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Abschirmung eines Raumes durch einen Luftschleier Die Erfindung betrifft
die Abschirmung eines Raumes durch einen Luftschleier, dessen Erzeugende aus einer
Blasdüse und einer gegenüberliegenden Ansaugöffnung besteht.
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Es ist bekannt, daß ein Luftschleier, der einen Raum, beispielsweise
einen Trocknungskanal, mit höherer Innenlufttemperatur gegen seine kältere Umgebung
abschirmt, innen warme Raumluft und außen kältere Umgebungsluft mitschleppt. Würde
man nun die gesamte Menge an Schleierluft und mitgeschleppter Raum- und Außenluft
absaugen, so würde man dem Raum dauernd Wärme entziehen. Außerdem kann sich, je
nach den Umständen, eine oft unerwünschte Längsströmung in diesem Raum einstellen.
Saugt man aber nur die eigentliche Schleierluft und vielleicht noch die mitgeschleppte
Außenluft ab, dann kehrt die durch Berührung mit dem Luftschleier kälter gewordene,
mitgeschleppte Raumluft in den Raum zurück, und es stellt sich eine Kreisströmung
im Raum ein, die ebenfalls wenig erwünscht ist, weil sie dauernd kühlere Luft dem
Raum zuführt.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung ist keine Ansaugöffnung vorgesehen,
sondern die Schleierluft tritt aus einer oberhalb einer Raumöffnung angeordneten,
etwas schräg nach außen gerichteten Blasdüse aus und prallt auf den Fußboden auf.
Dort teilt sie sich in zwei Ströme, von denen der eine in den Raum eindringt, während
der andere sich in die Umgebung verliert. Zugleich wird, infolge Injektorwirkung
der aus der Blasdüse austretenden Schleierluft, Luft aus dem abzuschirmenden Raum
angesaugt, so daß sich hier bestenfalls ein volumetrisches Luftgleichgewicht in
den abzuschirmenden Raum, in jedem Fall aber die oben erwähnte unerwünschte Längsströmung
einstellt.
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Diesen Mängeln hilft die Erfindung dadurch ab, daß die vom Schleier
mitbewegte Luft in der Nähe der Ansaugöffnung vom Schleier abgetrennt und zur Umkehr
nach der entgegengesetzten Seite veranlaßt wird, wo sie sich nach erneuter Richtungsumkehr
wieder mit dem Luftschleier vereinigt.
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Es kann zweckmäßig sein, der vom Schleier mitbewegten Luft zusätzliche
Strömungsenergie zuzuführen, beispielsweise, wenn der Hin- und Rückweg der Schleierschicht
oder der vom Schleier mitbewegten Luft verhältnismäßig lang oder wenn schon von
vornherein die Strömungsenergie des Luftschleiers aus irgendwelchen Gründen nicht
allzu groß ist.
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In Fig. 1 ist die Luftströmung bei bekannten Ausführungen dargestellt.
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Der Luftschleier a, der durch die Öffnung b zutritt und durch
die Öffnung c abströmt, trennt den mit warmer Luft erfüllten Raum d vom Außenraum
e, in dem sich kalte Luft befindet. Innen nimmt der Schleier die durch die Pfeile
f angedeutete »innere Mitreißluft« mit sich; außen schleppt er die »äußere Mitreißluft«
g mit, wobei sein Volumen und seine Querschnittsfläche auf dem Wege von b nach c
stetig zunehmen. Vermag nicht alle Schleier- und Mitreißluft durch die Öffnung c
abzuströmen, so kehrt unter Umständen ein Teilstrom hin den Raum
d zurück. Ein zweiter Teilstrom i tritt in den Außenraum über, wenn durch
den Kanal k nicht mindestens ebensoviel Luft abgesaugt wird, wie durch die Öffnungen
b und l
und als äußere Mitreißluft g zum Schleier gelangt.
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Zwischen dem Luftschleier und der beiderseitigen Mitreißluft besteht
ein Temperaturgefälle von innen nach außen. Die innere Mitreißluft wird dadurch
entlang des Weges, auf dem sie den Schleier begleitet, kälter, die äußere Mitreißluft
wärmer.
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Im allgemeinen wünscht man nicht, daß der kälter gewordene Teilstrom
h das Behandlungsgut im Raum d berührt, da er den Behandlungsprozeß des dort befindlichen
Gutes stören kann. Ob ein Teilstrom h entsteht - anders gesagt, ob im Raum dein
vom Luftschleier a angetriebener großer Wirbel kreist -, hängt von der Gestalt des
Raumes d und von der Lage und Größe der Offnung Z ab. Ebenso richtet sich die Lage
und Form. des Wirbels nach diesen Gegebenheiten. Ein Wirbel entsteht z. B. nicht,
wenn man durch k sehr viel Luft absaugt und durch die ganze Begrenzung
m hindurch Luft in den Raum d eintreten läßt.
