-
Diese Erfindung betrifft Heiz-, Lüftungs- und Klimatisierungssysteme und
insbesondere eine neuartige und verbesserte Lufimischungsvorrichtung für optimales Mischen
von Luft, die durch einen Raum oder einen Kanal durchgeht, während ein gleichmäßiges
Geschwindigkeitsprofil und ein minimaler Druckabfall aufrecht erhalten werden.
-
Luftströme, die bei verschiedenen Temperaturniveaus durch einen gemeinsamen
Kanal in Lüftungs- und Klimatisierungssystemen eingeführt werden, erfordern
gründliches Mischen in dem Kanal, um unerwünschte Schichtung der Luft vor dem, z. B. ihrem
Eintritt in einen Zimmer-Luftraum zu vermeiden. Die statische Mischungsvorrichtung,
gezeigt im U.S. Patent Nr. 4,495,858 und übertragen auf den Rechtsnachfolger dieser
Erfindung, vermindert wirksam, wenn sie in solch einen Kanal eingebracht wird,
Schichtbildung der unterschiedlichen Temperatur-Luftströme in dem Kanal.
-
Eine Luftmischungs- oder Vermischungsvorrichtung, installiert in einem Luftkanal,
erzeugt während des Betriebes einen Druckabfall in dem Luftstrom über der
Mischeinrichtung. Dieser Druckabfall ist unerwünscht und deshalb sind Anstrengungen, um den
Druckabfall zu minimieren, eine Hauptbetrachtung in der Auslegung statischer
Luftmischer. Außerdem ist es wünschenswert, um die Effizienz und die Wirksamkeit der
Mischung, die unmittelbar stromabwärts der Mischungsvorrichtung stattfindet zu
maximieren, um ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil stromab der Mischvorrichtung zu
erreichen und aufrechtzuhalten. Herkömmliche Mischgeräte haben normalerweise eine
Mischwirksamkeit geringer als 30% und meistens ungefähr 38%, Deshalb gibt es die
Notwendigkeit zur Entwicklung einer Mischvorrichtung, die optimal geschichtete
Luftströme von unterschiedlichen Temperaturen mischt, während zur gleichen Zeit die
Druckverluste über die Vorrichtung minimiert werden und die ein verhältnismäßig
gleiches Geschwindigkeits- und Temperaturprofil stromab der Vorrichtung zeigt.
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige und verbesserte
statische Lufimischungsvorrichtung zu schaffen, die keine sich bewegenden Teile hat
und die im wesentlichen eine Schichtung der Luftstöme, die durch die Vorrichtung
durchgehen, beseitigt.
-
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung damit, eine neuartige und verbesserte
Luftmischungsvorrichtung zu schaffen, die die Mischung von Luftströmen unterschiedlicher
Temperatur optimiert, die durch die Mischungsvorrichtung durchgehen, während die
Druckverluste über die Vorrichtung minimiert werden.
-
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine neue und verbesserte
Luftmischungsvorrichtung zu schaffen, die einen divergierenden, stromabseitigen Übergang hat, um
das turbulente Mischen von Luftströmen zu verlängern, und dadurch die
Mischungswirksamkeit in der Mischungsvorrichtung zu verbessern.
-
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine verbesserte Luftmischungsvorrichtung
zu schaffen, die optimale Verhältnisse von Tiefe zu Gehäusedurchmesser hat, um weiter
das Mischen zu maximieren und die Druckverluste über die Vorrichtung zu minimieren.
-
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, optimale Flächenverhältnisse in einer
Luftmischungsvorrichtung herzustellen, die einen inneren Kernbereich von in eine
Drehrichtung gerichteten gekrümmten Flügeln hat, und einen äußeren konzentrischen Satz von
gekrümmten Flügeln oder Blättern, rund um den inneren Kern, die in entgegengesetzte
Drehrichtung gerichtet sind, um die Luftmischung zu optimieren.
