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Die
Erfindung betrifft einen Ventilator mit mindestens einem, eine Drehachse
aufweisenden Laufrad und mindestens einem Saugkanal mit stromaufwärts des
Laufrads liegender Luftansaugöffnung oder
mit mindestens einem Blaskanal mit stromabwärts des Laufrads liegender
Luftauslassöffnung,
zu der – zur
Ausbildung einer seitlichen Luftanströmung oder Luftausströmung – mit Abstand
eine Abdeckung angeordnet ist.
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Ventilatoren
der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Sie werden häufig
in Lüftungssystemen
verwendet, um Luft einer Umgebung zuzuführen oder aus dieser abzuführen. Beispielsweise
kann Abluft mit Hilfe des Ventilators aus der Umgebung herausbefördert oder
Frischluft in die Umgebung eingebracht werden. Der Ventilator weist
zu diesem Zweck ein Laufrad auf, welches beispielsweise von einem
Elektromotor angetrieben wird. Mittels dieses Laufrads wird eine
Luftströmung durch
den Ventilator hindurch erzeugt. Liegt der Ventilator in einer Abluftausführung vor,
so weist er den mindestens einen Saugkanal mit stromaufwärts des Laufrads
liegender Luftansaugöffnung
auf, wobei zu der Luftansaugöffnung – zur Ausbildung
der seitlichen Luftanströmung – mit Abstand
die Abdeckung angeordnet ist. Alternativ kann der Ventilator auch
als Zuluftausführung
vorliegen. In diesem Fall ist ein Blaskanal vorgesehen, welcher
dem Saugkanal bis auf die Strömungsrichtung
im Wesentlichen entspricht. Gleiches gilt für eine Luftausblasöffnung,
welche an die Stelle der Luftansaugöffnung tritt. Die erwähnte Luftanströmung ist
in diesem Fall eine Luftausströmung.
Für die
Zuluftausführung
ergibt sich also ein Ventilator mit mindestens einem Blaskanal mit
stromabwärts
des Laufrads liegender Luftauslassöffnung, zu der – zur Ausbildung
einer seitlichen Luftausströmung – mit Abstand
die Abdeckung angeordnet ist. Die Abdeckung ist nicht nur zur Ausbildung der
seitlichen Luftströmung
gedacht, sondern bildet gleichzeitig eine optische Abdeckung des
Ventilators beziehungsweise der Luftansaug- oder der Luftauslassöffnung.
Die bekannten Ventilatoren weisen jedoch einen starken Druckverlust
auf, der abhängig von
einem Luftvolumenstrom, welcher den Ventilator durchläuft, abhängig ist.
Daraus resultieren zum Einen ein hoher Energiebedarf beziehungsweise
ein schlechter Wirkungsgrad des Ventilators und zum Anderen ein
ungünstiges
akustisches Verhalten. Der Wirkungsgrad bezeichnet dabei das Verhältnis der Luftleistung
(also der Menge der geförderten
Luft) zu der dem Ventilator zugeführten Energie.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Ventilator bereitzustellen,
welcher die eingangs genannten Nachteile nicht aufweist, sondern
eine Verbesserung des Luftdurchsatzes, vorzugsweise über einen
gesamten Kennlinienbereich des Ventilators, erzielt. Gleichzeitig
soll das akustische Verhalten des Ventilators verbessert werden.
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Dies
wird erfindungsgemäß mit einem
Ventilator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist
vorgesehen, dass in einer Zone zwischen der Rückseite der Abdeckung und dem
Laufrad mindestens ein Luftleitmittel angeordnet ist, das eine Luftströmung um
die Drehachse herum reduziert oder unterbindet. Durch das sich im
Betrieb des Ventilators drehende Laufrad wird in dem Saug- beziehungsweise
Blaskanal ein Luftwirbel entsprechend der Drehrichtung des Laufrads
induziert. Das Luftleitmittel weist eine festgelegte axiale Erstreckung
auf. Es ist daher nicht lediglich zum Abstützen eines weiteren Elements – zum Beispiel
eines Filters –,
sondern vielmehr zum Führen
der durch den Ventilator strömenden
Luftströmung
geeignet. Durch dieses Führen
der Luft wird die Luftströmung
um die Drehachse herum reduziert oder unterbunden, das heißt, im Bereich
des Luftleitmittels beziehungsweise stromabwärts von diesem wird das Auftreten
des durch das Laufrad induzierten Luftwirbels zumindest teilweise
verhindert. Dabei wird, wie vorstehend beschrieben, nicht nur im
Bereich des Luftleitmittels die Luftströmung um die Drehachse herum
reduziert oder unterbunden, sondern auch um eine gedachte Verlängerung
der Drehachse herum. Je nachdem, ob die Abluftausführung oder
die Zuluftausführung
des Ventilators vorliegt, kann diese stromaufwärts oder stromabwärts des
Luftleitmittels gelegen sein.
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Durch
die Anordnung des Luftleitmittels in der Zone zwischen der Rückseite
der Abdeckung und dem Laufrad gelingt es, die Luftleistung des Ventilators
deutlich zu verbessern und insbesondere streng instabile Bereiche
in der Kennlinie (Druckerhöhung Δp über den
Volumenstrom) zu reduzieren beziehungsweise zu beseitigen. Die Kennlinie
eines Ventilators wird üblicherweise
durch drei Bereiche beschrieben. Einen stabilen Bereich (auch als
Arbeitsbereich bezeichnet), einen streng instabilen sowie einen
einfach instabilen Bereich. Dabei liegt der streng instabile Bereich
zwischen dem einfach instabilen (geringer Volumenstrom) und dem
stabilen Bereich (hoher Volumenstrom). Beispielsweise wird bei einer Axial-Luftfördereinrichtung
der streng instabile Bereich der Kennlinie durch einen mehr oder
weniger ausgeprägten
(mathematischen) Sattelpunkt bestimmt. Dieser soll generell in seiner
Ausprägung
auf ein Minimum reduziert werden. Durch die Anordnung der Abdeckung
vor der Luftansaugöffnung
vergrößert sich
der streng instabile Bereich zunächst.
