EP0404722B1 - Luftbefeuchter - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
- F24F6/12—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air
- F24F6/16—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using rotating elements
Definitions
- the present invention relates to a humidifier according to the preamble of independent claim 1.
- the conventional rotary humidifiers for example according to GB-A-1 012 250, consist consistently of a high-speed motor with the atomizer disc attached to the hub. A grid-like wreath is mounted around the atomizer disc. Water is fed into the center of the disk rotating at high speed, which flows outwards due to the centrifugal force on the disk and impacts the atomizer grille. Coarser and finer drops and part of the finest mist are created. This finest mist is transported on by a separately installed fan. The coarse and medium drops either flow into a drain or into a water container. They are pumped from the container back onto the atomizing disc.
- This known embodiment has certain essential disadvantages which limit the possible use and reduce the efficiency.
- An air humidifier is to be created which can be arranged both vertically and horizontally.
- the water supplied should be optimally nebulized without water loss, and the mist is also optimally transported away from the humidifier. Except for certain uses, no additional fan should be necessary.
- FIG. 1 a section through a first embodiment of the humidifier is shown.
- a hub 3, which is provided with first ventilation blades 4, is mounted on the shaft 1 of the high-speed motor 2 (for example 2900 rpm).
- the hub 3 and the first ventilation blades 4 are integrally formed, cast from plastic or aluminum or made from stainless steel, and form a first ventilation wheel.
- the outer edges of the first ventilation blades 4 are formed obliquely, a first atomizer disc 6 being mounted on these outer edges.
- a fixed first atomizer ring 7 is mounted around the atomizer disc 6.
- the hub 3 with the ventilation blades 4, the first atomizer disk 6 and the first atomizer ring 7 form a first unit which can be considered as the lowest power level.
- a second atomizer disk 8 is fastened in the region of the hub 3 with the first atomizer disk 6.
- a second ventilation wheel consisting of an annular disk 10 and ventilation blades 5 integrated with it, is arranged above the second atomizing disk 8. This second ventilation wheel is also cast from plastic or aluminum or made from stainless steel.
- a second atomizing ring 9 is arranged around the second atomizing disk 8. The second atomizer disc 8, the second ventilation wheel 5, 10 and the second atomizer ring 9 form a second unit.
- the nebulization takes place on radially arranged fins 11 and 12 of the atomizer rings 7 and 9.
- the fins 11 and 12 are preferably inclined, ie not running parallel to the motor shaft 1, which reduces the hissing noise.
- a water supply pipe 13 leads into the area of the atomizer discs below the shaft 1.
- the water supply pipe has two nozzle-shaped outlet ends 14 and 15. An extremely fine film of water forms on the atomizing disks 6 and 8, which leads to the formation of a very fine mist.
- the atomizer disks 6 and 8 and the second ventilation wheel 5, 10 are fastened to the hub 3 with screws 16.
- the nozzle-shaped outlet ends 14 and 15 conduct the water without interference between the ventilation blades 4 and 5. Air and water supply hardly interfere.
- a valve, not shown, installed in the water supply pipe 13 allows the water supply and thus the humidifier output to be regulated.
- the air supply is regulated by changing the shape and the number of ventilation blades 4 and 5.
- a housing 17 for the air humidifier has an air supply duct 18.
- Atomizer disks 6 and 8 are bent in the area of the outer edge of the ventilation blades 4 and 5. As a result, the atomizer disks 6 and 8 comprise two annular regions 34 and 35. Those which are too conical towards the outer region of the hub 3
- the design of the ventilation blades 4 and 5 and the curved design of the atomizer disks 6 and 8 ensure that all the water supplied contributes to the formation of the fine water film on the surface of the atomizer disks and enables the atomized water to be optimally atomized.
- the atomizer disks 6, 8 could also be bent a second time, so that their outer area would run parallel to the hub surface.
- FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG. 1.
- Some of the ventilation blades 19 are designed somewhat wider and are used for fastening and centering the atomizing disks 6, 8 and the second ventilation wheel 5, 10 with the screws 16 on the hub 3.
- FIG. 3 the humidifier according to FIGS. 1 and 2 is shown schematically.
- the outlet opening 20 for the water mist is arranged in the housing 17 on the side opposite the air inlet opening 18.
- FIG. 4 shows a humidifier arrangement which has a motor 21 which comprises motor shafts 1 and 22 which protrude on both sides. Two stages are placed on both shafts, so that a humidification arrangement with high performance can be achieved.
- the housing 23 has two air inlet openings 24 and 25 and two outlet openings 26 and 27 for the water mist.