-
Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Luftmischungsvorrichtung vorgesehen,
angepaßt zum Vermischen von Luftströmen mit unterschiedlichen Temperaturen, die
durch einen gemeinsamen Kanal fließen, der Wände hat, die einen Durchgang
begrenzen, wobei die Vorrichtung aufweist ein inneres Gehäuse, das teilweise den Durchgang
durchquert, einen Kernbereich bildend, ein äußeres Gehäuse, das das innere Gehäuse
umgibt, einen äußeren Bereich bildend, eine erste Mehrzahl von sich radial
erstreckenden Flügeln, die von einer Mitte des inneren Gehäuse auseinanderstreben und die an
ihren vorauslaufenden Enden benachbart zu dem inneren Gehäuse enden, und eine
zweite Mehrzahl von radial sich erstreckenden Flügeln beabstandet rund um die erste
Mehrzahl von Flügeln herum, wobei die zweite Mehrzahl von Flügeln von dem inneren
Gehäuse auseinandertrebt und die an ihren äußeren, entfernten Enden, benachbart dem
äußeren Gehäuse endet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein
Kernverhältnis hat, definiert durch das Verhältnis der Kernfläche zu der äußeren Fläche, von
zwischen ungefähr 0,55 und 0,65, das äußere Gehäuse hat ein Tiefenverhältnis, definiert
durch das Verhältnis der Tiefenabmessung W des äußeren Gehäuses zu einem
minimalen Durchmesser D das äußeren Gehäuse von zwischen ungefähr 0,25 und 0,40, und
die Vorrichtung außerdem aufweist ein Auslaßübergangsteil, das stromabwärts
auseinanderstrebt von benachbart zu dem äußeren Gehäuse zu den Wänden des Kanales, um
die Verweildauer der gemischten Luftströme, die durch den Kern- und den äußeren
Bereich hindurchgehen zu erhöhen, um weiter den Mischungs- und den
Temperaturausgleich zu erhöhen, wobei das Auslaßübergangsteil, erstreckt sich stromabwärts eine
Entfernung L entlang des Kanales von zwischen ungefähr 0,8 und 1,5 mal eines
minimalen Durchmessers D des äußeren Gehäuses erstreckt.
-
Das obige und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus einer
Betrachtung der folgenden genauen Beschreibung von bevorzugten und modifizierten
Formen der vorliegenden Erfindung, wenn mit den anhängenden Zeichnungen
zusammengenommen, leichter verwirklicht und verstanden, in denen:
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kanales ist, der ein erstes
Ausführungsbeispiel der verbesserten Luftmischungsvorrichtung nach der Erfindung enthält, wobei
Abschnitte der Kanalwand weggebrochen sind;
-
Fig. 2 eine perspektivische Rückansichtansicht der Luftmischungsvorrichtung, wie
in Fig. 1 ist, mit einem darin angeordneten zweiten Ausführungsbeispiel der
Mischungsvorrichtung nach der Erfindung;
-
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 2 gezeigten
Luftmischungsvorrichtung ist, abgetrennt von dem Kanal und seiner Montageplatte;
-
Fig. 4 eine Längsquerschnittsansicht des Kanales und des in Fig. 2 gezeigten
Luftmischers ist, genommen entlang der Linie 4-4;
-
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung eines der Flügel ist, genommen entlang der
Linie 5-5 in Fig. 3;
-
Fig. 6 ein Diagramm des Tiefenverhältnisses gegenüber und des
Kernflächenverhältnisses der Mischungswirksamkeit für unterschiedliche Größen des in den Fig. 2
und 3 gezeigten Luftmischers ist; und
-
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Kanales ist, der einen rechtwinkligen
Querschitt hat, wobei Abschritte herausgebrochen sind, um eine Reihe von drei
Luftmischern, wie in Fig. 3 gezeigt, angeordnet in nebeneinanderliegender Beziehung zu
zeigen.
Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles
-
Sich nun den Zeichnungen zuwendend, wird ein erstes Ausführungsbeispiel der
Luftmischungsvorrichtung 10 in Fig. 1 gezeigt, beinhaltend ein Gehäuse 12, das
teilweise einen Kanal 14 durchquert und das durch dieses hindurch einen Kernbereich bildet
und bei der Verbesserung nach der vorliegenden Erfindung einbezogen sind. Die
Luftmischungsvorrichtung 10 ist eine statische Vorrichtung, die keine sich bewegenden Teile
hat. Das Gehäuse 12 ist grundsätzlich eine hexagonale Hülse, die sechs rechtwinklige
Plattenabschnitte 15 hat, die miteinander in einer End-zu-Ende-Beziehung verbunden
sind. Der Abstand durch die Mitte des Gehäuses 12 zwischen sich gegenüberliegenden
parallelen Platten 15 ist der minimale Durchmesser "D" des Gehäuses 12.
-
Das Gehäuse 12 ist trägt eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Flügeln 16,
die von einer Mitte des Gehäuses 12 auseinanderstreben und die an ihren äußersten
entfernten Enden an der Innenwandoberfläche 18 der Platten 15 des Gehäuses 12
enden. Diese Flügel 16 sind gleichmäßig beabstandet und sind in der gleichen
stromabwärtigen Richtung gekrümmt, um entweder in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt
der Uhrzeigerrichtung der Luft, die durch die Mischungsvorrichtung 10 strömt, eine
Drehung zu verleihen und um eine Verwirbelungsbewegung in der Luft zu erzeugen,
wodurch die geschichteten Luftströme vermischt werden. Die Energie, die erforderlich ist,
um das Mischen in der Luftmischungsvorrichtung 10 zu verursachen, wird durch den
Druckverlust über der Luftmischungsvorrichtung 10 erzeugt, die durch einen
Systemventilator stromaufwärts oder stromabwärts (nicht gezeigt) der Luftmischungsvorrichtung 10
zugeführt werden kann. Die Flügel 16 in dem Gehäuse 12 sind vorzugsweise
miteinander an einer Nabe 20 in der Mitte des Gehäuses 12, wie in Fig. 1 gezeigt, verbunden.
Alternativ können sie in der Mitte des Gehäuses 12 durch Punktschweißen miteinander
verbunden sein, oder sie können von den Innenwandoberflächen 18 der
Plattenabschnitte 15 des Gehäuses 12 vorspringend, vollständig freitragend gelagert werden.
-
Das Gehäuse 12 wird in dem Kanal 14 durch eine quer in dem Kanal 14 montierte
Lagerungsplatte 22 abgestützt, so daß die gesamte Luft, die durch den Kanal 14
durchströmt, die Luftmischungsvorrichtung 10 durchströmen muß. Sich stromabwärts vom
Gehäuse 12 zu den Kanalwänden 24 erstreckend ist ein glattes Übergangsteil 26 in
Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Das Übergangsteil 26
dehnt allmählich den Luftmischungsbereich stromabwärts des Gehäuses 12 zu den
Kanalwänden 24 aus, um den Druckabfall zu reduzieren und das Mischen der Luftströme
vor dem weiterströmen durch den Kanal 14 zu verlängern. Das Übergangsteil 26 wird
aus einer Mehrzahl von flachen Metallblechplatten 28 gebildet, die an ihren
benachbarten Kanten verbunden sind, um einen allmählichen Ausdehungsbereich in der Gestalt
eines Pyramidenstumpfes zu bilden, der stromabwärts des Gehäuses 12 zu den
Wänden des Kanales 14 auseinanderstrebt. Dieses Übergangsteil 26 hat eine Länge L
entlang des Kanales 14, die vorzugsweise dem minimalen Durchmesser des Gehäuses 12
entspricht, d. h. dem Abstand zwischen parallelen Plattenabschnitten 15 durch die Mitte
des Gehäuses 12.
-
Das Übergangsteil 26 sollte optimal stromabwärts von dem stromabseitigen Ende
des Gehäuses 12 auseinanderstreben. Diese Konstruktion würde jedoch eine
zusätzliche Stützkonstruktion erfordern und zu zusätzlichen Kosten führen. Daher erstreckt sich
in der bevorzugten Form jede Platte 28 des Übergangsteiles 26 von der Lagerungsplatte
22, benachbart zu dem stromaufseitigen Ende des Gehäuses 12 stromabwärts zu der
Wandoberfläche 24 des Kanales 14. Der Wirkungsgradverlust, verursacht durch diesen
diskontinuierlichen Aufbau des Übergangsteiles 26 ist minimal.
