DE102009056837A1 - mixing fan - Google Patents

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Abstract

Gebläse mit einem Gehäuse und einem auf einer Motorwelle angeordneten Gebläserad, das über einen Motor antreibbar ist, wobei das Gebläse als ein Mischgebläse zur Förderung und Mischung eines brennbaren Mediums mit Luft ausgebildet ist, und zumindest das Gebläserad isolierend ausgebildet ist.Fan with a housing and a fan wheel arranged on a motor shaft, which can be driven by a motor, the fan being designed as a mixing fan for conveying and mixing a combustible medium with air, and at least the fan wheel is designed to be insulating.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebläse mit einem Gehäuse und einem auf einer Motorwelle angeordneten Gebläserad, das über einen Motor angetrieben werden kann. Das erfindungsgemäße Gebläse ist ferner speziell als Mischgebläse zur Förderung und Mischung von brennbaren Medien mit Luft ausgebildet, mit dem üblicherweise das brennbare bzw. explosive Gemisch zu einem Brenner gefördert wird.The present invention relates to a fan with a housing and an impeller arranged on a motor shaft, which can be driven by a motor. The blower according to the invention is also designed specifically as a mixing fan for conveying and mixing of combustible media with air, with which usually the combustible or explosive mixture is conveyed to a burner.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines isolierend ausgebildeten Gebläserads in einem Mischgebläse zur Förderung und Mischung eines brennbaren Mediums mit Luft, wobei als brennbares Medium vorzugsweise Gas verwendet wird.Furthermore, the invention relates to the use of an insulating blower impeller in a mixing blower for conveying and mixing a combustible medium with air, wherein gas is preferably used as the combustible medium.

Die Gebläse gemäß der Erfindung werden vorzugsweise in der Heiztechnik eingesetzt. In diesem Zusammenhang wird dem Durchschnittsfachmann im vorliegenden Gebiet seit jeher gelehrt, dass während des Einsatzes derartiger Gebläse und der Förderung von explosivem Gas-Luft-Gemischen elektrostatische Aufladungen der Gebläsebauteile, insbesondere des Gehäuses und des Gebläserades, die Gefahr einer Funkenbildung und einer sich daraus gegebenenfalls ergebenden Zündung des Gemischs innerhalb des Gebläses besteht, die sicher zu vermeiden ist. Die dafür im Stand der Technik vorgesehenen Vorkehrungen sind jedoch kostenintensiv, konstruktiv aufwendig und teilweise schwer zu recyceln.The blowers according to the invention are preferably used in heating technology. In this connection, it has always been taught to the average person skilled in the art that during the use of such fans and the promotion of explosive gas-air mixtures, electrostatic charges of the fan components, in particular of the housing and of the fan wheel, the danger of a sparking and possibly of it resulting ignition of the mixture within the blower, which is safe to avoid. The measures provided for in the prior art, however, are cost-intensive, structurally complex and sometimes difficult to recycle.

Beispielsweise wird im Stand der Technik vorgeschlagen, zur Ableitung von Aufladungen des Gebläserads eine Erdung über die Motorwelle, über das Wellenlager und die Wellendichtung bis zu dem selbstgeerdeten Gehäuse vorzusehen. Eine derartige Ableitung ist zum Beispiel in der DE 102 04 037 A1 offenbart.For example, it is proposed in the prior art to provide a grounding via the motor shaft, via the shaft bearing and the shaft seal to the self-grounded housing to dissipate charges of the impeller. Such a derivation is for example in the DE 102 04 037 A1 disclosed.

Aus der DE 102 004 045 251 A1 wird dem Fachmann gelehrt, das Gebläsegehäuse bzw. das Gebläserad mit einer antistatischen, ableitfähigen oder leitfähigen Oberflächenbeschichtung zu versehen, um somit eine Erdung aller leitfähigen Gebläsebauteile zu gewährleisten. Das Aufbringen einer derartigen Beschichtung ist jedoch als zusätzlicher Herstellungsschritt (beispielsweise durch Lackieren) kostenintensiv und wird in der Praxis in der Regel nicht durchgeführt.From the DE 102 004 045 251 A1 is taught to those skilled in the blower housing or the impeller with an antistatic, dissipative or conductive surface coating to provide, thus ensuring a grounding of all conductive fan components. However, the application of such a coating is costly as an additional manufacturing step (for example, by painting) and is usually not performed in practice.

