Umluft-Dunstabzugshaube

Abstract

 Eine Umluft-Dunstabzugshaube, z.B. für Kochstellen, wird so betrieben, daß ein Luftvorhang über längliche Schlitze der Haube, die auf drei Seiten bzw. bei Kochinseln auf vier Seiten ausgebildet sind, in Form von lokalebenen Freistrahlen nach abwärts auf den Rand der Arbeitsfläche gerichtet. An der Auftreffstelle auf der Arbeitsfläche wird der Luftvorhang abgelenkt, aufgestaut und als dynamischer Aufstrom nach innen umgelenkt, wo er dem Ansaugstrom beigemischt wird. Die Geschwindigkeit des dynamischen Aufstromes ist so bemessen, daß sie ein Vielfaches der Geschwindigkeit der Ansaugströmung an der Arbeitsfläche beträgt (Fig. 2).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Umluft-Dunstabzugshaube nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Umluft-Dunstabzugshaube nach dem Oberbegriff des Anspruches 2. Eine derartige Umluft-Dunst-.. abzugshaube wird in Verbindung mit Küchenherden, Kochstellen, oder anderen Dunst- und Staubquellen eingesetzt.

[0002] Zur Beseitigung von Dämpfen, Dunststoffen, Staub oder sonstigen Schadstoffen werden in Küchen oder anderen, z.B. gewerblichen Arbeitsräumen, über den Herden oder Kochstellen bzw. über den Staub- und Schadstoffquellen Abzugshauben vorgesehen. Diese Abzugshauben sind mit Filtern an Sauggebläsen und Luftführungskanälen ausgerüstet und blasen bei fehlendem Luftabzugskanal die gefilterte Luft über eine oder mehrere Ausblaseöffnüngen in den Arbeitsraum zurück. Dieser Betrieb wird als Umluftbetrieb bezeichnet.

[0003] Bei den bekannten Umluft-Dunstabzugshauben wird die gefilterte Luft über eine Umluftöffnung im Haubengehäuse, die üblicherweise schräg nach oben zeigt, in den Arbeitsraum geblasen. Die Fläche des Ansaugfilters, das in der Regel dem Gebläse vorgeschaltet ist, beträgt das ca. 20 - 30fache der Umluftöffnung. Vom Ansauggebläse wird ein Fördervolumen bis zu 500 cbm/h gefordert, das naturgemäß ein erhebliches Strömungsgeräusch verursacht. Die Tendenz geht bei derartigen Abzugshauben in Richtung noch höherer Fördervolumina.

[0004] Da der Abscheidegrad von Filtern nie 100 beträgt, werden bei derartigen Umlufthauben die nicht abgefilterten Luftverunreinigungen in den Arbeitsraum zurückgeblasen. Bei ungenügendem Filterabscheidegrad kann deshalb die Umlufthaube infolge der zwangsweise schnellen Umwälzung der Raumluft eine beschleunigte Dunstausbreitung zur Folge haben.

[0005] Da die Zuströmgeschwindigkeit v zur Abzugshaube näherungsweise mit dem Quadrat des Abstandes r von der Ansaugfläche abnimmt (v x,l/r²), ist eine sehr hohe Luftleistung erforderlich, damit schnell aufsteigende Dunstpartikel von der Ansaugströmung in die Abzugshaube mitgenommen werden. Eine weitere Steigerung der Gebläseleistung ist jedoch aus Lärmgründen nicht akzeptabel, so daß bei den herkömmlichen Abzugshauben ein erheblicher Teil des Dunstes direkt in den umgebenden Arbeitsraum entweichen kann.

