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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbringung an der Ansaugseite eines Gebläses, insbesondere eines Vormischgebläses, und umfasst einen Gaseintritt sowie einen Gasaustritt, wobei die Vorrichtung als Krümmer ausgebildet und in dem Krümmer eine Venturidüse integriert ist.
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Die Erfindung wird beispielhaft anhand eines Vormischgebläses beschrieben, umfasst werden jedoch ebenso Gebläse ohne Vormischfunktion. Bei Vormischgebläsen für Gasbrenner werden üblicherweise von einem Radialgebläse Luft und Brenngas angesaugt, in einem Gebläse vorgemischt und als brennfähige Mischung in den Brenner eingeblasen. Zur Regelung des Mischungsverhältnisses, d. h. der Anteile von Luft und Gas, werden Ventile eingesetzt, die entweder elektronisch oder pneumatisch regelbar sind. Bei einer pneumatischen Regelung wird das Gasventil über einen pneumatischen Unterdruck angesteuert und das Gas direkt in die Strömung der angesaugten Luft zugemischt. Abhängig von der pro Zeit angesaugten Luftmenge ergibt sich eine entsprechende zugemischte Gasmenge. Dabei ist bekannt, den Unterdruck mittels einer auf der Ansaugseite des Vormischgebläses angeordneten Venturidüse zu erzielen, bei der mittels lokaler Strömungsquerschnittsverringerung eine lokal höhere Strömungsgeschwindigkeit und damit ein Unterdruck erzielt wird (Bernoulli-Gleichung).
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Venturidüsen müssen verglichen mit ihrem Durchmesser über eine gewisse Länge verfügen, um den notwendigen Unterdruck zu erzeugen. Das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser wird als Aspektverhältnis bezeichnet. Bei Vormischgebläsen beträgt das Aspektverhältnis üblicherweise 1:5 bezogen auf den geringsten oder ca. 1:3 bezogen auf den größten Querschnitt der Venturidüse. Die Vorrichtungen zur Vormischung werden an die seitliche Ansaugöffnung des Gebläses montiert, wodurch sich bei bekannten Aufbauten eine erhebliche Baugröße in allen Richtungen ergab, die unerwünscht ist.
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Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die bekannten Vorteile einer pneumatischen Gemischbildung mittels Venturidüse derart verbessert, dass der benötigte Bauraum in Höhenrichtung möglichst gering ist.
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Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird eine Vorrichtung für die Ansaugseite eines Vormischgebläses mit einem Luft- bzw. Gaseintritt und einem Gas- bzw. Gemischaustritt bereitgestellt, wobei die Vorrichtung als Krümmer ausgebildet und in den Krümmer eine Venturidüse integriert ist. Als Krümmer wird eine Bauteilsform verstanden, die die dem nachgeschalteten Gebläse zugeführte Strömung, vorzugsweise in radialer Richtung des Gebläserades, umlenkt. Durch eine derartige Umlenkung kann die Erstreckung in Höhenrichtung, d. h. in axialer Richtung zu dem Gebläserad, sehr gering gehalten und somit eine kompakte und materialsparende Baueinheit erzielt werden.
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Bei der Durchströmung einer Venturidüse wird das Fluid bis zum engsten Querschnitt beschleunigt und anschließend verzögert. Bei der Verzögerung der Strömung steigt der Druck, wobei es zu einer Ablösung der Strömung am Rand, der sogenannten Grenzschichtablösung kommen kann, die zu Verlusten führt. Dem Fachmann ist deshalb bekannt, dass sich die Venturidüse ausgehend von dem engsten Querschnitt nicht zu stark öffnen darf, wobei als üblicher Wert ein Öffnungswinkel von 10° nicht überschritten werden sollte. Die Strömung ist jedoch selbst bei optimalen Anliegen über die gesamte Länge der Venturidüse verlustbehaftet.
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Auch bei der Verwendung von Krümmern ist bekannt, dass die Umlenkung der Strömung innerhalb des Krümmers, insbesondere wenn es zu einer Ablösung der Strömung kommt, verlustbehaftet ist. Es ist deshalb notwendig, auch den Krümmer so auszulegen, dass möglichst geringe Verluste auftreten. Als bekanntes Mittel zur Reduzierung der Gefahr der Ablösung der Strömung werden für die Umlenkung relativ große Radien verwendet, wodurch jedoch die Abmaße des Krümmers erheblich vergrößert werden.
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Durch die Integration der Venturidüse in den Krümmer werden sowohl die Verluste der Venturidüse als auch des Krümmers räumlich zusammengefasst und der sich daraus ergebende Gesamtverlust verringert.
