EP0303850B1 - Luftmischeinrichtung - Google Patents

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EP0303850B1
EP0303850B1 EP88111824A EP88111824A EP0303850B1 EP 0303850 B1 EP0303850 B1 EP 0303850B1 EP 88111824 A EP88111824 A EP 88111824A EP 88111824 A EP88111824 A EP 88111824A EP 0303850 B1 EP0303850 B1 EP 0303850B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
mixing apparatus
air mixing
inlet
section
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP88111824A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0303850A3 (en
EP0303850A2 (de
Inventor
Manfred Stellamans
Emil Falk
Helmut Buss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hansa Ventilatoren und Maschinenbau Neumann GmbH and Co KG
Original Assignee
Hansa Ventilatoren und Maschinenbau Neumann GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Hansa Ventilatoren und Maschinenbau Neumann GmbH and Co KG filed Critical Hansa Ventilatoren und Maschinenbau Neumann GmbH and Co KG
Priority to AT88111824T priority Critical patent/ATE68050T1/de
Publication of EP0303850A2 publication Critical patent/EP0303850A2/de
Publication of EP0303850A3 publication Critical patent/EP0303850A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0303850B1 publication Critical patent/EP0303850B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/04—Air-mixing units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/313—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit
    • B01F25/3132—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices
    • B01F25/31322—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced in the centre of the conduit by using two or more injector devices used simultaneously

Definitions

  • the invention relates to an air mixing device of the type specified in the preamble of claim 1.
  • an air mixing device which consists of an installation part for a mixing chamber Ventilation system, which is provided with an inlet for two partial flows and an outlet for a main flow, and in which one or more hollow bodies are arranged, which connect to one of the inlets, pass through the partial flow of the other inlet, and their outlet cross section exclusively is provided on the side facing the outlet for the main flow.
  • the outlet cross section lies in a surface that runs at an acute angle to the longitudinal axis of the hollow body.
  • Mixing chambers of this type are usually used in ventilation and air-conditioning systems for mixing outside air and recirculated air, in particular at low outside air temperatures, the temperature level of the outside air flow is very different from that of the recirculating air flow. If, for example, the cold outside air enters the mixing chamber from above while the circulating air is fed to the mixing chamber from one end, the strong temperature differences between outside air occur and circulating air in the upper area of the air outlet cross section of the mixing chamber has very low temperatures, while high temperatures are reached in the lower area due to the more effective warm circulating air there.
  • This temperature gradient within the mixed air or main stream leaving the mixing chamber leads to the risk of downstream system parts of the air conditioning system, for example a heat exchanger or preheater, which freezes in the area where the cold outside air predominates in the main stream, so that the risk of destruction of the downstream one Heat exchanger or preheater, but at least there is a risk of malfunction of the ventilation and air conditioning system.
  • a heat exchanger or preheater which freezes in the area where the cold outside air predominates in the main stream, so that the risk of destruction of the downstream one Heat exchanger or preheater, but at least there is a risk of malfunction of the ventilation and air conditioning system.
  • the present invention has for its object to provide a mixing device of the type specified in the preamble of claim 1, which ensures optimal mixing of the partial air flows over a short flow path and ensures that the mixed air flow leaving the mixing chamber distributes no or only slight temperature differences over its cross section with differently tempered partial air flows.
  • the invention is based on the finding that, as a result of the openings in the channel walls of the air mixing device, which act like nozzles because of the different pressure conditions within the mixing chamber, parts of the air streams are pressed through the openings and get into the respectively adjacent channel, so that the mixing of the Partial air flows essentially within the channels and only a slight residual mixing occurs at the outlet edge of the air mixing device.
  • Different pressure ratios within the mixing chamber are generally given by supplying different amounts of air to one or the other inlet of the mixing chamber, whereby the air volume flows can be controlled by built-in components such as louvre flaps, or they can be brought about by special measures on the air mixing device .
  • the partial air flows are optimally mixed within the shortest possible way within the mixing device, so that only slight pressure losses occur and the dimensions of the mixing chamber can be kept small.
  • the optimal mixing of the partial air flows also ensures any choice of the cross-sectional shape of the channels or channel walls, so that the designer with respect to the location of the air inlets and Choose air outlet freely and thus determine an optimal location.
  • the optimal mixing of the partial air flows ensures that no condensation can occur on the plates within the mixing device, since even in the case of large temperature differences as a result of the optimal enforcement of the plates there is no risk of the plates cooling down, even in some areas.
  • the openings of the duct walls can be circular or slit-shaped, but any other cross-sectional shapes of the openings, such as oval or square openings, can also be selected, which under certain circumstances still support mixing of the partial air streams through stronger eddy formation.
