VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM KONDITIONIEREN EINES PROZESSES
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Konditiomeren wenigstens eines Prozessbereichs.
Bei Webmaschinen sind zum Reinigen oder Entstauben von Maschinenzonen, insbesondere den zugeführten Webketten, Konditioniersysteme bekannt, die über eine schlitzförmige Aus rittsöffnung einen gerichteten Luftstrahl mit relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit auf den zu konditionie- renden Prozessbereich richten und die Maschinenzonen, insbesondere die Webketten, durch Abblasen entstauben. Der schlitzförmige Austritt erstreckt sich quer zur Webkette über deren volle Breite und entlässt einen gegen die Webkette gerichteten Strahl konditionierte Luft. Die Konditioniergröße ist bei diesen Konditioniersystemen die Staubfreiheit oder Reinheit und ggf. auch die Luftfeuchte des Prozessbereiches, insbesondere der Webketten. Diese Systeme haben den Vorteil einer stabilen Luftströmung, einer Reinigung der beblasenen Prozessbereiche sowie eine hohe Eindringtiefe oder Strahllänge. Einen gewissen Nachteil stellt die relativ hohe Induktion durch Mitführen und Vermischen mit Umgebungsluft, die im Allgemeinen nicht oder weniger konditioniert ist, dar, die die Konditionierleistung vermindert, insbesondere den Staubeintrag in die konditionierte Luft durch induktionsbedingte Ansaugung von Staub aus der Umgebungsluft erhöht. Solche Systeme sind beispielsweise in EP 0 558 718 B 1 als Stand der Technik beschrieben.
Aus EP 0 558 718 B 1 sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Klimatisierung von Webmaschinen bekannt, bei denen das Klima lokal unmittelbar an der Webmaschine beeinflusst wird, also ein Raumbereich an der Webmaschine konditioniert wird. Hierzu wird eine als „kolbenartige Verdrängungsströmung" bezeichnete Strömung mit über ihren vollen Querschnitt annähernd einheitlicher Verteilung und einer annähernd gleichen Geschwindigkeit verstanden. Es werden Austrittsgeschwindigkeiten zwischen 0,3 und 1 ,2 m/s für den Luftstrom eingestellt. Die Klimaluft wird bei diesem
bekannten System zum Befeuchten der Webkette der Webmaschine eingesetzt. Konditioniergröße ist also der Feuchtegehalt der Luft. Aufgrund der geringen Geschwindigkeit der Verdrängungsströmung wird im Vergleich zu einem aus einer schlitzförmigen Austrittsöffnung ausgeblasenen Luftstrahl mit hoher Strömungsgeschwindigkeit eine höhere Effizienz bei der Abgabe der Feuchtigkeit von der Luft auf die Kettfäden erreicht. Außerdem ist die Induktion von Umgebungsluft vergleichsweise gering. Damit wird durch die Umgebungsluft die Konditionierluft sowohl in ihrem Feuchtegehalt als auch hinsichtlich ihrer Staubfreiheit wenig beeinflusst. Nachteile bei diesem aus EP 0 558 718 B 1 bekannten Konditioniersystem sind jedoch zum einen eine vergleichsweise instabile Luftströmung, die durch im Raum auftretende Querströmungen negativ beeinflusst werden kann, sowie das Fehlen einer Reinigungs wi kung von Maschinenzonen und auch das Fehlen einer Lenkungsmöglichkeit der Klimaluftströmung.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditiomeren eines Prozesse in wenigstens einem Prozessbereich anzugeben, bei denen die genannten Nachteile beim Stand der Technik wenigstens teilweise vermindert oder ganz vermieden werden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 32.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 ist zum Konditiomeren wenigstens eines Prozessbereichs oder eines Prozesses in wenigstens einem Prozessbereich geeignet und bestimmt und umfasst die folgenden Verfahrensschritte: a) Erzeugen wenigstens eines Konditioniergasstromes, der al) wenigstens einen Primärgasstrom und a2) wenigstens einen Sekundargasstrom umfasst, a3) wobei der Sekundargasstrom den Primärgasstrom im- Wesentlichen vollständig umschließt oder umgibt und a4) der Primärgasstrom eine wenigstens im Mittel höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als der Sekundargasstrom, b) Zuführen dieses wenigstens einen Konditioniergasstromes zu dem oder jedem Prozessbereich,
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 32 ist zum Konditiomeren wenigstens eines Prozessbereichs oder eines Prozesses in wenigstens einem Prozessbereich und/oder zum Durchführen eines Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet und bestimmt und umfasst Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Konditioniergasstromes, der dem oder jeden Prozessbereich zuführbar oder zugeführt ist, wobei wenigstens ein Konditioniergasstrom wenigstens einen Primärgasstrom und wenigstens einen Sekundargasstrom umfasst, wobei der Sekundargasstrom den Primärgas ström im Wesentlichen vollständig um- schließt und der Primärgasstrom eine wenigstens im Mittel höhere Strömungsgeschwindigkeit aufweist als der Sekundargasstrom.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, einen Primärgasstrom mit vergleichsweise hoher Strömungsgeschwindigkeit in einen Sekundargasstrom mit einer niedrigeren Strömungsgeschwindigkeit einzubetten oder einzuschließen. Der Sekundargasstrom umgibt also den Primärgasstrom an einer die Stromlinien oder Strömungsrichtung des Primärgasstromes umschließenden Umfangsfläche oder Außenfläche, so dass von dort keine Umgebungsluft unmittelbar in den Primärgasstrom gelangen kann. Die Induktion von Umgebungsluft in den schnell strömenden Primärgasstrom und damit eine Verfälschung der Konditionierung des Primärgasstromes durch die Umgebungsluft wird somit reduziert oder sogar ganz verhindert. Der Primärgasstrom mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit führt zudem den Sekundargasstrom mit sich mit und richtet diesen gemäß der Strömungsführung des Primärgasstromes mit aus. Somit wird also ein Konditioniergasstrom erzeugt, der durchaus eine vergleichbare Richtcharakteristik wie ein bekannter Luftstrahl gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik hat, andererseits jedoch unempfindlicher gegenüber einer negativen Beeinflussung der Konditionierung durch Induktion von Umgebungsluft ist als ein Luftstrahl beim Stand der Technik.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 bzw. Anspruch 32 jeweils abhängigen Ansprüchen.