- FIG. 5 shows a use of the same humidification arrangement as in the embodiment according to FIG. 4, however still using an additional fan 28.
- several motors 21 with two shafts 1 and 22 next to each other or. can be arranged one above the other in the housing 29.
- FIG. 6 shows another possible use of the humidifier according to FIG. 1, but in a vertical arrangement of the motor 2.
- the housing 30 comprises an air inlet opening 31 located at the top.
- the two outlet openings 32 and 33 for the water mist are arranged on the side of the housing.
- the humidification unit can be installed in any position. It is possible to use only one unit, i.e. to be equipped with a set of ventilation blades of an atomizer disc with an atomizer ring, or with two superposed units or with two double units on both sides of the motor and thus to be able to vary the humidifier output over a wide range.
- a hub 39 which is provided with first ventilation blades 40, is mounted on a shaft 36 of a high-speed motor 37.
- the hub 39 and the first ventilation blades 40 are integrally formed, cast from plastic or aluminum or made from stainless steel and form a first ventilation wheel.
- the outer edges of the first ventilation blades 40 are formed obliquely, a first atomizing disc 41 made of chrome steel being mounted on these outer edges.
- a fixed first atomizer ring 42 is mounted around the atomizer disc 41.
- the hub 39 with the ventilation blades 40, the first atomizer disk 41 and the first atomizer ring 42 form a first unit which can be considered as the lowest power level.
- a second atomizer disc 43 is fastened in the region of the hub 39.
- the two atomizing disks 41 and 43 are connected in the conically tapering part facing the shaft 36 to a connecting disk 44 with a triangular cross section. Fluttering of the atomizer disks can be avoided by this disk.
- the connecting disk preferably extends further outwards than shown in FIG. 7.
- a second ventilation wheel consisting of an annular disc 45 and integrated with it trained second ventilation blades 46 arranged. This second ventilation wheel is also cast from plastic or aluminum or made from stainless steel.
- a second atomizer ring 47 is arranged around the second atomizer disk 43.
- the second atomizer disc 43, the second ventilation wheel 45, 46 and the second atomizer ring 47 form a second unit.
- the atomization takes place on radially arranged fins 48 and 49 of the atomizer rings 42 and 47.
- a water supply pipe leads, as in the first exemplary embodiment, into the area of the atomizer disks 41, 43 below the shaft 36.
- the atomizer disks 41 and 43 and the second ventilation wheel 45, 46 are fastened to the hub 39 with screws 50.
- the water and air supply are regulated as in the first embodiment.
- the atomizer disks 41, 43 are bent a second time so that their outer area would run parallel to the hub surface.
- the humidifier is suitable for air conditioning systems, for the greenhouses of research institutes, botanical gardens, orchid cultivation etc.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftbefeuchter gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
- Die herkömmlichen Rotationsluftbefeuchter, beispielsweise gemäss der GB-A-1 012 250, bestehen durchwegs aus einem hochtourigen Motor mit der auf der Nabe aufgesetzten Zerstäuberscheibe. Um die Zerstäuberscheibe herum ist ein gitterartiger Kranz montiert. Im Zentrum der mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Scheibe wird Wasser zugeführt, das durch die Zentrifugalkraft auf der Scheibe nach aussen strömt und auf das Zerstäubergitter prallt. Es entstehen gröbere und feinere Tropfen und ein Teil feinsten Nebels. Dieser feinste Nebel wird durch einen separat montierten Ventilator weitertransportiert. Die groben und mittleren Tropfen fliessen entweder in einen Ablauf oder in einen Wasserbehälter. Vom Behälter werden sie wieder auf die Zerstäuberscheibe gepumpt. Diese bekannte Ausführungsform weist bestimmte wesentliche Nachteile auf, welche die Verwendungsmöglichkeit einschränken und den Wirkungsgrad reduzieren. Es findet ein gestörter Zerstäubungsvorgang statt, da der Nebel teilweise wieder in die Zerstäuberzone zurückgedrückt wird. Im weiteren ist ein separater Ventilator notwendig. Es besteht auch ein Nachteil darin, dass der Nebel nicht vom Zerstäuberkranz wegtransportiert wird, da von innen her keine Luft mitströmt. Ein Teil des Nebels wird also wieder zurückgesaugt und vermindert die Befeuchtungsleistung. Da die Zerstäuberscheibe horizontal angeordnet werden muss, werden die Verwendungsmöglichkeiten eingeschränkt. Es kann mit diesen bekannten Vorrichtungen kein Rotationsbefeuchter mit grosser Leistung hergestellt werden.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obgenannten Nachteile zu vermeiden. Es soll ein Luftbefeuchter geschaffen werden, der sowohl vertikal als auch horizontal angeordnet werden kann. Es soll eine optimale Vernebelung des zugeführten Wassers ohne Wasserverlust erfolgen, wobei der Nebel auch optimal vom Befeuchter wegtransportiert wird. Es soll, ausser bei gewissen Verwendungen, kein zusätzlicher Ventilator notwendig sein.
