DE4335106A1 - Verfahren zum Absaugen eines Gas-/Luft-Gemisches und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ab­ saugen eines Gas-/Luft-Gemisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Einrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 9.

Bei Absaugeinrichtungen ist es allgemein bekannt, daß in der Regel Schadstoffe, wie Wärme, in der Luft schwe­ bende flüssige und/oder feste Teilchen, Wasserdampf und/ oder verschiedene Gasgemische ganz oder überwiegend an einen Träger, üblicherweise Luft, gebunden sind, so daß bei einer wirkungsvollen Einrichtung auch eine entspre­ chende Trägermenge, beispielsweise von Raumluft, abgesaugt werden muß. Diese Abluftmenge wird entweder direkt mit­ tels eines Zuluftsystemes durch die Außenluft oder indi­ rekt über die angrenzenden Räume durch den in der Küche bestehenden Unterdruck angesaugt.

Es sind passive Absaugeinrichtungen zum Absaugen von Gas-/ Luft-Gemischen bekannt, die nur in geringer Entfernung von dem Absaugorgan in Bereichen mit durchschnittlichen Schadstoff-Konzentrationen wirksam sind, wodurch die Effektivität der Absaugung gegeben ist.

Ferner sind Absaugeinrichtungen bekannt, die außer der passiven Absaugung zur Auslösung einer Induktion der ab­ zusaugenden Gemische einen flachen Außenluftstrom aus­ nützen. Derartige Einrichtungen weisen einen sich über die ganze Haubenlänge erstreckenden Schlitz auf, der als ein Zuluftorgan für die Außenluft dient, wobei das Ab­ saugorgan an der gegenüberliegenden Seite ebenfalls über die ganze Haubenlänge angeordnet ist. Der durch den Schlitz zugeführter flacher Luftstrom, kann das abzusau­ gende Gemisch nur an der unteren induktiven Oberfläche des Luftstromes induzieren, da der zusammenhängende fla­ che Luftstrom das abzusaugende Gemisch in den oberen Haubenteil nicht durchläßt. Es wird eine große Menge von 65 bis 70% an Außenluft in den Haubenbereich zuge­ führt,um lediglich 35 bis 30% des mit Schadstoffen belas­ teten Mediums zu induzieren und den gesamten Luftstrom mittels einer Absaugeinrichtung abzusaugen. Die Effekti­ vität der Absaugung kann mit einem sogenannten Induktions­ verhältnis ausgedrückt werden, d. h. das Verhältnis zwi­ schen der Volumenmenge des benötigten primären Luftstro­ mes und der Volummenge des sekundären Mediums. Das Induk­ tionsverhältnis dieser Einrichtungen erreicht Werte von 1 : 0,43 bis 1 : 0,54, d. h. daß auf 1 m 3/h des primären Luftstromes nur 0,43 bis 0,54 m 3/h des sekundären abzu­ saugenden Mediums induziert werden kann.

Die über die ganze Haubenlänge verteilten Abluftorgane können jedoch auf die örtlich über den einzelnen Quellen erhöhten Schadstoff-Konzentrationen nicht reagieren, so daß die Effektivität der Absaugung nur durch die durch­ schnittliche Schadstoff-Konzentration in den abzusaugen­ den Gemischen gegeben ist.

Die Menge des schlitzförmigen Luftstromes muß derart gewählt werden, daß vor dem Abführorgan Turbulenzen ver­ mieden werden und die Schluckfähigkeit der Abführorgane nicht überschritten wird, um die Funktion des passiven Absaugens nicht zu beeinträchtigen.

Derartige Einrichtungen weisen einen großen Verbrauch an transportierter Primärluft auf, erfordern zwei separate Zuluftsysteme mit relativ großen Luftleistungen, und hohe Investitions- und Betriebskosten bei geringer Effektivität der Absaugung.

