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Vorrichtung zur Befeuchtung eines Gases Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Befeuchtung eines Gases, insbesondere zur Befeuchtung von Luft mit
Wasser, wobei die vom Gas aufgenommene Flüssigkeitsmenge in Form eines feinen Nebels
mitgeführt wird.
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Derartige Vorrichtungen werden in der Klimatisirungstechnik für sogenannte
übersättigunganlagen verwendet; sie dienen aber auch zur Befeuchtung von Materialien
und zur Nachahmung bestimmter Wetterverhältnisse im Prüfräumen. Im allgemeinen gilt
die Forderung, die in der Vorrichtung erzeugten Flüssigkeitströpfchen so fein auszubilden,
daß sie längere Zeit in dem Gas schweben können. Darüber hinaus sollen die Flüssigkeitsteilchen
allen Richtungsänderungen des Gasstromes, in dem sie sich befinden, gut folgen können.
Daraus folgt, daß die Flüssigkeitströpfchen derart fein sein müssen, daß sie sich
wie Staubteilchen verhalten.
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Für viele Anwendungszwecke kommt es ferner darauf an, daß die vom
Gas aufgenommene Flüssigkeitsmenge möglichst groß ist und zugleich ein gutes Verhältnis
des Gewichtes der vom Gas aufgenommenen Flüssigkeit gegenüber dem Gewicht der insgesamt
der Vorrichtung zugeführten Flüssigkeitsmenge erzielt wird.
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Bei einer bekannten Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft wird Wasser
auf eine sich schnell drehende glatte Scheibe mit senkrechter Drehachse aufgegeben.
Die Scheibe ist mit einem scharfen Rand versehen und in einigem Abstand von einem
Ring umgeben, der kammartig ausgebildet ist. Unterhalb der Scheibe befindet sich
ein schalenförmiger Behälter, der nach oben in einen zylindrischen Teil übergeht,
in dem sich die Scheibe und der Kammring befinden. Weiterhin sind auf der Unterseite
der Scheibe Flügel angebracht, mit deren Hilfe die Luft von unten durch Kanäle angesaugt
wird. Während das Wasser zur Befeuchtung der Luft auf die Oberseite der Scheibe
aufgegeben wird und dort bis zum Scheibenrand strömt, bleibt die angesaugte Luft
zunächst unterhalb der Scheibe und gelangt erst in dem Zwischenraum zwischen Scheibe
und Kammring mit den Wassertröpfchen in Berührung. In diesem Zwischenraum wird die
Luft gezwungen, ihre Strömungsrichtung etwa rechtwinklig nach oben zu ändern. Das
von der Scheibe abgeschleuderte Wasser, das zunächst genau senkrecht zur Strömungsrichtung
der Luft verläuft, prallt auf den Kammring und wird hier auseinandergespritzt, so
daß sich kleine Tröpfchen bilden. Die kleineren Tröpfchen sollen vom Luftstrom mitgeführt
werden und die größeren Tröpfchen in den Wasserbehälter zurückfallen. Abgesehen
davon, daß es sich bei diesem bekannten Gerät um ein Tischgerät mit kleiner Leistung
handelt, ist die getrennte Führung von Wasser und Luft bis zum Mischraum für eine
gute Anreicherung des Luftstromes mit Wassertröpfchen nicht besonders wirksam.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Bewegen und Befeuchten
von Luft erfolgt die Zuführung der Flüssigkeit innerhalb der Saugöffnung eines Ventilators.
Der Ventilator besteht im wesentlichen aus einer Scheibe und einem im Abstand davon
befindlichen Ring mit gleichem Außendurchmesser wie die Scheibe, wobei zwischen
Scheibe und Ring Schaufeln angeordnet sind, die von der Mitte zum Rand verlaufende
Kanäle bilden. In verhältnismäßig weitem Abstand ist der Ventilator von einem aus
schaufelartigen Blechen gebildeten Gitter umgeben. Während des Betriebes der Vorrichtung
befindet sich im unteren Teil des als Behälter ausgebildeten Ventilatorgehäuses
so viel Flüssigkeit, daß die Scheibe und der Ring teilweise in das Flüssigkeitsbad
eintauchen und Flüssigkeit mitnehmen. Die in die Saugöffnung des Ventilators zugeführte
Flüssigkeit wird durch dessen Schaufeln nach außen gegen das Gitter geschleudert
und zerstäubt. Der Austritt der Luft erfolgt nur auf etwa einem Drittel des Umfanges
des trommelförmigen Ventilatorgehäuses. Dies bedeutet, daß nur an der Austrittsstelle
ein Luftstrom entstehen kann, der in der Lage ist, die Flüssigkeitströpfchen mitzuführen.
