DE10210102A1

DE10210102A1 - Absaugvorrichtung, insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung

Info

Publication number: DE10210102A1
Application number: DE10210102A
Authority: DE
Inventors: Volkhard Nobis
Original assignee: ThyssenKrupp HiServ GmbH
Current assignee: Whp Wirbelhauben Patentverwertungs Gesellschaf De
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: DE10210102B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung (1), insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, mit wenigstens einem Absaugrohr (8) und wenigstens einer Verschlußeinrichtung (12) zum Öffnen und Schließen des Absaugrohres (8), wobei die Verschlußeinrichtung (12) wenigstens eine innerhalb des Absaugrohres (8) angeordnete Klappe (26) als Verschlußelement aufweist. Um bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Absaugrohres (8) und der Klappe (2) das Öffnen und Schließen der Verschlußeinrichtung (12) sicherzustellen und die Wartungs- und Investitionskosten der Absaugvorrichtung (1) zu senken, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung (12) der Stellwinkel zwischen der Klappe (26) und der Mittellängsachse (30) des Absaugrohres (8) kleiner oder größer als 90 DEG , vorzugsweise kleiner 85 DEG oder größer 95 DEG , ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung, insbesondere eine Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, mit wenigstens einem Absaugrohr und wenigstens einer Verschlußeinrichtung zum Öffnen und Schließen des Absaugrohres, wobei die Verschlußeinrichtung wenigstens eine innerhalb des Absaugrohres angeordnete . Klappe als Verschlußelement aufweist.
Absaugvorrichtungen der vorgenannten Art werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Unter anderem dienen sie auch dazu, Personen- und Sachschäden durch Rauchentwicklung im Brandfall möglichst zu vermeiden. Um den sich im Brandbereich befindlichen Personen die Gelegenheit zur Flucht zu geben, ist die Entrauchung durch Ansaugung und Ableitung des Rauchs entscheidend, so daß die Fluchtwege für einen definierten Zeitraum frei von toxischen Gasen und Eintrübung sind. Eine weitere Aufgabe ist die Sicherstellung des Zugangs zum Brandherd. Auf diese Weise kann die Feuerwehr den Brand bekämpfen und hilflose Personen aus der Gefahrenzone evakuieren. Eine weitere Aufgabe besteht in der Minimierung der Brandschäden an Objekten, die sich im Brandbereich befinden.
Bevorzugt werden Absaugvorrichtungen eingesetzt, bei denen zur Absaugung von Gasen linienförmige Erfassungselemente in Form von sogenannten Wirbelhauben zum Einsatz kommen. Dabei wird das aus der Natur bekannte Prinzip der Wirbelstürme, bei dem die Überlagerung einer Senkenströmung mit einem Potentialwirbel erfolgt, ausgenutzt. Im Kern des Wirbels, dem Wirbelfaden, werden große Unterdrücke von bis zu -5.000 Pa erreicht. Die Rotationsgeschwindigkeit um den Kern beträgt etwa das zehnfache der Absauggeschwindigkeit. Die Vorteile dieser Strömungsform liegen in der guten Absaugwirkung begründet, mit der sich insbesondere impulsbehaftete Gasströme wie etwa thermische Konvektionsströme besonders gut erfassen lassen. Derartige Systeme werden bislang vorzugsweise in der Eisen- und Stahlindustrie zum Absaugen von schadstoffbeladenen Konvektionsströmen eingesetzt. Darüber hinaus bieten Wirbelhauben durch den gleichmäßigen Druck in dem Wirbelfaden den Vorteil einer sehr gleichmäßigen Absaugung über die Länge, wobei dies bei großen Längen, wie zum Beispiel in Tunneln, von entscheidender Bedeutung ist.
Wirbelhauben der vorgenannten Art zeichnen sich im übrigen dadurch aus, daß innerhalb des Gehäuses der Wirbelhaube eine Wirbelströmung zwischen zwei Absaugstellen entsteht. Um die Wirbelhaube bzw. die Absaugvorrichtung zu verlängern, sind in Längsrichtung der Wirbelhaube hintereinander eine Vielzahl von Absaugrohren vorgesehen, die aus der Wirbelhaube in den zugehörigen Absaugkanal reichen. Über die Absaugrohre, die den Absaugkanal mit der Wirbelhaube verbinden, läßt sich sowohl Zuluft zuführen als auch Abluft oder aber Rauch in einem Brandfall abführen. Darüber hinaus dienen die Absaugrohre zur Stützung der Wirbelströmung. Je nach dem, ob ein Zuluft- oder ein Abluftbetrieb erforderlich oder gewünscht ist, werden die der Absaugvorrichtung zugeordneten Ventilatoren angesteuert. Zur Erzielung einer ortsnahen Absaugung im Bereich des Brandherdes kann dabei von Vorteil sein, daß nur über bestimmte Absaugrohre abgesaugt wird. Zu diesem Zweck werden Verschlußeinrichtungen zum bedarfsweisen Verschließen und Öffnen der Absaugrohre vorgesehen. Unter anderem werden Verschlußeinrichtungen in Form von kreisförmigen Drehklappen und/oder Schiebern eingesetzt.