Der oder die Primärgasströme werden im Allgemeinen wenigstens teilweise turbulent eingestellt, der oder die Sekundärgasströme hingegen wenigstens teilweise diffus und/oder wenigstens teilweise laminar.
Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des oder jedes Primärgasstromes ist vorzugsweise wenigstens doppelt, insbesondere wenigstens fünfmal und vorzugsweise wenigstens zehnmal höher als die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des oder jedes zugehörigen Sekundärgasstromes. Insbesondere beträgt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des oder jedes Primärgasstromes, zumindest am Anfang, zwischen etwa 6 m/s und etwa 20 m/s und/oder die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des oder jedes Sekundärgasstromes, zumindest am Anfang, zwischen etwa 0,1 m/s und etwa 2 m/s.
Wenigstens ein und vorzugsweise jeder Primärgasstrom wird entlang einer vorgegebenen oder vorgebbaren Hauptströmungsrichtung eingestellt oder nach Art eines Strahles. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Primärgasstrom den Sekundargasstrom wenigstens annähernd parallel zum Primärgasstrom und/oder entlang der eingestellten Hauptströmungsrichtung ausrichtet und/oder stabilisiert.
Der Sekundargasstrom wiederum vermindert die Induktion von nicht- konditionierter Umgebungsluft durch den Primärgasstrom, insbesondere praktisch komplett.
Zum Austritt oder Erzeugen des oder jedes Primärgasstromes ist wenigstens eine Primäraustrittsöffnung vorgesehen und für den oder jeden Sekundargasstrom wenigstens eine die Primäröffnung(en) umgebende Sekundäraustrittöffnung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird wenigstens ein Primärgasstrom in einen inneren Teilstrom und wenigstens einen äußeren Teilstrom aufgeteilt, wobei der Sekundargasstrom zusammen mit dem äußeren Teilstrom des Primärgasstromes geleitet wird und den äußeren Teilstrom im Wesentlichen vollständig umgibt und der innere Teilstrom des Primärgas- Stromes zunächst innerhalb wenigstens eines Strömungskanals (Primärströ- mungskanal) getrennt vom äußeren Teilstrom geführt wird und stromab-
wärts wieder mit dem äußeren Teilstrom vereinigt wird. Dadurch lassen sich höhere Strömungsgeschwindigkeiten und/oder größere Stromlängen erreichen. Wenigstens ein äußerer Teilstrom des Primärgasstromes strömt vorzugsweise wenigstens teilweise an der Außenseite des Strömungskanals für den inneren Teilstrom entlang. Die Strömungsrichtung des inneren Teilstroms des Primärgasstromes im Strömungskanal entspricht im Allgemeinen zumindest beim Austritt aus dem Strömungskanal im Wesentlichen der Hauptströmungsrichtung des Primärgasstromes nach Vereinigung von innerem Teilstrom und äußerem Teilstrom.
In einer besonderen Weiterbildung ist bzw. wird der Primärgasstrom oder der innere Teilstrom des Primärgasstromes oder der Strömungskanal innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkelbereiches einstellbar bzw. bewegt, insbesondere fortlaufend oder periodisch und/oder schwenkend, pendelnd oder kreisend. Der zu konditionierende oder konditionierte Prozessbereich liegt dann im Allgemeinen innerhalb des vom Primärgasstrom oder dessen inneren Teilstrom erfassten Raumwinkelbereiches.
Vorzugsweise nimmt, stromabwärts gesehen, der Konditioniergasstrom in seinem Strömungsquerschnitt zunächst ab bis zu einem Verengungsbereich, in dem der Konditioniergasstrom den kleinsten Strömungsquerschnitt aufweist, und weitet sich dann wieder auf. Dieser Verengungsbereich des Konditioniergasstromes wird in den zu konditionierenden oder konditionierten Prozessbereich gelegt.