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Diese Möglichkeit, das Entstehen eines Wirbels (manchmal auch mehrerer)
im Raum d zu verhindern, ist selten gegeben. In der Regel ist m eine undurchlässige
Wand oder ein Luftschleier, oder man wünscht nicht, daß im Raum d nur Längsströmung
herrscht.
Ganz anders ist das Bild bei Anwendung der Erfindung,
für die Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel gibt.
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Neben demAbsaugeschacht k ist ein Umlenkraum n angeordnet,
dessen Wände dem Strom die gewünschte Richtung geben. Die Wände können verstellbar
und z. B. als Klappen ausgebildet sein, wie mit o angedeutet ist. Der Strom h bildet
einen schmalen Wirbel und stellt eine Zwischenschicht zwischen dem Schleier
a und dem Raum d dar. Diese Schicht bringt den eben genannten Vorteil
und erschwert überdies das Wandern von Wärme nach außen aus folgenden Gründen: Erstens
berührt die innen an den Schleier a grenzende Luft die (nicht gezeichneten) Heizkörper
im Raum d nicht mehr unmittelbar. Sie kann also nur noch auf Umwegen Wärme empfangen,
und das erschwert die Wärmebewegung nach außen beträchtlich.
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Zweitens hat der Luftstrom h nur eine verhältnismäßige kleine Berührungsfläche
mit der Innenluft. Er kann daher von der Innenluft auch nur verhältnismäßig wenig
Wärme aufnehmen.
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Drittens muß Wärme, die vom Raum d nach außen dringen will, durch
Vermischen von Luftteilchen zuerst an den Strom h und dann an den Luftschleier
a
übergehen. Auch dieser zweimalige Wärmeübergang, gegenüber bisher einmaligem,
hemmt das Wandern der Wärme.
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Und schließlich wird der Strom h auf dem verhältnismäßig kurzen Weg,
den er nach der Erfindung macht, weniger stark abgebremst als auf einer langen Strecke.
Er kehrt also mit höherer Geschwindigkeit zum Schleier zurück und hat daher einen
geringeren Geschwindigkeitsunterschied gegenüber dem Schleier als sonst. Die Ströme
mischen sich dadurch auch weniger, und es wandert weniger Wärme von Strom h zum
Strom a.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt Fig. 3.
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In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Kreisstrom h nicht
- oder nicht allein - vom Luftschleier a antreiben zu lassen, sondern zum Bewegen
des Stromes einen besonderen Ventilator p zu benutzen. Der Strom kann dann beispielsweise
in der Umführung n so beschleunigt werden, daß er die öfF-nung q als Strahl
r verläßt und als zweiter Abschirmschleier wirkt. Ein solcher Strahl läßt
sich besser in die Richtung lenken, die man ihm geben will, als ein mehr oder weniger
sich selbst überlassener Strom, und man kann ihm die Geschwindigkeit erteilen, bei
der das ganze System »Raum d plus Abschirmvorrichtung« die wenigste Wärme verliert.
Es läßt sich zeigen, daß diese Geschwindigkeit unterhalb derjenigen liegt, bei der
die innere Mitreißluft f die Geschwindigkeit des Schleiers a annimmt.
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Es sind zwar Abschirmvorrichtungen bekannt, bei denen der Schleier
aus zwei parallelen und unmittelbar nebeneinander verlaufenden Schichten gleicher
Geschwindigkeit, aber verschiedener Temperatur besteht, derart, daß die an den wärmeren
Raum grenzende Schicht annähernd dieselbe Temperatur hat wie dieser Raum, und daß
die an den kälteren Raum grenzende Luft annähernd die Temperatur des kälteren Raumes
aufweist. Die Luft für die warme Schicht muß man bei diesem Verfahren in einem Kreislauf
mittels besonderer Heizkörper immer wieder aufwärmen, damit sie an der Zublasstelle
ihre Temperatur behält, es sei denn, man entläßt sie, nachdem sie einmal ihren Weg
gemacht hat. Das wäre sehr unwirtschaftlich.
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Bei dem Abschirmverfahren nach der neuen Erfindung nimmt die Mitreißluft
feine Durchschnittstemperatur an, die zwischen derjenigen des einschichtigen Schleiers
a und der Luft im Raum d liegt, aber nicht mit der Temperatur im Raum
d übereinstimmt. Der Schleier a und der Strahl r sind räumlich voneinander
getrennt und laufen annähernd gegeneinander, und man kann ihre Geschwindigkeit,
Lage und Richtung in weiten Grenzen variieren. Heizkörper zum Wiederaufwärmen der
Luft sind nicht nötig, und man hat große Freiheit in der Gestaltung der Anlagen.
So kann man z. B. den Teilstrom h zu einer zweiten Öffnung des Raumes d führen und
dort, eventuell zusammen mit einem anderen Luftstrom, als Abschirmschleier wirken
lassen.