Durch die einzeln oder in Gruppen verschließbaren Absaugrohre ist eine gezielte Aktivierung von Entrauchungsabschnitten durch Ansteuerung der jeweiligen Verschlußeinrichtungen möglich. Dieser Vorteil läßt sich aber nicht nur bei der Entrauchung erzielen, sondern auch bei der Belüftung.
Die bekannten Verschlußelemente zeichnen sich dadurch aus, daß der Stellwinkel zwischen dem Verschlußelement und der Mittellängsachse des Absaugrohres im geschlossenen Zustand ca. 90° beträgt. Im geschlossenen Zustand ist das Verschlußelement also im wesentlichen orthogonal zu Rohrwand angeordnet. Um das Öffnen und Schließen der bekannten Verschlußelemente sicherzustellen, ist bei den bekannten Verschlußeinrichtungen ein Spiel zwischen dem Verschlußelement und der inneren Rohrwand vorgesehen. Im geschlossenen Zustand benötigen die bekannten Verschlußelemente in der Regel einen festen Anschlag, beispielsweise in Form einer Falz, die im Inneren des Absaugrohres angeordnet sein muß. Dies birgt die Gefahr, daß bei hohen Temperaturen infolge der unterschiedlichen Wärmedehnungen die Verschlußeinrichtung blockiert und das Öffnen bzw. Schließen der Verschlußeinrichtung nicht oder nicht ohne weiteres möglich ist. Die Anordnung eines Anschlags im Rohrinnern führt zudem zu höheren Investitions- und Montagekosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Absaugvorrichtung der vorgenannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die vorgenannten Nachteile nicht auftreten.
Die zuvor hergeleitete und angegebene Aufgabe ist bei einer Absaugvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung der Stellwinkel zwischen der Klappe und der Mittellängsachse des Absaugrohres kleiner oder größer als 90°, vorzugsweise kleiner als 85° oder größer als 95° ist. Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, bei einer Absaugvorrichtung mit einer Verschlußeinrichtung zum Öffnen und Schließen eines Absaugrohres eine als Verschlußelement wirkende Klappe so vorzusehen, daß die Klappe nicht rechtwinkelig zum Rohr schließt.
Damit wird vom Stand der Technik abgewichen, bei dem die üblicherweise in Absaugvorrichtungen eingesetzten Verschlußelemente rechtwinkelig zum Absaugrohr schließen. Daraus ergeben sich eine Reihe von wesentlichen Vorteilen. Es ist nicht mehr notwendig, eine Falz oder einen sonstigen Anschlag im Absaugrohr der Absaugvorrichtung vorzusehen, an dem die Klappe im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung anliegt. Auch infolge einer Wärmeausdehnung bei hohen Temperaturen kann die Klappe im Absaugrohr daher nicht verkanten, was auch die Betriebssicherheit erhöht. Bei der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung die Klappe im geschlossenen Zustand unmittelbar an der inneren Rohrwand an, wobei die innere Rohrwand den "Anschlag" bildet. Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, das Absaugrohr vollständig abzudichten. Das üblicherweise im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung vorhandene Spiel zwischen der Klappe und der inneren Rohrwand ist bei der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung kleiner oder entfällt gänzlich. Bevorzugt liegt die Klappe spielfrei im geschlossenen Zustand an der Rohrinnenwand an. Dies trägt dazu bei, daß die Klappe das Absaugrohr im geschlossenen Zustand weitgehend vollständig abdichtet.
Von großem Vorteil ist auch die einfache Montage der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung. Beispielsweise wird eine Welle in Flucht durch die Lagerbuchsen eines Absaugrohres montiert. Danach kann die Klappe innerhalb des Absaugrohres auf die Welle aufgesetzt und im geschlossenen Zustand mit dieser unverlierbar verbunden werden. Darüber hinaus kann die Klappe auch einseitig an der inneren Rohrwand angelenkt sein, wobei im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung die Klappe mit ihrer nicht-angelenkten Seite unter einem Winkel von größer oder kleiner als 90° in bezug auf die Mittellängsachse des Absaugrohres an der inneren Rohrwand angelegt sein kann.
