DE4133278A1 - Luftauslass - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftauslaß mit minde­ stens einer Luftaustrittsöffnung, der eine kontinu­ ierlich mit vorzugsweise aufbereiteter Zuluft (Pri­ märluft) versorgte Luftkammer zugeordnet ist.

Luftauslässe sind in vielen unterschiedlichen Bau­ formen bekannt. Sie dienen dazu, beispielsweise einen Aufenthaltungsraum zu belüften beziehungs­ weise zu klimatisieren. Der Abstand zwischen der Aufenthaltungszone im Aufenthaltsraum und den ein­ zelnen Luftauslässen ist häufig relativ groß. Han­ delt es sich bei den zu belüftenden Räumen bei­ spielsweise um Hallen, so kommen Einbauhöhen von 6 bis 8 Meter oder Installationen an den Seitenwänden der Hallen vor, wobei die Hallen eine Breite von 20 bis 30 Meter haben können. Die Zulufttemperatur ist von der jeweiligen Heiz- beziehungsweise Kühllast abhängig. Sie kann beispielsweise im Bereich zwi­ schen 16° und 30°C liegen. Die Eindringtiefe der zugeführten Luft in den Raum ist stark von der Raumtemperatur abhängig. Insbesondere wenn geheizt werden soll ist eine entsprechend große Ausblasge­ schwindigkeit der aus dem Luftauslaß austretenden Zuluft erforderlich, um hinreichend tief in den Raum einzublasen. Sind große Strecken zu über­ winden, beispielsweise in den vorstehend erwähnten Hallen, so erbringen herkömmliche Luftauslässe zu­ meist kein befriedigendes Ergebnis. Induktionswir­ kungen sind in größerem Umfange unerwünscht, da Schadstoffe, die sich oberhalb der Aufenthaltszone des Raumes ansammeln können, dieser Aufenthaltszone durch das Einleiten der Zuluft durch Beimischung wieder zugeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Luftauslaß zu schaffen, der Zuluft insbeson­ dere über größere Entfernungen ausbringen kann, ohne daß es zu einer wesentlichen Mischung mit der Umgebungsluft kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Druckerhöhungsvorrichtung, die in der Luftkam­ mer vorzugsweise impulsartige Luftdruckerhöhungen derart erzeugt, daß entsprechende Luftmengen je­ weils als Wirbel längs einer Wirbelstraße aus der Luftaustrittsöffnung ausgestoßen werden. Die konti­ nuierlich in die Luftkammer einströmende Zuluft wird aufgrund der Druckerhöhungsvorrichtung impuls­ weise aus der Luftaustrittsöffnung ausgestoßen, wo­ bei es zu einer Wirbelbildung kommt, so daß Luft­ wirbel entlang einer gewünschten Richtung, das heißt also entlang einer Wirbelstraße, der Aufent­ haltszone zugeführt werden. Diese Luftwirbel bilden aufgrund ihres Dralles relativ fest in sich zusam­ menhaltende Gebilde, so daß es nur zu einer unwe­ sentlichen Einmischung von Umgebungsluft kommt, wenn diese Wirbel längs der Wirbelstraße ausgetra­ gen werden. Das impulsartige Austreten der Luftwir­ bel führt dazu, daß sie gezielt über große Entfer­ nungen der gewünschten Raumzone zuleitbar sind.