[0006] Diese Nachteile werden teilweise durch Erzeugung eines Luftschleiers zwischen Abzugshaube und Herdoberfläche erreicht. So bezieht sich die DE-OS 22 59 670 auf eine Ablufthaube mit Luftschleier, bei der die vom Herd abgesaugte Luft teilweise über einen Abzugskanal ins Freie abgeführt wird und eine durch des Absauggebläse unter Überdruck gehaltente Druckkammer einen er Luftschleier wird hierbei durch den Sog der Zuluft nach innen und oben mitgenommen. Das Gebläse muß so stark bemessen werden, daß der Luftschleier wenigstens bis zur Herdoberseite reicht, um seine Sperrfunktion zu erfüllen, und daß gleichzeitig die Druckkammer unter so hohem Überdruck gehalten wird, daß der Luftschleier ausgebildet wird. Das Gebläse saugt den Zuluftstrom (Dunst über der Herdfläche) an und führt diese Zuluft zu einem erheblichen Teil durch die Abzu^gsöffnung ins Freie. Bei dieser bekannten Ablufthaube mit Luftschleier sind am Haubenrand eine Vielzahl von Löchern vorgesehen, die in ihrer Gesamtheit einen mantelförmigen Luftschleier auf drei Seiten des Herdes erzeugen. Der durch diese Löcher hindurch erzeugte Luftschleier besteht aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, parallelen, runden Freistrahlen. Die Strömungsenergie des Luftschleiers wird in Höhe der Herdoberfläche etwa gleich Null, so daß die Ansaugung durch das Gebläse eine Umlenkung zur und eine Aufwärtsbewegung zusammen mit den Zustrom ergibt. Die Geschwindigkeit des Zustromes mit der Schleierlu,ft,wird deshalb ausschließlich durch die Saugleistung des Gebläses bestimmt.Die Leistung des Gebläses dieser Ablufthaube ist sehr hoch bemessen, d. h. daß eine große Luftmenge umgewälzt und dabei zwangsweise ein starkes Geräusch in Kauf genommen werden muß.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Umlufthaube mit möglichst geringer Gebläseleistung bzw. Fördermenge und möglichst großer Effektivität zu erzielen, die Haube insbesondere mit wesentlich niedrigerer Bauhöhe als bei bekannten, vergleichbaren Hauben herstellen zu können, die Strömungsgeräusche in Vergleich zu bekannten Hauben wesentlich geringer zu halten, die zu reinigende Luft rascher als bisher umzuwälzen und. den Austritt von Primärdunst aus dem Ansaugbereich in den Arbeitsraum zu verhindern.

[0008] Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 bzw. bei einer gattungsgemäßen Dunstabzugshaube mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 2 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0009] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Umluft-Dunstabzugshaube wird die Ansaugwirkung des Gebläses erheblich unterstützt, so daß damit die Gebläseleistung außerordentlich gering gehalten werden kann und aufgrund des geringeren Luftdurchsatzes die Strömungsgeräusche so weit verringert werden können, daß das im Betrieb der Haube auftretende Geräusch nicht mehr als störend empfunden wird. Durch den zusätzlichen Aufstrom und die Unterstützung der Ansaugwirkung des Gebläses wird ferner erreicht, daß die den Aufstrom bildende Abluft mit ihrem Restdunst nicht in den Küchenbereich gelangt, sondern den Herd überstreicht und dabei zusätzlich Dunst nach oben in die Ansaugfläche der Haube fördert. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird insbesondere auch darin gesehen, daß die vom Gebläse zu fördernde Luftmenge nur innerhalb des Bereiches Haube - Dunstquelle umgewälzt wird, so daß abgesehen von der dadurch erzielbaren wesentlich geringeren Luftmenge, die umzuwälzen ist, ein außerordentlich kurzer Weg der umzuwälzenden Luft erreicht wird, wodurch eine genau definierte und besonders effektive-Rezirkulation stattfindet.

[0010] Wesentlich für die einwandfreie Arbeitsweise der Umluft-Dunstabzugshaube nach der Erfindung ist, daß zur Erzeugung des Luftvorhanges die Luft durch ebene längliche Schlitze anstatt durch eine Reihe von kleinen Löchern wie im Falle der DE-OS 22 59 670 ausgeblasen wird. Ein ebener länglicher Schlitz erzeugt einen ebenen Freistrahl, während eine Lochreihe eine Serie von runden Freistrahlen ergibt. Die Freistrahltheorie (Literaturstelle H. Schlichting, Grenzschichttheorie, Verlag G. Braun, Karlsruhe) besagt, daß der ebene Freistrahl im Vergleich zu runden Freistrahlen weniger schnell abgebremst wird, da der ebene Freistrahl eine geringere Reibungsoberfläche besitzt als der runde Freistrahl. Für den Geschwindigkeitsverlauf gilt:

Für den ebenen Freistrahl gilt

Für den runden Freistrahl gilt

[0011] Dabei ist x die Entfernung vom Abstrahlort, d die Schlitzhöhe bzw. der Lochdurchmesser, _Uo die Geschwindigkeit an der Stelle x = 0, und u(x) die Geschwindigkeit im Abstand x vom Schlitz bzw. von den Löchern jeweils längs der Strahlachse.