Es darf im übrigen darauf hingewiesen werden, daß es sich bei einer "Absaugvorrichtung" der erfindungsgemäßen Art grundsätzlich um jede Art von Versorgungs-, Belüftungs- oder Entlüftungsvorrichtung handeln kann, bei der ein fluides Medium durch einen rohrförmigen Querschnitt geleitet wird. Auch bei bestehenden Rohrverbindungen mit einer als Verschlußelement wirkenden Klappe kann vorgesehen sein, die Klappe innerhalb des Rohres unter einem von 90° abweichenden Stellwinkel anzuordnen. Letztlich kann das erfindungsgemäß angeordnete Verschlußelement als solches auch ohne Absaugvorrichtung in nahezu jeder Rohrleitung für fluide Medien vorgesehen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Absaugvorrichtung ist vorgesehen, daß die Querschnittsfläche der Klappe eine von der Querschnittsfläche des Rohres abweichende Form aufweist, wobei die Querschnittsfläche der Klappe die Querschnittsfläche des Absaugrohres in Richtung einer Längsachse der Klappe überlagert. Weist das Absaugrohr beispielsweise eine kreisrunde Form auf, ist es daher erfindungsgemäß möglich, daß die Klappe einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, vorzugsweise einen elliptischen Querschnitt aufweist. Die Länge der größeren Halbachse der Ellipse muß größer als der Innenradius des Absaugrohes sein, während die Länge der kleineren Halbachse der Ellipse dem Innenradius des Absaugrohres gegebenenfalls abzüglich eines geringen Spiels entspricht. Die Form der Ellipse der Klappe ergibt sich aus dem Stellwinkel zwischen der Klappe und der Mittellängsachse des Absaugrohres im geschlossenen Zustand. Dabei ist die kleinere Halbachse der ellipsenförmigen Klappe in Richtung der Lagerwelle der Klappe angeordnet.
Mit zunehmendem Stellwinkel nimmt der Öffnungsquerschnitt des Absaugrohres bei einer Klappe mit elliptischer Querschnittsform im Vergleich zu kreisrunden Klappen schneller zu. Eine kleine Verstellung des Stellwinkels der Klappe ist dabei ausreichend, um im Vergleich zu den üblichen kreisrunden Klappen eine stärkere Änderung des Durchsatzvolumenstroms zu ermöglichen. Der Öffnungsquerschnitt bei voll geöffneter Klappe mit elliptischer Querschnittsform ist hingegen identisch zu dem Offnungsquerschnitt, der bei einer Klappe mit kreisrundem Querschnitt einstellbar ist. Um in einfacher Weise eine Klappe mit der gewünschten Querschnittsform herzustellen, kann diese beispielsweise nach dem Verfahren des Laser- oder Flammschneidens gefertigt werden.
Vorzugsweise liegt im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung wenigstens die Randkante der Klappe umlaufend an der inneren Rohrwand an. Im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung ist der Anlageverbund zwischen der Randkante der Klappe und der inneren Rohrwand im wesentlichen selbstdichtend ausgebildet. Die Abdichtung des Absaugrohres wird erfindungsgemäß allein dadurch erzielt, daß die Klappe im geschlossenen Zustand vorzugsweise spaltfrei an der inneren Rohrwand anliegt. Dies führt dazu, daß keine weiteren Dichtlippen oder sonstige Hilfsmittel zur Abdichtung des Absaugrohrs im geschlossenen Zustand der Klappe erforderlich sind. Vor allem im Brandfall, bei starker Erwärmung der Verschlußeinrichtung, besteht nicht länger die Gefahr, daß infolge der hohen Temperaturen die Dichtlippen schmelzen und mit der Klappe oder der Rohrwand verkleben. Grundsätzlich können zur Verbesserung der Dichtung zwischen der Klappe und der inneren Rohrwand jedoch auch zusätzliche Dichtelemente vorgesehen sein.
Um eine einfache Ausbildung des Absaugrohres zu gewährleisten, bietet es sich an, daß die innere Rohrwand im Bereich der Klappe ausgefluchtet, daß heißt stufen- und anschlagsfrei ausgebildet ist.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung sieht vor, daß die Klappe vorzugsweise um ihre Mittellängsachse drehbar auf einer Welle in dem Rohr angeordnet ist. Diese Art der Lagerung der Klappe verfügt über den großen Vorteil, daß sowohl Momentenkräfte der Klappenmasse als auch Impulsänderungen der Luftströmung in Näherung symmetrisch zur Klappenachse angreifen. Somit sind nur geringe Stellkräfte zur Verstellung des Stellwinkels der Klappe erforderlich. Insbesondere für den Fall, daß mehrere Klappen mittels eines gemeinsamen Antriebes verstellt werden sollen, kommt der notwendigen Stellkraft jeder einzelnen Klappe eine besondere Bedeutung zu.
Die Gesamtstellkraft aller Klappen ergibt sich nämlich aus der Summation der Stellkräfte jeder einzelnen Klappe. Bei symmetrischer Belastung der Klappen in bezug auf ihre Drehachse sinkt die Gesamtstellkraft.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß die Klappe bzw. die Welle in dem Rohr spielbehaftet, d. h. mit geringem Spiel gelagert ist. Zum einen kann dadurch ein Verklemmen der Welle in dem Lager infolge einer Temperaturerhöhung ausgeschlossen werden. Zum anderen sinkt die notwendige Antriebskraft zur Verstellung des Stellwinkels der Klappe. Zur Verstellung der Klappe ist lediglich die geringe Haftreibung der Welle in den Wellenbuchsen zu überwinden.
Der Stellwinkel der Klappe kann vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anordnung der Klappe im Absaugrohr und/oder von der Länge des Absaugrohres beidseits der Klappe und/oder von dem Strömungsprofil vor und/oder hinter der Klappe einstellbar sein.
