DE19859189A1 - Drying articles involves using turbulence tube to divide air current - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Gütern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und insbesondere Haushaltgeräte wie Wäschetrockner beziehungsweise Waschtrockner und Geschirrspülmaschinen, in denen Güter getrocknet werden.The invention relates to a method for drying goods and a device for Implementation of this method and in particular household appliances such as tumble dryers or washer dryers and dishwashers in which goods are dried become.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Haushaltwäschetrockners beschrieben, wobei sie auch zum Trocknen von anderen Gegenständen gegebenenfalls nach Anpassung der Trocknungsvorrichtung eingesetzt werden kann.In the following the invention is described using a household clothes dryer, wherein They can also be used to dry other objects, if necessary after adjusting the Drying device can be used.
Bei Haushaltswäschetrocknern wird von einem Gebläse ein erwärmter Luftstrom erzeugt, der zu der zu trocknenden Wäsche in einen Trockenraum geleitet wird. Dort nimmt sie Feuchtig keit von der Wäsche auf. Der feuchtigkeitsbeladene Luftstrom kann danach ins Freie geführt werden. Um die Umgebung nicht mit der abgeführten Feuchtigkeit zu belasten, wird bei so genannten Umlufttrocknern der feuchte Luftstrom in einen Kondensator geleitet, der den Luftstrom abkühlt und ihm durch Kondensation Feuchtigkeit entzieht. Die getrocknete Luft kann danach in einem geschlossenen Kreislauf wieder zur Trocknung der Wäsche verwen det werden.In household clothes dryers, a fan generates a heated air flow that is passed to the laundry to be dried in a drying room. There it takes moisture from washing up. The moisture-laden air stream can then be led outside become. In order not to burden the environment with the removed moisture, so called circulating air dryers, the moist air flow passed into a condenser, which Airflow cools and removes moisture through condensation. The dried air can then be used to dry the laundry in a closed cycle be det.
Üblicherweise wird eine elektrische Heizeinrichtung zum Erwärmen der Trocknungsluft ver wendet, wie es durch die DE 43 37 735 A1 bekannt ist. Die Abkühlung der feuchtigkeitsbe ladenen Trocknungsluft erfolgt üblicherweise durch Kühlung mit Umgebungsluft, wobei zur Trennung von Prozeßluft und Kühlluft ein Wärmetauscher vorgesehen sein kann. Dieses Prinzip weist insbesondere die folgenden Nachteile auf. Aufgrund der Verwendung einer Heizeinrichtung, die zudem nur von Luft gekühlt wird, besteht die Gefahr einer Überhitzung und eines Gerätebrands. Diese Gefahr besteht insbesondere, wenn der Luftstrom durch Verstopfung eines Luftkanals oder durch Ausfall des Gebläses abnimmt und der Heizein richtung weniger Wärme entzieht. Darüber hinaus kann die Heizeinrichtung aufgrund von Überhitzung zerstört werden oder durch Ansprechen einer Temperatursicherung ausfallen. Bei der üblichen Verwendung von irreversiblen Temperatursicherungen wird in der Regel nachteiligerweise ein vollständiger Austausch der Heizeinrichtung wie bei einer zerstörten Heizeinrichtung nötig. Ferner wird mit der Kühlluft nachteiligerweise Abwärme aus dem Ge rät in die Umgebung abgeführt, die den Energieverbrauch erhöht.An electrical heating device is usually used to heat the drying air applies, as is known from DE 43 37 735 A1. The cooling of the moisture loaded drying air is usually carried out by cooling with ambient air, whereby Separation of process air and cooling air a heat exchanger can be provided. This Principle has the following disadvantages in particular. Because of the use of a Heating equipment, which is also only cooled by air, there is a risk of overheating and a device fire. This is especially dangerous if the airflow through Clogging of an air duct or due to fan failure decreases and the heater draws less heat. In addition, the heater due to Overheating can be destroyed or fail due to the activation of a temperature fuse. The usual use of irreversible temperature fuses is usually disadvantageously, a complete replacement of the heating device as with a destroyed one Heating device necessary. Furthermore, the cooling air is disadvantageously waste heat from the Ge advises to dissipate into the environment, which increases energy consumption.