-
Überraschenderweise ist auch gefunden worden, daß das
Luftmischungswirksamkeit abhängig ist von denn Tiefenverhältnis der Gehäusetiefe W entlang des Kanales
14, d. h. der Länge des hülsenförmigen Gehäuses 12 zu dem minimalen Durchmesser D
durch die Mitte des Gehäuses 12. Das optimale Tiefenverhältnis der Tiefe W zum
Durchmesser D liegt im Bereich zwischen ungefähr 0,25 und 0,40 und vorzugsweise
zwischen ungefähr 0,33 und 0,40 für dieses einzelne, in Fig. 1 gezeigte Gehäuse-
Ausführungsbeispiel. Die größten Mischungswirkungsgrad-Verbesserungen sind
gefunden worden, bei einem Tiefenverhältnis von ungefähr 0,38 vorhanden zu sein. Jedoch
wird der Druckabfall über dem Gehäuse 12 bei diesem Verhältnis beherrschend und
deshalb ist die optimale Gesamttiefe geringer, ungefähr 0,33.
-
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Luftmischungsvorrichtung 30
nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 montiert in einem Kanal 32 gezeigt,
getrennt in Fig. 3 und im Schnitt in Fig. 4. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel enthält
die Luftmischungsvorrichtung 30 ein inneres Gehäuse 34, das teilweise den Kanal 32
quert, dabei eine Kernfläche innerhalb des Gehäuses 34 bildend. Das Gehäuse 34 ist
eine hexagonale Blechhülse, die sechsidentische flache, rechtwinklige Plattenabschnitte
35 Ende-zu-Ende verbindet. Ein äußeres sechseckiges hülsenförmiges Gehäuse 36
umgibt, vorzugsweise konzentrisch, das innere Gehäuse 34 und bildet eine Gesamt-
Außengehäusefläche, die die Kernfläche enthält.
-
Eine erste Mehrzahl von radial sich erstreckenden Flügeln 38 strebt weg von
einer Mitte des inneren Gehäuses 34 und endet an ihren äußeren entfernten Enden an
den Plattenabschnitten 35 des inneren Gehäuses 34. Jeder dieser Flügel 38 erstreckt
sich allgemein gerade radial und ist in der Richtung der Luftströmung durch den Kanal
32 gekrümmt, um so den Luftstrom eine Drehung entweder in Uhrzeigersinn oder
entgegengesetzt des Uhrzeigersinnes hinter dem Flügel zu verleihen. Ein zweiter Satz von
sich radial erstreckenden Flügeln 40 ist zwischen dem inneren und dem äußeren
Gehäuse herum und außenbords der ersten Mehrzahl von Flügeln 38 beabstandet
angeordnet. Jeder der Flügel 40 erstreckt sich radial gerade nach außen von einem
Plattenabschnitt 35 des inneren Gehäuses 34 und endet an seinem entfernten Ende an einem
Plattenabschnitt 37 des äußeren Gehäuses 36. Dieser zweite Satz von Flügeln 40 ist
auch in der stromabwärtigen Richtung durch den Kanal 32 gekrümmt, aber
entgegengesetzt zur Krümmung des ersten Satzes von Flügeln 38, um so der Lüftung, die durch die
zweite Reihe von Flügeln hindurchgeht, eine entgegengesetzt gerichtete Drehung der
Luft zu verleihen. Im Ergebnis mischen sich die entgegengesetzt drehenden, verwirbelten
Luftströme, die durch die Mischungsvorrichtung hindurchgehen, gründlich
stromabwärts der Gehäuse 34 und 36, wie im U. S. Patent Nr. 4,495,858 beschrieben.