  • Another advantageous embodiment of the solution according to the invention is characterized in that the alignment of the slot-shaped openings is mutually offset by 90 °.
  • the diameter of the openings can vary, so that an adaptation to the pressure conditions inside the mixing device is possible.
  • the ducts consist of narrow, box-shaped shafts with duct walls arranged parallel to one another, the ducts being alternately open or closed in the area of the air inlet cross sections, so that the relevant partial air flow is forced to flow into specific ducts.
  • the individual ducts in the area of the air inlet cross-sections can be covered by closed or perforated insert plates, so that the partial air flow in question flows in a smaller amount into the duct covered with a perforated insert plate than into the adjacent ducts.
  • the channels in the area of the air inlet cross sections of the air mixing device are alternately closed at one and the other inlet of the mixing chamber or covered and open with perforated or slotted inlet plates. It is thereby achieved that even with the same partial air flow rate, a pressure gradient promoting the mixing is formed between the individual, adjacent ducts, since one or the other partial air flow is stronger in one or the adjacent duct and thus as a result of the pressure difference caused thereby in the adjacent duct flows through the openings.
  • deflection projections are attached to the openings, which on the one hand lead to eddy formation and on the other hand forcefully divert parts of the partial air flows in the adjacent duct.
  • the deflection projections can either be arranged only on one side of the channel walls or alternately on one or the other side of the channel wall or can be pivoted in the openings.
  • a perforated or slotted outlet plate is provided, which leads to a somewhat increased pressure drop, but contributes to an increased mixing of the partial air flows.
  • Figure 1 shows a schematic, perspective view of part of a ventilation system with a mixing chamber 1, a heat exchanger or preheater 2 and a fan 3.
  • the mixing chamber 1 has two inlets 4, 5 through which two partial air flows A, U from not shown Flow channels are passed, the air volume flows being controllable by quantity-influencing built-in components such as, for example, louvre flaps 41, 51.
  • the partial air flows which here consist of an outside air flow A and a circulating air flow U, are fed to the mixing chamber 1 in the direction of the arrow at an angle of 90 °. Both air flows generally have a different temperature level, which is indicated in the exemplary embodiment shown by filled and open circles.
  • the type of supply of the partial air flows is arbitrary and is not limited to the embodiment shown in FIG. 1.
  • the partial air flow U can also be supplied to the mixing chamber 1 from the side or from below, or both partial air flows A, U from the side or from above and below.
  • the partial air flows A, U fed to the mixing chamber 1 are mixed in the mixing chamber 1 and leave the mixing chamber 1 via the air outlet cross section 63 as a mixed flow M, which is indicated by the crossed lines.
  • the mixed flow M leaves the mixing chamber 1 in the direction of one partial air flow U, but can also leave the mixing chamber 1 in the direction of the other partial air flow A depending on the arrangement of the other parts of the ventilation and air conditioning system.
  • a plurality of flow channels 6 are provided in the mixing chamber 1 and are formed by channel walls 64.
  • the channel walls 64 consist of plates with openings 7 arranged parallel to one another and can optionally be provided with insert plates in the area of the air inlet cross sections 61, 62, as will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of an air mixing device with channel walls 64 arranged parallel to one another to form narrow, box-shaped channels 6, whose air outlet cross section 63 is chamfered and can optionally be provided with a perforated or slotted outlet plate 67.
  • the partial air flows enter the air mixing device from above or from the front end, which is shown in FIG. 2 by the arrows.
  • the channels 6 are alternately covered by inlet plates 65, 66, so that the partial air flows are directed into every second channel according to the arrows shown.
  • the partial air flow passing through the air inlet cross-section 62 is let unhindered into the duct 6a, while the part-air flow passing through the air inlet cross-section 61 reaches the duct 6b unhindered.
  • parts of the individual partial air flows flow into the respectively adjacent duct and mix intensively with the other partial air flow.
  • the mixing effect is enhanced by the fact that usually the partial air flows have a different throughput, i.e. have a different amount of air per unit of time, which causes different pressures in the individual channels 6. These different dynamic and static air pressures have the effect that the openings 7 in the channel walls 64 act as nozzles through which the partial air flows are directed.
  • the inlet plates 65, 66 can either be designed as closed plates or perforated or slotted be so that a certain proportion of the respective partial air flow can also penetrate through the perforated or slotted inlet plate 65, 66 into the channel in question. However, since this proportion is small compared to that of the other partial air flow, the proportion of the other partial air flow in the duct in question predominates and, with its either greater or smaller dynamic air pressure, causes an intensive exchange with the other partial air flow.