[0012] Zum Verständnis der Ausbildung des dynamischen Aufstromes und dessen Geschwindigkeit im Vergleich mit derZuströmgeschwindigkeit zu einer Saugöffnungwird nachstehend kurz auf die Theorie eingegangen.

[0013] Der dynamische Aufstrom bildet sich zwischen zwei Freistrahlen aus, die senkrecht auf eine ebene Fläche geblasen werden (Literaturstelle H. Hertel "Wandströmungen und Aufströme aus der Umlenkung von Freistrählgruppen" Fortschritt Berichte VDI-Zeitschrift, Reihe 12, Nr. 11, Juli 1966), siehe Figur 6. Die Ausströmgeschwindigkeit u_A ist proportional der Freistrahlgeschwindigkeit u(x) an der Staufläche, also u_A = k u(x). Die Zuströmung zu einer Saugfläche erfolgt aus dem gesamten umgebenden Raum. Die Zuströmgeschwindigkeit u_S(x) nimmt mit dem Abstand x rasch ab (Figur 7).

[0014] Eine Abschätzung des Verhältnisses von Aufstromgeschwindigkeit u_A zu Ansauggeschwindigkeit u_S ergibt:

Aufströmgeschwindigkeit u_A = k x u(x)

k = 0,5 bedeutet u_A = Halbwertgeschwindigkeit im Freistrahl, wobei k = empirischer Faktor

[0015] Für u(x) im ebenen Freistrahl gilt (Literaturstelle H. Schlichting "Grenzschicht- Theorie"):

, wobei u_o = Ausblasegeschwindigkeit, h=Schlitzbreite, 1=Schlitzlänge Für u_A ergibt sich:



, wobei V = Luftdurchsatz F_A = Abluftschlitzfläche = h.l Zuströmgeschwindigkeit u_S Für die Zuströmgeschwindigkeit zu einer Saugfläche gilt (Literaturstelle W.Pfeiffer, Absaugluftmengen von Erfassungseinrichtungen offener Bauart, Staub-Reinh. Luft (1982) Nr. 8, Seiten 303 - 308 ):

wobei F_s = Ansaugfläche V = Luftdurchsatz x = Abstand Geschwindigkeitsverhälthis uA/us:

[0016] Diese Gleichung zeigt, daß die Aufstromgeschwindigkeit mit dem Verhältnis von Saug- zu Ausblasefläche zunimmt. Entscheidend ist jedoch, daß das Geschwindigkeitsverhältnis bei zunehmenden Abstand der Staufläche x erheblich zunimmt. Dies ergibt sich daraus, daß die Ansauggeschwindigkeit u_S mit 1/x² abnimmt, während die Aufstromgeschwindigkeit u_A nur mit

abnimmt. Dies sei an einem Zahlenbeispiel, das typisch für die Anwendung bei Dunstabzugshauben ist, dargelegt:

[0017] Aus diesem Zahlenbeispiel ergibt sich, daß der dynamische Aufstrom über dem Herd eine Geschwindigkeit in Richtung auf die Abzugshaube liefert, die 46 mal größer ist als die reine Ansaugströmung. Selbst wenn die Aufstromgeschwindigkeit nur das 10,fache der Ansauggeschwindigkeit betragen sollte, übertrifft die Aufstromwirkung die Ansaugwirkung ganz entscheidend, so daß der mit der Erfindung erzielbare Effekt außergewöhnlich groß ist.

[0018] Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. l eine Querschnittsansicht längs der Linie I - I der Figur 2 einer Dunstabzugshaube nach der Erfindung mit angedeutetem Herd, in schematischer Darstellung

Fig. 2 eine Längsschnittansicht längs der Linie II - II der Figur 1 durch die Abzugshaube nach Figur 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht in einer Darstellung ähnlich der nach Figur 1 einer weiteren Ausführungsform einer Abzugshaube mit herausziehbarem Schirm, in schematischer Darstellung,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Darstellung nach Figur 3 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Geschwindigkeitsverlaufes in einem ebenen Freistrahl,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Ausbildung des dynamischesn Aufstromes zwischen zwei Freistrahlen,

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Ansaugströmung.

