DE3248365C2

DE3248365C2 -

Info

Publication number: DE3248365C2
Application number: DE3248365A
Authority: DE
Inventors: Owen R. Kennewick Wash. Us Moss; James K. Pasco Wash. Us Briant
Original assignee: HAZLETON SYSTEMS Inc ABERDEEN MD US
Current assignee: HAZLETON SYSTEMS Inc ABERDEEN MD US
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1982-12-28
Publication date: 1992-08-27
Also published as: CA1179482A; US4398498A; FR2519269B1; GB2115718A; GB2115718B; FR2519269A1; CH653918A5; DE3248365A1; JPS58119328A; JPH0451223B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungskammer zum Hindurchleiten eines Strömungsmittels, mit undurchlässigen, im wesentlichen vertikalen Vorder-, Hinter- und Seitenwänden sowie geschlossenen oberen und unteren Enden, einem Strö mungsmitteleinlaß in einem der Enden, einem Strömungsmittel auslaß im anderen der Enden, einer an den Einlaß angrenzenden Ablenkvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie das am Ein laß eingeleitete Strömungsmittel gegen die im wesentlichen vertikalen Wände lenkt, und mit mehreren undurchlässigen, im wesentlichen horizontalen Einsatzböden innerhalb der Kammer, wobei jeder dieser Einsatzböden mit Ausnahme des vom Einlaß am weitesten entfernt liegenden Einsatzbodens von den verti kalen Wänden durch Zwischenräume getrennt ist, die eine aus reichende Strömungsmittelströmung längs der Wände ermöglichen, damit den darunterliegenden Einsatzböden Strömungsmittel zu geführt wird, die jedoch im Vergleich zu den horizontalen Abmessungen der Einsatzböden klein sind. Eine solche Kammer wird dazu benutzt, Versuchstiere Gasen, gewöhnlich Luft, die andere Gase oder Aerosole enthält, auszusetzen; sie dient auch dazu, verschiedene Pflanzen einer solchen Behandlung zu unterziehen, und sie kann in Prozessen, beispielsweise zum Räuchern von Fleisch, eingesetzt werden.

In der US-PS 42 16 741 und in der DE-OS 30 07 946 ist eine Behandlungskammer der eingangs genannten Gattung beschrieben, in der die Aufnahmewannen von Hindernissen gegen die gleich mäßige Gasverteilung innerhalb der Kammer in Vorrichtungen zur Erzielung dieser gleichmäßigen Gasverteilung umgewandelt sind. In dieser Kammer sind zwei Stapel aus Einsatzböden im Abstand von den Kammerwänden und im Abstand voneinander längs einer Mittelebene der Kammer so angeordnet, daß Zwischenräume für eine Abwärtsströmung von Gas zwischen den Einsatzböden entstehen. Bei dieser Anordnung werden zwischen jeweils zwei Einsatzböden Wirbel erzeugt, die für eine gleichmäßige Mi schung des Gases oder des Aerosols sorgen.

Eine Kammer mit mehreren parallel aufeinander und übereinander angeordneten Aufnahmewannen ist aus der US-PS 19 77 905 bekannt. Die darin beschriebene Kammer wird als Brutkasten verwendet und zeichnet sich dadurch aus, daß die Aufnahmewannen unter schiedliche Abstände zu den jeweils benachbart angeordneten Aufnahmewannen aufweisen. Diese unregelmäßige Anordnung der Aufnahmewannen wurde experimentell so bestimmt, daß eine mög lichst gleichmäßige Strömung zwischen den Aufnahmewannen entsteht, wenn eine Luftströmung an der oberen Wand der Kammer erzeugt wird.

