EP0172900B1 - Vorrichtung zum transport und/oder zur vermischung von gasen - Google Patents

Vorrichtung zum transport und/oder zur vermischung von gasen Download PDF

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EP0172900B1
EP0172900B1 EP85901402A EP85901402A EP0172900B1 EP 0172900 B1 EP0172900 B1 EP 0172900B1 EP 85901402 A EP85901402 A EP 85901402A EP 85901402 A EP85901402 A EP 85901402A EP 0172900 B1 EP0172900 B1 EP 0172900B1
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gases
gas
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Werner MÖLLER
Matthias BRÜNIG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/111—Centrifugal stirrers, i.e. stirrers with radial outlets; Stirrers of the turbine type, e.g. with means to guide the flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/14—Pumps raising fluids by centrifugal force within a conical rotary bowl with vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F04D29/2255—Special flow patterns flow-channels with a special cross-section contour, e.g. ejecting, throttling or diffusing effect

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a method for heat dissipation from devices is known, in which the fact is exploited that a jet stream directed onto a vertical wall sucks a multiple of its own volume per time from its surroundings, leads and slides along the wall. This gives the particular advantage that a relatively large cooling effect can nevertheless be achieved with a relatively low compressor output for the jet.
  • the present invention applies this principle, e.g. B. in mixing operations when different streams (gases, flue gases, vapors, drippable liquids, fluids, media and the like.) Are to be brought together, for example when smoking food, when supplying air to a burner, when extracting gases from one Hob and the like
  • a pumping tool for the transport of liquid with two identical screw-shaped driving surfaces on a propeller in the shape of a cone is known (NL-C-20 573), but it has the disadvantage that only a relatively small amount of liquid from a room on a certain geodetic Height can be pumped to another room at a different height.
  • the present invention is also directed to realizing the flow pattern of a jet stream directed onto a wall differently than previously known. This is possible, for example, with a tapered propeller with outer or inner helical guide parts, blades or drive surfaces. If an air flow emerging from a nozzle occurs at a certain distance on a baffle surface perpendicular to the flow, this flow is deflected, the air moving along the baffle surface. It has now been recognized that this relatively small air flow (primary flow) from the surrounding area pulls a relatively large secondary flow, which initially does not have the direction of the flow running on the wall, but has a strong flow velocity component in the direction of the stagnation point.
  • This fact can now be used primarily for mixing media flows, but it is also suitable for depositing or removing a relatively large amount of heat on the impact surface or for extracting air from the interior of a device or room.
  • the use for extractor hoods in kitchens is also particularly important because a large amount of air and haze can be extracted with a small, relatively slow-running and low-noise propeller.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention, which essentially consists of a conical propeller 10. This is arranged in an opening in a wall, a baffle surface 11 being provided above the opening and being at a certain distance from the wall surface.
  • Fig. 1 the flow threads are drawn, which show that essential parts of the flow is used directly on the impact point or the axis of the propeller 10.
  • the propeller 10 is shown directly in front of the impact surface 11, which is also the wall surface of a room.
  • the flow threads show how gas is drawn in from the interior and guided along the wall.
  • FIG 3 shows an application of the device according to the invention in connection with a kitchen extractor hood.
  • the propeller 10 is again arranged directly in front of the baffle 11. This is a fixed surface which is surrounded by a housing 14. At the lower end, the housing 14 is open, so that vapors and gases can enter the opening and can be discharged upwards through a chimney or a pipe. Not shown are the drive means for the propeller 10, which, however, is rotated about its axis.
  • annular interchangeable plate 13 is also attached to the baffle 11, which plate consists, for example, of an absorbent material. If the vapors or gases are then sucked in with the aid of the propeller 10, floating particles in the gas (for example fat droplets, dust and the like) are thrown onto the plate 13, so that no exhaust air filter is required, which results in a pressure loss in the flow would mean.
  • the individual partial surfaces 1, 2 and 4 can be made of plastic or thin sheet metal and can be attached to one another after appropriate shaping.
  • the driving surface 1 corresponds to the driving surface 2, but these are offset by 180 ° to one another.
  • the interconnected surfaces form opening genes 3, which are oriented approximately 45 ° to the axis, so that gas sucked in can enter through them and can be conveyed essentially axially inwards and released at the lower end (FIG. 4).
  • the main advantage of this propeller is: production by injection molding without undercut and conveyance over the entire circular area (via the holes internal flow, via the drive surfaces 2 external flow).
  • the internal motor allows the drive motor to be cooled.
