DE10110243A1 - Heizlüfter - Google Patents
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Abstract
Heizlüfter mit einem Gehäuse (4), in dem Gehäuse (4) angeordneten Lufteintritts-Öffnungen (11) zur Zuführung von Frischluft, in dem Gehäuse (4) angeordneten Luftaustritts-Öffnungen (13) zur Abgabe von erwärmter Luft, einem zwischen den Lufteintritts-Öffnungen (11) und den Luftaustritts-Öffnungen (13) angeordneten, um eine Drehachse (22) drehantreibbar gelagerten Lüfterrad (21) zur Erzeugung eines Luftstromes (44) und einem in dem Gehäuse (4) angeordneten Heiz-Element (19) zur Erwärmung der Luft des Luftstromes (44), dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (21) zwischen den Lufteintritts-Öffnungen (11) und dem Heiz-Element (19) angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Heizlüfter gemäß dem Oberbegriff des An
spruchs 1.
Bei herkömmlichen Heizlüftern sind an gegenüberliegenden Seiten eines
Gehäuses Lufteintritts-Öffnungen für Frischluft und Luftaustritts-
Öffnungen für Heißluft vorgesehen. In dem Gehäuse ist benachbart zu den
Lufteintritts-Öffnungen ein Heiz-Element vorgesehen. Diesem nachgeord
net ist ein drehantreibbares Lüfterrad vorgesehen, das die Frischluft durch
die Lufteintritts-Öffnungen ansaugt. Anschließend wird die Luft durch die
Heiz-Elemente erhitzt und durch das nachgeordnete Lüfterrad durch die
Luftaustritts-Öffnungen geblasen. Nachteilig ist hieran, daß vor allem bei
besonders kompakt ausgebildeten Lüftern aus Kunststoff die elektrische
Leistungsaufnahme nach oben begrenzt ist da es sonst zu einer Überhit
zung des Gehäuses und insbesondere des Lüfterrades kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Lüfter
derart zu verbessern, daß bei gleichbleibender kompakter Anordnung die
elektrische Leistungsaufnahme erhöht werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des An
spruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß das Heiz-
Element zwischen dem Lüfterrad und den Luftaustritts-Öffnungen ange
ordnet ist. Hierdurch kommt lediglich kühle Frischluft mit dem Lüfterrad in
Berührung, so daß sich dieses weniger erhitzt. Gleichzeitig kann durch den
einströmenden Frischluftstrom der Antrieb, das heißt der Elektromotor, des
Lüfterrades gekühlt werden. Darüber hinaus kann bei gleicher Drehzahl
und Gestaltung des Lüfterrades mehr Luft durch den Heizlüfter transpor
tiert werden, da die kalte Luft zunächst angesaugt und durch das Lüfterrad
beschleunigt wird und erst anschließend dem Heiz-Element zugeführt wird
und sich dort ausdehnt. Bei der Konstruktion gemäß dem Stand der Tech
nik wir der Luftstrom vor dem Erreichen des Lüfterrades dem Heiz-
Element zugeführt und erwärmt, wodurch eine Dichteerhöhung stattfindet
und auf diese Weise der Luftmassestrom reduziert wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zei
gen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Heizlüfters,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Lüfterrad,
Fig. 4 ein Diagramm, das die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge als
Funktion der Motorspannung darstellt,
Fig. 5 ein Diagramm, daß die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge als
Funktion der Drehzahl darstellt und
Fig. 6 eine Darstellung, die die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge als
Funktion der Drehzahl darstellt.