-
Es ist gefunden worden, daß die Mischungswirksamkeit in diesen statischen
Mischungsvorrichtungen stark verbessert wird, wenn das Verhältnis der Kernfläche des
inneren Gehäuses 34 zu der gesamten äußeren Gehäusefläche zwischen 0,55 bis
ungefähr 0,65 ist. Weiter ist gefunden worden, daß das bevorzugte Kernflächenverhältnis
zwischen ungefähr 0,60 und 0.63 sein soll, mit einem optimalen Kernflächenverhältnis
von ungefähr 0,62.
-
Die Mischungswirksamkeit der Mischungsvorrichtung 30 wird weiter durch
Einbeziehen der Verbesserungen, auf die zu dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
hingewiesen wurden, verbessert. Genauer, die verbesserte Lufimischungsvorrichtung 30
enthält ein Auslaßübergangsteil 42, das stromab von dem äußeren Gehäuse 36 zu den
Wänden 44 des Kanales 32 auseinanderstrebt, siehe Fig. 2 und 4. Dieses
Übergangsteil 42 schafft einen im wesentlichen glatten Ausdehnungs- und Rückhaltebereich,
wo die Luft, die die Gehäuse 34 und 36 verläßt, tendiert, zu verbleiben und sich vor dem
kontinuierlichen Stromabwärtsbewegen weiter mischt. So schafft das
Auslaßübergangsteil 42 eine erhöhte Verweildauer der sich mischenden Luftströme, das Mischen
und den Temperaturausgleich zwischen den Luftströmen weiter erhöhend, ebenso wie
Druckverlust über die Gehäuse 34 und 36 weiter minimierend.
-
Das Auslaßübergangsteil 42 enthält vorzugsweise eine Mehrzahl von an ihren
benachbarten Kanten verbundenen flache Platten 46, um eine rechtwinklige
Kegelstumpf-Pyramidenform zu bilden, die stromabwärts der Gehäuse 34 und 36 zu den
Wänden 44 des Kanales 32 auseinanderstrebt. Das Auslaßübergangsteil 42 hat
vorzugsweise seinen stromaufseitigen Ursprung an einer Lagerungsplatte 48, die das
äußere Gehäuse 36 lagert und den gesamten Luftstrom durch den Kanal 32 entweder in das
innere oder in das äußere Gehäuse richtet. Dem Übergangsteil 41 kann eine Länge L
entlang des Kanales gegeben werden, die innerhalb eines Bereiches von 0,8 und 1,5
mal des minimalen Durchmesser D des äußeren Gehäuses 36 liegt und vorzugsweise
von einer Länge gleich zu dem Durchmesser D des äußeren Gehäuses 36 ist.
-
Das innere und das äußere Gehäuse 34 und 36 sind in Fig. 2 von dem Kanal 32
gelöst gezeigt. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat jedes der Gehäuse
eine hexagonale Hülsenform, hergestellt aus einem flachen Streifen eines rechteckigen
Blechmateriales, wie z. B. eines Bleches, wie es Klimakanalanlagenwerkstücken
verwendet wird, gefaltet um sechs Seiten zu schaffen. Die sechseckigen Gehäuse könnten
auch aus Kunststoff oder anderem plattenförmigen Grundmaterial hergestellt werden.
Außerdem könnte die Form auch oktogonal, kreisförmig oder von irgendeinem polygonalen
Hülsenaufbau sein. Eine hexagonale oder oktogonale Form wird jedoch für
Kanalwerkstück-Installationen bevorzugt.
-
Jeder der Flügel 38 erstreckt sich in einer geraden Linie zu dem inneren
Gehäuse 34 von einer zentralen Nabe 50 in der Mitte des inneren Gehäuses 34 radial
nach außen. In diesem Ausführungsbeispiel gibt es sechs Flügel, einen gerichtet zu
jedem der sechs rechteckigen Plattenseiten des inneren Gehäuses 34, jeder 60º räumlich
beabstandet. Jeder der dargestellten Flüge! 38 ist stromabwärts in einer dem
Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung gekrümmt und hat eine wie in Fig. 5 gezeigte
Querschnittsform.