Die Querabmessungen des Sekundärgasstromes von dem Primärgas ström nach außen gemessen oder der Strömungsquerschnitt des Sekundärgasstromes sind in einer bevorzugten Ausführungsform größer als die entsprechende Abmessungen bzw. der entsprechende Strömungsquerschnitt des Pri- margasstromes, insbesondere um wenigstens einen Faktor 2, vorzugsweise um wenigstens einen Faktor 4 und insbesondere bis einen Faktor 10.
Die Längsabmessung des Sekundärgasstromes und/oder des Primärgasstromes ist stromabwärts gesehen bis zum Prozessbereich vorzugsweise zwi- sehen 0,1 m und 1,5 m gewählt.
In einer Ausführungsform weist wenigstens ein Primärgasstrom bzw. wenigstens eine Primäraus trittsöffnung einen im Wesentlichen rechteckigen und/oder langgestreckten und/oder langschlitzförmigen Strömungsquerschnitt auf. In einer anderen Aus führungs form ist der Strömungsquerschnitt wenigstens eines Primärgasstromes oder wenigstens einer Primäraustrittsöffnung in sich geschlossen um einen Innenraum verlaufend, insbesondere ringförmig, ausgebildet. Wenigstens eine Primäraus trittsöffnung ist bevorzugt als Düse ausgebildet.
Ein Sekundargasstrom kann in einer besonderen Aus führungs form im Innenraum innerhalb eines Primärgasstromes und ein weiterer Sekundargasstrom an der vom Innenraum abgewandten Außenseite des Primärgasstromes erzeugt werden, insbesondere in konzentrischer Anordnung. Ferner können wenigstens zwei Primärgasströme in wenigstens einem gemeinsamen Sekun- därgasstrom eingebettet oder von diesem umgeben sein.
Im Allgemeinen sind Mittel zum Erzeugen des wenigstens einen Konditioniergasstromes vorgesehen, die neben wenigstens eine Primäraustrittsöffnung als Austritt für den Primärgasstrom und wenigstens einer Sekundäraus- trittsöffnung als Austritt für den Sekundargasstrom Zuleitmittel, insbesondere wenigstens einen Zuleitkanal, zum Zuleiten von Konditioniergas umfassen, wobei die Zuleitmittel mit der wenigstens einen Primäraustrittsöffnung und der wenigstens einen Sekundäraustrittsöffnung in Strömungsverbindung stehen oder bringbar sind.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Gruppe von mehreren Sekundäraustrittsöffnungen vorgesehen, die um die wenigstens eine oder eine Gruppe von Primäraustrittsöffnung(en) angeordnet sind. Wenigstens eine Gruppe von Sekundäraustrittsöffnungen kann sich dabei über einen im Wesentlichen von einem Rechteck begrenzten Bereich erstrecken und/oder im Wesentlichen in einer gemeinsamen Gruppenebene liegen, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Austrittsebene wenigstens einer Primäraustrittsöffnung liegt oder mit dieser Austrittsebene zusammenfällt oder geneigt, insbesondere senkrecht, zu einer Austrittsebene wenigstens einer Primäraustrittsöffnung ist.
Die Primäraustrittsöffnung(en) und die zugehörigen Sekundär aus tritts Öffnungen) wenigstens eines Konditioniergasstromes stehen mit einem gemeinsamen Zuleitkanal in Strömungsverbindung, so dass das Konditioniergas aus diesem Zuleitkanal sowohl den wenigstens einen Primärgasstrom als auch den wenigstens einen Sekundargasstrom des Konditioniergasstromes bildet. Es sind aber auch voneinander getrennte zugehörige Zuleitkanälen zum Zuleiten jeweils eines Konditioniergases möglich..
Die Mittel zum Erzeugen des Konditioniergasstromes umfassen zweckmäßi- gerweise wenigstens ein Gehäuse, in dessen Gehäusewandung wenigstens in einem Austrittsbereich die Primäraustrittsöffnung(en) und die Sekundäraustritts öffnung(en) gebildet sind. In einem vom Austrittsbereich verschiedenen, mit den Zuleitmitteln verbundenen oder an den Zuleitkanal angrenzenden Eintrittsbereich der Gehäusewandung sind in einer Ausführungsform wenigstens eine Primäreintritts Öffnung, die mit der oder den Primäraustritts öffnung(en) in Strömungsverbindung stehen oder bringbar ist, und wenigstens eine Sekundäreintrittsöffnung, die mit der oder den Sekundäraustritts öffnung(en) in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist, gebildet.
Es ist vorteilhaft, wenn der Strömungsquerschnitt der Primäreintrittsöff- nung(en) und/oder der Sekundäreintrittsöffnung(en) und dadurch der Volumenstrom des durchtretenden Konditioniergases mittels einer, insbesondere verschiebbaren, Mengeneinstelleinrichtung einstellbar ist.
Im Gehäuse kann wenigstens ein Primärströmungskanal gebildet sein, der die Primäreintrittsöffnung(en) mit der oder den Primäraustrittsöffnung(en) verbindet und in dem vorzugsweise Strömungsgleichrichter zur Gleichrichtung und/oder Vergleichmäßigung der Strömung angeordnet oder anorden- bar sind.
