[0001] Die Erfindung betrifft eine Luftauslassdüse für eine Trennstrahlanlage, welche eine
Mehrzahl solcher Luftauslassdüsen umfasst, die zu einem Düsenstrang zusammengefasst
werden können, mit dem ein scharf gebündelter Luftstrom erzeugbar ist, der es erlaubt,
Raumbereiche lufttechnisch voneinander zu separieren, derart, dass ein gegen Wettereinflüsse
zu schützender Bereich auch bei relativ hohen Windgeschwindigkeiten "gegen das Wetter"
- abgeschottet werden, sei es zu dem Zweck, einen Wärmeaustausch zwischen dem zu schützenden
Bereich und einem Außenbereich zu verhindern, oder ein Eindringen luftgetragener Schadstoffe
oder unerwünschte Feuchtigkeit in den Schutzbereich zu verhindern, in dem z. B. Wartungsarbeiten
an Geräten oder Fahrzeugen oder Maßnahmen erster Hilfe in Katastrophen-oder nfallsituationen
möglich sein sollen.
[0002] "Trennstrahl"-Anlagen im vorgenannten Sinne unterfallen der Kategorie der sogenannten
Luftschleieranlagen und sollen mit einem besonders hohen Impuls der der Luftströmung
betrieben werden können, um unbeschadet einer wirksamen Abschottung zweier Raumbereiche
gegeneinander, gleichwohl mit einem vergleichsweise raumsparenden Aufbau der Anlage
das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
[0003] Es ist bekannt, Luftschleieranlagen mit Hilfe von Schlitzdüsen zu realisieren, die
sich über die gesamte Breite oder Höhe des zu erzeugenden Luftschleiers erstreckende
Düsenschlitze haben und hierfür stranggepresste Hohlprofile einzusetzen (
DE 44 15 079 A1), was jedoch bei sehr großen Anlagen - große Türhöhen und/oder Breiten - wegen der
entsprechend großen Länge der erforderlichen Schlitze sowohl herstellungstechnisch
- aus Stabilitätsgründen - schwierig ist als auch lufttechnische Probleme hinsichtlich
der Konstanthaltung von Betriebsdrücken über die Länge der Düsenschlitze hinweg aufwirft.
[0004] Desweiteren ist es üblich, Luftschleier, die Luftströme mit hohem Luftimpuls erfordern,
mit Hilfe von runden "Norm"-Düsen zu realisieren, die in diskreten Abständen über
die Breite bzw. Höhe des erforderlichen Trennstrahls verteilt angeordnet sind. In
solchen Fällen muss dann in der Regel mit relativ hohen Drücken und hohen Luft-Austrittsgeschwindigkeiten
gearbeitet werden, was in der Regel zu einer erheblichen Geräuschentwicklung führen
kann.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Luftauslassdüse der vorgenannten Art zu
schaffen, die gleichermaßen für die Ausbildung eines scharf gebündelten Luftstroms
mit großem Volumenstrom geeignet wie auch mit einer nur mäßigen Geräuschentwicklung
behaftet ist.
[0006] Diese Aufgabe wird in Verbindung mit einer Gestaltung, die auf einfache Weise eine
Stranganordnung einer Vielzahl von Luftauslassdüsen ermöglicht, erfindungsgemäß durch
einen Düsentyp gelöst, bei dem der Abstand a der beidseits der die zentrale Längsachse
des Düsenkanals enthaltenden Mittelebene des Düsenblocks verlaufenden breiteren Längsflächen
des insgesamt quaderförmigen Düsenblocks, mit denen dieser - in der Stranganordnung
der Düsen - an den jeweils benachbarten Düsenblöcken anliegt, deutlich kleiner ist
als der lichte Durchmesser D der Eintrittsöffnung des Beschleunigungsabschnittes der
Düse jedoch signifikant größer ist als der lichte Durchmesser d des zylindrischen
Austrittsabschnittes des Düsenkanals, der senkrecht zur Stirnfläche des Düsenblocks
verläuft, in der die Mündungsebene der Düse liegt.