Ferner ist bekannt, bei Mischgebläsen sogenannte Compound-Werkstoffe für das Gebläserad oder das Gehäuse vorzusehen, d. h. Kunststoffe, die mit leitfähigen Materialien wie Ruß oder Carbon compoundiert wurden, um somit ein leitfähiges Bauteil zu erzielen. Derartige Compound-Werkstoffe sind jedoch teurer und schwieriger herstellbar. Ferner können sie schlecht recycelt werden, da die beigemischten leitenden Werkstoffe nicht mehr sortenrein zerlegt werden können. Die im Stand der Technik verwendeten Gebläseräder aus Compound-Werkstoffen sind ableitfähig, Bauteile mit aufgebrachter antistatischer Oberflächenbeschichtung sind ableitfähig oder leitfähig.It is also known to provide in mixed blowers so-called compound materials for the impeller or the housing, d. H. Plastics compounded with conductive materials such as carbon black or carbon to create a conductive component. However, such compound materials are more expensive and difficult to produce. Furthermore, they can be poorly recycled because the admixed conductive materials can no longer be sorted sorted. The blower wheels made of compound materials used in the prior art are conductive, components with applied antistatic surface coating are conductive or conductive.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstigeres Gebläse bereitzustellen, das besser recycelbar ist.It is the object of the present invention to provide a more cost effective blower that is more recyclable.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein als Mischgebläse zur Förderung und Mischung eines brennbaren Mediums mit Luft ausgebildetes Gebläse ein Gebläserad umfasst, das isolierend ausgebildet ist.The object according to the invention is achieved in that a fan designed as a mixing fan for conveying and mixing a combustible medium with air comprises an impeller which is designed to be insulating.

Gemäß der Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie in Deutschland sind Stoffe oder Materialien „isolierend”, wenn sie weder leitfähig noch ableitfähig sind. Leitfähig ist demnach ein Stoff oder Material mit spezifischem Widerstand von ρ ≤ 104 Ohmmeter (Ωm). Leitfähig ist ein Stoff oder Material ferner, wenn sein Oberflächenwiderstand RO ≤ 104 Ω beträgt. „Ableitfähig” sind Stoffe oder Materialien mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 104 Ωm und weniger als 109 Ωm bzw. ein Gegenstand oder eine Einrichtung mit einem Oberflächenwiderstand zwischen 104 Ω und 109 Ω gemessen bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchte oder mit einem Oberflächenwiderstand zwischen 104 Ω und 1011 Ω gemessen bei 23°C und 30% relativer Luftfeuchte. „Isolierend” gemäß Anspruch 1 bedeutet, dass das Gebläserad aus isolierendem Material gebildet ist.According to the German Employers' Liability Insurance Association, substances or materials are "insulating" if they are neither conductive nor conductive. Accordingly, a material or material with a specific resistance of ρ ≦ 10 4 ohmmeter (Ωm) is conductive. Furthermore, a material or material is conductive if its surface resistance R O ≤ 10 4 Ω. "Ableitfähig" are substances or materials with a resistivity of more than 10 4 Ωm and less than 10 9 Ωm or an article or device with a surface resistance between 10 4 Ω and 10 9 Ω measured at 23 ° C and 50% relative Humidity or with a surface resistance between 10 4 Ω and 10 11 Ω measured at 23 ° C and 30% relative humidity. "Insulating" according to claim 1 means that the impeller is formed of insulating material.

Günstig ist, dass das Gebläserad erdungsfrei montierbar und im Betrieb auch ohne zusätzlich vorgesehene Erdung betreibbar sein kann. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn das Gebläserad erdungsfrei auf der Motorwelle angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführung ist das Gebläserad aus sortenreinem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, gebildet, wobei vorliegend unter „sortenrein” ein Kunststoff ohne Compoundierung verstanden wird. Es ist jedoch möglich, den Kunststoff einzufärben, ohne den Schutzbereich des Begriffs „sortenrein” zu verlassen.It is favorable that the impeller can be mounted without grounding and can be operated during operation without additionally provided grounding. It is particularly advantageous if the impeller is arranged groundless on the motor shaft. In a preferred embodiment, the impeller is made of a sorted plastic, preferably polyamide, which in the present case is understood as "unmixed" to mean a plastic without compounding. However, it is possible to color the plastic without departing from the scope of the term "sorted".

Zur Gewährleistung der Isolierenden Eigenschaften des Gebläserads weist dieses vorzugsweise einen Oberflächenwiderstand RO von mindestens 109 Ω auf.To ensure the insulating properties of the impeller, this preferably has a surface resistance R O of at least 10 9 Ω.