Ist der Einlauf bzw. Auslaufbereich des Absaugrohres vor- bzw. hinter der Klappe ausreichend lang, kann sich ein nahezu homogenes Strömungsprofil vor bzw. hinter der Klappe ausbilden. Bei kurzen Einlauf bzw. Auslaufbereichen kann es dagegen zu einer unsymmetrischen Strömungsverteilung im Absaugrohr kommen. Diese führt dazu, daß die Kräfteverteilung auf der Klappe ebenfalls unsymmetrisch sein kann. Um das Öffnen bzw. Schließen der Verschlußeinrichtung bei möglichst geringen Stellkräften sicherzustellen, kann die Klappe sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung geneigt, d. h. in oder auch gegen die Strömungsrichtung im Absaugrohr angeordnet sein.
Obwohl es bei einer Mehrzahl von Ausaugrohren grundsätzlich möglich ist, jedes einzelne Verschlußelement bedarfsweise anzusteuern, bietet es sich an, einer Mehrzahl von Verschlußelementen zur gemeinsamen Betätigung Verbindungselemente zuzuordnen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß eine Mehrzahl von Klappen gemeinsam angesteuert und betätigt werden kann. Eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung sieht vor, daß gemeinsam zu betätigende Klappen auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.
Um das Öffnen bzw. Schließen des Absaugrohres auch bei hohen Temperaturen zu ermöglichen, können vorzugsweise die Verschlußeinrichtung und/oder die Klappe und/oder das Absaugrohr und/oder die Lager, mittels derer die Klappe innerhalb des Absaugrohres gelagert ist, aus einem hitzebeständigem Material, beispielsweise aus einem hitzebeständigen Stahl hergestellt sein. Weiterhin können die Klappe und/oder das Absaugrohr und/oder die Lager aus dem gleichen . Material bzw. aus einem Material mit zumindest ähnlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt sein. Dadurch wird sichergestellt, daß sich die Klappe und/oder das Absaugrohr und/oder die Lager bei einer Temperaturerhöhung gleichmäßig ausdehnen und nicht gegenseitig verspannen. Wesentlich dabei ist, daß bei jeder Betriebstemperatur, also auch im Brandfall, die Klappe in keiner Weise klemmen oder in ihrer Funktion behindert sein darf. Der Öffnungs- bzw. Schließvorgang des Absaugrohres muß bei jeder Betriebstemperatur in ausreichendem Maße sichergestellt sein.
Zur Steuerung der Verschlußeinrichtung, insbesondere zur Steuerung der Klappe kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Durch die Steuereinrichtung kann beispielsweise der Stellwinkel zwischen der Klappe und der Mittellängsachse des Absaugrohres exakt reguliert werden. Die Steuereinrichtung ist dazu vorzugsweise derart ausgebildet, daß der Stellwinkel der Klappe über den Einstellbereich stufenlos verstellbar ist. Im übrigen versteht es sich, daß die Steuereinrichtung auch zur Steuerung einer Mehrzahl von Verschlußeinrichtungen bzw. einer Mehrzahl von Klappen vorgesehen sein kann. Insbesondere bei Absaugvorrichtungen, die sich über einen großen Bereich erstrecken, wie beispielsweise in Tunneln, kann mittels der Steuereinrichtung die gezielte Absaugung im Bereich der Brandstelle sichergestellt werden. Auch kann eine Steuereinrichtung beispielsweise in Form einer Leitzentrale zur Steuerung einer gezielten Absaugung vorgesehen sein.
In Verbindung mit der vorgenannten Steuereinrichtung bietet es sich im übrigen an, eine Branderkennungseinrichtung vorzusehen, um auf diese Weise automatisch einen Brand erkennen zu können und die gezielte Absaugung im Bereich der Brandstelle unverzüglich einzuleiten. Zur Branderkennung können dazu beispielsweise die Temperatur oder Wärmestrahlung gemessen werden. Darüber hinaus können Liniensysteme auf der Basis der Lasermeßtechnik vorgesehen sein.
Zur Betätigung der Verbindungselemente und/oder der einzelnen Klappen ist der Verschlußeinrichtung vorzugsweise wenigstens ein Öffnungsantrieb zugeordnet. Der Öffnungsantrieb kann fehlersicher ausgelegt werden, beispielsweise durch pneumatisch vorgespannte Schubzylinder, thermisch auslösende Fallgewichte, direkte Federvorspannung oder Verschlußmechanismen in Kombination mit einer mechanischen oder magnetischen Freigabe. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist das selbsttätige Öffnen der Verschlußmechanismen durch Freigabe aufgrund der Schwerkraft durch entsprechende Lagerung der Klappe vorgesehen. Wesentlich ist dabei, daß der Schließmechanismus mit kleinstem Kraft- oder Momentenaufwand erfolgen kann. Andernfalls wären schwere, teure und anfällige Antriebe erforderlich. Darüber hinaus muß der Öffnungsantrieb möglichst günstig herzustellen sein, eine einfache und genaue Verstellung des Stellwinkels zwischen der Klappe und dem Absaugrohr ermöglichen und über einen langen Betriebszeitraum das Schließen bzw. Öffnen des Abschlußrohres sicherstellen. Insbesondere im Hinblick auf die Einfachheit und geringe Kosten des Schließmechanismusses ist es vorzugsweise vorgesehen, daß die Klappen bei der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung durch ein auslösendes Gewicht betätigt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit Fluid-Eindüsung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Absaugrohres einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit einer als Verschlußelement wirkenden Klappe,
