DE29900870U1

DE29900870U1 - Vorrichtung zur Lenkung eines Fluidstromes

Info

Publication number: DE29900870U1
Application number: DE29900870U
Authority: DE
Original assignee: Rud Otto Meyer GmbH and Co KG
Current assignee: Imtech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2009-01-21

Description

Vorrichtung zur Lenkung eines Fluidstromes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lenkung eines Fluidstromes von mindestens einem Strömungsauslaß auf ein im Abstand zu diesem angeordnetes zu durchströmendes Gut.

Als solche Vorrichtungen zur Lenkung eines Fluidstromes sind im Stand der Technik herkömmliche Düsen bekannt. Diese kommen z.B. dann zur Anwendung, wenn gestapeltes oder geschüttetes Gut mit Hilfe eines konditionierten Luftstromes be- oder entfeuchtet, beheizt und/oder gekühlt werden soll. Bei derartigem Gut kann es sich zum Beispiel um Lebensmittel handeln oder um industrielle Produkte, welche sich in einer teilweise luftdurchlässigen Verpackung oder in einer Anzahl von Einzelver-

packungen, zwischen denen der Durchtritt eines Luftstromes möglich ist, befinden. Solches Gut wird für einen mehr oder weniger langen Zeitraum in einem Lagerraum auf dem Boden oder in Regalen gelagert und muß während dieser Zeit durch den genannten konditionierten Luftstrom auf definierten Bedingungen gehalten werden. Der Luftstrom wird dabei von einem zentralen Ventilator bzw. einer Klimaanlage erzeugt und mit Hilfe von Ventilatoren über einen Strömungsauslaß in den Lagerraum geführt. Damit er das zu belüftende Gut in ausreichendem Maße trifft und nicht überwiegend hieran vorbeiströmt, werden die oberen erwähnten Düsen auf den Strömungsauslaß gesetzt. Dabei ist es jedoch notwendig, daß das Gut genau in der Strömungsrichtung der Düsen angeordnet wird bzw. daß die Düsen präzise auf die jeweiligen Standorte des Gutes bzw. die Spalten und Löcher im Gutstapel ausgerichtet werden. Dies erfordert einen erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand und ist daher eine aus Kostengründen sehr ungünstige Lösung.

Ein Verzicht auf den Einsatz von Düsen oder eine bloß sehr grobe und immer gleichbleibende Ausrichtung derselben hat dagegen den Nachteil, daß in vielen Fällen ein Großteil des Luftstromes ungenutzt am Gut vorbeiströmt. Wegen der hohen Strömungswiderstände im Inneren des Gutes erfolgt die Durchströmung nicht zufriedenstellend. Ein hinreichend groß gewählter Luftstrom mag zwar die Oberfläche des Gutes gut und schnell erreichen, jedoch nicht genügend in dessen Inneres eindringen. Der innere Widerstand ist problematisch, und die Kühlung, Heizung, Be- oder Entfeuchtung kann sich im Inneren des Stapels nicht ausreichend vollziehen. Denkbar wäre diesbezüglich zwar eine Verbesserung durch Ändern von variablen Größen des Luftstromes, z.B. einem Senken der Lufttemperatur zum Zwecke der stärkeren Kühlung. Dies ist jedoch in der Praxis nicht oder jedenfalls nur in sehr engen Grenzen möglich, da das Gut in der Regel bestimmte Temperaturen und Feuchtigkeitsgrade nicht unter- oder überschreiten darf. So dürfen Lebensmitteln oftmals nicht zu

stark erwärmt oder gekühlt werden, oder es muß eine bestimmte Luftfeuchtigkeit eingehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zur Lenkung eines Fluidstromes der eingangs genannten Art auf einfache Art und Weise eine gute Ausnutzung des Luftstromes zu erzielen, die weitgehend unabhängig von der Geometrie, der genauen Position und der Art bzw. der Verpackung des zu durchströmenden Gutes ist. Ferner soll sichergestellt sein, daß auch das Innere des Gutes gleichmäßig und ausreichend vom Fluidstrom erreicht wird. Bei Einsatz eines Fluidstromes zu Zwecken der Temperierung und/oder Be- bzw. Entfeuchtung sollen ferner kurze Behandlungsdauern und geringe Investitions- und Betriebskosten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Danach enthält die Vorrichtung einen für das Fluid undurchlässigen und zumindest stellenweise flexiblen Mantel. Dieser kann derart im Raum zwischen dem Strömungsauslaß und dem Gut angeordnet werden, daß er eine Strömung des Fluides am Gut vorbei ganz oder teilweise verhindert und für eine gezielte Anströmung von ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Gutes sorgt. Durch die Flexibilität des Mantels wird dabei erreicht, daß die Vorrichtung fest an einer Stelle des Raumes aufgestellt werden kann und sich dennoch an verschiedene Geometrien und Positionen des in den Lagerraum eingestellten Gutes von selbst anpaßt. Bei Anstoßen des Gutes an die Vorrichtung beziehungsweise an den Mantel gibt es dieser nämlich aufgrund seiner Flexibilität nach und weicht zurück, ohne daß dies seine Wirkung bei der Lenkung des Fluidstromes beeinträchtigen würde und ohne daß ein Eingreifen durch Betriebspersonal hierfür erforderlich wäre. Die Flexibilität des Mantels kann dabei sowohl elastischer (nach Wegfall des Druckes wird die alte Form wieder ange-