Behandlungskammern des in der US-PS 42 16 741 beschriebenen Typs sind in großem Umfang zum Einsatz gekommen, und sie ha ben sich als sehr erfolgreich erwiesen. Sie sind in einer Standardgröße vertrieben worden, die eine Breite von 127 cm, eine Tiefe von 124,5 cm und eine Höhe von 208,3 cm hatte; der Tierkäfig- und Behandlungsbereich hatte eine Höhe von 124,5 cm. Innerhalb der Kammer sind sechs Einsatzböden mit einer Ge samtbreite von 58,4 cm und einer Gesamtlänge von 119 cm in zwei vertikalen Säulen angebracht.

Es ist äußert wünschenswert, eine Kammer zur Verfügung zu haben, die etwa halb so breit wie die oben beschriebene Kam mer ist, damit sie durch die üblichen Türen transportiert werden kann. Außerdem wäre es erwünscht, die Böden und Käfige ebenso groß auszubilden wie in der zuvor beschriebenen Kam mer, so daß sie ausgetauscht werden können. Mit Hilfe der Erfindung soll eine diesen Anforderungen entsprechende Kammer geschaffen werden, bei der dennoch die gleichmäßige Durchmi schung erhalten werden kann, die bei der zuvor beschriebenen Kammer erhalten wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Behandlungskammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jeder Einsatzboden fast den gesamten Querschnitt der Kammer einnimmt und jeweils Zwi schenräume zu den angrenzenden vertikalen Wänden freiläßt, daß Strömungshindernisse am Rand des vom Einlaß am weitesten entfernten Einsatzbodens ausgebildet und angeordnet sind, die die Strömung des Strömungsmittels zwischen den vertikalen Wänden und diesem Einsatzboden im wesentlichen verhindern, mit Ausnahme eines Bereichs, der an eine Mittelebene der Kam mer angrenzt, und daß bei allen Zwischen-Einsatzböden, welche die Einsatzböden mit Ausnahme des vom Einlaß am weitesten entfernt liegenden Einsatzbodens und des dem Einlaß am näch sten liegenden Einsatzbodens umfassen, der offene Zwischen raum zwischen einem Rand jedes Zwischen-Einsatzbodens und seiner angrenzenden vertikalen Wand wesentlich kleiner als der Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Rändern des Einsatzbodens und seiner angrenzenden vertikalen Wand ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist der, daß anstelle der Verwendung von zwei Stapeln aus übereinander angeordneten Einsatzböden, die in horizontal im Abstand befindlichen Paa ren liegen, wie sie in der US-PS 42 16 741 beschrieben sind, ein einziger Stapel aus Einsatzböden verwendet werden kann, der im Abstand von den Kammerwänden liegt, jedoch keinen of fenen Gasströmungsweg in der Kammermitte aufweist. Zum rich tigen Lenken und Kontrollieren der Strömung sind Ablenkplat ten vorgesehen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispiels halber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt längs einer Mittelebene der Kammer parallel zu ihrer kleine ren Abmessung entlang der Linie I-I von Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt längs der Linie III-III von Fig. 1,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 1,

Fig. 5 einen vertikalen Längsschnitt eines Modells, das bei Versuchen zur Bestimmung der Zirkulation benutzt wurde, und

Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt des gleichen Modells. Die Behandlungskammern gemäß Fig. 5 und 6 beschreiben kein vollständiges Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Patentanspruch 1.

Die Kammer weist ein Gehäuse 2 auf. Innerhalb der Kammer befinden sich Einsatzböden 4, 6 und 8, die herausgenom men werden können und austauschbar sind. Der in Fig. 2 dargestellte Einsatzboden 4 ist undurchlässig, und er weist an allen vier Seiten einen Zwischenraum 10 zum Gehäuse 2 auf, der ausreichend breit ist, damit Luft oder ein anderes Strömungsmittel nach unten strömen kann, jedoch genügend schmal ist, um eine Rückzirkulation zu verhindern. Die Breite dieses Zwischenraums kann im Be reich von 5% bis 10% der Breite (der kleineren Abmessung) des Einsatzbodens liegen. Der Einsatzboden 6 ist ebenso wie der Einsatzboden 4 undurchlässig, und er weist einen Abstand vom Gehäuse 2 auf, wie aus Fig. 3 hervorgeht.

