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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Solch
eine Vorrichtung wird beispielsweise als eine Vorrichtung zum Befeuchten,
Reinigen und/oder Kühlen
von Luft verwendet, und bisherige Anwendungen in Häusern oder
Büros sowie
industrielle Anwendungen sind bekannt geworden. Beispiele von derartigen
Vorrichtungen können
in DE-A-17 78 268, EP-A-0 118 811 und DE-A-32 43 080 gefunden werden.
Mit diesen Vorrichtungen wird Luft von dem Gebläse zu den Befeuchtungsmitteln
befördert,
welche zum Beispiel parallele Scheiben sein können. Das Gebläse und die
Befeuchtungsmittel können
jeweils ihre eigene Antriebseinheit aufweisen, aber es wurde auch
vorgeschlagen, auch die Gebläse-Antriebseinheit für die Befeuchtungsmittel
zu verwenden, beispielsweise über
Reibräder
(EP-A-0 118 811) oder durch Einrichten der Befeuchtungsmittel mit
einem Flügelrad,
welches durch eine externe Luftströmung (DE-A-17 78 268) angetrieben
wird. Trotzdem nehmen die Befeuchtungsmittel und das Gebläse zusammen
immer noch eine große
Menge an Raum ein, was in einigen Anwendungen unakzeptabel ist.
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In
DE-A-25 23 199 wird vorgeschlagen, die gleichen Scheiben sowohl
zum Erzeugen einer Luftströmung
als auch zum Befeuchten der Luftströmung zu verwenden. Es ist jedoch
offensichtlich, dass die Vorrichtung nicht gut funktionieren kann,
da die an die Gebläse-Scheiben
gestellten Anforderungen ziemlich unterschiedlich zu jenen sind,
welche an die Scheiben gestellt werden, welche als Befeuchtungsmittel
funktionieren müssen.
Die Gebläse-Scheiben müssten sich
beispielsweise viel schneller drehen als die Scheiben der Befeuchtungsmittel.
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Das
Ziel der Erfindung ist, eine wie in der Einleitung verwiesene Vorrichtung
bereitzustellen, wobei die erwähnten Nachteile
auf eine wirksame Art und Weise eliminiert worden sind.
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Zu
diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Aspekte
charakterisiert, wie im kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1
dargelegt. Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind der Gegenstand der Unteransprüche.
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Da
das Gebläse
und die Befeuchtungsmittel kombiniert sind durch gegenseitiges Überlappen und/oder
indem sie ineinander eingebaut sind, um eine Einheit auszubilden,
und da sie beispielsweise konzentrisch angeordnet sind, ist es möglich eine sehr
kompakte Anordnung zu realisieren, welche vorzugsweise nur eine
Welle aufweist, sodass die Vorrichtung wesentlich kleiner als die
bekannten Vorrichtungen angefertigt werde kann, welche getrennt
eingerichtete Befeuchtungselemente und Luftströmungselemente aufweisen. Da
die Befeuchtungsmittel und die Luftströmungselemente aus getrennten Teilen
bestehen können
und unabhängig
voneinander drehbar sind, kann jedoch jedem die gewünschten
Eigenschaften gegeben werden, sodass eine korrekt funktionierende
Vorrichtung mit kleinen Abmessungen erreicht werden kann.
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Die
zumindest ungefähr
konzentrische oder koaxiale Anordnung der Luftströmungselemente
und der Befeuchtungsmittel ermöglicht
es außerdem,
die Befeuchtungsmittel so einzurichten, dass sie von den Luftströmungselementen
angetrieben werden, falls die Befeuchtungsmittel nahe und innerhalb
des Wirkungsbereichs der Luftströmungselemente
angeordnet sind.