Weiterhin ist durch die DE 40 23 000 A1 ein Haushaltswäschetrockner bekannt, bei dem die Erwärmung der Trocknungsluft und die Abkühlung der feuchtigkeitsbeladenen Abluft zur Energieeinsparung mittels einer Wärmepumpe erfolgt. Dieses Verfahren weist insbesondere den Nachteil auf, daß ein sehr hoher gerätetechnischer Aufwand erforderlich ist, der die Ko sten erhöht und die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.Furthermore, a household laundry dryer is known from DE 40 23 000 A1, in which the Heating of the drying air and cooling of the moisture-laden exhaust air Energy is saved by means of a heat pump. This method particularly points out the disadvantage that a very high expenditure on equipment is required, the Ko most increased and reliability impaired.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrich tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein hohes Maß an Ausfall- und Betriebssi cherheit bieten und einfach zu realisieren sind.The present invention has for its object a method and a Vorrich tion of the type mentioned to create a high level of failure and operational security offer security and are easy to implement.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem ein Luftstrom zur Auf teilung in eine wärmere Luftfraktion und eine kältere Luftfraktion in ein Wirbelrohr geleitet wird, die wärmere Luftfraktion in Berührung mit den Gütern zur Aufnahme von Feuchtigkeit gebracht wird und danach mittels der kälteren Luftfraktion zur Kondensation von in der er hitzten Luftfraktion enthaltener Feuchtigkeit gekühlt wird, sowie durch eine Vorrichtung ge löst, mit einem Wirbelrohr zur Aufteilung eines mittels eines Luftförderers in das Wirbelrohr geleiteten Luftstroms in eine wärmere Luftfraktion und eine kältere Luftfraktion, einem Trok kenraum zur Aufnahme der zu trocknenden Güter, in den die wärmere Luftfraktion geleitet wird, und einem Kondensator, in dem die wärmere Luftfraktion nach Durchgang durch den Trockenraum mittels der kälteren Luftfraktion zur Kondensation von in der erhitzten Luftfrak tion enthaltener Feuchtigkeit gekühlt wird.According to the invention, this object is achieved by a method in which an air flow is applied division into a warmer air fraction and a colder air fraction into a vortex tube the warmer air fraction in contact with the goods to absorb moisture is brought and then by means of the colder air fraction for the condensation of in the heated air fraction containing moisture is cooled, and ge by a device solves, with a vortex tube to split an air conveyor into the vortex tube conducted airflow into a warmer air fraction and a colder air fraction, a trok kenraum for receiving the goods to be dried, into which the warmer air fraction is directed and a condenser in which the warmer air fraction after passing through the Drying room using the colder air fraction to condense in the heated air fraction tion contained moisture is cooled.
Wirbelrohre, die auch als Ranque-Hilsch-Wirbelrohre bezeichnet werden, bestehen im we sentlichen aus einer Wirbelkammer, in die üblicherweise Luft tangential eingeleitet wird. Aus dem Zentrum des sich in der Wirbelkammer bildenden Luftwirbels wird eine kältere Luftfrak tion abgezogen, wobei sich im Randbereich des Luftwirbels eine wärmere Luftfraktion sam melt, die ebenfalls abgeführt wird. Auf diese Weise kann mit sehr geringem konstruktiven Aufwand und insbesondere ohne bewegliche Teile ein Luftstrom in eine wärmere und eine kältere Luftfraktion getrennt werden. Durch den Stand der Technik sind zwar zahlreiche An wendungen derartiger Wirbelrohre bekannt, jedoch wird in sämtlichen Fällen einzig deren Kühlleistung genutzt. Beispielsweise offenbart die DE 91 06 069 U1 einen Getränkekühl schrank mit Wirbelrohr, bei dem die kältere Luftfraktion in den Kühlraum und die wärmere Luftfraktion als Abwärme in die Umgebung geleitet wird.Vortex tubes, which are also referred to as Ranque-Hilsch vortex tubes, exist in the we sentlich from a vortex chamber into which air is usually introduced tangentially. Out the center of the vortex forming in the vortex chamber becomes a colder air frac tion deducted, with a warmer air fraction sam in the edge region of the air vortex melt, which is also removed. This way it can be done with very little constructive Effort and in particular without moving parts an airflow into a warmer and a colder air fraction can be separated. Due to the state of the art, there are numerous types uses of such vortex tubes are known, but in all cases only their Cooling capacity used. For example, DE 91 06 069 U1 discloses beverage cooling cabinet with swirl tube, in which the colder air fraction in the refrigerator and the warmer Air fraction is discharged into the environment as waste heat.
Bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere durch die Verwendung eines Wirbelrohres im wesentlichen folgende Vorteile erzielen. Da Wirbelrohre einfach und ohne bewegliche Teile aufgebaut sind, ist deren Verwendung kostengünstig und führt zu einer extrem hohen Ausfallsicherheit. Ferner wird die Betriebssicherheit wesentlich erhöht, da zur Erwärmung der Luft keine Heizeinrichtung erforderlich ist. Der Luftförderer zum Betrieb des Wirbelrohres kann vorteilhafterweise auch zum Umwälzen der Trocknungs luft verwendet werden, so daß kein zusätzliches Gebläse erforderlich ist. Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine direkte Heizleistung eingebracht, und es wird we nig Abwärme erzeugt.In the present method according to the invention, the Using a vortex tube essentially achieve the following advantages. Because swirl tubes are constructed simply and without moving parts, their use is inexpensive and leads to extremely high reliability. Operational safety also becomes essential increased since no heating device is required to heat the air. The air conveyor to operate the vortex tube can advantageously also to circulate the drying air can be used so that no additional fan is required. Furthermore, at the method according to the invention introduced no direct heating power, and we will little waste heat generated.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das Einleiten des Luftstroms in das Wirbelrohr durch ein Gebläse beziehungsweise einen Verdichter vor dem Wirbelrohr erfolgen. Ferner kann zur Veränderung der Betriebsweise und der Temperaturverhältnisse der Luftstrom durch das Wirbelrohr hindurchgesogen werden, indem wenigstens ein Luftförderer in Strömungsrich tung hinter dem Wirbelrohr angeordnet wird.In the present invention, the introduction of the air flow into the vortex tube can be carried out a blower or a compressor in front of the vortex tube. Furthermore, to change the mode of operation and the temperature conditions of the air flow through the Vortex tube are sucked through by at least one air conveyor in the flow direction device is arranged behind the vortex tube.
Die Kühlung der wärmeren Luftfraktion mittels der kälteren Luftfraktion zur Kondensation der mitgeführten Feuchtigkeit kann in einem Wärmetauscher erfolgen, wodurch die beiden Luft fraktionen getrennt gehalten werden können. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß bei der Kondensation die kältere Luftfraktion Feuchtigkeit von der wärmeren aufnimmt. Die kältere Luftfraktion kann nach Durchtritt durch den Wärmetauscher ins Freie geleitet wer den, ohne viel Feuchtigkeit mitzuführen.The cooling of the warmer air fraction by means of the colder air fraction to condense the entrained moisture can take place in a heat exchanger, causing the two air fractions can be kept separate. In this way it can be prevented that during condensation, the colder air fraction absorbs moisture from the warmer. The colder air fraction can be led outside after passing through the heat exchanger that without carrying a lot of moisture.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die mit Feuchtigkeit beladene wärmere Luftfrak tion durch einfache Vermischung mit der kälteren Luftfraktion gekühlt. Die beiden Luftströme müssen zu diesem Zweck nur in einem Raum zusammengeführt beziehungsweise gemischt werden. Dieser Raum kann - wie aus der Verfahrenstechnik bekannt - zur Verbesserung der Feuchtigkeitsabscheidung Füllkörper wie beispielsweise Raschigringe enthalten, die die Oberfläche zur Kondensation vergrößern. Die Kondensation kann daher durch Vermischung der Luftströme vorteilhafterweise mit sehr geringem Aufwand und bei geringem Platzbedarf erreicht werden.In an advantageous embodiment, the warmer air frak laden with moisture tion by simply mixing it with the colder air fraction. The two air flows for this purpose only have to be merged or mixed in one room become. As known from process engineering, this room can be used for improvement the moisture separation contain packing such as Raschig rings that the Enlarge surface area for condensation. The condensation can therefore be mixed the air streams advantageously with very little effort and with a small footprint can be achieved.
Die beiden Luftfraktionen und der in das Wirbelrohr geleitete Luftstrom können einen ge schlossenen Kreislauf bilden. Durch den geringen Wärmeeintrag ist es einfacher möglich, die Luftströme in einem vollständig geschlossenen Kreislauf zu führen, bei dem die beiden Luftfraktionen bei der Kondensation nicht getrennt gehalten werden müssen und die Feuch tigkeit wie oben beschreiben vorteilhafterweise durch einfache Vermischung der beiden Luftfraktionen kondensiert werden kann. Eine durch den Betrieb des Verdichters erzeugte Temperaturerhöhung kann in diesem Fall auf herkömmliche Weise durch Kühlung mit Um gebungsluft abgeführt werden.The two air fractions and the air flow directed into the vortex tube can be a ge form a closed cycle. The low heat input makes it easier to to conduct the air flows in a completely closed cycle, in which the two Air fractions during condensation do not have to be kept separate and the humid activity as described above advantageously by simply mixing the two Air fractions can be condensed. One generated by the operation of the compressor In this case, the temperature can be increased in a conventional manner by cooling with Um ambient air can be removed.