Der Zwichenraum längs einer der langen Seiten ist teil weise durch eine Ablenkplatte 12 blockiert. Der resultie rende Zwischenraum 14 zwischen dem Einsatzboden 6 und der Ablenkplatte 12 beträgt etwa ein Viertel der Breite des Zwischenraums 10. Der Einsatzboden 8 ist ebenfalls un durchlässig, und er weist (aus Zweckmäßigkeitsgründen) den gleichen Abstand von den Kammerwänden auf wie die Einsatzböden 4 und 6. Er ist jedoch teilweise von U-för migen Ablenkplatten 16 und 18 umgeben, wie in Fig. 4 am besten zu erkennen ist. Die Enden dieser Ablenkplatten haben nahe der Quermittelebene der Kammer einen Abstand voneinander, so daß Zwischenräume 20 und 22 entstehen. Diese Zwischenräume können 20 bis 30% der Länge der Kammer betragen. Der Zwischenraum 20 ist mittels einer Ablenk platte 17, die auf der der Ablenkplatte 12 gegenüberlie genden Seite angebracht ist, auf die halbe Breite des Zwischenraums 22 verringert.

Die Ablenkplatten 12 und 17 veranlassen die Luft, in einem gewissen Ausmaß quer durch die Kammer zu strömen, so daß Wirbel mitgenommen werden und die Durchmischung gefördert wird. Da diese Ablenkplatten an gegenüberlie genden Seiten angebracht sind, wird eine Hin- und Her strömung erzeugt.

Wenn die Anzahl der Einsatzböden vergrößert wird, werden zusätzliche Ablenkplatten, wie die Ablenkplatte 12, zu sammen mit denen an abwechselnden Einsatzböden auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Kammer vorgesehen.

Es ist zu erkennen, daß anstelle der Anbringung der Ab lenkplatte 12 der Einsatzboden 6 auf einer Seite näher bei der Wand des Gehäuses 2 verlaufen kann als auf der anderen Seite. Es ist jedoch zweckmäßiger, die Größe und die Position der Einsatzböden zu standardisieren und die Ablenkplatte 12 vorzusehen. Anstelle der Anbringung der Ablenkplatte 17 könnten auch die Ablenkplatten 16 und 18 so geformt sein, daß sie den Zwischenraum 20 in gleicher Weise einschränken. Auch hier ist es am zweckmäßigsten, die Ablenkplatten 16 und 18 symmetrisch auszugestalten und die zusätzliche Ablenkplatte 17 vorzusehen. Anstelle der Verwendung der Ablenkplatten 16 und 18 könnte sich der Einsatzboden 8 bis zu den Kammerwänden erstrecken, und er könnte mit geeignet bemessenen Öffnungen 20 und 22 versehen sein.

Im Betriebszustand wird Luft oder ein anderes Strömungs mittel an der Oberseite der Kammer durch den Einlaß 24 eingeleitet und von einer Ablenkvorrichtung 26 gegen die Seitenwände gelenkt. Es entsteht ein Zirkulationsmuster, das im wesentlichen dem in der US-PS 42 16 741 darge stellten Zirkulationsmuster gleicht, mit Ausnahme der Tatsache, daß keine Abwärtsströmung durch den Mittelteil der Kammer bis zum Erreichen des untersten Einsatzbodens 8 stattfindet. Das gesamte Strömungsmittel fließt vielmehr zwischen den Einsatzböden 4 und 6 und den Seitenwänden hindurch. Am Einsatzboden 8 fließt das Strömungsmittel durch die Zwischenräume 20 und 22 nach unten zum Aus laß 28. Die beschriebene Kammer erzeugt eine gleichmäßige Konzentration des Aerosols oder eines anderen Strömungs mittels in der gesamten Kammer, wie sie auch in der Kam mer gemäß der US-PS 42 16 741 erreicht wurde.