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Ein
anderer, zusätzlicher
Hauptvorteil dieser Ausführungsform,
rieben ihrer kompakten Konstruktion, ist die Tatsache, dass eine
separate Antriebseinheit für
die Befeuchtungsmittel oder ein Getriebe zwischen dem Gebläse und den
Befeuchtungsmitteln nicht benötigt
wird. In dieser Ausführungsform
können
die Befeuchtungsmittel durch die Luftströmung angetrieben werden, welche
von den Luftströmungselementen
erzeugt wird, wodurch die Luftströmungselemente und die Befeuchtungsmittel
vorzugsweise derartig konstruiert sind, dass der Antrieb fast vollständig automatisch
stattfindet, ohne dass irgendwelche Zusatzteile benötigt werden.
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Eine
Ausführungsform,
welche vom Strömungs-Gesichtspunkt
vorteilhaft ist, ist eine wobei die Luftströmungselemente im Inneren der
ringförmigen
Befeuchtungsmittel angeordnet sind. Auf diese Weise wird Außenluft
hauptsächlich
zuerst durch die Befeuchtungsmittel, dann durch die Strömungselemente
und vorzugsweise wieder durch die Befeuchtungsmittel hindurch befördert, wobei
als Ergebnis davon eine sehr gute Befeuchtung der Luft stattfinden
kann.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
ist eine, wobei die Luftströmungselemente
im Wesentlichen parallele Scheiben sind, welche auf einer Welle
montiert sind, wohingegen die Befeuchtungsmittel im Wesentlichen
parallele, ringförmige
Scheiben sein können.
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Diese
Ausführungsform
stellt eine Vorrichtung bereit, welche einen relativ geringen Energieverbrauch,
ein sehr geringes Geräuschniveau
und einen wirksamen Betrieb aufweist.
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Die
Erfindung wird hiernach detaillierter mit Bezug auf die Zeichnungen
erklärt,
welche eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen.
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1 ist eine vertikale Schnittansicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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2 ist eine Schnittansicht
entlang Linie II-II aus 1,
welche einen Teile der Vorrichtung zeigt.
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Die
Zeichnung zeigt eine Ausführungsform einer
Vorrichtung zum Luftbehandeln, welche als eine unabhängige Einheit
verwendet werden könnte, beispielsweise
zum Reinigen und Befeuchten von Luft in einem Raum, wie beispielsweise
einem Zimmer, einer Kabine oder dergleichen, um darin das Niveau
des Komforts zu verbessern. Andererseits ist es möglich, die
Vorrichtung in einer größeren Anlage einzubauen,
beispielsweise in einer klimatechnischen Anlage, welche gemäß dem Absorptions-
oder Adsorptionsprinzip funktioniert, wobei trockene, relativ warme
Luft gekühlt
und befeuchtet werden soll, indem Wasser darin veranlasst wird zu
verdunsten. Eine derartige klimatechnische Anlage könnte in Transportmitteln
verwendet werden, wie beispielsweise LKWs, Wohnwagen und Passagierfahrzeugen,
und insbesondere im letzten Fall ist es sehr wichtig, dass eine
leise und kleine Vorrichtung bereitgestellt wird, die einen niedrigen
Energieverbrauch aufweist.
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Gemäß 1 und 2 weist die Vorrichtung ein Gehäuse 1 auf,
welches außer
einem Lufteinlass 2 und einem Luftauslass 3 geschlossen
ist. Ein Luftströmungskanal 4 erstreckt
sich vom Lufteinlass 2 zum Luftauslass 3, welcher
Luftströmungskanal
seitlich von Seitenwänden 5 des
Gehäuses,
an der Oberseite von einer Grenzwand 6 und von Trennwänden oder
Platten 7 begrenzt ist, welche die Oberseite eines Wasserbades
im Gehäuse 1 an
der Bodenseite begrenzen. Das Wasserbad 8 enthält das Wasser,
welches als Wasserdampf von der Luftströmung durch den Luftströmungskanal
hindurch absorbiert werden soll.