Ungünstig ist auch der verhältnismäßig große Abstand zwischen Ventilator und Gitter,
wodurch die Bewegungsenergie, die die Flüssigkeit beim
Verlassen
des Ventilators besitzt, nicht voll ausgenutzt werden kann.
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Es ist ferner ein Luftbefeuchter bekannt, bei dem der Ventilator radial
verlaufende Schaufeln besitzt und an seinem Umfang zusätzlich zu den durchgehenden
radialen Schaufeln dazwischenliegende kurze Schaufeln aufweist. Die Flüssigkeit
wird teilweise bis an die Innenwand der der Saugöffnung gegenüberliegenden Scheibe
des Ventilators und teilweise in den Innenraum des Ventilators durch entsprechende
Rohre geführt. Der Ventilator ist auf einem Teil seines Umfangs von einem Prallrost
umgeben. Der Prallrost soll neben einer Zerstäubung der Flüssigkeit auch eine Umlenkung
des Luftstromes bewirken. Unvorteilhaft bei diesem Luftbefeuchter ist die Anordnung
der kurzen Schaufeln am Umfang des Ventilators, da diese Schaufeln die Entstehung
eines dünnen Feuchtigkeitsfilmes verhindern. Ungünstig ist auch die Ausbildung des
Prallrostes, da er auf Grund seiner radial zum Ventilator stehenden Leitbleche eine
Umlenkung der Luftstrahlen bewirkt.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Befeuchtung
eines Gases, bei der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung so auszubilden, daß Gas
und Flüssigkeit einen längeren Weg darin gemeinsam hindurchströmen.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Befeuchtung eines
Gases, insbesondere zur Befeuchtung von Luft mit Wasser, bei der die Flüssigkeit
einem das Gas fördernden Zentrifugalventilator zugeführt wird und Gas und Flüssigkeit
durch einen das Schaufelrad umgebenden Käfig in radialer Richtung strömen. Bei einer
solchen Vorrichtung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf der Welle des Schaufelrades
eine oder mehrere Scheiben mit gegenüber den Schaufeln überstehender scharfer Abströmkante
angeordnet sind, daß der Käfig aus Rundstäben gebildet ist und sich in geringem
gleichbleibendem Abstand vom Schaufelrad über den gesamten Umfang erstreckt und
daß in den Saugmund des Schaufelrades hineinragende Zuführungsorgane für die Flüssigkeit
vorgesehen sind.
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Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die Scheiben teilweise
als Ringe ausgebildet, wobei sich an den Innenrand der Ringe trichterartige, zum
Gaseingang gerichtete Verlängerungen anschließen. Es ist vorteilhaft, wenn die öffnungen
der mit den Trichtern ausgestatteten Ringscheiben in der Strömungsrichtung des Gases
abnehmen.
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Die Flüssigkeit, die gemeinsam mit dem Gasstrom in das Innere des
Zentrifugalventilators eingeleitet wird, gelangt auf die einzelnen Scheiben des
Ventilators und wird über die scharfen Abströmkanten in Form eines sehr feinen Flüssigkeitsfilmes
nach außen abgeschleudert. Unmittelbar nach dem Ablösen von der Abströmkante prallt
der Flüssigkeitsfilm auf den Käfig aus Rundstäben, so daß die vom Ventilator auf
die Flüssigkeit übertragene Bewegungsenergie, die im Augenblick des Ablösens von
der Abströmkante ihren höchsten Wert hat, für die Zerstäubung nahezu vollständig
ausgenutzt wird. Vorteilhaft ist hierbei der gleichbleibende dichte Abstand der
Rundstäbe vom Zentrifugalventilator und die Form der Rundstäbe selbst, die für verschiedene
Richtungen des Flüssigkeitsstrahles eine gute Aufprallfläche ergeben. Die beim Aufprallen
auf die Rundstäbe entstehenden Flüssigkeitströpfchen werden von dem im wesentlichen
in gleicher Richtung strömenden Gasstrom mitgenommen. Auf diese Weise können erhebliche
Flüssigkeitsmengen vom Gasstrom aufgenommen und somit hohe Übersättigungsgrade erzielt
werden.
