EP0936418A2 - Luftmischer zum statischen Vermischen von zwei Luftströmungen - Google Patents

Luftmischer zum statischen Vermischen von zwei Luftströmungen Download PDF

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EP0936418A2
EP0936418A2 EP99103270A EP99103270A EP0936418A2 EP 0936418 A2 EP0936418 A2 EP 0936418A2 EP 99103270 A EP99103270 A EP 99103270A EP 99103270 A EP99103270 A EP 99103270A EP 0936418 A2 EP0936418 A2 EP 0936418A2
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air
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air flow
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Fleissner GmbH
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an air mixer, the z. B. heated air flow in a flow channel in front of a heat treatment chamber e.g. B. arranged for drying textile or tissue webs and for static mixing of two air flows flowing towards each other different temperature or quality is provided, for which the air mixer Air mixing parts is provided.
  • a heat treatment chamber e.g. B. arranged for drying textile or tissue webs and for static mixing of two air flows flowing towards each other different temperature or quality
  • Air mixing parts is provided.
  • Such previously known mixing parts are general only baffle plates that deflect the second air flow.
  • a dynamic air mixer is e.g. B. is known from US-A-4,495,858.
  • a fan through which a second through the fan accelerated air flow is introduced into the first air flow.
  • the housing of the fan in the flow channel of the first air flow and also the brackets of the fan hinder the flow of the first air flow, a low loss Mixing the two air flows is not possible. That is why there is also an Fan provided.
  • the invention is based, as without additional energy, the task two air flows can be fed to each other so that they are at Mix the contact automatically and evenly.
  • the invention provides a solution the task before that in the flow cross-section of the first air flow
  • Hollow body is provided for receiving and forwarding the second air flow.
  • the hollow body is closed its outlet end towards the inside, possibly also outside, towards a nozzle-shaped air outlet area narrowed, the second air flow flows solely because of this cross-sectional narrowing into the first air flow at a higher speed, what Vortexes are created that force the desired mixing.
  • a particular advantage of the device according to the invention are the extremely short Mixing paths that only result in a small pressure drop.
  • Through the Jet effect of the nozzle when exiting the hollow body is even the pressure of the partially recovered gas flowing through.
  • So to be mixed are advantageous Air flows with different pressure drops.
  • This is e.g. B. the case when mixing a gas under negative pressure, e.g. B. after suction of the air from a sieve drum dryer, and an added hot gas from a other energy source, the flow of which has a higher density, higher temperature and possibly also has a higher pressure.
  • a sieve drum dryer consists of the rotatably mounted sieve drum 1, which is wrapped on the outside by the web material 2 to be dried. In that not by the Goods covered area is the sieve drum on the inside by an inner cover 3 covered against false air. On the outside is the drum 1 in Drying area wrapped by the air supply housing 4, which is heated Drying air 5 is fed through a tube 6. The with moisture from the goods 2 Enriched air is discharged from the interior of the screening drum 1 by the fan 8 aspirated and heated in the circuit again the air supply housing 4 supplied. Before a part 9 of the moist drying air is discharged through a channel and this part with dry ambient air from the pipe 10 to the first air flow 11 replenished. The control takes place via exhaust flaps, not shown.
  • Air flow 12 which optionally as exhaust air from another energy aggregate, not shown flows to a mixer 13 with increased pressure and speed.
  • the Both air currents collide here perpendicularly, but this can also be the case done at any angle.
  • the air mixer 13 is shown in FIGS. 2-4 in the individual cross sections. It is a static air mixer, i.e. an air mixer in which the Mixing of the two air flows due to their own inherent flow energy should be done as completely as possible by itself.
  • the First flow channel 14 is provided, the longitudinal of the first air flow 11 is flowed through. This air flow has a negative pressure because it is caused by it Fan 8 sucked in.
  • Through the flow channel 15 flows at a higher speed the second hot air flow 12 and meets the first air flow 11 in the Air mixer 13.
  • the air mixer Direction of the inflowing second air flow 12 at the front open hollow body 16 3 and 4 spaced from each other so that the first air flow 11 can flow between the hollow bodies 16.
  • the hollow body 16 are against the direction of flow of the first air flow 11 round so that the air can flow around the hollow body 16 without loss.
  • Point at the opposite end the elongated hollow body 16 air outlet nozzles. These air outlet nozzles consist of a central nozzle 17, which is located at the end of the nozzle-shaped narrowing hollow body 16 is slit-shaped.
  • two secondary nozzles 18 are also provided, which at the points of Formed at the beginning of the conical narrowing to the nozzle 17 and are open there.
  • the hollow bodies 16 are in the direction of the inflowing second air flow 12 open at the front.
  • the rest of the channel 15 is over its cross section closed by walls 21, so that the hot air only accordingly the arrows 19 can flow into the area of the air mixer 13.
  • the hot air can only escape through the nozzle openings 17 and 18. Because of this fact is an intensive mixing of the two air flows without additional dynamic swirl aggregates guaranteed.

