DE10015666A1 - Verfahren und Einrichtung zum Erfassen, Trennen und Absaugen von fluiden Medien unter Verwendung von Frontalwirbelgeneratoren - Google Patents

Abstract

Zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen durch Ausblasen wird ein einzelner Frontalwirbelgenerator mit Ausnahme der Zuordnung an einer Unterseite beliebig im Raum orientiert angeordnet bzw. werden Frontalwirbelgeneratoren entsprechend den jeweiligen Anforderungen beliebig im Raum orientiert und miteinander kombiniert. Zumindest einer der Frontalwirbelgeneratoren wird wahlweise mit Schlitzabsaugungen und/oder Punktabsaugungen und/oder Flächenabsaugungen kombiniert. Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung werden mindestens ein Frontalwirbelgenerator und mindestens ein geradliniger oder gekrümmter Freistrahl und/oder mindestens ein Wandstrahl miteinander kombiniert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 18, und basiert auf der Ver­ wendung von Frontalwirbelgeneratoren zum Erzeugen von Strömungsfeldern für das Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von Schadstoffen in fluiden Medien.

Unter Frontalwirbelgenerator wird eine Ausblasvorrichtung verstanden, die an einer Wand über eine bestimmte Länge eine frontale Strömung erzeugt.

Ein fluides Medium, dessen Dichte größer bzw. kleiner als die Dichte der Umgebung ist, sinkt bzw. steigt (thermischer Strahl/Konvektion) und breitet sich über bzw. unter einer Fläche auseinanderströmend aus (Dichteströmung). Das Strömungsprinzip von Frontalwirbelgeneratoren ist in DE 196 13 513.3 in bezug auf eine Unterseite be­ schrieben. Für die Trennung von Räumen mit unterschiedlichen klimatischen Bedin­ gungen bedeutet dies, dass die Ausgleichsströmungen zwischen diesen beiden Räu­ men bevorzugt an den horizontalen Begrenzungsflächen, nämlich Decke und Boden, aber auch an den vertikalen Begrenzungsflächen, nämlich den Wänden dieser Räume, stattfinden.

Die Patente DE 39 18 870 und 42 03 916 sowie die Patentanmeld. DE 196 13 513.3 und 199 11 850.7 beschreiben Ausführungsformen und Ausblaskonfigurationen in der Nähe einer Wand, um begrenzende Wirbel- oder gekrümmte Scherströmungen zu er­ zeugen, die die ausbrechenden Dichteströmungen blockieren und auf die Absaugöff­ nungen zu bewegen. Dieses Verfahren wird als Frontalwirbelverfahren bezeichnet.

Bei diesem Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass die Strömung nach dem Verlassender Frontalwirbelgeneratoren im wesentlichen unterhalb einer Fläche, z. B. einer Unterseite einer Dunstabzugshaube, verläuft. Ferner beziehen sich diese Patente nur auf Geräte mit einem einzigen Frontalwirbelgenerator.

Ein Frontalwirbelgenerator ist dabei eine Ausblasvorrichtung, die eine zusammenhän­ gende frontale Strömungsstruktur erzeugt. Eine solche Strömung kann durch Ausblasen aus Schlitzen oder durch eine Vielzahl von Ausblasöffnungen erzeugt werden. Die Ausblasschlitze oder Lochleisten dieser Frontalwirbelgeneratoren können geradlinig oder gekrümmt ausgebildet sein. Frontale Ausblasvorrichtungen sind dann nicht mit­ einander verbunden, wenn sie sich nicht auf derselben Oberfläche befinden oder wenn ihre Strömungsfelder bei einer gemeinsamen Oberfläche direkt an dieser Ober­ fläche nicht zusammenhängen; in diesem Fall handelt es sich um zwei Frontalwirbel­ generatoren.

DE 196 13 513.3 beschreibt den Unterschied zwischen einem Luftschleier und einer Frontalströmung. Luftschleier oder Strahlabdichtungen finden in jüngerer Zeit kaum mehr Anwendung bei Dunstabzugshauben, weil sie die Erfassungswirkung an einer Grenzfläche nicht wesentlich erhöhen. Hingegen sind diese Methoden bei Türabdich­ tungen, zur Abdichtung von Öfen bzw. Kältekammern in Produktionsbändern, oder zum Abgrenzen von Räumen unterschiedlicher klimatischer Bedingungen gebräuch­ lich. Dies ist dann zweckmäßig, wenn es sich um Öffnungen handelt, durch die eine kontinuierliche Folge von Vorrichtungen, Personen oder Manipulationen eindringen kann, z. B. bei Produktionsbändern, Kaufhaustüren, Laborarbeitsplätzen oder Küchen. Die Eindringtiefe der Strahlabdichtung in einem Raum ist größer als bei Frontalwirbel­ verfahren.