Ein Heizlüfter weist ein aus einer vorderen Gehäuse-Hälfte 2 sowie einer
hinteren Gehäuse-Hälfte 3 bestehendes Gehäuse 4 auf. Das Gehäuse 4 wird
durch einen Boden 5, eine Rückwand 6, eine dieser gegenüberliegende
Vorderwand 7 sowie zwei die Wände 6 und 7 verbindende Seitenwände 8
und 9 gebildet. Die Wände 6 bis 8 tragen auf der Oberseite eine domartige
Deckplatte 10. Die Gehäuse-Hälften 2 und 3 sind jeweils einteilig ausge
bildet. In der Rückwand 6 sind im wesentlichen über die volle Höhe raster
artig angeordnete Lufteintritts-Öffnungen 11 vorgesehen, welche einen
runden Querschnitt aufweisen. Die Rückwand 6 ist leicht konvex ge
krümmt. Die leicht konkav gekrümmte Vorderwand 7 weist im wesentli
chen über ihre volle Höhe übereinander angeordnete, vertikal verlaufende
Lamellen 12 auf, die übereinander angeordnete Luftaustritts-Öffnungen 13
begrenzen. Zur Stabilisierung sind auf der Innenseite der Lamellen 12 an
geordnete, einteilig mit diesen ausgebildete, vertikal verlaufende Stützstege
14 vorgesehen. An der Innenseite der Vorderwand 7 ist ein nach innen vor
springendes, sich über einen wesentlichen Teil der Tiefe des Gehäuses 4
erstreckendes, ringzylindrisches Luftkanal-Gehäuse 15 vorgesehen, das
einen Luftkanal 16 begrenzt. Die Lufteintritts-Öffnungen 11, die Luf
taustritts-Öffnungen 13 sowie der Luftkanal 16 fluchten im wesentlichen
miteinander. Die beiden Gehäuse-Hälften 2 und 3 sind über an der Gehäu
se-Hälfte 2 innenseitig angespritzte Schraubdome 17 miteinander ver
schraubt. In der Mitte der Vorderwand 7 ist ein nach innen vorspringender,
einteilig mit der Vorderwand 7 ausgebildeter Träger 18 vorgesehen, an des
sen innenseitigem Ende ein Heiz-Element 19, sowie diesem nachgeordnet
ein Elektromotor 20 mit einem Lüfterrad 21 angeordnet sind. Das Lüfterrad
21 ist durch den Elektromotor 20 um eine Drehachse 22 entlang einer
Dreh-Richtung 23 drehantreibbar.
Das Heiz-Element 19 besteht aus einer Vielzahl von radial vorstehenden,
im Längsschnitt meanderförmig gebogenen Heizdraht-Schleifen 24, von
denen in den Fig. 1 und 2 nur die Einhüllende dargestellt ist. Die einzelnen
Heizdrähte 24 erstrecken sich von einem mit dem Träger 18 verbundenen
Tragring 25 radial nach außen und sind dann U-förmig gebogen und zu
dem Tragring 25 zurückgeführt. Die jeweiligen Enden der Heizdraht-
Schleifen 24 sind durch Nieten 26 mit dem Tragring 25 verbunden. Das
Heiz-Element 19 weist über den Umfang des Tragrings 25 eine Vielzahl
von Heizdraht-Schleifen 24 auf.
Hinter dem Heiz-Element 19, das heißt zwischen dem Heiz-Element 19
und den Lufteintritts-Öffnungen 11 der Rückwand 6, ist der Elektromotor
20 angeordnet, welcher mit dem Träger 18 verbunden ist. Der Elektromotor
20 weist eine um die Drehachse 22 drehantreibbare Antriebswelle 27 auf.
Das Lüfterrad 21 weist eine ringzylindrisch ausgebildete, den Elektromotor
20 in axialer Richtung im wesentlichen aufnehmende Nabe 28 auf, an de
ren Außenseite radial vorstehende, einteilig mit der Nabe 28 ausgebildete
Lüfterrad-Schaufeln 29 vorgesehen sind. An dem der Rückwand 6 zuge
wandten Ende 30 sind drei, jeweils um 120° zueinander versetzte axial
nach außen und radial nach innen vorspringende Arme 31 vorgesehen, die
in einem Zentrums-Abschnitt 32 zusammengeführt sind. Der Zentrums-
Abschnitt 32 trägt eine Büchse 33, in der die Antriebswelle 27 aufgenom
men und festgelegt ist. Es ist auch möglich anstelle von drei Armen 31 eine
andere Zahl von gleichmäßig über den Umfang der Nabe 28 verteilten Ar
men 31 vorzusehen.
