DE102010017347B4

DE102010017347B4 - Gargerätelüfterrad, Gargerät und Verfahren zur Vergleichsmäßigung eines Volumenstroms

Info

Publication number: DE102010017347B4
Application number: DE102010017347.9A
Authority: DE
Inventors: Aldo Painter; Danny Klose
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2030-06-12
Also published as: DE102010017347A1

Abstract

Gargerätelüfterrad (1, 31, 61), insbesondere Gargeräteradialgebläserad, zur Förderung zumindest eines Fluids innerhalb eines Innenraums (77) eines Gargeräts mit einer Vielzahl von um eine Drehachse (3, 33, 63) rotierbaren Lüfterradflügeln (7, 7', 37, 67), wobei die Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) derart relativ zu der Drehachse (3, 33, 63) ausgeformt und angeordnet sind, dass bei einer Rotation des Gargerätelüfterrads (1, 31, 61) unabhängig vom Drehsinn der Rotation bezüglich der Drehachse (3, 33, 63) mittels des Gargerätelüfterrads (1, 31, 61) eine Strömung des Fluids in eine radiale Richtung von der Drehachse (3, 33, 63) weg erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) und/oder zumindest eine zweite Oberfläche (11, 11', 41, 71) zumindest einer der Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) zumindest bereichsweise bezüglich einer durch die Drehachse (3, 33, 63) und einer senkrecht zu der Drehachse (3, 33, 63) und in eine radiale Richtung der Drehachse (3, 33, 63) verlaufenden Geraden (15, 45, 75) aufgespannten ersten Ebene geneigt ist bzw. sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gargerätelüfterrad, insbesondere Gargeräteradialgebläserad, zur Förderung zumindest eines Fluids innerhalb eines Innenraums eines Gargeräts einer Vielzahl von um eine Drehachse rotierbaren Lüfterradflügeln, wobei die Lüfterradflügel derart relativ zu der Drehachse ausgeformt und angeordnet sind, dass bei einer Rotation des Lüfterrads unabhängig vom Drehsinn der Rotation bezüglich der Drehachse mittels des Lüfterrads eine Strömung des Fluids in eine radiale Richtung von der Drehachse weg erzeugbar ist sowie ein Gargerät mit solch einem Lüfterrad.
Im Stand der Technik sind Lüfterräder in Form von Radialgebläserädern bekannt. Dabei offenbart die DE 103 15 341 A1 ein gattungsgemäßes Gargerätelüfterrad, dass eine Grundplatte umfasst, auf der radial zu einer Drehachse mehrere Flügel senkrecht zur Grundplatte angeordnet sind. Die Flügel sind dabei gerade ausgebildet und ermöglichen dadurch einen Betrieb unabhängig von einer Drehrichtung des Lüfterrads, also insbesondere auch einen Reversierbetrieb.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Gargerätelüfterrädern ist, dass der Wirkungsgrad der bekannten Gargerätelüfterräder, die auch in einem Reversierbetrieb einsetzbar sind, geringer ist als der Wirkungsgrad der Gargerätelüfterräder, die für eine Generierung eines Volumenstroms bei Drehung des Gargerätelüfterrades in eine vorgegebene Drehrichtung optimiert sind. Darüber hinaus weist das aus dem Stand der Technik bekannte Lüfterrad den Nachteil auf, dass sich die Volumenströme je nach Drehrichtung des Lüfterrads sowohl quantitativ als auch qualitativ unterscheiden. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass der Innenraum des Gargeräts üblicherweise nicht vollkommen symmetrisch zu der Drehachse des Lüfterrads aufgebaut ist. So kommt es aufgrund von Einbauten innerhalb des Innenraums beispielsweise zu unterschiedlichen Ablenkungen des Fluidvolumenstroms in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lüfterrads.