Die Erfindung kann ebenso vorteilhaft bei Geschirrspülmaschinen eingesetzt werden.The invention can also be used advantageously in dishwashers.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Darin zeigen Further details, features and advantages of the invention result from the following Description of an embodiment with reference to the drawings. In this demonstrate
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Wirbelrohres zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren und Fig. 1 is a schematic sectional view of a vortex tube for use in the inventive method and
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 is a schematic view of an apparatus for performing the inventive method.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Wirbelrohrs 1. Dieses weist eine im wesentlichen zylindrische Wirbelkammer auf, in die durch einen Einlaß 2 Luft derart eingeleitet wird, daß sich im Inneren ein Luftwirbel ausbildet. Im Zentrum des Wirbels sammelt sich dabei eine im Vergleich zur Einlaßtemperatur kältere Luftfraktion 3, die durch einen Auslaß nach rechts abgeführt wird. An der Innenwand der Wirbelkammer bildet sich außerdem eine wärmere Luftfraktion 4 aus, die durch einen gegenüberliegenden Auslaß nach links abgeleitet wird. Fig. 1 shows schematically the construction of a vortex tube 1. This has an essentially cylindrical swirl chamber, into which air is introduced through an inlet 2 such that an air swirl is formed in the interior. In the center of the vortex, an air fraction 3 colder than the inlet temperature collects, which is discharged to the right through an outlet. A warmer air fraction 4 is also formed on the inner wall of the swirl chamber and is discharged to the left through an opposite outlet.
In Fig. 2 ist schematisch der Aufbau eines Haushaltwäschetrockners dargestellt, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Der Wäschetrockner weist einen Trocken raum 7 zur Aufnahme der zu trocknenden Wäschestücke auf. Der Trockenraum 7 kann eine Wäschetrommel sein, die für einen besseren Feuchtigkeitsaustausch zwischen den Wä schestücken und der wärmeren Luftfraktion 4 aus dem Wirbelrohr 1 in regelmäßigen Ab ständen bewegt beziehungsweise gedreht wird.In Fig. 2, the structure of a household clothes dryer is shown schematically, which works according to the inventive method. The dryer has a drying room 7 for receiving the items to be dried. The drying room 7 can be a laundry drum, the pieces for a better moisture exchange between the laundry and the warmer air fraction 4 from the vortex tube 1 is moved or rotated at regular intervals.
Ein Verdichter 9 leitet in das Wirbelrohr 1 Luft ein, die von diesem in die kältere Luftfraktion 3 und die wärmere Luftfraktion 4 getrennt wird. Die wärmere Luftfraktion 4 wird in den Troc kenraum 7 geleitet. Dort nimmt sie von den zu trocknenden Wäschestücken Feuchtigkeit 11 auf. Die den Trockenraum 7 verlassende und mit Feuchtigkeit 11 beladene Luft 5 und die kältere Luftfraktion 3 werden in einen Kondensator 8 geleitet. Dort wird die mit Feuchtig keit 11 beladene Luft 5 mit der kälteren Luftfraktion 3 vermischt und auf diese Weise abge kühlt. Durch die Abkühlung kondensiert die mitgeführte Feuchtigkeit 11. Die Kondensation wird durch Füllkörper im Mischraum des Kondensators 8 unterstützt. Das Kondensat 11 wird von einer Kondensatpumpe 10 aus dem Kondensator 8 abgeführt. Ferner werden die beiden Luftströme 3 und 5 im Kondensator 8 zu einem gemeinsamen Luftstrom 6 zusammenge führt, der wieder dem Verdichter 9 zugeführt wird.A compressor 9 introduces air into the vortex tube 1 , which is separated from it into the colder air fraction 3 and the warmer air fraction 4 . The warmer air fraction 4 is passed into the drying chamber 7 . There it absorbs moisture 11 from the laundry items to be dried. The air 5 leaving the drying room 7 and loaded with moisture 11 and the colder air fraction 3 are passed into a condenser 8 . There is provided with moisture-laden air ness 11 5 mixed with the colder air fraction 3 and cools abge in this way. The entrained moisture 11 condenses as a result of the cooling. The condensation is supported by packing in the mixing chamber of the capacitor 8 . The condensate 11 is discharged from the condenser 8 by a condensate pump 10 . Furthermore, the two air flows 3 and 5 in the condenser 8 lead to a common air flow 6 , which is fed back to the compressor 9 .