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Abstract

Der hier definierte Luftmischer dient zum statischen Vermischen eines aufgeheizten Luftstromes in einem Strömungskanal einer umgewälzten Luftströmung vor einer Wärmebehandlungskammer z. B. zum Trocknen von textilen Waren- oder Tissuebahnen. Dazu ist der Luftmischer mit Luftmischteilen versehen, die aus im Strömungsquerschnitt der ersten Luftströmung mit Abstand voneinander angeordneten Hohlkörpern bestehen, die zur Aufnahme und Weiterleitung der zweiten Luftströmung mit einerseits stirnseitigen Eintrittsöffnungen und Austrittsdüsen versehen sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftmischer, der in Strömungsrichtung eines z. B. aufgeheizten Luftstromes in einem Strömungskanal vor einer Wärmebehandlungskammer z. B. zum Trocknen von textilen Waren- oder Tissuebahnen angeordnet und zum statischen Vermischen von zwei aufeinander zu strömenden Luftströmungen unterschiedlicher Temperatur oder Qualität vorgesehen ist, wozu der Luftmischer mit Luftmischteilen versehen ist. Solche vorbekannten Mischteile sind im allgemeinen lediglich Prallbleche, die die zweite Luftströmung umlenken.
Ein dynamischer Luftmischer ist z. B. durch die US-A-4 495 858 bekannt. Dort ist in einem Rohr, das nach außen hin offen ist oder dem jedenfalls von außen Luft zugeführt ist, ein Ventilator angeordnet, durch den eine zweite durch den Ventilator beschleunigte Luftströmung in die erste Luftströmung eingeführt wird. Das Gehäuse des Ventilators im Strömungskanal der ersten Luftströmung und auch die Halterungen des Ventilators behindern die Strömung der ersten Luftströmung, eine verlustarme Vermischung der beiden Luftströme ist nicht möglich. Deshalb ist auch zusätzlich ein Ventilator vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wie ohne zusätzlich aufgewendete Energie zwei Luftströmungen derart einander zugeführt werden können, daß sie sich beim Kontakt selbsttätig gleichmäßig vermischen.
Ausgehend von der Vorrichtung anfangs genannter Art, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß im Strömungsquerschnitt der ersten Luftströmung ein Hohlkörper zur Aufnahme und Weiterleitung der zweiten Luftströmung vorgesehen ist. Es sollten mehrere Hohlkörper gleichmäßig über den Querschnitt des Strömungskanals der ersten Luftströmung verteilt sein, so daß allein aufgrund dieser Tatsache eine verteilte Luftzuführung der zweiten Luftströmung in den Querschnitt der ersten Luftströmung entsteht. Ist in weiterer Ausgestaltung des Luftmischers der Hohlkörper zu seinem Austrittsende hin innen ggf. auch außen zu einem düsenförmigen Luftaustrittsbereich verengt, so strömt die zweite Luftströmung allein aufgrund dieser Querschnittsverengung mit höherer Geschwindigkeit in die erste Luftströmung hinein, was Wirbel erzeugt, die die gewünschte Vermischung erzwingen.
Ein besonderer Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung sind die extrem kurzen Mischungswege, die somit nur zu einem kleinen Druckverlust führen. Durch die Strahlwirkung der Düse beim Austritt aus dem Hohlkörper wird sogar der Druck des hindurchströmenden Gases zum Teil zurückgewonnen. Vorteilhaft sind also zu vermischende Luftströmungen mit unterschiedlichem Druckgefälle. Dies ist z. B. der Fall beim Mischen eines unter Unterdruck stehenden Gases, z. B. nach Absaugen der Luft aus einem Siebtrommeltrockner, und einem hinzugeführten heißen Gas aus einer anderer Energiequelle, deren Strömung eine höhere Dichte, höhere Temperatur und ggf. auch einen höheren Druck aufweist.
Vorteilhaft sind u. a. also Strömungsgeschwindigkeitsunterschiede zwischen den beiden Luftströmungen. Diese können ohne Energiezufuhr weiterhin beeinflußt werden, indem die zweite Luftströmung mit einem höheren Druck den Hohlkörpern zufließt. Dies zu bewirken oder zu verstärken ist in einfacher Weise möglich durch Einschalten eines Diffusors z. B. unmittelbar vor dem Hohlkörper. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der zweiten Luftströmung vor dem Hohlkörper vermindert, der hydraulische Druck jedoch erhöht, so daß beim Ausströmen der Luft aus der Düse die gewünschte höhere Luftströmung entsteht. Diese kann sogar so hoch werden, daß der im Anschluß angeordnete Ventilator getrieben wird.
Mehrere fortschrittliche Details sind an dem Luftmischer weiterhin vorgesehen. Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
