WO2001044724A1

WO2001044724A1 - Verfahren und einrichtung zum erfassen, trennen und absaugen von fluiden medien unter verwendung von frontalwirbelgeneratoren

Info

Publication number: WO2001044724A1
Application number: PCT/DE2000/004439
Authority: WO
Inventors: Georg Emanuel Koppenwallner
Original assignee: Georg Emanuel Koppenwallner
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2001-06-21
Also published as: AU2351401A; DE10083960D2; EP1240464A1

Abstract

Zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen durch Ausblasen wird ein einzelner Frontalwirbelgenerator mit Ausnahme der Zuordnung an einer Unterseite beliebig im Raum orientiert angeordnet bzw. werden Frontalwirbelgeneratoren entsprechend den jeweiligen Anforderungen beliebig im Raum orientiert und miteinander kombiniert. Zumindest einer der Frontalwirbelgeneratoren wird wahlweise mit Schlitzabsaugungen und/oder Punktabsaugungen und/oder Flächenabsaugungen kombiniert werden. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung werden mindestens ein Frontalwirbelgenerator und mindestens ein geradliniger oder gekrümmter Freistrahl und/oder mindestens ein Wandstrahl miteinander kombiniert.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Erfassen, Trennen und Absaugen von fluiden Medien unter Verwendung von Frontalwirbelgeneratoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 18, und basiert auf der Verwendung von Frontalwirbelgeneratoren zum Erzeugen von Strömungsfeldern für das Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von Schadstoffen in fluiden Medien.

Unter Frontal wirbelgenerator wird eine Ausblasvorrichtung verstanden, die an einer Wand über eine bestimmte Länge eine frontale Strömung erzeugt.

Ein fluides Medium, dessen Dichte größer bzw. kleiner als die Dichte der Umgebung ist, sinkt bzw. steigt (thermischer Strahl/Konvektion) und breitet sich über bzw. unter einer Fläche auseinanderströmend aus (Dichteströmung). Das Strömungsprinzip von Frontalwirbelgeneratoren ist in DE 196 13 51 3.3 in bezug auf eine Unterseite beschrieben. Für die Trennung von Räumen mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen bedeutet dies, dass die Ausgleichsströmungen zwischen diesen beiden Räumen bevorzugt an den horizontalen Begrenzungsflächen, nämlich Decke und Boden, aber auch an den vertikalen Begrenzungsflächen, nämlich den Wänden dieser Räume, stattfinden. Aber auch Strömungen ohne Dichteunterschied zur Umgebung lassen sich auf diese Weise erfassen.

Die Patente DE 39 18 870 und 42 03 916 sowie die Patentanmeldungen DE 196 1 3 513.3, 199 1 1 850.7 und PCT/DE 00/01622 beschreiben Ausführungsformen und Ausblaskonfigurationen in der Nähe einer Wand, um begrenzende Wirbel- oder gekrümmte Scherströmungen zu erzeugen, die die ausbrechenden Dichteströmungen blockieren und auf die Absaugöffnungen zu bewegen. Dieses Verfahren wird als Frontal wirbelver- fahren bezeichnet. Unter „Strömungen" werden nachstehend sowohl solche mit Dichteunterschied als auch ohne Dichteunterschied zur Umgebung verstanden.

Bei diesem Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass die Strömung nach dem Verlassen der Frontal Wirbelgeneratoren im wesentlichen unterhalb einer Fläche, z. B. einer Unterseite einer Dunstabzugshaube, verläuft. Ferner beziehen sich diese Patente nur auf Geräte mit einem einzigen Frontalwirbel generator, der an der Außenkante einer Absaugeinrichtung angeordnet ist.

Ein Frontal wirbelgenerator ist dabei eine Ausblasvorrichtung, die eine zusammenhängende frontale Strömungsstruktur erzeugt. Eine solche Strömung kann durch Ausblasen aus Schlitzen oder durch eine Vielzahl von Ausblasöffnungen erzeugt werden. Die Ausblasschlitze oder Lochleisten dieser Frontalwirbelgeneratoren können geradlinig oder gekrümmt ausgebildet sein. Frontale Ausblasvorrichtungen sind dann nicht miteinander verbunden, wenn sie sich nicht auf derselben Oberfläche befinden oder wenn ihre Strömungsfelder bei einer gemeinsamen Oberfläche direkt an dieser Oberfläche nicht zusammenhängen; in diesem Fall handelt es sich um zwei Frontal wirbel- generatoren.

DE 19 61 355 13.3 beschreibt den Unterschied zwischen einem Luftschleier und einer Frontalströmung. Luftschleier oder Strahlabdichtungen finden in jüngerer Zeit kaum mehr Anwendung bei Dunstabzugshauben, weil sie die Erfassungswirkung an einer Grenzfläche nicht wesentlich erhöhen. Hingegen sind diese Methoden bei Türabdichtungen, zur Abdichtung von Öfen bzw. Kältekammern in Produktionsbändern, oder zum Abgrenzen von Räumen unterschiedlicher klimatischer Bedingungen gebräuchlich. Dies ist dann zweckmäßig, wenn es sich um Öffnungen handelt, durch die eine kontinuierliche Folge von Vorrichtungen, Personen oder Manipulationen eindringen kann, z. B. bei Produktionsbändern, Kaufhaustüren, Laborarbeitsplätzen oder Küchen. Die Eindringtiefe der Strahlabdichtung in einem Raum ist größer als bei Frontal wirbel- verfahren.