-
Jeder Flügel 38 wird durch eine Führungskante 52 begrenzt, die sich radial
normal oder rechtwinklig zu dem Luftstrom erstrecktmit einem seitlich gekrümmten Abschnitt
54, der sich stromabwärts in die Richtung des Luftstromes, weg von der Führungskante
52, erstreckt. Der gekrümmte Abschnitt 54 markiert einen Bogen von ungefähr 65º und
setzt sich fort in einen geraden hinteren Kantenabschnitt 56 fort, der entlang seiner
größeren Länge in rückwärtig parallel beabstandeter Beziehung zu der Führungskante 52
angeordnet ist.
-
Zwischen dem inneren Gehäuse 34 und dem äußeren Gehäuse 36 gibt es einen
zweiten Satz von Flügeln 40, von denen jeder annähernd die gleiche Querschnittsform,
wie in Fig. 5 gezeigt, hat. Diese Flügel 40 sind gleichweit beabstandet in Sätzen von
zwei oder drei in jeder der sechs Segmente des sechseckigen Ringes, gebildet
zwischen dem inneren Gehäuse 34 und dem äußeren Gehäuse 36 angeordnet. Diese
Flügel 40 sind ausgerichtet, um die Luftströmung in die entgegengesetzte Drehrichtung zur
Luftströmung hinter dem inneren Satz von Flügeln 38 zu lenken. So richten in Fig. 3 die
Flügel 40 den Luftstrom in eine Uhrzeigerrichtung um die Achse durch den Kanal 32.
-
Das Verhältnis der inneren Kernfläche zu der äußeren Gehäusefläche, wurde
überraschenderweise als ein wichtiger Faktor in der Gesamtmischungswirksamkeit
festgestellt. Dies ist am besten in Fig. 6 gezeigt. Fig. 6 ist ein Diagramm der
Mischungswirksamkeit für verschiedene Gehäusegrößenkombinationen. Jede in Fig. 6
eingezeichnete Mischungsvorrichtung hat einen minimalen Durchmesser "D" des äußeren
Gehäuses von 965 mm (38 inches). Die Verhältnisse der minimalen Durchmesser d/D,
für den jeweils inneren zu dem äußeren Durchmesser, sind entlang der horizontalen
Achse angezeigt. Dieses Verhältnis entspricht den Quadratwurzeln der
Kernflächenverhältnisse. Die vollen Punkte in dem rechten Abschnitt des Diagramms von Fig. 6
repräsentieren die gemessene Wirksamkeit gegen die Quadratwurzel der
Kernflächenverhältnisse für verschiedene Größen der Mischer. Es wurde gefunden, daß einem d/D-
Verhältnis von 0,78, das einem Kernflächenverhältnis von 0,62 entspricht, eine optimale
Mischungswirksamkeit
von ungefähr 78% hervorbringt. Dies ist eine signifikante
Verbesserung in der Mischungswirksannnkeit, wenn mit einer herkömmlichen Dualgehäuse-
Mischungungsvorrichtung verglichen wird. Der gegenwärtig auf dem Markt befindliche,
herkömmliche Mischer, z. B. wie im früheren Patent, Nr. 4,495,858 beschrieben, hat ein
d/D- Verhältnis von ungefähr 0,47, d. h. ein Kernflächenverhältnis von 0,23, das einer
Mischungswirksamkeit von ungefähr 43% entspricht.
