EP1078205B1

EP1078205B1 - Luftkühlelement, verfahren zu seinem betrieb sowie luftkühlanordnung

Info

Publication number: EP1078205B1
Application number: EP00904781A
Authority: EP
Inventors: Helmuth Sokolean; Klaus Roschmann; Josef Ender; Beat Schönbächler
Original assignee: Barcol Air AG
Current assignee: Barcol Air AG
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2003-11-05
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: ATE253714T1; JP3663132B2; US6602129B1; PT1078205E; ES2209816T3; WO2000052395A1; DE50004305D1; JP2002538408A; AU770154B2; CA2330787A1; DK1078205T3; AU2655500A; EP1078205A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Luftkühlelement gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zu seinem Betrieb sowie eine Luftkühlanordnung. Derartige Luftkühlelemente und Luftkühlanordnungen werden zur Klimatisierung von Räumen eingesetzt.

Stand der Technik

Aus GB-A-2 033 075 ist ein in seinem grundsätzlichen Aufbau gattungsgemässes Luftverteilungselement bekannt, das der Zuleitung von Luft zu einem industriellen Arbeitsplatz dient. Die Kammer ist durch eine Reihe von Perforationen in einer Trennwand mit einer mit einem Luftanschluss versehenen Vorkammer verbunden. Die Kammer weist eine poröse Wand auf, durch welche die Luft ausströmt. Dies lässt jedoch keine genaue Kontrolle des Luftstroms zu. Das bekannte Luftverteilungselement ist daher nicht geeignet, bei ausreichender Kühlwirkung zugleich zu gewährleisten, dass keine störenden Kaltluftströmungen auftreten.

Aus der DE-A-44 21 167 ist ein weiteres Luftverteilungselement zum Verteilen auch gekühlter Luft bekannt mit einer Kammer, welche einseitig von zwei parallelen, geringfügig beabstandeten Gewebelagen begrenzt ist. Auch in diesem Fall ist eine genaue Kontrolle der Luftströmung nicht möglich.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Luftkühlelement anzugeben, welches eine Kontrolle, insbesondere Beschränkung des Luftstroms in den zu kühlenden Raum gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Ausserdem soll ein geeignetes Verfahren zu seinem Betrieb angegeben werden sowie eine Luftkühlanordnung, die in einfacher Weise aus erfindungsgemässen Luftkühlelementen aufgebaut ist.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen vor allem darin, dass die Luftzuführung in sehr kontrollierter und gleichmässiger Weise erfolgt und auch bei hoher Kühlleistung störende kompakte Kaltluftströme im zu kühlenden Raum vermieden werden. Die erfindungsgemässe Luftkühlanordnung kann aus mehreren verbundenen Luftkühlelementen auf sehr einfache Weise aufgebaut werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a: eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Luftkühlelement gemäss einer ersten Ausführungsform,
Fig. 1b: einen Schnitt längs B-B in Fig. 1a,
Fig. 2a: eine Draufsicht auf einen Verteilerstutzen des erfindungsgemässen Luftkühlelements gemäss der ersten Ausführungsform,
Fig. 2b: einen Schnitt durch den Verteilerstutzen und eine Trennwand, an der er befestigt ist, entsprechend B-B in Fig. 3a,
Fig. 3: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Luftkühlanordnung aus Luftkühlelementen gemäss der ersten Ausführungsform,
Fig. 4: eine Frontansicht eines erfindungsgemässen Luftkühlelements gemäss der ersten Ausführungsform in der Luftkühlanordnung gemäss Fig. 3,
Fig. 5a: vergrössert ein Detail der erfindungsgemässen Luftkühlanordnung entsprechend einem Schnitt längs V-V in Fig. 4,
Fig. 5b: einen Schnitt längs B-B in Fig. 5a,
Fig. 6: einen Schnitt durch eine Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Luftkühlelementen in einer erfindungsgemässen Luftkühlanordnung nach Fig. 4
Fig. 7a: eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Luftkühlelement gemäss einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 7b: einen Schnitt längs B-B in Fig. 7a,
Fig. 8a: einen Schnitt durch eine Trennwand des erfindungsgemässen Luftkühlelements gemäss der zweiten Ausführungsform,
Fig. 8b: eine Unteransicht der Trennwand nach Fig. 8a,
Fig. 9: einen Schnitt durch einen Teil eines Luftkühlelements gemäss der zweiten Ausführungsform in einer erfindungsgemässen Luftkühlanordnung und
Fig. 10: einen Schnitt durch eine Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Luftkühlelementen gemäss der zweiten Ausführungsform in der erfindungsgemässen Luftkühlanordnung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Erfindungsgemässe Luftkühlelemente werden in der Regel unterhalb der Decke eines zu kühlenden Raumes montiert. Wie vor allem aus den Figuren 1a,b ersichtlich, weist gemäss einer ersten Ausführungsform ein solches Luftkühlelement an der dem Raum zugewandten Unterseite eine rechteckige, insbesondere quadratische Kühlwand 1 auf, welche eine Kammer 2 nach unten begrenzt. An der Oberseite ist die Kammer 2 durch eine zur Kühlwand 1 parallele Trennwand 3 begrenzt, welche sie von einer Vorkammer 4 trennt, mit der sie über einen Lufteinlass 5 verbunden ist. Im übrigen ist die Kammer 2 durch zwei Frontwände 6, zwei Seitenwände 7 und die Trennwand 3 luftdicht verschlossen, so dass Zufluss von Kühlluft nur durch die Lufteinlässe 5 möglich ist und Abfluss lediglich durch die Kühlwand 1.