  • the propellant surfaces 1 and 2 can be made with a suitable arrangement on a cone made of soft, resilient material (rubber), so that they deform in a certain way as a result of the rotation of the propeller and the centrifugal forces resulting therefrom and enable the desired air delivery. In this case, no protective grille is required for the tapered rotor.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Es ist ein Verfahren zur Wärmeabfuhr aus Geräten bekannt, bei welchem die Tatsache ausgenutzt wird, daß ein auf eine senkrechte Wand gerichteter Düsenstrom ein Mehrfaches seines eigenen Volumens pro Zeit aus seiner Umgebung ansaugt, mit sich führt und an der Wand entlanggleitet. Dadurch entsteht der besondere Vorteil, daß mit relativ geringer Kompressorleistung für den Düsenstrahl dennoch eine relativ große Kühlwirkung erzielt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wendet dieses Prinzip an, z. B. bei Mischvorgängen, wenn unterschiedliche Ströme (Gase, Rauchgase, Dämpfe, tropfbare Flüssigkeiten, Fluide, Medien und dergl.) zusammengebracht werden sollen, beispielsweise beim Räuchern von Lebensmitteln, bei der Zufuhr von Luft zu einem Brenner, beim Absaugen von Gasen von einer Kochstelle und dgl.
  • Ein Pumpwerkzeug für den Transport von Flüssigkeit mit zwei gleichen schraubenförmig ausgebildeten Treibflächen an einem Propeller in Kegelform ist bekannt (NL-C-20 573), sie hat jedoch den Nachteil, daß nur eine relativ geringe Menge an Flüssigkeit von einem Raum auf einer bestimmten geodätischen Höhe zu einem anderen Raum auf anderer Höhe gepumpt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch darauf gerichtet, das Strömungsbild eines auf eine Wand gerichteten Düsenstroms anders als bislang bekannt zu realisieren. Dies ist beispielsweise durch einen kegeligen Propeller mit äußeren oder inneren schraubenförmigen Leitteilen, Laufschaufeln oder Treibflächen möglich. Tritt ein aus einer Düse austretender Luftstrom in einem gewissen Abstand auf eine senkrecht zur Strömung stehende Prallfläche, so tritt eine Umlenkung dieser Strömung ein, wobei die Luft sich an der Prallfläche entlangbewegt. Es ist nun erkannt worden, daß dieser relativ kleine Luftstrom (Primärströmung) aus dem Umgebungsbereich eine relativ große Sekundärströmung an sich reißt, welcher zunächst nicht die Richtung der an der Wand verlaufenden Strömung hat, sondern eine starke Strömungsgeschwindigkeitskomponente in Richtung auf den Staupunkt aufweist. Diese Tatsache kann nun vor allem zum Vermischen von Medienströmen eingesetzt werden, sie ist allerdings auch geeignet, eine relativ große Wärmemenge auf der Prallfläche abzusetzen bzw. von dieser abzunehmen oder Luft aus dem Innenraum eines Geräts oder Raumes herauszufördern. Besonders bedeutend ist auch die Anwendung für Dunstabzugshauben in Küchen, weil hier mit einem kleinen, relativ langsam laufenden und geräuscharmen Propeller eine große Luft- und Dunstmenge abgesaugt werden kann.
  • Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert.
    • Fig. 1 zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Absaugen von Gasen.
    • Fig. 2 zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Vorrichrung gemäß der Erfindung zum Umwälzen und Mischen von Gasen.
    • Fig. 3 zeigt eine schaubildliche Ansicht einer Dunstabzugshaube für Kochstellen.
    • Fig. 4 zeigt eine schaubildliche Ansicht eines Propellers gemäß der Erfindung.
    • Fig. 5 zeigt eine Ansicht von unten in den in Fig. 4 gezeigten Propeller.
  • In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt, die im wesentlichen aus einem kegelförmigen Propeller 10 besteht. Dieser ist in einer Öffnung einer Wandung angeordnet, wobei oberhalb der Öffnung eine Prallfläche 11 vorgesehen ist, welche einen bestimmten Abstand zur Wandungsfläche aufweist.
  • Wird der Propeller 10 in Drehung versetzt, so wird aus dem Raum unterhalb der Wandungsfläche bzw. der Prallfläche Gas angesaugt und auf die Prallfläche 11 gelenkt. Von dorther wird sie über den Zwischenraum zwischen der Wandungsfläche und der Prallfläche nach außen geleitet.
  • In der Fig. 1 sind die Strömungsfäden eingezeichnet, die erkennen lassen, daß wesentliche Teile der Strömung direkt auf den Prallpunkt bzw. die Achse des Propellers 10 herangezogen wird.
  • In Fig. 2 ist der Propeller 10 direkt vor der Prallffläche 11, die zugleich Wandungsfläche eines Raumes ist, gezeigt. Auch hier lassen die Strömungsfäden erkennen, wie aus dem Innenraum Gas angesaugt wird und an der Wand entlanggeführt wird.
