DE3808307C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Deckenluftauslaß, mit einem Drallrohr und einem darin konzentrisch angeordneten Kernrohr, mit mehreren in dem von beiden Rohren gebildeten Innenring­ raum radial angeordneten Drallschaufeln, mit einem das Drall­ rohr unter Bildung eines Außenringraumes konzentrisch umge­ benden Mantelrohr, wobei der Außenringraum mittels einer Ver­ stelleinrichtung zu öffnen, zu drosseln und zu schließen ist, mit einem am Luftaustrittsende des Kernrohres angeordneten Luftumlenkkörper und mit einem trompetenartigen Luftausström­ flansch.

Es ist ein derartiger Deckenluftauslaß bekannt, bei welchem das Mantelrohr mit dem Drallrohr einen lufteintrittsseitig und luftaustrittsseitig offenen Außenringraum bildet, dem luft­ eintrittsseitig eine Radialringblende zugeordnet ist, welche den Außenringraum für den Kühlfall schließt. Mit der Verstell­ einrichtung für die Radialringblende ist der als Prallscheibe ausgebildete Luftumlenkkörper am Luftaustrittsende des Kern­ rohres gekoppelt. Wenn sich die Radialringblende in Schließ­ stellung befindet, gibt die Prallscheibe das Luftaustritts­ ende des Kernrohres frei, so daß der austretende Luftstrom horizontal nach außen abgelenkt wird und den Coanda-Effekt unterstützt, nämlich die Horizontalumlenkung des aus dem Drallrohr austretenden Luftstromes infolge eines sich im Um­ lenkbereich des trompetenartigen Luftausströmflansches ein­ stellenden Unterdruckes. Auf diese Weise dringt die kühle Zu­ luft wunschgemäß nur mit geringer Eindringtiefe in den zu be­ lüftenden Raum ein. Dagegen wird der Coanda-Effekt im Heiz­ fall wunschgemäß aufgehoben und eine hohe vertikale Eindring­ tiefe in den Raum gewährleistet. Denn im Heizfall öffnet die Radialringblende den Außenringraum und schließt die Prall­ scheibe das Luftaustrittsende des Kernrohres, so daß die warme Zuluft im wesentlichen umlenkungsfrei aus dem Drallrohr und dem Außenringraum, folglich auch aus dem Luftausströmflansch senkrecht nach unten austritt. - Dieser bekannte Deckenluft­ auslaß hat sich an sich bewährt, ist jedoch in verschiedener Hinsicht verbesserungsbedürftig. Zunächst einmal stört die in strömungstechnischer Hinsicht ungünstige Anordnung sämt­ licher Einbauteile in dem Mantel- bzw. Außenrohr. Aus dieser Unterbringung der Einbauteile resultiert zugleich eine raum­ aufwendige Bauweise, die eine Querschnittsreduzierung - näm­ lich auf den Drallrohrquerschnitt - für den Kühlfall verlangt. Hinzu kommt, daß ein erhöhter Schallpegel in Kauf genommen werden muß, weil im Kühlfall der aus dem Drallrohr austre­ tende Luftstrom im Zuge seiner Horizontalablenkung den von dem Außenringraum gebildeten Zwischenraum überbrücken muß. Daraus resultiert einerseits eine Schwächung des Coanda- Effektes im Bereich des trompetenartigen Luftausströmflansches, besteht andererseits Abrißgefahr als Geräuschquelle am Aus­ trittsende des Drallrohres. Endlich wird die Radialringblende sowohl im Kühlfall als auch im Heizfall vollflächig von dem Zuluftstrom beaufschlagt, so daß auch dadurch der Schallpegel erhöht wird und außerdem große Stellkräfte für die Axialver­ stellung der Radialringblende und der Prallscheibe erforder­ lich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckenluft­ auslaß der eingangs beschriebenen Art für insbesondere hohe Räume zu schaffen, der sich durch eine kompakte und strömungs­ günstige Bauweise bei vergleichbarer Leistung auszeichnet, ferner eine Reduzierung des Schallpegels und des Zuluftvolu­ menstromes unter Beibehaltung einer stabilen Ausblascharakte­ ristik selbst im Kühlfall gewährleistet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Deckenluftauslaß dadurch, daß das Mantelrohr mit dem Luftaus­ strömflansch und/oder mit dem Drallrohr einen außenseitig ge­ schlossenen Außenringraum bildet, daß der Luftausströmflansch eine Verlängerung des Drallrohres bildet, daß das Drallrohr oberhalb der Drallschaufeln und unterhalb der Drallschaufeln den Innenringraum mit dem Außenringraum verbindende Luftdurch­ trittsöffnungen aufweist, und daß die Verstelleinrichtung eine axiale verstellbare Axialringblende zum teilweisen oder vollständigen Verschließen der Luftdurchtrittsöffnungen ober­ halb der Drallschaufeln aufweist.