[0007] Bei dieser Gestaltung der Luftauslassdüse können eine Vielzahl von Düsen zu einem
gedrängten Düsenstrang dadurch vereinigt werden, dass die Düsenkörper mit deckungsgleichen
Längsflächen ihrer Düsenblöcke aneinander anliegend angeordnet werden und auf geeignete
Weise aneinander befestigt werden, so dass insgesamt, der äußeren Form nach ein durch
die Düsenkörper gebildeter Stab mit rechteckigem Querschnitt entsteht, der von einer
Vielzahl von Düsenkanälen durchsetzt ist, wobei die Querschnitte der zylindrisch-rohrförmigen
Austrittsabschnitte geschlossen kreisrund berandet sind, während runde Abschnitte
der Öffnungsränder der Eintrittsöffnungen sich jeweils nur über Sektorbereiche erstrecken,
die beidseits einer gemeinsamen Mittelebene der Düsenblöcke, die die zentrale Längsachsen
der Düsenkanäle enthält, arkadenförmig aneinander anschließen, jeweils mit aufeinander
zuweisenden Spitzen, die ihrerseits wieder durch in erster Nährung parabel- bzw. hyperbel-ähnliche
Kanten miteinander verbunden sind, die in den Anlageebenen verlaufen, in denen einander
benachbarte Düsenkörper mit ihren breiteren Längsflächen aneinander anliegen.
[0008] Über diese kegelschnitt-ähnlich berandeten Öffnungsbereiche stehen die sich trichterförmig
zum rohrförmigen Auslassabschnitt des Düsenkanals hin verengenden, Eintrittsbereiche
der Düsen zwar in kommunizierender Verbindung miteinander, jedoch wird hierdurch nicht
eine unerwünschte Querströmung verursacht, sondern lediglich der nutzbare Eintrittsquerschnitt
der Düsen höchst effektiv ausgenutzt, so dass im Ergebnis der hohe Luftdurchsatz einer
Schlitzdüse mit dem für die Strahlstabilisierung günstigen Eigenschaften des rohrförmigen
Düsenauslasses kombiniert werden und bei hohem Luftdurchsatz gleichwohl ein geräuscharmer
Betrieb einer mit erfindungsgemäßen Luftauslassdüsen bestückten Luftschleieranlage
erzielt wird.
[0009] In den durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 6 angegebene Dimensionierungsrelationen
können die erfindungsgemäßen Luftauslassdüsen in einer Vielzahl von Auslegungen auf
einfache Weise realisiert werden.
[0010] Desweiteren sind durch die Merkmale der Ansprüche 7 bis 12 für eine Konfiguration
von Düsensträngen geeignete Gestaltungen der Düsen angegeben.
[0011] Durch die Merkmale des Anspruchs 13 ist schließlich ein Auslegungsbeispiel das für
eine Vielzahl von Einsatzfällen geeignet ist, im Einzelnen spezifiziert, dessen sinngemäße
Abwandlung die Anpassung erfindungsgemäßer Düsen an den jeweiligen Bedarf ohne weiteres
ermöglicht.
[0012] Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Luftauslassdüse und ihrer Einsatzmöglichkeiten
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung.
[0013] Es zeigen
- Fig. 1 a
- eine schematisch vereinfachte Ansicht und
- Fig. 1 b
- eine schematisch vereinfachte Draufsicht in Richtung des Pfeils Ib der Figl 1a einer
erfindungsgemäßen Trennstrahlanlage und
- Fig. 2a bis 2d
- schematisch vereinfachte, teilweise perspektivische Darstellungen, einer zur Realisierung
von Trennstrahlanlagen gemäß den Fig. 1 a und 1 b geeigneten Luftauslassdüsen.
[0014] Die in den Zeichnungsfiguren jeweils insgesamt mit 10 bezeichnete Luftauslassdüse
ist für einen Einsatz bei Luftschleieranlagen 11, wie durch die Fig. 1 a und 1 b veranschaulicht,
gedacht, die zur lufttechnischen Abtrennung eines Innenraumes einer lediglich schematisch
angedeuteten Halle 12 gegen den Außenraum des Hallengebäudes dient. Dadurch soll auch
dann, wenn das Tor 13/I und 13/r vollständig geöffnet ist, ein Wärmeaustausch zwischen
dem Innenraum 14 des Gebäudes 12 und dem dieses umgebenden Außenbereich vermieden
werden.
[0015] Zu diesem Zweck werden Düsenanordnungen verwendet, die einen möglichst konzentrierten,
weitreichenden Schleier-Luftstrom ergeben, der eine einer Trennwand zwischen benachbarten
Raumbereichen ähnliche Wirkung entfalten kann.