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In einer günstigen Ausführung kann die Venturidüse des Krümmers im Bereich des geringsten Querschnitts im wesentlichen schlitzförmig ausgebildet sein, wobei sich der Schlitz im wesentlichen über die gesamte Breite der Venturidüse erstrecken kann. Durch die schlitzförmige Ausbildung des Bereichs mit geringem Querschnitt der Venturidüse ist über die Breite des Krümmers eine im wesentlichen ablösefreie Strömung gewährleistet, so dass der Gesamtverlust äußerst gering ist.
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In einer günstigen Ausführung kann eine Zuleitung einteilig mit der Vorrichtung bzw. dem Krümmer ausgebildet sein, wobei die Zuleitung im wesentlichen rohrförmig ist und sich zumindest über die gesamte Breite des Krümmers erstreckt. Zwischen der Zuleitung und dem Bereich des geringsten Querschnitts der Venturidüse ist vorzugsweise ein Öffnungsspalt oder es sind mit entsprechendem Querschnitt ausgebildete Durchgangslöcher vorgesehen, um ein effektives Beimischen des über die Zuleitung zugeführten Gases zu ermöglichen. Die Gasverteilung innerhalb der Zuleitung ist möglichst homogen, so dass über den Öffnungsspalt eine möglichst konstante Gasabgabe gewährleistet ist. Der Öffnungsspalt erstreckt sich mindestens über die halbe Breite der Venturidüse, vorzugsweise jedoch im wesentlichen über die gesamte Breite, um einen möglichst hohen Grad an Beimischung zu gewährleisten. Bei bestimmten Bauformen des Krümmers kann es günstig sein, dass der Öffnungsspalt von der Position des geringsten Querschnitts der Venturidüse am Krümmer beabstandet ist. Ein derartiger Abstand sollte jedoch höchstens 10% der Gesamtlänge der Vorrichtung bzw. des Krümmers nicht überschreiten, um eine effiziente Nutzung des Venturieffekts zu gewährleisten.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist von Vorteil, dass von dem Lufteintritt zu dem Gemischaustritt eine Umlenkung der Strömung von vorzugsweise 30° erfolgen kann. Anwendungsabhängig kann aber auch eine Umlenkung zwischen 30° und sogar bis 180° erfolgen. Dies wird durch die Ausbildung der Vorrichtung als Krümmer ermöglicht, wobei die angesaugte Luft nicht wie beim Stand der Technik axial zum Gebläserad, sondern im wesentlichen aus radialer Richtung angesaugt und erst bei der Ansaugöffnung des Gebläsegehäuses in eine axiale Strömung umgelenkt wird.
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Zur möglichst verlustfreien Strömung innerhalb der Vorrichtung bzw. des Krümmers kann vorgesehen sein, dass die Strömung bereits von dem Lufteintritt zu dem Bereich des geringsten Querschnitts um mindestens 15°, vorzugsweise in eine Strömung parallel zu der Gebläseaußenwand, umgelenkt wird.
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Bezüglich der geometrischen Form der Vorrichtung ist bevorzugt, dass der Querschnitt im Bereich des Lufteinlasses zu dem Querschnitt im engsten Bereich der Venturidüse ein Verhältnis von Höhe zu Breite zwischen 1:1,5 und 1:2, vorzugsweise 1:1,7 aufweisen. Ferner ist günstig, wenn der Gemischaustritt als eine im wesentlichen runde Auslassöffnung ausgebildet ist, und ein Abstand zwischen dem Rand dieser Auslassöffnung und dem Bereich des geringsten Querschnitts des Krümmers höchsten den 1,5-fachen Wert des Durchmessers der Auslassöffnung aufweist. Bei Verwendung des Laufrads als Bezugsgröße sollte der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Auslassöffnung und dem Bereich des geringsten Querschnitts (B) höchstens den 1,5 fachen Wert des Radius des Laufrades des verwendeten Gebläses sein. Größere Abstände führen zu einer verlustbehafteteren Strömung. Eine effiziente Nutzung des Bauraums ist vor allem dann gegeben, wenn das Venturi den Laufradaussendurchmesser des jeweils eingesetzten Gebläserads um weniger als die 20% überragt.
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Ferner ist bevorzugt, dass die Breite der Venturidüse im Ansaugbereich im wesentlichen oder genau dem Durchmesser der Auslassöffnung entspricht. Dadurch ist gewährleistet, dass die Strömung über die gesamte Länge der Vorrichtung bzw. des Krümmers und über dessen gesamte Breite verläuft, ohne dass verlusterzeugende Beschränkungen oder Einschnürungen vorgesehen wären.
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Zur optimalen Gaszuführung kann an der Zuleitung ein Flansch vorgesehen sein, an dem eine Gasleitung befestigbar ist. Die Zuleitung erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Krümmers, um somit eine Zumischung des Gases zu der durch die Venturidüse strömenden Luft über die gesamte Breite des Krümmers zu gewährleisten. Auf diese Weise kann dem Gebläse eine möglichst homogene Mischung aus Luft und Gas über die Ansaugöffnung zugeführt werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Gebläsegehäuse,
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2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem Gebläse,
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3 eine vergrößerte Ansicht der Vorrichtung aus 1.
