DE3905092A1

DE3905092A1 - Apparatus for mixing fluid medium streams

Info

Publication number: DE3905092A1
Application number: DE3905092A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Al Ko Therm GmbH
Current assignee: Al Ko Therm GmbH
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-10-25
Also published as: DE3905092C2

Abstract

In an apparatus for mixing fluid medium streams (8, 9) having a mixing chamber (18) which has at least one outflow cross-section (17) and a plurality of influx cross-sections (12, 13) preferably arranged perpendicularly to each other, in which mixing chamber there is provided a mixing device, an excellent mixing effect is achieved by the mixing device containing at least one impeller (19) which can be driven in a circumferential direction, is arranged in the region downstream of an influx cross-section (12) and is furnished with vanes (21) orientated in parallel to the axis of rotation. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmittelströmen, vorzugsweise Luftströmen, insbesondere für Lüftungs-, Heizungs- oder Klimati sierungseinrichtungen, mit einer wenigstens einen Ab strömquerschnitt und mehrere, vorzugsweise rechtwink lig zueinander angeordnete Zuströmquerschnitte aufwei senden Mischkammer, in welcher eine Mischeinrichtung vorgesehen ist.The invention relates to a device for mixing of fluid flows, preferably air flows, especially for ventilation, heating or air conditioning sierungseinrichtung, with at least one Ab flow cross-section and several, preferably right-angled inflow cross-sections arranged in relation to one another send mixing chamber in which a mixing device is provided.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-PS 31 80 245 bekannt. Hierbei besteht die Mischeinrichtung aus einem zum Abströmquerschnitt parallelen, stationären Gatter mit gestellfest fixierten, unbeweglichen Mischrädern, die mit bezüglich der Radachse schräg angestellten bzw. gewundenen Flügeln versehen sind. Eine Anordnung dieser Art bewirkt zwar eine Drehung der das Gatter durchset zenden Strömung. Dies führt aber zu keiner intensiven Vermischung einzelner Teilströme, sondern lediglich zu einer Spiralbewegung der Gesamtströmung, innerhalb wel cher die Teilströme erhalten bleiben. Außerdem bewirkt ein stationäres Gatter hier vorliegender Art einen ho hen Strömungswiderstand.A device of this type is from US-PS 31 80 245 known. Here, the mixing device consists of a stationary gate parallel to the discharge cross-section with immovable mixing wheels fixed to the frame, the inclined with respect to the wheel axis or winding wings are provided. An arrangement of this Art does indeed cause a rotation of the gate flowing current. However, this does not lead to an intensive one Mixing of individual partial streams, but only to a spiral movement of the total flow, within wel The partial streams are retained. It also causes a stationary gate of this type a ho hen flow resistance.

Es wurde auch schon versucht, zur Bildung der Mischein richtung ein frei drehbar gelagertes Turbinenrad vorzu sehen, das durch die es passierende Strömung angetrie ben wird. Die dabei sich einstellende Drehzahl des Tur binenrads ist jedoch so gering, daß die das Turbinenrad durchsetzende Strömung keine nennenswerte Umlenkung und damit Vermischung erfährt.Attempts have also been made to form a mixture towards a freely rotatable turbine wheel see that driven by the current passing through it will. The resulting speed of the door Binenrads is so low that the turbine wheel penetrating flow no significant redirection and thus experiencing mixing.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorlie genden Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, die einen vergleichsweise hohen Misch effekt aufweist.Based on this, it is therefore the task of the present ing invention, a device mentioned above Kind of creating a comparatively high mix has effect.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischeinrichtung wenigstens ein im Bereich hinter einem Zuströmquerschnitt angeordnetes, in Umfangsrich tung antreibbares Flügelrad enthält, das mit drehachs parallel ausgerichteten Flügeln versehen ist. This object is achieved in that the mixing device at least one in the area behind an inflow cross section arranged in the circumferential direction device contains a drivable impeller with a rotating axis parallel wings is provided.