Das Gehäuse weist vorzugsweise an entgegengesetzten Seiten des Primär- strömungskanals zwei, insbesondere im Wesentlichen symmetrisch zum Primärströmungskanal ausgebildete, Gehäuseteile auf, an deren Außenwänden sowohl die Sekundäreintrittsöffnung(en) als auch die Sekundäraustrittsöff- nung(en) angeordnet sind und in denen jeweils ein Sekundärströmungskanal
ausgebildet ist, der die Sekundäreintrittsöffnung(en) mit der oder den Se- kundäraustrittsöffnung(en) verbindet.
Ferner kann innerhalb des Gehäuses im Strömungsweg zwischen der oder den Sekundäreintrittsöffnung(en) und der oder den Sekundäraustrittsöff- nung(en) wenigstens ein Vorverteiler mit einer Vielzahl von Durchtrittöffnungen angeordnet sein.
Der oder jeder Primärgasstrom und/oder der oder jeder Sekundargasstrom sind im Allgemeinen im Wesentlichen stationär, also zeitlich konstant, während des Konditionierens.
Mit dem Konditioniergasstrom wird im Allgemeinen wenigstens eine Kondi- tioniergröße in dem zugeordneten Prozessbereich eingestellt, insbesondere der Feuchtegehalt und/oder die Temperatur und/oder die Reinheit und/oder die Keimfreiheit und/oder die Zusammensetzung der Gasatmosphäre im Prozessbereich. Die Konditioniergröße(n) im wenigstens einen Primärgasstrom und im zugehörigen wenigstens einen Sekundargasstrom des Konditioniergasstromes sind im Wesentlichen gleich eingestellt, können aber auch zueinander verschieden eingestellt sein.
Eine bevorzugte Anwendung oder Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung ist bei einem Textilerzeugungsprozess ist und/oder zum Konditiomeren eines Prozessbereich an oder innerhalb einer Textilmaschine, insbe- sondere einer Webmaschine, vorzugsweise im Bereich der Webketten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung:
FIG 1 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zum Konditiomeren zweier Prozessbereiche mit jeweils einem Konditioniergasstrom, FIG 2 eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Konditioniergasstromes zum Konditiomeren eines Prozessbereiches in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Darstellung,
FIG 3 eine Aus führungs form einer Vorrichtung zum Erzeugen eines aus mehreren konzentrischen Primärgasströmen und Sekundärgasströmen bestehenden Konditioniergasstromes in einer Ansicht von unten, FIG 4 die Ausführungsform gemäß FIG 3 in einer längs der Strömungsrichtung geschnittenen Darstellung und
FIG 5 eine vergrößerte Ansicht des Austrittsbereichs des Primärgasstromes der Vorrichtung gemäß FIG 2.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in den FIG 1 bis 5 mit den- selben Bezugszeichen versehen.
In der Ausführungsform gemäß FIG 1 ist ein Zuleitkanal 7 einer Konditio- niervorrichtung gezeigt, der horizontal verläuft und durch den in Richtung des dargestellten Pfeils ein Konditioniergas 6 zugeleitet wird, das mit einer Konditioniergröße K konditioniert ist. An der Unterseite des Zuleitkanals 7 sind oberhalb zweier getrennter Prozessbereiche 5 und 5' einer nicht weiter dargestellten Prozessanlage, in denen Prozesse oder Teilprozesse durchgeführt werden, jeweils ein Gehäuse 10 bzw. 10' der Konditioniervorrichtung angeordnet.
An einer dem Zuleitkanal 7 zugewandten Oberseite des Gehäuses 10 und 10' sind Eintritts Öffnungen gebildet, durch die Konditioniergas 6 in das Gehäuse 10 bzw. 10' eintreten kann. Beim Gehäuse 10 sind eine Primäreintrittöffnung mit 23 und Sekundäreintrittsöffnungen mit 26 bezeichnet. Bei dem Gehäuse 10' sind die Eintrittöffnungen nicht weiter spezifiziert. An einer nach unten gerichteten Unterseite der Gehäuse 10 bzw. 10' sind Austrittsöffnungen vorgesehen, aus denen das Konditioniergas 6 nach unten zu dem zugehörigen Prozessbereich 5 bzw. 5' hin austritt. Diese Austritts Öffnungen umfassen in FIG 1 jeweils eine zentrale Primäraustrittsöffnung 13 bzw. 13' und diese Primäraustrittsöffnung 13 bzw. 13' umgebende Sekundäraustrittsöffnungen 14 bzw. 14' am Gehäuse 10 bzw. 10'.