-
Eine weitere Verbesserung wird am besten mit der Hilfe von Fig. 4 und
wiederum Fig. 6 dargestellt. Es wurde gefunden, daß die Veränderung der Tiefe W der
Gehäuse 34 und 36 signifikant die Mischungswirksamkeit der Luftmischungsvorrichtung 30
beeinflußt. Die Länge der Gehäuse 34 und 36 in der Richtung der Luftströmung durch
den Kanal 32 wird durch die Tiefenabmessung, Buchstabe W, wie in Fig. 4 gezeigt,
repräsentiert. Das Tiefenverhältnis wird als das Verhältnis (W/D) zwischen der Tiefe W
und dem minimalen Durchmesser D des äußeren Gehäuses definiert. Die verbundenen
"x" in dem linken Abschnitt des Diagramms in Fig. 6 ist eine grafische Darstellung der
gemessenen Mischungswirksanmkeit gegenüber den verschiedenen Tiefen (W/D)-
Verhältnissen für verschiedene Mischer. Es wurde entdeckt, daß es ein optimales
Tiefenverhältnis für jeden Mischer gibt und deshalb eine optimale Tiefe für jede gegebene
Größe des äußeren Gehäuses. Dieses Optimum ist als ein Tiefenverhältnis im
wesentlichen zwischen 0,25 und 0,35 und vorzugsweise 0,30 bestimmt. Wenn diese optimalen
Kernflächenverhältnisse und Tiefenverhältnisse mit einem Auslaßübergangsteil 42, wie
oben in einer Luftmischungsvorrichtung 30 beschrieben, kombiniert werden, ist das
Ergebnis eine verbesserte Luftmischungsvorrichtung mit einer sehr wesentlichen
Erhöhung der Mischungswirksamlkeit, ungefähr das Doppelte der
Gesamt-Mischungswirksamkeit einer herkömmlichen statischen Luftmischungsvorrichtung, wie sie z. B. im
U.S. Patent Nr. 4,495,858 beschrieben ist.
-
Die Erhöhung der Mischungswirksamkeit ist gleichermaßen wirksam in
Kanalinstallationen, in denen eine Reihe von Luftmischungsvorrichtungen nebeneinander
untergebracht sind. Insbesondere veranschaulicht Fig. 7 ein drittes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel einer verbesserten Luftmischungsvorrichtung der Erfindung. Dieses
Ausführungsbeispiel enthält eine Reihe von äußeren Gehäusen 36, angeordnet
nebeneinander quer über die breitere Abmessung eines rechteckigen Kanales 60. Jedes dieser
Gehäuse 36 schließt ein inneres Gehäuse 34 und, wie oben beschrieben, jeweils einen
ersten und zweiten Satz von Flügeln 38 und 40 ein. Das Übergangsteil 64 ist wiederum
eine Mehrzahl von flachen Platten 66, die ihren Ursprung an einer stromaufwärtigen
Lagerungsplatte 68 haben, die das äußere Gehäuse 36 trägt und den gesamten Luftstrom
durch die Gehäuse 34 und 36 richtet. Jede der flachen Platten 66 endet gegen die Wände
des Kanales 60 stromabwärts des Gehäuses 36. Das Übergangsteil 64 hat
vorzugsweise eine Länge entlang des Kanales innerhalb eines Bereiches zwischen ungefähr 0,8
und 1, 5 mal des minimalen Durchmessers des äußeren Gehäuses 36 und vorzugsweise
ungefähr dieselbe wie der minimale Durchmesser D des äußeren Gehäuses 36.
-
Während die vorliegende Erfindung in ihrer Anwendung auf das Mischen von zwei
Temperatur-Luftströmen beschrieben worden ist, ist sie zur Nutzung in praktisch jeder
Anwendung für das Mischen von Luft oder gasförmigen Strömen und Kombinationen
derselben verwendbar. Außerdem kann die Vorrichtung anders als speziell beschrieben
aufgebaut sein. Z. B. müssen die Gehäuse nicht hexagonal sein. Sie können auch
oktogonal oder kreisförmig hergestellt werden. Die Gehäuse und Flügel können auch aus
einzelnen Kunststoffteilen als ein einstückiger Körper gegossen werden. Weiter können
unterschiedliche Kombinationen von Gehäusegrößen über einen vorgegebenen Kanal
verwendet werden. Die Übergangsteile 26, 42 oder 62 können auch aus einstückigen
Blechteilen gebildet werden, gekrümmt oder gebogen, um eine glatte,
auseinanderstrebende, kegelstumpfförmige Form zu bilden, die zu den Kanalwänden von dem
stromabwärtigen Ende des äußeren Gehäuses auseinanderstrebt.