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Abschirmung von Raumöffnungen durch einen Luftschleier Die Erfindung
bezieht sich auf Abschirmungen von Raumöffnungen durch einen Luftschleier mittels
Frischluft unter Verwendung eines innerhalb oder außerhalb über der abgeschirmten
Öffnung über deren Breite reichenden, in einem Winkel von der Wand abstehenden Verteilerstückes.
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Bekannte derartige Luftschleieranlagen zeigen vielfach eine ungenügende
Wirksamkeit. Man ist daher meist dazu übergegangen, Luftschleieranlagen mit geschlossenem
Luftkreislauf zu bauen. Eine derartige Ausführung erfordert aber nicht nur erhebliche
Baukosten für die Herstellung der Luftkanäle, sondern auch teure Betriebskosten
wegen des hohen Luftwiderstandes der Kanäle. Vor allem aber können Anlagen mit geschlossenem
Luftkreislauf nicht ohne große bauliche Änderungen, die sich meist nachträglich
gar nicht durchführen lassen, an vorhandenen Anlagen angebracht werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine mit gutem Wirkungsgrad arbeitende,
im Aufbau aber einfache und preisgünstige Einrichtung zur Erzeugung eines Luftschleiers
zum Abschirmen von Raumöffnungen, ins: besondere bei Kühlanlagen, zu schaffen, die
sich ohne Konstruktionsänderung an die verschiedenen Aufstellmöglichkeiten anpassen
und auch jederzeit nachträglich ohne bauliche Änderungen und zusätzliche Kosten
bei vorhandenen Anlagen vorsehen läßt.
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Es hat sich gezeigt, daß bei bekannten Anlagen die Wirksamkeit des.
Luftschleiers dadurch ungünstig beeinfiußt wird, daß der auf die gegenüber dem Verteilerstück
liegende Wandung oder den Boden in einem Anprallwinkel a auftreffende Luftstrom
sich in zwei Teilströme aufteilt, deren größerer zwar nach außen, d. h. von der
abzuschirmenden Öffnung fort, abfließt, der kleinere aber in unerwünschter Weise
nach innen, also in den abzuschirmenden Raum hinein, strömt. Dieser Teilstrom wird
nun um so größer, je größer der Anprallwinkel a ist. Würde der Anprallwinkel 90°
betragen, die Öffnung des Verteilerstückes also senkrecht auf die gegenüberliegende
Wandung gerichtet sein, so müssen die nach außen und innen abfließenden Luftmengen
gleich groß werden. Der nach innen zum abzuschirmenden Raum hin gerichtete Luftstrom
ist um so kleiner, je kleiner der Anprallwinkel a ist, je geneigter also das Verteilerstück
zur gegenüberliegenden Wandung eingestellt ist.
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Weiterhin hat sich gezeigt, daß die nach innen zur abzuschirmenden
Öffnung hin gerichtete Luftströmung um so kleiner wird, je geringer die Luftgeschwindigkeit
ist, mit welcher der noch ungeteilte Luftstrom auf die gegenüberliegende Wandung
auftrifft. Von einer gewissen Größe derselben an tritt nun überhaupt keine zum abzuschirmenden
Raum hin gerichtete Luftströmung mehr auf, sofern die entgegengesetzte, aus dem
abzuschirmenden Raum hinaus gerichtete Strömung gleich groß oder größer als die
Geschwindigkeit des Luftschleiers ist.
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Einer Änderung des Anprallwinkels sowie einer Herabsetzung der Luftgeschwindigkeit
und damit der Luftmenge für die Bildung des Luftschleiers sind jedoch Grenzen gesetzt:
Je kleiner der Anprallwinkel a gemacht wird, um so größer wird die ungeschützte
Dreiecksfläche zwischen dem Winkel ß und der Fläche der abzuschirmenden Öffnung
sein. Je geringer die Luftmenge gemacht wird, um so dünner und weniger widerstandsfähig
wird der Luftschleier sein, da er an dem am weitesten vom Verteilerstück ab liegenden
Teil der zu schützenden Öffnung immer breiter wird. Beides hat zur Folge, daß durch
die ungeschützte Dreiecksfläche in zunehmendem Maße Fremdluft in die abzuschirmende
Öffnung eindringt, diese Fremdluft strömt nach oben und verringert dadurch die Wirkung
des Luftschleiers.