Für Laborabzüge wird derzeit als Standardabzug der sogenannte "Walzenabzug" ver­ wendet, bei dem im oberen Stauraum eine Luftwalze entsteht. Die Luftzirkulation im Stauraum verläuft an der Rückwand nach oben und an der Vorderkante mit Schieber nach unten. Eine gezielte Positionierung der Absaugelemente, z. B. vorne im oberen Bereich der Decke und im unteren Bereich der Rückwand, soll eine derartige Walzen­ strömung ermöglichen. Dies kann durch Einströmprofilierung, z. B. entsprechend EP 486971, beim Eintritt in das Absauggehäuse erreicht werden. Des weiteren beschreibt z. B. EP 687512 einen Abzug mit einem aus dem Schiebefenster austretenden Luft­ schleier.

Die zusätzliche Strukturierung der Strömung in einem Laborabzug bzw. Absaug­ schrank mittels Ausblasungen und/oder gezielten Absaugungen ergibt sich z. B. aus folgenden Druckschriften: DE 34 04 775, DE 32 32 203, DE 27 58 348, EP 487342 (Wandstrahlen), DE 34 31 669, DE 32 08 622 (Luftschleier); DE 34 04 775, DE 32 32 203, DE 32 08 622 (Konfluenzwirbelströmungen).

Aufgabe der Erfindung ist, unter Einsatz von Frontalwirbelgeneratoren, insbesondere bei Labor-Abzügen, Insel-Dunstabzugshauben und dergl. das Absaugen von Schadstof­ fen in fluiden Medien zu verbessern.

Gemäss der Erfindung wird dies bei einem Verfahren nach dem Kennzeichen des An­ spruches 1 bzw. des Anspruches 2 sowie mit einer Einrichtung mit dem Kennzeichen des Anspruches 18 erreicht, und vorgeschlagen, Frontalwirbelgeneratoren zum Absau­ gen von Schadstoffen in Strömungen fluider Medien, die leichter oder schwerer als Luft sind, beliebig im Raum zu orientieren und miteinander zu kombinieren, z. B. die Effek­ tivität an sich bekannter Standardwalzen-Abzüge mit Hilfe von Frontalwirbelgenerato­ ren zu erhöhen. Dabei wird zusätzlich zu einer Frontalströmung, die aus vielen klei­ nen, einzelnen Lochausblasungen besteht, eine Kombination mit Frontalwirbelgenera­ toren vorgenommen. Für einen einzelnen Frontalwirbelgenerator wird dabei eine be­ liebige Orientierung im Raum, mit Ausnahme einer Unterseite vorgeschlagen. Durch die gezielte Kombination von Absaugelementen, z. B. Flächenabsaug-, Punktabsaug- und Schlitzabsaug-Vorrichtungen mit den Luftaustrittselementen wird die Strömungs­ struktur in freien, teilweise geschlossenen oder vollständig geschlossenen Räumen be­ stimmt und gesteuert.

Des weiteren wird mit der Erfindung eine Erfassungsmethode für wandnahe und freie Räume gerader Luftschleier mit Strahlabdichtung und gekrümmter Luftschleier mit bzw. ohne Frontalwirbel vorgeschlagen. Die Kombination von frontalen Strömungen und Luftschleiern ergibt eine Abgrenzwirkung an Flächen und zusätzlich größere Ein­ dringtiefe der Strömung in den Raum. Dadurch lassen sich Luftauslässe für frontale Strömungen und Luftschleier miteinander kombinieren. Andererseits ist es auch mög­ lich, aus Frontalwirbelgeneratoren Luftschleier austreten zu lassen. Solange eine stärke­ re Beeinflussung des ausgeblasenen Strahles durch die Wand- bzw. Strahleffekte be­ steht, wird der Strahl gekrümmt, so dass ein gekrümmter Luftschleier entsteht. Je mehr diese Beeinflussung verringert wird, umso geradliniger wird der Luftschleier. Der ex­ trem starke, zur Wand hin gekrümmte Strahl ist dabei eine frontale Strömung.

Zur Einstellung der aus den Frontalwirbelgeneratoren austretenden frontalen Strömung zum gekrümmten Luftschleier hin wird generell ein geringerer Ausblasdruck erzielt. Bei einem Strahlwirbel/Frontalwirbelgenerator gilt, dass bei größerem Abstand der Ausblasschlitze der vertikale bzw. horizontale Strahl stärker bzw. schwächer wird, wenn die entsprechenden Ausblasschlitze vergrößert bzw. verkleinert werden. Für ei­ nen Coanda/Frontalwirbelgenerator gilt ein dickerer Ausblasschlitz, und für einen Lochwirbel/Frontalwirbelgenerator erfolgt eine stärkere Orientierung der Ausblasöff­ nungen in den Raum.

Auf diese Weise ist es mit einfachen Mitteln möglich, Luftschleier bzw. Strahlabdich­ tungen mit Frontwirbeln zu verbinden, insbesondere bei einer Kombination mit Fron­ talwirbelgeneratoren. Dabei können diese Luftschleier aus Lochleisten, aus Schlitzen oder aus anderen Ausblaskopf-Konfigurationen erzeugt werden. Des weiteren ist es möglich, Frontalwirbelgeneratoren mit Schlitzausblasung und Lochausblasung mitein­ ander zu kombinieren.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, einzelne Frontalwirbelge­ neratoren, z. B. auf einer Oberfläche, zu verwenden, um Dichteströmungen von Stof­ fen, die schwerer als das umgebende Medium sind, einzugrenzen.