nommen) als auch plastischer (nach Wegfall des Druckes wird die neue Form behalten) Natur sein bzw. eine Mischform beider darstellen.

Eine wichtige Anwendung der Erfindung besteht in der eingangs beschriebenen Belüftung eines Stapel- oder Schüttgutes durch einen konditionierten Luftstrom, also ein Gas. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß das Fluid eine Flüssigkeit ist, z.B. Wasser bei zu bewässernden Pflanzenstapeln.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Gemäß Anspruch 2 ist an der dem Gut zuzuwendenden Seite des Mantels eine Dichtung angeordnet. Eine solche Dichtung ermöglicht es, den Mantel unmittelbar mit der Oberfläche des Gutes in Kontakt zu bringen und dabei die Kontaktlinie bzw. Kontaktfläche gegen das Ausströmen des Fluides abzudichten. Der Fluidstrom wird somit in das Innere des Gutes hineingeleitet und kann dort von innen heraus seine optimale Wirkung entfalten. Das Problem, daß nur die Oberfläche eines Gutstapels von einem Luftstrom erreicht wird, wird hierdurch wirkungsvoll vermieden. Das zur Dichtung verwendete Material richtet sich vor allem nach der Art des zu belüftenden Gutes, mit welchem es in Kontakt kommt, und kann beispielsweise aus Gummi oder Schaumstoff bestehen. Der besondere Vorteil besteht darin, daß die Dichtung durch die Anpressung selbst erfolgt, die durch den Innendruck entsteht. Dieser Innendruck, der durch den Fluidstrom selbst entsteht, bietet den Vorteil, daß die Anpressung ohne zusätzliche dezentral erzeugte Hilfsenergie erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 3 entspricht der Mantel topologisch gesehen einer Kugeloberfläche mit mindestens zwei Öffnungen (Löchern). Im Rahmen der topologischen Beschreibung eines Körpers bzw. einer Fläche sind alle Formen zueinander

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äquivalent, die entstehen, wenn der Körper bzw. die Fläche in irgendeiner Art gekrümmt, verdreht, gedehnt, gestaucht oder verformt wird, ohne daß er/sie zerrissen wird oder daß einzelne Punkte zur Deckung gebracht werden. Eine solche topologische Beschreibung eignet sich im vorliegenden Fall besonders gut, da der zu beschreibende Mantel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in seiner Form flexibel ist, das heißt relativ beliebig gekrümmt, verdreht, gedehnt oder verformt werden kann, wobei die hierbei gleichbleibenden topologischen Eigenschaften für seine Funktion wichtig sind.

Topologisch äquivalent zu einer Kugeloberfläche mit mindestens zwei Löchern sind zahlreiche andere konkrete geometrische Formen, z.B. auch ein an beiden Enden offener Zylinder oder ein Quader mit zwei Öffnungen.

Von den genannten Öffnungen des Mantels umgibt eine bei der Anwendung der Vorrichtung den Strömungsauslaß. Dies geschieht vorzugsweise in einer dichtenden Weise, das heißt, daß keine Strömung des Fluides aus dem Inneren der (topologischen) "Kugel" nach außen gelangen kann. Die gesamte Fluidströmung gelangt somit in das Innere der "Kugel", welche sie durch das andere Loch oder die anderen Löcher wieder verläßt. Dabei werden diese anderen Löcher auf der Oberfläche des zu durchströmenden Gutes beziehungsweise in deren Nähe angeordnet, so daß der Fluidstrom direkt beim Gut austritt und vorzugsweise in das Innere des Gutes hineingeleitet wird. Diese Funktionsweise ändert sich nicht, wenn der flexible Mantel durch die jeweilige Position des eingestellten Gutes mehr oder weniger zusammengedrückt wird. Dies stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, da die optimale und gleichbleibende Durchströmung des Gutes ohne manuelle Eingriffe auch bei verschiedenen Geometrien und Positionen des Gutes gewährleistet wird.