Die Flügel des Flügelrads ergeben in vorteilhafter Weise infolge ihrer drehachsparallelen Ausrichtung keinerlei Förderwirkung in axialer Richtung, sondern lediglich eine Schleuderwirkung in radialer Richtung. Das erfin dungsgemäße Flügelrad wirkt daher als Schleuderrad, welches das es in axialer Richtung anströmende Strö mungsmittel in radialer Richtung abschleudert, wodurch es zu einer Verschneidung und Vermischung mit dem wei teren Strömungsmittelstrom kommt.The blades of the impeller result in an advantageous manner due to their parallel alignment Conveying effect in the axial direction, but only a centrifugal effect in the radial direction. That invented the inventive impeller therefore acts as a centrifugal wheel, which is the flow flowing in the axial direction thrown in the radial direction, whereby there is an intersection and mixing with the white higher fluid flow comes.

In vorteilhafter Weise kann das Flügelrad mit zum zu geordneten Zuströmquerschnitt lotrechter Achse angeord net sein, was eine maximale Schleuderwirkung ergibt.Advantageously, the impeller can be used to ordered inflow cross section of the vertical axis be net, which gives a maximum spin effect.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß das Flügelrad in der drehachsparallel gesehenen Frontansicht innerhalb des zugeordneten Zuströmquer schnitts und in der lotrecht zur Drehachse gesehenen Draufsicht innerhalb eines anderen Zuströmquerschnitts liegt. Diese Anordnung ergibt eine besonders intensive Verschneidung und Vermischung der einzelnen Teilströme.Another advantageous measure can consist in that the impeller seen in the axis of rotation Front view within the assigned inflow cross section and seen perpendicular to the axis of rotation Top view within another inflow cross section lies. This arrangement results in a particularly intensive one Blending and mixing of the individual sub-streams.

Eine weitere ganz besonders zu bevorzugende Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß das Flügelrad auf einer mit Abstand vom zugeordneten Zuströmquerschnitt parallel zu diesem angeordneten Stau wand aufgenommen ist. Diese unterstützt die Schleuder wirkung des Flügelrads, ohne daß ein ungünstiger Rück stau zu befürchten wäre, da das vor der Stauwand ange ordnete Flügelrad für einen zuverlässigen Abtransport des die Stauwand anströmenden Strömungsmittels sorgt. Another very special advanced training of the overarching measures may consist of: the impeller on a distance from the assigned Inflow cross section arranged parallel to this traffic jam wall is recorded. This supports the slingshot Effect of the impeller without an unfavorable back congestion would be feared, since this is in front of the dam wall arranged impeller for reliable removal of the fluid flowing into the dam wall.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.Further advantageous configurations and expedient Training of the overarching measures are in the remaining subclaims.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.The following is a preferred embodiment the invention explained in more detail with reference to the drawing.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein schematisch dargestelltes Lüftungsaggregat und Fig. 1 shows a longitudinal section through a schematically illustrated ventilation unit and

Fig. 2 eine Frontansicht des Lüftungsaggregats gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a front view of the ventilation unit according to FIG. 1.

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, einem diesem stromaufwärts vorgeordneten, mit eine Filterwand 5 versehenen Filterteil 6 und einem diesem wiederum stromaufwärts vorgeordneten Mischteil 7, in welchem eine Vermischung von zwei mittels des Venti lators 1 angesaugten Teilströmen 8, 9, beispielsweise in Form von Frischluft und Umluft, stattfindet.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 , an upstream of this, provided with a filter wall 5 Filter part 6 and this upstream upstream mixing part 7 , in which a mixing of two by means of the ventilator 1 partial streams 8 , 9 , for example in the form of fresh air and recirculated air, takes place.