Für Laborabzüge wird derzeit als Standardabzug der sogenannte „Walzenabzug" verwendet, bei dem im oberen Stauraum eine Luftwalze entsteht. Die Luftzirkulation im Stauraum verläuft an der Rückwand nach oben und an der Vorderkante mit Schieber nach unten. Eine gezielte Positionierung der Absaugelemente, z. B. vorne im oberen Bereich der Decke und im unteren Bereich der Rückwand, soll eine derartige Walzenströmung ermöglichen. Dies kann durch Einströmprofilierung, z. B. entsprechend EP 486971 , beim Eintritt in das Absauggehäuse erreicht werden. Des weiteren beschreibt z. B. EP 687512 einen Abzug mit einem aus dem Schiebefenster austretenden Luftschleier.

Die zusätzliche Strukturierung der Strömung in einem Laborabzug bzw. Absaugschrank mittels Ausblasungen und/oder gezielten Absaugungen ergibt sich z. B. aus folgenden Druckschriften: DE 34 04 775, DE 32 32 203, DE 27 58 348, EP 487342 (Wandstrahlen), DE 3431669, DE 3208622 (Luftschleier); DE 3404775, DE 3232203, DE 3208622 (Konfluenzwirbelströmungen).

Aufgabe der Erfindung ist, unter Einsatz von Frontal wirbelgeneratoren, insbesondere bei Labor-Abzügen, Dunstabzugshauben, Absaugtischen, Arbeitsplatzbesaugungen, Prozesskabinen, und dergl. das Absaugen von Schadstoffen in fluiden Medien zu verbessern.

Gemäss der Erfindung wird dies bei einem Verfahren nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2 bzw. des Anspruches 3 sowie mit einer Einrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruches 18 vorgeschlagen, Frontalwirbelgeneratoren zum Absaugen von Schadstoffen in Strömungen fluider Medien beliebig im Raum zu orientieren und miteinander zu kombinieren, z.B. die Effektivität an sich bekannter Standardwalzen-Abzüge mit Hilfe von Frontalwirbelgeneratoren zu erhöhen. Dabei wird zusätzlich zu einer Frontalströmung, die aus vielen kleinen, einzelnen Lochaus- blasungen besteht, eine Kombination mit Frontalwirbelgeneratoren vorgenommen. Für einen einzelnen Frontalwirbelgenerator wird dabei eine beliebige Orientierung im Raum, mit Ausnahme der Außenkante einer Unterseite vorgeschlagen. Durch die gezielte Kombination von Absaugelementen, z.B. Flächenabsaug-, Punktabsaug- und Schlitzabsaug-Vorrichtungen mit den Luftaustrittselementen wird die Strömungsstruktur in freien, teilweise geschlossenen oder vollständig geschlossenen Räumen bestimmt und gesteuert.

Des weiteren wird mit der Erfindung eine Erfassungsmethode für wandnahe und freie Räume mittels a) geradem Luftschleier mit Frontalwirbel, b) gekrümmtem Luftschleier mit bzw. ohne Frontalwirbel, c) Absaugarealen von Frontalwirbeln mit oder ohne Luftschleiern, und d) mehrfachen Frontalwirbeln vorgeschlagen. Die Kombination von frontalen Strömungen und Luftschleiern ergibt eine Abgrenzwirkung an Flächen und zusätzlich größere Eindringtiefe der Strömung in den Raum. Dadurch lassen sich Luftauslässe für frontale Strömungen und Luftschleier miteinander kombinieren. Die Strahlen der Luftschleier und Frontalwirbel und die Ansaugströmung der Absaugelemente beeinflussen sich durch Strahl-Strahl- und/oder Strahl-Wand- und/oder Strahl- Sog-Wechselwirkungen. Auf diese Weise ist es auch möglich, aus Frontal wirbelgenera- toren Luftschleier austreten zu lassen oder umgekehrt Luftschleier durch starke Frontalwirbelströmungen in Frontalwirbel zu krümmen. Solange eine stärkere Beeinflussung des ausgeblasenen Strahles durch die Wand- bzw. Strahleffekte besteht, wird der Strahl gekrümmt, so dass ein gekrümmter Luftschleier entsteht. Je mehr diese Beeinflussung verringert wird, umso geradliniger wird der Luftschleier. Der extrem starke, zur Wand hin gekrümmte Strahl ist dabei eine frontale Strömung. Zur Einstellung der aus den Frontal wirbelgeneratoren austretenden frontalen Strömung zum gekrümmten Luftschleier hin wird generell ein geringerer Ausblasdruck erzielt. Bei einem Strahlwirbel/Frontalwirbelgenerator gilt, dass bei größerem Abstand der Ausblasschlitze der vertikale bzw. horizontale Strahl stärker bzw. schwächer wird, wenn die entsprechenden Ausblasschlitze vergrößert bzw. verkleinert werden. Für einen Coanda/Frontal wirbelgenerator gilt ein dickerer Ausblasschlitz, und für einen Lochwirbel/Frontalwirbelgenerator erfolgt eine stärkere Orientierung der Ausblasöffnungen in den Raum.