  • FIG. 3 shows a variant of the embodiment of the air mixing device shown in FIG. 2, in which in the area of the one air inlet cross section 61 the individual channels 6 are alternately covered with inlet plates 65, while the channels 6 are open in the area of the other air inlet cross section 62. In this way, the partial air flow passing through the air inlet cross section 61 is conducted into the respective open channels, while the partial air flow passing through the air inlet cross section 62 is passed unhindered into all channels.
  • the inlet plates 65 can be completely closed or perforated or slotted, so that either the partial air flow in question is prevented from entering the channel in question or that it only enters the channel in question with a reduced amount.
  • a further variant can consist in that the inlet plates are closed in the area of one air inlet cross section, while those in the area of the other air inlet cross section are perforated or slotted.
  • FIG. 4 shows a cross section through a duct 6 with two duct walls 64 arranged parallel to one another. Through the openings 7 provided in the duct walls 64, parts of the respective partial air flow can penetrate into the duct 6 concerned and can, for example, penetrate into the duct 6 as indicated by the arrows mix into the drawing plane or out of the drawing plane other partial air flow.
  • One of the partial air streams reaches the relevant channel 6 via a perforated or slotted inlet plate 61.
  • FIG. 5 shows a top view or a cross section through part of a channel wall 64 with a plurality of circular openings 71
  • FIG. 6 shows top views of parts of channel walls 64 with differently oriented slots 72, 73.
  • the slots can be arranged either vertically (slots 72) or horizontally (slots 73) or - as shown in FIG. 6c - both horizontally and vertically and thus assume a configuration corresponding to FIG. 6c.
  • the openings 7 can optionally be provided with deflection projections 8 which intensify the mixing of the partial air flows.
  • deflection projections 8 can be designed like a gill and directed against the direction of flow of the relevant partial air flow.
  • the deflection projections 8 according to FIG. 8 can be arranged exclusively on one side of the channel wall or alternately on one or the other side of the channel wall according to FIG. 9.
  • Figure 10 shows a variant in which the deflection projections 91, 92 are arranged foldably in the openings and, depending on the strength of the respective partial air flow, open or close the opening 7 in question or ensure that corresponding air flow parts enter the relevant channel.
  • leading edges of the channel walls 64 in the area of the air inlet cross-sections 61, 62 can - as shown in FIG. 11 - be arbitrary and also consist, for example, of a flat leading edge 10a, a triangular leading edge 10b, a semicircular leading edge 10c or a trapezoidal leading edge 10d .
  • FIG. 12 shows various top views of individual duct walls or longitudinal sections through the air mixing device according to the invention.
  • the cross-sectional shape of the air mixing device can be chosen almost arbitrarily.
  • the cross section of the air mixing device can be square or rectangular, the partial air flows entering the air mixing device offset by 90 ° to one another and the mixed air flow leaving the mixing device in the direction of one or the other partial air flow.
  • the partial air flows enter the mixing device offset by 90 ° to one another, while the mixed flow leaves the mixing device at an acute or obtuse angle with respect to one or the other partial air flow.
  • FIG. 12e shows a hexagonal cross section of the air mixing device or a longitudinal section of the duct walls, the partial air flows entering through two air inlet cross sections separated by an edge of the hexagon and the mixed air flow exiting through an edge which is likewise separated from the air inlet cross sections by a closed edge of the air mixing device.
  • FIG. 12f shows a cross section of the air mixing device in a triangular shape with corresponding partial air flows entering
  • FIG. 12 g shows a circular cross section of the air mixing device with partial air flows or mixed air flow directed according to the drawing.
  • FIG. 12h shows a trapezoidal cross section of the air mixing device, with partial air flows and a mixed air flow, which are directed in accordance with the arrows entered.
  • the mixing is optimal Partial air flows for the formation of a homogeneous mixed air flow are guaranteed, whereby turbulence can additionally be generated by deflection projections, which effectively reinforce the mixing effect.
  • the number of openings in the channel walls is arbitrary and can be selected depending on the operating conditions.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Luftmischeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
  • Aus der DE-A- 32 17 803 ist eine Luftmischeinrichtung bekannt, die aus einem Einbauteil für eine Mischkammer einer raumlufttechnischen Anlage, die mit je einem Einlaß für zwei Teilströme und einem Auslaß für einen Hauptstrom versehen ist, besteht und in der ein oder mehrere Hohlkörper angeordnet sind, die sich an einen der Einlässe anschließen, den Teilstrom des anderen Einlasses durchsetzen, und deren Austrittsquerschnitt ausschließlich auf der Seite vorgesehen ist, die dem Auslaß für den Hauptstrom zugewandt ist. Dabei liegt der Austrittsquerschnitt in einer Fläche, die unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Hohlkörpers verläuft.