Mit Hilfe des Luftleitmittels kann er jedoch reduziert oder sogar
komplett beseitigt werden.
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Damit
wird auch das akustische Verhalten des Ventilators deutlich verbessert,
sodass im Vergleich zu bekannten Produkten ein geräuschärmerer Betrieb
möglich
ist. Durch die Anordnung des Luftleitmittels an dem Ventilator kann,
insbesondere bei gedrosseltem Betrieb des Ventilators, praktisch
eine Verdoppelung des statischen Überdrucks in dem Ventilator
erzielt werden. Gleichzeitig kann an dem Luftleitmittel ein Filter
angeordnet sein beziehungsweise sich auf diesem abstützen. In
diesem Zusammenhang sei nochmals betont, dass das Luftleitmittel eine
Luftführungsfunktion
aufweist und nicht lediglich dem Anordnen des Filters in diesem
Bereich dient. Es sollen Luftwirbel zwischen dem Luftleitmittel
und der Abdeckung vermindert beziehungsweise unterbunden werden.
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Die
Abdeckung ist dabei dem Ventilator zugeordnet, muss jedoch nicht
direkt an diesem befestigt sein. Es kann beispielsweise vorgesehen
sein, den Ventilator in eine Wand einzubauen und die Abdeckung nicht
an dem Ventilator selbst oder einem Gehäuse des Ventilators, sondern
an der Wand zu befestigen. Die Abdeckung ist vorzugsweise eine geschlossene
Abdeckung, ist also luftundurchlässig. Die
durch den Ventilator strömende
Luft kann daher nur seitlich von der Abdeckung an dieser vorbei
gelangen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Luftleitmittel mindestens
einen Luftleitsteg und/oder ein auf der Rückseite der Abdeckung angeordnetes
Strömungsleitmittel
aufweist. Der Luftleitsteg ist derart ausgebildet, dass er der in
dem Ventilator vorliegenden Luftströmung einen möglichst
geringen Strömungswiderstand
entgegensetzt, gleichzeitig jedoch eine Führungswirkung auf die Luftströmung ausübt. Dazu
weist er senkrecht zu einer Strömungsrichtung
der Luftströmung
einen möglichst
geringen Querschnitt auf, während
er eine ausgeprägte Erstreckung
in Axialrichtung beziehungsweise Luftströmungsrichtung aufweist. Der
Luftleitsteg kann das gesamte Luftleitmittel durchsetzen oder lediglich in
einem Bereich ausgebildet sein. In letzterem Fall sind vorzugsweise
mehrere Luftleitstege vorgesehen, welche beispielsweise parallel
zueinander verlaufen. Alternativ oder zusätzlich ist auf der Rückseite der
Abdeckung das Strömungsleitmittel
vorgesehen beziehungsweise dort ausgebildet.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Luftleitmittel mindestens
einen, den Luftleitsteg stützenden
Haltesteg vorsieht. Der Haltesteg kann dabei stromabwärts, stromaufwärts oder – bezogen
auf die Strömung – an derselben
Axialposition vorliegen. Der Haltesteg dient insbesondere dazu, das
Luftleitmittel zu versteifen, indem der Luftleitsteg abgestützt wird.
So kann verhindert werden, dass der Luftleitsteg von der Strömung zu
Schwingungen angeregt wird, was die akustischen Eigenschaften des Ventilators
negativ beeinflussen würde.
Der Haltesteg kann mit dem Luftleitsteg verbunden, insbesondere
an diesem befestigt sein. Ebenso möglich ist eine einstückige Ausführung von
Haltesteg und Luftleitsteg. Der Haltesteg kann dieselbe oder zumindest eine ähnliche
Axialerstreckung aufweisen wie der Luftleitsteg. Der Haltesteg kann
beispielsweise angewinkelt zu dem Luftleitsteg verlaufen. Beispielsweise ist
dabei ein 90°-Winkel
vorgesehen, der Haltesteg steht also senkrecht auf dem Luftleitsteg.
Der Haltesteg kann ebenso wie der Luftleitsteg zum Führen der
Luftströmung
dienen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Luftleitsteg und/oder
Haltesteg in einem Rahmen gehalten sind. Der Rahmen kann, beispielsweise
austauschbar, in der Zone befestigt sein. Dabei kann eine Rastvorrichtung
vorgesehen sein, um das Luftleitmittel beziehungsweise den Rahmen
des Luftleitmittels auf einfache Weise aus dem Ventilator entnehmen
beziehungsweise das Luftleitmittel ersetzen zu können. Vorzugsweise ist dabei
auf zumindest einer Seite des Rahmens eine Formschlussverbindung mit
einem Gehäuse
des Ventilators vorgesehen, während
auf der gegenüberliegenden
Seite das Rastelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann nach einem Öffnen des
Rastmittels der Rahmen aus dem Gehäuse des Ventilators ausgeklappt
und anschließend
entnommen werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftleitsteg und/oder
der Haltesteg zumindest bereichsweise gerade, schräg, bogenförmig, sternförmig oder
mäanderförmig verläuft. Prinzipiell kann
der Verlauf des Luftleitstegs beziehungsweise des Haltestegs beliebig
gewählt
sein. Insbesondere können
Luftleitsteg beziehungsweise Haltesteg durchgängig auf die genannten Arten
ausgebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Luftleitsteg
beziehungsweise Haltesteg bereichsweise gerade und beispielsweise
in zumindest einem weiteren Bereich bogenförmig verläuft. Bogenförmig bedeutet dabei, dass eine
Krümmung
beziehungsweise eine Kurve vorliegt. Ein gerader Verlauf kann bedeuten,
dass der Luftleitsteg beziehungsweise Haltesteg zumindest zu Bereichen
des Rahmens, sollte ein solcher vorgesehen sein, parallel verlaufen. Alternativ
ist die schräge
beziehungsweise sternförmige Ausführung realisierbar.