- Dies wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 erzielt.
- Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie deren Verwendung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Luftbefeuchters,
- Fig. 2 einen Schnitt gemäss Linie II-II der Fig. 1,
- Fig. 3 - 6 schmematische Darstellungen verschiedener Anwendungsarten des Luftbefeuchters.
- Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Luftbefeuchters.
- In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des Luftbefeuchters dargestellt. Auf der Welle 1 des hochtourigen Motors 2 (beispielsweise 2900 U/min.) ist eine Nabe 3 montiert, welche mit ersten Ventilationsschaufeln 4 versehen ist. Die Nabe 3 und die ersten Ventilationsschaufeln 4 sind integriert ausgebildet, aus Kunststoff oder Aluminium gegossen oder aus rostfreiem Stahl gefertigt, und bilden ein erstes Ventilationsrad. Die Aussenkanten der ersten Ventilationsschaufeln 4 sind schräg ausgebildet, wobei auf diesen Aussenkanten eine erste Zerstäuberscheibe 6 montiert ist. Um die Zerstäuberscheibe 6 herum ist ein feststehender erster Zerstäuberkranz 7 montiert. Die Nabe 3 mit den Ventilationsschaufeln 4, die erste Zerstäuberscheibe 6 und der erste Zerstäuberkranz 7 bilden eine erste Einheit, die für sich als kleinste Leistungsstufe gelten kann. Mit der ersten Zerstäuberscheibe 6 ist eine zweite Zerstäuberscheibe 8 im Bereich der Nabe 3 befestigt. Ueber der zweiten Zerstäuberscheibe 8 ist ein zweites Ventilationsrad, bestehend aus einer kreisringförmigen Scheibe 10 und mit dieser integriert ausgebildeten Ventilationsschaufeln 5 angeordnet. Dieses zweite Ventilationsrad ist ebenfalls aus Kunststoff oder Aluminium gegossen oder aus rostfreiem Stahl hergestellt. Um die zweite Zerstäuberscheibe 8 herum ist ein zweiter Zerstäuberkranz 9 angeordnet. Die zweite Zerstäuberscheibe 8, das zweite Ventilationsrad 5, 10 und der zweite Zerstäuberkranz 9 bilden eine zweite Einheit. An radial angeordneten Lamellen 11 und 12 der Zerstäuberkränze 7 und 9 findet die Vernebelung statt. Die Lamellen 11 und 12 sind vorzugsweise schräg gestellt, d. h. nicht parallel zur Motorwelle 1 verlaufend, was eine Reduktion des zischenden Geräusches bewirkt. Ein Wasserzuführrohr 13 führt in den Bereich der Zerstäuberscheiben unterhalb der Welle 1. Das Wasserzuführrohr weist zwei düsenförmige Austrittsenden 14 und 15 auf. Es entsteht ein extrem feiner Wasserfilm auf den Zerstäuberscheiben 6 und 8, was zur Bildung eines sehr feinen Nebels führt. Die Zerstäuberscheiben 6 und 8 sowie das zweite Ventilationsrad 5, 10 sind mit Schrauben 16 an der Nabe 3 befestigt. Die düsenförmigen Austrittsenden 14 und 15 leiten das Wasser störungsfrei zwischen die Ventilationsschaufeln 4 und 5. Luft- und Wasserzufuhr stören sich kaum. Ein in das Wasserzuführrohr 13 eingebautes, nicht dargestelltes Ventil erlaubt es, die Wasserzufuhr und damit die Befeuchterleistung zu regulieren. Die Luftzufuhr wird reguliert durch Auswechseln der Form und der Zahl der Ventilationsschaufeln 4 und 5. Ein Gehäuse 17 für den Luftbefeuchter weist einen Luftzuführungskanal 18 auf. Zerstäuberscheiben 6 und 8 sind im Bereich des äusseren Randes der Ventilationsschaufeln 4 und 5 abgebogen. Dadurch umfassen die Zerstäuberscheiben 6 und 8 zwei kreisringförmige Bereiche 34 und 35. Die nach dem Aussenbereich der Nabe 3 zu konische Ausbildung der Ventilationsschaufeln 4 und 5 sowie die abgebogene Ausbildung der Zerstäuberscheiben 6 und 8 gewährleisten, dass alles zugeführte Wasser zur Bildung des feinen Wasserfilms auf der Oberfläche der Zerstäuberscheiben beiträgt und die optimale Vernebelung des zugeführten Wassers ermöglicht. Die Zerstäuberscheiben 6, 8 könnten auch noch ein zweites Mal abgebogen sein, so dass sie in ihrem äusseren Bereich parallel zur Nabenfläche verlaufen würden.