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Es kommt hiernach entscheidend auf die richtige Schrägstellung des
Verteilerstückes und die richtige Bemessung der Luftmenge an, wenn der Luftschleier
überhaupt wirkungsvoll sein soll. Beide Bedingungen - einerseits die Schrägstellung
des Verteilerstückes und andererseits die richtige Bemessung der Luftmenge - sind
für verschieden hohe abzuschirmende Öffnungen verschieden. Bei einer kleineren Höhe
der Öffnung müssen kleinere Luftmengen gewählt werden als bei größeren, wenn die
Anprallgeschwindigkeit nicht zu groß werden soll, da der Luftströmung auf dem kürzeren
Wege ein geringerer
Widerstand entgegengesetzt wird und umgekehrt.
Aber auch der Anprallwinkel a muß bei einer niedrigeren Öffnung kleiner gemacht
werden als bei einer hohen Öffnung, da die Luftmenge mit Rücksicht auf die Widerstandsfähigkeit
des Luftschleiers nicht beliebig herabgesetzt werden kann und sich aus diesem Grunde
.relativ höhere Anprallgeschwindigkeiten ergeben, deren Einfluß auf die Rückströmmenge
der Luft durch , eine größere Schrägstellung der Verteilerstücke wieder auszugleichen
ist.
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Schließlich bestimmen auch äußere Verhältnisse die Wahl der Luftmenge
und der Schrägstellung des Verteilerstückes: So muß bei größeren Temperaturunterschieden
zwischen dem abzuschirmenden und dem vor ihm liegenden Raum ein dichterer Luftschleier-
gewählt werden, weil das größere Temperaturgefälle den Luftaustausch zwischen beiden
Räumen begünstigt. In solchen Fällen müssen demnach größere Luftmengen zur Bildung
des Luftschleiers verwendet werden und eine größere Schrägstellung des Verteilerstückes
vorgesehen werden. Dasselbe muß geschehen, wenn beispielsweise mit einem stärkeren
Außenwind zu rechnen ist, der auf der abzuschirmenden Öffnung liegt und einen zu
dünnen Luftschleier zerreißen würde.
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Da nun mit Rücksicht auf eine wirtschaftliche Fertigung und einen
rationellen Betrieb die Luftschleieranlagen unmöglich von vornherein allen jeweiligen
besonderen örtlichen Verhältnissen angepaßt werden können, müssen diese so ausgebildet
sein, daß der Einstellwinkel ß der Verteilerstücke und damit der Anprallwinkel a
sowie die Luftmenge ohne Konstruktionsänderungen der Anlage auf eine einfache Weise
an Ort und Stelle verändert werden können. Ferner müssen Mittel angewendet werden,
die auch die Seiten des Luftschleiers, d. h. die vom Einstellwinkel ß bis zur Anprallfläche
hin immer größer werdende Dreiecksfläche, ausreichend abschirmen.
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Nach der Erfindung wird die Aufgabe in der Weise gelöst, daß das Verteilerstück
bezüglich der Wand schwenkbar und vorzugsweise durch zur Wand senkrechte und bezüglich
der Lotrechten schwenkbare seitliche Verteilerstücke ergänzt ist und daß in der
Fläche des Verteilerstückes, die dem oben mit einer Abdichtung versehenen toten
Raum zwischen Wand und Verteilerstück zugekehrt ist, gegebenenfalls nach Art von
Venturidüsen wirkende Fremdluftabsaugeöffnungen vorgesehen sind.
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Die Ausführung kann so getroffen werden, daß die Austrittsdüse des
Verteilerstückes um ein Kugelgelenk oder das Verteilerstück mit der Austrittsdüse
um ein Scharnier schwenkbar ist. Es kann auch zwischen Ventilator und Verteilerstück
ein Zwischenstück angeordnet werden, um dessen in Umfangsrichtung mit Längsschlitzen
versehene Flansche das Verteilerstück drehbar ist.