Weitere Anwendungsbereiche des Verfahrens und der Einrichtung nach der Erfindung sind Badabsaugungen, Pulverbeschichtungsanlagen und Lackieranlagen bzw. deren Öffnungen, Schleifanlagen, Schweißstände, oder dergl. Anlagen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Strömungsprinzip nach der Erfindung,

Fig. 2 Grundsymbole, die in der Beschreibung der Erfindung verwendet werden,

Fig. 3 einen Strahlvorhang/Luftschleier mit Frontalwirbelgeneratoren, konstruktiv,

Fig. 4 einen Strahlvorhang/Luftschleier mit Frontalwirbelgeneratoren in Symbolen,

Fig. 5-9 eine Ausführungsform eines Laborabsaugschrankes,

Fig. 10-15 einen Walzenabzug in modifizierter Form und in unterschiedlichen konstruktiven Ausführungen,

Fig. 16-21 Abzugssysteme mit vertikalen Frontalwirbelgeneratoren,

Fig. 22 eine seitliche Ansicht einer Fertigungsstraße mit Ofen/Kältekammer,

Fig. 23 eine Vorderansicht einer Fertigungsstraße mit Ofen/Kältekammer,

Fig. 24 eine Luftschleuse,

Fig. 25 Erfassungszungen,

Fig. 26-28 Inseldunstabzugshauben mit Arbeitstisch in Aufsicht bzw. im Schnitt.

Die Strömungsprinzipdarstellung nach Fig. 1 zeigt schematisch mit 1 Strömungen, die leichter, und mit 2 Strömungen, die schwerer als die Umgebung sind, und die sich un­ terhalb einer Unterseite oder Wand 3 bzw. oberhalb einer Oberseite oder Wand 4 ausbreiten, wo sie mit Hilfe von frontalen Strömungen 6 aus Frontalwirbelgeneratoren 5, z. B. vom Coandatyp, eingegrenzt werden. Betrachtet man die Darstellung nach Fig. 1 in Aufsicht, breiten sich die Strömungen an vertikalen Wänden 3, 4 aus. Eine sich nach rechts bewegende Wandströmung 1 bzw. eine sich nach links bewegende Wandströmung 2 wird durch die aus dem Frontalwirbelgenerator 5 austretende Fron­ talströmung 6 eingegrenzt.

Der Basistyp der Frontalwirbelgeneratoren ist der Strahlwirbel- oder Jet-Vortex- Generator 13, der sich durch die Grundsymbole von Wandstrahl 14 und Freistrahl 15 darstellen läßt. Die Elemente 14, 15 bilden als Einheit einen Frontalwirbelgenerator 16. Eine frontale Strömung läßt sich auch mit Hilfe eines Coanda-Generators 5, 18 in Form eines Grundsymbols 17 darstellen. Die Austrittsrichtung aus dem Frontalwirbelgenera­ tor 16 und die Ausbreitungsrichtung des anschließenden Wandstrahles 14 können um mehr als 180° versetzt sein; eine solche Strahlenumlenkung erfolgt aufgrund des Co­ anda-Effektes. Das Grundsymbol 19 stellt einen Frontalwirbelgenerator dar, der nach links ausbläst und nach rechts umgelenkt gerichtet wird. Die Verwendung des Grund­ symbols 16 soll diese durch das Grundsymbol 19 dargestellte Möglichkeit mit aufzei­ gen. Die Aufsicht oder Vorderansicht auf einen Frontalwirbelgenerator 16 kann wegen dieser "Umlenkbarkeit" zu der Frontalströmung mit einem gemeinsamen Grundsymbol 20 beschrieben werden. Ansaugelemente werden durch ein Grundsymbol für die Flä­ chenabsaugung 21, für die Schlitzabsaugung 22, für die Ansaugverlängerung 23 und für den Ansaugkonzentrator 24 beschrieben. Diese Elemente können einfache Öffnun­ gen oder auch Filterflächen beliebiger Art darstellen.

Bei dem Strahlvorhang/Luftschleier nach Fig. 3 wird ein Frontalwirbelgenerator 7 mit dem Luftschleier 8 kombiniert. Die beiden Strahlen, nämlich die Frontalströmung 9 und der Luftschleier 10 mit z. B. geradliniger Strömung treten nicht miteinander in Wechselwirkung. Die Zuluft für die Luftaustrittsöffnungen kann mit unterschiedlichen Zuluftleitungen 11, 12 und damit unterschiedlichen Ausblasdrücken, oder wahlweise mit einer gemeinsamen Zuluftleitung und gleich hohem Ausblasdruck zugeführt wer­ den.