Auf diese Weise ist es mit einfachen Mitteln möglich, Luftschleier bzw. Strahlabdichtungen mit Frontwirbeln zu verbinden, insbesondere bei einer Kombination mit Frontalwirbelgeneratoren. Dabei können diese Luftschleier aus Lochleisten, aus Schlitzen oder aus anderen Ausblaskopf-Konfigurationen erzeugt werden. Des weiteren ist es möglich, Frontal wirbelgeneratoren mit Schlitzausblasung und Lochausblasung miteinander zu kombinieren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, einzelne Frontalwirbelgeneratoren, z.B. auf einer Oberfläche, zu verwenden, um Dichteströmungen von Stoffen, die schwerer als das umgebende Medium sind, einzugrenzen.

Weitere Anwendungsbereiche des Verfahrens und der Einrichtung nach der Erfindung sind Badabsaugungen, Pulverbeschichtungsanlagen und Lackieranlagen bzw. deren Öffnungen, Schleifanlagen, Schweißstände, oder dergl. Anlagen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Strömungsprinzip nach der Erfindung, und zwar Fig. 1 a die Orientierung eines Frontalwirbelgenerators im Raum, Figuren 1 b und 1 c Strömungsprinzipdarstellungen,

Fig. 2 Grundsymbole, die in der Beschreibung der Erfindung verwendet werden, Fig. 3 einen Strahlvorhang/Luftschleier mit Frontal wirbelgeneratoren, konstruktiv, Fig. 4 einen Strahlvorhang/Luftschleier mit Frontal wirbelgeneratoren in Symbolen, Fig. 5 ein Absaugfeld mit alternierenden Frontal wirbelgeneratoren und Absaugflächen, in Prinzipdarstellung, Fig. 6 variable Ausströmöffnungen für Frontalwirbelgeneratoren, Figuren 7 - 1 1 Ansichten einer Ausführungsform eines Laborabsaugschrankes, Figuren 12 - 15 Ansichten eines Walzenabzuges in modifizierter Form und in unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen, Figuren 16 - 18 Abzugssysteme mit vertikalen Frontalwirbelgeneratoren, Fig. 19 eine seitliche Ansicht einer Fertigungsstraße mit Ofen/Kältekammer, Fig. 20 eine Vorderansicht einer Fertigungsstraße mit Ofen/Kältekammer, Fig. 21 die Darstellung einer Luftschleuse mit kaltem Außenraum und warmem Innenraum, Fig. 22 die Darstellung einer Schadstofferfassung mittels beweglicher Erfassungszungen, Figuren 23 - 25 Inseldunstabzugshauben mit Arbeitstisch in Aufsicht bzw. im Schnitt, Fig. 26 eine Absaugeinrichtung mit Konfluenzströmung,

Fig. 27 eine Kleinhaube für lokale Arbeitsplatzbesaugung mit Blasraumtrennung, Fig. 28 eine Absaughaube mit Doppel-Frontwirbelgenerator und Absaugareal, Fig. 29 eine Ausführungsform einer Badbesaugung in schematischer Darstellung, und Fig. 30 eine schematische Darstellung einer Besaugung einer Steinmühle.

Fig. 1 zeigt die Orientierung eines Frontal Wirbelgenerators F im Raum R mit den Koordinaten X ,Y, Z mit einer gekippten Absaugeinrichtung A mit den Koordinaten X', Y', Z' und mit Pfeil angedeuteter Abluft AL. Die Strömungsprinzipdarstellung nach den Figuren 1 a und 1 b zeigt schematisch mit 1 Strömungen, die leichter, und mit 2 Strömungen, die z.B. leichter oder wahlweise schwerer als die Umgebung sind, und die sich unterhalb einer Unterseite oder Wand 3 bzw. oberhalb einer Oberseite oder Wand 4 ausbreiten, wo sie mit Hilfe von frontalen Strömungen 6 aus Frontal wirbelgeneratoren 5, z. B. vom Coandatyp, eingegrenzt werden. Betrachtet man die Darstellung nach Figur 1 in Aufsicht, breiten sich die Strömungen an vertikalen Wänden 3, 4 aus. Eine sich nach rechts bewegende Wandströmung 1 bzw. eine sich nach links bewegende Wandströmung 2 wird durch die aus dem Frontal wirbel-generator 5 austretende Frontalströmung 6 eingegrenzt.