Auch die Kühlwand 1 besteht aus festem luftundurchlässigen Material. Ihre Durchlässigkeit beruht lediglich auf Mikrolöchern, die vorzugsweise gleichmässig über die Kühlwand 1 verteilt sind. Sie können in einem regelmässigen, z. B. quadratischen Raster in Abständen von z. B. 5 mm angeordnet sein. Der Durchmesser eines Mikrolochs kann z. B. 0,5 mm betragen. Er sollte möglichst nicht grösser als 0,8 mm, vorzugsweise nicht grosser als 0,6 mm sein. Der Anteil des freien Querschnitts, d. h. der Gesamtfläche der Mikrolöcher an der Fläche der Kühlwand 1 sollte möglichst nicht mehr als 2%, vorzugsweise nicht mehr als 1% betragen.

Die Vorkammer 4, welche die gleiche horizontale Ausdehnung hat wie die Kammer 2, ist an der Oberseite durch eine Deckwand 8 und seitlich ebenfalls durch die Frontwände 6 und Seitenwände 7 abgeschlossen. An der Oberseite weist das Luftkühlelement mittig eine breite Ausnehmung 9 rechteckigen Querschnitts auf, welche quer zu den Frontwanden 6 durchgehend ausgebildet ist. Jede der Frontwände 6 weist zwischen ihrem Seitenrand und der Ausnehmung 9 eine Verbindungsöffnung 10 auf, welche zur Herstellung einer Verbindung der Vorkammer 4 mit der eines benachbarten Luftkühlelements oder einer Luftzuführung dient. Die beiden Verbindungsöffnungen 10 sind jeweils auf verschiedenen Seiten der mittigen Ausnehmung 9 angeordnet, so dass sie seitlich verhältnismässig weit gegeneinander versetzt sind. Abgesehen von diesen Luftanschlüssen und der Verbindung mit der Kammer 2 über die Lufteinlässe 5 ist auch die Vorkammer 4 im wesentlichen luftdicht verschlossen.

Die Frontwände 6, die Seitenwände 7, die Trennwand 3 und die Deckwand 8 sind vorzugsweise als Aluminiumplatten ausgebildet und miteinander verklebt. Die Kühlwand 1 ist vorzugsweise eine Zinkorplatte, d. h. eine Stahlplatte mit einer Pulverbeschichtung, welche als Korrosionsschutz dient und einen hohen Absorptionskoeffizienten für Strahlung im Infrarotbereich aufweist. Ihre Dicke beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1 mm, insbesondere 0,62 mm. Sie ist Teil einer Wanne 11, die eine hochgezogene umlaufende Seitenwand 12 aufweist, welche die unteren Abschnitte der Frontwände 6 und die Seitenwände 7 der Kammer 2 mit geringem Abstand umgibt. Die Seitenwand 12 weist auf jeder Seite zwei vom oberen Rand ausgehende, jeweils in einer sie umgebenden länglichen Einbuchtung angeordnete Schlitze 13 auf, welche jeweils einen Schraubenbolzen 14 aufnehmen, der in eine Bohrung in der jeweiligen Frontwand 6 oder Seitenwand 7 eingeschraubt ist, derart, dass die über die Ränder der Schlitze 13 überstehenden Köpfe der Schraubenbolzen 14 die Seitenwand 12 der Wanne 11 an den besagten Wänden der Kammer 2 festklemmen. Zur Herstellung einer luftdichten Verbindung ist zwischen den unteren Rändern der Frontwände 6 und der Seitenwände 7 einerseits und der Wanne 11 andererseits eine umlaufende Dichtung geklemmt. Dadurch, dass die Wanne 11 seitlich etwas übersteht, ist es möglich, Luftkühlelemente so anzuordnen, dass sie lückenlos aneinander anschliessen.