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Die Absaugeöffnungen für die Fremdluft werden zweckmäßig durchgehend
oder in regelmäßigen Abständen an rohrförmigen oder durch Leitbleche gebildeten
schlitzförmigen Düsen vorgesehen.
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Unterhalb der Anprallfläche des vom Verteilerstück erzeugten Luftschleiers
können vorteilhaft Luftleitflächen zur Umleitung des Luftstrahles nach oben vorgesehen
werden.
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Eine besonders gedrängte Bauweise läßt sich durch Zusammenbau des
Verteilers mit einem seine gesamte Breite einnehmenden Zentrifugalventilator erreichen.
In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung die Vorderansicht einer Ausführungsform
der Anordnung mit zentral angeordnetem Ventilator, Fig.2 in Vorderansicht eine etwas
abweichende Ausführungsform der Anordnung, Fig.3 in Ansicht das Seitenverteilstück
gemäß Fig. 2, Fig. 4 in schematischer Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eine einfache
Ausführungsform der Anordnung des Verteilstückes mit einer einzigen Düse, Fig.5
in schematischer Seitenansicht eine Abwandlung der Ausführungsform von Fig. 4, und
zwar mit zwei Düsen, Fig. 6 in schematischer Seitenansicht, zum Teil im Schnitt,
eine Anordnung mit einer Abdichtung, Fig. 7 in schematischer Seitenansicht eine
Anordnung mit einem Leitblech, Fig. 8 in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eine
Ausführungsform der Anordnung, in deren unterem Teil eine Düse zum Absaugen vom
Fremdluft eingebaut ist, . Fig. 9 in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eine Ausführungsform
der Anordnung mit einem eingebauten Leitblech und mit einem Kugelscharnier zum Schwenken
der Verteilstücke, Fig. 10 in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, eine andere Ausführungsform
zum Schwenken der Verteilstücke, Fig. 11 in Seitenansicht eine Ausführungsform der
Anordnung mit einer unter dem Flur liegenden Luftleitfläche, Fig. 12 in schaubildlicher
Darstellung eine weitere Ausführungsform der Anordnung mit seitlicher Luftzufuhr,
Fig. 13 eine Vorderansicht einer wiederum anderen Ausführungsform der Anordnung
mit einem Zentrifugalventilator, Fig. 14 zum Teil im Schnitt eine Seitenansicht
der Anordnung in Richtung A-B der Fig. 13, Fig. 15 im Längsschnitt eine von der
Anordnung gemäß Fig. 13 und 14 abgewandelte Ausführungsform mit zwei an den Seiten
angeordneten Ventilatoren, Fig.16 in Vorderansicht eine Anordnung mit einem durchgehenden
Ventilator und Fig. 17 einen Querschnitt gemäß C-D der Fig. 16. Die erfindungsgemäße
Anordnung zur Bildung eines Luftschleiers zum Zwecke der Abschirmung von Öffnungen
aller Art ist, in den beispielsweise dargestellten Ausführungsformen, oberhalb der
abzuschirmenden Öffnung 1; unter Verwendung eines an sich bekannten Ventilators
2 sowie eines Hauptverteilstückes 3, angeordnet, dessen unterer Teil 4 derart ausgerichtet
ist, daß der Luftschleier 5 unter einem Anprallwinkel a auf die dem Hauptverteilstück
3 gegenüberliegende Anprallfläche 6 so auftrifft, daß der gewünschte Luftschleier
5 die Öffnung 1 in der jeweils erforderlichen Weise abschirmt.
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Das Hauptverteilstück 3 verläuft parallel zu der die abzuschirmende
Öffnung 1 umgebenden Wand 7, soweit sich der Verlauf auf die Längsebene des Verteilstückes
3 bezieht. Erfindungsgemäß werden nun die zwischen dem Hauptverteilstück 3 und der
Wand 7 entstehenden freien Dreieckflächen durch Seitenverteilstücke 8 abgedeckt.