Lüfter mit gelenkig angeordneten Schaufeln sind bspw. aus der DE 662 032 A oder US 3,213,304 A bekannt, aber aufgrund der Bedingungen in einem Innenraum eines Gargeräts dort nicht einsetzbar. Vor allem die Gefahr der Verschmutzung der Gelenke mit Fetten würde zu Ausfällen führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere soll ein Gargerätelüfterrad geliefert werden, dass einen hohen Wirkungsgrad sowohl im Normalbetrieb als auch im Reversierbetrieb, also bei Drehrichtungsänderungen, aufweist und darüber hinaus in beiden Drehrichtungen des Lüfterrads einen quantitativ und qualitativ im wesentlichen gleichen Volumenstrom innerhalb des Innraums erzeugt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest eine erste Oberfläche und/oder zumindest eine zweite Oberfläche zumindest einer der Lüfterradflügel zumindest bereichsweise bezüglich einer durch die Drehachse und einer senkrecht zu der Drehachse und in eine radiale Richtung der Drehachse verlaufenden Geraden aufgespannten ersten Ebene geneigt ist bzw. sind.
Hierbei wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Lüfterradflügel bezüglich der ersten Ebene eine spiegelsymmetrische Querschnittsform aufweist und/oder zumindest drei Lüfterradflügel vorgesehen sind.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass die erste Oberfläche bezüglich der ersten Ebene zu der zweiten Oberfläche spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, und/oder die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche in zumindest einem ersten Bereich einen ersten Abstand senkrecht zu der ersten Ebene und in einem zweiten Bereich einen zweiten, nicht mit dem ersten Abstand übereinstimmenden, Abstand senkrecht zu der ersten Ebene aufweist, wobei insbesondere der erste Bereich und der zweite Bereich unterschiedliche Distanzen zu der Drehachse aufweisen.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der Lüfterradflügel in einer zu der ersten Ebene und/oder der Drehachse senkrechten zweiten Ebene eine C-förmige, U-förmige, V-förmige, ellipsensegmentförmige, kreissegmentförmige, parabelsegmentförmige und/oder dreieckförmige Querschnittsform aufweist, und/oder die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche, insbesondere in der ersten Ebene und/oder der zweiten Ebene, zumindest bereichsweise konvex gewölbt, konkav gewölbt, gekrümmt, S-förmig, Z-förmig, stufenförmig, dreieckförmig, rampenförmig, sägezahnförmig und/oder zumindest bereichsweise abgewinkelt ist bzw. sind, insbesondere ein Krümmungsradius sich über den Verlauf in eine radiale Richtung der Drehachse verändert und/oder bereichsweise konstant und/oder unendlich ist.
Ein erfindungsgemäßes Gargerätelüfterrad kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass die erste Oberfläche eine im Vergleich zu der zweiten Oberfläche geringere Neigung relativ zu der ersten Ebene aufweist, und/oder die erste Oberfläche eine im Vergleich zu der zweiten Oberfläche geringere Wölbung und/oder Krümmung relativ zu der ersten Ebene aufweist.
Besonders bevorzugt ist, dass der Lüfterradflügel, insbesondere die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche, zumindest ein Abscheideelement für in dem Fluid enthaltene Partikel und/oder Aerosole bereitstellt, das vorzugsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung umfasst, insbesondere die Erhöhung und/oder die Vertiefung integral mit dem Lüfterradflügel ausgebildet ist, und/oder das Abscheideelement zumindest bereichsweise C-förmig, U-förmig, V-förmig, S-förmig, Z-förmig, dreieckförmig, stufenförmig, rampenförmig und/oder sägezahnförmig ist.
Auch kann hierbei ein erfindungsgemäßes Gargerätelüfterrad auch dadurch gekennzeichnet sein, dass die erste Oberfläche eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung umfasst, die komplementär zu einer Erhöhung und/oder einer Vertiefung der zweiten Oberfläche ausgebildet ist.
Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen ist besonders bevorzugt, dass die Erhöhung und/oder die Vertiefung mittels Umformen, Prägen, Stauchen, Falten, Laserumformen, Stanzen und/oder Umbiegen ausgebildet ist bzw. sind.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass das Lüfterrad und/oder zumindest einer der Lüfterradflügel zumindest bereichsweise Metall, Kunststoff, Holz und/oder Keramik umfassen, insbesondere zumindest eine Versteifung aufweisen.
Auch ist besonders bevorzugt, dass die Lüfterradflügel auf einer von dem Lüfterrad umfassten Grundplatte angeordnet sind, insbesondere eine Normalenrichtung der Grundplatte im Wesentlichen parallel zu der Drehachse, parallel zu der ersten Ebene und/oder senkrecht zu der zweiten Ebene verläuft.
Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, dass die Lüfterradflügel auf einer, insbesondere der Grundplatte abgewandten, Einsaugseite mit zumindest einer Abdeckeinrichtung, wie einer Abdeckplatte und/oder einem Abdeckring, verbunden sind.