Bei dem Verlauf wird generell der Verlauf eines Querschnitts des
Luftleitstegs beziehungsweise des Haltestegs betrachtet. Die beschriebenen
Verläufe
können
also auch dann vorliegen, wenn der jeweilige Steg in Axialrichtung schräg angestellt
ist oder profiliert ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftleitsteg und/oder
der Haltesteg profiliert sind. Das bedeutet, dass sie zumindest
bereichsweise – im
Querschnitt gesehen – ein
Strömungsleitprofil aufweisen.
Mittels des Strömungsleitprofils
kann die Strömungscharakteristik
der Luftströmung
gezielter beeinflusst werden, als dies mit einer unprofilierten Ausführung möglich wäre. Unter
Strömungsleitprofil kann
beispielsweise ein Tragflächenprofil
verstanden werden, also speziell geformte Strömungsprofile, welche die Luftströmung gezielt
beeinflussen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftleitsteg und/oder
der Haltesteg in ein Stützelement
münden.
Um die Stabilität
beziehungsweise Steifigkeit des Luftleitmittels zu erhöhen, kann das
Stützelement
vorgesehen sein. Das Stützelement
ist beispielsweise zentral an dem Luftleitmittel vorgesehen, sodass
der Luftleitsteg beziehungsweise der Haltesteg zumindest einseitig
in dieses einmünden.
Das Stützelement
kann prinzipiell beliebig ausgeformt sein. Beispielsweise kann es
einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Strömungsleitmittel
mindestens einen Strömungsleitsteg
und/oder eine zumindest bereichsweise auf der Rückseite der Abdeckung ausgebildete Strömungsleitstruktur
aufweist. Der Strömungsleitsteg
bezeichnet dabei ein Element, welches zumindest eine freie Oberfläche besitzt,
welche insbesondere von der Rückseite
der Abdeckung wegweist. Der Strömungsleitsteg
weist in seiner Längsrichtung die
größte Erstreckung
auf, während
die Höhe
des Strömungsleitstegs
kleiner oder gleich dem Abstand zwischen der Rückseite der Abdeckung und einem Gehäuse des
Ventilators ist. Mit Vorteil weisen die Strömungsleitstege jedoch eine
geringere Höhe
als diesen Abstand auf. Die Strömungsleitstege
bilden auf der Rückseite
der Abdeckung Strömungsleitkanäle aus.
In diesen Strömungskanälen erfolgt
eine Führung
der den Ventilator durchlaufenden Luftströmung. Auf diese Weise kann
eine gezielte Ausrichtung des Luftstroms erreicht werden. Insbesondere erzielt
eine solche Anordnung eine Verminderung induzierter Luftwirbel und
somit eine Reduzierung der Luftströmung um die Drehachse herum.
Zusätzlich kann
die Rückseite
der Abdeckung Elemente aufweisen, welche eine zusätzliche
Führung
der Strömung bewirken.
Zur gezielten Führung
der Strömung
oder zur Ausbildung einer vorteilhaften Turbulenzstruktur der Strömung ist
die Strömungsleitstruktur
vorgesehen. Letzteres bedeutet insbesondere, dass ein Strömungswiderstand,
welcher von der Rückseite
auf die Luftströmung
aufgebracht wird, vermindert wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsleitsteg
eine Strömungsleitrippe oder
eine Stiftreihe ist. Die Strömungsleitrippe
ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht, wie
die Stiftreihe, aus vielen einzelnen Elementen, also Stiften, zusammengesetzt
ist. Vielmehr ist ein im Wesentlichen kontinuierlicher Verlauf der
Strömungsleitrippe
vorgesehen. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Strömungsleitrippe
durchgängig
verlaufen muss. Die Stiftreihe ist hingegen aus vielen einzelnen,
im Wesentlichen stiftförmigen
Elementen zusammengesetzt, die unmittelbar nebeneinander oder beabstandet
voneinander platziert sind und somit den Strömungsleitsteg in ihrer Gesamtheit
ausbilden. Auch eine Kombination von Strömungsleitrippe und Stiftreihe
ist möglich.
Dabei wird eine Strömungsleitrippe
vorgesehen und von der Stiftreihe überlagert, sodass sich an der
Strömungsleitrippe beispielsweise
in Intervallen Verdickungen der Wandstärke der Strömungsleitrippe ergeben.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsleitsteg
eine konstante oder eine, insbesondere kontinuierlich, anwachsende
Höhe aufweist.