in chematischer Darstellung und verkleinertem Maßstab ein Siebtrommeltrockner im Querschnitt, dessen Trommelinnenraum unter Saugzug steht mit einem Rohrleitungssystem für die erneute Beschleunigung und Aufheizung der umgewälzten Luft,
Fig. 2
einen Schnitt senkrecht zu dem nach Fig. 4 mit einem der Hohlkörper in der Ansicht,
Fig. 3
einen Schnitt durch das Rohr der zweiten Luftströmung im Bereich des Luftmischers mit den Düsen in der Ansicht von unten und
Fig. 4
einen Schnitt durch das Rohr der ersten Luftströmung im Bereich des statischen Luftmischers entlang der Linie IV - IV nach der Fig. 3 mit den Zuführdüsen der zweiten Luftströmung ebenfalls im Querschnitt.
Ein Siebtrommeltrockner besteht aus der drehbar gelagerten Siebtrommel 1, die von außen von der zu trocknenden Bahnware 2 umschlungen ist. In dem nicht von der Ware bedeckten Bereich ist die Siebtrommel auf der Innenseite durch eine Innenabdeckung 3 gegen Falschluft abgedeckt. Auf der Außenseite ist die Siebtrommel 1 im Trocknungsbereich von dem Luftzuführgehäuse 4 umschlungen, dem die erhitzte Trocknungsluft 5 durch ein Rohr 6 zugeführt wird. Die mit Feuchtigkeit aus der Ware 2 angereicherte Luft wird durch den Ventilator 8 aus dem Innenraum der Siebtrommel 1 abgesaugt und aufgeheizt im Kreislauf wieder dem Luftzuführgehäuse 4 zugeführt. Vorher wird ein Teil 9 der feuchten Trocknungsluft über einen Kanal abgeführt und dieser Teil mit trockner Umgebungsluft aus dem Rohr 10 zur ersten Luftströmung 11 wieder aufgefüllt. Die Regelung erfolgt über nicht dargestellte Abluftklappen.
Im Strömungsverlauf vor dem Ventilator 8 ist die abgekühlte und trockene erste Luftströmung wieder aufzuheizen. Dazu dient im Ausführungsbeispiel eine heiße zweite Luftströmung 12, die ggf. als Abluft aus einem anderen nicht dargestellten Energieaggegat mit erhöhtem Druck und Geschwindigkeit einem Mischer 13 zuströmt. Die beiden Luftströmungen stoßen hier also senkrecht aufeinander, dies kann aber auch unter jeden beliebigem Winkel erfolgen.
Der Luftmischer 13 ist in den Fig. 2 - 4 in den einzelnen Querschnitten dargestellt. Es handelt sich um einen statischen Luftmischer, also um einen Luftmischer, in dem die Vermischung der beiden Luftströmungen aufgrund der eigenen innewohnende Strömungsenergie möglichst vollständig von alleine erfolgen soll. Dazu ist zunächst der erste Strömungskanal 14 vorgesehen, der von der ersten Luftströmung 11 längs durchströmt ist. Diese Luftströmung hat einen Unterdruck, denn sie wird von dem Ventilator 8 angesaugt. Durch den Strömungskanal 15 fließt mit höherer Geschwindigkeit die zweite heiße Luftströmung 12 und trifft auf die erste Luftströmung 11 in dem Luftmischer 13.
Zum gezielten Vermischen der beiden Luftströmungen sind in dem Luftmischer in Richtung der anströmenden zweiten Luftströmung 12 stirnseitig offene Hohlkörper 16 gemäß Fig. 3 und 4 mit Abstand voneinander angeordnet, so daß die erste Luftströmung 11 zwischen den Hohlkörpern 16 hindurchströmen kann. Die Hohlkörper 16 sind gegen Strömungsrichtung der ersten Luftströmung 11 rund ausgebildet, damit die Luft die Hohlkörper 16 verlustfrei umfließen kann. Am gegenüberliegenden Ende weisen die lang gestreckten Hohlkörper 16 Luftaustrittsdüsen auf. Diese Luftaustrittsdüsen bestehen aus einer jeweils mittig angeordneten Hauptdüse 17, die am Ende des düsenförmig sich verengenden Hohlkörpers 16 schlitzförmig gebildet ist. An jedem Hohlkörper 16 sind noch zwei Nebendüsen 18 vorgesehen, die an den Stellen des Beginns der konischen Verengung zur Düse 17 gebildet und dort offen sind.
Wie oben gesagt, sind die Hohlkörper 16 in Richtung der anströmenden zweiten Luftströmung 12 stirnseitig offen ausgebildet. Der übrige Bereich des Kanals 15 ist über seinen Querschnitt durch Wandungen 21 geschlossen, so daß die heiße Luft nur entsprechend der Pfeile 19 in den Bereich des Luftmischers 13 einströmen kann. Der Austritt der heißen Luft ist nur durch die Düsenöffnungen 17 und 18 möglich. Aufgrund dieser Tatsache ist eine intensive Durchmischung der beiden Luftströmungen ohne zusätzliche dynamischen Verwirbelungsaggegate gewährleistet.
Eine Steigerung dieses Effektes ist noch durch den Diffusor 20 bewirkt, der unmittelbar vor dem Luftmischer 13 in dem Strömungskanal 15 der zweiten Luftströmung 12 vorgesehen ist. Durch diesen wird die höhere Geschwindigkeit der zweiten Luftströmung in einen höheren Druck umgesetzt, so daß damit die heiße Luft mit noch höherer Geschwindigkeit aus den Düsen in die mit Unterdruck strömende erste Luftströmung 11 ausströmt. Die dadurch entstehenden Wirbel bewirken die intensive Vermischung der Strömungen.

