DE3814233C2

DE3814233C2 -

Info

Publication number: DE3814233C2
Application number: DE3814233A
Authority: DE
Inventors: Reinhold 8877 Burtenbach De Pfaudler
Original assignee: Al-Ko Therm Maschinenfabrik 8876 Jettingen-Scheppach De GmbH
Current assignee: Al-Ko Therm Maschinenfabrik 8876 Jettingen-Scheppach De GmbH
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1988-04-27
Publication date: 1992-06-04
Also published as: DE3814233A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmittelströmen, vorzugsweise von Luftströmen, insbesondere für Lüftungs- Heizungs- oder Klimatisie rungseinrichtungen, mit einer mit wenigstens einer Auslaßöffnung und mehreren Einlaßöffnungen versehenen Mischkammer, die im Bereich zwischen den Einlaßöffnungen und der Auslaßöffnung mit wenigstens einem Mischorgan versehen ist.The invention relates to a device for mixing Fluid flows, preferably air flows, especially for ventilation, heating or air conditioning rungseinrichtung, with one with at least one Outlet opening and several inlet openings provided Mixing chamber in the area between the inlet openings and the outlet opening with at least one mixing element is provided.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-A 31 80 245 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht das Mischorgan aus einem zwar nach der Art eines Rads aufgebauten, aber stationär angeordneten Gebilde. Ein derartiges Mischorgan erzeugt dementsprechend lediglich einen Drall der Strömung. Die Folge davon ist, daß lediglich ein Seitenversatz der Teilströme innerhalb des Gesamtquerschnitts eintritt. Der hiermit erzielbare Mischeffekt ist daher vernachlässigbar.A device of this type is known from US-A 31 80 245 known. In this known device, there is Mixing element consisting of a wheel but stationary structures. Such a thing Accordingly, the mixing element only produces a swirl of the current. The consequence of this is that only a lateral offset of the partial flows within the Total cross section occurs. The one that can be achieved with this Mixing effect is therefore negligible.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß sich ein vergleichsweise guter Mischeffekt ergibt.Based on this, it is therefore the task of the present one Invention, a device of the generic type to improve with simple and inexpensive means so that there is a comparatively good mixing effect.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mischorgan als frei drehbar gelagertes, durch die es passierende Strömung antreibbares Turbinenrad ausgebildet ist.This object is achieved in that the mixing element as freely rotatable, through which there passing turbine drivable trained is.

Mit diesen Maßnahmen lassen sich die Nachteile des gattungsgemäßen Standes der Technik in vorteilhafter Weise vermeiden. Infolge der Rotation des als Mischorgan Verwendung findenden Turbinenrads ergibt sich ein vergleichsweise guter Mischeffekt.With these measures, the disadvantages of Generic prior art in an advantageous Avoid wise. As a result of the rotation of the as a mixing organ The turbine wheel used is comparatively good mixing effect.

Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann das Turbinenrad vorteilhaft als Windrad, vorzugsweise Axialwindrad, ausgebildet sein, was eine höchst einfache, übersichtliche und dennoch robuste Bauweise ergibt.Advantageous further developments and practical refinements of the overriding measures are in the subclaims specified. So the turbine wheel can be advantageous designed as a wind turbine, preferably an axial wind turbine be what a most simple, clear and nevertheless robust construction results.

Zweckmäßig kann das Turbinenrad scharfkantige vorzugsweise mit äußeren Ecken versehene Flügel aufweisen. Diese Maßnahmen unterstützen den Mischeffekt.The turbine wheel can expediently have sharp edges have wings provided with outer corners. These Measures support the mixing effect.

Eine weitere vorteilhafte Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß mehrere, vorzugsweise zwei hintereinander angeordnete Mischräder vorgesehen sind. Hiermit läßt sich auch im Falle ungünstiger Verhältnisse eine intensive Vermischung erreichen. Zweckmäßig können die hintereinander angeordneten Mischräder zur Unterstützung des Mischeffekts eine asymmetrische Anordnung ihrer Flügel sowie unterschiedliche Flügelstellwinkel aufweisen.Another advantageous advanced training for the parent Measures can consist of several, preferably two mixing wheels arranged one behind the other are provided are. This can also be used in the case of unfavorable conditions achieve intensive mixing. Appropriately can the mixing wheels arranged one behind the other an asymmetrical to support the mixing effect Arrangement of their wings and different wing opening angles exhibit.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. The following is an embodiment of the invention explained in more detail.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Lüftungsaggregats.The only figure in the drawing shows a schematic Representation of a ventilation unit.