Der Basistyp der Frontalwirbelgeneratoren ist der Strahlwirbel- oder Jet-Vortex- Generator 13, der sich durch die Grundsymbole von Wandstrahl 14 und Freistrahl 15 darstellen läßt. Die Elemente 14,15 bilden als Einheit einen Frontal wirbelgenerator 16. Eine frontale Strömung läßt sich auch mit Hilfe eines Coanda-Generators 5, 18 in Form eines Grundsymbols 1 7 darstellen. Die Austrittsrichtung aus dem Frontal wirbelgenerator 16 und die Ausbreitungsrichtung des anschließenden Wandstrahles 14 können um mehr als 180° versetzt sein; eine solche Strahlenumlenkung erfolgt aufgrund des Co- anda-Effektes. Das Grundsymbol 19 stellt einen Frontalwirbelgenerator dar, der nach links ausbläst und nach rechts umgelenkt gerichtet wird. Die Verwendung des Grundsymbols 16 soll diese durch das Grundsymbol 19 dargestellte Möglichkeit mit aufzeigen. Die Frontal wirbelgeneratoren lassen sich stapeln, vergleichbar mit doppelten Rasierklingen. Die Ziffer 101 stellt das Symbol für einen solchen Doppel-Frontwirbelgenerator dar. Die Aufsicht oder Vorderansicht auf einen Frontal wirbelgenerator 16 kann wegen dieser „Umlenkbarkeit" zu der Frontalströmung mit einem gemeinsamen Grundsymbol 20 beschrieben werden. 20b zeigt einen gekrümmten Frontwirbelgenerator. Ansaugelemente werden durch ein Grundsymbol für die Flächenabsaugung 21 , für die Schlitzabsaugung 22, für die Ansaugverlängerung 23 und für den Ansaugkon- zentrator 24 beschrieben. Diese Elemente können einfache Öffnungen oder auch Filterflächen beliebiger Art darstellen.

Bei dem Strahlvorhang/Luftschleier nach Figur 3 wird ein Frontal wirbelgenerator 7 mit dem Ausblasschlitz 8 kombiniert. Die beiden Strahlen, nämlich die Frontalströmung 9 und der Luftschleier 10 mit z. B. geradliniger Strömung treten nicht miteinander in Wechselwirkung. Die Zuluft für die Luftaustrittsöffnungen kann mit unterschiedlichen Zuluftleitungen 1 1 , 12 und damit unterschiedlichen Ausblasdrücken, oder wahlweise mit einer gemeinsamen Zuluftleitung und gleich hohem Ausblasdruck zugeführt werden.

Die Kombination der Grundsymbole 14 und 15 nach Fig. 5 beschreibt diese Kombination von Frontal wirbelgenerator mit Luftschleier 25. Der Luftschleier kann durch Wechselwirkung mit einem anderen Strahl, z. B. dem eines Frontalwirbelgenerators, gekrümmt, wie mit 26 bezeichnet, ausgeführt werden. Das zugehörige Grundsymbol ist mit 27 dargestellt. Dies kann auch mit einem normalen Frontalwirbelgenerator erreicht werden, der so ausgelegt wird, dass die Strömung nicht mehr oder nur noch teilweise an der zugehörigen Wand anliegt. Dabei wird ein gekrümmter Luftschleier erreicht, was mit dem Symbol 27 dargestellt ist. Frontal wirbelgeneratoren können auch auf einen Luftschleier hin gerichtet sein, wie mit 28 dargestellt, oder in Verbindung mit einem Doppel luftschleier bzw. einer Doppelstrahlabdichtung erzielt werden, wie mit 29 bezeichnet.

Fig. 5 zeigt Absaugareale. Dabei können zwischen Absaugelementen Frontwirbelgeneratoren mit gleicher Strömungsrichtung 63a oder alternierender Strömungsrichtung 64 angeordnet werden. Eine Bauausführung mit Frontalwirbelgeneratoren vom Lochwirbeltyp mit Innenleitelement ist mit 102 im Schnitt und mit 62 in Aufsicht dargestellt. Fig. 6 zeigt ein Ausblaselement für einen variablen Lochwirbel generator in Aufsicht und in Seitenansicht. Über der Ausströmöffnung 93 ist ein verstellbares Innenleitelement 94a, 94b vorgesehen. Dieses Innenleitelement kann durch ein Feststellelement 103 fixiert werden, wodurch die Stärke und die Richtung der Ausströmung variiert werden können.

Bei der Darstellung eines Laborabsaugschrankes nach den Figuren 7, 8 und 9 ist die Eintrittsöffnung 31 eines Laborabzugs in Aufsicht (Fig. 7), in Seitenansicht (Fig. 8) und in Vorderansicht (Fig. 9) dargestellt, an der Frontalwirbelgeneratoren angeordnet sein können. Die Vorderseite des Abzugs ist mit 38, die Rückwand mit 37 bezeichnet. Rechteckförmig angeordnete Frontalwirbelgeneratoren 32a, 32b, 32c, 32d sind um die Eintrittsöffnung 31 herum angeordnet, wie in Fig. 9 gezeigt. Die Luftzuführung kann über einen beweglichen Schieber 33 vorgenommen werden; diese Lösung ist aufwendig. Wahlweise kann eine Ausführung mit zwei seitlichen Frontal wirbelgeneratoren 32b, 32c und einem Frontal wirbelgenerator 32a an der Unterseite, oder nur einem Frontalwirbelgenerator 32a an der Unterseite eingesetzt werden. Alternativ kann auch eine Ausführungsform lediglich mit zwei vertikalen Frontal wirbelgeneratoren 32b, 32c gewählt werden.