Je nach Richtung beziehungsweise Definition der veränderlich
ausgeprägten
Höhe kann
selbstverständlich
ebenso eine abfallende Höhe
vorliegen. Ist der Strömungsleitsteg
beispielsweise in radialer Richtung angeordnet, so kann die Höhe des Strömungsleitstegs
radial nach innen anwachsend vorgesehen sein. Vorteilhaft ist ein
kontinuierliches Anwachsen. Selbstverständlich ist ebenso ein sprunghafter
Anstieg der Höhe
oder ein auf einer Kurvenform basierender Anstieg möglich.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsleitsteg
einen geraden oder einen gekrümmten
Verlauf aufweist. Ein solcher Verlauf muss wiederum lediglich bereichsweise
vorliegen. Der Strömungsleitsteg
muss also nicht durchgängig
gerade oder gekrümmt
verlaufen. Der gekrümmte
Verlauf kann beispielsweise vorgesehen sein, um der Luftströmung einen
Drall aufzuprägen, welcher
dem Drall der Luftströmung
um die Drehachse herum, welcher von dem Laufrad induziert wird, entgegengesetzt
ist. Bei geeigneter Abstimmung der Krümmung kann dann, zumindest
für vorbestimmte Massenströme, ein
vollständiger
Ausgleich des Dralls erreicht werden, und damit die Luftströmung um
die Drehachse herum unterbunden werden. Dieses Ziel kann jedoch
ebenso mittels des geraden Verlaufs des Strömungsleitstegs erreicht werden,
wobei auch in diesem Fall die Geometrie des Strömungsleitstegs auf die von
dem Laufrad induzierte Luftströmung
um die Drehachse herum angepasst sein muss.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsleitrippe
kontinuierlich verläuft oder
bereichsweise unterbrochen ist. In ersterem Fall verläuft die
Strömungsleitrippe
durchgängig.
In letzterem ist sie in Bereiche unterteilt, welche jeweils dieselbe
oder auch eine unterschiedliche Länge aufweisen können. Es
kann beispielsweise auch vorteilhaft sein, die Länge der Bereiche abhängig von
einer Position des Bereichs zu wählen.
Beispielsweise können
bei einer radial nach außen
verlaufenden Strömungsleitrippe
in einem inneren Bereich Bereiche mit einer kürzeren Länge und in einem äußeren Bereich
mit einer größeren Länge vorgesehen
sein. Dabei kann der Anstieg der Länge kontinuierlich erfolgen.
Der Abstand zwischen den Bereichen kann entsprechend konstant bleiben
oder ebenfalls eine wachsende oder fallende Länge aufweisen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsleitsteg
mindestens einen Luftdurchlass aufweist. Unter Luftdurchlass ist
allgemein eine Ausnehmung zu verstehen. Diese kann eine Bohrung
sein, aber auch lediglich eine Einwölbung beziehungsweise Einkerbung
des Strömungsleitstegs.
Eine solche Ausbildung des Strömungsleitstegs
ist schalltechnisch vorteilhaft. Mittels des Luftdurchlasses kann
eine Oberfläche
des Strömungsleitstegs
mit einer Struktur versehen werden. Das bedeutet, dass mittels der
Luftdurchlässe
die Höhe
des Strömungsleitstegs
lokal variiert wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Strömungsleitsteg
zumindest bereichsweise profiliert ist. Er weist also zumindest
bereichsweise ein Strömungsleitprofil
auf. Der Begriff „Strömungsleitprofil” beziehungsweise „profiliert” wurde bereits
vorstehend anhand des Luftleitstegs beziehungsweise des Haltestegs
definiert.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Strömungsleitstruktur
Dimples, Riblets und/oder Winglets aufweist. Mittels der Dimples
wird eine golfballartige Struktur erzeugt. Es liegen also kugelabschnittsförmige Aus-
und/oder Einwölbungen auf
der Rückseite
der Abdeckung vor. Die Riblets bilden eine Rillen- und/oder Schuppenstruktur
aus. Die Winglets dienen vor allem dazu, weitere Wirbelstrukturen
zu induzieren, welche entweder einen Strömungswiderstand verringern
oder der von dem Laufrad induzierten Luftströmung um die Drehachse herum
entgegenwirken. Mittels der Dimples und der Riblets kann eine Verminderung
des Reibungswiderstands auf der Rückseite der Abdeckung erzielt
werden. Die Riblets können
beispielsweise derart ausgeführt
sein, dass ein freies, von der Rückseite
wegzeigendes Ende spitz zuläuft.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht mehrere Strömungsleitstege vor, die zumindest
an einem ihrer Enden zueinander gestaffelt angeordnet sind. Das
bedeutet, dass das Ende eines Strömungsleitstegs gegenüber dem
Ende eines weiteren Strömungsleitstegs
vorgezogen ist beziehungsweise zurückfällt. Beispielsweise kann bei
radialer Anordnung der Strömungsleitstege
eine Staffelung in radialer Richtung vorgesehen sein. Auf diese
Weise wird verhindert, dass der durchströmbare Querschnitt von den Strömungsleitstegen
versperrt wird, was insbesondere dann der Fall ist, wenn alle radial
verlaufenden Strömungsleitstege
bis in einen Mittelpunkt der Rückseite
der Abdeckung laufen. Nichtsdestotrotz kann eine solche Anordnung
vorteilhaft sein und in einer Ausbildung des Ventilators realisiert
werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf der Rückseite
der Abdeckung zumindest ein, insbesondere in Draufsicht kreisförmiger,
Freiraum vorgesehen ist, in welchem kein Strömungsleitsteg und/oder keine
Strömungsleitstruktur
vorgesehen ist. Um dem gerade beschriebenen Problem effektiver zu
begegnen, ist der Freiraum vorgesehen. Dieser kann prinzipiell eine
beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise ist er kreisförmig. Die
Strömungsleitstege
können
zumindest teilweise außerhalb
des Freiraums enden, zusätzlich
oder alternativ ist in den Freiraum ebenso keine Strömungsleitstruktur
vorgesehen. Der Freiraum kann beispielsweise zentral auf der Rückseite
der Abdeckung angeordnet sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abdeckung – in Draufsicht – rechteckig,
insbesondere quadratisch, rund oder oval ist. Prinzipiell kann die
Abdeckung eine beliebige Formgebung aufweisen. Vorzugsweise ist
die Form der Abdeckung jedoch auf eine Form des Gehäuses des
Ventilators abgestimmt. Dabei kann die Abdeckung – in Draufsicht – weitere
Bereiche des Ventilators vollständig überdecken,
also zumindest die gleiche Größe aufweisen
oder größer sein.
