DE3814233C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmittelströmen, vorzugsweise von Luftströmen, insbesondere für Lüftungs- Heizungs- oder Klimatisie­ rungseinrichtungen, mit einer mit wenigstens einer Auslaßöffnung und mehreren Einlaßöffnungen versehenen Mischkammer, die im Bereich zwischen den Einlaßöffnungen und der Auslaßöffnung mit wenigstens einem Mischorgan versehen ist.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der US-A 31 80 245 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht das Mischorgan aus einem zwar nach der Art eines Rads aufgebauten, aber stationär angeordneten Gebilde. Ein derartiges Mischorgan erzeugt dementsprechend lediglich einen Drall der Strömung. Die Folge davon ist, daß lediglich ein Seitenversatz der Teilströme innerhalb des Gesamtquerschnitts eintritt. Der hiermit erzielbare Mischeffekt ist daher vernachlässigbar.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, daß sich ein vergleichsweise guter Mischeffekt ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Mischorgan als frei drehbar gelagertes, durch die es passierende Strömung antreibbares Turbinenrad ausgebildet ist.

Mit diesen Maßnahmen lassen sich die Nachteile des gattungsgemäßen Standes der Technik in vorteilhafter Weise vermeiden. Infolge der Rotation des als Mischorgan Verwendung findenden Turbinenrads ergibt sich ein vergleichsweise guter Mischeffekt.

Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben. So kann das Turbinenrad vorteilhaft als Windrad, vorzugsweise Axialwindrad, ausgebildet sein, was eine höchst einfache, übersichtliche und dennoch robuste Bauweise ergibt.

Zweckmäßig kann das Turbinenrad scharfkantige vorzugsweise mit äußeren Ecken versehene Flügel aufweisen. Diese Maßnahmen unterstützen den Mischeffekt.

Eine weitere vorteilhafte Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß mehrere, vorzugsweise zwei hintereinander angeordnete Mischräder vorgesehen sind. Hiermit läßt sich auch im Falle ungünstiger Verhältnisse eine intensive Vermischung erreichen. Zweckmäßig können die hintereinander angeordneten Mischräder zur Unterstützung des Mischeffekts eine asymmetrische Anordnung ihrer Flügel sowie unterschiedliche Flügelstellwinkel aufweisen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Lüftungsaggregats.

Das der Zeichnung zugrundeliegende Lüftungsaggregat be­ steht aus einem mit einem schematisch angedeuteten Ven­ tilator 1 versehenen, ein kastenförmiges Gehäuse aufwei­ senden Ventilatorteil 2, einem diesem stromaufwärts vor­ geordneten, mit Wärmetauschern 3 versehenen Konditionie­ rungsteil 4 und einem diesem stromaufwärts vorgeordne­ ten, mit einer Filterwand 5 versehenen Filterteil 6. An das Ventilatorteil 2 schließt stromabwärts ein kanalför­ miger Abzug 7 an. Die Wärmetauscher 3, mit denen die vorbeiströmende Luft erwärmt oder gekühlt werden kann, sowie die Filterwand 5 erstrecken sich über den gesamten Querschnitt der zugeordneten, kastenförmigen Gehäuse, die zur Bildung entsprechender Durchgänge im Bereich der einander zugewandten Ansatzquerschnitte offen sind.

Das vorliegende Lüftungsaggregat wird mit von außen an­ gesaugter Frischluft und mit aus dem zu lüftenden Raum bzw. den zu lüftenden Räumen abgesaugter Umluft beauf­ schlagt, wie durch die Teilströme 8 bzw. 9 angedeutet ist. Diese Teilströme werden zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads der Wärmetauscher 3 miteinander vermischt und auf die gesamte Querschnittsfläche der Wärmetauscher 3, die hier, wie angedeutet, etwa der lichten Quer­ schnittsfläche der kastenförmigen Gehäuse entspricht, verteilt. Hierzu ist ein ebenfalls ein kastenförmiges Gehäuse aufweisendes, mit offenem Durchgang stromauf­ wärts an das Filterteil 6 angesetztes Mischteil 10 vor­ gesehen, in das die Teilströme 8 bzw. 9 einmünden. Hier­ zu ist das kastenförmige Gehäuse des Mischteils 10 mit mehreren, im Bereich der vom Filterteil 6 abgewandten Gehäuseecken vorgesehenen Einlaßöffnungen 11 bzw. 12 versehen, an die entsprechende Zuströmkanäle 13 bzw. 14 angesetzt sind. In den meisten Fällen genügen zwei Ein­ laßöffnungen für Frischluft bzw. Umluft. Sofern eine Mischung von mehr als zwei Teilströmen beabsichtigt sein sollte, beispielsweise von zwei aus verschiedenen Räumen abgesaugten Luftströmen mit einem Frischluftstrom oder dergleichen, können auch mehrere Einlaßöffnungen mit angesetztem Zuströmkanal vorgesehen sein, wie in der Zeichnung anhand eines mit strichpunktierten Linien an­ angedeuteten, einer dritten Einlaßöffnung zugeordne­ ten, dritten Zuströmkanals angedeutet ist.