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Die Verteilung der Flüssigkeit findet nicht nur am Außenrand der Scheiben,
sondern auch bereits im Innern des Zentrifugalventilators statt. Um im Innern des
Ventilators eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit zu erreichen,
enthält der Schaufelkranz vorzugsweise nur eine geringe Anzahl Schaufeln. Es ist
empfehlenswert, kurze und stark nach hinten geneigte Schaufeln zu verwenden, die
bei großer Umfangsgeschwindigkeit einen hohen Druck erzeugen. Die auf die Flüssigkeit
ausgeübte, die Vernebelung herbeiführende Kraft ist infolgedessen sehr groß.
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Die trichterartigen Verlängerungen der Scheiben dienen zur Führung
des Gases sowie zum Auffangen der dem Einlaß des Ventilators zugeführten Flüssigkeit
und begünstigen außerdem die gleichmäßige Verteilung des Gasstromes.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an Hand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt
durch eine Vorrichtung nach der Linie I-I in F i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt nach
der Linie II-II in F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt durch eine geänderte Ausführungsform
des Schaufelrades einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 ist in einem Ventilatorgehäuse
1, das mit einem Ansaugstutzen 9 und einer Deckplatte 10 versehen
ist, ein Schaufelrad 3 angeordnet, das von einer Welle 13 angetrieben wird.
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Das Schaufelrad 3 ist beidseitig mit einer senkrecht zur Welle 13
angeordneten Scheibe 4 bzw. 5 versehen. Die Scheiben 4 und 5 haben einen Durchmesser,
der größer als der Außendurchmesser der Schaufeln 6 ist, und sind mit einer scharfen
Abströmkante 12 versehen.
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Durch den Stutzen 9 wird Luft angesaugt, in die eine Flüssigkeit,
z. B. Wasser, in Form eines feinverteilten Nebels aufgenommen werden soll. Das Wasser
wird dazu mittels im Saugmund 7 des Ventilators angeordneter Zuführungsorgane 11
unter Druck in den Ventilator gespritzt. Das eintretende Wasser wird teilweise direkt
und teilweise indirekt über die Schaufeln 6 den Scheiben 4 und 5 zugeführt und längs
der scharfen Abströmkante 12 dieser Scheiben nach außen geschleudert. Das weggeschleuderte
Wasser trifft dabei auf die runden Stäbe 8 des um das Schaufelrad 3 angeordneten
Käfigs auf und wird dadurch teilweise zu einem feinen Nebel auseinandergeschlagen,
der von dem aus der Vorrichtung austretenden Luftstrom mitgeführt wird. Das nicht
vernebelte Wasser kann durch den Stutzen 2 abgelassen werden. Das Schaufelrad dreht
sich mit verhältnismäßig großer Umfangsgeschwindigkeit und weist nur wenige Schaufeln
6 von kurzer, stark nach hinten geneigter Bauart auf.
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In F i g. 3 ist eine geänderte Ausführungsform des Schaufelrades 3
dargestellt, bei der zwischen den Scheiben 4 und 5 noch zwei weitere
Scheiben 14
gleichartiger Bauart angeordnet sind, die ebenfalls eine scharfe
Abströmkante 12 aufweisen. Die Scheiben
14 sind je mit einer Verlängerung
15 versehen, die in den Saugmund 7 des Ventilators hineinragt. Diese Verlängerungen
sind derart ausgebildet, daß sie sowohl zu einer günstigen Führung der Luft als
auch zum Auffangen des Wassers dienen. Zwischen den Scheiben 4,14 und 5 sind noch
mehrere Ringscheiben 16 vorgesehen, die ebenfalls zum Abschleudern des Wassers dienen
und daher mit einer scharfen Abströmkante 12 versehen sind.
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Die Scheiben 14 und die Ringscheiben 16 sind derart angeordnet, daß
sie das Schaufelrad erheblich versteifen, so daß große Umfangsgeschwindigkeiten
zulässig sind.