Alternativ kann jedoch auch eine kleinere Abdeckung realisiert sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Luftleitmittel an
einem Gehäuse
des Ventilators, insbesondere austauschbar, befestigt ist. Beispielsweise
ist dazu der Rahmen des Luftleitmittels vorgesehen, an welchem Luftleitsteg
und/oder Haltesteg angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
das Luftleitmittel austauschbar ist.
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Zu
diesem Zweck ist es von dem Gehäuse des
Ventilators abnehmbar ausgebildet. Alternativ kann das Luftleitmittel
jedoch auch ohne Rahmen an dem Gehäuse des Ventilators befestigt
sein. Beispielsweise ist dazu vorgesehen, den Luftleitsteg und/oder
den Haltesteg einteilig mit dem Gehäuse auszubilden. Auch ein Abstandhalter
kann zwischen Gehäuse
und Luftleitmittel vorgesehen sein, insbesondere um letzteres beabstandet
von dem Laufrad und der Rückseite
der Abdeckung anzuordnen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Luftleitmittel und/oder
die Abdeckung einstückig
ausgebildet sind. Besonders einfach und kostengünstig lässt sich das Luftleitmittel
beziehungsweise die Abdeckung herstellen, wenn diese aus einem Stück gefertigt
sind, also nach einer Herstellung kein Montagevorgang notwendig
ist. Mit Vorteil liegt daher die einstückige Ausbildung von Luftleitmittel beziehungsweise
der Abdeckung unmittelbar nach deren Herstellung vor.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Luftleitmittel und/oder
die Abdeckung zumindest bereichsweise aus Kunststoff und/oder Metall
bestehen. Beispielsweise kann das Luftleitmittel aus Blech bestehen,
insbesondere die Luftleitstege beziehungsweise Haltestege aus Blechstreifen
gebildet sein. Selbstverständlich
können
auch andere geeignete Materialien zur Herstellung des Luftleitmittels und/oder
der Abdeckung verwendet werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Luftleitmittel und/oder
die Abdeckung als Spritzteil oder als Umformteil vorliegen. Das
bedeutet, dass sie im Spritzgussverfahren oder durch Umformen hergestellt
werden. Dabei kann das Spritzgussverfahren ein ein- oder auch ein mehrkomponentiges
Verfahren sein. Das Umformen wird beispielsweise mit einem Tiefziehvorgang
realisiert. Alternativ können
die Luftleitmittel und/oder die Abdeckung jedoch auch aus Einzelteilen
zusammengesetzt sein.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Laufrad Teil einer
Axial-, Radial- oder Diagonal-Luftfördereinrichtung ist. Die Luftfördereinrichtung
ist dabei eine Strömungsmaschine,
welche im Sinne des Ventilators dazu dient, die Luftströmung durch
den Ventilator zu erzeugen. Durch seine Drehbewegung verursacht
das Laufrad die Luftströmung um
die Drehachse herum, welche mittels der vorstehend erläuterten
Maßnahmen
reduziert oder unterbunden werden soll. Die Diagonal-Luftfördereinrichtung
entspricht hierbei einer Halbradial-Luftfördereinrichtung.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass stromabwärts oder
stromaufwärts
des Laufrads ein Leitrad vorgesehen ist. Um die Luftförderleistung des
Laufrads zu optimieren, ist das Leitrad vorgesehen, welches insbesondere
unmittelbar benachbart zu dem Laufrad angeordnet ist. Bei der Stromaufwärtsanordnung
strömt
der Luftstrom über
das Leitrad dem Laufrad zu, während
bei der stromabwärtigen
Anordnung die Luft zunächst
durch das Laufrad gefördert
wird und anschließend
das Leitrad durchströmt.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Verwendung in einem
Außenbereich
oder einem Innenbereich vorgesehen ist. Der vorstehend beschriebene
Ventilator ist sowohl für
den Innenbereich als auch den Außenbereich geeignet. Dabei müssen lediglich
die Materialien, aus welchem der Ventilator beziehungsweise dessen
Bestandteile gefertigt sind, auf den Einsatzort abgestimmt werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne
dass eine Beschränkung
der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Anordnung eines Ventilators mit einem Gehäuse und
einer Abdeckung, wobei die Abdeckung an dem Gehäuse befestigbar ist,
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2 eine
Frontansicht sowie einen Querschnitt des Ventilators, wobei in dem
Querschnitt ein Laufrad sowie ein Luftleitmittel zu erkennen sind,
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3 eine
schematische Darstellung des Ventilators, wobei das Gehäuse in einer
Schnittdarstellung abgebildet und die Abdeckung in Bezug zu dem
Gehäuse
gekippt ist, sodass eine Unterseite der Abdeckung erkennbar ist,
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4 das
Gehäuse
des Ventilators, wobei ein Gehäusedeckel
entfernt wurde, sodass das Luftleitmittel erkennbar ist,
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5 eine
erste Ausführungsform
des Luftleitmittels,
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6 eine
zweite Ausführungsform
des Luftleitmittels,
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7 eine
dritte Ausführungsform
des Luftleitmittels,
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8 eine
Draufsicht auf die Rückseite
der Abdeckung, auf welcher ein einen Strömungsleitsteg aufweisendes
Strömungsleitmittel
angeordnet ist,
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9 verschiedene
Ausführungsformen
des Strömungsleitstegs
in Draufsicht,
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10 verschiedene
Ausführungsformen des
Strömungsleitstegs
in einer Querschnittsdarstellung, und
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11 ein
Diagramm, in welchem Kennlinien für einen herkömmlichen
und einen erfindungsgemäßen Ventilator
dargestellt sind.