Die Luftzuführung für die Frontal wirbelgeneratoren kann über den Innenraum 35 des Abzugs entnommen werden. Für den oberen Frontal wirbelgenerator 32d ist dies als Beispiel dargestellt. Über ein Absaugelement 42 wird die Zuluft durch eine schematisch dargestellte Leitung 43 mit Hilfe eines Gebläses 45 zur Austrittsstelle 44 gefördert. Jedem Frontalwirbelgenerator kann ein Gebläse zugeordnet sein. Es können aber auch alle Frontalwirbelgeneratoren mit einem gemeinsamen Gebläse gespeist werden. Alternativ kann auch sonstige Zuluft 46, z. B. für den Frontalwirbelgenerator 32a, oder Rezirkulationsluft des Hauptgebläses verwendet werden. Externe Luftzufuhr, beispielsweise von Außenluft, ist insbesondere für Zuluftabzüge interessant, da dadurch der Raumluftwechsel herabgesetzt wird bzw. Betriebskosten gespart werden können.

Die Absaugelemente können Punktabsaugungen sein, wie mit 34 angedeutet, wahlweise mit Verlängerungen 36, die im Stauraum des Abzugs 35 nahe den Seitenwänden 49a, 49b angeordnet sind und mit der Absaugöffnung 47 über Leitungen 48 verbunden sind. Teil 41 stellt dabei die Absaugströmung dar. Bei einer geänderten Ausführungsform sind die Punktabsaugungen in der oberen Deckenwand 40 angeordnet. Die Punktabsaugungen 34 können durch Ansaugen der Frontalwirbelströmung 50 zwei Konfluenzwirbelfelder 51 a, 51 b erzeugen, wie in Fig. 10 dargestellt; dabei ist die normale Walzenströmung 52 zu beobachten. Die Absaugung kann in Richtung der sich bildenden Wirbelstruktur erfolgen. Die Punktabsaugung 34 kann wahlweise auch in Richtung der Konfluenzfelder und in Richtung der Walzenströmung 52 durch Absaugelemente in den Seitenwänden, z. B. 67a, 67b der Figur 15, erfolgen. Dies heißt, dass durch geeignete Wahl der Absaugelemente, insbesondere Punktabsaugungen, die mit mit relativ hoher Geschwindigkeit aus den Frontalwirbelgeneratoren austretenden Strömungen zu starken Wirbeln zusammengeführt werden können.

Die an der Schieberinnenseite 39 (Fig. 10) nach abwärts gerichtete Strömung 52 kann mit Hilfe eines Umlenkelementes 53 in den Stauraum 35 umgelenkt werden. Auch kann eine aus dem Frontalwirbelgenerator 32d austretende Frontalströmung 50 am Schieber durch eine eigene Führung, z. B. eine Oberfläche 54, gezielt in den Stauraum 35 gerichtet werden, so dass die Walzenströmung wesentlich besser kontrollierbar ist.

Die Figuren 12 - 15 stellen modifizierte Walzenabzüge mit weiteren konstruktiven Ausführungen dar. Dabei kann nach den Figuren 12 und 13 die Punktabsaugung mit der konventionellen Absaugung (in Form eines bekannten Walzenabzugs) mit einem oberen Absaugschlitz 55a und einem unteren Absaugschlitz 55b kombiniert werden. Auch bestehende Abzüge, z. B. mit einem zentralen Absaugelement 58 hinter der Abluftöffnung 47, das über eine Luftleitvorrichtung 56 mit den Absaugschlitzen 55a, 55b verbunden ist, können mit Hilfe eines Frontalwirbelgenerators 32a an der Unterkante und mit Hilfe zweier Punktabsaugungen 34 nachträglich in Frontal wirbelabzüge umgebaut werden.

Ein optionaler Wandstrahl 61 kann verwendet werden, um in Wechselwirkung mit der Frontalströmung 50 aus dem Frontalwirbelgenerator 32a die Walzenströmung 52 zu verstärken.

Wie sich aus den Figuren 14 und 1 5 ergibt, kann ein Absaugeelement 65 als längliche Schlitzabsaugung im vorderen Bereich des Abzuges ohne Punktabsaugung verwendet werden (Figur 14). In Figur 15 ist eine Variante mit Absaugelementen 67a, 67b in den Seitenwänden 49a, 49b dargestellt. Diese Variante kann auch mit einem Abzug lediglich mit vertikal orientierten Frontalwirbelgeneratoren 32b, 32c verwendet werden.

