EP0464228B1

EP0464228B1 - Düsenkasten

Info

Publication number: EP0464228B1
Application number: EP90103798A
Authority: EP
Inventors: Gerd-Eugen Dr.-Ing. Schaal
Original assignee: LTG Lufttechnische GmbH
Current assignee: LTG Lufttechnische GmbH
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2010-02-27
Also published as: DE3906210A1; DE3906210C2; EP0464228A1; DE8902355U1; DE59005542D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Düsenkasten für Induktionsgeräte von Klimaanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Induktionsgeräte sind Teile von Hochdruck-Klimaanlagen, (Recknagel/Sprenger/Hönmann "Taschenbuch für Heizung + Klima Technik 88/89", R. Oldenbourg Verlag München, Wien, S. 1047).
Seit längerer Zeit ist es bekannt, Düsen von Düsenkästen für Induktionsgeräte aus elastomerem Material, z.B. Gummi herzustellen, wie es bspw. die DE-OS 17 78 031 zeigt. Die lösbare Befestigung solcher elastomerer Düsen am Düsenkasten ist problemlos. Obwohl diese elastomeren Düsen schwer entflammbar ausgebildet sein können, können sie nicht alle Anforderungen des Brandschutzes erfüllen. Für erhöhte Anforderungen an Brandschutz hat man deshalb in der Vergangenheit solche Düsen aus Keramik gegossen und an den Düsenkästen mittels Spezialklebern nichtlösbar festgeklebt. Keramikdüsen sind jedoch teuer und ihr Aufkleben verursacht zusätzlich erhebliche Kosten. Auch können sie nachträglich nicht mehr ausgewechselt werden. Ferner ist ihre Geräuschentwicklung lauter wegen den relativ großen Wandstärken. Auch ist ihr Gewicht relativ hoch.
Aus der FR-A-1 319 246 ist ein Düsenkasten für ein Induktionsgerät einer Hochdruck-Klimaanlage bekannt. Im Düsenkasten ist eine Wand mit Löchern vorgesehen, in die dem Ausblasen von Primärluft dienende Düsen eingesetzt sind. Die Düsen bestehen aus Metall und weisen jeweils an ihrem Fuß eine Ringschulter und einen daran anschließenden kurzen Stutzen auf. Mittels dieses Stutzens ist die jeweilige Düsen an dem Luftkasten gehalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düsenkasten der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Düsen kostengünstig am Düsenkasten montierbar sind und ferner auf einfache Weise ausgewechselt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Düsenkasten mit Düsen gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Das Anbringen der Düsen an dem Düsenkasten ist außerordentlich einfach. Die einzelne Düse muß mit ihrem Stutzen lediglich in das betreffende Loch des Düsenkastens eingesteckt werden und dann wird sie in eine Winkelstellung gedreht, in der sie an mindestens zwei Stellen an den Rand des betreffenden Loches angedrückt ist, sich vorzugsweise reibungsschlüssig in dem Loch des Düsenkastens selbst hält. Die Ringschulter der Düse kann dabei unmittelbar auf der Außenseite der betreffenden Wand des Düsenkastens anliegen, wodurch im allgemeinen bereits eine ausreichende außenseitige Abdichtung der Düse am Düsenkasten erreicht wird. Gegebenenfalls kann jedoch auch noch eine Dichtung zwischen der Ringschulter der Düse und der betreffenden Wand des Düsenkastens zwischengefügt werden. Auch sind die Düsen aufgrund der unrunden Ausgestaltung leicht auswechselbar.
Indem die Düsen ferner aus Metall hergestellt sind, sind sie nicht brennbar und lassen hohe Brandschutzanforderungen erfüllen. Auch ist ihre Herstellung billig. Auch können sie mit dünnen Wandstärken hergestellt werden, was bereits geräuschmindernd ist und an sie innenseitig oder außenseitig noch stärker geräuschmindernde Längsnuten oder Längsrippen mit angeformt sein.