Die Verbindungsöffnungen 10 (s. a. Fig. 4) in den Frontwänden 6 sind rund. Im Randbereich einer Verbindungsöffnung 10 ist jeweils ein Dichtungsring 15 angebracht, dessen Innenrand frei über ihren Rand übersteht und dessen äusserer Randbereich zwischen der Frontwand 6 und einer mit derselben verbundenen Halteplatte 16 festgeklemmt ist. Der Dichtungsring 15 besteht aus einem flächigen elastischen Material, vorzugsweise Neopren, und liegt kreisringförmig in der Ebene der Verbindungsöffnung 10.

Der Lufteinlass 5, welcher die Kammer 2 mit der Vorkammer 4 verbindet, umfasst (Fig. 2a,b) einen Verteilerstutzen 17, der an der Unterseite der Trennwand 3 befestigt ist und in die Kammer 2 hineinragt. Er ist zylindrisch ausgebildet mit an der Oberseite einem runden gelochten Deckel 18, der von einem ringförmigen Befestigungsflansch 19 umgeben ist und an den ein ebenfalls gelochter Mantel 20 anschliesst. An der Unterseite ist der Verteilerstutzen 17 von einem durchgehenden, keine Oeffnungen aufweisenden Boden 21 verschlossen. Er ist von der Kühlwand 1 geringfügig, z. B. um ca. 2 mm beabstandet. Der Deckel 18 und der Mantel 20 weisen z. B. runde Durchtrittsöffnungen von 1 mm Durchmesser auf und haben einen Lochanteil von ca. 22%. Die Trennwand 3 weist oberhalb des Verteilerstutzens 17 einen kreisrunden Durchlass 22 auf, dessen Durchmesser im Sinne einer Einstellung der Luftströmung gleich gross oder, wie dargestellt, etwas kleiner gewählt sein kann als der des Deckels 18.

In der Regel wird an der Decke des zu kühlenden Raumes (Fig. 3) eine Luftkühlanordnung 23, die jeweils aus mehreren parallelen Reihen von Luftkühlelementen 24a,b,c,d der beschriebenen Art bestehen, derart an einer Befestigungseinrichtung aufgehängt, dass die Kühlwände 1 lückenlos oder mit einer definierten Fuge aneinander anschliessen. Dazu werden an der Decke in Abständen, welche jeweils z. B. der doppelten Länge eines Luftkühlelements entsprechen, parallele Winkel 25 (s. a. Fig. 4) befestigt, mit jeweils einem horizontalen Flansch 26 und einem von demselben nach unten ragenden vertikalen Streifen 27, der mehrere - im dargestellten Fall sind es zwei - von Zwischenräumen 28 getrennte breite Laschen 29 bildet, welche an den Seitenrändern etwa C-förmige seitliche Ausnehmungen 30 aufweisen.

Durch in einer Linie liegende Ausnehmungen 30 aufeinanderfolgender Winkel 25 sind jeweils Schienen 31a,b C-förmigen Querschnitts gelegt. Sie sind an der Unterseite sowie seitlich durch von den Rändern der Ausnehmungen 30 gebildete Anschläge in denselben fixiert und positioniert. Damit die Schienen 31a,b in leicht verdrehtem Zustand in die Ausnehmungen 30 eingeführt werden können, sind dieselben so ausgelegt, dass die Schienen 31a,b vertikal etwas Spiel haben. Fixiert werden sie dann jeweils mittels eines Schraubenbolzens 32, der in eine Gewindebohrung des Flansches 26 eingeschraubt und abgesenkt wird, bis er mit seinem unteren Ende gegen die Oberseite der Schiene 31a,b drückt.

Der äussere Schenkel einer Schiene 31a,b bildet (Fig. 5a,b) einen durchgehenden nach oben weisenden Auflagestreifen 33, welcher etwas oberhalb des unteren Randes durch die Ausnehmung 30 läuft. Jedes Luftkühlelement ist an den beiden Enden der Ausnehmung 9 mit zwei Paaren einander gegenüberliegender Haltenocken 34 versehen, welche oberhalb des Grundes der Ausnehmung 9 an deren Seitenwänden befestigt sind und waagrecht in sie hineinragen. Jeder Haltenocken 34 ist als z. B. im Spritzgussverfahren hergestelltes Kunststoffteil ausgebildet und weist eine Basis 35 mit einem vorstehenden Auflagezapfen 36 auf sowie eine an die Basis 35 anschliessende Lasche 37, welche an der Seitenwand der Ausnehmung anliegt. Jeder Haltenocken 34 ist auf einen von der Seite in die Ausnehmung 9 ragenden Fortsatz 38 der Frontwand 6 aufgesteckt, welcher von einem die Basis 35 und den Auflagezapfen 36 durchdringenden Kanal 39 spielfrei aufgenommen wird. Er ist dadurch auf einfache Weise zuverlässig befestigt. Der Auflagezapfen 36 liegt auf dem Auflagestreifen 33 auf, während die Basis 35 eine seitliche Gleitfläche bildet, die gegen die Aussenseite des äusseren Schenkels der jeweiligen Schiene 31a;b weist und als Anschlag wirkt. Das Luftkühlelement hat so an beiden Enden nur geringes seitliches Spiel gegenüber der Schienenanordnung, ist aber in Längsrichtung den Schienen 31a,b entlang verschiebbar.