Versuchsbeispiel

Zum Nachweis der Wirksamkeit dieses Konzepts durchgeführ te Versuche werden nun beschrieben. Es wurde ein Modell der Kammer im Maßstab 1/6 für einen Betrieb mit Wasser als Hauptströmungsmittel gebaut. Unter dynamisch glei chen Bedingungen war die Geschwindigkeit des Wassers am oben liegenden Einlaß des Modells etwa 0,4 mal so groß wie die Geschwindigkeit von Luft am oberen Einlaß einer Kammer, die gemäß der US-PS 42 16 741 aufgebaut war. Bei der Entwicklung dieser zuletzt genannten Kammer erwies sich der aufgrund von Modellversuchen des gleichen Typs vorgeschlagene optimale Aufbau bei einer in voller Größe aufgebauten Kammer als korrekt. Vertikale Längs- und Querschnitte dieses Modells sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Konstruktionsideen für die Kammer wurden durch Eingeben einer 0,3 cm³-Pille aus konzentriertem Kaliumpermanganat in den Einlaßkanal getestet. Die Zirku lation wurde visuell beobachtet, und es wurden Videobän der der Farbstoffverteilung in der Modellkammer angefer tigt. Die Zirkulationsmuster, die sich dabei ergeben haben, sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Es wurde beobachtet, daß mit der dargestellten Anordnung aus Ein satzböden und Ablenkplatten gleichmäßige Bedingungen innerhalb einer sehr kurzen Zeit (weniger als 30 Sekun den) erhalten wurden.

Zur Erzielung bester Ergebnisse sollte die Kammer relativ lang und schmal sein, wobei die Breite etwa die Hälfte der Länge oder weniger betragen soll. Sie ist jedoch immer noch wirksam, wenn sie breiter ist, sogar bis zu einer quadratischen Form. Bei einer solchen Form werden zwar schließlich immer noch gleichmäßige Bedingungen er zielt, jedoch ist dazu bei einer gegebenen Luftströmung eine längere Zeitdauer bis zum Erreichen des Gleichge wichts nötig. Bei diesen breiteren Kammern werden die Ablenkplatten 12 und 17 oder äquivalente Mittel zum Einschränken der Strömung noch wichtiger.

Spezielle Ausführung

Die beste Ausführungsform der Erfindung ist eine Kammer, die etwa einer Hälfte der Kammer entspricht, die in Fig. 1 der US-PS 42 16 741 dargestellt ist. Die Kammer hat eine Länge von etwa 125,3 cm, eine Breite von 67,3 cm und eine Höhe von 127,0 cm. Die Einsatzböden 4, 6 und 8 haben eine Breite von 58,4 cm und eine Länge von 119,4 cm; ihr Abstand zum Gehäuse beträgt an allen vier Seiten 3,2 cm.

Die Ablenkplatte 12 hat eine Breite von 2,4 cm, so daß ein Zwischenraum 14 von 0,8 cm verbleibt. Die Ablenk platten 16 und 18 haben eine Breite von 3,2 cm, so daß sie den Zwischenraum 10 füllen, wo sie ihn besetzen. Die Zwischenräume 20 und 22 haben eine Länge von 31,1 cm. Die Breite der Ablenkplatte 17 beträgt 1,6 cm. Das Ge häuse besteht aus Edelstahl, und an jedem Ende ist eine Glastür angebracht, die der Tür 41 der Kammer gemäß dem US-PS 42 16 741 entspricht.