Die Seitenverteilstücke 8 können dabei senkrecht zur Längsrichtung
des
Hauptverteilstückes 3 oder in einem Winkel zu diesem, im wesentlichen aber bis an
die Wand 7, verlaufen. Die Seitenverteilstücke 8 können mit dem Hauptverteilstück
3 aus einem gemeinsamen Werkstück gefertigt oder aber auch mit letzterem abnehmbar
verbunden sein. Es wird entweder nur ein einziges Hauptverteilstück 3 und ein einziges
Seitenverteilstück 8 verwendet oder aber auch mehrere Verteilstücke 3 und 8, die
parallel zueinander angeordnet sind (Fig. 5). Auch in letzterem Falle braucht nur
ein einziger Ventilator 2 benutzt zu werden.
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Der untere Teil 4 der Verteilstücke 3 und 8 weist in der Regel eine
für die jeweils erforderliche Saugwirkung zweckmäßige Länge auf, ohne daß irgendwelche
weitergehende Hilfsmaßnahmen zur Abschirmung der Öffnung 1 angewendet zu werden
brauchen (Fig. 4). Wenn in den Bereich der abzuschirmenden Öffnung 1 dennoch Fremdluft
9 eindringen sollte, so wird dieselbe durch die im weiteren bezeichneten Maßnahmen
aus dem Bereich der Öffnung 1 abgeführt und zum freien Abströmen gebracht.
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Das einfachste Mittel hierzu ist die Anordnung einer Abdichtung 10
im toten Raum zwischen der die abzuschirmende Öffnung 1 umgebenden Wand 7 und den
Verteilstücken 3, B. Die Abdichtung 10 kann, je nach den örtlichen Verhältnissen
und Anforderungen, mehr oder weniger tief heruntergezogen werden (Fig. 5, 6). Eine
weitere Hilfe für die Ableitung von Fremdluft 9 besteht darin, daß in der vorerwähnten
Dreiecksfläche zwischen der Wand 7 und den Verteilstücken 3, 8 ein Leitblech 11
angeordnet wird (Fig. 7).
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Eine wirksamere Abhilfe gegen das Ansammeln von Fremdluft 9 im toten
Raum zwischen der Wand 7 und den Verteilstücken 3, 8 sowie zur freien Ableitung
derselben wird dadurch geschaffen, daß im Bereich des unteren Teiles 4 des Hauptverteilstückes
3, entweder in regelmäßigen Abständen oder durchgehend, Düsen 13 derart in das Hauptverteilstück
3 eingeführt werden, daß die Fremdluft 9, infolge der im Bereich des Verteilstückes
3 vorhandenen Saugwirkung, durch die obere Öffnung 12 der Düse 13 abgezogen wird
(Fig. 8).
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Eine andere Ausführungsform der Hilfsmaßnahmen zur Ableitung der Fremdluft
9 besteht darin, daß in das Hauptverteilstück 3 ein Leitblech 14 eingebaut wird,
welches so ausgebildet ist, daß es einen Venturidüseneffekt ausübt, so daß die Fremdluft
9 durch den unteren Teil 4 des Hauptverteilstückes 3 mitgerissen wird und frei abströmt
(Fig. 9).
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Eine weitere Hilfe zur Freihaltung der abzuschirmenden Öffnung 1 gegen
ein Eindringen von Fremdluft 9 besteht darin, daß die Richtung des Luftschleiers
5. je nach den örtlichen Verhältnissen und Bedingungen, verstellbar gemacht wird.
Dieses wird dadurch erreicht, daß das Hauptverteilstück 3 um ein Kugelscharnier
15 schwenkbar ist und der schwenkbare Teil durch eine Kulisse 16 festgestellt wird
(Fig. 9).
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Eine weitere Ausführungsform für die Verstellbarkeit des Hauptverteilstückes
3 besteht darin, daß dieses um ein Scharnier 17 schwenkbar ist und durch eine Stellschraube
18 in der erforderlichen Lage festgestellt wird (Fig. 10).