Diese Maßnahmen der Er­ findung haben zunächst einmal zur Folge, daß das Drallrohr nicht länger ein Einbauteil bildet, sondern den eigentlichen Zuluftkanal. Der Außenringraum übernimmt praktisch Bypass­ funktion für den Heizfall. Dadurch wird erreicht, daß im Kühl­ fall nicht länger eine Querschnittsreduzierung des Zuluft­ kanals bzw. Deckenluftauslasses erforderlich ist. Die Redu­ zierung der Einbauteile im Zuluftkanal ist in strömungstech­ nischer Hinsicht vorteilhaft, ermöglicht darüber hinaus eine kompaktere Bauweise für gleiche Leistung unter Reduzierung des Schallpegels für den Kühlfall. Letzteres gilt auch unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die kalte Zuluft im Kühl­ fall am Ende des Drallrohres unmittelbar in den trompeten­ artigen Luftausströmflansch eingeleitet und unter voller Aus­ nutzung des sich an der abgerundeten Innenwand des Luftaus­ strömflansches einstellenden Coanda-Effektes horizontal nach außen umgelenkt wird. Insoweit besteht also nicht länger Ab­ rißgefahr als weitere Geräuschquelle. Ferner ist die Beauf­ schlagung der Axialringblende äußerst gering, so daß insoweit keine Schallpegelerhöhung auftritt und nur kleine Stellkräfte für die Axialverstellung der Axialringblende erforderlich sind. - Überraschenderweise läßt sich bei dem erfindungsge­ mäßen Deckenluftauslaß im Kühlfall der Zuluftvolumenstrom bis auf 20% unter Beibehaltung einer stabilen Ausblascharakteristik reduzieren, und zwar unter Berücksichtigung einer gleichblei­ benden Temperaturdifferenz bis zu 12K. Stabile Ausblascha­ rakteristiken meint eine gleichmäßig verteilte Kühlung. Unter diesen Bedingungen konnte der Zuluftvolumenstrom bisher auf maximal 40% seines Wertes reduziert werden, ohne daß die Ausblascharakteristik instabil wird, und zwar stets unter Be­ rücksichtigung eines Schallpegels von ca. 40 dB(A). - Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Deckenluftauslaß der Aus­ blaswinkel des aus dem Drallrohr austretenden verdrallten Luftstromes von 0° bis ca. 90° möglich, und zwar ohne jede Axialverstellung des Luftumlenkkörpers am Luftaustrittsende des Kernrohres. Die Verstellung des Ausblaswinkels dient be­ kanntlich dazu, im Heizfall die Eindringtiefe des aus dem Drallrohr austretenden verdrallten Luftstromes in dem Raum zu erhöhen und den Deckenluftauslaß für hohe Räume und größere Temperaturdifferenzen geeignet zu machen. Die Verstellung des Ausblaswinkels gelingt bei dem erfindungsgemäßen Deckenluft­ auslaß durch das teilweise oder vollständige Öffnen der ober­ halb der Drallschaufeln angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen, so daß ein Teilvolumenstrom den Außenringraum durchströmt und durch die Luftdurchtrittsöffnungen unterhalb der Drallschau­ feln wieder in das Drallrohr eintritt. Dadurch entsteht eine Querströmung, welche orthogonal auf den verdrallten Zuluft­ strom gerichtet ist und die Ausbildung des Coanda-Effektes im Heizfall teilweise oder ganz unterbindet.