Die im Bereich einander gegenüberliegender Ecken des kastenförmigen Gehäuses des Mischteils 10 angeordneten Einlaßöffnungen 11, 12 erstrecken sich lediglich über einen Teil der jeweils zugeordneten Seitenfläche, im dargestellten Ausführungsbeispiel etwa über die gesamte Breite und lediglich etwas weniger als die Hälfte der Höhe bzw. Länge des Gehäuses des Mischteils 10. Die fil­ terseitig offene Anschlußseite des kastenförmigen Gehäu­ ses des Mischteils 10 bildet eine Auslaßöffnung 15, die praktisch die gesamte Gehäusequerschnittsfläche um­ faßt. Diese Auslaßöffnung 15 wird mit einem über die gesamte Querschnittfläche eine gleiche Verteilung und gleiches Mischungsverhältnis aufweisenden, die bei­ den Teilströme 8, 9 enthaltenden Gesamtstrom 16 beauf­ schlagt. Der Innenraum des kastenförmigen Gehäuses des Mischteils 10 bildet dementsprechend eine Mischkammer 17, in der eine Mischung und Verteilung der Teilströme 8, 9 erfolgt.

Zur Bewerkstelligung einer besonders guten Durchmischung der beiden Teilströme 8, 9 sowie einer besonders gleichmä­ ßigen Querschnittsverteilung der Gesamtströmung ist die Mischkammer 17 mit einer der über den gesamten Kammer­ querschnitt sich erstreckenden Auslaßöffnung 15 stromaufwärts vorgeordneten Mischrad 18 versehen, das nach Art eines Axialturbinenrads bzw. Windrads ausgebil­ det ist. Ein derartiges Mischrad 18 kann durch die Wirkung der es durchsetzenden Strömung in Drehbewegung versetzt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Mischrad 18 mittels eines als Zwangsantrieb 23 zugeordneten Antriebsmotors zwangsangetrieben. Der Zwangsantrieb 23 wird jedoch durch die Strömung unterstützt, so daß eine vergleichsweise kleine Motorleistung und -baugröße genügen.

Das Mischrad 18 ist mit auf einer zentralen Nabe 19 an­ geordneten Flügeln 20 versehen. Die Nabe 19 kann direkt auf der Welle 22 des Antriebsmotors 23 aufgenommen sein, der an einem gehäuseseitigen Lagerbock 21 aufgenommen sein kann. Eine fliegende Anordnung der Welle 22 mit hierauf aufgenommenem Mischrad 18 wäre denkbar. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist die Welle 22 zur Erzie­ lung einer besonders hohen Stabilität auch im Bereich ihres motorfernen Endes abgestützt. Der Lagerbock 21 ist dementsprechend zweiteilig ausgebildet. Im Falle eines als strömungsgetriebenen Turbinenrad ausgebildeten Mischrads 18 könnte die Nabe 19 einfach frei drehbar auf einer auf dem gehäuseseitigen Lagerbock aufgenommenen Achse gelagert sein. In jedem Falle steht die Welle 22 bzw. die die Nabe 19 aufnehmende Achse senkrecht zur Aus­ laßöffnung 15, so daß sich eine zur Auslaßöffnung 15 parallele Anordnung des Mischrads 18 ergibt. Der Durchmesser des Mischrads 18 entspricht nahezu der lichten Querschnittsweite der Mischkammer 17, selbstver­ ständlich abzüglich eines ausreichenden Bewegungsspiels.