Ebenfalls geschützt sind demnach Materialien mit einem Oberflächenwiderstand RO von 1010, 1011, 1012 Ω mit allen Zwischenwerten. Die Messung des Oberflächenwiderstands kann dabei beispielsweise durch ein Tera-Ohmmeter LEM Unilab 5 kV durchgeführt werden, jedoch sind auch Prüfverfahren nach DIN IEC 6093 möglich.Also protected are therefore materials with a surface resistance R o of 10 10 , 10 11 , 10 12 Ω with all intermediate values. The measurement of the surface resistance can be carried out for example by a Tera Ohmmeter LEM Unilab 5 kV, but are also test methods according to DIN IEC 6093 possible.

Das erfindungsgemäße Gebläse kann in einer Ausführung eine Gesamtoberfläche des Gebläserads, gebildet aus Gebläseradoberfläche und Gebläseradunterfläche im Bereich zwischen 25 cm2 und 500 cm2 aufweisen, vorzugsweise zwischen 25 und 400 cm2, weiter bevorzugt zwischen 25 und 300 cm2, weiter bevorzugt zwischen 25 und 200 cm2, weiter bevorzugt zwischen 25 und 150 cm2, wobei eine Aufladung bis zu Spannungswerten, die eine Zündung innerhalb des Gebläses verursachen könnten, nicht erreicht werden. Die Gesamtoberfläche des Gehäuses kann im Bereich zwischen 25 cm2 und 1000 cm2 liegen. In one embodiment, the blower according to the invention may comprise an overall surface of the blower wheel formed by impeller surface and impeller surface in the range between 25 cm 2 and 500 cm 2 , preferably between 25 and 400 cm 2 , more preferably between 25 and 300 cm 2 , more preferably between 25 and 200 cm 2 , more preferably between 25 and 150 cm 2 , wherein charging up to voltage levels that could cause ignition within the fan are not achieved. The total surface area of the housing may range between 25 cm 2 and 1000 cm 2 .

Ferner ist es vorteilhaft, dass die mindestens eine Wellenlagerung und/oder die Motorwelle und/oder die Wellendichtung ebenfalls isoliert ausgebildet sein kann/können, um Ableitungen von Aufladungen über die Wellenlagerung zu minimieren. Insbesondere die Verwendung einer isolierenden Wellendichtung ermöglicht es, eine einfachere und sortenreine Dichtung zu verwenden.Furthermore, it is advantageous that the at least one shaft bearing and / or the motor shaft and / or the shaft seal can likewise be embodied insulated in order to minimize discharges from charges via the shaft bearing. In particular, the use of an insulating shaft seal makes it possible to use a simpler and sorted seal.

Bei dem erfindungsgemäßen als Mischgebläse ausgebildeten Gebläse ist ferner vorteilhaft, dass der die Gaszufuhr im Ansaugbereich erfolgt. Durch die Zumischung des Gases im Ansaugbereich können höhere Heizleistungen erzielt werden, da aufgrund des Unterdrucks im Gebläse mehr Gas beigemischt werden kann. Ferner ist dabei günstig, dass die Mischung durch das Laufrad erfolgt und somit per se ein höherer Mischungsgrad und damit einhergehender höherer Modulationsgrad des Gebläses ermöglicht wird.In the case of the blower designed as a mixing fan according to the invention, it is also advantageous that the gas is supplied in the intake area. By mixing the gas in the intake higher heat outputs can be achieved because due to the negative pressure in the blower more gas can be added. Furthermore, it is favorable that the mixing takes place through the impeller and thus per se a higher degree of mixing and concomitant higher degree of modulation of the fan is made possible.

Die oben stehenden, für das Laufrad angeführten vorteilhaften Merkmale gelten mutatis mutandis auch für das Gehäuse des Gebläses, das isolierend ausgebildet, erdungsfrei betreibbar und aus sortenreinem Kunststoff gebildet sein kann.The above, listed for the impeller advantageous characteristics apply mutatis mutandis for the housing of the blower, which may be formed insulating, earth-free operable and may be formed from sorted plastic.

