DE3037286C2 - Luftbefeuchter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftbefeuchter der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art

Ein solcher Luftbefeuchter ist aus der US-PS 25 62 589 bekannt Bei diesem Luftbefeuchter besteht der Verdunstungseinsatz aus einer Vielzahl von senkrecht angeordneten Verdunstungsmaterialstreifen, die kreisförmig und mit Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sich jeweils zwei Seitenflächen benachbarter Verdunstungsmaterialstreifen mit Abstand gegenüberstehen, wodurch Luftdurchtrittskanäle gebildet werden, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstrecken.

Innerhalb dieser kreisförmigen Streifenanordnung befindet sich das Zentrifugalgebläserad. Wenn sich dieses dreht, so strömt die von ihm angesaugte Luft durch die Luftdurchtrittskanäle zwischen den Verdunstungsmaterialstreifen nach außen. Dabei findet eine Verdunstung des von diesen Streifen angesaugten Wassers nur an deren Oberfläche statt. Um die Verdunstungswirkung zu erhöhen, sind die Streifen in Strömungsrichtung schaufeiförmig oder S-förmig ausgebildet. Ein größerer Anteil der durch die Austrittskanäle strömenden Luft kommt überhaupt nicht oder nur sehr kurzzeitig mit der feuchten Oberfläche der Streifen in Berührung. Infolgedessen ist die Stoffaustauschzahl sehr niedrig.

Das bei diesem bekannten Luftbefeuchter vorgesehene Zentrifugalgebläserad weist radial angeordnete Lamellen auf. Wenn sich die Lamellen an der Eintrittsseite der Durchtrittskanäle vorbeibewegen, so entstehen Wirbel, welche bei einer höheren Umdrehungszahl des Zentrifugalgebläserades ein beträchtliches Geräusch erzeugen. Dieses Geräusch wird nur in geringem Maße von den Verdunstungsmaterialstreifen gedämpft. Wenn bei einem solchen Luftbefeuchter ohne Änderung seiner Abmessungen die Verdunstungsleistung erhöht werden soll, so geschieht dies üblicher Weise dadurch, daß eine größere Drehzahl für das Zentrifugalgebläserad gewählt wird, wodurch sowohl die Leistungsaufnahme als auch der Geräuschpegel erhöht werden.

Ferner ist bei diesem bekannten Luftbefeuchter die für die Verdunstung wirksame axiale Länge der Verdunstungsmaterialstreifen größer als die axiale

65 Länge der Luftaustrittsfläche des Zentrifugalgebläserades.

Aus der DE-OS 18 00 344 ist ein Luftbefeuchter bekannt, bei dem ein Axialgebläse verwandt wird. Dieser Luftbefeuchter arbeitet nach dem Zerstäubung* prinzip. Die von dem Axialgebläse angesaugte Luft strömt durch einen ringförmigen Verdunstungssinsatz. Durch die in den Ring eintretende Luftströmung werden Wassertröpfchen aus dem Inneren des Luftbefeuchters mitgerissen, welche beim Durchtritt durch den Ring in feinste Wassertröpfchen zerschlagen werden, so daß zerstäubtes Wasser unmittelbar hinter dem ringförmigen Verdunstungseinsatz austritt und durch die durch den Luftbefeuchter hindurchströmende Luft in die Umgebung als feuchte Luft weitergeführt wird. Auf Gegenständen, die mit dieser befeuchteten Luft in Berührung kommen, lagert sich der in dem Wasser enthaltene Kalk ab, so daß sich mit der Zeit auf den Gegenständen eine grau-weiße Ablagerungsschicht ausbildet