[0016] Demgemäß kommen bei dem zur Erläuterung gewähren Ausführungsbeispiel Luftauslassdüsen
10 zum Einsatz, die, für sich gesehen, eine Weitwurfcharakteristik haben, d. h. einen
Luftstrahl erzeugen, der mit zunehmendem Abstand von der Düsen-Austrittsöffnung eine
vergleichsweise geringe Aufweitung erfährt.
[0017] Die Düse 10 hat einen blockförmigen Düsenkörper, der die Grundform eines Quaders
aufweist, dessen - vier - Längskanten 18/1, 18/2, 18/3 und 18/4 sich zwischen den
Stirnflächen 19 und 21 erstrecken, in denen die Ränder der Düsenöffnungen 22 und 23
verlaufen, zwischen denen sich der insgesamt mit 24 bezeichnete, durchgehende Düsenkanal
erstreckt, dessen zentrale Längsachse 26 identisch mit der zentralen Längsachse der
Düse 10 insgesamt ist.
[0018] Die in den Längskanten 18/1 bis 18/4 des Düsenkörpers 17 jeweils rechtwinklig aneinander
anschließenden Längsbegrenzungsfläche des Düsenkörpers 17 haben, wie der Darstellung
der Fig. 2a entnehmbar, die unterschiedlichen Breiten a und ; die beiden Längsbegrenzungsflächen
der kleineren Breite a sind mit 27/1 und 27/2 bezeichnet, die breiteren Längsbegrenzungsflächen
der Breite H mit 28/1 und 28/2.
[0019] Der Düsenkanal 24 hat an der Lufteintrittsseite der Düse 10 einen sich von der Eintrittsöffnung
22 aus nach innen stetig verjüngenden, trichterförmigen Beschleunigungsabschnitt 29,
innerhalb dessen sich der "lichte" Querschnitt des Düsenkanals von einem dem Durchmesser
D der Eintrittsöffnung 22 entsprechenden maximalen Wert bis auf den dem kleineren
Durchmesser d der Austrittsöffnung 23 entsprechenden Betrag des Querschnitts des zylindrisch-rohrfiörmigen
Austrittsabschnitts 31 des Düsenkanals verjüngt. Der Beschleunigungsabschnitt 29 und
der Austrittsabschnitt 31 schließen im mittleren Bereich des Düsenblocks 17, gemäß
der Darstellung der Fig. 2c etwa in der Quermittelebene 32 des Düsenblocks glatt aneinander
an.
[0020] Der Düsenkörper 17 ist, soweit bislang erläutert, sowohl zu der Längsmittelebene
33, die zwischen den breiteren Längsbegrenzungsflächen 28/1 und 28/2 des Düsenblocks
verläuft, als auch zu der Längsmittelebene 34, die parallel zu den schmäleren Längsbegrenzungsflächen
27/1 und 27/2 des blockförmigen Düsenkörpers 17 verläuft, symmetrisch ausgebildet.
[0021] Bei dieser Symmetrie des Düsenkörpers 17 ergeben sich aufgrund der Durchmesser-Relationen
der Düsenöffnungen 22 und 23 im Vergleich zur Breite a der schmäleren Längsbegrenzungsfläche
27/1 und 27/2 kegelschnitt -ähnlich berandete Einbuchtungen 37/1 und 37/2 des trichterförmigen
Beschleunigungsabschnitts 29 des Düsenkanals 24, die scharfkantigschneidenartig ausgebildet
sind und in der Fig. 2c durch eine parabolscheitel- bzw. hyperbolscheitelförmige Kontur
und in der Darstellung der Fig. 2d durch geradlinig erscheinende Kanten 37/1 bzw.
37/2 repräsentiert sind.
[0022] Durch diese Gestaltung der des Düsenblocks ergibt sich, wenn mehrere Düsen mit ihren
breiteren Längsfläche 28/1 und 28/2 deckungsgleich miteinander zur Anlage gebracht
werden, im Bereich der Einbuchtungen 37/1 bzw. 37/2 ein sattelförmiger Verlauf der
Öffnungsränder der Düsen-Eintrittsöffnungen, der nur mit einer geringfügigen Reduktion
des Einströmquerschnittes einhergeht, jedoch die Ausnutzung der guten Strahlformung
durch den Auslassabschnitt 31 des Düsenkanals 24 belässt.