In den Figuren 16 - 18 ist ein Abzug mit vertikalem Frontal wirbelgenerator und Umlenkelementen dargestellt. Figur 16 zeigt eine Aufsicht auf einen Laborabzug mit zwei vertikalen Frontal wirbelgeneratoren 88a, 88b, an die feste Umlenkelemente 87a, 87b anschließen. Diese Elemente dienen zur Verbesserung des Einströmens in die Konflu- enzwirbelströmungen 51 a, 51 b. Die Blasströmung 90a, 90b tritt nach vorne aus. An den Ecken sind Abrundungen 89a, 89b, 89c, 89d zur Beeinflussung der Strömung im Innenraum vorgesehen. Die Konfluenzwirbel werden durch den Grat 96 besser unterteilt. Fig. 1 7 zeigt schematisch den Aufbau eines Frontal wirbelgenerators mit beweglichem Steuerungselement 95, das mit einem Flugzeugquerruder vergleichbar ist. Fig. 18 stellt eine mögliche konstruktive Ausführung mit einem Coanda-Frontalwirbel- generator dar. Man kann statt dessen auch Ausblaselemente, wie 101 , 27 verwenden. Im Inneren der Abzüge können auch Absaugflächen, wie 63a, 63b verwendet werden. Durchreichenabzüge lassen sich durch Doppelung der vorgestellten Konzepte ohne Mittenwand vorstellen (vergleichbar Fig. 19). Die Fig. 19 stellt eine Seitenansicht, die Fig. 20 eine Vorderansicht einer Fertigungsstraße mit Ofen bzw. Kältekammer dar. Bei Produktionsprozessen werden Prozeßkammern, z. B. Öfen, Kältekammern, Spritzkabinen oder dgl. 57 von Fließbändern 59 durchfahren. Fig. 20 zeigt schematisch eine derartige Anordnung von vorne mit seitlichen Begrenzungswänden 60a, 60b. Ein Absaugelement ist mit 68 bezeichnet. An den Grenzen dieser Bereiche können Frontalwirbelgeneratoren 16, 16a, 16b bzw. Kombinationen mit Luftschleiern in gekrümmter Anordnung 27 oder in geradliniger Anordnung 1 5 vorgenommen werden. Die Richtung der Grenzwirkung dieser Frontalwirbelgeneratoren 16a, 16b kann individuell nach Anwendung in der oder gegen die Bewegungsrichtung des Bandes gewählt bzw. eingestellt werden, um zu verhindern, dass Gas aus der Umgebung in die Prozeßkammer bzw. in die Umgebung aus der Prozeßkammer eindringt.

Um eine Luftschleuse in Form eines Einfachstrahls 69 oder einer Doppelstrahlabdichtung energiesparender auszubilden, wird der Luftvorhang 69 mit einem Frontalwirbelgenerator 70 nach Fig. 21 kombiniert. Die Strahlabdichtung saugt im oberen Bereich keine Warmluft 72 an. Das Eindringen von Kühlluft 71 am Boden kann durch einen Frontalwirbel generator 15 mit Grenzrichtung nach außen beschränkt werden. Abgesaugt wird am Boden über das Element 73. Die Zuluft für Luftschleier und Frontalwirbelgehäuse kann über die getrennten Kanäle 74, 75 mit unterschiedlichen Luftdrücken und Zuluftarten oder über einen gemeinsamen Kanal geführt werden.

Fig. 22 zeigt eine Anordnung zur Schadstofferfassung, bei der die Erfassungselemente als Erfassungszungen ausgebildet sind. Ein schmaler Ausschub 77 mit einer Luftzuführung 66 und Absaugflächen 79a, 79b kann in die zu besaugende Umgebung eingeführt werden. Dabei werden die Absaugelemente 79a mitbewegt, während die Absaugelemente 79b in der Grundplatte 78 fest montiert sind. Die dargestellten Einrichtungen sind mit einseitigem Frontal wirbelgenerator 16 oder mit doppelseitigem Frontal wirbelgenerator 76 ausgebildet. Diese Einheiten können versenkbar ausgeführt werden und eignen sich z. B. als seitliches Lüftungselement neben bzw. zwischen Kochstellen (anstelle von Muldenlüftungen), als bewegliche Absaugelemente für Fließbänder oder dgl.

Fig. 23 zeigt eine Erfassungs-Absaugeinheit, z. B. in Form einer Inseldunstabzugs- haube, mit zwei paarweise gegenüberliegenden Frontal wirbelgeneratoren 82a, 82b, während Fig. 24 eine Inseldunstabzugshaube mit einem zusätzlichen länglichen doppelseitigen Frontalwirbelgenerator 76 in der Mitte zeigt. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform kann auch mit einem doppelseitigen Freistrahl ein Anblasen der Absaugflächen vorgenommen werden, damit ein Aufeinanderprallen der beiden Frontalwirbelströmungen 50 vermieden wird.

Anstelle eines doppelseitigen Frontalwirbelgenerators kann ein Abgrenzelement 84, das in der Mitte angeordnet ist, verwendet werden. Bei Arbeitstischen kann das Element 84 Versorgungsleitungen aufnehmen, während bei Inseldunstabzugshauben auch eine einfache Platte genügt.

Fig. 25 zeigt eine umgekehrte Version des Prinzips nach Fig. 24, die als Arbeitstisch 83 verwendet werden kann. Die Flächenfilter 80 sind hier durch eine doppelte Schlitzöffnung 81 mit dahinter angeordnetem Absaugelement 85 ersetzt.