Das Lüfterrad 21 weist sechs über den Umfang der Nabe 28 gleichmäßig
verteilte Lüfterrad-Schaufeln 29 auf. Es ist auch mögliche eine andere Zahl
von Lüfterrad-Schaufeln 29 vorzusehen. Die Lüfterrad-Schaufeln 29 wei
sen jeweils eine in Dreh-Richtung 23 voreilende Luft-Aufnahme-Kante 34
sowie eine nacheilende Luft-Abgabe-Kante 35 auf. Die Luft-Abgabe-Kante
35 weist einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Innen-Abschnitt
36 sowie einen schräg in Dreh-Richtung 23 gerade verlaufenden Außen-
Abschnitt 37 auf. Der Außen-Abschnitt 37 schließt mit dem Radius bezo
gen auf die Drehachse 22 einen Winkel a ein, für den gilt: 10 ≦ a ≦ 60°,
insbesondere 200 ≦ a ≦ 40°, besonders vorteilhaft a ≈ 30°. Der Innen-
Abschnitt 36 weist eine radiale Länge I auf, der Außen-Abschnitt 37 weist
eine radiale Länge A auf, wobei für das Verhältnis A/I gilt: A/I ≈ 3. Die
Kanten 34 und 35 sind durch eine konvex gekrümmte Außen-Kante 38 mit
einander verbunden. Die Luft-Aufnahme-Kante 34 weist in der Nähe der
Nabe 28 ein gegenüber einer Spitze 39 zurückspringende Kante 40 auf, die
im wesentlichen radial verläuft. Vorteilhaft ist hieran, daß sich benachbarte
Lüfterrad-Schaufeln 29 in axialer Richtung nicht überlappen. Dies ist vor
allem bei der Herstellung von Bedeutung, da die beider Hälften der Spritz
gußwerkzeuge für das Lüfterrad 21 einfach auseinandergefahren werden
könne, ohne das Hinterschneidungen berücksichtigt werden müssen. Die
Lüfterrad-Schaufeln 29 selbst sind leicht gekrümmt und schließen im Be
reich des Innen-Abschnitts 36 der Luft-Abgabe-Kante 35 mit der Drehach
se 22 einen Winkel b ein für den gilt: b ≈ 50°.
Für den Betrieb weist der Heizlüfter 1 in der Deckplatte 10 einen Betriebs
zustands-Schalter 41 auf, bei dem zwischen einer Aus-Stellung, einer
Kaltluft-Stellung sowie einer Heizstellung geschaltet werden kann. Ferner
ist in der Deckplatte 10 ein Thermostat 42 mit Drehregler 43 vorgesehen,
mit dem die gewünschte, durch den Heizlüfter 1 einzustellende Zimmer
temperatur vorgegeben werden kann.
Im Folgenden wird die Funktion des Heizlüfters beschrieben. Durch ein
Verschieben des Schalters 41 in eine Heizstellung wird Strom auf das Heiz-
Element 19 gegeben, so daß sich die Heizdraht-Schleifen 24 erwärmen.
Ferner wird Strom auf den Elektromotor 230 gegeben, so daß dieser das
Lüfterrad 21 in Drehungen versetzt. Durch die Bewegung der Lüfterrad-
Schaufeln 29 in Dreh-Richtung 23 wird ein Luftstrom 44 durch das Gehäu
se 4 erzeugt, wobei die mit 44 bezeichneten Pfeile in Fig. 1 die mittlere
axiale Strömungsrichtung der Luft durch das Gehäuse wiedergeben. Die
Luft wird durch die Lufteintritts-Öffnungen 11 durch die Drehung des
Lüfterrades 21 eingesaugt und tritt zum Teil zwischen den Armen 31 und
der Innenseite der Nabe 28 durch und kühlt somit unmittelbar den Elektro
motor 20. Der Großteil der Luft tritt zwischen der Nabe 28 und dem Luft
kanal-Gehäuse 15 hindurch und bildet den Luftstrom 44. Durch den Innen-
Abschnitt 36 der Luft-Abgabe-Kante 35 wird ein Teil des Luftstromes auf
den Tragring 25 mit den Nieten 26 gerichtet, wodurch diese besonders ge
kühlt werden. Auf diese Weise kann eine Überhitzung derselben vermieden
werden. Durch die schräg verlaufenden Außen-Abschnitte 37 kann der von
den Lüfterrad-Schaufeln 29 transportierte Luftmassestrom erhöht werden.
Der durch das Lüfterrad 21 beschleunigte Luftstrom wird auf die
Heizdraht-Schleifen 24 geblasen, wodurch sich der Luftstrom erwärmt und
ausdehnt. Besonders vorteilhaft an dem dem Lüfterrad 21 nachgeordneten
Heiz-Element 19 ist, daß zunächst kühle und damit vergleichsweise dichte
Luft durch das Lüfterrad 21 beschleunigt wird und erst anschließend er
wärmt wird. Hierdurch kann bei ansonsten gleicher Anordnung des Lüfter
rades sehr viel mehr Luft transportiert werden, als in dem Fall, bei dem das
Heiz-Element dem Lüfterrad vorgeordnet ist. Bei diesem aus dem Stand der
Technik bekannten Fall wird durch das Lüfterrad wärmere und deshalb
dünnere Luft beschleunigt. Darüber hinaus besteht bei der Erfindung nicht
das Problem, daß die durch das Heiz-Element 19 erwärmte Luft das Lüfter
rad 21 erwärmt. Durch die automatische Kühlung des Lüfterrades 21 und
den größeren Luftmassetransport durch das Lüfterrad 21 kann bei anson
sten gleichbleibend kompakter Ausgestaltung des Heizlüfters 1 die elektri
sche Leistungsaufnahme, zum Beispiel auf 2000 Watt erhöht werden. Be
sonders vorteilhaft an der Ausgestaltung der Lüfterrad-Schaufel 29 ist auch,
daß der Luftdurchsatz sehr viel unabhängiger gegenüber der Spannungs
schwankungen am Elektromotor 20 und Drehzahlschwankungen des Elek
tromotors 20 ist.