Weiterhin ist hierbei bevorzugt, dass die Abdeckeinrichtung einen Ansaugmund bereitstellt und/oder in der ersten Ebene eine C-förmige, U-förmige, V-förmige, kreissegmentförmige, ellipensegmentförmige und/oder parabelsegmentförmige Querschnittsform aufweist und/oder als Strömungsleitvorrichtung wirkt, wobei vorzugsweise mittels der Abdeckeinrichtung und/oder Strömungsleitvorrichtung dem Fluid eine axiale Hauptströmung H in einem Einsaugbereich des Gargerätelüfterrads aufzwingbar ist und/oder die Strömungsleitvorrichtung, insbesondere die Abdeckeinrichtung, zumindest bereichsweise in einer Einsaugöffnung eines Strömungsleitgliedes, mittels dem der Innenraum in einen Druckraum, in dem das Gargerätelüfterrad angeordnet ist, und einen Garraum unterteilbar ist, anordbar ist.
Bei den beiden vorgenannten Ausführungsformen ist besonders bevorzugt, dass die Abdeckeinrichtung und/oder die Strömungsleitvorrichtung zumindest bereichsweise einstückig mit dem Lüfterradflügel ausgebildet ist, sich von dem Lüfterradflügel bis zur Einsaugöffnung, vorzugsweise in den Garraum hinein, erstreckt, sich im Druckraum bis in den Druckbereich des Gargerätelüfterrads erstreckt, eine Düsenfunktion erfüllt und/oder mehrteilig ausgebildet ist, insbesondere jedem Lüfterradflügel zumindest ein Element der Abdeckeinrichtung und/oder der Strömungsleitvorrichtung zugeordnet ist.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass zumindest eine Neigung, zumindest ein Wölbungsgrad und/oder ein Krümmungsradius zumindest eines Bereichs der ersten Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche relativ zu der ersten Ebene, vorzugsweise durch Rotation des Lüfterradflügels um eine, insbesondere im wesentlichen parallel zu der Drehachse und/oder der Normalenrichtung der Grundplatte verlaufende, Rotationsachse, zumindest eine radiale Position des Lüfterradflügels relativ zu der Drehachse, zumindest ein Abstand zwischen der Grundplatte und der Abdeckeinrichtung und/oder zumindest eine Ausdehnung des Lüfterradflügels in eine axiale Richtung der Drehachse, insbesondere während einer Drehung des Gargerätelüfterrads, veränderbar ist bzw. sind.
Schließlich wird für das erfindungsgemäße Gargerätelüfterrad vorgeschlagen, dass die Lüfterradflügel gleich ausgeformt sind.
Weiterhin liefert die Erfindung ein Gargerät, insbesondere Heißluftdampfgerät, umfassend zumindest ein Gebläse mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Lüfterrad, wobei vorzugsweise mittels des Gebläses eine Atmosphäre innerhalb eines Garraums des Gargeräts förderbar ist.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass ein Gargerätelüfterrad unabhängig von seinem Drehsinn einen hohen Wirkungsgrad aufweisen kann und gleichzeitig unabhängig von dem Drehsinn ein quantitativ und qualitativ gleichen Volumenstrom innerhalb des Innenraums des Gargeräts erzeugen kann, wenn ein Lüfterradflügel bzw. eine Schaufel des Lüfterrads eine Geometrie mit zwei Lüfterradteilflügeln bzw. Oberflächen bezüglich beider Drehrichtungen aufweist, und der Lüfterradflügel nicht gerade ausgeformt ist, sondern entlang einer bezüglich einer durch die Drehachse und einer zu der Drehachse senkrecht verlaufenden Gerade aufgespannten ersten Ebene zumindest eine Oberfläche, vorzugsweise beide Oberflächen, geneigt zu der ersten Ebene ausgebildet ist bzw. sind und/oder, insbesondere konvex und/oder konkav, gekrümmt ist bzw. sind.