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In
dem Luftströmungskanal 4 ist
eine horizontale Welle 9 angeordnet, welche in dem Gehäuse an ihren
Enden mittels Lagern 10 drehbar gehalten ist. Eine Antriebseinheit,
wie beispielsweise ein Elektromotor oder dergleichen, steht im Eingriff
mit der Welle 9, um sie zu drehen. Um eine maximal kompakte
Vorrichtung bereitzustellen, ist die Welle 9 zumindest
teilweise hohl angefertigt und ein elektrischer Antriebsmotor 11 ist
innerhalb der hohlen Welle 9 montiert. Eine Anzahl von
Scheiben 12, welche als Luftströmungselemente funktionieren,
sind auf der Welle 9 parallel zueinander und vorzugsweise
in gleichen Abständen
voneinander fest montiert. Die Scheiben 12, welche so konstruiert
sein müssen, dass
sie ein minimales Gewicht haben, und welche beispielsweise aus einem
Kunststoff, wie zum Beispiel PVC, Polyethylen, Polypropylen und
dergleichen, oder aus Aluminium, Papier usw., hergestellt sein können, funktionieren
zum Erzeugen einer Luftströmung
durch den Luftströmungskanal 4 vom
Einlass 2 zum Auslass 3. Um dies durchzuführen, wird die
Welle 9 in einer solchen Richtung rotiert, dass sich die
Scheiben, die in dem Bereich nahe des Wassers im Wasserbad 8 vorhanden
sind, vom Einlass 2 zum Auslass 3 bewegen. Die
Scheiben 12 sind vorzugsweise so designt, dass sie eine
minimale Dicke haben und ihre Oberfläche vorzugsweise glatt ist,
um ein geringes Geräuschniveau
zu erhalten.
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Auf
der Welle 9 sind außerdem,
konzentrisch mit den Scheiben 12, ringförmige Scheiben 13 montiert,
die als Befeuchtungsmittel arbeiten, welche Scheiben 13 mittels
den Querstiften 14 in festliegenden Abständen voneinander
gehalten sind und welche bezüglich
des Gehäuses 1 und
der Welle 9 über Außenanschlusselemente 15 von
Lagern getragen werden. Die ringförmigen Scheiben 13 können sich daher
bezüglich
der Welle 9 frei drehen. Die ringförmigen Scheiben 13 können beispielsweise über Anschlusselemente 15 von
Lagern an einer fixierten Achse 16 gehalten werden, welche
fixierte Achse 16 sich durch die hohle Welle 9 erstreckt
und zum Tragen des Elektromotors funktioniert. Es ist verständlich,
dass mehrere andere Konstruktionen auch vorstellbar sind.
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Der
Innendurchmesser der ringförmigen Scheiben 13 ist
derart, dass die Scheiben die Gebläsescheiben 12 mit
einem kleinen Spiel von beispielsweise 1–2 mm umgeben, während das
Wasserniveau in dem Wasserbad derart ist, dass die ringförmigen Scheiben 13 an
ihrer untersten Stelle vollständig im
Wasser eingetaucht sind und daher über ihren gesamten Flächenbereich
befeuchtet werden können, sodass
die ringförmigen
Scheiben 13 als Befeuchtungsmittel funktionieren können.
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Die
ringförmigen
Scheiben 13 weisen nicht ihre eigene Antriebseinheit auf,
sie werden von der Luftströmung
angetrieben, welche von den Scheiben 12 erzeugt wird. Dieser
Effekt wird dadurch erreicht, dass sowohl die eintretende Luft als
auch die austretende Luft entlang den ringförmigen Scheiben 13 im Winkel
zur Radialrichtung strömt,
wodurch die Umfangskomponenten die gleiche Drehrichtung haben, sodass
die Scheiben 13 durch die Umfangskomponenten der Luftströmung gedreht
werden. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Befeuchtungsscheiben 13 kann
wesentlichen geringer als die der Gebläsescheiben 12 sein,
beispielsweise 30–90
U/min für
die Befeuchtungsscheiben 13 im Vergleich zu 2000–4000 U/min
von den Gebläsescheiben 12.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit, die den Scheiben 13 verliehen
wird, ist von einer Anzahl von Faktoren abhängig, wobei es jedoch im Prinzip
möglich
ist, die Geschwindigkeit durch aufweisen einer steuerbaren Bremse
zu steuern, die im Eingriff mit den Scheiben 13 steht,
um den Gegendruck zu variieren, falls dies notwendig sein sollte,
um eine höhere
oder niedrigere Geschwindigkeit der Scheiben 13 relativ
zu den Scheiben 12 zu erreichen, zum Beispiel um die relative
Luftfeuchtigkeit zu steuern oder um die hindurchströmende Luftmenge
anzupassen.