Aus dem DE-GM 75 05 927 und der DE-AS 11 96 837 sind Luftbefeuchter bekannt, bei denen ein durch ein axiales Gebläse erzeugter Luftstrom über die Oberfläche eines feuchten Verdunstungsmaterials geleitet wird, welches den Ventilator des Axialgebläses ringförmig umgibt. Während bei dem Luftbefeuchter gemäß dem DE-GM 75 05 927 Luft nur an der Innenfläche des Verdunstungsmaterials vorbeigeführt wird, ist bei dem Luftbefeuchter gemäß der DE-AS 1196 837 ein Strömungsweg für die Luft vorgesehen, welcher an der Innenseite des Verdunstungsmaterials nach oben streicht, dort umgelenkt wird und auf der Außenseite nach unten und dann nach außerhalb des Luftbefeuchters strömt Das Verdunstungsmaterial kann auch so beschaffen sein, daß ein Teil der befeuchteten Luft unmittelbar durch dieses hindurchlritt Bei dem letztgenannten Luftbefeuchter ist infolgedessen der Wirkungsgrad größer als bei dem erstgenannten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftbefeuchter der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art, welcher nach dem reinen Verdunstungsprinzip arbeitet, dahingehend weiterzubilden, daß ein gegenüber bekannten Luftbefeuchtern höherer Verdunstungswirkungsgrad und ein geringeres Betriebsgeräusch erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Luftbefeuchter wird von der Idee ausgegangen, einen beträchtlichen Anteil der Austrittsenergie der das Zentrifugalgebläserad verlassenden Luft in Turbulenz und Wärme umzusetzen, ohne diesen Energieanteil zur Erzeugung eines Druckes zu verwenden. Somit wird von dem üblichen Vorgehen abgewichen, bei dem eine Umwandlung von kinetischer Energie in Turbulenzenergie nicht angestrebt sondern vielmehr versucht wird, Turbulenzen soweitgehend wie möglich zu vermeiden, da Turbulenzen im allgemeinen mit Verlust gleichgestellt werden.

Bei dem Luftbefeuchter nach der Erfindung ist wesentlich, daß der Abstand zwischen dem Außenumfang des Gebläserades und dem Innenumfang der Verdunstermatte so gering wie möglich gemacht wird. Die aus einem Zentrifugalgebläserad ausströmende Luft weist eine große, tangentiale Strömungskomponente auf. Bei einem Potentialströmungsfeld, wie es durch das Zentrifugalgebläserad erzeugt wird, nimmt die tangentiale Strömungskomponente stark mit zuneh-

V mender radialer Entfernung von dem Zentrifugalgebläserad ab. Wenn nun der Abstand zwischen dem Zontrifugalgebläserad und der Verdunstermatte so gering wie möglich gemacht wird, so weist die in die Verdunstermatte eintretende Luftströmung i:ine sehr große Tangentialkomponente auf. Infolgedessen ergibt sich für die Luftteilchen eine hohe Geschwindigkeit in dieser Richtung und eine relativ lange Wegstrecke in der Verdunstermatte, so daß infolgedessen eine große Stoffaustauschzahl erhalten wird.

Wählte man für den Abstand zwischen dem Gebläserad und der Verdunstermatte einen Abstand, wie er üblicherweise vorgesehen ist dann würde die Luft eher in radialer Richtung durch die Verdunstermatte nach außen strömen, um so den Weg des geringsten Widerstandes zu wählen. Mit einem Luftbefeuchter nach der Erfindung ist bei vorgegebener Drehzahl eine größere Verdunstungsleistung oder bei gleichbleibender Verdunstungsleistung eine niedrigere Drehzahl möglich. Eine geringe Drehzahl ermöglicht ei.ien sehr niedrigen Geräuschpegel.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläserad als geschlossener Kreisring aus porösem Material ausgebildet ist, wie dies an sich aus der DE-AS 12 25 808 bekannt ist. Mit einem solchen Gebläserad läßt sich zusätzlich eine Mikroturbulenz in der aus jenem austretenden Luftströmung erzeugen. Dadurch kann die Stoffaustauschzahl beträchtlich angehoben werden. Als poröses Material ist z. B. Polyurethanschaum geeignet. Es ist auch möglich, ein herkömmliches Zentrifugalgebläserad mit Schaufeln zu verwenden, wobei der Zwischenraum mit porösem Material gefüllt wird. Oder ein solches Rad kann auch mit einem porösen Material umkleidet werden. Das Zentrifugalgebläserad kann aber auch vollständig aus einem porösen Material bestehen. Es ist an sich bekannt, daß bei Verwendung eines derartigen Zentrifugalgebläserades bei einer gewissen Luftdurchtrittsmenge und Druckverhältnis ein besonders niedriger Geräuschpegel vorliegt. Da die austretende Luftströmung Mikroturbulenzen und eine große tangentiale Strömungskomponente aufweist, ist der Verdunstungswirkungsgrad bei einem derartigen Luftbefeuchter nach der Erfindung wesentlich höher als bei bekannten Luftbefeuchtern gleicher Abmessungen. Ein derartiger Luftbefeuchter nach der Erfindung arbeitet nahezu geräuschfrei, da insbesondere nur eine niedrige Drehzahl des Zentrifugalgebläserades erforderlich ist.