Erfindungsgemäße Düsenkästen sind für beliebige Induktionsgeräte geeignet, gleichgültig ob es sich um Induktionsgeräte mit Wärmetauschern oder um Induktionsgeräte ohne Wärmetauscher handelt.
Bevorzugt kann die Maßnahme nach Anspruch 2 vorgesehen sein. Die Düse bedarf dann keiner zusätzlichen Befestigung an der betreffenden Wand des Düsenkastens. Um solche selbsthemmende Klemmung der Düse im zugeordneten Loch absolut sicher zu erreichen, kann zweckmäßig die Maßnahme nach Anspruch 3 vorgesehen sein. Sie ergibt, daß in jedem Fall die reibungsschlüssige Verbindung zwischen der Düse und der betreffenden Wand des Düsenkastens sich nicht von selbst lösen kann. Wenn dagegen der in Anspruch 3 genannte Winkel zwischen den betreffenden Tangenten größer als der Reibungswinkel der Ruhe der Materialpaarung des Materials des Lochrandes und des Stutzens ist, dann besteht die Gefahr, daß die Düse sich von selbst in die Reibverbindung lösende Richtung drehen kann. Dennoch ist es in manchen Fällen auch denkbar, daß der in Anspruch 3 genannte Winkel zwischen den betreffenden Tangenten nicht gemäß Anspruch 3 kleiner als der genannte Reibungswinkel der Ruhe ist, sondern etwas größer. Doch empfiehlt es sich dann, gesonderte Maßnahmen vorzusehen, um ungewolltes Selbstlösen der Düse zu verhindern, was bspw. dadurch geschehen kann, daß man den Flansch der Düse mit der betreffenden Wand des Düsenkastens in der vorgesehenen Winkelstellung der Düse mittels eines Stiftes oder einer Schraube, die in miteinander fluchtende Bohrungen des Flansches und der betreffenden Wand des Düsenkastens lösbar eingesetzt ist, verbindet oder daß man sonstige Mittel zur Drehsicherung der Düse vorsieht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: ein Induktionsgerät im Querschnitt,
Fig. 2: einen Teilschnitt durch den Düsenkasten des Induktionsgerätes nach Fig. 1, welcher eine Düse in geschnittener, vergrößerter Darstellung zeigt, die in eine Wand dieses Düsenkastens eingesetzt ist,
Fig. 3: die Umrißkontur des stromabwärtigen Stutzens der Düse nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 4: in vergrößerter Darstellung den Umriß des Loches des Düsenkastens, in den die Düse nach Fig. 2 und 3 eingesetzt ist, wobei die Düse jedoch nicht mit dargestellt ist,
Fig. 5: die Umrisse des Stutzens der Düse und des Loches nach den Fig. 3 und 4 in einer Winkelstellung der Düse, in der sie in dem betreffenden Loch des Düsenkastens nur reibungsschlüssig festgeklemmt ist und sich in dieser Winkelstellung von selbst hält,
Fig. 6: eine Variante einer Einzelheit der Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Induktionsgerät 10 weist ein Gehäuse 11 mit einem bodenseitigen Sekundärlufteinlaß 12, einem wasserseitig gesteuerten Wärmetauscher 13, einem Düsenkasten 14 mit Düsen (Primärluftdüsen) 15 und einem Luftaustrittsschacht 16, durch den hindurch die Primärluft und die von ihr angesaugte und sich mit ihr vermischende Sekundärluft (Raumluft) in den betreffenden Raum ausströmt, auf. Die Erfindung ist jedoch auch bei Induktionsgeräten anwendbar, die jeweils mehrere Wärmetauscher oder keine Wärmetauscher aufweisen.
Obwohl es sich bei dem Induktionsgerät nach Fig. 1 um ein wasserseitig gesteuertes handelt, sind erfindungsgemäße Düsenkästen auch bei beliebigen anderen Induktionsgeräten anwendbar, insbesondere also auch bei solchen, bei denen die Kühl- bzw. Wärmeleistung luftseitig gesteuert wird, bspw. mittels Klappen.