Ferner ist die vorliegende Erfindung eine Weiterentwic­ klung des Verfahrens zum Absaugen von warmer und/oder mit Schadstoffen belasteter Abluft gemäß dem schweizerischen Patent CH 659 694 A5, bei welchem ebenfalls eine Erhöhung des Induktionsverhältnisses zwischen dem primären Luft­ stromes und dem abzusaugenden sekundären Mediums- angestrebt wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Absaugen eines aus einem Gas-/Luft-Gemisch gebildeten sekundären Mediums zu entwickeln, um mehrfach höhere Werte des Induktionsverhältnisses gegenüber heute üblichen zwischen dem primären Luftstrom und dem abzusaugenden sekundären Medium bei etwa gleichen Investitionskosten und wesentlich niedrigeren Betriebskosten zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahrensan­ sprüche 1 bis 8 und Sachansprüche 9 bis 18 gelöst.

Das Prinzip des Verfahrens besteht darin, daß auf das abzusaugende sekundäre Medium ein aus mindestens einer Öffnung, vorzugsweise einer Düse, mit einer Geschwindig­ keit von etwa 3 bis 25 m/s stetig austretender primärer Impulsstrom einwirkt und zusammen vermischt einen Gesamt­ strom bilden, wobei ein sich zum Innern des Gesamtstromes hin beschleunigendes Geschwindigkeitsfeld einen Unterdruck auslöst und dadurch das sekundäre Medium aktiv ansaugt und in einer auf der Oberfläche des sich unter einem Ausbrei­ tungswinkel von 15 bis 35° erweiternden Gesamtstromes gebildeten Induktionszone das sekundäre Medium zusätz­ lich induziert wird. Der so gebildete Gesamtstrom wird in den Wirkungsbereich eines Absaugorganes transportiert und abgesaugt, wobei die Entfernung von der primären Im­ pulsstrom-Zuführung zur Gesamtstrom-Abführung etwa zwi­ schen 500 und 2000 mm gewählt wird und die Volumenmenge des abgesaugten induzierten sekundären Mediums gegenüber der Volumenmenge des primären Impulsstromes 10mal bis 100mal größer ist.

Unter einem Impulsstrom versteht man eine stetige Zu­ führung eines primären Mediums, welches mit seinem Impuls­ stromfeld das umgebende sekundäre Medium (üblicherweise schädliche) ansaugt, und mit diesem sich vermischt und zusammen einen Gesamtstrom bilden, welcher in den Wirkungs­ bereich eines Absaugorganes transportiert und abgesaugt wird.

Bei einer abgewandelten Einrichtung wird der primäre Im­ pulsstrom zusammen mit dem abgesaugten sekundären Medium entlang einer konkav gekrümmten Führungsfläche derart ge­ führt, daß sich durch Einwirkung der Fliehkraft der Gesamt­ strom bei seiner Ausbreitung verflacht und dadurch seine effektive untere Induktionszone vergrößert wird.

Ferner kann man in vorteilhafter Weise den Impulsstrom und somit den Gesamtstrom in eine Rotationsbewegung bringen, indem man dem Impulsstrom einen Drall erteilt, beispiels­ weise mittels einer mit einer Drallführung versehenen Düse. Dadurch wird die Induktion über die gesamte Oberfläche des Gesamtstromes intensiviert.

Das sekundäre Medium kann mit flüssigen und/oder festen Teil­ chen (üblicherweise Schadstoffe) belastet und/oder mit Wärme und/oder entwichenen Produkten, wie Mehl, angereichert werden.

Bei den erfindungsgemäßen Anordnungen entspricht jeweils der Querschnitt des Absaugorganes in dessen Ebene dem Quer­ schnitt des Gesamtstromes.

Ferner verhält sich die Volumenmenge des primären Impuls­ stromes zu der Volumenmenge des abgesaugten induzierten sekundären Mediums direkt proportional.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Vermeidung von Turbulenzen in den Randzonen des Absaugorganes die Volumina des primären Impulsstromes und des sekundären Mediums zueinander abgestimmt werden (harmonisieren).

Eine erweiterte Verwendung der Einrichtungen zur Absaugung von sekundären Medien, die durch deren Thermik und/oder schwerkraftbedingt eine aufsteigende oder absinkende Ten­ denz aufweisen, wird dadurch ermöglicht, daß die Düse für einen Austritt des primären Impulsstromes unter einem Winkel von 0° bis 75° einstellbar und arretierbar ist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungs­ gegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Absaugein­ richtung,

Fig. 2 eine Vorderansicht von zu einem Absaug­ organ gerichteten Düsen gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Grundriß der Anordnung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Vorderansicht einer gegenüber den Fig. 1 und 2 abgewandelten Anordnung,

Fig. 5 einen Grundriß der Anordnung gemäß Fig. 4, und

Fig. 5A, 5B und 5C Strömungsquerschnitte in den Schnittebenen A-A, B-B und C-C gemäß Fig. 5.