Zur Herstellung einer Luftkühlanordnung werden also zuerst die Winkel 25 mit Abstand unter der Decke aufgehängt, z. B. an in derselben verankerten nach unten weisenden Bolzen. Dann werden die Schienen 31a,b in die Ausnehmungen 30 eingesetzt und mittels der Schraubenbolzen 32 fixiert. An einem Ende der Schienen 31a,b wird ein z. B. als Klemmstück ausgebildeter Anschlag angebracht. Schliesslich werden vom anderen Ende her die Luftkuhlelemente 24a,b,c,d einer Reihe nacheinander aufgeschoben und zuletzt durch einen hinter dem letzten derselben angebrachten weiteren Anschlag fixiert. Die Luftkühlelemente sind vorzugsweise gleich ausgebildet. Lediglich beim ersten Luftkuhlelement 24a wird vor dem Aufschieben desselben die Verbindungsöffnung in der die Reihe abschliessenden Frontwand durch eine Abschlussplatte verschlossen, welche der Halteplatte 16 entspricht, jedoch keine Oeffnung aufweist. Das zuletzt aufgeschobene Luftkühlelement 24d wird schliesslich mittels eines etwas längeren Anschlussstutzens 42 an eine Zuluftleitung angeschlossen.

Die Verbindung wird jeweils hergestellt, indem in die Verbindungsöffnung 10 des zuletzt aufgeschobenen Luftkühlelements ein Endstück eines Verbindungsnippels 40 (s. a. Fig. 6) eingeschoben wird. Der Aussendurchmesser des Verbindungsstutzens 40 ist jeweils geringfügig kleiner als der Durchmesser der ihn aufnehmenden Verbindungsöffnung 10, jedoch grösser als der Innendurchmesser des Dichtungsrings 15, der sich folglich unter elastischer Dehnung manschettenartig an die Aussenseite des Verbindungsstutzens 40 derart anlegt, dass die Verbindung im wesentlichen luftdicht ist. Dies wird im Betrieb dadurch unterstützt, dass der Druck in der Vorkammer 4 des Luftkühlelements etwas über dem Aussendruck liegt.

Beim Aufschieben des nächsten Luftkühlelements schiebt sich das andere Endstück des Verbindungsnippels 40 in dessen Verbindungsöffnung 10, so dass eine genau gleiche dichte Verbindung entsteht. Damit der Verbindungsnippel 40 dabei selbsttätig richtig positioniert wird, weist er mittig einen umlaufenden Wulst 41 auf, der gegen die Halteplatten 16 der beiden Luftkühlelemente wirksame Anschlagflächen bildet und schliesslich mit geringem Spiel zwischen denselben liegt. Es ist natürlich auch möglich, den Verbindungsnippel 40 mit einem der beiden Luftkühlelemente fest oder z. B. mittels einer bajonettartigen Einrichtung lösbar zu verbinden. Der Verbindungsnippel 40 ist vorzugsweise aus Aluminium- oder Stahlblech hergestellt. Der Wulst 41 kann durch Stauchen hergestellt sein. Statt des Wulstes kann auch ein angeschweisster oder angeklebter Ring vorgesehen werden.

Im Betrieb fliesst durch die nicht dargestellte Zuluftleitung von einem Kühlaggregat kommende, unter leichtem Ueberdruck stehende Kühlluft in die Vorkammer 4 des Luftkühlelements 24d und verteilt sich durch die beschriebenen Verbindungen über die Vorkammern 4 der weiteren Luftkühlelemente 24c,b,a. In jedem der Luftkühlelemente 24a,b,c,d fliesst nun Kühlluft von der Vorkammer 4 durch den Lufteinlass 5 in die Kammer 2. Wegen des verhältnismässig grossen Querschnitts der Verbindungen zwischen den Vorkammern 4 der Luftkühlelemente 24a,b,c,d und des jeweils bedeutend kleineren Querschnitts der Durchtrittsöffnungen des Lufteinlasses 5 zwischen der Vorkammer 4 und der Kammer 2 in jedem derselben tritt jeweils zwischen der Vorkammer 4 und der Kammer 2 eines jeden Luftkühlelements ein leichter Druckabfall, typischerweise um ca. 60 Pa auf, während in den Vorkammern 4 der verschiedenen Luftkühlelemente 24a,b,c,d im wesentlichen der gleiche Druck herrscht.