Im folgenden wir unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 erläutert, welche
quantitativen Vorteile sich bei dem erfindungsgemäßen Heizlüfter im Ver
gleich zum Stand der Technik ergeben. In Fig. 4 ist die von drei verschie
denen Heizlüftern transportierte Luftmenge als Funktion der Motorspan
nung dargestellt. Die mit A bezeichnete Kennlinie zeigt den Kurvenverlauf
eines herkömmlichen Heizlüfters, bei dem das Heizelement zwischen den
Lufteintritts-Öffnungen und dem Lüfterrad angeordnet ist und somit bereits
erhitze Luft auf das Lüfterrad trifft. Ansonsten weist der Luftkanal sowie
das Lüfterrad denselben Durchmesser auf, wie bei der erfindungsgemäßen
Anordnung. Der Aufbau der Flügel entspricht dem herkömmlichen Aufbau
bei Lüfterrädern. Ferner wurde derselbe Motor verwendet. Man erkennt,
daß bei einer Steigerung der Motorspannung die geförderte Luftmenge pro
Zeiteinheit langsam ansteigt und dann in einen Sättigungsbereich übergeht,.
Dies bedeutet, daß selbst bei einer weiteren Steigerung der Motorspannung
die Luftmenge pro Zeiteinheit nicht mehr ansteigt. Dies wird dadurch er
klärt, daß die angesaugte Luft, bevor sie das Lüfterrad erreicht, erhitzt wird
und sich ausdehnt und somit die Sogwirkung des Lüfterrades beeinträchtigt
ist. Die mit B bezeichnete Kennlinie gehört zu einem herkömmlichen
Heizlüfter, dessen Lüfterrad sowie dessen Luftkanal einen wesentlich grö
ßeren Durchmesser aufweisen als der Heizlüfter nach der erfindungsgemä
ßen Ausführungsform. Die Kennlinie B verläuft oberhalb der von A. Sie
besitzt jedoch den großen Nachteil, daß sie sehr steil verläuft, das heißt
eine große Abhängigkeit gegenüber Spannungsschwankungen besitzt. Dies
wird beim Betrieb als unangenehm empfunden. Mit C wir die Kennlinie
des erfindungsgemäßen Heizlüfters bezeichnet. Auffällig ist, daß die
Kennlinie kontinuierlich ansteigt und somit das Sättigungsverhalten wie bei
Kennlinie A nicht auftritt. Darüber hinaus verläuft die Kennlinie flacher als
bei B, was einer geringeren Anfälligkeit gegenüber Spannungsschwankun
gen entspricht. Von zentraler Bedeutung ist, daß die Kennlinie C oberhalb
der beiden Kennlinien A und B liegt. Dies bedeutet, daß aufgrund der An
ordnung des Heiz-Elements zwischen den Luftaustritts-Öffnungen und dem
Lüfterrad einer größere Luftmenge transportiert werden kann. Der Motor
bei dem erfindungsgemäßen Gerät gemäß Kennlinie C ist derselbe wie bei
den Geräten zu den Kennlinien B und A. Bei der Anordnung gemäß Kenn
linie B ist ebenfalls das Heiz-Element zwischen den Luftansaug-öffnungen
und dem Lüfterrad angeordnet.
In Fig. 5 ist die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge als Funktion der
Drehzahl des Lüfterrades dargestellt. Mit C wird die Kennlinie des erfin
dungsgemäßen Heizlüfters bezeichnet. Die einzelnen Meßpunkte entspre
chen verschiedenen Motorspannungen zwischen 200 V und 250 V. Die
Kennlinie A gehört zu dem Heizlüfter, der in Fig. 4 ebenfalls zur Kennlinie
A gehört. Dieser Heizlüfter weist denselben Durchmesser des Luftkanals
und des Lüfterrades sowie denselben Motor wie bei dem erfindungsgemä
ßen Heizlüfter auf. Lediglich die Luft wird bei dem Heizlüfter gemäß
Kennlinie A über das Heiz-Element angesaugt. Man erkennt, daß bei glei
cher Motorspannung die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge um ca. 20%
höher liegt.