Bei der Generierung von Volumenströmen besteht ein bekannter Zusammenhang zwischen Ausformung der Lüfterradflügel. Wirkungsgrad und benötigter Antriebsleistung. Gargerätelüfterräder mit einem hohen Wirkungsgrad sind dabei offensichtlicherweise aus wirtschaftlichen Gründen bevorzugt. Für Gargerätelüfterräder mit einer bevorzugten Drehrichtung, die insbesondere nicht oder nur mit geringer Leistung und schlechtem Wirkungsgrad in einem Reversierbetrieb, also bei einer Drehung entgegen der bevorzugten Drehrichtung arbeiten, sind vielzählige Lüfterradflügel bekannt, die einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen. Wenn jedoch, wie bei einem Gargerät für einige Anwendungsfälle aus Gründen der gleichmäßigen Luftverteilung sinnvoll, ein Reversierbetrieb des Gargerätelüfterrades durchgeführt werden soll, werden die Lüfterradflügel als gerade Flächen ausgeformt. Dadurch wird der Wirkungsgrad in beide Drehrichtungen vergleichmäßigt, allerdings im Vergleich zu Gargerätelüfterrädern mit bevorzugter Drehrichtung reduziert. Diese Verringerung des Wirkungsgrads ist für die Erzeugung eines Volumenstroms grundsätzlich nicht relevant, jedoch führt der verringerte Wirkungsgrad dazu, dass höhere Antriebsleistungen zur Bereitstellung des gleichen Volumenstroms benötigt werden, was zu höheren Herstellungs- und Betriebsaufwendungen führt.
Insbesondere bei einem Radiallüfter wurde durch die Erfindung erkannt, dass es vorteilhaft ist, wenn anstelle gerader Lüfterradflügel jeweils zwei rückwärtsgekrümmte Lüfterradteilflügel verwendet werden, so dass in jeder Drehrichtung eine rückwärts gekrümmte Flügelgeometrie des jeweiligen Teilflügels wirkt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass aufgrund des höheren Wirkungsgrads ein geringere Antriebsleistung zur Generierung des gleichen Volumenstroms benötigt wird als mit den bekannten, geraden Geometrien. Auch ist es besonders vorteilhaft, dass sich mehr Verbindungspunkte zwischen Grundplatte bzw. Ronde und/oder einer Abdeckeinrichtung, insbesondere Abdeckscheibe, einerseits und Lüfterradflügel bzw. den Lüfterradteilflügeln andererseits ergeben, so dass der Gesamtverbund eine höhere Stabilität, insbesondere Verwindungssteifheit aufweist.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass durch den Einsatz von gekrümmten Querschnittsformen bzw. Oberflächengeometrien der Lüfterradteilflügel eine geringe Verwirbelung in der Strömung erzeugt wird, so dass eine gleichmäßigere Luftverteilung ermöglicht wird.
Grundsätzlich ist die gewählte Geometrie der Lüfterradflügel dadurch bestimmt, dass eine Oberfläche, vorzugsweise beide Oberflächen, zu der ersten Ebene geneigt ist bzw. sind, insbesondere der senkrechte Abstand einer Oberfläche an zumindest zwei räumlich auseinander fallenden Punkten entlang der ersten Ebene, insbesondere einer radialen Achse bezüglich der Drehachse des Gargerätelüfterrads unterschiedlich ist. Bevorzugt wird dabei eine konvexe Geometrie der Oberflächen, wobei je nach Anwendungsfall auch eine konkave, gekrümmte und/oder abgewinkelte Oberflächengeometrie zusätzlich oder ausschließlich zum Einsatz kommen kann. Auch können beliebig viele erfindungsgemäße Lüfterradflügel ein einem erfindungsgemäßen Gargerätelüfterrad zum Einsatz kommen. Die Wahl der Anzahl an erfindungsgemäßen Lüfterradflügeln, deren Material, wie beispielsweise Metall, Kunststoff, Holz und/oder dergleichen, sowie die Geometrie der Oberflächen sind dabei einzig vom Anwendungsfall bestimmt, insbesondere von dem gewünschten Wirkungsgrad und den Charakteristiken des benötigten, resultierenden Volumenstroms.