Der durch den Lufteinlass 5 in die Kammer 2 dringende Luftstrom wird durch den Verteilerstutzen 17 so verteilt, dass direkt gegen die Kühlwand 1 gerichtete Strömungen vermieden werden. In der Kammer 2 wird dabei ein lediglich einige Pa, typischerweise ca. 10 Pa über dem Aussendruck liegender Druck aufgebaut, welcher einen sehr gleichmässig über die Fläche der Kühlwand 1 verteilten Strom von Kühlluft durch die Mikrolöcher in den darunterliegenden Raum verursacht. Durch die Zwischenschaltung zweier jeweils einen verhältnismässig hohen Strömungswiderstand aufweisender Schranken zwischen der Luftzuführung und dem zu kühlenden Raum - jeweils zwischen der Vorkammer 4 und der Kammer 2, zwischen denen im beschriebenen Fall 6/7 und in der Regel mindestens 3/4 des gesamten Druckabfalls eintritt, und der Kammer 2 und dem Raum - wird jedes Durchschlagen der Strömungen, die mit der Kühlluftzufuhr zwangsläufig verbunden sind, auf den Raum zuverlässig vermieden. Auch Ungleichmässigkeit der Kühlung wegen der unterschiedlichen Lage zur Luftzuführung kann nicht eintreten.

Wegen des geringen freien Querschnitts der Kühlwand 1 verbleibt die Luft im Mittel verhältnismässig lang in der Kammer 2, so dass schon vor ihrem Austritt ein Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden Raum stattfindet. Insbesondere wird dadurch, dass die Luft in verhältnismässig geringer Entfernung von der Kühlwand 1 im wesentlichen parallel zu derselben in die Kammer 2 eingeblasen wird, eine an der Innenfläche der Kühlwand 1 entlangstreichende Strömung erzeugt, die, da die Luft bereits durch den gelochten Deckel 18 und den gelochten Mantel 20 des Verteilerstutzens 17 geströmt ist und dabei stark verwirbelt wurde, auch hochturbulent ist.

Dies führt bereits bei der im Normalbetrieb zugeführten Nominalluftmenge von 45 m/h zu einem hohen Wärmeübergangswert an der Grenzschicht von i. a. ca. 100 W/m²K, gewöhnlich über 80 W/m²K, auf jeden Fall aber über 50 W/m²K an dieser Fläche, zumal der Wärmeübergang auch durch Strahlungsaustausch zwischen der Innenseite der Kühlwand 1 und der Trennwand 3 unterstützt wird. Da die Kühlwand 1 wegen ihrer geringen Dicke von 0,62 mm und der hohen Wärmeleitfähigkeit von ca. 50 W/mK einen sehr hohen Wärmeleitwert von ca. 100'000 W/m²K aufweist, ist der gesamte Wärmeübergangswert zwischen der Luft in der Kammer 2 und der an die Kühlwand 1 grenzenden Raumluftschicht fast nur durch den wenig beeinflussbaren Wärmeübergangswert an der Aussenfläche begrenzt und daher verhältnismässig hoch.

Folglich wird durch die Kühlwand 1 hindurch zwischen der Luft in der kammer 2 und der Raumluft auf höchst wirksame Weise Wärme ausgetauscht, was einerseits zur Kühlung der letzteren auf eine keine störenden Strömungen verursachende Weise beiträgt, andererseits aber die erstere vorwärmt, so dass ihre Austrittstemperatur spürbar höher ist als die Temperatur, die sie beim Eintritt in die Kammer 2 hat, was die Gefahr von störenden Kaltluftströmungen vermindert. Die Kühlwand 1, die durch die Kühlluft auf einer verhältnismässig tiefen Temperatur gehalten wird, unterstützt die Kühlwirkung ausserdem durch Strahlungsaustausch mit dem zu kühlenden Raum. Wegen des geringen Anteils an freiem Querschnitt ist ihre diesbezügliche Wirksamkeit praktisch ungeschmälert.

Die Kühlwirkung beruht also auf drei Mechanismen, nämlich der Einleitung kälterer Luft in den zu kühlenden Raum durch die Mikrolöcher in der Kühlwand 1, Konvektion an derselben und Wärmeleitung durch sie hindurch sowie Strahlungsaustausch ihrer gegen den Raum weisenden Oberfläche mit Objekten in demselben.