Vergleichsversuche mit einem Luftbefeuchter, welcher ein axiales Gebläse und eine zylinderförmige, geschlossene, poröse Verdunstermatte aufwies, haben die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Luftbefeuchters gezeigt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß, um eine ebenso große Verdunstungsleistung mit einem axialen Gebläse zu erzielen, bei diesem 800 Umd.-ehungen pro Minute erforderlich sind, während die Drehzahl des Zentrifugalgebläserades bei einem Luftbefeuchter nach der Erfindung nur mit 400 Umdrehungen pro Minute umlaufen muß. Es ist offensichtlich, daß sich dadurch ein sehr niedriger Geräuschpegel ergibt, wobei zusätzlich die aufgenommene Motorleistung verringert ist. Dies ist insofern erstaunlich, als ein Zentrifugalgebläserad aus einem porösen Material an sich einen schlechteren Wirkungsgrad als ein korrekt entworfenes axiales Gebläse aufweist.

Obgleich das zu verdunstende Wasser und/oder die Luft auf eine Temperatur oberhalb der Umgebungstem-Deratur erwärmt werden könnte, um eine noch höhere Verdunstungsleistung bei einem gegebenen Luftbefeuchter zu erzielen, so ist dies aus energetischen Gründen nicht erwünscht und auch nicht erforderlich bei einem Luftbefeuchter nach der Erfindung. Dieser weist bereits einen so hohen Verdunstungswirkungsgrad auf, daß aus dem Stand der Technik bekannte Luftbefeuchter gleicher Abmessungen und gleicher Leistung bei Gebrauch von Wasser und Luft mit Umgebungstemperatur weit übertroffen werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Luftbefeuchter nach der Erfindung,

Fig.2 schematisch die Luftströmung durch das Zentrifugalgebläserad und die Verdunstermatte bei dem Luftbefeuchter gemäß F i g. l.und

F i g. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie M-IIl in Fig.l.

Der in F i g. 1 gezeigte und allgemein mit 1 bezeichnete Luftbefeuchter umfaßt ein Gehäuse 2 zur Aufnahme von Wasser 5. Das Gehäuse 2 ist an seiner Oberseite mit einer abnehmbaren Haube 3 abgedeckt. Innerhalb der Haube 3 ist eine konzentrische, geschlossene, vertikale Wand 4 angeordnet, wodurch zwischen der vertikalen Außenwand der Haube 3 und ihrem Innenraum 16 ein ringförmiger Auslaßkanal 18 gebildet wird. Wasser kann auch während des Betriebes über einen Füllstutzen 6 nachgefüllt werden, welcher mit einem Stopfen 7 geschlossen wird. Durch einige über den Umfang verteilte, sich radial erstreckende, horizontale Kanäle 8 kann Umgebungsluft in den Innenraum 16 der Haube 3 angesaugt werden. Dieser Raum 16 ist an seiner Oberseite mit einer horizontalen Platte 19 abgeschlossen. Sie trägt in ihrer Mitte einen Antriebsmotor 11 auf dessen Antriebswelle ein Zentrifugalgebläserad 10 befestigt ist. Das Zentrifugalgebläserad 10 weist keine Schaufeln auf. Es besteht im wesentlichen aus einer horizontalen Scheibe, auf deren Umfang ein geschlossener Kreisring 10a aus einem kapillaren Material angeordnet ist. Dieser Kreisring 10a dreht sich mit geringem Abstand von und innerhalb einer Verdunstermatte 9.