Das Mischteil 7 ist im Bereich seiner vom benachbarten Filterteil 6 abgewandten Frontwand 10 und im Bereich einer hierzu lotrechten Umfangswandung, hier der decken seitigen Umfangswandung 11, mit jeweils einem den Teil strömen 8 bzw. 9 zugeordneten Zuströmquerschnitt 12 bzw. 13 versehen, an die jeweils ein Anschlußstutzen 14 für einen Zuströmkanal angesetzt sein kann. Im Bereich der Anschlußstutzen 14 können Jalousien 15 vorgesehen sein. Vom Ventilatorteil 2 geht ein Anschlußstutzen 16 für einen Abzugkanal ab.The mixing part 7 is provided in the region of its side facing away from the adjacent filter member 6 front wall 10 and in the region of this vertical peripheral wall, where the cover-side peripheral wall 11 with one of the partial streams 8 and 9 associated infeed cross-section 12 and 13, respectively, to each of a connecting piece 14 can be attached for an inflow channel. Blinds 15 can be provided in the area of the connecting piece 14 . From the fan part 2 , a connecting piece 16 for an exhaust duct goes off.

Die Wärmetauscher 3, mit denen die vorbeiströmende Luft erwärmt oder gekühlt werden kann sowie die Filterwand 5 erstrecken sich über den gesamten Querschnitt der zuge ordneten, kastenförmigen Gehäuse, die zur Bildung ent sprechender Durchgänge im Bereich der einander zugewand ten Ansatzquerschnitte offen sind. Dies gilt auch für die Verbindung des kastenförmigen Gehäuses des Misch teils 7 mit dem kastenförmigen Gehäuse des Filterteils 6. Es ergibt sich dementsprechend ein über den gesamten Gehäusequerschnitt sich erstreckender Abströmquerschnitt 17 des Mischteils 7.The heat exchanger 3 , with which the flowing air can be heated or cooled, and the filter wall 5 extend over the entire cross section of the associated box-shaped housing, which are open for the formation of appropriate passages in the region of the mutually facing approach cross-sections. This also applies to the connection of the box-shaped housing of the mixing part 7 with the box-shaped housing of the filter part 6 . Accordingly, there is an outflow cross-section 17 of the mixing part 7 that extends over the entire housing cross-section.

Der Innenraum des kastenförmigen Gehäuses des Misch teils 7 bildet eine Mischkammer 18, in der sich ein Flügelrad 19 befindet, das mittels eines zugeordneten Motors 20 in Umfangsrichtung antreibbar ist. Im darge stellten Ausführungsbeispiel ist das Flügelrad 20 hier zu mit seiner Nabe auf dem Wellenstummel des Antriebs motors 20 aufgenommen. Zur Erzielung einer kompakteren Anordnung wäre es aber auch ohne weiteres denkbar, einen Nabenläufermotor vorzusehen.The interior of the box-shaped housing of the mixing part 7 forms a mixing chamber 18 , in which there is an impeller 19 which can be driven in the circumferential direction by means of an associated motor 20 . In Darge presented embodiment, the impeller 20 is added here with its hub on the stub shaft of the drive motor 20 . To achieve a more compact arrangement, however, it would also be readily conceivable to provide a hub rotor motor.