Es sind natürlich zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Ausführung sowohl des einzelnen Luftkühlelements als auch der Luftkühlanordnung möglich. So können die Luftkühlelemente etwa länglich ausgeführt sein und zwei oder mehr Verteilerstutzen aufweisen. Zwischen aufeinanderfolgenden Luftkühlelementen einer Luftkühlanordnung können zur Aufnahme einer Abluftöffnung oder eines Beleuchtungskörpers grössere Abstände vorgesehen sein, die durch an den Enden wie die Verbindungsstutzen 40 ausgebildete längere Verbindungsrohre überbrückt sind.

Ein in seinem grundsätzlichen Aufbau und seiner Funktionsweise im wesentlichen gleiches, aber im einzelnen etwas anders ausgebildetes erfindungsgemässes Luftkühlelement gemäss einer zweiten Ausführungsform, das sich auch durch niedrige Produktionskosten auszeichnet, ist schematisch in Fig. 7a,b dargestellt. Die Kammer 2 ist ebenfalls nach unten durch eine Kühlwand 1 begrenzt, die wie im Zusammenhang der ersten Ausführungsform geschildert ausgebildet ist. Insbesondere ist sie Teil einer Wanne 11 mit einer hochgezogenen umlaufenden Seitenwand 12. Nach oben und seitlich ist sie durch ein Gehäuse 43 begrenzt mit einer Deckwand 8, welche einen ebenen mittleren Abschnitt aufweist, der beidseits in schräg abfallende Abschnitte übergeht, an welche senkrechte Seitenwände 7 anschliessen sowie mit Frontwanden 6, die mit Verbindungsöffnungen 10 versehen sind. Zwischen den unteren Rändern der Frontwände 6 und der Seitenwände 7 einerseits und dem Rand der Kühlwand 1 andererseits ist ein umlaufender Dichtungsstreifen 44 aus Moosgummi geklemmt.

Die Trennwand 3, welche die Vorkammer 4 von der Kammer 2 trennt, ist (Fig. 8a,b) als Rohrabschnitt von rundem Querschnitt ausgebildet, der beidseits an die Verbindungsöffnungen 10 in den Frontwänden 6 anschliesst. Der Lufteinlass 5 der Kammer 2 wird durch eine Vielzahl von unmittelbar in der Trennwand 3 angebrachten, nämlich von innen gestanzten Durchtrittsöffnungen gebildet, die im unteren, gegen die Kühlwand 1 weisenden Bereich derselben in fünf Reihen 45a,b,c,d,e, die jeweils Winkellagen von 0°, ±30° und ±60° zur Senkrechten einnehmen, angeordnet sind. In den einzelnen Reihen folgen die Durchtrittsöffnungen in Abständen von z. B. 4,5 mm aufeinander. Ihr Durchmesser beträgt z. B. jeweils 1,2 mm. Die durchtretende Luft wird, zumal die Durchtrittsöffnungen von der Kuhlwand 1 beabstandet sind - im Beispiel beträgt der Abstand der untersten Reihe 45c ca. 3,4 cm -, in der Kammer 2 ausreichend verwirbelt, so dass keine geschlossen gegen die Kühlwand 1 gerichteten Luftströmungen entstehen, die auch unterhalb derselben noch spürbar sein könnten.

Je nach Anforderungen und Randbedingungen kann auch eine andere Anbringung der Durchtrittsöffnungen am günstigsten sein. So kann z. B. die unterste Reihe 45c fehlen oder die Durchtrittsöffnungen können an der Oberseite der Trennwand 3 konzentriert sein. Möglich ist auch die Anbringung von Verteilerstutzen, wie sie beim Luftkühlelement gemäss der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, oder von entsprechenden Profilen an der Unterseite der Trennwand 3.

Die Aufhängung der Luftkühlelemente erfolgt (Fig. 9) in ähnlicher Weise wie im Zusammenhang mit der ersten Ausbildungsform geschildert. Die Luftkühlelemente bilden Luftkühlanordnungen aus nebeneinander angeordneten Reihen, wobei eine Reihe jeweils auf zwei Schienen 31a,b aufgeschoben ist, die an in Längsrichtung mit Abstand aufeinanderfolgenden Querbalken 46 befestigt sind. Die Schienen 31a,b weisen gegeneinander gerichtete, mit Abstand unterhalb der Querbalken 46 durchlaufende waagrechte Stege 47 mit nach oben weisenden Auflagestreifen 33 auf, auf denen kurze waagrechte Halteplatten 48 des Gehäuses 43 abgestützt sind, die beidseits, jeweils anschliessend an die Frontplatten 6, knapp ausserhalb der Innenränder der schräg abfallenden Abschnitte an der Deckwand 8 befestigt sind. Mittig ist beidseits, etwas tiefer liegend als die Halteplatten 48, jeweils eine Anschlagplatte 49 am schräg abfallenden Abschnitt befestigt, die knapp unter der Unterseite des Steges 47 liegt und die Beweglichkeit des Gehäuses 43 nach oben begrenzt, so dass dessen Höhenlage mit enger Toleranz festgelegt ist.