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden auf­ geführt. Grundsätzlich können die Luftdurchtrittsöffnungen als Bohrungen ausgebildet sein, vorzugsweise sind sie jedoch als horizontal verlaufende Schlitze bzw. Langlöcher ausgebil­ det und ringartig angeordnet, um die Queranströmung des ver­ drallten Zuluftstromes zum Verstellen seines Ausblaswinkels bzw. zur teilweisen oder vollständigen Unterbindung des Coanda- Effektes zu optimieren. Aus dem gleichen Grunde empfiehlt die Erfindung, daß die Luftdurchtrittsöffnungen unterhalb der Drallschaufeln im Übergangsbereich von dem Drallrohr zu dem Luftausströmflansch angeordnet sind und sich auf im wesent­ lichen gleicher Höhe des Luftaustrittsendes des Kernrohres mit dem Luftumlenkkörper befinden. Der Luftumlenkkörper ist zweckmäßigerweise als Leitkegel ausgebildet und bildet einen umlaufenden Schrägschlitz vorgegebener Neigung mit dem Luft­ austrittsende des Kernrohres. Die Neigung des Schrägschlitzes ist so gewählt, daß im Kühlfall die Horizontalablenkung des aus dem Drallrohr austretenden Luftstromes und seine Anleh­ nung an den abgerundeten Luftausströmflansch zur optimalen Ausbildung des Coanda-Effektes unterstützt werden. Im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, daß der Außen­ durchmesser des Leitkegels größer als der Innendurchmesser des Kernrohres gewählt ist und der Leitkegel axial verstell­ bar ist. Dadurch läßt sich im Heizfall das Luftaustrittsende des Kernrohres schließen, so daß die Vertikalströmung der warmen Zuluft ungestört bleibt. Unabhängig davon kann jedoch die aus den Luftdurchtrittsöffnungen unterhalb der Drall­ schaufeln aus dem Außenringraum austretende Querströmung un­ schwer mit Hilfe der Axialringblende so eingestellt werden, daß ein mit vorgegebener Neigung aus dem Luftaustrittsende des Kernrohres austretender Luftstrom ohne wesentlichen Ein­ fluß bleibt. Für den Kühlfall beschreibt der aus dem Schräg­ schlitz austretende Luftstrom einen innerhalb des Luftaus­ strömflansches liegenden Kegelmantel, eben zur Unterstützung der Ausbildung des Coanda-Effektes und der daraus resultie­ renden Horizontalablenkung. - Erfindungsgemäß ist die Axial­ ringblende über ein Lochblech, welches die Funktion eines Gleichrichters für den Zuluftstrom hat, an eine Axialführung im Kernrohr angeschlossen, wobei die Verstelleinrichtung als manuell betätigbare Stellschraube bzw. -spindel ausgebildet sein oder einen Motorantrieb aufweisen kann, z. B. einen Ser­ vomotor für die Verstellung der Axialringblende.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Deckenluftauslaß in schemati­ schem Vertikalschnitt und Kühlfall,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 im Heizfall,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Linie I-I und

Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Linie II-II.

In den Figuren ist ein Deckenluftauslaß für insbesondere hohe Räume dargestellt, und zwar mit einem Drallrohr 1 und einem darin konzentrisch angeordneten Kernrohr 2, mit mehreren in dem von beiden Rohren gebildeten Innenringraum 3 radial ange­ ordneten Drallschaufeln 4, mit einem das Drallrohr 1 unter Bildung eines Außenringraumes 5 konzentrisch umgebenden Man­ telrohr 6, wobei der Außenringraum mittels einer Verstellein­ richtung 7 zu öffnen, zu drosseln und zu schließen ist. Fer­ ner weist der Deckenluftauslaß einen am Luftaustrittsende des Kernrohres 2 angeordneten Luftumlenkkörper 8 und einen trompe­ tenartigen Luftausströmflansch 9 auf. Das Mantelrohr 6 bil­ det mit dem Luftausströmflansch 9 und dem Drallrohr 1 oder nur mit dem Drallrohr 1 einen außenseitig geschlossenen Außen­ ringraum 5. Der Luftausströmflansch 9 bildet eine Verlän­ gerung des Drallrohres 1, schließt also unmittelbar an das Drallrohr 1 an und kann mit dem Drallrohr 1 eine Baueinheit sein. Das Drallrohr 1 weist oberhalb der Drallschaufeln 4 und unterhalb der Drallschaufeln 4 den Innenringraum 3 mit dem Außenringraum 5 verbindende Luftdurchtrittsöffnungen 10, 11 auf. Die Verstelleinrichtung 7 besitzt eine axiale verstell­ bare Axialringblende 12 zum teilweisen oder vollständigen Ver­ schließen der Luftdurchtrittsöffnungen 10 oberhalb der Drall­ schaufeln 4. Die Luftdurchtrittsöffnungen 10, 11 sind als ho­ rizontal verlaufende Schlitze bzw. Langlöcher ausgebildet und ringförmig angeordnet. Die Luftdurchtrittsöffnungen 11 unter­ halb der Drallschaufeln 4 sind im Übergangsbereich von dem Drallrohr 1 zu dem Luftausströmflansch 9 angeordnet und be­ finden sich auf im wesentlichen gleicher Höhe mit dem Luft­ austrittsende des Kernrohres 2 bzw. mit dem Luftumlenkkörper 8. Der Luftumlenkkörper 8 ist als Leitkegel ausgebildet und bil­ det einen umlaufenden Schrägschlitz 13 vorgegebener Neigung mit dem Luftaustrittsende des Kernrohres 2. Der Außendurch­ messer D des Leitkegels 8 ist größer als der Innendurchmesser d des Kernrohres 2 gewählt. Der Leitkegel 8 kann axial ver­ stellbar sein. Der aus dem Schrägschlitz 13 austretende Luft­ strom beschreibt einen innerhalb des Luftausströmflansches liegenden Kegelmantel 14, der angedeutet ist.

Die Axialringblende 12 ist über ein Lochblech 15, nämlich Gleichrichterlochblech, an eine Axialführung 16 im Kernrohr 2 angeschlossen. Die Verstelleinrichtung 7 für die Axialring­ blende 12 kann eine manuell betätigbare Stellschraube bzw. -spindel aufweisen oder mittels eines Servomotors angetrie­ ben sein. Letzteres ist nicht gezeigt.

Der Deckenluftauslaß arbeitet wie folgt:

Kühlfall

Die Axialringblende 12 veschließt die Luftdurchtrittsöff­ ungen 10 oberhalb der Drallschaufeln 4. Die Zuluft durchströmt das Lochblech 15, Drallrohr 1 und Kernrohr 2. Der Teilvolu­ menstrom, welcher durch das Kernrohr 2 bzw. den umlaufenden Schrägschlitz 13 am Luftaustrittsende des Kernrohres 2 durch­ strömt, unterstützt die Anlehnung des verdrallten, aus dem Drallrohr 1 austretenden Luftstroms an die gekrümmte Innen­ wandung des Luftausströmflansches 9, folglich die Ausbildung des Coanda-Effektes, so daß die Horizontalablenkung optimiert wird. Dadurch wird die Strömungsstabilität bei niedrigen Vo­ lumenströmen erhöht und eine geringe Eindringtiefe der kalten Zuluft sichergestellt.