Auf diese Weise wird ein geschlossener Kreislauf erreicht, bei dem keine erwärmte oder mit Feuchtigkeit beladene Luft in die Umgebung abgeleitet wird. Da keine Heizeinrichtung benö tigt wird, ist die Gefahr einer Überhitzung oder gar eines Brands stark verringert. Durch den sehr einfachen Aufbau des Wirbelrohres insbesondere ohne bewegliche Teile und die gerin ge Anzahl an weiteren Komponenten wird eine sehr hohe Zuverlässigkeit erreicht.In this way, a closed cycle is achieved in which no heated or with Moisture-laden air is discharged into the environment. Since no heating device is required the risk of overheating or even a fire is greatly reduced. By the very simple construction of the vortex tube especially without moving parts and the gerin The number of other components ensures a very high level of reliability.
Alternativ zur Vermischung der wärmeren mit der kälteren Luftfraktion können diese beiden Luftströme 3 und 5 im Kondensator 8 durch eine Wärmeübergangswand (nicht dargestellt) voneinander getrennt geführt sein. Beide Luftströme können nach dem Wärmeaustausch gemeinsam oder getrennt ins Freie geführt sein. Dann muß der Verdichter 9 seine Luft ebenfalls wieder aus dem Freien entnehmen.As an alternative to mixing the warmer and the colder air fractions, these two air streams 3 and 5 can be guided separately from one another in the condenser 8 by a heat transfer wall (not shown). After the heat exchange, both air flows can be led outside together or separately. Then the compressor 9 must also take its air out of the open again.
Claims (4)
- - ein Luftstrom zur Aufteilung in eine wärmere Luftfraktion (4) und eine kältere Luft fraktion (3) in ein Wirbelrohr (1) geleitet wird,
- - die wärmere Luftfraktion (4) in Berührung mit den Gütern zur Aufnahme von Feuchtigkeit gebracht wird und danach
- - mittels der kälteren Luftfraktion (3) zur Kondensation von in der erhitzten Luft fraktion (5) enthaltener Feuchtigkeit (11) gekühlt wird.
- - An air stream for division into a warmer air fraction ( 4 ) and a colder air fraction ( 3 ) is passed into a vortex tube ( 1 ),
- - The warmer air fraction ( 4 ) is brought into contact with the goods to absorb moisture and then
- - By means of the colder air fraction ( 3 ) for the condensation of the heated air fraction ( 5 ) contained moisture ( 11 ) is cooled.
- - einem Wirbelrohr (1) zur Aufteilung eines mittels eines Luftförderers (9) in das Wirbelrohr (1) geleiteten Luftstroms in eine wärmere Luftfraktion (4) und eine käl tere Luftfraktion (3),
- - einem Trockenraum (7) zur Aufnahme der zu trocknenden Güter, in den die wär mere Luftfraktion (4) geleitet wird, und
- - einem Kondensator (8), in dem die wärmere Luftfraktion (5) nach Durchgang durch den Trockenraum (7) mittels der kälteren Luftfraktion (3) zur Kondensation von in der erhitzten Luftfraktion (5) enthaltener Feuchtigkeit (11) gekühlt wird.
- - A vortex tube ( 1 ) for dividing an air flow conducted by means of an air conveyor ( 9 ) into the vortex tube ( 1 ) into a warmer air fraction ( 4 ) and a colder air fraction ( 3 ),
- - A drying room ( 7 ) for receiving the goods to be dried, in which the warmer air fraction ( 4 ) is passed, and
- - A condenser ( 8 ) in which the warmer air fraction ( 5 ) is cooled after passing through the drying room ( 7 ) by means of the colder air fraction ( 3 ) for condensing moisture ( 11 ) contained in the heated air fraction ( 5 ).
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2003028520A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-10 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Gas-heated dishwasher |
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1998
- 1998-12-21 DE DE19859189A patent/DE19859189A1/en not_active Withdrawn
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WO2003028520A1 (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-10 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Gas-heated dishwasher |
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