Fig. 4 eine schematische Projektion der inneren Querschnittsfläche des Absaugrohres auf die Querschnittsfläche einer auf einer Welle gelagerten Klappe der Verschlußeinrichtung und
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Teils eines Absaugrohres einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit einer innerhalb des Absaugrohres angeordneten, als Verschlußelement wirkenden Klappe einer Verschlußeinrichtung.
Dargestellt ist in Fig. 1 eine Absaugvorrichtung 1 für einen Tunnel 2, insbesondere für einen Autotunnel. Es versteht sich, daß der Begriff Tunnel sehr weit zu verstehen ist, also auch Flure und ähnliche tunnelartige Bauten umfaßt. Die Absaugvorrichtung 1 weist einen Kanal 3 auf, der von einer oberen Begrenzung und einer unteren Begrenzung begrenzt ist. Desweiteren weist die Absaugvorrichtung 1 zwei Wirbelhauben 4, 5 auf.
Vorgesehen ist, daß die Wirbelhauben 4, 5 zwischen der oberen Begrenzung und der unteren Begrenzung angeordnet sind und daß der Kanal 3 seitlich von je einer Wirbelhaube 4, 5, d. h. von der Wandung des Gehäuses der jeweiligen Wirbelhaube 4, 5 begrenzt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist es dabei so, daß die Wirbelhauben 4, 5 auf der unteren Begrenzung angeordnet sind. Die untere Begrenzung selbst ist als untere im wesentlichen ebene Kanalplatte 6 und einstückig mit den Wirbelhauben 4, 5 ausgebildet. Die Einstückigkeit ist vorliegend dadurch realisiert worden, daß die äußeren Randkanten der Kanalplatte 6 nach oben abgebogen sind und einen Teil der beiden Wirbelhauben 4, 5 bilden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß die Wirbelhaube als solche mit der Kanalplatte 6 verschraubt und/oder verschweißt ist. In jedem Falle sollte aber eine gasdichte Ausführung gewährleistet sein.
Die obere Begrenzung der Vorrichtung 1 wird durch eine obere Kanalplatte 7 gebildet, die ebenfalls einstückig mit den Wirbelhauben 5, 6 ausgebildet ist. Je nach Form des Tunnels 2 ist die obere Kanalplatte 7 der Form des Tunnels 2 an der Montagestelle zumindest im wesentlichen angepaßt. Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die obere Kanalplatte 7 nach außen gewölbt. Letztlich bilden die beiden Wirbelhauben 4, 5, die untere Kanalplatte 6 und die obere Kanalplatte 7 eine vormontierte modulare Baueinheit. Die Vorrichtung 1 weist eine Vielzahl derartiger Baueinheiten auf, bei denen es sich um einzelne Segmente handelt, die an die Länge des Tunnels 2 angepaßt aneinander gereiht werden können. Die obere Begrenzung kann auch von der Tunneldecke als solcher gebildet werden.
Jede der Wirbelhauben 4, 5 weist eine Mehrzahl von Absaugrohren 8 auf, die aus der jeweiligen Wirbelhaube 4, 5 unmittelbar in den Kanal 3 hineinragen. Wird über den Kanal 3 abgesaugt, bilden sich zwischen benachbarten Absaugrohren 8 . Wirbel mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit aus, die zu einem hohen dynamischen und damit geringen statischen Druck im Bereich der jeweiligen Wirbelhaube 4, 5 führen, so daß Abgase dementsprechend angesaugt werden können.
Der Kanal 3 weist eine mittige Trennwand 9 auf, durch die der Kanal 3 in zwei Teilkanäle 10, 11 aufgeteilt ist. Dabei ist der Teilkanal 10 der Wirbelhaube 4 zugeordnet, während der Teilkanal 11 der Wirbelhaube 5 zugeordnet ist. Die Aufteilung des Kanals 3 in die Teilkanäle 10, 11 ermöglicht es, über einen Teilkanal Zuluft zuzuführen und über den anderen Teilkanal Abluft abzuführen. Der Kaltluftabfall und der Aufstieg der wärmeren Abluft unterstützen dabei die Tunnelbelüftung. Um die gesamte Absaugleistung sogar nur auf einen bestimmten Bereich oder Abschnitt der Wirbelhaube zu konzentrieren, können eine Mehrzahl weiterer Teilkanäle vorgesehen sein, wobei es dann möglich ist, über entsprechend zu öffnende Querschnitte einzelne Teilkanäle bestimmten vorgegebenen Wirbelhaubenabschnitten zuzuordnen.