  • Bei dieser bekannten Luftmischeinrichtung besteht der Nachteil, daß eine Vermischung der beiden Teilströme ausschließlich an der Austrittskante der Hohlkörper auftritt, so daß eine nur grobe Durchmischung der Teilströme erfolgen kann. Da die Hohlkörper der bekannten Mischkammer als geschlossene Taschen mit einer offenen Seite ausgebildet sind, treten Teilschichtungen der Luftströme auf, so daß der auf der Austrittsseite die Mischkammer verlassende Hauptstrom über den Querschnitt verteilt unterschiedliche Temperaturen aufweist.
  • Üblicherweise werden derartige Mischkammern in raumlufttechnischen Anlagen zum Durchmischen von Außenluft sowie Umluft eingesetzt, wobei insbesondere bei niedrigen Außenlufttemperaturen ein stark voneinander abweichendes Temperaturniveau des Außenluftstromes von dem des Umluftstromes gegeben ist. Tritt beispielsweise die kalte Außenluft von oben in die Mischkammer ein, während die Umluft der Mischkammer von einer Stirnseite aus zugeführt wird, so treten infolge der starken Temperaturdifferenzen zwischen Außenluft und Umluft im oberen Bereich des Luftaustrittsquerschnittes der Mischkammer sehr niedrige Temperaturen auf, während im unteren Bereich wegen der dort stärker wirksamen, warmen Umluft hohe Temperaturen erreicht werden.
  • Dieses Temperaturgefälle innerhalb des die Mischkammer verlassenden Mischluft- oder Hauptstromes führt zur Gefährdung von nachgeschalteten Anlagenteilen der Raumlufttechnischen Anlage, beispielsweise einem Wärmetauscher oder Vorerhitzer, der in dem Bereich, wo die kalte Außenluft im Hauptstrom überwiegt, einfriert, so daß die Gefahr der Zerstörung des nachgeschalteten Wärmetauschers oder Vorerhitzers, zumindest aber die Gefahr einer Betriebsstörung der raumlufttechnischen Anlage besteht.
  • Darüber hinaus besteht bei den bekannten Mischeinrichtungen die Gefahr der Kondensation der Mischeinrichtungsröhren immer dann, wenn wärmere Luft an den nicht isolierten kalten Röhren entlangstreicht, was ebenfalls zu Betriebsstörungen oder -unterbrechungen führen kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Mischeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die auf einem kurzen Strömungsweg eine optimale Durchmischung der Teilluftströme sicherstellt und gewährleistet, daß der die Mischkammer verlassende Mischluftstrom über seinen Querschnitt verteilt keine oder nur geringfügige Temperaturunterschiede bei unterschiedlich temperierten Teilluftströmen aufweist.
  • Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß infolge der Öffnungen in den Kanalwänden der Luftmischeinrichtung, die wegen der unterschiedlichen Druckverhältnisse innerhalb der Mischkammer wie Düsen wirken, Teile der Luftströme durch die Öffnungen gepreßt werden und in den jeweils benachbarten Kanal gelangen, so daß die Durchmischung der Teilluftströme im wesentlichen innerhalb der Kanäle erfolgt und eine nur geringfügige Restdurchmischung an der Austrittskante der Luftmischeinrichtung auftritt.
  • Unterschiedliche Druckverhältnisse innerhalb der Mischkammer sind in der Regel dadurch gegeben, daß unterschiedliche Luftmengen dem einen oder anderen Einlaß der Mischkammer zugeführt werden, wobei eine Regelung der Luftmengenströme durch mengenbeeinflussende Einbauteile wie Jalousienklappen erfolgen kann, oder sie können gezielt durch spezielle Maßnahmen an der Luftmischeinrichtung bewirkt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Lösung, daß eine optimale Durchmischung der Teilluftströme auf kürzestem Wege innerhalb der Mischeinrichtung erfolgt, so daß nur geringfügige Druckverluste auftreten und die Mischkammer von ihren Abmessungen her klein gehalten werden kann. Die optimale Durchmischung der Teilluftströme gewährleistet darüber hinaus eine beliebige Wahl der Querschnittsform der Kanäle bzw. Kanalwände, so daß der Konstrukteur bezüglich der Lage der Lufteinlässe und des Luftauslasses frei wählen und somit eine optimale Lage festlegen kann.
  • Darüberhinaus stellt die optimale Durchmischung der Teilluftströme sicher, daß innerhalb der Mischeinrichtung keine Kondensation an den Platten auftreten kann, da auch bei starken Temperaturunterschieden infolge der optimalen Durchsetzung der Platten keine Gefahr einer Abkühlung der Platten auch nicht in Teilbereichen besteht.