Die Kombination der Grundsymbole 4 und 5 nach Fig. 4 beschreibt diese Kombinati­ on von Frontalwirbelgenerator mit Luftschleier 25. Der Luftschleier kann durch Wech­ selwirkung mit einem anderen Strahl, z. B. dem eines Frontalwirbelgenerators, ge­ krümmt, wie mit 26 bezeichnet, ausgeführt werden. Das zugehörige Grundsymbol ist mit 27 dargestellt. Dies kann auch mit einem normalen Frontalwirbelgenerator erreicht werden, der so ausgelegt wird, dass die Strömung nicht mehr oder nur noch teilweise an der zugehörigen Wand anliegt. Dabei wird ein gekrümmter Luftschleier erreicht, was mit dem Symbol 27 dargestellt ist. Frontalwirbelgeneratoren können auch auf ei­ nen Luftschleier hin gerichtet sein, wie mit 28 dargestellt, oder in Verbindung mit ei­ nem Doppelluftschleier bzw. einer Doppelstrahlabdichtung erzielt werden, wie mit 29 bezeichnet.

Bei der Darstellung eines Laborabsaugschrankes nach den Fig. 5, 6 und 7 ist die Eintrittsöffnung 31 eines Laborabzugs 30 in Aufsicht (Fig. 5), in einer Seitenansicht (Fig. 6) und in Vorderansicht (Fig. 7) dargestellt, an der Frontalwirbelgeneratoren angeordnet sein können. Die Vorderseite des Abzugs ist mit 38, die Rückwand mit 37 bezeichnet. Rechteckförmig angeordnete Frontalwirbelgeneratoren 32a, 32b, 32c, 32d sind um die Eintrittsöffnung 31 herum angeordnet, wie in Fig. 7 gezeigt. Die Luftzu­ führung kann über einen beweglichen Schieber 33 vorgenommen werden; diese Lö­ sung ist aufwendig. Wahlweise kann eine Ausführung mit zwei seitlichen Frontalwir­ belgeneratoren 32b, 32c und einem Frontalwirbelgenerator 32a an der Unterseite, oder nur einem Frontalwirbelgenerator 32a an der Unterseite eingesetzt werden. Alternativ kann auch eine Ausführungsform lediglich mit zwei vertikalen Frontalwirbelgenerato­ ren 32b, 32c gewählt werden.

Die Luftzuführung für die Frontalwirbelgeneratoren kann über den Innenraum 35 des Abzugs entnommen werden. Für den oberen Frontalwirbelgenerator 32d ist dies als Beispiel dargestellt. Über ein Absaugelement 42 wird die Zuluft durch eine schema­ tisch dargestellte Leitung 43 mit Hilfe eines Gebläses 45 zur Austrittsstelle 44 geför­ dert. Jedem Frontalwirbelgenerator kann ein Gebläse zugeordnet sein. Es können aber auch alle Frontalwirbelgeneratoren mit einem gemeinsamen Gebläse gespeist werden.

Alternativ kann auch sonstige Zuluft 46, z. B. für den Frontalwirbelgenerator 32a, oder Rezirkulationsluft des Hauptgebläses verwendet werden. Externe Luftzufuhr, bei­ spielsweise von Außenluft, ist insbesondere für Zuluftabzüge interessant, da dadurch der Raumluftwechsel herabgesetzt wird bzw. Betriebskosten gespart werden können.

Die Absaugelemente können Punktabsaugungen sein, wie mit 34 angedeutet, wahl­ weise mit Verlängerungen 36, die im Stauraum des Abzugs 35 nahe den Seitenwänden 49a, 49b angeordnet sind und mit der Absaugöffnung 47 über Leitungen 48 verbunden sind. Teil 41 stellt dabei die Absaugströmung dar. Bei einer geänderten Ausführungs­ form sind die Punktabsaugungen in der oberen Deckenwand 40 angeordnet. Die Punktabsaugungen 34 können durch Ansaugen der Frontalwirbelströmung 50 zwei Konfluenzwirbelfelder 51a, 51b erzeugen, wie in Fig. 8 dargestellt; dabei ist die nor­ male Walzenströmung 52 zu beobachten. Die Absaugung kann in Richtung der sich bildenden Wirbelstruktur erfolgen. Die Punktabsaugung 34 kann wahlweise auch in Richtung der Konfluenzfelder und in Richtung der Walzenströmung 52 durch Absaug­ elemente in den Seitenwänden, z. B. 67a, 67b der Fig. 15, erfolgen. Dies heißt, dass durch geeignete Wahl der Absaugelemente, insbesondere Punktabsaugungen, die mit mit relativ hoher Geschwindigkeit aus den Frontalwirbelgeneratoren austretenden Strömungen zu starken Wirbeln zusammengeführt werden können.

Die an der Schieberinnenseite 39 nach abwärts verlaufende Strömung 52 kann mit Hil­ fe eines Umlenkelementes 53 in den Stauraum 35 umgelenkt werden. Auch kann eine aus dem Frontalwirbelgenerator 32d austretende Frontalströmung 50 am Schieber durch eine eigene Führung, z. B. eine Oberfläche 54, gezielt in den Stauraum 35 ge­ richtet werden, so dass die Walzenströmung wesentlich besser kontrollierbar ist.