Darüber hinaus ist eine Verschlußeinrichtung 12 zum bedarfsweisen Verschließen und Öffnen der Öffnungen der Absaugrohre 8 vorgesehen. Die Verschlußeinrichtung 12 weist im einzelnen in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Verschlußelemente, beispielsweise in Form von Klappen auf, die vorliegend über ein Verbindungsgestänge 13 miteinander verbunden sind. Das Verbindungsgestänge 13 dient zur gemeinsamen Betätigung einer Mehrzahl von Verschlußelementen. Die Betätigung kann manuell oder aber automatisch über eine im einzelnen nicht dargestellte Steuereinrichtung erfolgen. Vorzugsweise weist die Verschlußeinrichtung 12 wenigstens einen Öffnungsantrieb auf, über den die einzelnen Verschlußelemente nach Freigabe betätigt werden. Die vorgenannte Steuereinrichtung kann aber nicht nur zum Öffnen und Schließen der Verschlußelemente vorgesehen sein, sie dient vorzugsweise auch zur Steuerung einer gezielten Absaugung im Bereich der Brandstelle. Dies setzt eine entsprechende Branderkennung über geeignete Meßmethoden voraus, wie beispielsweise die Messung der Temperatur oder der Wärmestrahlung oder Liniensysteme auf der Basis der Lasermeßtechnik.
In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erfassen und Absaugen von Luft oder anderen Gasen dargestellt. Die Absaugvorrichtung 1 weist ebenfalls zwei Wirbelhauben auf, die wiederum jeweils ein Gehäuse 14 haben, das während des Betriebes der Vorrichtung 1 eine sich innerhalb des Gehäuses 14 ausbildende Wirbelströmung zumindest teilweise umschließt. Das Gehäuse 14 weist eine langgestreckte Form auf, wobei das Gehäuse 14 zum Erfassen bzw. Absaugen eine in axialer Richtung verlaufende Absaugöffnung 15 aufweist. Das Gehäuse 14 selbst hat eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei sich der Querschnitt an einer Seite verengt. Statt dessen kann das Gehäuse 14 auch spiralförmig oder in Art eines Schneckenganges ausgebildet sein. In das Gehäuse 14 münden eine Mehrzahl von Absaugrohren 8, die auf der anderen Seite in den Kanal 3 hineinragen. Die einzelnen Absaugrohre 8 sind über den Kanal 3 bzw. den Teilkanal 10 mit einer Absaugeinrichtung 16 verbunden.
Der Vorrichtung 1 ist eine Eindüseinrichtung 17 zum Eindüsen eines Fluids in das Gehäuse 14 zugeordnet. Bei dem eingedüsten Fluid handelt es sich üblicherweise um Wasser. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, daß die Eindüseinrichtung 17 lediglich eine einzige Düse 18 aufweist, sind in der Regel eine Mehrzahl von Düsen 18 vorgesehen. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß über die Länge des Gehäuses 14 verteilt eine Mehrzahl von Düsen 18 vorgesehen sind. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die einzelnen Düsen 18 an anderer Stelle am Gehäuse 14 anzuordnen, beispielsweise im Bereich der Stirnseiten 19, 20 des Gehäuses 14 oder aber im Bereich der Absaugrohre 8.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist weiterhin eine Steuer- oder Regeleinrichtung 21 vorgesehen, durch die bedarfsweise Fluid oder aber auch ein Dispersionsgas zugeführt werden kann. Zur Steuerung bzw. Regelung ist die Einrichtung 21 mit Fördereinrichtungen 22 für das Fluid und 23 für das Dispersionsgas gekoppelt. Auf diese Weise läßt sich der Durchfluß und damit die eingedüste Menge an Fluid und/oder Dispersionsgas steuern bzw. regeln. Weiterhin ist die Steuer- oder Regeleinrichtung 21 zur Steuerung oder Regelung der gewünschten Tropfenverteilungen, der Abgastemperaturen und/oder der Gehäusetemperaturen vorgesehen.
Im übrigen versteht es sich, daß die Eindüseinrichtung 17 neben den Fördereinrichtungen 22, 23 für das Fluid bzw. das Dispersionsgas entsprechende Zuleitungen 24, 25 aufweist, über die das Fluid bzw. das Gas den Düsen 18 zugeführt wird. Die Zuleitungen 24, 25 können in das Gehäuse 14 integriert oder aber auch nachträglich angebaut sein.
In der Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Absaugrohres 8 einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1 dargestellt. Das Absaugrohr 8 weist eine als Verschlußelement wirkende, innerhalb des Absaugrohres 8 angeordnete Klappe 26 einer Verschlußeinrichtung 12 auf. Die Klappe 26 ist auf einer Welle 27 um ihre Mittellängsachse drehbar gelagert. Bei der Welle 27 kann es sich beispielsweise um das Verbindungsgestänge 13 handeln. Die Fig. 1 zeigt die Verschlußeinrichtung 12 in geschlossenem Zustand, wobei die Klappe 26 an ihrer Randkante 28 an der inneren Rohrwand 29 des Absaugrohres 8 angelegt ist. Wesentlich dabei ist, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung 12 der Stellwinkel zwischen der Klappe 26 und der Mittellängsachse des Absaugrohres 8 kleiner oder größer als 90°, vorzugsweise kleiner 85° oder größer 95° ist.
Weiterhin geht aus der Fig. 1 hervor, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung 12 der Anlageverbund zwischen der Randkante 28 der Klappe 26 und der inneren Rohrwand 29 im wesentlichen selbstdichtend ist. Die innere Rohrwand 29 ist vorzugsweise ausgefluchtet, wobei die Randkante 28 der Klappe 26 im geschlossenen Zustand so an der inneren Rohrwand 29 anliegt, daß kein Spalt zwischen der Klappe 26 und der inneren Rohrwand 29 vorhanden ist.