Das der Zeichnung zugrundeliegende Lüftungsaggregat be steht aus einem mit einem schematisch angedeuteten Ven tilator 1 versehenen, ein kastenförmiges Gehäuse aufwei senden Ventilatorteil 2, einem diesem stromaufwärts vor geordneten, mit Wärmetauschern 3 versehenen Konditionie rungsteil 4 und einem diesem stromaufwärts vorgeordne ten, mit einer Filterwand 5 versehenen Filterteil 6. An das Ventilatorteil 2 schließt stromabwärts ein kanalför miger Abzug 7 an. Die Wärmetauscher 3, mit denen die vorbeiströmende Luft erwärmt oder gekühlt werden kann, sowie die Filterwand 5 erstrecken sich über den gesamten Querschnitt der zugeordneten, kastenförmigen Gehäuse, die zur Bildung entsprechender Durchgänge im Bereich der einander zugewandten Ansatzquerschnitte offen sind.The ventilation unit on which the drawing is based consists of a fan with a schematically indicated Ven 1 , a box-shaped housing having a fan part 2 , an upstream of this, provided with heat exchangers 3 conditioning part 4 and an upstream vorgeordne th, with a filter wall 5 provided filter part 6 . At the fan part 2 , a kanalför trigger 7 connects downstream. The heat exchangers 3 , with which the air flowing past can be heated or cooled, and the filter wall 5 extend over the entire cross section of the associated box-shaped housings, which are open to form corresponding passages in the region of the facing cross sections.

Das vorliegende Lüftungsaggregat wird mit von außen an gesaugter Frischluft und mit aus dem zu lüftenden Raum bzw. den zu lüftenden Räumen abgesaugter Umluft beauf schlagt, wie durch die Teilströme 8 bzw. 9 angedeutet ist. Diese Teilströme werden zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads der Wärmetauscher 3 miteinander vermischt und auf die gesamte Querschnittsfläche der Wärmetauscher 3, die hier, wie angedeutet, etwa der lichten Quer schnittsfläche der kastenförmigen Gehäuse entspricht, verteilt. Hierzu ist ein ebenfalls ein kastenförmiges Gehäuse aufweisendes, mit offenem Durchgang stromauf wärts an das Filterteil 6 angesetztes Mischteil 10 vor gesehen, in das die Teilströme 8 bzw. 9 einmünden. Hier zu ist das kastenförmige Gehäuse des Mischteils 10 mit mehreren, im Bereich der vom Filterteil 6 abgewandten Gehäuseecken vorgesehenen Einlaßöffnungen 11 bzw. 12 versehen, an die entsprechende Zuströmkanäle 13 bzw. 14 angesetzt sind. In den meisten Fällen genügen zwei Ein laßöffnungen für Frischluft bzw. Umluft. Sofern eine Mischung von mehr als zwei Teilströmen beabsichtigt sein sollte, beispielsweise von zwei aus verschiedenen Räumen abgesaugten Luftströmen mit einem Frischluftstrom oder dergleichen, können auch mehrere Einlaßöffnungen mit angesetztem Zuströmkanal vorgesehen sein, wie in der Zeichnung anhand eines mit strichpunktierten Linien an angedeuteten, einer dritten Einlaßöffnung zugeordne ten, dritten Zuströmkanals angedeutet ist.The present ventilation unit is supplied with fresh air drawn in from outside and with recirculated air extracted from the room to be ventilated or the rooms to be ventilated, as indicated by partial streams 8 and 9, respectively. These partial flows are mixed with each other to achieve a good efficiency of the heat exchanger 3 and distributed over the entire cross-sectional area of the heat exchanger 3 , which, as indicated, corresponds approximately to the clear cross-sectional area of the box-shaped housing. For this purpose, a mixing part 10 , which likewise has a box-shaped housing and has an open passage upstream of the filter part 6, is seen, into which the partial flows 8 and 9 open. Here, the box-shaped housing of the mixing part 10 is provided with a plurality of inlet openings 11 and 12 , respectively, in the region of the housing corners facing away from the filter part 6 , to which corresponding inflow channels 13 and 14 are attached. In most cases, two inlet openings for fresh air or recirculated air are sufficient. If a mixture of more than two partial flows should be intended, for example two air flows extracted from different rooms with a fresh air flow or the like, a plurality of inlet openings with attached inflow channel can also be provided, as in the drawing using a third, indicated by dash-dotted lines Inlet opening assigned, third inflow channel is indicated.