Die Fig. 10-16 stellen modifizierte Walzenabzüge mit weiteren konstruktiven Ausführungen dar. Dabei kann nach den Fig. 10 und 11 die Punktabsaugung mit der konventionellen Absaugung (in Form eines bekannten Walzenabzugs) mit einem oberen Absaugschlitz 55a und einem unteren Absaugschlitz 55b kombiniert werden. Auch bestehende Abzüge, z. B. mit einem zentralen Absaugelement 58 hinter der Ab­ luftöffnung 47, das über eine Luftleitvorrichtung 56 mit den Absaugschlitzen 55a, 55b verbunden ist, können mit Hilfe eines Frontalwirbelgenerators 32a an der Unterkante und mit Hilfe zweier Punktabsaugungen 34 nachträglich in Frontalwirbelabzüge um­ gebaut werden.

Die Frontalwirbelströmung wird, wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt, durch Punkt- oder sonstige Absaugelemente 86 gesteuert. Die Strömung 50 muß erfaßt bzw. umgelenkt werden, damit sie nicht zu stark auf die Gehäuserückwand 63 auftrifft und durch Reflexion zu einer Ausbruchströmung wird. Die aus dem Frontalwirbelgenerator 32a austretende Strömung verläuft dann entlang des Bodens 62, folgt der Rückwand 63 und erzeugt bzw. verstärkt die Walzenströmung 52. Ein Wandstrahl 61 dient dazu, in Wechselwirkung mit der Frontalströmung 50 aus dem Frontalwirbelgenerator 32a eine an zwei Flächen 62, 63 erzwungene Walzenströmung 52 zu erzeugen. Ein Absauge­ lement 64 kann dem Wandstrahl 61 gegenüberliegend angeordnet werden.

Wie sich aus den Fig. 14 und 15 ergibt, kann ein Absaugeelement 65 als längliche Schlitzabsaugung im vorderen Bereich des Abzuges ohne Punktabsaugung verwendet werden (Fig. 14). In Fig. 15 ist eine Variante mit Absaugelementen 67a, 67b in den Seitenwänden 49a, 49b dargestellt. Diese Variante kann auch mit einem Abzug ledig­ lich mit vertikal orientierten Frontalwirbelgeneratoren 32b, 32c verwendet werden.

In den Fig. 16-21 ist ein Abzug mit vertikalem Frontalwirbelgenerator und Um­ lenkelementen dargestellt. Fig. 16 zeigt eine Aufsicht auf einen Laborabzug mit zwei vertikalen Frontalwirbelgeneratoren 88a, 88b, an die feste Umlenkelemente 87a, 87b anschließen. Diese Elemente dienen zur Verbesserung des Einströmens in die Konflu­ enzwirbelströmungen 51a, 51b. Die Blasströmung 90a, 90b tritt nach vorne aus. An den Ecken sind Abrundungen 89a, 89b, 89c, 89d zur Beeinflussung der Strömung im Innenraum vorgesehen. In der Darstellung nach Fig. 17 ist in Aufsicht ein Laborabzug gezeigt, dessen Frontalwirbelgenerator 91a, 91b mehr in die Ebene der Öffnung 31 des Abzugs bläst. Die Steuerung der Blasströmung 92a, 92b erfolgt durch die Umlenkele­ mente 93a, 93b. Fig. 18 zeigt einen Abzug mit beweglichen Steuerungselementen 95a, 95b und einer strömungsoptimierten Innenraumauskleidung 94. Die Konflu­ enzwirbel werden durch den Grat 96 besser unterteilt. Fig. 19 zeigt schematisch den Aufbau eines Frontalwirbelgenerators mit beweglichem Steuerungselement 95, das mit einem Flugzeugquerruder vergleichbar ist. Fig. 20 stellt eine mögliche konstruktive Ausführung mit einem Coanda-Frontalwirbelgenerator dar. Fig. 21 zeigt einen Abzug in Aufsicht mit nur einem Konfluenzwirbel 51c. Einer Schiebetür 97 gegenüberliegend ist ein Frontalwirbelgenerator 98 vorgesehen. An dieser Tür befindet sich eine Strö­ mungsumlenkung 99, die mit dem Element 33 in Fig. 8 vergleichbar ist. Die Absau­ gung kann aus der Absaugöffnung 100 in der Decke und/oder durch längliche vertikale Absaugöffnungen 101a und/oder 101b an der Seitenwand 102 vorgenommen werden. Durchreichenabzüge lassen sich durch Doppelung der vorgestellten Konzepte ohne Mittenwand vorstellen; hierzu wird vergleichbar auf Fig. 22 verwiesen.