Das Flügelrad 19 ist mit Abstand hinter einem der Zu strömquerschnitte, hier hinter dem im Bereich der zum Abströmquerschnitt 17 parallelen Frontwand 10 vorgesehe nen Zuströmquerschnitt 12, angeordnet. Die Drehachse des Flügelrads 19 verläuft dabei etwa lotrecht zur Ebene des zugeordneten Zuströmquerschnitts 12. Der Durchmes ser des Flügelrads 12 ist kleiner als die lichte Höhe des zugeordneten Zuströmquerschnitts 12. Der Abstand des Flügelrads 19 vom hierzu parallelen Zuströmquerschnitt 12 ist größer als der Abstand des anderen Zuströmquer schnitts 13 von der den Zuströmquerschnitt 12 enthalten den Frontwand 10, so daß das Flügelrad 19, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, in der drehachsparallel gese henen Frontansicht innerhalb des zugeordneten Zuströmquer schnitts 12 und in der lotrecht zur Drehachse gesehenen Draufsicht innerhalb des anderen Zuströmquerschnitts 13 liegt.The impeller 19 is arranged at a distance behind one of the flow cross-sections, here behind the inlet cross-section 12 provided in the region of the front wall 10 parallel to the discharge cross-section 17 . The axis of rotation of the impeller 19 runs approximately perpendicular to the plane of the assigned inflow cross section 12 . The diameter of the impeller 12 is smaller than the clear height of the associated inflow cross section 12 . The distance of the impeller 19 from the parallel inflow cross section 12 is greater than the distance of the other inflow cross section 13 from the inflow cross section 12 contain the front wall 10 , so that the impeller 19 , as can best be seen from FIG. 2, is seen in the axis of rotation parallel hen the front view within the assigned inflow cross section 12 and in the top view seen perpendicular to the axis of rotation lies within the other inflow cross section 13 .

Die Flügel 21 des Flügelrads 19 sind so angeordnet und ausgebildet, daß sich keine Förderwirkung mit axialer Komponente, sondern ausschließlich mit radialer Kompo nente, ergibt. Die Flügel 21 werden dementsprechend durch ebene Laschen gebildet, deren Ebene gegenüber der Dreh achse nicht geneigt ist, sondern achsparallel verläuft. Der Antrieb des Flügelrads 19 erfolgt mit die Geschwin digkeit des es anströmenden Teilstroms 8 soweit überstei gender Geschwindigkeit, daß die Luft des Teilstroms 8 das Flügelrad 19 in axialer Richtung praktisch nicht durch setzen kann, ohne von den Flügeln 21 erfaßt und in radia ler Richtung abgeschleudert zu werden, wie durch die Richtungspfeile 8 a angedeutet ist. Das Flügelrad 19 ar beitet dementsprechend als Schleuderrad, welches die Luft des unteren Teilstroms 8 nach oben abschleudert, wo eine Verschneidung mit dem gegenläufigen, oberen Teilstrom 9 stattfindet, wie durch die Richtungspfeile 8 a, 9 a ange deutet ist. Dabei ergibt sich intensive Vermischung der beiden Teilströme 8, 9 und dementsprechend eine gleich mäßige Belastung der Wärmetauscher 3.The wings 21 of the impeller 19 are arranged and designed such that there is no conveying effect with an axial component, but only with a radial component. The wings 21 are accordingly formed by flat tabs, the plane of which is not inclined with respect to the axis of rotation, but runs parallel to the axis. The drive of the impeller 19 is carried out with the speed of the incoming partial flow 8 so far overstei gender speed that the air of the partial flow 8 can practically not put the impeller 19 in the axial direction without being detected by the vanes 21 and flung in the radial direction to be, as indicated by the directional arrows 8 a . The impeller 19 ar accordingly works as a centrifugal wheel, which throws the air of the lower partial stream 8 upwards, where an intersection with the opposite upper partial stream 9 takes place, as indicated by the directional arrows 8 a , 9 a . This results in intensive mixing of the two partial flows 8 , 9 and, accordingly, a uniform load on the heat exchanger 3 .