Fig. 26 zeigt, wie Frontwirbelgeneratoren 20 an Flächen gegenüberliegend und versetzt zueinander so angeordnet werden können, dass bezüglich der Absaugelemente 21 a keine Drehimpulsbalance wie in Fig. 23 herrscht und eine Konfluenzwirbelströ- mung 51 entstehen kann. Bei nicht versetzten Frontal wirbelgeneratoren 30 lässt sich dies durch Frontal wirbelgeneratoren mit teilweise schräg zum Zentrum orientierter Strömung erreichen.

Fig. 27 zeigt eine mittels einer konventionellen Tischlampenhalterung 99 beliebig orientierbare Kleinhaube 100. Eine Ausführungsform kann z.B. in der Lampenfassung befestigt werden. Diese Haube besteht aus einem Gebläse 45 mit Blasraumtrennung und verfügt über einen ringförmigen Frontal wirbelgenerator 98 vom Loch wirbeltyp. Angesaugt wird über die Fläche 21 a. Mögliche Positionen für den Filter sind mit 97a, 97b und 97c gezeigt. Die Pfeile geben den Strömungsverlauf an.

Eine Absaughaube mit Absaugareal zeigt Fig. 28. Die von der Schadstoffquelle 91 aufsteigende Strömung 92 wird von der Strömung des Absaugareals 63b und des doppelten Frontal wirbelgenerators 101 erfasst. Mit 104 sind Bauausführungen von 101 schematisch dargestellt.

Eine Absaughaube mit Absaugareal ist in Fig. 31 dargestellt. Die von der Schadstoffquelle 91 aufsteigende Strömung 92 wird von der Strömung des Absaugareals 63b und des doppelten Frontalwirbelgenerators 101 erfasst. Wahlweise kann von den Absaugelementen 107a, 107b, 107c das vordere Element 107a oder die beiden vorderen Elemente 107a und 107b weggelassen werden. Ferner kann je nach Anwendung auch der innere Frontal wirbelgenerator 108 des Absaugfeldes entfallen. Man erhält dann eine Absaugeinrichtung mit einem gestaffelten Frontalwirbelgenerator 101 und lediglich ein Absaugfeld 107c. Mit 104 sind Bauausführungen des doppelt oder mehrfach gestaffelten Frontal wirbelgenerators 101 schematisch dargestellt.

In Fig. 29 ist die Eingrenzung eines Bades 105 durch die Strömung aus einem Frontalwirbelgenerator gezeigt, die von einem Filterelement 21 erfasst wird. Mit Fig. 30 ist die Anwendung von Frontalwirbelgeneratoren 16 bei einer Steinmühle 106 dargestellt. Der in der Steinmühle entstehende Staub wird von den Öffnungen für die Fließsbänder 59 durch die paarweise gegenüberliegend angeordneten Frontalwirbelgeneratoren 16 zurückgehalten. Die Abluft wird über die Öffnung 47 abgesaugt. Ein Staubsabscheider oder Filterelement 21 kann innerhalb oder außerhalb der Steinmühle vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen durch Ausblasen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein einzelner Frontal wirbelgenerator mit Ausnahme eines ohne Luftschleier an der Außenkante einer Unterseite angebrachten Frontalwirbelgenerators an einem oder mehreren beliebig im Raum orientierten oder orientierbaren Bauteilen oder Flächen von Erfassungseinrichtungen oder Einrichtungen, bei denen Schadstoffströmungen auftreten, vorgesehen wird.

2. Verfahren zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen durch Ausblasen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Frontal wirbelgeneratoren gleichen oder unterschiedlichen Typs oder Form in räumlich versetzter Orientierung und Zuordnung zueinander kombiniert an einer oder mehreren beliebig im Raum orientierten oder orientierbaren Flächen oder an einer oder mehreren beliebig im Raum orientierten oder orientierbaren Bauteilen von Erfassungseinrichtungen oder Einrichtungen, bei denen Schadstoffströmungen auftreten, vorgesehen werden.

3. Verfahren zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen durch Ausblasen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Frontalwirbel generator mit mindestens einem geradlinigen oder gekrümmten Freistrahl und/oder mindestens einem Wandstrahl an einer oder mehreren beliebig im Raum orientierten oder orientier-baren Flächen oder an einem oder mehreren beliebig im Raum orientierten oder orientierbaren Bauteilen von Erfassungseinrichtungen oder Einrichtungen, bei denen Schadstoffströmungen auftreten, vorgesehen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Frontalwirbelgeneratoren wahlweise mit Schlitzabsaugungen und/oder Punktabsaugungen und/oder Flachenabsaugungen kombiniert verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Frontalwirbelgenerator zur Erzeugung von gekrümmten oder geradlinigen Luftschleiern verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Frontal wirbelgenerator mit stationären oder beweglichen Steuerelementen vor und/oder nach dem Luftaustritt verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass Frontalwirbelgeneratoren mit Schlitzausblasung und Lochausblasung, mit geradlinigem oder gekrümmtem Ausblasschlitz bzw. geradliniger oder gekrümmter Lochleiste miteinander kombiniert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass Frontalwirbelgeneratoren mit freiem Zwischenraum einander gegenüberliegend oder versetzt zueinander angeordnet und in horizontaler, vertikaler oder zwischen horizontal und vertikal angeordneter Orientierung eingesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) Frontalwirbelgeneratoren an einer Fläche einander gegenüberliegend oder versetzt zueinander angeordnet und in horizontaler, vertikaler oder dazwischenliegender Orientierung eingesetzt werden, und/oder b) dass Frontal wirbelgeneratoren an einer Fläche feldförmig mit gleicher, wechselnder oder zueinander schräger Ausblasrichtung angeordnet werden, wobei sich zwischen den einzelnen Generatoren Ansaugelemente und/oder Ausblaselemente für Luftschleier und/oder Wandstrahlen befinden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass Frontalwirbelgeneratoren Rücken an Rücken angeordnet werden.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Frontalwirbelgenerator an der Spitze einer wahlweise festen oder ausfahrbaren Zunge angeordnet wird, und dass Absaugflächen stationär oder verschiebbar angeordnet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Frontalwirbelgeneratoren in einer in einen Raum führenden Öffnung ringförmig, paarweise gegenüberliegend, U-förmig oder individuell angeordnet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der (die) Frontalwirbel generator(en) gegenüber dem oder den Absaugelementen so angeordnet ist (sind), dass die Strömung bezüglich des Drehimpulses nicht ausbalanciert ist, wodurch eine (mehrere) Konfluenzwirbelströmung(en) erzeugt wird (werden).