Claims (13)

  1. Luftmischer, der in Strömungsrichtung eines z. B. aufgeheizten Luftstromes in einem Strömungskanal vor einer Wärmebehandlungskammer z. B. zum Trocknen von textilen Waren- oder Tissuebahnen angeordnet und zum statischen Vermischen von zwei aufeinander zu strömenden Luftströmungen unterschiedlicher Temperatur oder Qualität vorgesehen ist, wozu der Luftmischer mit Luftmischteilen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsquerschnitt der ersten Luftströmung (11) ein Hohlkörper (16) zur Aufnahme und Weiterleitung der zweiten Luftströmung (12) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftmischer (13) mehrere Hohlkörper (16) über den Querschnitt des ersten Luftströmungskanals (14) angeordnet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (16) mit Abstand voneinander zum Durchtritt für die erste Luftströmung (11) angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (16) zu seinem Ende hin innen einen düsenförmigen Luftaustrittsbereich (17) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (16) sich über seine Höhe außen zu seinem Ende hin im Querschnitt verkleinert und z. B. im Bereich der beginnenden düsenförmigen Verengung des Hohlkörperquerschnitts, weitere z. B. beidseitig in Strömungsrichtung der ersten Luftströmung (11) ausgerichtete Luftaustrittsöffnungen (18) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnung (17, 18) schlitzförmig ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6 mit einem Luftmischer, dessen Strömungskanäle unter einem Winkel aufeinander zu gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des Hohlkörpers (16) an der Zuströmseite der zweiten Luftströmung (12) im Querschnitt offen ausgebildet ist zur Aufnahme der zweiten Luftströmung (19).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuströmkanal (15) der zweiten Luftströmung (12) in der Ebene der offenen Stirnseite des Hohlkörpers (16) zum Strömungskanal (14) der ersten Luftströmung (11) hin durch Wandungen (21) ansonsten verschlossen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der zweiten Luftströmung (11) in Richtung der Luftaustrittsöffnung (17, 18), also in Richtung der ersten Luftströmung (11), im Hohlkörper (16) vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (15) der zweiten Luftströmung (12) unmittelbar vor dem Bereich des Luftmischers (13) mit einem sich in Richtung des Luftmischers (13) im Querschnitt erweiternden Diffusor (20) versehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmquerfläche des Hohlkörpers (16) für die erste Luftströmung (11) rund ausgebildet ist und sein Querschnitt sich zu seiner Luftaustrittsöffnung (17) vermindert, so daß sich der Durchtrittsquerschnitt der ersten Luftströmung (11) zwischen zwei Hohlkörpern (16) erweitert.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung mit der höheren Temperatur und/oder mit dem höheren Druck dem Hohlkörper (16) zugeführt, also als die zweite Luftströmung (12) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (14, 15) der beiden Luftströmungen (11, 12) am Luftmischer (13) senkrecht oder unter einem spitzen Winkel aufeinander zu gerichtet sind.
EP99103270A 1998-02-17 1999-02-13 Luftmischer zum statischen Vermischen von zwei Luftströmungen Withdrawn EP0936418A3 (de)

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