Aus den Grundlagen der Physik ist es zwar bekannt, einen mit Austrittsöffnung versehenen Kasten, der zumindest eine elastische Wand aufweist, mit Rauch (zum Beispiel Zigarettenrauch) oder dergleichen zu füllen und dann durch Klopfen auf die elastische Wand ringförmige Luftwirbel aus der Luftaustritts­ öffnung austreten zu lassen. Die Erzeugung von Wir­ beln kann hierdurch praktisch demonstriert werden. Diese experimentelle Einrichtung dient jedoch nicht der Lüftung einer Aufenthaltszone und stellt daher auch keinen Luftauslaß im Sinne der Erfindung dar und unterscheidet sich gegenüber dem Gegenstand der Erfindung daher schon grundsätzlich wegen der Gat­ tungsfremdheit. Überdies wird die experimentelle Einrichtung nicht kontinuierlich mit Zuluft ver­ sorgt, sondern es wird zunächst eine bestimmte Rauchvolumenmenge in den Innenraum eingebracht, so daß dieser im wesentlichen gefüllt ist. Eine wei­ tere Zuführung von Rauch erfolgt dann nicht mehr, sondern es wird durch Klopfen auf die nachgiebige Wandung der Ausstoß der Rauchwirbel bewirkt.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Luftkammer mindestens eine elastisch verformbare Wand und/oder einen elastisch verformbaren Wandbereich aufweist, die beziehungsweise der der Druckerhöhungsvorrich­ tung angehört und mittels einer Erregungseinrich­ tung zur Erzeugung der impulsartigen Luftdrucker­ höhungen beaufschlagbar ist. Mittels des elastisch verformbaren Wandbereichs können die gewünschten Druckerhöhungen in der Luftkammer erzeugt werden, so daß es zu dem impulsartigen Austreten der Wirbel aus der Luftaustrittsöffnung kommt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Erregungsfre­ quenz und/oder der Erregungsweg (Erregungshub) und/oder die Erregungsgeschwindigkeit der Erre­ gungseinrichtung einstellbar ist. Hierdurch lassen sich die Frequenz des Austretens der einzelnen Wir­ bel, deren Austrittsenergie und deren jeweiliges Luftvolumen einstellen. Sofern die Luftaustritts­ öffnung kreisförmig ausgebildet ist und es zum Aus­ tritt von Ringwirbeln (Torus) kommt, läßt sich durch entsprechende Einstellung der Erregungsein­ richtung und Wahl des Durchmessers der Luftaus­ trittsöffnung der Torusdurchmesser der Wirbel und auch der freie Durchmesser der Torusringe wunsch­ gemäß erzeugen. Auch läßt sich damit die Reichweite der einzelnen Wirbel beeinflussen, die von ihrer "Stabilität" abhängig ist. Die Reichweite wird von der Zone begrenzt, in der die Wirbel zerplatzen, das heißt, ihre Stabilität verlieren und sich durch ihre Instabilität mit der Raumluft mischen.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Wand bezie­ hungsweise der Wandbereich als Gummimembran ausge­ bildet ist. Die Erregungseinrichtung kann eine elektrische Spulenanordnung mit Eisenkern aufwei­ sen, der mit der elastisch verformbaren Wand bezie­ hungsweise mit dem Wandbereich mechanisch verbunden ist. Die Spulenanordnung wird mittels eines Frequenzgenerators oder dergleichen erregt. Die Erre­ gung führt zu einer Bewegung des Eisenkerns, die auf die elastische Gummimembran übertragen wird und dazu führt, daß sich das Volumen der Luftkammer entsprechend der Erregung der Spule verändert, wo­ durch die gewünschten impulsartigen oder aber auch sinusförmigen oder dergleichen Luftdruckerhöhungen erzeugt werden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß in der Luft­ kammer ein Strömungsgleichrichter derart angeordnet ist, das seine Durchlaßrichtung im wesentlichen parallel zur Luftaustrittsöffnung ausgerichtet ist. Dies führt zu einer zusätzlichen Strömungsberuhi­ gung und Ausrichtung, wodurch gezielt zum Beispiel bestimmte Bereiche der Aufenthaltszone belüftet be­ ziehungsweise klimatisiert werden können.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgese­ hen, daß die elastische Wand beziehungsweise der elastische Wandbereich der Luftaustrittsöffnung ge­ genüber liegt.

Wie erwähnt, kann eine im wesentlichen kreisförmige Luftaustrittsöffnung zum Austritt von Toruswirbeln vorgesehen sein.

Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch mög­ lich, eine im wesentlichen rechteckförmige Luftaus­ trittsöffnung zum Austritt von Stabwirbeln vorzuse­ hen.

Ferner ist es denkbar, die Luftaustrittsöffnung als Ringschlitz auszubilden.

Die Luftaustrittsöffnung kann direkt als Loch in einer Wandung der Luftkammer vorgesehen sein. Es ist jedoch alternativ auch denkbar, daß die Luft­ austrittsöffnung an einem Luftaustrittsstut­ zen/Luftaustrittsrohr ausgebildet ist.

Mindestens ein Ende des Luftaustrittsstutzens kann mit sich erweiterndem oder verengendem Durchmesser gegenüber dem übrigen Durchmesser ausgebildet sein. Entweder ist das im Inneren der Luftkammer liegende Ende des Luftaustrittsstutzens mit der Erweiterung oder das außerhalb der Luftkammer liegende freie Ende des Luftaustrittsstutzens mit der Erweiterung versehen. Denkbar ist auch, daß beide Enden diese Erweiterung aufweisen. Anstelle der Erweiterung be­ ziehungsweise der Erweiterungen können auch Veren­ gungen vorgesehen sein. Auch ist die Kombination einer Erweiterung und einer Verengung an einem Luftaustrittsstutzen denkbar.