Auch ist es möglich, die neuartigen Lüfterradflügel bzw. Lüfterradteilflügel mit einer Flüssigkeitsabscheidung bzw. -ableitung zu versehen. Eine konstruktiv einfache aufgebaute Ausbildung für ein Abscheideelement in einem Lüfterradflügel kann dabei durch eine einstückige bzw. integrale Ausformung durch Umformen bereitgestellt werden. Dabei kommt in Drehrichtung eine Erhöhung und/oder Vertiefung durch Umformung zum Einsatz, wobei sowohl die Erhöhung als auch die Vertiefung als Abscheideelement wirken. Besagte Umformung führt dabei auch gleichsam zu einer Verbesserung der Steifigkeit der Lüfterradflügel. Die erfindungsgemäße Geometrie der Lüfterradflügel ermöglicht dabei eine Integration der Abscheideelemente auf beiden Bereichen spiegelbildlich zur jedem der beiden Lüfterradteilflügel. Insbesondere bei einer Kombination einer Erhöhung und einer Vertiefung auf einer Oberflächenseite wirken zwei Effekte. Die Erhöhung wirkt an sich als Leitelement, an dem auf das Lüfterrad auftretende Flüssigkeitspartikel entlang geführt werden und das somit flüssigkeitsabscheidend wirkt. Durch die Vertiefung wird die auf den Lüfterradflügel auftretende Flüssigkeit zusätzlich kanalisiert und zu einer Abwurfstelle geführt.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lüfterradflügel bzw. die Lüftradteilflügel derartig ausgebildet und positioniert sind, dass die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche des Lüfterradflügels spiegelsymmetrisch zu der ersten Ebene angeordnet sind, insbesondere der Lüfterradflügel bezüglich der ersten Ebene eine symmetrische Querschnittsform aufweist.
Es wurde jedoch festgestellt, dass sich möglicherweise bei einer derartigen symmetrischen Ausgestaltung des Gargerätelüfterrads bzw. der Lüfterradflügel unterschiedliche Volumenströme innerhalb des Innenraums des Gargeräts, je nach Drehrichtung des Lüfterrads, insbesondere im Hinblick auf eine quantitative Stärke des Volumenstroms, ausbildet. Hierbei wurde erkannt, dass dies auf eine asymmetrische Ausbildung des Innenraums bezüglich der Drehachse des Gargerätelüfterrads zurückzuführen ist.
Um dennoch die Vorteile eines erhöhten Wirkungsgrads des Gargerätelüfterrads zu erreichen, also die Notwendigkeit höherer Antriebsleistungen zur Bereitstellung eines gleichen Volumenstroms im Vergleich zu geraden Lüfterradflügeln zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Lüfterradflügel hinsichtlich der ersten Ebene asymmetrisch ausgebildet sind.
So können die Neigungen der Lüfterradteilflügel relativ zu der ersten Ebene unterschiedlich sein, oder es kann vorgesehen sein, dass die Wölbungen bzw. Krümmungen der Lüfterradteilflügel unterschiedlich auf der jeweiligen Seite der ersten Ebene sind. Auch kann eine der Oberflächen des Lüfterradflügels eine Wölbung aufweisen, während die andere Oberfläche des Lüfterradflügels eine im wesentlichen gerade Oberfläche aufweist. Auch kann diese Ausgestaltung sich auf begrenzte Bereiche der jeweiligen Oberfläche beziehen, also ein Teil einer ersten Oberfläche des Lüfterradflügels gewölbt ausgebildet sein, während auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Ebene die zweite Oberfläche in dem korrespondierenden Bereich gerade ausgebildet ist. Auch kann eine der Oberflächen eine sich über den Verlauf des Lüfterradflügels verändernden Wölbungs- bzw. Krümmungsradius aufweisen, während die jeweils andere Oberfläche einen konstanten Wölbungs- bzw. Krümmungsradius aufweist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Neigung der jeweiligen Oberfläche des Lüfterradflügels, insbesondere über eine entsprechende mechanische Ansteuerung während einer Drehung des Gargerätelüfterrads, veränderbar ist oder die jeweilige Oberfläche des Lüfterradflügels während einer Drehung des Gargerätelüfterrads gezielt verformbar ist.