Die im Bereich einander gegenüberliegender Ecken des kastenförmigen Gehäuses des Mischteils 10 angeordneten Einlaßöffnungen 11, 12 erstrecken sich lediglich über einen Teil der jeweils zugeordneten Seitenfläche, im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa über die gesamte Breite und lediglich etwas weniger als die Hälfte der Höhe bzw. Länge des Gehäuses des Mischteils 10. Die fil terseitig offene Anschlußseite des kastenförmigen Gehäu ses des Mischteils 10 bildet eine Auslaßöffnung 15, die praktisch die gesamte Gehäusequerschnittsfläche um faßt. Diese Auslaßöffnung 15 wird mit einem über die gesamte Querschnittfläche eine gleiche Verteilung und gleiches Mischungsverhältnis aufweisenden, die bei den Teilströme 8, 9 enthaltenden Gesamtstrom 16 beauf schlagt. Der Innenraum des kastenförmigen Gehäuses des Mischteils 10 bildet dementsprechend eine Mischkammer 17, in der eine Mischung und Verteilung der Teilströme 8, 9 erfolgt.The inlet openings 11 , 12 arranged in the region of opposite corners of the box-shaped housing of the mixing part 10 extend only over part of the respectively assigned side surface, in the exemplary embodiment shown approximately over the entire width and only slightly less than half the height or length of the housing the mixing part 10 . The fil side open connection side of the box-shaped hous ses the mixing part 10 forms an outlet opening 15 , which practically covers the entire cross-sectional area of the housing. This outlet opening 15 is having an identical distribution and the same mixing ratio over the entire cross-sectional area, which strikes the total flow 16 containing the partial flows 8 , 9 . The interior of the box-shaped housing of the mixing part 10 accordingly forms a mixing chamber 17 in which the partial flows 8 , 9 are mixed and distributed.

Zur Bewerkstelligung einer besonders guten Durchmischung der beiden Teilströme 8, 9 sowie einer besonders gleichmä ßigen Querschnittsverteilung der Gesamtströmung ist die Mischkammer 17 mit einer der über den gesamten Kammer querschnitt sich erstreckenden Auslaßöffnung 15 stromaufwärts vorgeordneten Mischrad 18 versehen, das nach Art eines Axialturbinenrads bzw. Windrads ausgebil det ist. Ein derartiges Mischrad 18 kann durch die Wirkung der es durchsetzenden Strömung in Drehbewegung versetzt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Mischrad 18 mittels eines als Zwangsantrieb 23 zugeordneten Antriebsmotors zwangsangetrieben. Der Zwangsantrieb 23 wird jedoch durch die Strömung unterstützt, so daß eine vergleichsweise kleine Motorleistung und -baugröße genügen.To accomplish a particularly good mixing of the two partial flows 8, 9 and a particularly uniform cross-sectional distribution of the total flow , the mixing chamber 17 is provided with one of the cross-section extending outlet opening 15 upstream mixing wheel 18 , which is in the manner of an axial turbine or wind turbine is trained. Such a mixing wheel 18 can be set in rotation by the action of the flow passing through it. In the exemplary embodiment shown, the mixing wheel 18 is driven by means of a drive motor assigned as a positive drive 23 . However, the positive drive 23 is supported by the flow, so that a comparatively small motor power and size are sufficient.