Die Primär ein trittsöffnung 23 an der Oberseite des Gehäuses 10 ist zur Weiterleitung des aus dem Zuleitkanal 7 durch sie durchtretenden Konditionier- gases 6 zur Primäraustrittsöffnung 13 hin mit der Primäraustrittsöffnung 13 an der Unterseite des Gehäuses 10 über einen zentralen schlitzförmigen Pri-
märströmungskanal 15 verbunden und weist gemäß FIG 1 dieselbe Breite auf wie die Primäraustrittsöffnung 13. Die Sekundäreintrittsöffnungen 24 des Gehäuses 10 sind mit den Sekundäraustrittöffnungen 14 über einen oder mehrere Sekundärströmungskanäle 16 zum Weiterleiten des Konditionierga- ses 6 verbunden.
Die Strömungsführung und Gestaltung der Auslässe für das Konditioniergas 6 im Gehäuse 10 bzw. 10' sind nun so gewählt, dass aus der Primäraustrittsöffnung 13 bzw. 13' ein schnell fließender Primärgas ström 3 bzw. 13' aus- tritt, der gemäß der mit einem Pfeil gekennzeichneten Strömungsgeschwindigkeit VP bzw. VP' nach unten auf den Prozessbereich 5 bzw. 5' gerichtet ist, und aus den vielen kleinen Sekundäraustrittsöffnungen 14 bzw. 14' ein Sekundargasstrom 4 bzw. 4' austritt, der den Primärgasstrom 3 bzw. 3' ringsum umgibt und mit einer wesentlich geringeren Strömungsgeschwindig- keit VS bzw. VS' strömt als der Primärgasstrom 3 bzw. 3'.
Der Primärgasstrom 3 wird durch Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit VP in Abhängigkeit von dem verwendeten Konditioniergas 6 als turbulente Strömung eingestellt. Die Primäraustrittsöffnung 13 und die Primäreintritts- Öffnung 23 bilden vorzugsweise zusammen mit dem sie verbindenden Pri- märströmungskanal 15 eine Düse, insbesondere eine Schlitzdüse. Der den Primärgasstrom 3 umgebende Sekundargasstrom 4 wird als diffuse Strömung oder wenigstens teilweise laminare Strömung erzeugt. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit VS bzw. VS' des Sekundärgasstromes 4 bzw. 4' wird insbesondere aufgrund des hohen Strömungswiderstands der Sekundäraustrittsöffnungen 14 bzw. 14' und der Verwirbelung im Sekundärströmungskanal 16 niedrig gehalten und insbesondere kleiner als VP bzw. VP'.
Die Strömungsgeschwindigkeit VP des Primärgasstromes 3 wird üblicherwei- se zwischen 6 m/s und 20 m/s eingestellt. Die Strömungsgeschwindigkeit VS des Sekundärgasstromes 4 liegt deutlich darunter, üblicherweise bei 0,1 m/s bis 2 m/s.
Aufgrund seiner hohen Strömungsgeschwindigkeit VP bzw. VP' führt der Primärgasstrom 3 bzw. 3' den langsameren Sekundargasstrom 4 bzw. 4' infolge der dadurch bewirkten Sogwirkung oder Induktion mit, so dass der
Sekundargasstrom 4 bzw. 4' trotz seines zunächst wesentlich ungerichteteren Charakters dennoch eine Richtcharakteristik erhält und im Wesentlichen parallel zum Primärgasstrom 3 bzw. 4' mitgeführt wird.
Der Primärgasstrom 3 bzw. 3' bleibt aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit VP bzw. VP' relativ gebündelt oder divergiert nur wenig. Der Sekundargasstrom 4 bzw. 4' konvergiert zunächst aufgrund der strömungsdynamischen Bedingungen bis zu einem Verengungsbereich 20 bzw. 20' und weitet sich dann wieder auf (oder: divergiert). Der aus Primärgas- ström 3 bzw. 3' und Sekundargasstrom 4 bzw. 4' zusammengesetzte Konditioniergasstrom 2 bzw. 2' wird nun so eingestellt, dass die Verengungsstelle oder der Verengungsbereich 20 bzw. 20' im Prozessbereich 5 bzw. 5' zu liegen kommt, die Länge 1 bzw. 1' des Konditioniergasstromes 2 bzw. 2' von den Austrittsöffnungen 13 bzw. 13' und 14 bzw. 14' in Strömungsrichtung zum Prozessbereich 5 bzw. 5' also einen konvergierenden Bereich des Sekundärgasstromes 4 bzw. 4' abdeckt. Den Prozessbereich 5 bzw. 5' in den fokussierten Bereich bzw. Verengungsbereichs 20 bzw. 20' des Konditioniergasstromes 2 bzw. 2' zu legen hat den Vorteil einer genaueren Einstellung der Konditioniergröße K. Der Verengungsbereich 20 stellt in den meis- ten Anwendungen den maximalen Abstand 1 bzw. 1' zwischen Luftauslass und Prozessbereich 5 dar, bei dem die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten VP und VS von Primärgasstrom 3 und Sekundargasstrom 4 noch wirksam werden.
Der Druckunterschied zwischen dem Zuleitkanal 7 und dem stromabwärts gelegenen Bereich, in den der Konditioniergasstrom 2 bzw. 2' strömt, insbesondere im Prozessbereich 5 bzw. 5' wird typischerweise zwischen 100 Pa und 500 Pa.
eingestellt und ist abhängig von der konkreten Aus führungs form der Strömungsführung und der Strömungsauslässe im Gehäuse 10 bzw. 10' sowie den gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten VP bzw. VP' und VS bzw. VS' für den Primärgasstrom 3 bzw. 3' und den Sekundargasstrom 4 bzw. 4'.