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Die
Verteilung der Scheiben 12 pro Längeneinheit ist vorzugsweise
zu der von den Scheiben 13 unterschiedlich, wobei es bevorzugt
wird, mehr Scheiben 13 als Scheiben 12 pro Längeneinheit
bereitzustellen. Messungen haben gezeigt, dass ein Verhältnis von
zwei bis vier, vorzugsweise drei, Scheiben 13 zu jeder
Scheibe 12 vorteilhaft ist. Die radiale Abmessung der Scheiben
zwischen dem Innen- und dem Aussendruckmesser ist vorzugsweise ungefähr 25–50% des
Radius oder der Radialabmessung der Scheiben 12. Die Oberfläche der
Scheiben 13 kann glatt, jedoch auch etwas absorbierend
sein, und kann mit Löchern
oder anderen Perforationen versehen sein. Die Fläche kann zweckmäßig aufgeraut
sein oder mit einer speziellen Oberflächenstruktur versehen sein,
sodass eine größere Luftzufuhr oder
ein größerer Druckabfall
erhalten wird, welcher im Wesentlichen durch Mikroturbulenzen erzeugt wird.
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Der
Durchmesser des Luft-Auslasses 3 ist wesentlich kleiner
als der des Einlasses 2, mit dem Verhältnis, welches z. B. 1 : 3–4 ist,
vorzugsweise 1 : 3. Der Auslass 3 ist vorzugsweise zu der
unteren Hälfte
der Scheibe 12 ausgerichtet positioniert, und der Bodenrand
des Luft-Auslasses 3 ist ungefähr zu dem unteren Tangentenpunkt
der Scheiben 12 ausgerichtet. Der Luftströmungskanal 4 muss
am Luftauslass 3 nicht notwendigerweise gerade sein, wobei natürlich auch
andere Konfigurationen möglich
sind.
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Der
Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt.
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Wenn
der Elektromotor 11 mit Strom versorgt wird, wird die Welle 9 zum
Rotieren mit einer vorbestimmten, möglicherweise steuerbaren Geschwindigkeit
von einigen tausenden Umdrehungen pro Minute angetrieben und wegen
der Gestalt des Luftströmungskanals
wird sich eine Luftströmung
an einer Seite ereignen, im dargestellten Fall an der Bodenseite
der Welle 9, als Ergebnis der Reibung der Scheiben 12 entlang
der Luft, wobei als Ergebnis davon die Luft weiter befördert wird
und beim Auslass 3 nach draußen geschleudert wird, wo der
Luftkanal nicht vom Gehäuse 1 oder
von dem Wasser im Wasserbad 8 begrenzt ist. Das Einströmen und
das Ausströmen
von Luft zu und von den Scheiben 12 findet hauptsächlich in
einer nichtradialen Art und Weise statt, wobei als Ergebnis davon
die erzeugte Luftströmung
eine Antriebskraft auf die frei drehenden ringförmigen Scheiben 13 ausübt, welche
die Scheiben 12 konzentrisch umgeben. Die ringförmigen Scheiben 13 laufen
an ihrer unteren Seite durch das Wasser von einem Wasserbad 8,
wobei sie als Ergebnis davon befeuchtet werden, wodurch die Feuchtigkeit von
der Luftströmung
absorbiert werden kann, daher folglich das Luftfeuchtigkeitsniveau
erhöht
wird. Als Ergebnis der Verdunstung des Wassers wird Verdampfungswärme aus
der Luft entzogen und daher bewirkt, dass die Temperatur der Luft
absinkt, sodass die Vorrichtung auch als eine Kühlvorrichtung funktioniert.