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1 zeigt die als Krümmer ausgebildete Vorrichtung 1, montiert auf einem Gebläsegehäuse, in dem ein Gebläserad angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 ist im wesentlichen doppelt so breit wie hoch, wobei die Höhenrichtung eine Axialrichtung des Gebläserades und die Breitenrichtung eine radiale Richtung des Gebläserades bilden. In dem in 3 vergrößert dargestellten Krümmer 1 ist eine Venturidüse integriert, die zu der Ansaugöffnung des Gebläses und dem Gemischaustritt 3 des Krümmers beabstandet ist. Die Venturidüse weist mehrere Strömungsabschnitte mit unterschiedlichen Querschnitten A, B, C auf, wobei die Querschnitte A, C größer sind als der geringste Querschnitt B der Venturidüse des Krümmers. Der Krümmer 1 weist eine sehr flache Form auf und der Bereich der Venturidüse mit geringstem Querschnitt B ist im wesentlichen schlitzförmig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Breite B des Krümmers 1. Der geringe Querschnitt B des Krümmers 1 wird dadurch erzielt, dass seine Außenflächen auf die im wesentlichen gerade Bodenfläche von beiden Seiten hin verläuft.
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An dem Krümmer 1 ist im Bereich des geringsten Querschnitts B einteilig eine Zuleitung 4 ausgebildet, die sich im wesentlichen rohrförmig über die gesamte Breite b des Krümmers 1 erstreckt. Die Zuleitung 4 erstreckt sich in die Höhenrichtung in etwa soweit wie die übrigen Bauteile des Krümmers 1, um eine möglichst kompakte Baueinheit zu erzielen. Zwischen der Zuleitung 4 und dem Strömungskanal des Krümmers 1 ist im Bereich des geringsten Querschnitts B ein Öffnungsspalt 5 vorgesehen, der sich vorzugsweise über die gesamte Breite b der Venturidüse erstreckt. Bei der gezeigten Ausführung ist die Zuleitung 4 derart am Krümmer 1 angeordnet, dass sich der Öffnungsspalt 5 exakt entlang der Position des geringsten Querschnitts erstreckt. Bei alternativen Ausführungen kann vorgesehen sein, dass der Öffnungsspalt 5 einen vorbestimmten Abstand zu der Position des geringsten Querschnitts aufweist, dieser Abstand sollte jedoch 10% der Gesamtlänge l des Krümmers 1 nicht überschreiten. Mit dem erfindungsgemäßen Krümmer 1 wird die Strömung von dem Lufteintritt 2 zu dem Gemischaustritt 3 um ca. 120° umgelenkt, wobei eine erste Umlenkung von dem Lufteintritt 2 zu der Venturidüse hin und eine zweite Umlenkung im Bereich der Auslassöffnung 3 des Krümmers 1 erfolgt.
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In 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer Draufsicht, montiert auf ein Gebläse, im Querschnitt gezeigt. Der Krümmer 1 erstreckt sich über die Länge l und weist die Breite b auf. Die Luft strömt über die gesamte Breite b des Lufteintritts 2 in den Krümmer 1 hinein, und wird bis zum Bereich des geringsten Querschnitts B beschleunigt. Die Zuleitung 4 weist einen Flansch 6 auf, an dem eine Gasleitung befestigbar ist, um über die Zuleitung 4 und dem Öffnungsspalt 5 der angesaugten Luft Gas beizumischen. Der Gemischaustritt 3 ist als runde Auslassöffnung ausgebildet, wobei ein Abstand f zwischen dem Rand der Auslassöffnung und dem Bereich des geringsten Querschnitts B im wesentlichen den Wert des Durchmessers d der Auslassöffnung aufweist. In einer alternativen Ausführung kann der Abstand f auch größer gewählt werden, sollte jedoch nie größer als der 1,5-fache Wert des Durchmessers d der Auslassöffnung sein. Die Breite b des Krümmers 1 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Auslassöffnung d, wobei der Unterschied zwischen b und d sich bereits in der Materialdicke des Krümmers 1 erschöpfen kann und somit b und d auch gleich groß gewählt werden können.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend gezeigte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung liegen. So ist beispielsweise möglich, die Zuleitung in Richtung der Ansaugöffnung oder in Richtung des Lufteintritts zu verschieben, solange die gewünschte Beimischung des Gases noch gewährleistet ist. Ferner wäre es möglich, den Lufteintritt des Krümmers gerade auszubilden und lediglich eine Umlenkung der Strömung im Bereich des Gemischaustritts vorzusehen. Neben der gezeigten Verwendung eines Öffnungsspalts ist es auch möglich, mehrere Öffnungen vorzusehen, die einen Gaseintritt in die Strömung innerhalb des Krümmers gewährleisten.