Gemäß Anspruch 4 kann es sich bei dem Mantel im Sinne der vorliegenden Erfindung auch um einen aufblasbaren Hohlkörper handeln. Die Fül-

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lung dieses Hohlkörpers mit Gas oder Flüssigkeit unter einem bestimmten Druck verleiht dem Mantel eine bestimmte, aber nachgiebige Form mit der geforderten Flexibilität . Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung dagegen nicht im Einsatz ist, kann die Gasfüllung abgelassen werden und der Mantel ein minimales, platzsparendes Volumen einnehmen. Vorzugsweise wird die Füllung des Mantels aus dem Fluidstrom abgezweigt. Dies hat zugleich den Vorteil, daß sich der Mantel automatisch im Einsatzfalle (Strömen des Fluides) aufbläht und seine für den Einsatz vorgegebene Form annimmt.

In der konkreten Ausgestaltung nach Anspruch 5 hat der Mantel die geometrische Form eines Sackes mit einer "großen" Öffnung, durch welche der Strömungsauslaß in das Innere des Sackes geführt werden kann, sowie mit mehreren der großen Öffnung gegenüberliegenden kleineren Öffnungen. Durch diese kleineren Öffnungen kann das in den Sack eingeleitete Fluid diesen wieder verlassen. Die kleineren Öffnungen werden daher auf der Oberfläche des Gutes aufliegend angeordnet. Unter "kleineren Öffnungen" kann dabei auch verstanden werden, daß die Mantelfläche porös ist, es sich also unter Umständen um sehr viele mikroskopisch kleine Löcher handelt.

Durch die in Anspruch 6 enthaltenen Mittel zur Befestigung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an einer Wand und/oder Decke am Einsatzort fixiert werden. Hierbei kann es sich z.B. um Schnüre oder Ketten handeln, welche in Ösen oder Haken an der Wand/Decke befestigt sind. Durch eine derartige Befestigung ist es möglich, die Vorrichtung quasi "schwebend" an ihrem Einsatzort zu halten bzw. gegen eine ungewollte Verschiebung durch in den Lagerraum eingestelltes Gut zu sichern.

Nach Anspruch 7 wird die Flexibilität bzw. Steifheit des Mantels so gewählt, daß er sich unter den gegebenen Strömungsverhältnissen bei der Durchströmung mit dem Fluid auf sein maximales Volumen aufbläht.

Wenn keine Fluidströmung stattfindet, hat der Mantel daher ein minimales Volumen. Erst im Einsatzfalle nimmt er seine volle Größe an. Dabei dehnt er sich insbesondere soweit aus, bis er an das zu durchströmende Gut stößt und dicht an diesem anliegt.

Weiterhin kann gemäß Anspruch 8 bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, daß die dem Gut zuzuwendenden Öffnungen mit Verschlüssen versehen sind. Diese Verschlüsse bedecken - und verschließen damit - die Öffnungen ganz oder teilweise, wenn die Öffnungen nicht auf der Oberfläche des Gutes aufliegen. Eine solche Funktion kann auf verschiedene Weisen realisiert werden. So könnte das Gut z.B. eine entsprechende rauhe Oberflächenstruktur haben, welche beim Anlegen des Mantels auf die Oberfläche die Verschlußklappen "aufstößt". Ebenso ist es denkbar, daß die Verschlußklappen die Öffnungen verschließen, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Sackes eine bestimmte Größe überschreitet. Letzteres kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Sack nicht auf dem Gut aufliegt und die Luftströmung daher ungehindert in die Umgebung, welche gleichbleibend unter normalem Atmosphärendruck steht, gelangen kann. In diesem Falle würden also die Verschlußklappen "automatisch" schließen und den Luftstrom damit reduzieren, wenn sich die Vorrichtung nicht im Einsatz befindet. Liegt der Mantel dagegen auf dem Gut auf, so baut sich durch den Strömungswiderstand innerhalb des Gutes ein Gegendruck auf, der das Öffnen der Verschlußklappen erlaubt und damit den Luftstrom weitgehend ungehindert passieren läßt.