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Die 1 zeigt
einen Ventilator 1 mit einem Gehäuse 2, an welchem
eine Abdeckung 3 befestigbar ist. In Draufsicht ist die
Abdeckung 3 im Wesentlichen rechteckig, insbesondere quadratisch,
und ist an die Form des Gehäuses 2 angepasst.
Dabei ist vorgesehen, dass die Abdeckung 3 das Gehäuse 2 seitlich
etwas überragt.
Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Abdeckung – in Draufsicht – ebenso
groß oder
sogar kleiner ist als das Gehäuse.
Die Abdeckung 3 ist abnehmbar an dem Gehäuse 2 befestigt.
Dies kann beispielsweise mittels einer Steckvorrichtung vorgesehen
sein, sodass die Abdeckung 3 einfach an dem Gehäuse 2 anbringbar
und von diesem wieder abnehmbar ist, jedoch kein unbeabsichtigtes
Entfernen beziehungsweise Abfallen der Abdeckung 3 von
dem Gehäuse 2 möglich ist.
Das Gehäuse 2 besteht
aus einem Gehäusekörper 4 sowie
einem Gehäusedeckel 5,
wobei der Gehäusedeckel 5 mittels
Rastmittel abnehmbar an dem Gehäusekörper 4 gehalten
ist. In der hier vorliegenden Abluftausführung des Ventilators 1 liegt
in dem Gehäusedeckel 5 eine
Luftansaugöffnung 6 vor.
Durch diese wird Luft in das Innere des Ventilators 1 gesaugt. Im
Bereich der Luftansaugöffnung 6 ist
ein Luftleitmittel 7 erkennbar, welches aus einem Rahmen 8,
einem Haltesteg 9 und mehreren Luftleitstegen 10 besteht.
Eine Oberfläche 11 des
Gehäusedeckels 5 ist – im Querschnitt – konvex
geformt, wobei die Abdeckung 3 in ihrer Formgebung ein
entsprechendes Gegenstück
bildet, also – im
Querschnitt – ebenso
konvex ausgebildet ist. Es ergibt sich somit eine sphärisch geformte
Ausnehmung in dem Gehäusedeckel 5 beziehungsweise
der Abdeckung 3.
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Die 2 zeigt
eine Frontansicht des Ventilators 1, wobei zunächst die
Abdeckung 3 erkennbar ist. In der 2 ist zusätzlich eine
Schnittdarstellung wiedergegeben, in welcher ein Querschnitt (an
der Abdeckung 3 gekennzeichnet) des Ventilators 1 dargestellt
ist. Diese Querschnittsdarstellung zeigt, dass in dem Ventilator 1 beziehungsweise
in dem Gehäuse 2 ein
Laufrad 12 und ein Leitrad 13 angeordnet sind,
welche Bestandteil einer Luftfördereinrichtung 14 sind.
Diese dient dazu, Luft aus einer Umgebung 15 des Ventilators 1 anzusaugen
und in Richtung eines Auslasses 16 zu befördern. Die
Luftfördereinrichtung 14 ist
dabei in einem an den Auslass 16 strömungstechnisch angeschlossenen
Saugkanal 17 angeordnet. Die Luftansaugöffnung 6 ist in diesem
Fall – der
Abluftausführung
des Ventilators 1 – stromabwärts des
Laufrads 12 vorgesehen. Die Abdeckung 3 ist wiederum
beabstandet von der Luftansaugöffnung 6 beziehungsweise
dem Gehäuse 2 und
damit von dem Gehäusedeckel 5 angeordnet.
In einer Zone 18, die zwischen einer Rückseite 19 der Abdeckung 3 und
dem Laufrad 12 der Luftfördereinrichtung 14 ist das
Luftleitmittel 7 angeordnet. Erkennbar sind in diesem Zusammenhang
der Haltesteg 9, welcher von oben nach unten verläuft beziehungsweise
die senkrecht dazu angeordneten Luftleitstege 10 und der Rahmen 8.
Das Luftleitmittel 7 weist eine bestimmte Erstreckung in
Axialrichtung (in Bezug auf eine Drehachse 20) auf. Somit
ist es zum Führen
eines Luftstroms geeignet, welcher durch die Luftfördereinrichtung 14 erzeugt
wird. Bedingt durch die axiale Erstreckung des Luftleitmittels 7 dient
dieses dazu, eine Luftströmung
um die Drehachse 20 herum zu reduzieren oder gänzlich zu
unterbinden.
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Um
eine noch bessere Führung
des Luftstroms zu erreichen, ist auf der Rückseite 19 der Abdeckung 3 ein
weiteres Luftleitmittel 7' in
Form eines Strömungsleitmittels 21 vorgesehen.
Zusätzlich
ist die Rückseite 19 zumindest
bereichsweise mit einer Strömungsleitstruktur
(nicht dargestellt) versehen.
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Die 3 zeigt
eine Querschnittsdarstellung des Gehäuses 2 des Ventilators 1.
Zusätzlich
ist die Abdeckung 3 explosionsdarstellungsartig abgebildet, wobei
die Rückseite 19 erkennbar
ist. Die 3 zeigt auch, dass das Laufrad 12 mittels
eines Elektromotors 22 angetrieben wird. Ebenso ist erkennbar,
dass ein in dem Gehäusedeckel 5 ausgebildeter
Rand 23 der Luftansaugöffnung 6 im
Querschnitt bogenförmig in
Richtung der Luftfördereinrichtung 14 gekrümmt ist.