  • Die Öffnungen der Kanalwände können nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kreis- oder schlitzförmig ausgebildet sein, es können aber auch beliebige andere Querschnittsformen der Öffnungen wie ovale oder viereckförmige Öffnungen gewählt werden, die unter Umständen durch stärkere Wirbelbildung eine Durchmischung der Teilluftströme noch unterstützen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der schlitzförmigen Öffnungen wechselseitig um 90° versetzt ist. Zusätzlich kann der Durchmesser der Öffnungen variieren, so daß eine Anpassung an die Druckverhältnisse im Innern der Mischeinrichtung möglich ist.
  • Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung bestehen die Kanäle aus schmalen, kastenförmigen Schächten mit parallel zueinander angeordneten Kanalwänden, wobei im Bereich der Lufteintrittsquerschnitte die Kanäle abwechselnd offen oder geschlossen sind, so daß der betreffende Teilluftstrom gezwungen wird, in bestimmte Kanäle zu fließen. Die Abdeckung der einzelnen Kanäle im Bereich der Lufteintrittsquerschnitte kann durch geschlossene oder gelochte Einsatzplatten erfolgen, so daß der betreffende Teilluftstrom in den mit einer gelochten Einsatzplatte abgedeckten Kanal in geringerer Menge als in die benachbarten Kanäle fließt.
  • Bei einer anderen günstigen Weiterbildung sind die Kanäle im Bereich der Lufteintrittsquerschnitte der Luftmischeinrichtung an dem einen und anderen Einlaß der Mischkammer wechselseitig geschlossen bzw. mit gelochten oder geschlitzten Einlaßplatten abgedeckt und offen. Dadurch wird erreicht, daß auch bei gleichem Teilluftstromdurchsatz ein die Durchmischung förderndes Druckgefälle zwischen den einzelnen, benachbarten Kanälen gebildet wird, da jeweils der eine oder der andere Teilluftstrom in dem einen oder benachbarten Kanal stärker ist und so infolge des dadurch hervorgerufenen Druckunterschieds in dem benachbarten Kanal durch die Öffnungen fließt.
  • Es ist weiterhin günstig, wenn Ablenkvorsprünge an den Öffnungen angebracht werden, die zum einen zur Wirbelbildung führen und zum anderen verstärkt Teile der Teilluftströme im jeweils benachbarten Kanal zwangsweise ableiten. Dabei können die Ablenkvorsprünge entweder nur auf der einen Seite der Kanalwände oder wechselseitig auf der einen oder anderen Kanalwandseite angeordnet werden oder kippbar in den Öffnungen angelenkt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist im Bereich des Luftaustrittsquerschnittes eine gelochte oder geschlitzte Auslaßplatte vorgesehen, die zwar zu einem etwas erhöhten Druckabfall führt, jedoch zu einer gesteigerten Durchmischung der Teilluftströme beiträgt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine teilweise geschnittene, perspektivische Darstellung eines Teils einer raumlufttechnischen Anlage mit einer Mischkammer;
    Figur 2
    eine schematische, perspektivische Darstellung einer Luftmischeinrichtung für die Mischkammer gemäß Figur 1;
    Figur 3
    eine Variante einer Luftmischeinrichtung für eine Mischkammer gemäß Figur 1;
    Figur 4
    einen Querschnitt durch einen Teil der Luftmischeinrichtung gemäß Figur 3;
    Figur 5
    eine Draufsicht und einen Querschnitt durch einen Teil einer gelochten Kanalwand;
    Figur 6
    eine Draufsicht auf einen Teil einer Kanalwand mit unterschiedlicher Anordnung und Ausgestaltung der Öffnungen;
    Figur 7
    eine Draufsicht auf einen Teil einer Kanalwand mit Ablenkvorsprüngen;
    Figuren 8
    bis 10 Querschnitte durch Teile einer Kanalwand mit verschiedenen Ablenkvorsprüngen;
    Figur 11
    einen Querschnitt durch den vorderen Teil einer Kanalwand mit unterschiedlichen Anströmkanten und
    Figur 12
    verschiedene Ausführungsformen der Kanalwände bzw. Luftmischeinrichtungen.
  • Figur 1 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Teils einer raumlufttechnischen Anlage mit einer Mischkammer 1, einem Wärmetauscher oder Vorerhitzer 2 und einem Ventilator 3. Die Mischkammer 1 weist zwei Einlässe 4, 5 auf, durch die zwei Teilluftströme A, U aus nicht näher dargestellten Strömungskanälen geleitet werden, wobei die Luftmengenströme durch mengenbeeinflussende Einbauteile wie bspw. Jalousienklappen 41, 51 regelbar sind.