Der Stand der Technik und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in einer schematischen Seitenansicht die Belüftung von Gut

nach dem Stand der Technik,

Figur 2 in einer schematischen Seitenansicht eine sackförmige Vorrichtung zur Lenkung des Luftstromes,

Figur 3 in einer schematischen Seitenansicht eine entsprechende Vorrichtung mit Aufhängung,

Figur 4 in einer schematischen Seitenansicht eine entsprechende

Vorrichtung mit Staumatte, und

Figur 5 in einer schematischen Seitenansicht eine Vorrichtung mit

einem torusförmigen Hohlkörper als Mantel.

In Figur 1 ist der Stand der Technik dargestellt bezüglich der Belüftung von gestapeltem Gut 14 in einem Lagerraum, z.B. in einem Regallager. Die Belüftung geschieht durch einen in der Stirnseite des Lagerraumes angeordneten rohrförmigen Strömungsauslaß 15, welcher an eine (nicht dargestellte) Luftzuführung angeschlossen ist. Die Luftzuführung ist üblicherweise regelbar bzw. ferngesteuert verschließbar. Dabei ist die Luft im allgemeinen mit konstanten Bedingungen konditioniert, das heißt, es erfolgt keine Regelung von Luftparametern wie z.B. der Temperatur. Der Gutstapel 14 wird von der (in der Figur linken) Seite in den Lagerraum eingebracht und auf den Strömungsauslaß 15 zubewegt. Da der Luftstrom bei der dargestellten Anordnung den Gutstapel nur äußerlich umströmt, werden lange Behandlungszeiten und damit verbundene hohe Betriebskosten erzeugt. Zudem wird das Innere des Stapels nur unzureichend oder gar nicht erreicht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 2 dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Vorrichtung 100 zur Lenkung des Luftstromes, welche durch einen flexiblen Luftsack 10 gebildet wird. Dieser Luftsack 10 hat (mindestens) eine Öffnung 16, über welche er mit dem Strömungsauslaß (abgedichtet) verbunden ist. Weiterhin weist der Luftsack 10 einen luftdurchlässigen, z.B. porösen, Bereich 17 als Beaufschlagungsbereich für den Gutstapel auf. Im übrigen Bereich ist der Luftsack 10 vorzugsweise luftundurchlässig. Es kann jedoch in bestimmten

Fällen auch eine gewisse Durchlässigkeit dieser Bereiche zum Beispiel über Austrittsdüsen zur Kühlung des Raumes vorgesehen sein.

Um den Beaufschlagungsbereich 17 des Luftsackes 10 auf den Gutstapel 14 herum kann ein ausgeprägter Dichtungsbereich vorgesehen werden. Ein solcher wird teilweise bereits durch die Formgebung des Luftsakkes erreicht. Wenn letzterer nämlich die Form einer Kugel hat, dann unterliegt diese im Beaufschlagungsbereich einem gewissen Anpressdruck auf den Gutstapel, was zu der gewünschten Dichtung führt. Vorzugsweise wird ein Luftsack mit einer rechteckigen oder quadratischen Auflagefläche gewählt, welche zu einem besonders ausgeprägten Dichtungsbereich führt. Zur weiteren Abdichtung kann auch eine Wulst, ein Schaumstoffbereich, eine Gummidichtung oder dergleichen vorgesehen sein.

Im Austrittsbereich des Luftsackes kann auch ein Gitter mit geringem Luftwiderstand, eine Anzahl von kleineren Austrittsdüsen oder dergleichen vorgesehen sein. Wichtig ist es dabei, daß sich ein leichter Überdruck gegenüber der Umgebung aufbaut, um einen Anpressdruck des Luftsackes 10 an den Gutstapel 14 zu erreichen.

In Figur 3 ist zusätzlich zu der Situation in Figur 2 die Aufhängung eines Luftsackes 11 dargestellt. Um zu erreichen, daß der Luftsack 11 nicht abschlafft und zusammenfällt, sondern bereits in Arbeitsposition ist, wenn der Gutstapel 14 zum Beispiel mit einem Gabelstapler in den Lagerraum oder in das Lagerfach eingefahren wird, kann ein Aufhängung mit elastischen Schnüren 18 nach Art der Schnüre einer Befestigungsspinne für Dachlasten von Fahrzeugen vorgesehen sein. In diesem Falle kann auch ein Schließen des Ventils 19 im Strömungsauslaß 15 bei leerem Lagerfach erfolgen, da kein Luftdruck für die Aufrechterhaltung des Luftsakkes 11 notwendig ist.