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und kontrollierbare Strömung durch Leit-, Form- oder Absaugelemente in einem Innenraum, vorzugsweise Laborabzug, in einem Außenraum (vorzugsweise Dunstabzugshaube) oder in einem halboffenen Raum (vorzugsweise Luftschleuse) erzeugt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasluft wahlweise mit separatem Gebläse für jedes Ausblaselement, oder mit ge- meinsamen Gebläse für mehrere Ausblaselemente erzeugt wird, wobei bei gemeinsamem Gebläse die Ausblaselemente aus einem gemeinsamen Ausblasraum bzw. mit gleichem Druck oder unterschiedlichen Ausblasräumen bzw. verschiedenen Drücken gespeist werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass Außenluft und/oder Rezirkulationsluft als Blasluft verwendet wird.

1 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsstruktur in geschlossenen, einseitig oder zweiseitig offenen Räumen mit Hilfe der Strömungen aus den Ausblaselementen kontrolliert wird.

18. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 1 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von Frontal wirbelgeneratoren für Strömungen, die entsprechend den jeweiligen Anforderungen an beliebig im Raum orientierten oder orientierbaren Bauteilen oder Flächen von Erfassungseinrichtungen oder Einrichtungen, bei denen Schadstoffströmungen auftreten, miteinander kombiniert sind.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, insbesondere Laborabzug, dadurch gekennzeichnet, dass Zuluft und/oder Rezirkulationsluft mit Hilfe der Blaselemente in einen Strömungsabzug eingebracht wird.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, insbesondere Laborabzug, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasströmung in den Strömungsabzug und die Strömung innerhalb des Abzugs durch feststehende oder bewegliche Leitelemente der Frontalwirbelgeneratoren, sowie strömungsoptimierte Innenraumauskleidun- gen beeinflußt bzw. gesteuert ist.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 20, insbesondere Luftschleuse, dadurch gekennzeichnet, dass eine einfache oder eine Doppelstrahlabdichtung mit Frontalwirbelgeneratoren kombiniert wird, und dass diese je nach Anforderung in der Wirkungsrichtung umschalt- bzw. zuschaltbar sind.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 21 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Frontal wirbelgeneratoren an einer Absaugfläche gegenüberliegend versetzt oder nicht versetzt angeordnet sind.

23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äußeren Frontal wirbelgeneratoren ein beidseitig angeordneter Frontalwirbel generator, ein Austritt für einen beidseitigen Wandstrahl oder ein Absaugfeld (63a) angeordnet ist.

24. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äußeren Frontal wirbelgeneratoren eine Begrenzungsfläche vorgesehen ist.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 24, insbesondere Prozeßkabine, dadurch gekennzeichnet, dass bei durchlaufendem Produktionsprozeß Schadstoffe mit Hilfe von Frontalwirbelgeneratoren erfaßt, abgegrenzt und abgesaugt werden.

26. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 25, insbesondere ausfahrbare Erfassungselemente, dadurch gekennzeichnet, dass in diesen Erfassungselementen die Luftführung für die Frontal wirbelgeneratoren erfolgt, und dass wahlweise verschiebbare Absaugflächen vorgesehen sind.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 26, insbesondere Arbeitstisch, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei gegenüberliegenden Tischkanten Frontalwirbelgeneratoren angeordnet sind, und dass mittig ein Absaugfeld (63a, 64) bzw. eine Dop- pelschlitzabsaugung vorgesehen ist, die durch eine Begrenzungsfläche oder einen zweiseitigen Frontalwirbelgenerator unterteilt ist.

28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass an der unteren Eintrittsöffnung ein Frontalwirbelgenerator vorgesehen ist und dass im oberen Bereich zur Öffnung hin zwei Punktabsaugelemente vorgesehen sind.

29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Laborabzug als Durchreichenabzug ausgeführt ist.