- In Fig. 2 ist ein Schnitt gemäss Linie II-II der Fig. 1 dargestellt. Einige der Ventilationsschaufeln 19 sind etwas breiter ausgebildet und dienen zur Befestigung und Zentrierung der Zerstäuberscheiben 6, 8 und des zweiten Ventilationsrades 5, 10 mit den Schrauben 16 an der Nabe 3.
- In Fig. 3 ist schematisch der Befeuchter gemäss den Fig. 1 und 2 dargestellt. Im Gehäuse 17 ist auf der der Lufteintrittsöffnung 18 entgegengesetzten Seite die Austrittsöffnung 20 für den Wassernebel angeordnet.
- Fig. 4 zeigt eine Befeuchteranordnung, welche einen Motor 21 aufweist, der beidseitig herausragende Motorwellen 1 und 22 umfasst. Auf beiden Wellen sind zwei Stufen aufgesetzt, so dass eine Befeuchtungsanordnung mit hoher Leistung erzielt werden kann. Das Gehäuse 23 weist zwei Lufteintrittsöffnungen 24 und 25 und zwei Austrittsöffnungen 26 und 27 für den Wassernebel auf.
- Fig. 5 zeigt eine Verwendung derselben Befeuchtungsanordnung wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4, jedoch noch unter Verwendung eines zusätzlichen Ventilators 28. Bei diesem Ausführungsbeispiel können auch mehrere Motoren 21 mit zwei Wellen 1 und 22 nebeneinander resp. übereinander im Gehäuse 29 angeordnet werden.
- Fig. 6 zeigt eine weitere Verwendungsmöglichkeit des Befeuchters gemäss der Fig. 1, jedoch in vertikaler Anordnung des Motors 2. Das Gehäuse 30 umfasst eine sich oben befindende Lufteintrittsöffnung 31. Seitlich am Gehäuse sind die beiden Austrittsöffnungen 32 und 33 für den Wassernebel angeordnet.
- Bei kleineren Luftleistungen, z.B. genügend nur zur Raumbefeuchtung, reicht die Luftzufuhr des Ventilationsrades; es wird kein separater Ventilator benötigt. Bei notwendigen grösseren Luftleistungen, z.B. Ventilationsanlagen mit Befeuchtung, wird dank der durch die Befeuchtungseinheit erzeugten eigenen Luftströmung der Wassernebel von der Befeuchtungseinheit wegströmen und von der Luft mitgenommen. Die Befeuchtungseinheit kann in jeder beliebigen Lage montiert werden. Es besteht die Möglichkeit, den Luftbefeuchter nur mit einer Einheit, d.h. mit einem Satz Ventilationsschaufeln einer Zerstäuberscheibe mit einem Zerstäuberkranz, oder mit zwei übereinandergesetzten Einheiten oder mit zwei Doppeleinheiten auf beiden Seiten des Motors auszurüsten und somit die Befeuchterleistung in einem grossen Bereich variieren zu können.
- Es können klein dimensionierte Luftbefeuchter hoher Leistung mit hohem Wirkungsgrad geschaffen werden. Im weiteren ergeben sich sehr viele Verwendungsmöglichkeiten durch die Kombination von einer oder zwei Einheiten auf einer oder beiden Seiten des Motors in horizontaler oder vertikaler Anordnung.