Es ist zwar eine spezielle Ausführungsform der Erfindung genau beschrieben worden, doch ist zu erkennen, daß ohne weiteres verschiedenartige Abwandlungen vorgenommen wer den können. Beispielsweise ist die Oberseite der Kammer flach dargestellt. Sie könnte jedoch auch pyramidenförmig ausgebildet sein, wie in der US-PS 42 16 741, mit der Aus nahme, daß der Einlaß über dem verwendeten einzigen Sta pel aus Einsatzböden angebracht ist. Der Fluß des Strö mungsmittels könnte auch von unten nach oben erfolgen. In diesem Fall würden die Ablenkplatten um den untersten Einsatzboden weggelassen, und ein zusätzlicher Einsatz boden, der von Ablenkplatten wie den Platten 16 und 18 umgeben ist, würde über den Käfigeinheiten auf dem Ein satzboden 4 angebracht werden. Die spezielle Ausführungs form beruht auf der Verwendung von Luft oder eines ande ren Gases, doch könnte auch eine Behandlung mit Flüssig keiten in der Kammer des gleichen Typs durchgeführt wer den. Dies ist durch die Verwendung einer mit Flüssigkeit arbeitenden Kammer als Modell für Überprüfungen des Kon zepts veranschaulicht worden.

Claims

1. Zum Hindurchleiten eines Strömungsmittels geeignete Be handlungskammer, welche enthält:

a) undurchlässige, im wesentlichen vertikale Vorder-, Hinter- und Seitenwände sowie geschlossene obere und untere Enden,
b) einen Strömungsmitteleinlaß in einem der Enden,
c) einen Strömungsmittelauslaß im anderen der Enden,
d) eine an den Einlaß angrenzende Ablenkvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie das am Einlaß eingeleitete Strö mungsmittel gegen die im wesentlichen vertikalen Wände lenkt, und
e) mehrere undurchlässige, im wesentlichen horizontale Ein satzböden innerhalb der Kammer, wobei jeder dieser Ein satzböden mit Ausnahme des vom Einlaß am weitesten ent fernt liegenden Einsatzbodens von den vertikalen Wänden durch Zwischenräume getrennt ist, die eine ausreichende Strömungsmittelströmung längs der Wände ermöglichen, damit den darunterliegenden Einsatzböden Strömungsmittel zuge führt wird, die jedoch im Vergleich zu den horizontalen Abmessungen der Einsatzböden klein sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Einsatzboden fast den gesamten Querschnitt der Kam mer einnimmt und jeweils Zwischenräume zu den angrenzenden vertikalen Wänden freiläßt, und daß Strömungshindernisse (16, 17, 18) am Rand des vom Einlaß (24) am weitesten entfernten Einsatzbodens (8) ausgebildet und angeordnet sind, die die Strömung des Strömungsmittels zwischen den vertikalen Wänden und diesem Einsatzboden (8) im wesentlichen verhindern, mit Ausnahme eines Bereichs (20, 22), der an eine Mittelebene der Kammer angrenzt, und daß bei allen Zwischen-Einsatzböden (6), welche die Einsatzböden mit Ausnahme des vom Einlaß (24) am weitesten entfernt liegenden Einsatzbodens (8) und des dem Einlaß (24) am nächsten liegenden Einsatzbodens (4) umfassen, der offene Zwischenraum zwischen einem Rand jedes Zwischen- Einsatzbodens (6) und seiner angrenzenden vertikalen Wand wesentlich kleiner als der Zwischenraum zwischen den gegen überliegenden Rändern des Einsatzbodens und seiner angrenzen den vertikalen Wand ist.

2. Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs eines Randes eines Zwischen-Einsatzbodens (6) eine Ablenkplatte (12) so angebracht ist, daß sie den Zwischenraum zwischen diesem Rand und der Kammerwand teilweise verschließt.

3. Behandlungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen-Einsatzböden (6) auf einer Seite näher bei einer vertikalen Wand des Gehäuses (2) verlaufen als auf den anderen Seiten.

4. Behandlungskammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den Rän dern der Einsatzböden (4, 6, 8) und der Kammerwand Breiten aufweisen, die im Bereich von 5% bis 10% der kleinen horizon talen Abmessung der Einsatzböden (4, 6, 8) liegen.