Der Düsenkasten 14 weist hier an seiner oberen Wand 17 zwei Reihen von dem Ausblasen von Primärluftstrahlen dienenden Düsen 15 auf. Jede Reihe weist eine mehr oder weniger große Anzahl von Düsen 15 auf, je nach Länge des Düsenkastens 14. Der Düsenkasten 14 weist einen Anschluß 19 für ein Rohr auf, durch das in seinen Innenraum in einer Klimazentrale aufbereitete Primärluft einleitbar ist, die durch die Düsen 15 in den Innenraum des Induktionsgerätes 10 ausgeblasen wird und hier aus dem betreffenden Gebäuderaum Sekundärluft ansaugt, und die Primärluft mit der Sekundärluft werden dann wie üblich in den betreffenden Gebäuderaum zu dessen Klimatisierung ausgeblasen.
Die einzelne Düse 15 besteht aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Sie kann besonders kostengünstig durch Ziehen, Gießen oder Fließpressen hergestellt sein. Sie können jedoch auch gegebenenfalls auf andere Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Rundhämmern, spanabhebende Bearbeitung oder dergleichen.
In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch eine Düse 15 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wie sie in die betreffende, ausschnittsweise dargestellte Wand 17 des Düsenkastens 14 eingesetzt ist. Sie weist an ihrem ihren stromaufwärtigen Endabschnitt bildenden Fuß 20 einen Ringflansch 21 auf, mit dem sie auf der Außenseite 23 der Wand 17 dicht aufsitzt. An den Ringflansch 21 schließt nach unten ein kurzer Stutzen 22 an, der die Lufteintrittsmündung 50 der Düse 15 aufweist und in das zugeordnete Loch 24 der Wand 17 des Düsenkastens 14 eingesetzt und hier in diesem Loch 24 selbsthemmend verklemmt ist, was weiter unten noch näher erläutert wird. Dieser Stutzen 22 durchdringt in diesem Ausführungsbeispiel das Loch 24 ganz und steht über es noch etwas in den Innenraum des Düsenkastens 14 wie dargestellt über, was zweckmäßig ist. In diesem Ausführungsbeispiel dichtet der an der Wand 17 anliegende Ringflansch 21 das Loch 24 ausreichend nach außen ab, so daß keine Primärluft zwischen der Düse und dem Rand des Loches 24 ausströmen kann, oder höchstens vernachlässigbar geringe Luftmengen. Falls erwünscht, kann jedoch auch zwischen dem Ringflansch 21 und der Wand 17 eine Ringdichtung 25 zwischengefügt sein, wie es Fig. 6 an einem Ausführungsbeispiel zeigt.
An den untenseitig eine Ringschulter 24′ bildenden Ringflansch 21 schließt nach oben der weitaus längste Teil 26 der Düse 15 an.
Der Durchgangskanal 27 der Düse 15 weist einen abgerundeten Einlauftrichter 29 und anschließend einen kreiszylindrischen Bereich 30, danach einen sich in stromabwärtiger Richtung im wesentlichen konisch verjüngenden Bereich 31 und anschließend einen konstanten lichten Querschnitt aufweisen den Endbereich 32, der bis zur stromabwärtigen Austrittsmündung 33 der Düse 15 reicht, auf.
In das obere Drittel des Durchgangskanales 27 der Düse 15 sind noch eine Anzahl von Längsnuten 34 eingeformt, die der Geräuschminderung des ausgeblasenen Primärluftstrahles dienen, indem sie die Wirbelstraßen des ausströmenden Strahles verkürzen.
Der Außenumfang der Düse 15 kann mit Ausnahme ihres Stutzens 22 und ggfs. ihres verdickten kurzen Längsbereiches 51 in bezug auf die Längsachse der Düse 15 rotationssymmetrisch sein. Zweckmäßig sind jedoch an die Düse 15 außenseitig mindestens ein Paar zueinander parallele Flächen mitangeformt, die dem Ansetzen eines dem Drehen der Düse 15 in ihre sich selbsthaltende Klemmstellung im Loch 24 dienenden Schlüssels dienen und die hier zweckmäßig an den dem Längsbereich 51, der an den Ringflansch 21 nach oben anschließt, vorgesehen sein können.