- In Fig. 7 ist ein Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Luftbefeuchters dargestellt. Auf einer Welle 36 eines hochtourigen Motors 37 ist eine Nabe 39 montiert, welche mit ersten Ventilationsschaufeln 40 versehen ist. Die Nabe 39 und die ersten Ventilationsschaufeln 40 sind integriert ausgebildet, aus Kunststoff oder Aluminium gegossen oder aus rostfreiem Stahl gefertigt und bilden ein erstes Ventilationsrad. Die Aussenkanten der ersten Ventilationsschaufeln 40 sind schräg ausgebildet, wobei auf diesen Aussenkanten eine erste Zerstäuberscheibe 41 aus Chromstahl montiert ist. Um die Zerstäuberscheibe 41 herum ist ein feststehender erster Zerstäuberkranz 42 montiert. Die Nabe 39 mit den Ventilationsschaufeln 40, die erste Zerstäuberscheibe 41 und der erste Zerstäuberkranz 42 bilden eine erste Einheit, die für sich als kleinste Leistungsstufe gelten kann. Mit der ersten Zerstäuberscheibe 41 ist eine zweite Zerstäuberscheibe 43 ebenfalls aus Chromstahl im Bereich der Nabe 39 befestigt. Die beiden Zerstäuberscheiben 41 und 43 sind in dem der Welle 36 zugewandten, konisch zulaufenden Teil mit einer im Querschnitt dreieckförmigen Verbindungsscheibe 44 verbunden. Durch diese Scheibe kann ein Flattern der Zerstäuberscheiben vermieden werden. Bei Zerstäuberscheiben mit grossem Durchmesser (ca. 50 cm) erstreckt sich die Verbindungsscheibe vorzugsweise noch weiter nach aussen als in Fig. 7 dargestellt. Ueber der zweiten Zerstäuberscheibe 43 ist ein zweites Ventilationsrad, bestehend aus einer kreisringförmigen Scheibe 45 und mit dieser integriert ausgebildeten zweiten Ventilationsschaufeln 46 angeordnet. Dieses zweite Ventilationsrad ist ebenfalls aus Kunststoff oder aus Aluminium gegossen oder aus rostfreiem Stahl gefertigt. Um die zweite Zerstäuberscheibe 43 herum ist ein zweiter Zerstäuberkranz 47 angeordnet. Die zweite Zerstäuberscheibe 43, das zweite Ventilationsrad 45, 46 und der zweite Zerstäuberkranz 47 bilden eine zweite Einheit. An radial angeordneten Lamellen 48 und 49 der Zerstäuberkränze 42 und 47 findet die Vernebelung statt. Ein nicht dargestelltes Wasserzuführrohr führt wie beim ersten Ausführungsbeispiel in den Bereich der Zerstäuberscheiben 41, 43 unterhalb der Welle 36. Die Zerstäuberscheiben 41 und 43 sowie das zweite Ventilationsrad 45, 46 sind mit Schrauben 50 an der Nabe 39 befestigt. Die Regulierung der Wasser- und Luftzufuhr erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Zerstäuberscheiben 41, 43 sind noch ein zweites Mal abgebogen, so dass sie in ihrem äusseren Bereich parallel zur Nabenfläche verlaufen würden.
- Der Befeuchter eignet sich für Klimaanlagen, für die Gewächshäuser von Forschungsanstalten, botanischen Gärten, Orchideen-Zuchten etc.
Claims (5)
- Luftbefeuchter mit einem Gehäuse (17), einem Motor (2), mit einer mindestens einseitig herausragenden Welle (1), einer auf der Welle (1) aufgesetzten Nabe (3), mindestens einer Zerstäuberscheibe (6, 8), mindestens einem Zerstäuberkranz (7, 9) und mindestens einem Wasserzuführrohr (13), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem Teilbereich der Zerstäuberscheibe (6, 8) Ventilationsschaufeln (4, 5) angeordnet, und das Wasserzuführrohr (13) und eine Lufteintrittsöffnung (18) im Gehäuse (17) in den Bereich der Ventilationsschaufeln (4, 5) geführt sind, wobei die Zerstäuberscheibe (6, 8) mindestens im Bereich des äusseren Randes der Ventilationsschaufeln (4, 5) abgebogen ist und somit mehrere Bereiche (34, 35) umfasst und die Ventilationsschaufeln (4, 5) gegen den äusseren Bereich der Nabe (3) zu konisch verlaufen.
- Luftbefeuchter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilationsschaufeln (4, 5) im äusseren Bereich der Nabe (3) angeordnet sind.
- Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuberscheibe (6, 8) vom Bereich der Ventilationsschaufeln (4, 5) an nicht parallel zur Nabe (3) verläuft.
- Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zerstäuberscheiben (41, 43) vorhanden sind, die mindestens in einem Teilbereich durch eine Verbindungsscheibe (44) miteinander verbunden sind.
- Luftbefeuchter nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Aussenumfang des Zerstäuberkranzes (7, 9) angeordnete Zerstäuberlamellen (11, 12) nicht parallel zur Drehachse der Nabe (3) angeordnet sind.
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