  • In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform werden die Teilluftströme, die hier aus einem Außenluftstrom A und einem Umluftstrom U bestehen, in Pfeilrichtung unter einem Winkel von 90° der Mischkammer 1 zugeführt. Beide Luftströme weisen in der Regel ein unterschiedliches Temperaturniveau auf, was in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch gefüllte und offene Kreise angedeutet ist. Die Art der Zuführung der Teilluftströme ist beliebig und nicht auf die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt. So kann bspw. der Teilluftstrom U auch von der Seite oder von unten, oder beide Teilluftströme A, U von der Seite bzw. von oben und unten der Mischkammer 1 zugeführt werden.
  • Die der Mischkammer 1 zugeführten Teilluftströme A , U werden in der Mischkammer 1 durchmischt und verlassen die Mischkammer 1 über den Luftaustrittsquerschnitt 63 als Mischstrom M was durch die gekreuzten Linien angedeutet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläßt der Mischstrom M die Mischkammer 1 in Richtung des einen Teilluftstromes U, kann die Mischkammer 1 aber auch in Richtung des anderen Teilluftstromes A je nach Anordnung der weiteren Teile der raumlufttechnischen Anlage verlassen.
  • In der Mischkammer 1 sind mehrere Strömungskanäle 6 vorgesehen, die durch Kanalwände 64 gebildet werden. Die Kanalwände 64 bestehen aus parallel zueinander angeordneten Platten mit Öffnungen 7, und können wahlweise mit Einsatzplatten im Bereich der Lufteintrittsquerschnitte 61, 62, wie nachstehend näher erläutert wird, versehen werden.
  • Die verschiedenen Varianten der Ausführung der Luftmischeinrichtung bzw. der Kanäle 6, der Kanalwände 64, der in den Kanalwänden 64 vorgesehenen Öffnungen 7 sowie der Anströmkanten der Kanalwände 64 werden anhand der Figuren 2 bis 12 näher erläutert.
  • Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Luftmischeinrichtung mit parallel zueinander angeordneten Kanalwänden 64 zur Bildung schmaler, kastenförmiger Kanäle 6, deren Luftaustrittsquerschnitt 63 angeschrägt und wahlweise mit einer gelochten oder geschlitzten Auslaßplatte 67 versehen werden kann. Die Teilluftströme treten von oben bzw. von der vorderen Stirnseite in die Luftmischeinrichtung ein, was in Figur 2 durch die eingetragenen Pfeile wiedergegeben ist.
  • Im Bereich der Lufteintrittsquerschnitte 61, 62 sind die Kanäle 6 wechselseitig durch Einlaßplatten 65, 66 abgedeckt, so daß die Teilluftströme entsprechend den dargestellten Pfeilen in jeden zweiten Kanal geleitet werden. Auf diese Weise wird bspw. der durch den Lufteintrittsquerschnitt 62 gelangende Teilluftstrom ungehindert in den Kanal 6a gelassen, während der über den Lufteintrittsquerschnitt 61 gelangende Teilluftstrom ungehindert in den Kanal 6b gelangt. Infolge der Lochung der Kanalwände 64 strömen Teile der einzelnen Teilluftströme in den jeweils benachbarten Kanal und durchmischen sich intensiv mit dem anderen Teilluftstrom.
  • Die Durchmischungswirkung wird dadurch verstärkt, daß üblicherweise die Teilluftströme einen unterschiedlichen Durchsatz, d.h. eine unterschiedliche Luftmenge pro Zeiteinheit haben, wodurch unterschiedliche Drücke in den einzelnen Kanälen 6 bewirkt werden. Diese unterschiedlichen dynamischen und statischen Luftdrücke bewirken, daß die Öffnungen 7 in den Kanalwänden 64 als Düsen wirken, durch die die Teilluftströme geleitet werden.
  • Die Einlaßplatten 65, 66 können entweder als geschlossene Platten ausgeführt werden oder gelocht bzw. geschlitzt sein, so daß ein bestimmter Anteil des jeweiligen Teilluftstromes auch durch die gelochte oder geschlitzte Einlaßplatte 65, 66 in den betreffenden Kanal eindringen kann. Da dieser Anteil aber gering gegenüber dem des anderen Teilluftstromes ist, überwiegt der Anteil des anderen Teilluftstromes in dem betreffenden Kanal und bewirkt mit seinem entweder größeren oder kleineren dynamischen Luftdruck einen intensiven Austausch mit dem anderen Teilluftstrom.
  • Figur 3 zeigt eine Variante der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Luftmischeinrichtung, bei der im Bereich des einen Lufteintrittsquerschnittes 61 die einzelnen Kanäle 6 abwechselnd mit Einlaßplatten 65 abgedeckt sind, während die Kanäle 6 im Bereich des anderen Lufteintrittsquerschnittes 62 offen sind. Auf diese Weise wird der über den Lufteintrittsquerschnitt 61 gelangende Teilluftstrom in die jeweils offenen Kanäle geleitet, während der über den Lufteintrittsquerschnitt 62 gelangende Teilluftstrom ungehindert in sämtliche Kanäle geleitet wird.
