EintrittsquerschnittInlet cross-section
- 1414
- Abschnitt des KanalsSection of the canal
- 1515
- Sperrflächeblocking surface
- 1616
- ÖffnungsquerschnittOpening cross-section
- 1717
- Siebscree
- 1818
- Leistestrip
- 1919
- Auslassoutlet
- 2020
- plattenförmiges Oberteilplate-shaped upper part
- 2121
- SeitenwandSide wall
- 2222
- LuftaustrittsquerschnittAir outlet cross section
- 2323
- Linieline
- 2424
- Pfeilarrow
- 2525
- dickwandiges Rohrthick-walled pipe
- 2626
- Längsachselongitudinal axis
- 2727
- Abschnitt des RohrsSection of the pipe
- 2828
- Pfeil arrow
- HH
- Höheheight
- BB
- Breitewidth
- LL
- Längelength
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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