[0023] In einer typischen Gestaltung sind die Düsen 10 aus Aluminium gefertigt und mit den
folgenden beispielhaft erwähnten Dimensionen realisiert:
- Länge L des quaderförmigen Düsenkörpers 94 mm
- Breite H der breiten Längsbegrenzungsflächen 28/1 und 28/2 des Düsenkörpers 76 mm
- Abstand a der breiten Längsbegrenzungsflächen 28/1 und 28/2 60 mm
- Durchmesser D der eintrittsseitigen Öffnung 22 des Düsenkanals 70 mm
- Durchmesser d der austrittsseitigen Öffnung 23 des Düsenkanals 48 mm
- Länge IB des Beschleunigungsabschnitts des Düsenkanals 50 mm.
- Länge IA des Austrittsabschnitts 31 des Düsenkanals 44 mm.
[0024] In dem durch die Fig. 1 a und 1 b präsentierte Anwendungsfall sind beidseits eines
Hallentores 13, das eine typische Höhe um 4,5 m haben kann, Düsenstränge 40/1 und
40/2 angeordnet, die jeweils eine "vertikale" Reihe von ca. siebzig Düsen 10 haben,
die in fluchtender Anordnung ihrer vertikal verlaufenden schmalen Querkanten und mit
unmittelbarer Anlage der breiteren Längsflächen 28/1 und 28/2 übereinander angeordnet
sind.
[0025] Die die zentralen Längsachsen 26 der einzelnen Düsen 10 enthaltenden Mittelebenen
41/1 und 41/2 sind gegenüber der Torebene 42 jeweils um einen Winkel von etwa 30°
angestellt, so dass sich die mittels der Düsenstränge 40/1 und 40/2 erzeugbaren Luft-Schleier
bzw. Luft- Trennstrahle unter einem Winkel von 120° treffen, so dass außerhalb des
Tores 13 ein prismatischer Raum entsteht, der gegenüber der weiteren Umgebung gleichsam
abgetrennt ist.
[0026] Der Luftstrom, der unter dem Winddruck in Richtung auf das Gebäude zurückgedrängt
wird, wird nach einer hierfür geltenden "Faust"-Regel so bemessen, dass pro Quadratmeter
Öffnungsfläche und m/s Windgeschwindigkeit ein Trenn-Luftstrom von ca. 2000 m
3/h erzeugt wird.
[0027] Zur Befestigung einer Vielzahl von Düsen 10 in der Strang-Anordnung sind an den Düsenblöcken
17 an austrittsseitigen Eckbereichen der Düsenblöcke Gewindebohrungen 43/1 und 43/2
(Fig. 2c) vorgesehen, die eine Montage an Trägerstäben oder -Profilen ermöglichen.
[0028] In zweckmäßiger Gestaltung von Düsensträngen 40/1 und 40/2 sind die Düsenkörper durch
Verkleben ihrer aneinander anliegenden Flächen stoffschlüssig aneinander befestigt
und gleichzeitig auch abgedichtet. Die Versorgung zweier Düsenstränge 40/1 und 40/2
kann über einen die lediglich schematisch angedeuteten Anschlusskanäle 44/1 und 44/2
der Düsenstränge miteinander verbindenden Transferkanal (46) erfolgen, der seinerseits
an die Luftquelle angeschlossen ist.
[0029] In zweckmäßiger Gestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die DruckluftKanäle 44/1
und 44/2 sich vom Transferkanal aus gesehen zu den entfernteren Düsen hin verjüngen,
um im Betrieb über die gesamte Länge der Stränge hinweg einen konstanten Ausblasdruck
zu erzielen.
1. Luftauslassdüse (10) für eine Trennstrahlanlage, die eine Anzahl solcher Luftauslassdüsen
umfasst, die, einander unmittelbar benachbart angeordnet, einen Strang bilden, wobei
jede der Düsen einen blockförmigen Düsenkörper (17) mit der Grundform eines Quaders
hat, der entlang seiner parallel zu seinen vier Längskanten (18/1 bis 18/4) verlaufenden
zentralen Längsachse (26) von einem Düsenkanal (24) durchsetzt ist, der eintrittsseitig
einen sich stetig zur Austrittsseite hin verjüngenden Beschleunigungsabschnitt und
einen an diesen glatt anschließenden, zylindrisch rohrförmigen Auslassabschnitt konstanten
Durchmessers d hat, wobei der Durchmesser des Beschleunigungsabschnitts zwischen dem
Durchmesser D, der an der einen Stirnseite des Quaders angeordneten Eintrittsöffnung
als Maximalwert und dem Minimalwert d variiert, der gleich dem Durchmesser des rohrförmigen
Auslassabschnitts ist, der bis zu der Austrittsöffnung führt, die an der gegenüberliegenden
Stirnseite des Düsenblocks angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a der beidseits der die zentrale Längsachse (26) des Düsenkanals (24)
enthaltenden Mittelebene (36) des Düsenblocks (17) verlaufenden breiten Längsflächen
(28/1 und 28/2) des Düsenblocks, mit denen dieser in der Stranganordnung der Düsen
an den jeweils benachbarten Düsen anliegt, signifikant kleiner ist als der lichte
Durchmesser D der Eintrittsöffnung (22) des Beschleunigungsabschnitts (29) und signifikant
größer ist als der lichte Durchmesser d des zylindrischen Austrittsabschnitts (31)
des Düsenkanals (24).
2. Luftauslassdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a der einander gegenüberliegenden Längsflächen (28/1 und 28/2) des Düsenblocks
ungefähr gleich der Hälfte der Summe der Durchmesser D und d der eintrittsseitigen
Düsenkanal-Öffnung und der austrittsseitigen Düsenkanal-Öflnung ist.
3. Dass die Breite H der breiten Längsflächen (28/1 und 28/2) des quaderförmigen Düsenblocks
(17), die den Abstand a voneinander haben, mit der Länge L dieser Längsflächen der
folgenden Relation genügen:
4. Luftauslassdüse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Breite H der im Abstand a voneinander angeordneten Längsflächen (28/1 und 28/2)
und der Durchmesser D der eintrittsseitigen Düsenkanal-Öffnung (22) der folgenden
Relation genügen:
5. Luftauslassdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Länge I
B des Beschleunigungsabschnitts (29) des Düsenkanals (24) und die Länge I
A des zylindrischen Austrittsabschnitts (31) des Düsenkanals der folgenden Relation
genügen:

vorzugsweise der Beziehung
6. Luftauslassdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser D der eintrittsseitigen Düsenkanalöffnung (22) und der Durchmesser
d der austrittsseitigen Düsenkanatöffnung (23) der folgenden Relation genügen:

vorzugsweise
7. Luftauslassdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der Düsen (10) aneinander dienende Fixierungsmittel, z.B. Gewindebohrungen
zur Aufnahme von Schraubbolzen, die durch Bohrungen von Trägerelementen hindurchtreten
und mit Ankerköpfen an diesen außenseitig abstützbar sind, in demjenigen Blockabschnitt
angeordnet sind, der den zylindrischen Teil des Düsenkanals enthält.
8. Luftauslassdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel in geradzahliger Multiplizität in axial symmetrischer Anordnung
bezüglich der zentralen Längsachse (26) des Düsenkanals (24) angeordnet sind.
9. Aus Düsen gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 ausgebildeter Düsenstrang, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils aneinander anliegender Düsenkörper-Begrenzungsflächen eine Dichtungsschicht
angeordnet ist.
10. Düsenstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsschicht durch eine Kleberschicht implementiert ist.
11. Düsenstrang nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer lagerichtigen Vorfixierung der Düse aneinander in den Düsenkörper Sackbohrungen
angeordnet sind, in die zylindrische Bolzen einsteckbar sind, die in Eingriff mit
jeweils zwei solcher Sackbohrungen bringbar sind, die an den in definierter Anordnung
aneinander zu befestigenden Düsenkörpern vorgesehen sind.
12. Düsenstrang nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Justierbolzen in der Art elastisch zusammendrückbarer Dübel ausgebildet sind,
die beim Einführen in die Aufnahmebohrung des jeweiligen Düsenkörpers unter elastische
Vorspannung gelangen und an den jeweiligen Düsenkörpern reibungsschlüssig festgehalten
sind.
13. Luftaustassdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch folgende Auslegung:
- Länge L des quaderförmigen Düsenkörpers 94 mm
- Breite H der breiten Längsbegrenzungsflächen (28/1 und 28/2) des Düsenkörpers 76
mm
- Abstand a der breiten Längsbegrenzungsflächen (28/1 und 28/2) 60 mm
- Durchmesser D der eintrittsseitigen Öffnung (22) des Düsenkanals 70 mm
- Durchmesser d der austrittsseitigen Öffnung (23) des Düsenkanals 48 mm
- Länge IB des Beschleunigungsabschnitts des Düsenkanals 50 mm.
- Länge IA des Austrittsabschnitts 831) des Düsenkanals (24) 44 mm.