Es wird also ein Doppelgasstrom mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten mit einer innenliegenden Schlitzdüse und äußerem, die Schlitzdüse umgebenden Diffusauslass erzeugt. Der Primärgasstrom 3 bzw. 3' dient als Stützstrahl für den Sekundargasstrom 4 bzw. 4'. Durch die hohe Strömungs- geschwindigkeit VP bzw. VP' des Primärgasstromes 3 bzw. 3' reinigt dieser den angeblasenen Prozessbereich 5 bzw. 5' und darin befindliche Prozessan- lagenteile oder Maschinenteile oder zu verarbeitende Produkte von Staubablagerungen. Ferner stabilisiert der Primärgas ström 3 bzw. 3' die eingestellte Richtung des gesamten Konditioniergasstromes 2 bzw. 2' und erhöht die Eindringtiefe des ihn umgebenden, diffusen Sekundärgasstromes 4 bzw. 4'. Der diffuse und mit geringer Strömungsgeschwindigkeit VS austretende Sekundargasstrom 4 verhindert dagegen die Induktion von nicht konditionier- ter Umgebungsluft 28 und vermindert insbesondere den Eintritt von Staubpartikeln aus der Umgebungsluft 28 in den Konditioniergasstrom 2 bzw. 2'.
Wie in FIG 1 angedeutet, können beliebig viele Prozessbereiche 5, 5' oder Maschinenzonen durch in der Vorrichtung integrierte Verteilorgane wie die Gehäuse 10 bzw. 10' mit konditioniertem Gas versorgt werden.
FIG 2 zeigt nun eine konkrete Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Konditiomeren eines Prozessbereiches 5 mit einem langgestreckten Gehäuse 10 zum Erzeugen eines langgestreckten Konditioniergasstromes 2. Das Gehäuse 10 umfasst zwei symmetrisch bezüglich einer Mittelebene M (die in FIG 2 nur als Mittelachse M im vorderen Querschnitt dargestellt ist) ange- ordnete und ausgebildete Gehäuseteile 17 und 18, die im Bereich der Mittelebene M durch einen PrimärstrÖmungskanal 15, der als Längsschlitz ausgebildet ist, voneinander getrennt sind.
Es ist wieder ein Zuleitkanal 7 für Konditioniergas 6 oberhalb des Gehäuses 10 angeordnet. Auf den dem Zuleitkanal 7 zugewandten oberen Flachseiten der Gehäuseteile 17 und 18 ist eine den PrimärstrÖmungskanal 15 überdeckende, plattenförmige Mengeneinstelleinrichtung 30 angeordnet. Die beiden Gehäuseteile 17 und 18 werden mit den Seitenteilen des Gehäuses verbunden oder integriert.
Die Mengeneinstelleinrichtung 33 umfasst eine zentrale, oberhalb des Pri- märströmungskanals 15 zwischen den beiden Gehäuseteilen 17 und 18 verlaufende Schlitzreihe mit linear hintereinander und unter Abstand zueinander angeordneten schlitzförmigen Primär ein tritts Öffnungen 23 und an beiden Seiten der Reihe der Primär eintritts Öffnungen 23 jeweils eine dazu parallele Reihe von voneinander beabstandeten hintereinander angeordneten Sekundäreintrittsöffnungen 24. Die Sekundäreintrittsöffnungen 24 sind in FIG 2 rund und mit jeweils einer Stauplatte 34 versehen. Über die geöffneten Sekundäreintrittsöffnungen gelangt von dem Zuleitkanal 7 eine durch den Strömungsquerschnitt dieser offenen Sekundäreintrittsöffnungen 24 festgelegte Menge (Volumenstrom oder Massenstrom) von Konditioniergas 6 in jeweils einen Sekundärströmungskanal 16 innerhalb des zugehörigen Gehäuseteils 17 und 18, wie durch die Pfeile teilweise angedeutet.
Das durch die Sekundäreintrittsöffnungen 24 eingetretene Konditioniergas 6 wird durch einen, insbesondere als Lochblech ausgebildeten, Vorverteiler 19 mit einzelnen Öffnungen in einen weiteren Sekundärströmungsraum 36 innerhalb des Gehäuseteils 17 bzw. 18 geführt und gelangt anschließend über an der seitlichen und unteren Außenwand des Gehäuses 10 bzw. der Gehäu- seteile 17 und 18 der Gehäusewandung 11 angeordnete Sekundäraustrittsöffnungen 14 als Sekundargasstrom 4 nach außen, wie durch die Strömungspfeile angedeutet.