  • In Fig. 3 ist eine Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit einer Küchen-Dunstabzugshaube gezeigt.
  • Es ist wiederum der Propeller 10 unmittelbar vor der Prallfläche 11 angeordnet. Es handelt sich hierbei um eine feststehende Fläche, die von einem Gehäuse 14 umgeben ist. Am unteren Ende ist das Gehäuse 14 offen ausgebildet, so daß Dünste und Gase in die Öffnung eintreten können und nach oben durch einen Schornstein oder eine Rohrleitung abgeführt werden können. Nicht gezeigt sind die Antriebsmittel für den Propeller 10, der jedoch um seine Achse gedreht wird.
  • Als Besonderheit ist an der Prallfläche 11 noch eine ringförmige auswechselbare Platte 13 angebracht, die beispielsweise aus einem saugfähigen Material besteht. Werden dann die Dünste oder Gase mit Hilfe des Propellers 10 angesaugt, so werden Schwebeteilchen in dem Gas (z. B. Fetttröpfchen, Staub und dgl.) auf die Platte 13 abgeschleudert, so daß kein Abluftfilter erforderlich ist, der einen Druckverlust in der Strömung bedeuten würde.
  • In Fig. 3 sind mit den Bezugzahlen 101 bis 106 Strömungsfäden dargestellt, die durch experimentelle Versuche belegt werden konnten. Bedeutsam ist, daß nicht nur die Strömung im Bereich des Strömungsfadens 106 vorhanden ist, sondern daß aus weit entfernten Bereichen der Dunstabzugshaube (Bereich der Strömungsfäden 101 bis 103) Gase angesaugt werden. Es handelt sich hierbei um Gasmengen, die erheblich größer sind als die Strömungsmenge im Bereich des Strömungsfadens 106. Demzufolge kann das Absaugsystem wesentlich kleiner ausgeführt werden, als dies bislang möglich war. Beispielsweise kann auch der Abstand der Abzugshaube in bezug auf die Kochfläche wesentlicn erhöht werden, so daß für die Köchin eine größere Kopffreiheit gegeben ist. Darüberhinaus kann der Propeller 10 mit einer relativ niedrigen Drehzahl arbeiten, so daß eine geräuscharme Absaugung der Dünste möglich ist.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform des Propellers gemäß der Erfindung. Es handelt sich hierbei um ein im wesentlichen kegelförmiges Gebilde, das um seine Kegelachse gedreht wird. Die einzelnen Teilflächen 1, 2 und 4 können aus Kunststoff oder dünnem Blech hergestellt werden und nach entsprechender Formgebung aneinander befestigt werden. Die Treibfläche 1 entspricht dabei der Treibfläche 2, allerdings sind diese zueinander um 180° versetzt angeordnet. Die miteinander verbundenen Flächen bilden Öffnunggen 3, die etwa 45° zur Achse gerichtet sind, so daß durch diese angesaugtes Gas eintreten kann und im wesentlichen axial nach innen gefördert und am unteren Ende (Fig. 4) abgegeben werden kann. Der wesentliche Vorteil dieses Propellers ist: Fertigung im Spritzgußverfahren ohne Hinterschnitt und Förderung über die gesamte Kreisfläche (über die Löcher Innenstrom, über die Treibflächen 2 Außenstrom). Durch den Innenstrom ist die Kühlung des Antriebsmotors möglich.
  • Die Treibflächen 1 und 2 können bei geeigneter Anordnung an einem Kegel aus weichem nachgiebigem Material (Gummi) hergestellt werden, so daß sie sich zufolge Drehung des Propellers und der dadurch entstehenden Zentrifugalkräfte in bestimmter Weise verformen und die gewünschte Luftförderung ermöglichen. In diesem Fall ist kein Schutzgitter für den Konusläufer erforderlich.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Transport oder zur Vermischung von Gasen, Rauchgasen, Dämpfen oder Flüssigkeiten, bei welcher ein aus mindestens zwei gleichen, schraubenförmig ausgebildeten Treibflächen (1,2) bestehender, kegeliger Propeller (10) die Gase bzw. Flüssigkeiten ansaugt und weiterführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibflächen (1,2) gleichmäßig am Umfang des Propellers angeordnet sind und durch im wesentlichen kegelig ausgeführte Teilflächen (4) derart miteinander verbunden sind, daß jede Treibfläche (1,2) an der Ansaugseite des Propellers eine Öffnung bildend innen an einer Teilfläche (4) angeordnet ist und an der Abströmseite des Propellers außen an der in Umfangsrichtung gesehen nächstfolgenden Teilfläche (4) angeordnet ist, so daß die Vorrichtung sowohl innerhalb als auch außerhalb der Teilflächen (4) einen Förderbereich ausweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (10) an einer Prallfläche (11) angeordnet ist.
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