Das Mischrad 18 ist mit auf einer zentralen Nabe 19 an geordneten Flügeln 20 versehen. Die Nabe 19 kann direkt auf der Welle 22 des Antriebsmotors 23 aufgenommen sein, der an einem gehäuseseitigen Lagerbock 21 aufgenommen sein kann. Eine fliegende Anordnung der Welle 22 mit hierauf aufgenommenem Mischrad 18 wäre denkbar. Im darge stellten Ausführungsbeispiel ist die Welle 22 zur Erzie lung einer besonders hohen Stabilität auch im Bereich ihres motorfernen Endes abgestützt. Der Lagerbock 21 ist dementsprechend zweiteilig ausgebildet. Im Falle eines als strömungsgetriebenen Turbinenrad ausgebildeten Mischrads 18 könnte die Nabe 19 einfach frei drehbar auf einer auf dem gehäuseseitigen Lagerbock aufgenommenen Achse gelagert sein. In jedem Falle steht die Welle 22 bzw. die die Nabe 19 aufnehmende Achse senkrecht zur Aus laßöffnung 15, so daß sich eine zur Auslaßöffnung 15 parallele Anordnung des Mischrads 18 ergibt. Der Durchmesser des Mischrads 18 entspricht nahezu der lichten Querschnittsweite der Mischkammer 17, selbstver ständlich abzüglich eines ausreichenden Bewegungsspiels.The mixing wheel 18 is provided with on a central hub 19 on ordered wings 20 . The hub 19 can be received directly on the shaft 22 of the drive motor 23 , which can be received on a bearing bracket 21 on the housing side. A flying arrangement of the shaft 22 with the mixing wheel 18 accommodated thereon would be conceivable. In the illustrated embodiment, the shaft 22 is supported to achieve a particularly high stability in the region of its end remote from the engine. The bearing block 21 is accordingly formed in two parts. In the case of a mixing wheel 18 designed as a flow-driven turbine wheel, the hub 19 could simply be rotated freely on an axis accommodated on the bearing block on the housing side. In any case, the shaft 22 or the axis receiving the hub 19 is perpendicular to the outlet opening 15 , so that there is an arrangement parallel to the outlet opening 15 of the mixing wheel 18 . The diameter of the mixing wheel 18 corresponds almost to the clear cross-sectional width of the mixing chamber 17 , of course less a sufficient range of motion.

Der Abstand des Mischrads 18 von der Auslaßöffnung 15 ist kleiner als der Abstand der Einlaßöffnungen 11, 12 von der Auslaßöffnung 15. Diese Ausbildung und Anord nung des Mischrads 18 gewährleistet, daß sich keine das Mischrad 18 umgehende Bypassströmung zwischen den Ein laßöffnungen 11 bzw. 12 und der Auslaßöffnung 15 ausbilden kann.The distance of the mixing wheel 18 from the outlet opening 15 is smaller than the distance of the inlet openings 11 , 12 from the outlet opening 15 . This design and arrangement of the mixing wheel 18 ensures that no bypass flow bypassing the mixing wheel 18 can form between the inlet openings 11 and 12 and the outlet opening 15 .

Das Mischrad 18 wird durch das es durchsetzende, von den Einlaßöffnungen 11, 12 zur Auslaßöffnung 15 strömende Medium und/oder dem Zwangsantrieb 23 angetrieben und bewirkt infolge dieser Drehung eine Zerhackung und Ver wirbelung der es beaufschlagenden Strömung, was zu einer intensiven Vermischung der Teilströme 8, 9 und damit zu einer über dem gesamten Querschnitt gleichmäßigen Tempe ratur- und Masseverteilung des Gesamtstroms 16 führt.The mixing wheel 18 is driven by the penetrating medium flowing from the inlet openings 11 , 12 to the outlet opening 15 and / or the positive drive 23 and, as a result of this rotation, causes a chopping and swirling of the flow acting on it, which leads to an intensive mixing of the partial flows 8 , 9 and thus leads to a uniform temperature and mass distribution of the total current 16 over the entire cross section.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mischrad 18 nach Art eines Axialwindrads ausgebildet, dessen an der zentralen Nabe 19 befestigte Flügel 20 einfach als über der Flügellänge schräg abgekantete Blechstreifen ausgebildet sein können. Hierdurch ergeben sich nicht nur eine einfache und kostengünstige Herstellbar keit, sondern in vorteilhafter Weise auch scharfe Flü gelkanten mit äußeren Ecken, was die erwünschte Vermi schung und Verwirbelung unterstützen kann. Der im Misch teil 10 vorgesehene Lagerbock 21 kann einfach durch einen oder zwei einander gegenüberliegende, an einer Ge häusewand des Mischteils 10 befestigte Haltebügel ge bildet werden.In the exemplary embodiment shown, the mixing wheel 18 is designed in the manner of an axial wind wheel, the blades 20 of which are fastened to the central hub 19 and can simply be designed as sheet metal strips which are obliquely bent over the length of the blades. This not only results in a simple and inexpensive producibility, but advantageously also sharp wing edges with outer corners, which can support the desired mixing and swirling. The provided in the mixing part 10 bracket 21 can be easily formed by one or two opposing, attached to a Ge housing wall of the mixing part 10 bracket GE.