Die Kühlwand 1 ist separat, unabhängig vom Gehäuse 43 gehaltert. Dazu sind jeweils beidseits des Luftkühlelements Klemmschienen 50 angeordnet, welche mittels Bändern 51 ebenfalls an den Querbalken 46 aufgehängt sind. Die Klemmschiene 50 umfasst jeweils ein Schwert 52, das zwischen zwei nebeneinander angeordneten Reihen von Luftkühlelementen liegt, derart, dass beidseits jeweils die Aussenseite der Seitenwand 12 der Wanne 11 an dasselbe anstösst. Mittels eines Federstreifens 53, welcher mit einer zurückgebogenen unteren Endpartie jeweils unter Haltenocken 54 an der Innenseite der besagten Seitenwand 12 greift und dieselbe gegen das Schwert 52 drückt, wird jeweils ein Rand der Wanne 11 fixiert.

Die Verbindung zwischen den Vorkammern 4 zweier aufeinanderfolgender Luftkühleimente einer Reihe wird (Fig. 10) wiederum jeweils durch einen Verbindungsnippel 40 hergestellt, dessen Aussendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Verbindungsöffnungen 10 und der Vorkammern 4. Er weist zur Erleichterung seiner Positionierung mittig einen zwischen den Luftkühlelementen 24a,b liegenden umlaufenden Wulst 41 auf. Beidseits desselben ist er mit je zwei an der Aussenseite mit Abstand aufeinanderfolgend umlaufenden, als Lippendichtungen ausgebildeten Dichtungsringen 15 versehen, die gegen die Innenseite der Trennwand 3 gepresst sind.

Die Gehäuse 43 der Luftkühlelemente können jeweils nacheinander auf die Schienen 31a,b aufgeschoben werden, wobei jeweils vorgängig ein Verbindungsnippel 40 in die hintere Verbindungsöffnung 10 eingesteckt wird, dessen vorstehende Hälfte sich in die vordere Verbindungsöffnung 10 des anschliessend aufgeschobenen Gehäuses schiebt, so dass sich die Verbindung von selbst herstellt. Beim ersten Gehäuse einer Reihe ist in die vordere Verbindungsöffnung 10 ein Deckel ähnlicher Bauart eingeschoben, der sie dicht verschliesst. Das letzte Gehäuse wird mittels eines ebenfalls ähnlich ausgebildeten trichterartigen Anschlussnippels an eine Luftzuleitung angeschlossen.

Anschliessend wird unter jedem Gehäuse 43 die zugehörige Wanne 11 befestigt, indem deren Seitenwände 12 jeweils zwischen das Schwert 52 und den Federstreifen 53 geschoben werden, bis der letztere die Haltenocken 54 untergreift. Dabei wird der Dichtungsstreifen 44 zwischen dem Gehäuse 43 und der Kühlwand 1 geklemmt und die Kammer 2 - abgesehen von den Mikrolöchern in der Kühlwand 1 und dem Lufteinlass 5 - luftdicht verschlossen.

Bezugszeichenliste

1: Kühlwand
2: Kammer
3: Trennwand
4: Vorkammer
5: Lufteinlass
6: Frontwand
7: Seitenwand
8: Deckwand
9: Ausnehmung
10: Verbindungsöffnung
11: Wanne
12: Seitenwand
13: Schlitz
14: Schraubenbolzen
15: Dichtungsring
16: Halteplatte
17: Verteilerstutzen
18: Deckel
19: Befestigungsflansch
20: Mantel
21: Boden
22: Durchlass
23: Luftkühlanordnung
24a,b,c,d: Luftkühlelemente
25: Winkel
26: Flansch
27: Streifen
28: Zwischenraum
29: Lasche
30: Ausnehmung
31a,b: Schienen
32: Schraubenbolzen
33: Auflagestreifen
34: Haltenocken
35: Basis
36: Auflagezapfen
37: Lasche
38: Fortsatz
39: Kanal
40: Verbindungsnippel
41: Wulst
42: Anschlussstutzen
43: Gehäuse
44: Dichtungsstreifen
45a,b,c,d,e: Reihen von Durchtrittsöffnungen
46: Querbalken
47: Steg
48: Halteplatte
49: Anschlagplatte
50: Klemmschiene
51: Band
52: Schwert
53: Federstreifen
54: Haltenocken