[0019] Oberhalb eines Kochherdes 1 bzw. einer Kochstelle bzw. einer Dunstquelle ist die Abzugshaube 2 im normalen Arbeitsabstand angeordnet. Über einen Filter 3 wird die Ansaugströmung 10 der Saugkammer 4 der Haube 2 und dem Gebläse 5 zugeführt. Das Gebläse fördert die gefilterte Luft in die Druckkammer 6. Aus der Druckkammer 6 der Haube 2 wird die Luft am unteren äußeren Umfangsrand der Haube durch eine vorderen Ausblaseschlitz 7 sowie durch zwei seitliche Ausblaseschlitze 8 nach unten gegen den Herd 1 geblasen.

[0020] Die Fläche der Ausblaseschlitze 8 beträgt bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung etwa 1/10 der Ansaugfläche des Filters 3. Die Neigung der Ausblaseschlitze 8 ist so gewählt, daß der Ausblasestrahl 11, der sich nach der Freistrahltheorie ausbreitet, beim Auftreffen auf die Arbeitsfläche des Küchenherdes eine Staulinie 12 bildet, die den Kochfeldbereich umschließt. Innerhalb dieser Staulinie, die in den Schnittzeichnungen nach den Figuren 1 - 3 als Staupunkt sichtbar ist, bildet sich der Aufstrom 13 aus, der die Ansaugwirkung des Gebläses erheblich unterstützt. An der Staulinie teilt sich der Ausblasemassenstrom in einen Anteil I, der im Aufstrom wieder der Haube zugeführt wird, und in den Anteil II, der in den Arbeitsraum gelangt, der aber durch die Ansaugwirkung des Gebläses den Bereich des Herdes bzw. der Dunstquelle nicht verläßt und fortlaufend im Rezirkulationsbetrieb wieder dem Aufstrom beigemischt wird.

[0021] Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der an der Haube 14 ein nach vorne ausziehbarer Schirm 15 angeordnet ist. Am unteren, vorderen Rand der Haube 14 ist ein Ausblaseschlitz 16 vorgesehen, der den vorderen Ausblasestrom 17 im Bereich des Schirmes 15 auf die Unterseite des Schirmes richtet. Aufgrund des Coanda-Effektes bildet sich dabei ein Wandstrahl 18 aus, in dem die Abluft der Unterseite des Schirmes bis zur Vorderkante des Schirmes und an der Unterseite anliegend entlangströmt und den Schirm an dessen Vorderkante als Freistrahl nach abwärts zum Herd verläßt. Vorzugsweise geschieht dies in der in Figur 4 näher dargestellten Weise. Der aus dem Gebläse 19 abfliessende Luftstrom 20 gelangt durch den Luftkanal 21 hindurch nach unten auf eine Umlenk-und Prallfläche 22, die den Luftstrom 20 umlenkt und als Wandstrahl 23 durch den Ausblaseschlitz 16 gegen die Unterseite des Schirmes 15 und entlang dessen Fläche bis zur Ablösekante 24 und dann nach unten als Freistrahl 17 gegen den Herd 1 richtet.

[0022] Die schematischen graphischen Darstellungen nach den Figuren 5, 6 und 7 sind in Verbindung mit den theoretischen Ausführungen weiter oben zu lesen und bedürfen keiner detailierten Erläuterung an dieser Stelle.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Umluft-Dunstabzugshaube für den Einsatz über einer Kochstelle oder einer entsprechenden Staub- oder Dunstquelle, bei dem mit Hilfe eines Haubengebläses mit Filter der Dunst von der Dunstquelle abgesaugt und in der Haube über Luftführungen zur erneuten Ansaugung und weiteren Reinigung wieder aus der Haube abgegeben wird, und bei dem vom unteren Umfangsrand der Haube ein den Dunststrom begrenzender Luftvorhang erzeugt wird, der ein Entweichen des Dunststromes aus den Bereich über der Dunstquelle nach außen verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftvorhang über längliche Schlitze in Form von lokal ebenen Freistrahlen bzw. in Form eines ebenen Freistrahles nach abwärts auf den Rand der Arbeitsfläche gerichtet wird, daß der Luftvorhang in einem kleinen Winkel zur Vertikalen geneigt aus den Schlitzen schräg nach unten und außen geblasen wird, daß der Luftvorhang von der Auftreffstelle auf der Arbeitsfläche abgelenkt, an der Arbeitsfläche aufgestaut, und der nach innen umgelenkte Teil als dynamischer Aufstrom (Fountain-Effekt) in den Ansaugstrom eingeführt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Aufstromes ein Vielfaches der Strömungsgeschwindigkeit des Ansaugstromes an der Einführstelle ist.