Der zwar zylindrische, jedoch nicht kreiszylindrische Außenumfang des kurzen Stutzens 22 weist über seine Länge unrunde, konstante Umfangskontur 35 auf (Fig .3). Diese Umfangskontur 35 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Halbkreisen 36 gleich großer Radien R1, die durch zwei kurze gerade, zueinander parallele Linien 37 miteinander verbunden sind, deren Länge mit L bezeichnet ist. Die zueinander parallelen Durchmesser 38 der beiden Halbkreise 36 sind strichpunktiert angedeutet.
Die in Fig. 4 dargestellte unrunde Umfangskontur 39 des zylindrischen, jedoch nicht kreiszylindrischen unrunden Loches 24 der Wand 17 setzt sich aus zwei Kreisbögen 40 desselben Radius R2 zusammen, wobei, wie dargestellt, die Krümmungsmittelpunkte dieser Radien R2 jedoch nicht im Mittelpunkt dieser Umfangskontur 39 liegen, sondern für den linken Kreisbogen 40 befindet sich dessen Krümmungsmittelpunkt auf der zur strichpunktiert dargestellten Längsachse 42 senkrecht verlaufenden, strichpunktiert dargestellten Querachse 41 dieser Umfangskontur 39 in einem Abstand a/2 rechts von diesem den Schnittpunkt der Achsen 41, 42 darstellenden Mittelpunkt und für den rechtsseitigen Kreisbogen 40 auf der Querachse 41 linksseitig dieses Mittelpunktes in dem gleich großen Abstand a/2.
Die Maße R1, R2, L, a können bei einer Metallpaarung der Düse 15 aus Aluminium und der Wand 17 aus Stahlblech bspw. wie folgt vorgesehen sein:
R1 = 11,75 mm, R2 = 13,5 mm, L = 2,7 mm, a/2 = 0,5 mm.
Zur Befestigung der Düse 15 an der Wand 17 des Düsenkastens 14 wird diese mit ihrem Stutzen 22 in das Loch 24 eingesteckt, bis die Ringschulter 24′ des Ringflansches 21 auf dieser Wand 17 dicht anliegt. Dabei befindet sich der Stutzen 22 beim Einsetzen der Düse 15 in einer Winkelstellung relativ zum Loch 24, in der der Stutzen 22 ohne oder ohne wesentliche Kraftanwendung in das Loch 24 eingeführt werden kann. Anschließend wird die Düse 15 vorzugsweise mittels eines Drehmomentschlüssels um ihre Längsachse in eine Relativwinkelstellung zum Loch 24 gedreht, die so vorgesehen ist, daß selbsthemmende Klemmung des Stutzens 22 in dem Loch 24 eintritt, wodurch die Düse 15 an der Wand 17 reibungsschlüssig lösbar befestigt ist, ohne daß es einer anderen Befestigung oder einer zusätzlichen Befestigung bedarf. Damit die Selbsthemmung eintritt, ist der in Fig. 5 eingezeichnete Winkel b kleiner als der Reibungswinkel der Ruhe zwischen den Materialpaarungen der Düse 15 und dem Rand des Loches 24 der Wand 17 des Düsenkastens 14. Dieser Winkel b entspricht dem Winkel zwischen den Tangenten 45,46 an die Umfangskontur 35 des Stutzens 22 und an die Umfangskontur 39 des Loches 24 an jedem der beiden Punkte stärkster Klemmung zwischen dem Stutzen 22 und dem Rand des Loches 24. In diesem Ausführungsbeipiel ergeben sich also insgesamt zwei einander diametral gegenüberliegende Berührungsflächen 47,47′ zwischen dem Stutzen 22 und dem Rand des Loches 24, die in größeren Winkelabständen voneinander angeordnet sind, wie es Fig. 5 deutlich zeigt.
Beispielsweise besteht die Düse 15 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die Wand des Düsenkastens 14 aus Stahlblech.
Unter dem Reibungswinkel der Ruhe ist der in HÜTTE "Des Ingenieur Taschenbuches", Band 1,28. Aufl., 1955, Verlag von Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, S. 736 definierte Reibungswinkel der Ruhe verstanden.