Die Welle 27 ist vorzugsweise spielbehaftet in dem Absaugrohr 8 gelagert. Falls es infolge von Temperaturerhöhungen zu unterschiedlichen Ausdehnungen des Absaugrohrs 8, der Welle 27 oder der zur Lagerung der Welle 27 eingesetzten, nicht im einzelnen dargestellten Lager kommen sollte, wird die Verschlußeinrichtung 12 in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt. Nicht dargestellt ist im übrigen, daß zur Steuerung der Verschlußeinrichtung 12, insbesondere zur Steuerung der Welle 27 und/oder zur Steuerung der Klappe 26 eine nicht dargestellte weitere Steuereinrichtung vorgesehen sein kann.
Die Abweichung der Querschnittsform der Klappe 26 von der Querschnittsform des Absaugrohres 8 im Bereich der Klappe 26 wird durch Projektion beider Querschnittsprofile aufeinander in der Fig. 4 dargestellt. Gemäß der Fig. 4 weist das Absaugrohr 8 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Klappe 26 dagegen weist einen elliptischen Querschnitt auf, wobei die Länge der kleineren Halbachse b der Ellipse dem Innenradius r des Absaugrohres 8 im wesentlichen entspricht, während die Länge der größeren Halbachse a der Ellipse größer als der Innenradius r des Absaugrohres 8 ist. Im geschlossenen Zustand schließt die Klappe 26 daher nicht rechtwinkelig zum Absaugrohr 8, sondern unter Ausbildung eines von 90° abweichenden Stellwinkels α1, α2. Der optimale Stellwinkel hängt dabei von verschiedenen Parametern ab. Eine zu steile Anstellung kann ein leichteres Verkanten der Klappe bewirken, während eine zu flache Anstellung ungünstig für die Drosselung und Einstellung verschiedener Öffnungsquerschnitte ist. Günstig sind daher Schrägstellungen zwischen 85° und 60°. Im eingebauten Zustand der Klappe 26 in dem Absaugrohr 8 kann die Klappe 26 um die Mittellängsachse der Welle 27 eine Drehung ausführen. Im Einbauzustand ist die Klappe 26 in der Art auf der Welle 27 angeordnet, daß die kleinere Halbachse b mit der Mittellängsachse der Welle zusammenfällt.
Der Einbauzustand der Klappe 26 in einem Absaugrohr 8 der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1 ist für eine bevorzugte Ausführungsform anhand der Fig. 5 dargestellt. Dabei kann die Durchströmungsrichtung des Absaugrohres 8 in beiden Richtungen A, A' vorgesehen sein. In der Fig. 5 liegt die Klappe 26 mit ihren Stirnseiten 28 an der inneren Rohrwand 29 an. In der in Fig. 5 gezeigten Stellung der Klappe 26 ist die Verschlußeinrichtung 12 geschlossen. Die Klappe 26 ist um ihre Mittellängsachse drehbar auf der Welle 27 angeordnet. Mit bezug auf ihre Drehachse wird die Klappe 26 in einen oberen und in einen unteren Bereich eingeteilt, wobei beide Bereiche vorzugsweise flächensymmetrisch aufgeteilt sind. In dem in Fig. 5 dargestellten geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung 12 beträgt der Stellwinkel α1 zwischen der Mittellängsachse 30 des Absaugrohres 8 und dem oberen Bereich der Klappe 26 mehr als 90°, während der Stellwinkel α2 zwischen der Mittellängsachse 30 des Absaugrohres 8 und dem unteren Bereich der Klappe 26 weniger als 90° beträgt.
Welcher von beiden Stellwinkeln α1, α2 größer als 90° bzw. kleiner als 90° ist, hängt in entscheidender Art und Weise von dem Strömungsprofil beidseits der Klappe 26 in dem Absaugrohr 8 ab. Grundsätzlich ist dabei von Bedeutung, ob die aus den Strömungsverhältnissen beidseits der Klappe resultierenden Druckkräfte symmetrisch über die Klappe 26 verteilt sind oder nicht. Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Stellwinkel α1, α2 bzw. die Festlegung, welcher der beiden Stellwinkel α1, α2 der größere ist, in Abhängigkeit von der Anordnung der Klappe 26 im Absaugrohr 8 und/oder von der Länge des Absaugrohres 8 und/oder von dem Strömungsprofil vor und/oder hinter der Klappe 26 einstellbar ist. Im Idealfall, nämlich bei Ausbildung eines homogenen und symmetrischen Strömungsprofils über dem Querschnitt der Klappe 26 greifen die Kräfte jedoch symmetrisch zur Klappenachse an.
Wird die Klappe 26 aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand verschwenkt, nimmt gemäß der Fig. 5 der Stellwinkel α1 zu, während der Stellwinkel α2 abnimmt. Weist die Klappe 26 die Querschnittsform einer Ellipse auf, so nimmt der Öffnungsquerschnitt des Absaugrohrs 8 bei kleinen zunehmenden Öffnungswinkeln α1 im Vergleich zu den üblicherweise eingesetzten kreisrunden Klappen schneller zu. Bei voll geöffneter Klappe 26 beträgt der Stellwinkel α1 ca. 180°, so daß die Klappe 26 auf einer horizontalen Ebene in Höhe der Mittellängsachse 30 des Rohres 8 angeordnet ist.