Außerdem
werden Staub und andere Verunreinigungen an der feuchten Fläche der
Scheiben 13 kleben, sodass die Vorrichtung auch eine Reinigungsfunktion
hat. Da die Scheiben 13 durch das Wasserbad 8 laufen,
können
die Verunreinigungen dort entfernt werden, sodass die Scheiben 13 sauber bleiben.
Da eine große
Anzahl von Scheiben 13 pro Längeneinheit bereitgestellt
ist, ist ein großer
Befeuchtungsbereich verfügbar
und ein hoher Befeuchtungsgrad kann erreicht werden. Dieser Befeuchtungsgrad
der Luft kann gesteuert werden, beispielsweise durch Steuern der
Anzahl von Umdrehungen der Befeuchtungsmittel und/oder der Luftströmungsmittel
des Gebläses.
Der Energieverbrauch ist dabei ziemlich gering. Daher ist es mit
einem Elektromotor von 20–30
W möglich
eine Luftverschiebung von 300 m3/h zu erreichen.
Das Geräuschniveau
dieses Scheiben-Gebläses
ist sehr gering. Ein Niveau von weniger als 30 dB ist ohne irgendein
Problem erreichbar. Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem längeren Luftströmungskanal
eingebaut ist, der andere Einheiten aufweist, kann die Vorrichtung
sogar als Geräuschdämpfer wirken,
falls sie am Auslass-Ende des Kanals montiert ist. Da die Verdunstung
des Wassers an der Fläche
der Befeuchtungsmittel stattfindet und nicht in der Luft an sich,
wie es der Fall beim Sprühen
ist, werden keine Tropfen gebildet, was komfortabel und gesund ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene und in der Zeichnung
darstellte Ausführungsform
begrenzt, welche auf mehrere Wege innerhalb des Schutzbereichs der
Erfindung variiert werden kann. So ist es möglich, die Befeuchtungsmittel
im Inneren der Luftströmungselemente
bereitzustellen. In diesem Fall muss die Befeuchtung natürlich auf
eine andere Art und Weise stattfinden, beispielsweise von der Innenseite
her durch die Hohlwelle hindurch. Die Befeuchtungsmittel und die
Luftströmungsmittel
können
auch auf parallelen Wellen oder auf sich kreuzenden Wellen montiert
sein, wobei sie vorzugsweise miteinander integriert bereitgestellt
sind. Anstelle der Verwendung von Wasser ist es natürlich auch
möglich,
eine andere geeignete Flüssigkeit
zu verwenden, wobei das Wasser außerdem Zusätze enthalten kann, wie beispielsweise
Frostschutz und/oder aromatische Substanzen. Außerdem kann das Gebläse Luftströmungselemente
aufweisen, die anders als Scheiben sind, beispielsweise Schaufeln
oder dergleichen, die auch außerhalb
des Gehäuses
positioniert sein können
und auch für
andere Zwecke verwendet werden können.
Durch ein geeignetes Design des Befeuchters kann er durch die Luftströmung des
Gebläses
angetrieben werden, möglicherweise mit
variabler Geschwindigkeit.
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Die
Luftströmungsmittel
und die Befeuchtungsmittel können
ihren eigenen Antrieb haben oder der Antrieb von einem kann zu dem
anderen durch ein variables Getriebe oder eine Kupplung abgezweigt
werden, sodass beide Mittel mit einer optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit
gedreht werden können,
welche abhängig
von den Umständen
in einem absoluten und relativen Sinn variiert werden kann.