Der Antrieb des Mischrads 18 erfolgt entweder ausschließ lich durch die es durchsetzende Strömung oder in Kombi nation mit einer einen Zwangsantrieb 23 bewerkstelligenden Antriebseinrichtung in Form des Antriebsmotors.The mixing wheel 18 is driven either exclusively by the flow passing through it or in combination with a drive device in the form of the drive motor which accomplishes a positive drive 23 .

Normalerweise kommt man, wie im dargestelten Ausfüh rungsbeispiel mit einem Mischrad 18 aus. Es wäre aber auch denkbar, in besonders schwierigen Fällen mehrere, hintereinander angeordnete Mischräder 18 vorzusehen, die zwar auf einem gemeinsamen Lagerbock aufgenommen sein können, sie sollten aber unabhängig voneinander gelagert sein, so daß von einander unabhängige Drehbewegungen der einzelnen Misch räder 18 stattfinden können, was den Misch- und Verteil effekt erhöht, wobei gleiche oder unterschiedliche An triebmöglichkeiten verwirklicht werden können. Hier wäre es denkbar, eines der Mischräder 18 allein durch die Strö mung anzutreiben und die übrigen mit einem Zwangsantrieb 23 zu kuppeln. Bei Verwendung hintereinander angeordneter Mischräder 18 nach Art von Axialwindrädern oder dergleichen können zur weiteren Verbesserung des Mischeffekts unter schiedliche Anstellwinkel der Flügel 20 sowie asymmetri sche Anordnungen der Flügel 20 vorgesehen sein.Normally, one comes out with a mixing wheel 18 , as in the embodiment shown. It would also be conceivable, in particularly difficult cases, to provide a plurality of mixing wheels 18 arranged one behind the other, which, although they can be accommodated on a common bearing block, should be mounted independently of one another so that independent rotary movements of the individual mixing wheels 18 can take place. which increases the mixing and distribution effect, whereby the same or different drive options can be realized. Here it would be conceivable to drive one of the mixing wheels 18 solely by the flow and to couple the remaining ones with a positive drive 23 . When using successively arranged mixing wheels 18 in the manner of Axialwindrädern or the like of the blades 20 and asymmetri specific arrangements can be provided of the wings 20 to further improve the mixing effect under schiedliche angle.

Claims

1. Device for mixing fluid flows, preferably air flows, in particular for ventilation, heating or air conditioning devices, with a mixing chamber ( 17 ) provided with at least one outlet opening ( 15 ) and a plurality of inlet openings ( 11 , 12 ), which in the area between the Inlet openings ( 11 , 12 ) and the outlet opening ( 15 ) is provided with at least one mixing element, characterized in that the mixing element is designed as a freely rotatable turbine wheel ( 18 ) which can be driven by the flow passing through it.

2. Device according to claim 1, characterized in that the diameter of the mixing wheel ( 18 ) corresponds approximately to the inside width of the mixing chamber ( 17 ).

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing wheel ( 18 ) in the manner of a wind turbine, preferably an axial wind turbine, is formed from.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mixing wheel ( 18 ) has sharp-edged, preferably provided with outer corners wings ( 20 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the wings ( 20 ) are made of stamped, bent sheet metal strips.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that several, preferably two, consecutively arranged mixing wheels ( 18 ) are provided.

7. The device according to claim 6, characterized in that the mixing wheels ( 18 ) arranged one behind the other are mounted independently of one another.

8. Device according to one of the preceding claims 6 to 7, characterized in that the one behind the arranged mixing wheels ( 18 ) have an asymmetrical arrangement of their wings ( 20 ) and / or different angles of attack of their wings ( 20 ).