Claims

1. Absaugvorrichtung (1), insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, mit wenigstens einem Absaugrohr (8) und wenigstens einer Verschlußeinrichtung (12) zum Öffnen und Schließen des Absaugrohres (8), wobei die Verschlußeinrichtung (12) wenigstens eine innerhalb des Absaugrohres (8) angeordnete Klappe (26) als Verschlußelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung (12) der Stellwinkel zwischen der Klappe (8) und der Mittellängsachse (30) des Absaugrohres (8) kleiner oder größer als 90°, vorzugsweise kleiner 85° oder größer 95° ist.

2. Absaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Klappe (26) eine von der Querschnittsfläche des Absaugrohres (8) abweichende Form aufweist, wobei die Querschnittsfläche der Klappe (26) die Querschnittsfläche des Absaugrohres (8) in Richtung einer Längsachse der Klappe (26) überlagert.

3. Absaugvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (26) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, vorzugsweise einen elliptischen Querschnitt und das Absaugrohr (8) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Länge der größeren Halbachse der Ellipse größer als der Innenradius des Absaugrohres (8) ist und die Länge der kleineren Halbachse der Ellipse dem Innenradius des Absaugrohres (8) entspricht.

4. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Halbachse der Ellipse in Richtung der Mittellängsachse der Welle (27) angeordnet ist, wobei, vorzugsweise, die kleinere Halbachse der Ellipse auf der Mittellängsachse der Welle (27) angeordnet ist.

5. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung (12) wenigstens eine Randkante (28) der Klappe (26), vorzugsweise alle Randkanten (28) an die innere Rohrwand (29) angelegt ist bzw. sind.

6. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im geschlossenen Zustand der Verschlußeinrichtung (12) der Anlageverbund zwischen der Randkante (28) der Klappe (26) und der inneren Rohrwand (29) im wesentlichen selbstdichtend ist.

7. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rohrwand (29) im Bereich der anliegenden Klappe (26) ausgefluchtet ist.

8. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (26) vorzugsweise um ihre Mittellängsachse drehbar auf einer Welle (27) in dem Absaugrohr (8) angeordnet oder schwenkbar an dem Absaugrohr (8) angelenkt ist.

9. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (27) in dem Absaugrohr (8) mit geringem Spiel spielbehaftet gelagert ist.

10. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellwinkel der Klappe (26) in Abhängigkeit von der Anordnung der Klappe (26) im Absaugrohr (8) und/oder von der Länge des Absaugrohres (8) und/oder von dem Strömungsprofil vor und/oder hinter der Klappe (26) einstellbar ist.

11. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Absaugrohren (8) vorgesehen ist und daß, vorzugsweise, in jedem Absaugrohr (8) eine Verschlußeinrichtung (12) vorgesehen ist.

12. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Mehrzahl von Klappen (26) Verbindungselemente zur gemeinsamen Betätigung zugeordnet sind, wobei, vorzugsweise, gemeinsam zu betätigende Klappen (26) auf einer Welle (27) angeordnet sind.

13. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (12) und/oder die Klappe (26) und/oder das Absaugrohr (8) und/oder die Lagerelemente aus einem hitzebeständigen Material hergestellt sind.

14. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußeinrichtung (12) automatisch und/oder manuell betätigbar ist und/oder daß eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Verschlußeinrichtung (12) und/oder der Klappe (26) vorgesehen ist und/oder daß der Verschlußeinrichtung (12) wenigstens ein Öffnungsantrieb zugeordnet ist.

15. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere mit der Steuereinrichtung gekoppelte Branderkennungseinrichtung vorgesehen ist, und daß, vorzugsweise, zur Branderkennung die Temperaturmessung, die Messung von Wärmestrahlung und/oder Liniensysteme auf der Basis der Lasermeßtechnik vorgesehen sind.

16. Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Öffnungsantrieb pneumatisch federvorgespannte Schubzylinder, thermisch auslösende Fallgewichte, selbsttätiges Öffnen nach Freigabe durch Schwerkraft und/oder direkte Federvorspannung der Klappe (26) vorgesehen sind.