  • Auch in dieser Ausführungsform können die Einlaßplatten 65 vollständig geschlossen oder gelocht bzw. geschlitzt sein, so daß entweder der betreffende Teilluftstrom gehindert wird, in den betreffenden Kanal einzutreten oder daß er nur mit verringerter Menge in den betreffenden Kanal eintritt.
  • Eine weitere Variante kann darin bestehen, daß die Einlaßplatten im Bereich des einen Lufteintrittsquerschnittes geschlossen sind, während die im Bereich des anderen Lufteintrittsquerschnittes gelocht bzw. geschlitzt sind.
  • Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Kanal 6 mit zwei parallel zueinander angeordneten Kanalwänden 64. Durch die in den Kanalwänden 64 vorgesehenen Öffnungen 7 können - wie durch die Pfeile angedeutet ist - Teile des jeweiligen Teilluftstromes in den betreffenden Kanal 6 eindringen und sich mit dem bspw. in die Zeichenebene hinein- bzw. aus der Zeichenebene herausgerichteten anderen Teilluftstrom mischen. Der eine Teilluftstrom gelangt dabei über eine gelochte oder geschlitzte Einlaßplatte 61 in den betreffenden Kanal 6.
  • Figur 5 zeigt eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt durch einen Teil einer Kanalwand 64 mit mehreren kreisförmigen Öffnungen 71, während in Figur 6 Draufsichten auf Teile von Kanalwänden 64 mit unterschiedlich gerichteten Schlitzen 72, 73 dargestellt sind. Die Schlitze können wahlweise senkrecht (Schlitze 72) oder waagerecht (Schlitze 73) oder - wie in Figur 6c dargestellt ist - sowohl waagerecht als auch senkrecht angeordnet werden und somit eine Konfiguration entsprechend Figur 6c annehmen.
  • Wie den Darstellungen der Figuren 7 bis 10 zu entnehmen ist, können die Öffungen 7 wahlweise mit Ablenkvorsprüngen 8 versehen werden, die die Durchmischung der Teilluftströme intensivieren. Diese Ablenkvorsprünge können bei schlitzförmigen Öffnungen gemäß Figur 7 kiemenartig ausgebildet und gegen die Strömungsrichtung des betreffenden Teilluftstromes gerichtet sein. Dabei können die Ablenkvorsprünge 8 gemäß Figur 8 ausschließlich auf der einen Kanalwandseite angeordnet werden oder wechselseitig auf der einen oder anderen Kanalwandseite gemäß Figur 9 vorgesehen werden.
  • Figur 10 zeigt eine Variante, in der die Ablenkvorsprünge 91, 92 klappbar in den Öffnungen angeordnet sind und je nach Stärke des jeweiligen Teilluftstromes die betreffende Öffnung 7 öffnen oder verschließen bzw. dafür sorgen, daß entsprechende Luftstromanteile in den betreffenden Kanal gelangen.
  • Die Ausgestaltung der Anströmkanten der Kanalwände 64 im Bereich der Lufteintrittsquerschnitte 61, 62 kann - wie in Figur 11 dargestellt ist - beliebig sein und bspw. auch aus einer ebenen Anströmkante 10a, einer dreieckförmigen Anströmkante 10b, einer halbkreisförmigen Anströmkante 10c oder einer trapezförmigen Anströmkante 10d bestehen.
  • Figur 12 zeigt verschiedene Draufsichten auf einzelne Kanalwände bzw. Längsschnitte durch die erfindungsgemäße Luftmischeinrichtung. Infolge der Intensität der Luftdurchmischung innerhalb der Luftmischeinrichtung und der zu vernachlässigenden Bedeutung der Luftaustrittskante kann die Querschnittsform der Luftmischeinrichtung nahezu beliebig gewählt werden. So kann bspw. der Querschnitt der Luftmischeinrichtung quadratisch oder rechteckig sein, wobei die Teilluftströme um 90° zueinander versetzt in die Luftmischeinrichtung eintreten und der Mischluftstrom in Richtung des einen oder anderen Teilluftstromes die Mischeinrichtung verläßt. (Figur 12a)
  • In gleicher Weise können die Teilluftströme über gegenüberliegende Einlässe in die Mischkammer und damit in die Mischeinrichtung eintreten und somit gegeneinander gerichtet sein, wobei der resultierende Mischstrom die Mischeinrichtung und damit die Mischkammer nach oben oder unten verlassen kann. (Figur 12b, 12c)
  • Bei einer weiteren Ausführungsform treten die Teilluftströme um 90° zueinander versetzt in die Mischeinrichtung ein, während der Mischstrom die Mischeinrichtung unter einem spitzen oder stumpfen Winkel in Bezug auf den einen oder anderen Teilluftstrom verläßt. (Figur 12d)
  • Figur 12e zeigt einen sechseckförmigen Querschnitt der Luftmischeinrichtung bzw. einen Längsschnitt der Kanalwände, wobei die Teilluftströme über zwei durch eine Kante des Sechsecks getrennte Lufteintrittsquerschnitte eintreten und der Mischluftstrom durch eine Kante austritt, die ebenfalls durch eine geschlossene Kante der Luftmischeinrichtung von den Lufteintrittsquerschnitten getrennt ist.
