DE19806427A1 - Luftmischer zum statischen Vermischen von zwei Luftströmungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftmischer, der in Strömungsrichtung eines z. B. aufgeheizten Luftstromes in einem Strömungskanal vor einer Wärmebehandlungs­ kammer z. B. zum Trocknen von textilen Waren- oder Tissuebahnen angeordnet und zum statischen Vermischen von zwei aufeinander zu strömenden Luftströmungen unterschiedlicher Temperatur oder Qualität vorgesehen ist, wozu der Luftmischer mit Luftmischteilen versehen ist. Solche vorbekannten Mischteile sind im allgemeinen lediglich Prallbleche, die die zweite Luftströmung umlenken.

Ein dynamischer Luftmischer ist z. B. durch die US-A-4 495 858 bekannt. Dort ist in einem Rohr, das nach außen hin offen ist oder dem jedenfalls von außen Luft zuge­ führt ist, ein Ventilator angeordnet, durch den eine zweite durch den Ventilator beschleunigte Luftströmung in die erste Luftströmung eingeführt wird. Das Gehäuse des Ventilators im Strömungskanal der ersten Luftströmung und auch die Halterungen des Ventilators behindern die Strömung der ersten Luftströmung, eine verlustarme Vermischung der beiden Luftströme ist nicht möglich. Deshalb ist auch zusätzlich ein Ventilator vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wie ohne zusätzlich aufgewendete Energie zwei Luftströmungen derart einander zugeführt werden können, daß sie sich beim Kontakt selbsttätig gleichmäßig vermischen.

Ausgehend von der Vorrichtung anfangs genannter Art, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß im Strömungsquerschnitt der ersten Luftströmung ein Hohlkörper zur Aufnahme und Weiterleitung der zweiten Luftströmung vorgesehen ist. Es sollten mehrere Hohlkörper gleichmäßig über den Querschnitt des Strömungskanals der ersten Luftströmung verteilt sein, so daß allein aufgrund dieser Tatsache eine verteilte Luftzuführung der zweiten Luftströmung in den Querschnitt der ersten Luft­ strömung entsteht. Ist in weiterer Ausgestaltung des Luftmischers der Hohlkörper zu seinem Austrittsende hin innen ggf. auch außen zu einem düsenförmigen Luftaustritts­ bereich verengt, so strömt die zweite Luftströmung allein aufgrund dieser Quer­ schnittsverengung mit höherer Geschwindigkeit in die erste Luftströmung hinein, was Wirbel erzeugt, die die gewünschte Vermischung erzwingen.

Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung sind die extrem kurzen Mischungswege, die somit nur zu einem kleinen Druckverlust führen. Durch die Strahlwirkung der Düse beim Austritt aus dem Hohlkörper wird sogar der Druck des hindurchströmenden Gases zum Teil zurückgewonnen. Vorteilhaft sind also zu ver­ mischende Luftströmungen mit unterschiedlichem Druckgefälle. Dies ist z. B. der Fall beim Mischen eines unter Unterdruck stehenden Gases, z. B. nach Absaugen der Luft aus einem Siebtrommeltrockner, und einem hinzugeführten heißen Gas aus einer anderer Energiequelle, deren Strömung eine höhere Dichte, höhere Temperatur und ggf. auch einen höheren Druck aufweist.

Vorteilhaft sind u. a. also Strömungsgeschwindigkeitsunterschiede zwischen den bei­ den Luftströmungen. Diese können ohne Energiezufuhr weiterhin beeinflußt werden, indem die zweite Luftströmung mit einem höheren Druck den Hohlkörpern zufließt. Dies zu bewirken oder zu verstärken ist in einfacher Weise möglich durch Einschalten eines Diffusors z. B. unmittelbar vor dem Hohlkörper. Dadurch wird die Strömungs­ geschwindigkeit der zweiten Luftströmung vor dem Hohlkörper vermindert, der hydrau­ lische Druck jedoch erhöht, so daß beim Ausströmen der Luft aus der Düse die gewünschte höhere Luftströmung entsteht. Diese kann sogar so hoch werden, daß der im Anschluß angeordnete Ventilator getrieben wird.