Die durch die Primäreintrittsöffnungen 23 aus dem Zuleitkanal 7. einströ- mende Strömung des Konditioniergases 6 wird in dem PrimärstrÖmungskanal 15 ausgerichtet und strömt in einer fest durch den PrimärstrÖmungskanal 15 vorgegebenen Richtung, die im Beispiel der FIG 2 nach unten, das heißt parallel zur Schwerkraft, gerichtet ist, aus der Primäraustrittsöffnung 13 als Primärgas ström 3 aus. In dem PrimärstrÖmungskanal 15 sind vorzugsweise Gleichrichter angeordnet, die die Strömung entlang der Hauptströmungsrichtung gleichrichten, beispielsweise eine Anordnung von nebeneinander angeordneten, beispielsweise rechteckigen Rohren, die durch Wände voneinander getrennt sind.
Die Mengeneinstellung erfolgt vorzugsweise durch Verschieben der Mengeneinstelleinrichtung 33, und zwar beim Sekundargasstrom 4 in Längsrichtung
und beim Primärgasstrom 3 in Querrichtung und die dadurch bewirkte Veränderung des Strömungsquerschnittes der Sekundäreintritts Öffnungen 24 bzw. Primäreintrittsöffnungen 23.
FIG 5 zeigt den Austritt des Primärgasstromes 3 aus der Primäraustrittsöffnung 13 gemäß FIG 2 in einer vergrößerten und detaillierteren Ansicht.
Der Primärgasstrom 3 wird gemäß FIG 2 und 5 unmittelbar nach Austreten aus der Primäraus trittsöffnung 13 in einen inneren Primärteilstrom 31 und in einen äußeren Primärteilstrom 32 aufgeteilt. Der innere Teilstrom 31 strömt durch einen sich an die Primäraustrittsöffnung 13 anschließenden Primärteilstromkanal 27, im Beispiel der FIG 2 nach unten, entlang seiner Hauptströmungsrichtung weiter und tritt dann versetzt zu dem zugleich an der Außenseite des Primärteilstromkanals 27 entlang strömenden äußeren Teilstrom 32 an dem von der Primäraustrittsöffnung 13 abgewandten Mündungsbereich oder Primärteilstromaustritt 29 aus und vereinigt sich dann wieder mit dem äußeren Teilstrom 32 zu einem einheitlichen Primärgas ström 3. Die diffus aus den Sekundäraustrittsöffnungen 14 ausgetretene Strömung des Konditioniergases 6 bildet einen (diffusen) Sekundargasstrom 4, der von der Richt- wirkung des Primärgasstromes 3 ebenfalls nach unten ausgerichtet wird und den Primärgasstrom 3 einhüllt. Die Kombination aus Primärgasstrom 3 und 4 bildet wieder einen Konditioniergasstrom 2, der, insbesondere im Bereich der Verengung 20, dem zu konditionierenden Prozessbereich 5 zugeführt wird.
Neben der in FIG 2 dargestellten schlitzförmigen Primäraustrittsöffnung 13 und der entsprechend langgestreckten rechteckigen Strömungsführung des Primärgasstromes 3 und des gesamten Konditioniergasstromes 2 sind auch andere Topologien des Konditioniergasstromes 2 mit unterschiedlich ange- ordneten oder unterschiedlichen Anzahlen von Primärgasströmen und Sekundärgasströmen möglich.
FIG 3 und 4 zeigen in zwei verschiedenen Ansichten ein Aus führungs bei- spiel mit konzentrisch angeordneten Primärgasströmen und Sekundärgas- strömen bzw. Primäraustrittsöffnungen und Sekundäraustrittsöffnungen.
Aus einer zentralen Primäraus trittsöffnung 13 tritt durch einen PrimärstrÖmungskanal 15 geströmtes Konditioniergas 6 als zentraler Primärgasstrom 3 aus. Die zentrale Primäraustrittsöffnung 13 und der zentrale Primärgasstrom 3 haben einen im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Querschnitt. Die Pri- märaus trittsöffnung 13 ist umgeben von einer Vielzahl von Sekundäraustrittsöffnungen 21, die einen den zentralen Primärgasstrom 3 umgebenden ersten Sekundargasstrom 4 erzeugen, der einen im Wesentlichen ringförmigen Strömungsquerschnitt hat.
Um die Sekundäraustrittsöffnung 21 ist nun wiederum konzentrisch zur zentralen Primäraustrittsöffnung 13 eine Ringspaltöffnung oder in sich geschlossene Primäraustrittsöffnung 12 vorgesehen. Die Primäraustrittsöffnung 12 ist über einen ringförmigen PrimärstrÖmungskanal 25 mit dem Zuleitkanal 7 verbunden und erzeugt einen ringförmigen Primärgasstrom 8, der den inneren Sekund rgasstrom 4 umschließt. Dieser zweite Primärgasstrom 8 wird nun wiederum von einem äußeren Sekundargasstrom 9 umhüllt, der mittels die zweite Primäraustrittsöffnung 12 umgebenden äußeren Sekundäraustrittsöffnungen 22 erzeugt wird. Die äußeren Sekundäraustrittsöffnungen 22 sind ähnlich wie in FIG 2 über jeweils einen Sekundärströmungskanal 26 im Gehäuse 10 und nicht weiter bezeichnete Eintrittsöffnungen und Sekundä teintritts Öffnungen mit dem Zuleitkanal 7 verbunden.