  • Figur 12f zeigt einen Querschnitt der Luftmischeinrichtung in Dreieckform mit entsprechend eintretenden Teilluftströmen, während Figur 12g einen kreisförmigen Querschnitt der Luftmischeinrichtung mit entsprechend der Zeichnung gerichteten Teilluftströmen bzw. Mischluftstrom darstellt.
  • Schließlich zeigt Figur 12h einen trapezförmigen Querschnitt der Luftmischeinrichtung, mit Teilluftströmen und einem Mischluftstrom, die entsprechend den eingetragenen Pfeilen gerichtet sind.
  • Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Querschnittsformen der Luftmischeinrichtung bzw. Längsschnitten durch die parallelen Kanalwände ist ein optimales Durchmischen der Teilluftströme zur Bildung eines homogenen Mischluftstromes gewährleistet, wobei zusätzlich durch Ablenkvorsprünge Turbulenzen erzeugt werden können, die den Durchmischungseffekt wirksam verstärken. Dabei ist die Anzahl der Öffnungen in den Kanalwänden beliebig und kann je nach Betriebsbedingung gewählt werden.

Claims (15)

  1. Luftmischeinrichtung für die Mischkammer (1) einer raumlufttechnischen Anlage, die je einen Einlaß (4, 5) für zwei Teilluftströme (A, U) und einen Auslaß (63) für einen Mischluftstrom (M) aufweist, mit mehreren Kanälen (6), die sich an die Einlässe anschließen und den Teilluftstrom des anderen Einlasses durchsetzen, und deren Austrittsquerschnitt an den Auslaß für den Mischluftstrom anschließt,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Kanalwände (64) Öffnungen (7) aufweisen, durch die Teile der Teilluftströme (A, U) in die jeweils benachbarten Kanäle (6) fließen.
  2. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (7) der Kanalwände (64) kreis- oder schlitzförmig ausgebidet sind.
  3. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der schlitzförmigen Öffnungen (72, 73) wechselseitig um 90° versetzt ist.
  4. Luftmischeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (6) aus schmalen, kastenförmigen Schächten mit parallel zueinander angeordneten Kanalwänden (64) bestehen.
  5. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein an einen Einlaß (4 bzw. 5) anschließender Lufteintrittsquerschnitt (61, 62) der Kanäle (6) abwechselnd offen und geschlossen ist.
  6. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein an einen Einlaß (4 bzw. 5) anschließender Lufteintrittsquerschnitt (61, 62) der Kanäle (6) abwechselnd mit gelochten oder geschlitzten Einlaßplatten (65, 66) abgedeckt und offen sind.
  7. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Einlässe (4, 5) anschließenden Lufteintrittsquerschnitte (61, 62) der Kanäle (6) wechselseitig geschlossen bzw. mit gelochten oder geschlitzten Einlaßplatten (65, 66) abgedeckt und offen sind.
  8. Luftmischeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftaustrittsquerschnitt (63) mit einer gelochten und/oder geschlitzten Auslaßplatte (67) abgedeckt ist.
  9. Luftmischeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (7) der Kanalwände (64) mit Ablenkvorsprüngen (8; 91, 92) versehen sind.
  10. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorsprünge (8) auf einer Seite der Kanalwände (64) angeordnet sind.
  11. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorsprünge (8) wechselseitig auf der einen oder anderen Seite der Kanalwände (64) angeordnet sind.
  12. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorsprünge (91, 92) kippbar in den Öffnungen (7) angelenkt sind.
  13. Luftmischeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftanströmkanten (10) der Kanalwände (64) eben, halbkreis-, dreieck-, oder vieleckförmig ausgebildet sind.
  14. Luftmischeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (6) im Längsschnitt rechteckförmig ausgebildet sind und wahlweise einen schrägen Luftaustrittsquerschnitt (63) aufweisen.
  15. Luftmischeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwände (64) einen dreieck-, sechseck-, trapez- oder kreisförmigen Querschnitt (63) aufweisen.
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