Mehrere fortschrittliche Details sind an dem Luftmischer weiterhin vorgesehen. Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in chematischer Darstellung und verkleinertem Maßstab ein Siebtrommel­ trockner im Querschnitt, dessen Trommelinnenraum unter Saugzug steht mit einem Rohrleitungssystem für die erneute Beschleunigung und Aufheizung der umgewälzten Luft,

Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zu dem nach Fig. 4 mit einem der Hohlkörper in der Ansicht,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Rohr der zweiten Luftströmung im Bereich des Luft­ mischers mit den Düsen in der Ansicht von unten und

Fig. 4 einen Schnitt durch das Rohr der ersten Luftströmung im Bereich des stati­ schen Luftmischers entlang der Linie IV-IV nach der Fig. 3 mit den Zuführ­ düsen der zweiten Luftströmung ebenfalls im Querschnitt.

Ein Siebtrommeltrockner besteht aus der drehbar gelagerten Siebtrommel 1, die von außen von der zu trocknenden Bahnware 2 umschlungen ist. In dem nicht von der Ware bedeckten Bereich ist die Siebtrommel auf der Innenseite durch eine Innenab­ deckung 3 gegen Falschluft abgedeckt. Auf der Außenseite ist die Siebtrommel 1 im Trocknungsbereich von dem Luftzuführgehäuse 4 umschlungen, dem die erhitzte Trocknungsluft 5 durch ein Rohr 6 zugeführt wird. Die mit Feuchtigkeit aus der Ware 2 angereicherte Luft wird durch den Ventilator 8 aus dem Innenraum der Siebtrommel 1 abgesaugt und aufgeheizt im Kreislauf wieder dem Luftzuführgehäuse 4 zugeführt. Vorher wird ein Teil 9 der feuchten Trocknungsluft über einen Kanal abgeführt und dieser Teil mit trockner Umgebungsluft aus dem Rohr 10 zur ersten Luftströmung 11 wieder aufgefüllt. Die Regelung erfolgt über nicht dargestellte Abluftklappen.

Im Strömungsverlauf vor dem Ventilator 8 ist die abgekühlte und trockene erste Luft­ strömung wieder aufzuheizen. Dazu dient im Ausführungsbeispiel eine heiße zweite Luftströmung 12, die ggf. als Abluft aus einem anderen nicht dargestellten Energie­ aggegat mit erhöhtem Druck und Geschwindigkeit einem Mischer 13 zuströmt. Die beiden Luftströmungen stoßen hier-also senkrecht aufeinander, dies kann aber auch unter jeden beliebigem Winkel erfolgen.

Der Luftmischer 13 ist in den Fig. 2-4 in den einzelnen Querschnitten dargestellt. Es handelt sich um einen statischen Luftmischer, also um einen Luftmischer, in dem die Vermischung der beiden Luftströmungen aufgrund der eigenen innewohnende Strö­ mungsenergie möglichst vollständig von alleine erfolgen soll. Dazu ist zunächst der erste Strömungskanal 14 vorgesehen, der von der ersten Luftströmung 11 längs durchströmt ist. Diese Luftströmung hat einen Unterdruck, denn sie wird von dem Ventilator 8 angesaugt. Durch den Strömungskanal 15 fließt mit höherer Geschwindig­ keit die zweite heiße Luftströmung 12 und trifft auf die erste Luftströmung 11 in dem Luftmischer 13.

Zum gezielten Vermischen der beiden Luftströmungen sind in dem Luftmischer in Richtung der anströmenden zweiten Luftströmung 12 stirnseitig offene Hohlkörper 16 gemäß Fig. 3 und 4 mit Abstand voneinander angeordnet, so daß die erste Luftströ­ mung 11 zwischen den Hohlkörpern 16 hindurchströmen kann. Die Hohlkörper 16 sind gegen Strömungsrichtung der ersten Luftströmung 11 rund ausgebildet, damit die Luft die Hohlkörper 16 verlustfrei umfließen kann. Am gegenüberliegenden Ende weisen die lang gestreckten Hohlkörper 16 Luftaustrittsdüsen auf. Diese Luftaustrittsdüsen bestehen aus einer jeweils mittig angeordneten Hauptdüse 17, die am Ende des düsenförmig sich verengenden Hohlkörpers 16 schlitzförmig gebildet ist. An jedem Hohlkörper 16 sind noch zwei Nebendüsen 18 vorgesehen, die an den Stellen des Beginns der konischen Verengung zur Düse 17 gebildet und dort offen sind.