Die Düse 15 kann auch aus anderen Metallen bestehen, bspw. aus Stahl.
Es versteht sich, daß die Unrundheiten der Umfangskontur des Stutzens 22 und des zugeordneten Loches 24 auch anders, als in den Fig. 3 - 5 dargestellt, sein können. Bspw. können die Umfangskonturen elliptisch sein, oval, wellenförmig oder sonstige geeignete Gestalten haben. Doch sind die dargestellten Umfangskonturen besonders günstig und leicht herstellbar. Bevorzugt können die Unrundheiten von Stutzen 22 und Rand des Loches 24 so vorgesehen sein, daß sich insgesamt nur zwei einander diametral gegenüberliegende, in Abständen voneinander vorgesehene Berührungsflächen zwischen dem Stutzen 22 und dem Rand des Loches 24 ergeben.
Jedoch kann oft auch zweckmäßig vorgesehen sein, daß sich zwischen dem Stutzen 22 und dem Rand des Loches 24 nicht nur zwei einander gegenüberliegende Berührungsflächen ergeben, sondern mehr als zwei, bspw. drei, vier oder in manchen Fällen noch mehr im Abstand voneinander angeordnete Berührungsflächen, deren Stellen größter Berührungskräfte vorzugsweise in ungefähr gleich großen Zentrierwinkeln voneinander angeordnet sein können.

Claims

Düsenkasten (14) für ein Induktionsgerät (10) einer Hochdruck-Klimaanlage, welcher Düsenkasten (14) eine Wand (17) aufweist, in der Löcher (24) angeordnet sind, in die dem Ausblasen von Primärluft dienende Düsen (15) eingesetzt sind, bei dem die Düsen (15) Metalldüsen sind und die einzelne Düse (15) an ihrem an den Düsenkasten (14) angesetzten Fuß (20) eine Ringschulter (24') und einen an sie anschließenden kurzen, in ein Loch (24) der betreffenden Wand (17) des Düsenkastens (14), soweit die Ringschulter (24') es zuläßt, eingesetzten Stutzen (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Stutzen (22) der Düse (15) als auch das ihm zugeordnete Loch (24) der Wand (17) des Düsenkastens jeweils unrund sind und daß der Stutzen (22) in diesem Loch (24) in einer Winkelstellung angeordnet ist, bei der der Stutzen (22) an mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Stellen (47, 47') an den Rand des Loches (24) angedrückt ist.
Düsenkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unrunden Umfangskonturen (35,39) des Stutzens (22) der Düse (15) und des Randes des zugeordneten Loches (24) der betreffenden Wand (17) des Düsenkastens (14) so getroffen sind, daß sich selbsthemmende Klemmung des Stutzens (22) in diesem Loch (24) ergibt.
Düsenkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der Punkte stärkster Klemmung des Stutzens (22) der Düse (15) im Loch (24) der betreffenden Wand (17) des Düsenkastens (14) der Winkel (b), den die an den betreffenden Punkt an die Umfangskontur (35) des Stutzens (22) und an die Umfangskontur (39) des Loches angelegten geometrischen Tangenten (45,46) miteinander einschließen, kleiner als der Reibungswinkel der Ruhe der Materialpaarung des Materials des Lochrandes und des Stutzens ist.
Düsenkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unrundheit des Umfanges des Stutzens (22) der Düse (15) und des Randes des zugeordneten Loches (24) der betreffenden Düsenkastenwand (17) so getroffen sind, daß insgesamt zwei einander gegenüberliegende Berührungsflächen (47, 47′) zwischen ihnen bestehen.
Düsenkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (15) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Düsenkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (15) gezogene oder fließgepreßte Düsen sind.
Düsenkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens seine Wand (17), in die die Düsen (15) eingesetzt sind, aus Metall, vorzugsweise aus Stahlblech besteht.
Düsenkasten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Düsen (15) geräuschmindernde Längsrippen oder Längsnuten (34) angeformt sind.