Auf diese Weise wird vermieden, dass im Strömungsweg scharfkantige Bereiche
vorliegen, welche sich nachteilig auf die Akustik des Ventilators 1 auswirken
könnten.
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Das
auf der Rückseite 19 der
Abdeckung 3 ausgebildete Strömungsleitmittel 21 weist
mehrere Strömungsleitstege 24 auf,
die jeweils als Strömungsleitrippe 25 vorliegen.
Zentral auf der Rückseite 19 ist
ein Freiraum 26 mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen.
Im Bereich des Freiraums 26 liegt keine der Strömungsleitrippen 25 vor,
diese enden somit außerhalb
des Freiraums 26. Dabei sind sie mit ihren Enden 27 zueinander
gestaffelt angeordnet. Das bedeutet, dass die Strömungsleitrippen 25,
welche in einem Winkel von einem Mehrfachen von 45° angeordnet
sind, unmittelbar an den Freiraum 26 angrenzen, während weitere
Strömungsleitrippen 25 radial
von dem Freiraum 26 beabstandet sind. Der hier angegebene
Winkel ist jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Selbstredend sind
auch andere, hier nicht erwähnte
Winkel der Strömungsleitrippen 25,
möglich.
Ebenso kann es für
einige Anwendungen sinnvoll sein, keinen Freiraum 26 vorzusehen,
sondern die Strömungsleitrippen 25 bis
ins Zentrum der Abdeckung 3 zu führen.
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Die
Abdeckung 3 ist einstückig
ausgebildet. Die Strömungsleitrippen 25 liegen
also bereits unmittelbar nach einer Herstellung der Abdeckung 3 vor. Beispielsweise
wird die Abdeckung 3 als Spritzteil hergestellt. Zwischen
den Strömungsleitrippen 25 liegen
Strömungskanäle 28 vor,
durch welche die in die Luftansaugöffnung 6 eintretende
Luftströmung
zumindest teilweise strömt.
Die Strömungsleitrippen 25 nehmen
dabei eine Führung
der Luftströmung
vor.
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Die
Strömungsleitrippen 25 sind
derart ausgebildet, dass sie im Bereich des Freiraums 26 eine vergleichsweise
große
Höhe aufweisen,
welche radial nach außen
abfällt.
Dieses Abfallen erfolgt kontinuierlich, sodass eine lineare Änderung
der Höhe
der Strömungsleitrippen 25 beziehungsweise
der Strömungsleitstege 24 vorgesehen
ist. Dabei verlaufen die Strömungsleitrippen 25 geradlinig
ausgehend von dem Freiraum 26 radial nach außen.
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Die 4 zeigt
eine isometrische Ansicht des Ventilators 1, wobei die
Abdeckung 3 und der Gehäusedeckel 5 entfernt
wurden. Dargestellt ist also der Gehäusekörper 4, an welchem
das Luftleitmittel 7 mit seinem Rahmen 8 abnehmbar
befestigt ist. Zu diesem Zweck sind auf der einen Seite Hintergriffselemente 29 und
der gegenüberliegenden
Seite des Rahmens 8 Rastelemente 30 vorgesehen.
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Die 5 zeigt
eine erste Ausführungsform des
Luftleitmittels 7 in einer Draufsicht. Es wird deutlich,
dass das Luftleitmittel 7 den umlaufenden Rahmen 8 aufweist,
in welchem sowohl der Haltesteg 9 als auch mehrere Luftleitstege 10 befestigt
sind. Die Luftleitstege 10 stehen dabei senkrecht auf dem
Haltesteg 9 und verlaufen zueinander im Wesentlichen parallel.
Sowohl der Haltesteg 9 als auch die Luftleitstege 10 sind
gerade in dem Rahmen 8 angeordnet. Das Luftleitmittel 7 ist
einstückig
ausgebildet und wird beispielsweise als Spritzteil aus Kunststoff
gefertigt. Der Haltesteg 9 ist an dem Luftleitmittel 7 vorgesehen,
um die Luftleitstege 10 über ihre Längserstreckung abzustützen und
damit insbesondere zu verhindern, dass diese zu Schwingungen angeregt
werden, welche sich nachteilig auf das akustische Verhalten des
Ventilators 1 auswirken könnten.
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Die 6 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
Luftleitmittels 7. Hierbei ist ebenso der Rahmen 8 und
der Haltesteg 9 vorgesehen, es liegt jedoch lediglich ein
Luftleitsteg 10 vor, welcher sich mäanderförmig über einen Durchströmungsbereich 31 des Luftleitmittels 7 erstreckt.
Schlaufen des mäanderförmigen Luftleitstegs 10 können mit
konstantem Abstand oder – wie
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel – mit wechselndem
Abstand vorliegen.
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Die 7 zeigt
eine dritte Ausführungsform des
Luftleitmittels 7. Dabei sind zwei Haltestege 9 und
mehrere Luftleitstege 10 in dem Rahmen 8 angeordnet.
Zentral in dem Luftleitmittel 7 ist ein Stützelement 32 vorgesehen.
Dieses weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.
In das Stützelement 32 münden die
Haltestege 9 mit einem ihrer Enden, während das andere an dem Rahmen 8 gehalten
ist. Die Haltestege 9 liegen in dem Luftleitmittel 7 sternförmig vor,
während
die Luftleitstege 10 im Querschnitt gesehen Rechtecke mit
unterschiedlicher Oberfläche
einfassen.
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Die 8 zeigt
die Rückseite 19 der
Abdeckung 3 in Draufsicht. Erkennbar ist hier wiederum der
Freiraum 26, welcher zentral auf der Rückseite 19 angeordnet
ist und einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, sowie die Strömungsleitrippen 25, welche
sich ausgehend von dem Freiraum 26 sternförmig in
radialer Richtung nach außen
bis zu einem Rand 33 der Abdeckung 3 erstrecken.