Der Abstand des Mischrads 18 von der Auslaßöffnung 15 ist kleiner als der Abstand der Einlaßöffnungen 11, 12 von der Auslaßöffnung 15. Diese Ausbildung und Anord­ nung des Mischrads 18 gewährleistet, daß sich keine das Mischrad 18 umgehende Bypassströmung zwischen den Ein­ laßöffnungen 11 bzw. 12 und der Auslaßöffnung 15 ausbilden kann.

Das Mischrad 18 wird durch das es durchsetzende, von den Einlaßöffnungen 11, 12 zur Auslaßöffnung 15 strömende Medium und/oder dem Zwangsantrieb 23 angetrieben und bewirkt infolge dieser Drehung eine Zerhackung und Ver­ wirbelung der es beaufschlagenden Strömung, was zu einer intensiven Vermischung der Teilströme 8, 9 und damit zu einer über dem gesamten Querschnitt gleichmäßigen Tempe­ ratur- und Masseverteilung des Gesamtstroms 16 führt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Mischrad 18 nach Art eines Axialwindrads ausgebildet, dessen an der zentralen Nabe 19 befestigte Flügel 20 einfach als über der Flügellänge schräg abgekantete Blechstreifen ausgebildet sein können. Hierdurch ergeben sich nicht nur eine einfache und kostengünstige Herstellbar­ keit, sondern in vorteilhafter Weise auch scharfe Flü­ gelkanten mit äußeren Ecken, was die erwünschte Vermi­ schung und Verwirbelung unterstützen kann. Der im Misch­ teil 10 vorgesehene Lagerbock 21 kann einfach durch einen oder zwei einander gegenüberliegende, an einer Ge­ häusewand des Mischteils 10 befestigte Haltebügel ge­ bildet werden.

Der Antrieb des Mischrads 18 erfolgt entweder ausschließ­ lich durch die es durchsetzende Strömung oder in Kombi­ nation mit einer einen Zwangsantrieb 23 bewerkstelligenden Antriebseinrichtung in Form des Antriebsmotors.

Normalerweise kommt man, wie im dargestelten Ausfüh­ rungsbeispiel mit einem Mischrad 18 aus. Es wäre aber auch denkbar, in besonders schwierigen Fällen mehrere, hintereinander angeordnete Mischräder 18 vorzusehen, die zwar auf einem gemeinsamen Lagerbock aufgenommen sein können, sie sollten aber unabhängig voneinander gelagert sein, so daß von­ einander unabhängige Drehbewegungen der einzelnen Misch­ räder 18 stattfinden können, was den Misch- und Verteil­ effekt erhöht, wobei gleiche oder unterschiedliche An­ triebmöglichkeiten verwirklicht werden können. Hier wäre es denkbar, eines der Mischräder 18 allein durch die Strö­ mung anzutreiben und die übrigen mit einem Zwangsantrieb 23 zu kuppeln. Bei Verwendung hintereinander angeordneter Mischräder 18 nach Art von Axialwindrädern oder dergleichen können zur weiteren Verbesserung des Mischeffekts unter­ schiedliche Anstellwinkel der Flügel 20 sowie asymmetri­ sche Anordnungen der Flügel 20 vorgesehen sein.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Mischen von Strömungsmittelströmen, vorzugsweise von Luftströmen, insbesondere für Lüftungs-, Heizungs- oder Klimatisierungseinrichtungen, mit einer mit wenigstens einer Auslaßöffnung (15) und mehreren Einlaßöffnungen (11, 12) versehenen Mischkammer (17), die im Bereich zwischen den Einlaßöffnungen (11, 12) und der Auslaßöffnung (15) wenigstens einem Mischorgan versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischorgan als frei drehbar gelagertes, durch die es passierende Strömung antreibbares Turbinenrad (18) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Mischrads (18) etwa der lichten Weite der Mischkammer (17) entspricht.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrad (18) nach Art eines Windrads, vorzugsweise Axialwindrads, aus­ gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrad (18) scharfkantige, vorzugsweise mit äußeren Ecken versehene Flügel (20) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (20) aus als Stanzformlinge ausgebildeten, abgekanteten Blechstreifen hergestellt sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise zwei, hintereinander angeordnete Mischräder (18) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander angeordneten Mischräder (18) unabhängig voneinander gelagert sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinan­ der angeordneten Mischräder (18) eine asymmetrische Anordnung ihrer Flügel (20) und/oder unterschiedliche Anstellwinkel ihrerm Flügel (20) aufweisen.