2. An der Wand oder Raumdecke befestigbare bzw. frei im Raum stehend angeordnete Umluft-Dunstabzugshaube für den Einsatz über einer Kochstelle oder einer entsprechenden Staub- oder Dunstquelle mit einem Ansauggebläse, einer Filteranordnung, einem Haubengehäuse mit Luftführungen und einer Vorrichtung zur Erzeugung eines von der Haube nach abwärts gerichteten Luftvorhanges, der ein Abströmen bzw. Entweichen des durch das Gebläse von der Dunstquelle angesaugten Dunstes ganz oder zumindest teilweise unterbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Haubenrand auf den Seiten der Haube (2; 14), die nicht durch die umgebenden Wände nach unten geschlossen sind, längliche Ausblaseschlitze (7; 24) aufweist, durch die das Gebläse (5; 19) einen lokalen, ebenen Freistrahl (11; 17) nach unten richtet, daß die Dimensionen der Dunstabzugshaube (2) in ihrer Projektion auf die Arbeitsfläche der Dunstquelle (1) kleiner sind als die der Arbeitsfläche, daß die Ebene der Ausblaseschlitze (7; 24) nach außen leicht schräg angestellt ist, derart, daß die austretenden ebenen Freistrahlen auf den Rand der Arbeitsfläche der Dunstquelle (1) gerichtet sind und damit eine Staulinie (12) auf der Arbeitsfläche ausbilden, und daß die Geschwindigkeit des dynamischen Aufstromes (13) (umgelenkter Ausblasestrahl in Richtung Abzugshaube) ein Vielfaches der Geschwindigkeit der Ansaugströmung (10) an der Arbeitsfläche ist.

3. Umluft-Dunstabzugshaube nach Anspruch 2, dadruch gekennzeichnet, daß die Ebene der Ausblaseschlitze (7, 8; 24) im Winkel von ca. 10 - 15° gegenüber der Ebene der Arbeits- ) fläche (1) geneigt ist.

4. Umluft-Dunstabzugshaube nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Staulinie (12) in unmittelbarer Nähe des Randes der Arbeitsfläche längs der Seitenränder und des Vorderrandes der Arbeitsfläche der Dunstquelle (1) ausgebildet ist.

5. Umluft-Dunstabzugshaube nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis von Ausblaseschlitzen (7; 24) zur Gesamtansaugfläche etwa 1:10 beträgt, bzw. daß das Flächenverhältnis von Eintrittsfläche ) zu Austrittsfläche der Dunstabzugshaube 1:10 beträgt.

6. Umluft-Dunstabzugshaube nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Ausblasstrahles (11) mindestens das 10fache der Geschwindigkeit der Ansaugströmung (10) beträgt.

7. Umluft-Dunstabzugshaube nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Aufstromes (13) mindestens das lOfache der Geschwindigkeit der Ansaugströmung (10) beträgt.

8. Umluft-Dunstabzugshaube nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunstabzugshaube (14) einen an sich bekannten ausziehbaren Schirm (15) aufweist, daß im Kanal (21) des Gebläses (19) eine Umlenk- und Prallvorrichtung (22) angeordnet ist, die die vom Gebläse (19) erzeugte Strömung (20) gegen die untere Fläche des Schirmes (15) richtet, und daß die Strömung (23) aufgrund des Coanda-Effektes an der Unterseite des Schirmes (15) entlang der Ablösekante (24) und als Freistrahl (17) nach unten gegen die Arbeitsfläche gerichtet ist.

9. Umluft-Dunstabzugshaube nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk- und Prallvorrichtung (22) eine gegenüber der Horizontalen leicht geneigte und gegen die Unterseite des Schirmes (15) gerichtete Platte ist.

Zeichnung