Die Fig. 22 stellt eine Seitenansicht, die Fig. 23 eine Vorderansicht einer Fertigungs­ straße mit Ofen bzw. Kältekammer dar. Bei Produktionsprozessen werden Prozeß­ kammern, z. B. Öfen, Kältekammern, Spritzkabinen oder dgl. 57 von Fließbändern 59 durchfahren. Fig. 23 zeigt schematisch eine derartige Anordnung von vorne mit seitli­ chen Begrenzungswänden 60a, 60b. Ein Absaugelement ist mit 68 bezeichnet. An den Grenzen dieser Bereiche können Frontalwirbelgeneratoren 16, 16a, 16b bzw. Kombi­ nationen mit Luftschleiern in gekrümmter Anordnung 27 oder in geradliniger Anord­ nung 15 vorgenommen werden. Die Richtung der Grenzwirkung dieser Frontalwirbel­ generatoren 16a, 16b kann individuell nach Anwendung in der oder gegen die Bewe­ gungsrichtung des Bandes gewählt bzw. eingestellt werden, um zu verhindern, dass Gas aus der Umgebung in die Prozeßkammer bzw. in die Umgebung aus der Prozeß­ kammer eindringt.

Um eine Luftschleuse in Form eines Einfachstrahls 69 oder einer Doppelstrahlabdich­ tung energiesparender auszubilden, wird der Luftvorhang 69 mit einem Frontalwirbel­ generator 70 nach Fig. 24 kombiniert. Die Strahlabdichtung saugt im oberen Bereich keine Warmluft 72 an. Das Eindringen von Kühlluft 71 am Boden kann durch einen Frontalwirbelgenerator 15 mit Grenzrichtung nach außen beschränkt werden. Abge­ saugt wird am Boden über das Element 73. Die Zuluft für Luftschleier und Frontalwir­ belgehäuse kann über die getrennten Kanäle 74, 75 mit unterschiedlichen Luftdrücken und Zuluftarten oder über einen gemeinsamen Kanal geführt werden.

Fig. 25 zeigt eine Anordnung zur Schadstofferfassung, bei der die Erfassungselemente als Erfassungszungen ausgebildet sind. Ein schmaler Ausschub 77 mit einer Luftzufüh­ rung 66 und Absaugflächen 79a, 79b kann in die zu besaugende Umgebung eingeführt werden. Dabei werden die Absaugelemente 79a mitbewegt, während die Absaugele­ mente 79b in der Grundplatte 78 fest montiert sind. Die dargestellten Einrichtungen sind mit einseitigem Frontalwirbelgenerator 16 oder mit doppelseitigem Frontalwirbel­ generator 76 ausgebildet. Diese Einheiten können versenkbar ausgeführt werden und eignen sich z. B. als seitliches Lüftungselement neben bzw. zwischen Kochstellen (anstelle von Muldenlüftungen), als bewegliche Absaugelemente für Fließbänder oder dgl.

Fig. 26 zeigt eine Erfassungs-Absaugeinheit, z. B. in Form einer Inseldunstabzugshau­ be, mit zwei paarweise gegenüberliegenden Frontalwirbelgeneratoren 82a, 82b, wäh­ rend Fig. 27 eine Inseldunstabzugshaube mit einem zusätzlichen länglichen doppel­ seitigen Frontalwirbelgenerator 76 in der Mitte zeigt. Bei der zuletzt genannten Aus­ führungsform kann auch mit einem doppelseitigen Freistrahl ein Anblasen der Absaug­ flächen vorgenommen werden, damit ein Aufeinanderprallen der beiden Frontalwir­ belströmungen 50 vermieden wird.

Anstelle eines doppelseitigen Frontalwirbelgenerators kann bei schwächeren Frontal­ strömungen ein Abgrenzelement 84, das in der Mitte angeordnet ist, verwendet wer­ den. Bei Arbeitstischen kann das Element 84 Versorgungsleitungen aufnehmen, wäh­ rend bei Inseldunstabzugshauben auch eine einfache Platte genügt.

Fig. 28 zeigt eine umgekehrte Version des Prinzips nach Fig. 27, die als Arbeitstisch 83 verwendet werden kann. Die Flächenfilter 80 sind hier durch eine doppelte Schlitzöffnung 81 mit dahinter angeordnetem Absaugelement 85 ersetzt.

Bezugszeichenliste

1

Dichteströmung leichter als Umgebung/Wandströmung

2

Dichteströmung schwerer als Umgebung/Wandströmung

3

Unterseite oder Wand

4

Oberseite oder Wand

5

Frontalwirbelgenerator-Coandatyp

6

Frontalwirbelströmung

7

Frontalwirbelgenerator FWG

8

Ausblasschlitz Luftschleier

9

Frontalströmung

10

Luftschleier

11

Zuluft Frontalwirbelgenerator

12

Zuluft Luftschleier

13

Frontalwirbelgenerator-Strahlwirbeltyp (in Anlehnung an DE 199 11

850.7

)

14

Grundsymbol Wandstrahl

15

Grundsymbol Freistrahl

16

Grundsymbol Frontalwirbelgenerator

17

Grundsymbol Frontalwirbelgenerator/Coandatyp

18

Frontalwirbelgenerator/Coandatyp (in Anlehnung an DE 199 11

850.7

)

19

Frontalwirbelgenerator mit 180° Umlenkung

20

Aufsicht und Frontalsicht Frontalwirbelgenerator

21

Flächenabsaugung

22

Schlitzabsaugung

23

Ansaugverlängerung (Punktabsaugung)