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,
die insbesondere für Anlagen bestimmt ist, bei welchen der Luftschleier 5 unter
einem Anprallwinkel a von nahezu 90°, also fast senkrecht auf die Anprallfläche
6 auftrifft und demzufolge der Einstellwinkel fl fast Null ist und bei der die Fläche
6 zum Teil mit einer geriffelten oder in sonst geeigneter Art mit Öffnungen versehenen
Abdeckung 19 belegt sein kann, sind unter der Abdeckung 19 eine Leitrolle 20 und
eine aufsteigende Leitfläche 21 angeordnet, mit Hilfe welcher der Luftschleier 5,
nach Auftreffen auf die Anprallfläche 6, nach außen abgeleitet wird (Fig. 11).
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Erfindungsgemäß brauchen die Hauptverteilstücke 3 keineswegs nur von
Ventilatoren 2 angetrieben zu werden, die in der Mitte des Verteilstückes 3 angeordnet
sind und von dort in den Raum vor der abzuschirmenden Öffnung 1 hineinragen. Das
Verteilstück 3 kann, wenn es die räumlichen Verhältnisse erfordern, auch derart
ausgebildet sein, daß der Ventilator 2 in der Längsrichtung des Verteilstückes 3
angeordnet ist und Frischluft, erforderlichenfalls aus einem benachbarten Raum hinter
der Wand 7, ansaugt (Fig, 12).
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Zur Verstellung des Einstellwinkels /3 ist ein Zwischenstück 22 vorgesehen.
Dieses sowie der Stutzen 23 des Verteilstückes 3 sind mit Flanschen 24 versehen,
in denen Schlitze 25 angebracht sind, in die Haltedaumen eingreifen, um welche das
Hauptverteilstück 3 und mit ihm die Seitenverteilstücke 8 verstellt werden können.
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An Stelle der Flügelventilatoren 2 können mit gleicher und zum Teil
sogar mit einer intensiveren Wirkung auch Zentrifugalventilatoren 26 treten, die
ebenfalls entweder in der Mitte der Anordnung (Fig.13, 14) oder an beiden Enden
derselben (Fig.15) angeordnet sein können.
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Oberhalb der Verteilstücke 3 dieser Anordnungen sind zweckmäßigerweise
Leitstücke 27 in einer Längstrommel 28 angebracht (Fig. 13 bis 15).
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Eine Abwandlung dieser Ausführungsform besteht darin, daß in der Längstrommel
28 rotierende Leitschaufeln 29 angebracht sind, mittels welcher die Außenluft durch
einen Spalt 30 angesaugt wird. Die Leitschaufeln 29 sind durch einen Elektromotor
31 angetrieben, der an einer der beiden Stirnseiten der Längstrommel 28 angeordnet
ist.
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Durch die vorbeschriebenen Hilfsmittel wird eine wirksame Regelung
der zur Abschirmung der Öffnung 1 jeweils erforderlichen Luftmenge und der Richtung
des Luftschleiers 5 erreicht. Die erfindungsgemäßen Einrichtungen sind nicht nur
bei Anordnung über der abzuschirmenden Öffnung, sondern auch unter oder an den Seiten
derselben zu verwenden. Dabei ist es gleichgültig, ob es sich um die Abschirmung
eines kalten oder warmen Luftstromes handelt.
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Es kommt bei der Verwendung der Anordnungen gleichermaßen nicht darauf
an, ob die abzuschirmende Öffnung 1 dauernd offen ist oder mit einer von Zeit zu
Zeit zu öffnenden Tür oder einem sonstigen Verschluß versehen ist. Des weiteren
ist es gleichgültig, ob durch die abzuschirmende Öffnung 1 Personen hindurchgehen
oder Lasten befördert werden. Die Einrichtung ist demnach auch für durch Öffnungen
hindurchgehende Transportbanddurchführungen und Rollenbahnen zu verwenden. bei denen
gegebenenfalls der Luftschleier von mehr als einer Seite in Tätigkeit gesetzt wird.
Schließlich kann die erfindungsgemäße Einrichtung sowohl für stationäre als auch
für transportable Anlagen aller Art verwendet werden. Es ist dabei gleichgültig,
ob es sich um
die Abschirmung gegen einen Luftstrom oder auch gegen
das Eindringen von Insekten usw. handelt.