In Fig. 6 ist die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge als Funktion der
Drehzahl dargestellt. Kennlinie C entspricht wieder dem erfindungsgemä
ßen Heizlüfter. Mit Kennlinie D wird ein zum erfindungsgemäßen Heiz
lüfter identischer Heizlüfter bezeichnet, bei dem das Lüfterrad an den Lüf
terrad-Schaufeln gerade, sich radial erstreckende Luft-Abgabe-Kanten be
sitzt. Ein Nachteil der schrägen Abgabe-Kanten liegt bei höheren Spannun
gen in einer geringfügigen Reduktion der pro Zeiteinheit geförderten Luft
menge. Es ergeben sich jedoch zwei wesentliche Vorteile. Durch die schrä
ge Ausgestaltung der Luft-Abgabe-Kante ist die radiale Verteilung des
Luftstroms über das Heiz-Element sehr viel gleichmäßiger, so daß ein star
kes Aufglühen der einzelnen Heizdraht-Schleifen vermieden werden kann.
Dies führt auch zu einer sehr viel angenehmeren und physiologisch gesün
deren Heizung der Luft. Durch die schräge Ausgestaltung der Luft-Abgabe-
Kante wird darüber hinaus bei gleicher Spannung der Motor entlastet, was
sich in einer Erhöhung der Motordrehzahl äußert. Des weiteren können die
gemäß VDE-Normen maximal erlaubten Temperaturgrenzen leichter ein
gehalten werden. Des weiteren trägt der Innen-Abschnitt der vorderen Luft-
Abgabe-Kante zu einer Verbesserung der Motorleistung bei, da dadurch die
Nieten besser gekühlt werden und somit weniger Wärme zum Motor abge
strahlt wird.
Claims (10)
1. Heizlüfter mit
- a) einem Gehäuse (4),
- b) in dem Gehäuse (4) angeordneten Lufteintritts-Öffnungen (11) zur Zuführung von Frischluft,
- c) in dem Gehäuse (4) angeordneten Luftaustritts-Öffnungen (13) zur Abgabe von erwärmter Luft,
- d) einem zwischen den Lufteintritts-Öffnungen (11) und den Luft austritts-Öffnungen (13) angeordneten, um eine Drehachse (22) drehantreibbar gelagerten Lüfterrad (21) zur Erzeugung eines Luftstromes (44) und
- e) einem in dem Gehäuse (4) angeordneten Heiz-Element (19) zur Erwärmung der Luft des Luftstromes (44), dadurch gekenn zeichnet, daß
- f) das Lüfterrad (21) zwischen den Lufteintritts-Öffnungen (11) und dem Heiz-Element (19) angeordnet ist.
2. Heizlüfter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüf
terrad (21) eine Nabe (28) sowie radial von dieser nach außen abste
hende Lüfterrad-Schaufeln (29) aufweist.
3. Heizlüfter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe
(28) an den axialen Enden (30) offen ausgebildet ist.
4. Heizlüfter gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nabe (28) zumindest teilweise einen Elektromotor (20) mit einer
Antriebswelle (27) aufnimmt.
5. Heizlüfter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die An
triebswelle (27) über mindestens einen Arm (31) zur Drehmomenten
übertragung mit der Nabe (28) verbunden ist.
6. Heizlüfter gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Lüfterrad-Schaufeln (29) eine in Dreh-Richtung voreilen
de Luft-Aufnahme-Kante (34) sowie eine in Dreh-Richtung nacheilen
de Luft-Abgabe-Kante (35) aufweisen.
7. Heizlüfter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-
Abgabe-Kante (35) einen kürzeren Innen-Abschnitt (36), sowie einen
längeren Außen-Abschnitt (37) aufweist.
8. Heizlüfter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der In
nen-Abschnitt (36) im wesentlichen radial verläuft.
9. . Heizlüfter gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Außen-Abschnitt (37) mit dem Radius bezogen auf die Drehachse
(22) einen Winkel a einschließt ihr den gilt: 10° ≦ a ≦ 60°, insbesonde
re 20 ≦ a ≦ 40° und insbesondere a ≈ 30°.
10. Heizlüfter gemäße einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich die Lüfterrad-Schaufeln (29) in axialer Rich
tung nicht überlappen.
Priority Applications (2)
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DE2001110243 DE10110243A1 (de) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Heizlüfter |
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