Sowohl das Gehäuse als auch das Laufrad können im Spritzgussverfahren gefertigt werden. Auch möglich ist, ein herkömmliches metallenes Gehäuse aus Druckguss, z. B. aus Aluminium, zu verwenden und ein erfindungsgemäßes Gebläserad einzusetzen. Die Erfindung umfasst deshalb gerade auch die Verwendung eines isolierenden Gebläserads in einem beliebigen Mischgebläse.Both the housing and the impeller can be manufactured by injection molding. It is also possible, a conventional metal die-cast housing, z. As aluminum, to use and use an inventive impeller. The invention therefore also includes the use of an insulating impeller in any mixing fan.

Bei gemäß dem Stand der Technik verwendeten Mischgebläsen wurden stets leitfähige Bauteile eingesetzt, um das Gerät selbst als Zündquelle des explosiven Brennstoff-Luft-Gemisches auszuschließen. Bei der Verwendung von Wasserstoff als Brennstoff genügt bei einer optimierten Elektrode bei optimalen Zündfunken bereits eine Zündspannung von 1000–2000 V, um die Zündung zu realisieren. Bei der Verwendung von in Europa üblicherweise verwendeten Gasen müssen jedoch bereits über 3000 V Zündspannung vorliegen, um eine Zündung zu ermöglichen. Das gemäß der Erfindung verwendete isolierend ausgebildete Gebläseras und/oder Gebläsegehäuse können sich zwar aufgrund der Strömung innerhalb des Gebläses und gegebenenfalls in der Ansaugluft befindlichen Staubpartikeln (im Extremfall bis zu 800 μg/m3) bei hoher Drehzahl von über 6500 U/min ebenfalls aufladen, die erreichten Werte liegen jedoch deutlich unterhalb der kritischen Zündwerte, so dass eine Erdung verzichtbar und eine ungewollte Zündung aufgrund statischer Elektrizität innerhalb des Gebläses dennoch ausgeschlossen ist. Die gegebenenfalls auftretenden minimalen Aufladungen entladen sich selbständig ohne weiteres Zutun innerhalb kürzester Zeit. Zur Messung der Ladungen bzw. zur Ermittlung des Oberflächenpotenzials kann dabei beispielsweise ein Elektrofeldmeter PFM-711A eingesetzt werden.In mixed blending fans used in the prior art, conductive components have always been used to exclude the device itself as the ignition source of the explosive fuel-air mixture. When using hydrogen as a fuel with an optimized electrode with optimum ignition spark already an ignition voltage of 1000-2000 V is sufficient to realize the ignition. However, when using gases commonly used in Europe, more than 3000 V of ignition voltage must already be present to allow ignition. Although the insulating fan and / or blower housing used according to the invention can also charge due to the flow inside the fan and optionally in the intake air dust particles (in extreme cases, up to 800 ug / m 3 ) at high speed of over 6500 U / min However, the values achieved are well below the critical ignition values, so that a grounding unnecessary and accidental ignition due to static electricity within the fan is still excluded. The possibly occurring minimal charges discharge themselves independently without further action within a very short time. For example, an electric field meter PFM-711A can be used to measure the charges or to determine the surface potential.

In einer vorteilhaften Ausführung ist dem Gebläse ein Brenner nachgeschaltet, der als Flammensicherung wirkt. Das explosionsfähige Atmosphärenvolumen innerhalb des Gebläses ist kleiner als 10 Liter und größer als 0,05 Liter.In an advantageous embodiment, the blower is followed by a burner, which acts as a flame arrester. The explosive volume of the atmosphere within the blower is less than 10 liters and greater than 0.05 liters.

In der nachfolgenden Figur ist beispielhaft schematisch der frühere Zustand der Erdung des Laufrads und die Ableitung der Aufladung anhand eines Gebläses im Querschnitt dargestellt. Es zeigt:In the following figure, the previous state of grounding of the impeller and the discharge of the charge by means of a blower in cross-section is exemplified schematically. It shows:

1 einen Querschnitt durch ein Gebläse gemäß dem Stand der Technik 1 a cross section through a blower according to the prior art