Claims

Luftkühlelement mit einer Kammer (2), welche mindestens einen Lufteinlass (5) aufweist und einseitig von einer Kühlwand (1) begrenzt und im übrigen im wesentlichen luftdicht verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwand (1) über ihre Fläche verteilte Mikrolöcher mit jeweils einem Durchmesser von nicht mehr als 0,8 mm aufweist und im übrigen luftundurchlässig ist, derart, dass ihr freier Querschnitt nicht mehr als 2%, vorzugsweise nicht mehr als 1% der Fläche der Kühlwand (1) beträgt.
Luftkühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolöcher in einem regelmässigen Raster angeordnet sind.
Luftkühlelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrolöcher rund sind und jeweils einen Durchmesser von nicht mehr als 0,6 mm aufweisen.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwand (1) einen Wärmeleitwert von mindestens 40 W/m²K aufweist.
Luftkühlelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwand (1) aus Blech besteht, dessen Dicke nicht grösser als 1 mm ist.
Luftkühlelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Blech um Stahlblech handelt.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (2) und der Lufteinlass (5) so ausgelegt sind, dass der Wärmeübergangswert an der Innenseite der luftdurchlässigen Wand bei Zuführung einer Nominaluftmenge von mindestens 45 m/h mindestens 50 W/m²K, vorzugsweise mindestens 80 W/m²K beträgt.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorkammer (4) mit mindestens einem Luftanschluss umfasst, die mit der Kammer (2) über deren mindestens einen Lufteinlass (5) verbunden ist und die im übrigen im wesentlichen luftdicht verschlossen ist.
Luftkühlelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lufteinlass (5) geeignet ist, einer Luftströmung von der Vorkammer (4) in die Kammer (2) Turbulenz aufzuprägen.
Luftkühlelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (5) eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen umfasst, welche in die Kammer (2) münden.
Luftkühlelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen jeweils einen Durchmesser von höchstens 1,5 mm aufweisen.
Luftkühlelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Mehrzahl der Durchtrittsöffnungen von der Kühlwand (1) nicht mehr als 10 cm entfernt ist.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (4) von der Kammer (2) durch eine Trennwand (3) getrennt ist.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12 und Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen unmittelbar in der Trennwand (3) angebracht sind.
Luftkühlelment nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (3) als mindestens ein Rohrabschnitt ausgebildet ist, welcher durch die Kammer (2) ragt.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lufteinlass (5) einen in die Kammer (2) ragenden Verteilerstutzen (17) umfasst, an welchem ausschliesslich seitlich, nicht gegen die Kühlwand (1) gerichtet die Durchtrittsöffnungen angeordnet sind.
Luftkühlelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es an der der Kühlwand (1) entgegengesetzten Seite seitlich abstehende, einen nach unten weisenden Anschlag bildende Haltevorsprünge aufweist.
Verfahren zum Betrieb eines Luftkühlelements nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Kühlwand (1) die Luftströmung stark turbulent ist und der Wärmeübertragungskoeffizient dort mindestens 50 W/m²K, vorzugsweise mindestens 80 W/m²K beträgt.
Verfahren zum Betrieb eines Luftkühlelements nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall zwischen der Vorkammer (4) und der Kammer (2) mindestens das Dreifache des Druckabfalls über die Kühlwand (1) beträgt.
Luftkühlanordnung mit mindestens einer Reihe von Luftkühlelementen (24a, 24b, 24c, 24d) nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (4) eines äussersten Luftkühlelements (24d) mit einer Luftzuleitung verbunden ist, während die Vorkammer (4) jedes weiteren Luftkühlelements (24c, 24b, 24a) jeweils mit der Vorkammer (4) des voraufgehenden Luftkühlelements (24d; 24c; 24b) über eine im wesentlichen luftdichte Verbindung zusammenhängt.
Luftkühlanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Luftkühlelementen (24a, 24b, 24c, 24d) jeweils hergestellt ist, indem ein Verbindungsstück in Verbindungsöffnungen (10) der aufeinanderfolgender Luftkühlelemente (24a, 24b, 24c, 24d) ragt, wobei jeweils mindestens ein Dichtungsring am Verbindungsstück geklemmt ist.
Luftkühlanordnung mit mindestens einem Luftkühlelement (24a, 24b, 24c, 24d) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine Schienenanordnung umfasst, an welcher mindestens ein Teil des mindestens einen Luftkühlelements (24a, 24b, 24c, 24d) verschiebbar aufgehängt ist.
Luftkühlanordnung nach Anspruch 22, mit mindestens einem Luftkühlelement (24a, 24b, 24c, 24d) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorsprünge auf Auflagestreifen (33) der Schienenanordnung aufliegen.
Luftkühlanordnung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwand (1) des mindestens einen Luftkühlelements separat aufgehängt ist.
Luftkühlanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenanordnung mindestens zwei Klemmschienen (50) umfasst, an denen jeweils ein an die Kühlwand (1) anschliessender abgewinkelter Randstreifen geklemmt ist.