Gemäß der Fig. 1 besteht eine Einrichtung zum Absaugen eines aus einem Gas-/Luft-Gemisches gebildeten sekundären Mediums 9, insbesondere Warmluft und/oder in Luft schwe­ benden flüssigen und/oder festen Teilchen und/oder Wasser­ dampf, aus mindestens einer, beispielsweise drei Öffnun­ gen 1, die zur Bildung von kegelförmigen Impulsströmen 6, vorzugsweise als Düsen ausgebildet sind und annähernd senkrecht zu einem Absaugorgan 2 gerichtet sind. Es könnten beispielsweise gemäß Fig. 1 neun Düsen 1 einge­ setzt werden, die zueinander U-förmig (3 × 3) angeordnet sind, wobei nur eine Seite mit drei Düsen 1 sichtbar ist. Der Einfachkeit halber wird im weiteren nur eine Anordnung mit drei Düsen 1 beschrieben.

Die Düsen 1 dienen zur stetigen Zuführung von primären Impulsströmen 6, wobei ein Ventilator 12 über eine Leitung e Raumluft als primäres Medium 6 ansaugt und über die Düsen 1 in den Bereich der erhöhten üblicherweise Schad­ stoff-Konzentration einbläst. Die kegelförmigen Impuls­ ströme 6 vermischen sich mit dem abgesaugten sekundären Medium 9 zu einem Gesamtstrom 10, der mittels einer Ab­ saugeinrichtung 11 über das Absaugorgan 2 abgesaugt wird. Die Absaugeinrichtung 11 besteht aus dem oberhalb den Schadstoffquellen angeordneten Absaugorgan 2, welches mit einer Absaughaube 5 versehen ist, einem Absaugventilator 3 mit eventuell vorgeschalteten Filtern 4. Die in Filtern 4 gereinigte Luft kann entweder über eine Leitung a, b ins Freie (Pfeil) oder zur Wärmerückgewinnung über die Leitun­ gen a, c zur Raumbelüftung (Pfeil) zurückgeführt werden. Die durch den Gesamtstrom 10 erfaßten flüssigen und/oder festen Teilchen können über die Filter 4 und eine Leitung d (Pfeil) entfernt und gegebenenfalls wiederverwendet werden.

Der Querschnitt in der Ebene des Absaugorganes 2 entspricht dem resultierenden Querschnitt des aus den drei primären Impulsströmen 6 und dem abgesaugten induzierten sekundä­ ren Medium 9 gebildeten Gesamtstromes 10. Die Düsen 1 und das Absaugorgan 2 sind im Bereiche der erhöhten üblicher­ weise Schadstoff-Konzentration 7 angeordnet. Der Impuls­ strom-Austritt jeder Düse 1 ist unter einem Winkel von 0° bis 75° einstellbar und arretierbar.

Fig. 2 und 3 zeigen schematisch drei hintereinander ange­ ordnete Düsen 1, aus welchen stetig kegelförmige primäre Impulsströme 6 austreten und sich mit dem abgesaugten sekundären Medium 9 zu dem Gesamtstrom 10 vermischen, wo­ bei auf den kegelförmigen jeweils unter einem Ausbreitungs­ winkel von 15 bis 35° sich ausbreitenden Oberflächen des Gesamtstromes 10 Induktionszonen 8 entstehen, die das sekundäre Medium 9 induzieren (durch Pfeile veranschaulicht und den so gebildeten Gesamtstrom 10 zur Absaugung zum Absaugorgan 2 transportieren, wobei die Strömungsrichtung jeweils annähernd senkrecht verläuft.