Der Antriebsmotor 20 mit dem Flügelrad 19 ist auf einer zwischen dem Abströmquerschnitt 17 und dem hierzu paral lelen Flügelrad 19 zugeordneten Zuströmquerschnitt 12 angeordneten Stauwand 22 aufgenommen. Diese ist auf den Boden des Mischteil-Gehäuses aufgesetzt und besitzt eine bis etwa in Höhe der Drehachse des Flügelrads 19 reichen de Höhe. Die Stauwand 22 wird dementsprechend vom oberen Bereich des Flügelrads 19 überragt. Die mit Abstand vom hierzu parallelen Zuströmquerschnitt 12 angeordnete Stau wand 22 bewirkt eine Umlenkung einer achsparallel auf tretenden Strömung und unterstützt dementsprechend die Schleuderwirkung des Flügelrads 19. Da dieses für einen zuverlässigen Abtransport sorgt, bewirkt die Stauwand 22 keinen ungünstigen Rückstau, sondern stellt lediglich sicher, daß das Flügelrad 19 praktisch aus dem vollen schöpfen kann.The drive motor 20 to the impeller 19 is received 12 arranged baffle plate 22 on an associated between the outflow cross-section 17 and the impeller 19 thereto paral Lelen infeed cross-section. This is placed on the bottom of the mixing part housing and has a height up to approximately the height of the axis of rotation of the impeller 19 . The baffle wall 22 is accordingly towered over by the upper region of the impeller 19 . The arranged at a distance from the parallel inflow cross-section 12 baffle wall 22 causes a deflection of an axially parallel to occurring flow and accordingly supports the centrifugal effect of the impeller 19th Since this ensures reliable removal, the baffle 22 does not cause an unfavorable backflow, but merely ensures that the impeller 19 can draw practically from the full.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein etwa in der Mitte des zugeordneten Zuströmquerschnitts 12 angeordnetes Flügelrad 19 vorgesehen. Es wäre aber auch ohne weiteres denkbar, mehrere, gleichmäßig über die Breite des zugeordneten Zuströmquerschnitts 12 ver teilt angeordnete Flügelräder der dem dargestellten Ausführungsbeispiel zugrundeliegenden Art vorzusehen.In the exemplary embodiment shown, only an impeller 19 arranged approximately in the middle of the assigned inflow cross section 12 is provided. However, it would also be readily conceivable to provide a plurality of impellers of the type on which the exemplary embodiment shown is based, which shares evenly over the width of the associated inflow cross section 12 .

Claims

1. Device for mixing fluid flows, preferably air flows, in particular for ventilation, heating or air conditioning devices, with at least one outflow cross-section ( 17 ) and several mixing chambers ( 18 ), preferably arranged at right angles to one another, to flow cross-sections ( 12 , 13 ) which a mixing device is provided, characterized in that the mixing device contains at least one impeller ( 19 ) which is arranged in the region behind an inflow cross section ( 12 ) and can be driven in the circumferential direction and which is provided with blades ( 21 ) which are parallel to the axis of rotation.

2. Device according to claim 1, characterized in that the impeller ( 19 ) with the associated inflow cross-section ( 12 ) is arranged perpendicular axis.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller in front of a spaced from the associated inflow cross-section ( 12 ) arranged parallel to this baffle wall ( 22 ) is arranged.

4. The device according to claim 3, characterized in that the impeller ( 19 ) on the baffle wall ( 22 ) is taken up men.

5. The device according to claim 3, characterized in that the impeller ( 19 ) projects above the baffle wall ( 22 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the peripheral speed of the driven impeller ( 19 ) is greater than the flow speed of the flow cross-section ( 12 ) flowing in via the associated flow cross-section ( 8 ).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the wing gel wheel corresponds at most to the clear height of the associated inflow cross section ( 12 ).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller ( 19 ) to the outflow cross section ( 17 ) parallel inflow cross section ( 12 ) is assigned.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of the impeller ( 19 ) from the parallel inflow cross-section ( 12 ) corresponds at least to the distance of the other inflow cross-section ( 13 ) from the one inflow cross-section ( 12 ) containing wall.

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller ( 19 ) in the front view seen in parallel to the axis of rotation lies within the assigned inflow cross section ( 12 ) and in the top view seen perpendicular to the axis of rotation within the other inflow cross section ( 13 ).

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the impeller ( 19 ) has a plurality of wings ( 21 ) formed by flat, star-shaped tabs.