Bei dieser Aus führungs form können die beiden Primärgasströme 3 und 8 verschiedene Bereiche im Prozessbereich 5 abdecken und eine verbesserte Reinigungswirkung oder Abblaswirkung erzielt werden. Außerdem wird der innere Sekundargasstrom 4 zwischen den beiden Primärgasströmen 3 und 8 sehr gut geführt und kann somit eine praktisch verlustfreie oder praktisch nicht abgeschwächte Konditionierung im Prozessbereich 5 bewirken.
Der Primärteilstromkanal 27 kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform um ein Drehgelenk oder Drehlager schwenkbar sein. Die Schwenkachse ist dabei im Bereich der Primäraustrittsöffnung 13 angesiedelt. Dadurch ist es möglich, den Primärgasstrom 3 in einem Raumwinkelbereich zu schwenken und dadurch diesen Bereich mit dem Primärgasstrom 3 zu beströmen. Somit kann ein größerer Bereich im Prozessbereich 5 mit der Konditionier- wirkung des Primärgasstromes 3, beispielsweise zum Abblasen von Staub,
beaufschlagt werden. Der Sekundargasstrom 4 wird dabei durch die Richtstrahlcharakteristik des Primärgasstromes 3 bei der Schwenkbewegung mitgeführt.
Auch in der Aus führungs form gemäß FIG 3 und 4 wäre es auch möglich, einen Primärteilstromkanal wie in FIG 2 als Verlängerung des Primärströ- mungskanals 15 vorzusehen. In dieser Aus führungs form könnte der Primärteilstromkanal auch in einem Kugelgelenk oder dergleichen in zwei Winkelrichtungen, also sphärisch in einem Raumwinkelbereich geschwenkt werden.
Das für das Konditioniergas 6 verwendete Gas ist in allen Aus führungs formen in der Regel Luft oder ein der Zusammensetzung von Luft sehr ähnliches Gas, wobei üblicherweise Luft aus einem Außenraum oder der Erdatmosphäre entnommen, gereinigt und nach Beaufschlagung mit der Konditio- niergröße (Konditionierung) in den Zuleitkanal 7 geleitet wird.
Die mit dem Konditioniergasstrom 2 gemäß der Erfindung, insbesondere in den dargestellten Aus führungs formen, ermöglichte Konditionierung eines Prozessbereiches 5 oder einer prozessrelevanten Zone wird abhängig von dem in diesem Prozessbereich 5 ablaufenden Prozess, insbesondere den dort durchlaufenden Produkten oder einzustellenden Prozessbedingungen (Prozesskonditionen), gewählt und kann prinzipiell jede mit einem Gasstrom erreichbare Konditionierung eines Prozesses oder eines Prozessbereiches sein.
Mögliche Konditionierungen und zugehörigen Konditioniergrößen, die einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden können, sind:
• Das Befeuchten oder Trocknen eines Prozessbereiches oder Produktes in diesem Prozessbereich. Konditioniergröße ist dann der Flüssig- keitsgehalt, insbesondere Wassergehalt, in dem Konditioniergas und dem Prozessbereich, insbesondere die absolute oder relative Feuchte. • Das Entstauben von Oberflächen von Anlagen oder Maschinenteilen oder Prozessprodukten oder -Vorprodukten. Konditioniergröße ist hier die Staubkonzentration an den Oberflächen oder die Strömungs- geschwindigkeit des den Staub abblasenden Gasstromes.
Das Kühlen oder Erwärmen eines Prozessbereiches. Konditioniergröße ist dann die Temperatur im Prozessbereich.
Das Einstellen einer bestimmten Gasatmosphäre. Konditioniergröße ist dann die Zusammensetzung des Konditioniergases aus verschiedenen Gasen oder Elementen.
Bezugszeichenliste
1 Konditioniervorrichtung
2 Konditioniergasstrom
3, 3' Primärgasstrom
4, 4' Sekund rgasstrom
5, 5' Prozessbereich
6 Konditioniergas
7 Zuleitkanal
8 Primärgasstrom
9 S ekundärga s s trom
10, 10' Gehäuse
11 Gehäusewandung
12 Primäraustrittsöffnung
13, 13' Primäraustrittsöffnung
14, 14' Sekundäraustritts Öffnungen
15 PrimärstrÖmungskanal
16 Sekundärströmungskanal
17, 18 Gehäuseteil
19 Vorverteiler
20, 20' Verengung
21, 22 Sekundäraustrittsöffnungen
23 Primäreintrittsöffnungen
24 S ekundär ein tritts ö f fnungen
25 PrimärstrÖmungskanal
26 Sekundärströmungskanal
27 Primärteilstromkanal
28 Umgebungsluft
29 Primärteilstromaustritt
30 Mengeneinstelleinrichtung
31 ,32 Teilstrom
34 Stauplatte
36 Sekundärströmungsraum
VS Strömungsgeschwindigkeit
VP S trömungsges chwindigkeit
K Konditioniergröße
1, 1' Länge