Bei einer abgewandelten Anordnung gemäß den Fig. 4, 5, 5A, 5B und 5C, ebenfalls schematisch dargestellt, ist zwischen den Düsen 1 und dem Absauorgan 2 eine konkav gekrümmte Führungsfläche 13 angeordnet, wobei auch eine nicht darge­ stellte entsprechend gewölbte Wandung 14 vorgesehen sein könnte. Die drei Düsen 1 sind unterhalb parallel zu der ge­ krümmten Führungsfläche 13 angeordnet, so daß die primä­ ren Impulsströme 6 zusammen mit dem abgesaugten sekundären Medium 9 entlang der konkav gekrümmten Führungsfläche 13 geführt werden und durch Einwirkung der Fliehkraft der der Gesamtstrom 10 sich bei seiner Ausbreitung verflacht, und dadurch seine effektiven unteren Induktionszonen 8 vergrößert werden. Die Düsen 1 könnten zu Beginn auch parallel zu einem geradlinigen Abschnitt, der in die konkav gekrümmte Führungsfläche 13, 14 übergeht, angeord­ net sein. In den drei Strömungsquerschnitten gemäß der Fig. 5A, 5B und 5C ist die überproportionale Ausbreitung des Gesamtstromes 10 unterhalb der Führungsfläche 13 besser veranschaulicht.

In beiden Varianten gemäß der Fig. 2 bis 5 bilden sich zum Innern des Gesamtstromes 10 hin beschleunigte Ge­ schwindigkeitsfelder, die jeweils einen Unterdruck aus­ lösen und dadurch das sekundäre Medium 9 aktiv ansaugen, wobei an den kegelförmigen unter einem Ausbreitungswinkel von 15 bis 35° als Induktionszonen 8 gebildeten Oberflä­ chen des sich erweiternden Gesamtstromes 10 das sekundäre Medium 9 zusätzlich induziert und nachfolgend zum Absaug­ organ 2 transportiert und abgesaugt wird.

Dem Gesamtstrom 10 kann man eine Rotationsbewegung geben, indem man dem primären Impulsstrom 6 einen Drall erteilt, und dadurch auch eine Drehbewegung des angesaugten und induzierten sekundären Mediums 9 herbeigeführt wird. Die Oberfläche des Gesamtstromes 10 wird auch vergrößert, so daß sich die Induktion über die gesamte Oberfläche inten­ siviert.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtungen ermöglichen eine restlose Absaugung des Gesamtstromes 10, welcher mit 91 bis 99% überwiegend aus dem abgesaugten sekundären Medium 9 und nur aus 9 bis 1% des primären Impulsstromes 6 besteht. Die Menge des primären Impuls­ stromes ist derart gering, daß man in vorteilhafter Weise Raumluft oder Teil der Zuluft verwenden kann.

Um Turbulenzen in den Randzonen des Absaugorganes 2 zu vermeiden, wird die Volumenmenge des primären Impulsstro­ mes 6 und die Volumenmenge des sekundären Mediums 9 zueinander abgestimmt (harmonisiert). Dies erfolgt in bekannter Weise durch eine Rauchprobe an der Randzone des Absaugorganes 2. Die Harmonisierung kann durch eine Erhö­ hung der Absaug-Volumenmenge des Gesamtstromes 10 und/oder durch Verminderung der Volumenmenge des Impulsstromes 6 erfolgen.

Den primären Impulsströmen 1 können katalytisch und/oder inert wirkende Substanzen beigefügt werden, so daß die erfindungsgemäße Einrichtungen auch in Betrieben einge­ setzt werden können, wo gesundheitsschädliche und/oder explosive Stoffe, Partikel und/oder Gase auftreten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Absaugen von aus Gas-/Luft-Gemischen gebildeten sekundären Medien findet seine Anwendung in Küchen-, Gaststätten-, Lebensmittel-, Pharma-, Chemie- und weiteren Industrie-Betrieben.

Für extrem große Absaugeinrichtungen, bei denen die Entfernung zwischen den Düsen für die primären Impuls­ ströme 6 und dem Absaugorgan 2 größer als 2000 mm ist, könnte das Induktionsverhältnis, d. h. die Volumenmenge des abgesaugten induzierten sekundären Mediums 9 zu der Volumenmenge der Impulsströme 6 noch wesentlich erhöht werden, wobei jedoch besondere Schutzmaßnahmen, insbe­ sondere in bezug auf Lärmschutz, erforderlich wären und erhöhte Investitionskosten anfallen würden.