Die Verdunstermatte 9 sowie der Kreisring 10a bestehen aus einem porösen Schaumstoff, wie z. B. Polyurethanschaumstoff. Da sich das Zentrifugalgebläserad 10 mit geringer Drehzahl dreht, kann weicher Schaumstoff verwandt werden, so daß Schutzmaßnahmen gegen Handberührung des sich drehenden Zentrifugalgebläserades 10 nicht erforderlich sind. Ferner kann der Kreisring 10a lose auf der Scheibe aufgesetzt sein. Nach Entfernen des Kreisringes 10a läßt sich dieser einfach reinigen. Direkt unterhalb des Zentrifugalgebläserades 10 bzw. der Scheibe befindet sich eine Trennwand 14, welche innerhalb der Verdunstermatte mit Abstandstützen 15 am Boden des Gehäuses 2 befestigt ist. Die Verdunstermatte 9 erstreckt sich bis zum Boden des Gehäuses 2 und taucht dabei in das Wasser 5 ein. Außerhalb der Verdunstermatte 9 befindet sich eine horizontale Trennwand 14a, die an der vertikalen Außenwand des Gehäuses 2 befestigt ist. Bei dem Luftbefeuchter nach F i g. 1 strömt die Luft durch die Verdunstermatte von innen nach außen, wie es F i g. 2 schematisch zeigt. Der Kreisring 10a aus kapillarem Material dreht sich in Richtung des Pfeiles n. Die aus dem Kreisring 10a austretende Luft weist infolge des zentrifugalen Beschleunigungsfeldes in den Poren des Kreisringes 10a eine Strömungsrichtung

auf, wie sie der Pfeil L in F i g. 2 andeutet. Die Richtung, in der geförderte Luft durch die Verdunstermatte 9 strömt, stimmt ungefähr mit der Strömungsrichtung L überein, weshalb der Weg jedes Luftteilchens durch die Verdunstermatte 9 eine Länge d' aufweist. Dieser Weg ist länger als der kürzeste Weg d radial durch die Verdunstermatte 9 hindurch. Die aus dem Kreisring 10a austretende Luft ist stark mikroturbulent, so daß nicht nur der Weg d', den die Luft durch die Verdunstermatte zurücklegt, länger ist, sondern auch eine sehr intensive Verdunstung auf den Oberflächen der Poren im Inneren der Verdunstermatte stattfindet.

Fig.3 zeigt einen Schnitt längs der Linie III—III in Fig. 1. Deutlich ist zu erkennen, daß der Kreisring 10a konzentrisch mit geringem Abstand von der Verdunstermatte 9 angeordnet ist und sich innerhalb der Verdunstermatte 9 drehen kann. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Kanäle 8 zum Ansaugen von Luft

nur schematisch dargestellt sind. ι

Eine Befeuchtung der Verdunstermatte kann auch auf ■ andere Weise erfolgen. So könnten die oft angewendeten Förderpumpen für die Zirkulation des zu verdunstenden Wassers zu der und über die Verdunstermatte auch hier verwendet werden. Die Verdunstermatte: könnte dadurch in axialer Richtung kürzer ausgebildet werden, wodurch praktisch ihre gesamte Oberfläche als für die Verdunstung wirkungsvolle Fläche zur Verfü- , gung stünde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Luftbefeuchter mit einem Zentrifugalgebläse, um das herum kreisförmig und mit Abstand von dem Geblaserad ein Verdunstungseinsatz mit homogener, poröser Struktur angeordnet ist, aus dem die Gebläseluft Wasser verdunstet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdunstungseinsatz in Form einer hohlzyünderförmigen, geschlossenen, luftdurchlässigen Verdunstermatte (9) ausgebildet ist, daß das Gebläserad (10) und die Verdunstermatte in geringstmöglichem Abstand voneinander angeordnet sind und daß die für die Verdunstung wirksame, axiale Länge der Verdunstermatte im wesentlichen gleich der axialen Länge des Gebläserades ist

2. Luftbefeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebiäserad (10) als geschlossener Kreisring (iOa) aus porösem Material ausgebildet ist