1 zeigt einen Querschnitt eines Gebläses mit einem Gehäuse 1, einem darin angeordneten Gebläserad 2, das auf einer Motorwelle 3 angeordnet ist, wobei die Motorwelle mittels eines Lagersystems 5 gelagert ist. Ferner ist eine Wellendichtung 4 vorgesehen, in die das Lager 5 eingesetzt ist. Sämtliche Bauteile sind ableitfähig oder leitfähig ausgebildet, so dass Aufladungen vom Gebläserad 2 bis zu dem Gehäuse 1 geleitet und über eine Erdung (nicht gezeigt) abgeleitet werden. Die aufwendige Ableitung der Aufladung ist mittels Pfeilen dargestellt. Die Aufladungen am Gebläserad 2 werden auf die Motorwelle 3 geleitet und von dieser durch das Lager 5 über die Wellendichtung 4 zu dem Gehäuse 1 weiterleitet. 1 shows a cross section of a blower with a housing 1 , an impeller arranged therein 2 that on a motor shaft 3 is arranged, wherein the motor shaft by means of a storage system 5 is stored. There is also a shaft seal 4 provided, in which the camp 5 is used. All components are conductive or conductive, so that charges from the impeller 2 up to the housing 1 and derived via a ground (not shown). The elaborate dissipation of the charge is shown by arrows. The charges on the impeller 2 be on the motor shaft 3 passed and from this through the camp 5 over the shaft seal 4 to the housing 1 forwards.

Das erfindungsgemäße Gebläse überwindet die Nachteile des Stands der Technik und ermöglicht durch die isolierende Ausbildung zumindest des Gebläserades eine kostengünstige Lösung einer seit jeher bestehender Anforderungen.The blower according to the invention overcomes the disadvantages of the prior art and, due to the insulating design of at least the blower wheel, enables a cost-effective solution to requirements that have always existed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10204037 A1 [0004] DE 10204037 A1 [0004]
  • DE 102004045251 A1 [0005] DE 102004045251 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN IEC 6093 [0012] DIN IEC 6093 [0012]

Claims (15)

Gebläse mit einem Gehäuse und einem auf einer Motorwelle angeordneten Gebläserad, das über einen Motor antreibbar ist, wobei – das Gebläse als ein Mischgebläse zur Förderung und Mischung eines brennbaren Mediums mit Luft ausgebildet ist, und – wobei zumindest das Gebläserad isolierend ausgebildet ist.Blower with a housing and an arranged on a motor shaft impeller, which is driven by a motor, wherein - The blower is designed as a mixing fan for conveying and mixing a combustible medium with air, and - Wherein at least the impeller is formed insulating. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläserad erdungsfrei montierbar und betreibbar ist.Fan according to claim 1, characterized in that the impeller is groundless mountable and operable. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläserad erdungsfrei auf der Motorwelle angeordnet ist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the impeller is arranged earth-free on the motor shaft. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläserad und/oder das Gehäuse aus sortenreinem Kunststoff gebildet ist/sind.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the impeller and / or the housing is formed of sorted plastic is / are. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse isolierend ausgebildet ist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing is designed to be insulating. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse erdungsfrei montierbar und betreibbar ist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing is groundless mountable and operable. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläserad und/oder das Gehäuse einen Oberflächenwiderstand von Ro größer 109 Ohm aufweist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the impeller and / or the housing has a surface resistance of R o greater than 10 9 ohms. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtoberfläche des Gebläserads, gebildet zumindest aus Gebläseradoberfläche und Gebläseradunterfläche, Bereich zwischen 25 cm2 und 500 cm2 ist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the total surface of the impeller, formed at least from impeller surface and impeller surface, range between 25 cm 2 and 500 cm 2 . Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtoberfläche des Gehäuses im Bereich zwischen 25 cm2 und 1000 cm2 ist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the total surface area of the housing is in the range between 25 cm 2 and 1000 cm 2 . Gebläse mit einer Wellenlagerung nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die mindestens eine Wellenlagerung und/oder die Motorwelle und/oder die Wellendichtung isolierend ausgebildet ist.Blower with a shaft bearing according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one shaft bearing and / or the motor shaft and / or the shaft seal is designed to be insulating. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtung aus sortenreinem Material ist.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shaft seal is made of pure material. Gebläse nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläserad und/oder das Gehäuse unbeschichtet ist/sind.Blower according to at least one of the preceding claims, characterized in that the impeller and / or the housing is uncoated / are. Gebläse mit einem Ansaugbereich nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansaugbereich in Form einer Venturi-Düse ausgebildet ist.Blower having a suction region according to at least one of the preceding claims, characterized in that the suction region is in the form of a Venturi nozzle. Gebläse nach dem vorigen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr im oder vor dem Ansaugbereich erfolgt.Blower according to the preceding claims, characterized in that the gas supply takes place in or in front of the intake area. Verwendung eines isolierend ausgebildeten Gebläserads in einem Mischgebläse zur Förderung und Mischung eines brennbaren Mediums mit Luft.Use of an insulating blower wheel in a mixing blower for conveying and mixing a combustible medium with air.
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