24

Ansaugkonzentrator

25

Luftschleier mit Frontalwirbelgenerator

26

gekrümmter Luftschleier

27

Grundsymbol für mittels Frontalwirbelgenerator gekrümmtem Luftschleier

28

Frontalwirbelgenerator bläst in Luftschleier

29

Frontalwirbelgenerator und Doppelluftschleier

30

Laborabzug

31

Eintrittsförderung

32

a-d Frontalwirbelgeneratoren (FWG)

33

Schieber

34

Punktabsaugung

35

Stauraum

36

Absaugverlängerung

37

Rückwand

38

Vorderseite

39

Schieberinnenseite

40

Decke des Stauraumes

41

Absaugströmung

42

Absaugelement

43

Leitung Absaugelement, Gebläse, FWG

44

Austrittsöffnung FWG

45

Gebläse

46

Zuluft (Leitung)

47

Absaugöffnung

48

Leitung
49a, b seitliche Wände
50a, b, c Frontalwirbelströmung

51

Konfluenzwirbelfelder

52

Walzenströmung

53

Umlenkelement

54

Führungsoberfläche für Frontalströmung
55a, b oberer, unterer Absaugschlitz

56

Luftführung

57

Prozeßkammer

58

Absaugelement

59

Fließband
60a, b Seitenwände, Prozeßkammer

61

Wandstrahl

62

Fläche horizontal

63

Fläche vertikal

64

Absaugelement gegenüber Freistrahl

65

längliches Absaugelement

66

Zuluftkanal für verschiebbare Absaugelemente
67a, b Absaugelemente in den Seitenwänden

68

Absaugelement Prozeßkammer

69

Luftvorhang

70

Frontalwirbelgenerator Luftschleuse

71

Kaltluft von außen

72

Warmluft von innen

73

Absaugelement

74

Zuluftkanal Luftvorhang

75

Zuluftkanal FWG

76

doppelseitiger Frontalwirbelgenerator - schematische Bauausführung

77

beweglicher Ausschub

78

Grundplatte
79a, b a) bewegliche, b) feste Absaugelemente

80

Flächenabsaugung

81

Doppelschlitz
82a, b Paar gegenüberliegender Frontalwirbelgeneratoren

83

Arbeitstisch

84

Abgrenzelement

85

Absaugelement

86

Absaugelement
87a, b festes Umlenkelement
88a, b vertikal orientierte Frontalwirbelgeneratoren nach außen orientiert

89

a-d Eckenabrundungen
90a, b Blasströmung bzw. Frontalwirbelströmung
91a, b Frontalwirbelgenerator orientiert in die Ebene der Absaugöffnung
92a, b Frontalwirbelströmung
93a, b Steuerungselemente

94

Innenraumauskleidung
95a, b bewegliche Steuerungselemente

96

Grat zur Konfluenzwirbelunterteilung

97

Schiebetür

98

Frontalwirbelgenerator - Einzellenabzug

99

Strömungsumlenkung Schiebetür

100

Absaugöffnung Decke
101a, b längliche Absaugöffnungen in der Seitenwand

102

Seitenwand

Claims (32)

1. Verfahren zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen, die schwerer oder leichter als das umgebende Medium sind, durch Ausblasen, da­ durch gekennzeichnet, dass ein einzelner Frontalwirbelgenerator mit Ausnahme der Zuordnung an einer Unterseite beliebig im Raum orientiert angeordnet wird.

2. Verfahren zum Eingrenzen, Erfassen und Absaugen von fluiden Strömungen, die schwerer oder leichter als die Umgebung sind, durch Ausblasen, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens zwei Frontalwirbelgeneratoren in räumlich versetzter Orientierung und Zuordnung zueinander kombiniert angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ei­ ner der Frontalwirbelgeneratoren wahlweise mit Schlitzabsaugungen und/oder Punktabsaugungen und/oder Flächenabsaugungen kombiniert verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass minde­ stens ein Frontalwirbelgenerator mit mindestens einem geradlinigen oder ge­ krümmten Freistrahl und/oder mindestens einem Wandstrahl kombiniert verwen­ det wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass minde­ stens ein Frontalwirbelgenerator zur Erzeugung von gekrümmten oder geradlinigen Luftschleiern verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass minde­ stens ein Frontalwirbelgenerator mit stationären oder beweglichen Steuerelemen­ ten verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass Fron­ talwirbelgeneratoren mit Schlitzausblasung und Lochausblasung, mit geradlinigem oder gekrümmtem Ausblasschlitz bzw. geradliniger oder gekrümmter Lochleiste miteinander kombiniert werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass Fron­ talwirbelgeneratoren mit freiem Zwischenraum einander gegenüberliegend ange­ ordnet und in horizontaler, vertikaler oder zwischen horizontal und vertikal ange­ ordneter Orientierung eingesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass Fron­ talwirbelgeneratoren an einer Fläche gegenüberliegend angeordnet in horizontaler, vertikaler oder dazwischenliegender Orientierung eingesetzt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass Fron­ talwirbelgeneratoren Rücken an Rücken angeordnet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass minde­ stens ein Frontalwirbelgenerator an der Spitze einer wahlweise festen oder aus­ fahrbaren Zunge angeordnet wird, und dass Absaugflächen stationär oder ver­ schiebbar angeordnet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass Fron­ talwirbelgeneratoren innerhalb eines Raumes, beispielsweise einer in einen Raum führenden Öffnung ringförmig, paarweise gegenüberliegend, U-förmig oder indivi­ duell angeordnet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Konfluenzwirbelströ­ mungen durch Punkt-, Schlitz- oder Flächenabsaugung erzeugt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuer- und kontrollierbare Strömung durch Leit-, Form- oder Absaugelemente in einem Innenraum, vorzugsweise einem Laborabzug, in einem Außenraum (vorzugsweise Dunstabzugshaube) oder in einem halboffenen Raum (vorzugsweise Luftschleuse) erzeugt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasluft wahlweise mit separatem Gebläse für jedes Ausblaselement, oder mit ge­ meinsamen Gebläse für mehrere Ausblaselemente erzeugt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass Außen­ luft und/oder Rezirkulationsluft als Blasluft verwendet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsstruktur in geschlossenen, einseitig offenen oder zweiseitig offenen Räumen mit Hilfe der Strömungen aus den Frontalwirbelgeneratoren kontrolliert wird.

18. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-17, gekennzeichnet durch die Verwendung von Frontalwirbelgeneratoren für Strömun­ gen, die schwerer oder leichter als die Umgebung sind, und die entsprechend den jeweiligen Anforderungen beliebig im Raum orientiert und miteinander kombiniert sind.

19. Abzugsvorrichtung nach Anspruch 18, insbesondere Laborabzug, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Zuluft mit Hilfe der Blaselemente in einen Laborabzug eingebracht wird.

20. Einrichtung nach Anspruch 18, insbesondere für Laborabzüge, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Rezirkulationsluft in den Abzug eingebracht wird.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 18-20, insbesondere Laborabzug, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasströmung in den Laborabzug und die Strömung in­ nerhalb des Laborabzuges durch feststehende oder bewegliche Leitelemente an den Frontalwirbelgeneratoren, sowie strömungsoptimierte Innenraumauskleidun­ gen beeinflußt bzw. gesteuert ist.

22. Einrichtung nach Anspruch 18, insbesondere Luftschleuse, dadurch gekennzeich­ net, dass einfache oder Doppelstrahlabdichtung mit Frontalwirbelgeneratoren kombiniert sind, und dass diese je nach Anforderung in der Wirkungsrichtung um­ schalt- bzw. zuschaltbar sind.

23. Inseldunstabzugshaubeneinrichtung gemäß Ansprüchen 1-14, dadurch gekenn­ zeichnet, dass mindestens zwei Frontalwirbelgeneratoren an einer Absaugfläche gegenüberliegend angeordnet sind.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äuße­ ren Frontalwirbelgeneratoren ein beidseitig angeordneter Frontalwirbelgenerator oder ein Austritt für einen beidseitigen Wandstrahl zu den Absaugflächen hin an­ geordnet ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den äuße­ ren Frontalwirbelgeneratoren eine Begrenzungsfläche vorgesehen ist.

26. Einrichtung nach Anspruch 18, insbesondere Prozeßkabine, dadurch gekennzeich­ net, dass bei durchlaufendem Produktionsprozeß Schadstoffe mit Hilfe von Fron­ talwirbelgeneratoren erfaßt, abgegrenzt und abgesaugt werden.

27. Einrichtung nach Anspruch 18, insbesondere ausfahrbare Erfassungselemente, da­ durch gekennzeichnet, dass in diesen Erfassungselementen die Luftführung für die Frontalwirbelgeneratoren erfolgt, und dass wahlweise verschiebbare Absaugflächen vorgesehen sind.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass Frontalwirbelgenera­ toren einseitig oder beidseitig angeordnet sind.

29. Einrichtung nach Anspruch 28, insbesondere Arbeitstisch, dadurch gekennzeich­ net, dass an zwei gegenüberliegenden Tischkanten Frontalwirbelgeneratoren an­ geordnet sind, und dass mittig eine Doppelschlitzabsaugung vorgesehen ist, die durch eine Begrenzungsfläche oder einen zweiseitigen Frontalwirbelgenerator un­ terteilt ist.

30. Einrichtung nach Anspruch 18 oder einem der Ansprüche 19-21, dadurch ge­ kennzeichnet, dass an der unteren Eintrittsöffnung ein Frontalwirbelgenerator vor­ gesehen ist und dass im oberen Bereich zur Öffnung hin zwei Punktabsaugelemen­ te vorgesehen sind.

31. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Laborabzug als Durchreichenabzug ausgeführt ist.

32. Einrichtung nach Anspruch 18 oder einem der Ansprüche 19-21, gekennzeichnet durch einen vertikal orientierten Frontalwirbelgenerator in Verbindung mit einer horizontal verschiebbaren Schiebetür.