Wie bereits vorstehend ausgeführt,
ist eine Oberfläche 34 der Rückseite 19 mit
einer Strömungsleitstruktur
(nicht dargestellt) versehen.
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Die 9 zeigt
mehrere Ausführungsformen für den Strömungsleitsteg 24 in
Draufsicht. Zuoberst ist ein gekrümmter Verlauf mit einer konstanten
Breite dargestellt, wobei der Strömungsleitsteg 24 als Strömungsleitrippe 25 ausgebildet
ist. Anschließend folgt
ein Strömungsleitsteg 24 beziehungsweise
eine Strömungsleitrippe 25,
die gerade verläuft,
jedoch seitliche Ausnehmungen 35 mit im Wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt
aufweist, womit der Querschnitt der Strömungsleitrippe 25 über ihre
Länge variiert.
Die nächste
Ausführungsform
des Strömungsleitstegs 24 setzt
sich aus einer dünnen
Strömungsleitrippe 25 und
eine diese überlagernde
Stiftreihe 36 zusammen. Die Stiftreihe 36 besteht
aus in gleichmäßigen Abständen angeordneten
Stiften 37, deren Durchmesser größer ist als die Breite der
Strömungsleitrippe 25.
Auf diese Weise ist ebenfalls ein variabler Querschnitt des Strömungsleitstegs 24 erzielt.
Die vierte Ausführungsform
des Strömungsleitstegs 24 ist
eine gerade verlaufende Strömungsleitrippe 25.
Darauf folgt eine Ausführungsform
des Strömungsleitstegs 24,
wobei eine Strömungsleitrippe 25 nicht
kontinuierlich verläuft,
sondern bereichsweise unterbrochen ist. Dabei ist die Strömungsleitrippe 25 in
Bereiche 38', 38'', 38''' und so weiter
unterteilt, wobei der Bereich 38' eine geringe Länge, und die nachfolgenden
Elemente (unter anderen die Bereiche 38'' und 38''')
jeweils eine größere Länge aufweisen,
als der vorhergehende Bereich. Die Abstände zwischen den Bereichen 38', 38'', 38''' und so weiter
bleiben über
die gesamte Länge
der Strömungsleitrippe 25 konstant.
Die nächste
Ausführungsform
des Strömungsleitstegs 24 ist
eine Stiftreihe 36, welche, wie bereits ausgeführt, aus
mehreren Stiften 37 besteht. Die hier dargestellte Stiftreihe 36 besteht
aus Stiften 37 mit jeweils gleichbleibendem Querschnitt
beziehungsweise Durchmesser, die jeweils den gleichen Abstand von
benachbarten Stiften 37 aufweisen. Die letzte Ausführungsform
des Strömungsleitstegs 24 bildet
eine Strömungsleitrippe 25,
die einen konstanten Querschnitt und einen gekrümmten Verlauf aufweist. Gekrümmt bedeutet
dabei nicht, dass die Krümmung
lediglich in eine Richtung zeigt, unter diesem Begriff werden an
dieser Stelle vielmehr auch alle zumindest abschnittsweise gekrümmten oder
gebogenen Verläufe
zusammengefasst.
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Die 10 zeigt
mehrere Beispiele für
Strömungsleitstege 24 in
einer Seitenansicht. Verdeutlicht wird hier, dass die als Strömungsleitrippen 25 ausgebildeten
Strömungsleitstege 24 sowohl
eine konstante (dritte, vierte und sechste Ausführungsform), als auch eine
anwachsende beziehungsweise abfallende Höhe (erste, zweite und fünfte Ausführungsform)
aufweisen können.
Die Strömungsleitrippen 25 der
ersten vier Ausführungsformen
weisen Luftdurchlässe 39 auf,
welche im Wesentlichen eine lokale Verringerung der Höhe der Strömungsleitrippe 25 bedeuten.
Durch die Luftdurchlässe 39 kann
Luft hindurchströmen,
was das akustische Verhalten des Ventilators 1 deutlich
verbessert.
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Die 11 zeigt
ein Diagramm für
die Druckerhöhung Δp über dem
Volumenstrom. In dem Diagramm sind Kennlinien 40 und 41 für einen
herkömmlichen
(Kennlinie 40) und einen gemäß den vorstehenden Ausführungen
vorgesehenen (Kennlinie 41) Ventilator 1 dargestellt
sind. Die Kennlinie 40 kann grob in drei Bereiche aufgeteilt
werden, nämlich einen
einfach instabilen Bereich 42, der für Volumenströme von 0
m3/h bis etwa 15 m3/h
vorliegt, einen streng instabilen Bereich 43 (etwa 15 m3/h bis etwa 40 m3/h)
und einen stabilen Bereich 44 (größer als etwa 40 m3/h).
In dem streng instabilen Bereich 43 liegt ein Sattelpunkt 45 vor.
In dem stabilen Bereich 44 verlaufen die Kennlinien 40 und 41 nahezu
kongruent. In dem streng instabilen Bereich 43 und dem einfach
instabilen Bereich 42 ist die Druckerhöhung dagegen bei gleichem Volumenstrom
für die
Kennlinie 40 deutlich geringer als für die Kennlinie 41.
Insbesondere der streng instabile Bereich 43, der für die Kennlinie 40 deutlich
ausgeprägt
ist, wird mit einem Ventilator 1, wie vorstehend beschrieben,
weitestgehend vermieden. Insbesondere bei niedrigen Volumenströmen, das
heißt
in dem einfach instabilen Bereich 42 und/oder dem streng
instabilen Bereich 43 kann mit dem Ventilator 1 eine
deutlich stärkere
Druckerhöhung
erzielt werden.