Vorzugsweise ist die Luftkammer kubusförmig, qua­ derförmig oder zylinderförmig ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, daß die zylindrische Luftkammer einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. In der Mantelwand der zylindrischen Luftkammer kann die Luftaustrittsöffnung ausgebildet sein. Bildet diese zum Beispiel ein Rechteck, so treten aus ihr die bereits erwähnten Stabwirbel aus.

Die Erfindung betrifft ferner eine mit Wirbel-Aus­ trittsöffnung versehene Kammer für ein gasförmiges Medium, wobei erfindungsgemäß eine Verwendung als Luftauslaß erfolgt. Hierbei ist vorgesehen, daß die Kammer als Luftkammer ausgebildet ist und kontinu­ ierlich mit Zuluft versorgt wird.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an­ hand zweiter Ausführungsbeispiele, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Luftauslaß für den Austritt von Toruswirbeln,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Luftauslaß gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Luftauslaß für den Austritt von Stabwirbeln und

Fig. 4-7 schematische Ansichten verschiedener Aus­ bildungen von Luftaustrittsöffnungen

Die Fig. 1 zeigt einen Luftauslaß 1, der lediglich schematisch dargestellt ist. Der Luftauslaß 1 weist eine Luftkammer 2 auf, die kubusförmig ausgebildet ist. Sie besitzt eine Vorderwand 3, eine Rückwand 4, Seitenwände 5 und 6 sowie eine Bodenwand 7 und eine Deckenwand 8.

In der Vorderwand 3 befindet sich eine Luftaus­ trittsöffnung 9, die einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweist. In die Seitenwand 5 mündet eine Zuluftleitung 10 über die der Innenraum der Luft­ kammer 2 kontinuierlich mit Zuluft 11 (Primärluft), insbesondere aufbereiteter Zuluft versorgt wird.

Gemäß Fig. 2 ist die Rückwand 4 der Luftkammer 2 als elastische Wand, insbesondere als Gummimembran 12 ausgebildet, die über eine Betätigungsstange 13 mit einem Eisenkern 14 verbunden ist. Der Eisenkern 14 befindet sich längsverschieblich innerhalb einer elektrischen Spule 15, die an einem Frequenzgenera­ tor 16 angeschlossen ist.

Entsprechend der Erregerfrequenz, der Erregungs­ stärke und dem zeitlichen Verlauf der Erregung der Spule 15 mittels des Frequenzgenerators 16 wird der Eisenkern 14 bewegt, der über die Betätigungsstange 13 die Gummimembran 12 auslenkt. Hierdurch werden im Inneren der Luftkammer 2 entsprechende Luftdruckerhöhungen erzeugt, die zum Ausstoß von Luftwirbeln aus der Luftaustrittsöffnung 9 des Luftauslasses 1 führen. Je nach Erregung und Aus­ bildung der Luftaustrittsöffnung 9 kann die Form der einzelnen aus der Luftaustrittsöffnung 9 aus­ tretenden Luftwirbel 17 verändert werden. Die Fig. 1 zeigt beispielsweise einen Toruswirbel mit einem Torusdurchmesser d und einem freien Durchmesser D des Torusringes. Die einzelnen Wirbel bewegen sich entlang einer Wirbelstraße, deren Richtung in der Fig. 1 mittels des Pfeiles 18 angedeutet ist.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Luftauslasses 1, dessen Luftkammer 2 zylin­ derförmig mit kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist. In der Mantelwand 19 der Luftkammer 2 ist eine rechteckförmige Luftaustrittsöffnung 9 vorgesehen, aus der aufgrund einer Druckerhöhungsvorrichtung, die beispielsweise ebenfalls eine Gummimembran 12 mit Erregungsvorrichtung aufweisen kann, Stabwirbel 20 entlang einer Wirbelstraße 18 austreten. Die Druckerhöhungsvorrichtung kann beispielsweise an der kreisförmigen Stirnwand 21 der Luftkammer 2 ausgebildet sein (nicht dargestellt). Am gegenüber­ liegenden Ende der Stirnwand 21 befindet sich die Zuluftleitung 10.