Claims (18)

1. Verfahren zum Absaugen eines aus einem Gas-/Luft-Gemisch gebildeten sekundären Mediums, insbesondere von warmer Luft und/oder in Luft schwebenden flüssigen und/oder festen Teil­ chen und/oder Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß auf das abzusaugende sekundäre Medium (9) ein aus mindestens einer Öffnung (1) stetig austretender primärer Impulsstrom (6) einwirkt und zusammen vermischt einen Gesamtstrom (10) bilden, wobei ein sich zum Innern des Gesamtstromes (10) hin beschleunigendes Geschwindigkeitsfeld einen Unterdruck auslöst und dadurch das mit Schadstoffen belastete sekun­ däre Medium (9) aktiv ansaugt und in einer auf der Oberflä­ che des sich unter einem Ausbreitungswinkel von 15 bis 35° erweiternden Gesamtstromes (10) gebildeten Induktionszone (8) das sekundäre Medium (9) zusätzlich induziert wird, und nachfolgend der so gebildete Gesamtstrom (10) in den Wirkungsbereich eines Absaugorganes (2) transportiert und abgesaugt wird, und daß die Entfernung von der primären Impulsstrom-Zuführung zur Gesamtstrom-Abführung etwa zwi­ schen 500 und 2000 mm gewählt wird, wobei die Volummenge des abgesaugten induzierten sekundären Mediums (9) gegen­ über der Volummenge des primären Impulsstromes (6) 10mal bis 100mal größer ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des stetig zugeführten primären Impuls­ stromes (6) 3 bis 25 m/s beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenmenge des primären Impulsstromes (6) und die Volumenmenge des abgesaugten induzierten sekundären Mediums (9) direkt proportional sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Impulsstrom (6) zusammen mit dem abzusaugenden sekundären Medium (9) entlang einer konkav gekrümmten Führungsfläche (13, 14) derart geführt wird, daß durch Einwirkung der Fliehkraft der Gesamtstrom (10) sich bei seiner Ausbreitung verflacht und dadurch seine effektive untere Induktionszone (8) vergrößer wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rotationsbewegung des Gesamt­ stromes (10) dem Impulsstrom (6) ein Drall erteilt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Impulsstromes (6) und die Abführung des Gesamtstromes (9) im Bereiche der erhöhten Schadstoff-Konzentration vorgesehen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem primären Impulsstrom (6) eine katalytisch und/oder inert wirkende Substanz beigefügt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Turbulenzen in den Randzonen des Absaugorganes (2) die Volumina des primären Impulsstromes (6) und des sekundären Mediums (9) zueinander abgestimmt werden.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des primären Impulsstromes (6) mindestens eine Öffnung (1) vorgesehen ist, welche zum Transportie­ ren des Gesamtstromes (10) einschließlich des abgesaugten sekundären Mediums (9) zu einem Absaugorgan (2) gerichtet ist, wobei in der Ebene des Absaugorganes (2) der Quer­ schnitt des Absaugorganes (2) dem Querschnitt des Gesamt­ stromes (10) entspricht, und daß die Entfernung zwischen der Öffnung (1) des primären Impulsstromes (6) und dem Absaugorgan (2) 500 bis 2000 mm beträgt, sowie zur Absau­ gung des Gesamtstromes (10) eine Absaugeinrichtung (11) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines kegelförmigen Impulsstromes (6) die Öffnung als eine Düse (1) ausgebildet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse (1) zum Absaugorgan (2) annähernd senkrecht gerichtet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Düse (1) und dem Absaugorgan (2) eine konkav gekrümmte Führungsfläche (13, 14) angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Führungsfläche (13, 14) von der Düse (1) zum Absaugorgan (2) überproportional ausbreitet.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse (1) unterhalb parallel zur ge­ krümmten Führungsfläche (13, 14) angeordnet ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) parallel zu einem gerad­ linigen Abschnitt unterhalb der Führungsfläche (13, 14), welcher in die konkav gekrümmte Führungsfläche (13, 14) übergeht, angeordnet ist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, zur Rotationsbewegung des Gesamtstromes (10) die Düse (1) des Impulsstromes (6) eine Drallführung aufweist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) und das Absaugorgan (2) im Bereiche der erhöhten Schadstoff-Konzentration angeordnet sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (1) für einen Impulsstrom- Austritt unter einem Winkel von 0° bis 75° einstellbar und arretierbar ist.