Heizfall

Die Axialringblende 12 wird so weit axial verstellt, daß die Luftdurchtrittsöffnungen 10 oberhalb der Drallschaufel 4 frei werden. Dadurch durchströmt ein Teilvolumenstrom den Außen­ ringraum 5 und tritt durch die Luftdurchtrittsöffnungen 11 unterhalb der Drallschaufeln 4 wieder in das Drallrohr 1 bzw. den Drallraum ein. Dadurch entsteht eine Querströmung ortho­ gonal zur Strömungsrichtung des verdrallten Zuluftstromes, mit deren Hilfe die Ausbildung des Coanda-Effektes - in Ab­ hängigkeit von der Positionierung der Axialringblende 12 - teilweise oder ganz unterbunden und ein Ausblaswinkel des ver­ drallten Zuluftstromes zwischen 0° und 90° realisiert werden kann. - Auf diese Weise können Raumhöhen bis zu 6 m im Kühl- und Heizfall für Temperaturdifferenzen zwischen Zuluft und Raumluft bis zu 12K beherrscht werden. Ferner wird eine Re­ duzierung des Nennvolumenstromes bis auf 20% bei stabilem Ausblasverhalten möglich.

Sowohl im Kühlfall als auch im Heizfall ist der Verlauf der Luftströmung durch Pfeile angedeutet.

Claims (7)

1. Deckenluftauslaß, mit einem Drallrohr und einem darin kon­ zentrisch angeordneten Kernrohr, mit mehreren in dem von bei­ den Rohren gebildeten Innenringraum radial angeordneten Drall­ schaufeln, mit einem das Drallrohr unter Bildung eines Außen­ ringraumes konzentrisch umgebenden Mantelrohr, wobei der Außenringraum mittels einer Verstelleinrichtung zu öffnen, zu drosseln und zu schließen ist, mit einem am Luftaustritts­ ende des Kernrohres angeordneten Luftumlenkkörper und mit einem trompetenartigen Luftausströmflansch, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (6) mit dem Luftausströmflansch (9) und/oder mit dem Drallrohr (1) einen außenseitig geschlossenen Außenringraum (5) bildet, daß der Luftausströmflansch (9) eine Verlängerung des Drallrohres (1) bildet, daß das Drallrohr (1) oberhalb der Drallschaufeln (4) und unterhalb der Drallschaufeln (4) den Innenringraum (3) mit dem Außenringraum (5) verbindende Luftdurchtritts­ öffnungen (10, 11) aufweist, und daß die Verstelleinrichtung (7) eine axial verstellbare Axialringblende (12) zum teilwei­ sen oder vollständigen Verschließen der Luftdurchtrittsöff­ nungen (10) oberhalb der Drallschaufeln (4) aufweist.

2. Deckenluftauslaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen (10, 11) als horizontal ver­ laufende Schlitze bzw. Langlöcher ausgebildet und ringartig angeordnet sind.

3. Deckenluftauslaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Luftdurchtrittsöffnungen (11) unterhalb der Drallschaufeln (4) im Übergangsbereich von dem Drallrohr (1) zu dem Luftausströmflansch (9) angeordnet sind und sich auf im wesentlichen gleicher Höhe das Luftaustrittsende des Kern­ rohres (2) mit dem Luftumlenkkörper (8) befindet.

4. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftumlenkkörper (8) als Leitkegel ausgebildet ist und einen umlaufenden Schrägschlitz (13) vor­ gegebener Neigung mit dem Luftaustrittsende des Kernrohres (2) bildet.

5. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D) des Leitkegels (8) größer als der Innendurchmesser (d) des Kernrohres (2) gewählt ist und der Leitkegel (8) axial verstellbar ist.

6. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Schrägschlitz (13) austretende Luftstrom einen innerhalb des Luftausströmflansches (9) lie­ genden Kegelmantel (14) beschreibt.

7. Deckenluftauslaß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialringblende (12) über ein Loch­ blech (15) an eine Axialführung (16) im Kernrohr (2) ange­ schlossen ist und die Verstelleinrichtung (7) als manuell betätig­ bare Stellschraube bzw. -spindel ausgebildet oder mittels eines Motors angetrieben ist.