Wie oben gesagt, sind die Hohlkörper 16 in Richtung der anströmenden zweiten Luft­ strömung 12 stirnseitig offen ausgebildet. Der übrige Bereich des Kanals 15 ist über seinen Querschnitt durch Wandungen 21 geschlossen, so daß die heiße Luft nur ent­ sprechend der Pfeile 19 in den Bereich des Luftmischers 13 einströmen kann. Der Austritt der heißen Luft ist nur durch die Düsenöffnungen 17 und 18 möglich. Aufgrund dieser Tatsache ist eine intensive Durchmischung der beiden Luftströmungen ohne zusätzliche dynamischen Verwirbelungsaggegate gewährleistet.

Eine Steigerung dieses Effektes ist noch durch den Diffusor 20 bewirkt, der unmittel­ bar vor dem Luftmischer 13 in dem Strömungskanal 15 der zweiten Luftströmung 12 vorgesehen ist. Durch diesen wird die höhere Geschwindigkeit der zweiten Luftströ­ mung in einen höheren Druck umgesetzt, so daß damit die heiße Luft mit noch höherer Geschwindigkeit aus den Düsen in die mit Unterdruck strömende erste Luftströmung 11 ausströmt. Die dadurch entstehenden Wirbel bewirken die intensive Vermischung der Strömungen.

Claims (13)

1. Luftmischer, der in Strömungsrichtung eines z. B,. aufgeheizten Luftstromes in einem Strömungskanal vor einer Wärmebehandlungskammer z. B. zum Trocknen von textilen Waren- oder Tissuebahnen angeordnet und zum statischen Ver­ mischen von zwei aufeinander zu strömenden Luftströmungen unterschiedlicher Temperatur oder Qualität vorgesehen ist, wozu der Luftmischer mit Luftmisch­ teilen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsquerschnitt der ersten Luftströmung (11) ein Hohlkörper (16) zur Aufnahme und Weiterleitung der zweiten Luftströmung (12) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftmischer (13). mehrere Hohlkörper (16) über den Querschnitt des ersten Luftströmungskanals (14) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (16) mit Abstand voneinander zum Durchtritt für die erste Luftströmung (11) angeord­ net sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (16) zu seinem Ende hin innen einen düsenförmigen Luftaustrittsbe­ reich (17) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (16) sich über seine Höhe außen zu seinem Ende hin im Querschnitt verkleinert und z. B. im Bereich der beginnenden düsenförmigen Verengung des Hohlkörperquerschnitts, weitere z. B. beidseitig in Strömungsrichtung der ersten Luftströmung (11) ausgerichtete Luftaustrittsöffnungen (18) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft­ austrittsöffnung (17, 18) schlitzförmig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 mit einem Luftmischer, dessen Strömungskanäle unter einem Winkel aufeinander zu gerichtet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stirnseite des Hohlkörpers (16) an der Zuströmseite der zweiten Luftströmung (12) im Querschnitt offen ausgebildet ist zur Aufnahme der zweiten Luftströmung (19).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströmkanal (15) der zweiten Luftströmung (12) in der Ebene der offenen Stirnseite des Hohl­ körpers (16) zum Strömungskanal (14) der ersten Luftströmung (11) hin durch Wandungen (21) ansonsten verschlossen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der zweiten Luftströmung (11) in Richtung der Luftaustrittsöffnung (17, 18), also in Richtung der ersten Luftströmung (11), im Hohlkörper (16) vorge­ sehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (15) der zweiten Luftströmung (12) unmittelbar vor dem Bereich des Luftmischers (13) mit einem sich in Richtung des Luftmischers (13) im Quer­ schnitt erweiternden Diffusor (20) versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmquerfläche des Hohlkörpers (16) für die erste Luftströmung (11) rund ausgebildet ist und sein Querschnitt sich zu seiner Luftaustrittsöffnung (17) ver­ mindert, so daß sich der Durchtrittsquerschnitt der ersten Luftströmung (11) zwischen zwei Hohlkörpern (16) erweitert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung mit der höheren Temperatur und/oder mit dem höheren Druck dem Hohlkörper (16) zugeführt, also als die zweite Luftströmung (12) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (14, 15) der beiden Luftströmungen (11, 12) am Luftmischer (13) senkrecht oder unter einem spitzen Winkel aufeinander zu gerichtet sind.