Die Fig. 4 bis 7 zeigen unterschiedliche Arten von Luftaustrittsöffnungen 9. Der Gegenstand der Fig. 4 weist eine kreisförmige Luftaustrittsöff­ nung 9 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 auf.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist die Luftaustrittsöffnung 9 an einem Luftaustrittsstutzen 22 vorgesehen, der mit einem Ende 23 bis in das In­ nere der Luftkammer 2 ragt und mit seinem anderen, freien Ende 24 aus der Luftkammer 2 herausragt. Das Ende 23 ist mit sich erweiterndem Querschnitt aus­ gebildet. Der übrige Bereich des Luftaustrittsstut­ zens 22 verläuft zylinderförmig.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 unterscheidet sich von dem der Fig. 5 dadurch, daß das Ende 24 des Luftaustrittsstutzens 22 mit sich erweiterndem Querschnitt ausgebildet ist, während der übrige Be­ reich einen geringeren, zylinderförmigen Durchmes­ ser aufweist. Neben den gezeigten Ausführungsbei­ spielen ist es jedoch auch möglich, daß anstelle einer Erweiterung des Durchmessers eine Verringe­ rung des Durchmessers, also eine Einschnürung des Luftaustrittsstutzens 22 an mindestens einem seiner Enden 23 und/oder 24 vorgesehen ist.

Die Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Luftaustrittsöffnung 9 als Ringschlitz 25 ausgebildet ist.

Claims (19)

1. Luftauslaß mit mindestens einer Luftaustritts­ öffnung, der eine kontinuierlich mit vorzugsweise aufbereiteter Zuluft versorgte Luftkammer zugeord­ net ist, gekennzeichnet durch eine Druckerhöhungs­ vorrichtung, die in der Luftkammer (2) vorzugsweise impulsartige Luftdruckerhöhungen derart erzeugt, daß entsprechende Luftmengen jeweils als Wirbel (17, 20) längs einer Wirbelstraße (18) aus der Luft­ austrittsöffnung (9) ausgestoßen werden.

2. Luftauslaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Luftkammer (2) mindestens eine ela­ stisch verformbare Wand (4) und/oder einen ela­ stisch verformbaren Wandbereich aufweist, die be­ ziehungsweise der der Druckerhöhungsvorrichtung an­ gehört und mittels einer Erregungseinrichtung zur Erzeugung der Luftdruckerhöhungen beaufschlagbar ist.

3. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsfre­ quenz und/oder der Erregungsweg (Erregungshub) und/oder die Erregungsgeschwindigkeit der Erre­ gungseinrichtung einstellbar ist.

4. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (4) be­ ziehungsweise der Wandbereich als elastische Mem­ bran (Gummimembran 12) ausgebildet ist.

5. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsein­ richtung eine elektrische Spulenanordnung (Spule 15) mit Eisenkern (14) aufweist, der mit der ela­ stisch verformbaren Wand (4) beziehungsweise mit dem Wandbereich mechanisch verbunden ist.

6. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanord­ nung (Spule 15) mittels eines Frequenzgenerators (16) erregbar ist.

7. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftkammer (2) ein Strömungsgleichrichter derart angeordnet ist, daß seine Durchlaßrichtung im wesentlichen parallel zur Luftaustrittsrichtung der Luftaus­ trittsöffnung (9) ausgerichtet ist.

8. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Wand (4) beziehungsweise der elastische Wandbereich vorzugsweise der Luftaustrittsöffnung (9) gegen­ überliegt.

9. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen kreisförmige Luftaustrittsöffnung (9) zum Austritt von Toruswirbeln (17).

10. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch, daß eine im wesent­ lichen rechteckförmige Luftaustrittsöffnung (9) zum Austritt von Stabwirbeln (20).

11. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaus­ trittsöffnung (9) als Ringschlitz (25) ausgebildet ist.

12. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaus­ trittsöffnung (9) an einem Luftaustrittsstutzen (22) ausgebildet ist.

13. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende (23, 24) des Luftaustrittsstutzens (22) mit sich erweiterndem und/oder verengendem Quer­ schnitt/Durchmesser ausgebildet ist.

14. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaus­ trittsstutzen (22) in das Innere der Luftkammer (2) hineinragt.

15. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer (2) kubusförmig, quaderförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist.

16. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylin­ drische Luftkammer (2) einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufweist.

17. Luftauslaß nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Man­ telwand (19) der zylindrischen Luftkammer (2) die Luftaustrittsöffnung (9) ausgebildet ist.

18. Mit Wirbel-Austrittsöffnung versehene Kammer für ein gasförmiges Medium, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung als Luftauslaß (1).

19. Gegenstand nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammer als Luftkammer (2) ausge­ bildet ist und kontinuierlich mit Zuluft (11) ver­ sorgt wird.