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Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist eine "Staumatte" 20 vorgesehen, um immer einen ausreichenden Innendruck im Luftsack 12 auch bei fehlendem Gutstapel zu erreichen. Wenn nämlich kein solcher Gutstapel vorhanden ist, verschließt die Staumatte 20 die Austrittsöffnungen 17a des Luftsackes 12.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 5 wird ein ring- bzw. torusförmiger Hohlkörper 13 nach Art eines Schwimmringes verwendet. In diesen Hohlkörper wird zur Formgebung Luft eingeblasen. Diese Luft kann insbesondere aus dem Luftstrom, welcher durch den Strömungsauslaß 15 geführt wird, über einer Abzweigleitung 21 entnommen werden. Die Luft durchströmt somit den Hohlkörper 13 nicht, sondern füllt ihn nur. Der vom Hohlkörper gebildete zylinderförmige Innenraum dient dagegen der Führung des Luftstromes. Der ringförmige Hohlkörper 13 ist über Schnüre 18 an der Decke des Lagerraumes aufgehängt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche wie dargestellt z.B. als Luftsack oder als ringförmiger Hohlkörper ausgebildet sein kann, ist eine "automatische" Anpassung auch an unebene Oberflächen, wie sie z.B. durch unordentliche Stapelung entstehen, möglich. Ein wesentlicher Vorteil besteht dabei darin, daß durch die Zwangsführung der Luftstrom durch den Gutstapel bzw. den Gutstapelkern geführt wird, so daß eine schnelle Abkühlung auch in der Mitte des Stapels erreicht wird, was zu viel kürzeren Kühlzeiten führt. Entsprechendes gilt natürlich auch für die Vorgänge des Heizens und des Be- und Entfeuchtens. Da der Wärmeaustausch viel intensiver ist, ist auch nur eine geringere Luftmenge notwendig. Außerdem kann bei Kühllagern, die z.B. als Zwischenlager dienen, die Kapazität verringert werden, da die Durchlaufzeiten der Gutstapel kürzer sind.

Das Material des Ringes bzw. Luftsackes sollte leicht, robust und anschmiegsam sein. Hierfür eignen sich z.B. Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen und dergleichen. Vorzugsweise sollte das Material aus Sicherheitsgründen auch schwer entflammbar sein.

Bezugszeichen:	sackförmiger Mantel
10, 11, 12	ringförmiger Mantel
13	Gutstapel
14	Strömungsauslaß
15	Öffnung
16	Beaufschlagungsbereich
17	Öffnungen
17a	Schnüre
18	Ventil
19	Staumatte
20	Abzweigleitung
21	erfindungsgemäße Vorrichtung
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Claims

13 Ansprüche

1. Vorrichtung (100) zur Lenkung eines Fluidstromes von mindestens einem Strömungsauslaß (15) auf ein im Abstand zu diesem angeordnetes zu durchströmendes Gut (2),dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen für das Fluid undurchlässigen und zumindest stellenweise flexiblen Mantel (10; 11; 12; 13) aufweist, welcher derart in einem Raum zwischen dem Strömungsauslaß (15) und Gut (14) angeordnet werden kann, daß er eine Strömung des Fluides am Gut vorbei ganz oder teilweise verhindert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Gut (14) zuzuwendenden Seite des Mantels (10; 11; 12; 13) eine Dichtung angeordnet ist, welche vorzugsweise aus Gummi, Schaumstoff, einer Klett- oder einer Adhäsionsverbindung besteht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (10; 11; 12; 13) die Topologie einer Kugeloberfläche mit mindestens zwei Öffnungen hat, so daß eine Öffnung (16) den Strömungsauslaß (15) umgeben kann und die andere(n) Öffnung(en) als Beaufschlagungsbereich (17) auf der Oberfläche des Gutes (14) aufliegend angeordnet werden können.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (13) aus einem aufblasbaren Hohlkörper gebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (10; 11; 12) die Form eines Sackes hat mit einer Öffnung (16) und mehreren dieser Öffnung (16) gegenüberliegenden kleineren Öffnungen 17a.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (18) zur Befestigung an einer Wand und/oder Decke enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Mantel (10, 11, 12, 13) bei Durchströmung mit dem Fluid im wesentlichen auf sein maximales Volumen aufbläht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gut (14) zuzuwendenden Öffnungen mit Verschlüssen versehen sind, welche die Öffnungen 17a ganz oder teilweise bedecken, wenn diese nicht auf der Oberfläche des Gutes (14) aufliegen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Gut (14) zuzuwendenden Öffnungen (17a) mit einer einen bestimmten Luftdurchgangswiderstand aufweisenden Staumatte (20) abdeckbar sind, welche die Öffnungen (17a) ganz oder teilweise bedecken.