Diese asymmetrische Ausbildung des Gargerätelüfterrads bzw. der Lüfterradflügel ermöglicht es, dass das Gargerätelüfterrad an die jeweilige Peripherie, insbesondere die geometrische Ausgestaltung des Innenraums, angepasst werden kann, um so, unabhängig von einem Drehsinn des Lüfterrads, einen quantitativ und qualitativ vergleichbaren Volumenstrom zu erzeugen. Zur Erreichung insbesondere dieser Vergleichmäßigung des Volumenstroms in jeweiligen Drehrichtungen können darüber hinaus auch weitere andere Parameter des Gargerätelüfterrads, insbesondere des Lüfterradflügels verändert werden. So kann ein Abstand zwischen einer Grundplatte und einer Abdeckeinrichtung des Gargerätelüfterrads verändert werden, eine Erstreckung des Lüfterradflügels entlang einer axialen Richtung der Drehachse verändert bzw. angepasst werden, die geometrische Form der Grundplatte verändert, insbesondere hinsichtlich der Drehung um die Drehachse, asymmetrisch ausgestaltet werden, eine Erstreckung der Lüfterradteilflügel in eine radiale Richtung hinsichtlich der Drehachse verändert, insbesondere in jede Drehrichtung unterschiedlich ausgestaltet werden, und/oder der Lüfterradflügel um eine Rotationsachse, die im wesentlichen parallel zu der Drehachse verläuft, drehbar gelagert werden.
Besonders bevorzugt ist, dass das Gargerätelüfterrad zumindest drei Lüfterradflügel, die erfindungsgemäß ausgestaltet sind, aufweist.
Weiterhin kann ein erfindungsgemäßes Gargerätelüfterrad eine derartige Abdeckeinrichtung aufweisen, dass diese als eine Strömungsleitvorrichtung für das durch das Gargerätelüfterrad geförderte Fluid derartig wirkt, dass in einem Einsaugbereich des Gargerätelüfterrads eine im wesentlichen horizontale Strömung, insbesondere eine Strömung, die im wesentlichen parallel zu der Drehachse des Gargerätelüfterrads verläuft, erzeugt wird. Diese Abdeckeinrichtung bzw. Strömungsleitvorrichtung ragt vorzugsweise in eine Einsaugöffnung eines Luftleitbleches, welches den Innenraum des Gargeräts in einen Druckraum und einen Garraum unterteilt, hinein bzw. durch diese hindurch.
Erfindungsgemäß kann hierbei ebenfalls die Abdeckeinrichtung bzw. die Strömungsleitvorrichtung hinsichtlich einer Drehung um die Drehachse derartig asymmetrisch ausgebildet werden, dass eine Vergleichmäßigung des Volumenstroms in eine erste Drehrichtung im Vergleich zu dem Volumenstrom in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzt zweite Drehrichtung erreicht wird. Auch diese Veränderung der Strömungsleitvorrichtung kann beispielsweise während einer Drehung des Gargerätelüfterrads durch eine entsprechende mechanische Ansteuerung erreicht werden. Hierzu bietet sich beispielsweise auch eine Drehung der Lüfterradflügel um die Rotationsachse an. Durch eine derartige Drehung kann insbesondere eine unterschiedliche Neigung der jeweiligen Oberflächen im Vergleich zur ersten Ebene erzielt werden und darüber hinaus kann es so zu einer Verstellung von Einzelelementen der Strömungsleitvorrichtung, die mit dem jeweiligen Lüfterradflügel verbunden sind, kommen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Lüfterrads an Hand von Zeichnungen beispielhaft erläutert sind.
Dabei zeigen
1 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gargerätelüfterrads;
2 eine Querschnittsansicht eines Lüfterradflügels des Gargerätelüfterrads der 1 mit erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheideelementen;
3 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gargerätelüfterrads;
4 eine Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gargerätelüfterrads; und
5 eine Querschnittsansicht des Gargerätelüfterrads der 4 in einer Einbausituation.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gargerätelüfterrad 1 mit einer Nabe 3 repräsentativ für eine Drehachse des Lüfterrads. Des Weiteren umfasst das Lüfterrad 1 eine Grundplatte in Form einer Ronde 5 sowie Lüfterradflügel 7. Auf der der Grundplatte abgewandten Seite der Lüfterradflügel 7 ist bei Bedarf eine in 1 nicht dargestelltes Abdeckelement, insbesondere in Form einer Abdeckscheibe, angeordnet. Jeder Lüfterradflügel 7 umfasst zwei Oberflächen 9, 11, auch als Lüfterradteilflügel bezeichnet. Zwischen den Lüfterradflügeln 7 befinden sich Ansaugöffnungen 13 für ein Fluid. Die Oberflächen 9, 11 sind dabei jeweils spiegelsymmetrisch zu einer in radialer Richtung der Drehachse verlaufenden und durch eine Gerade 15 und die Drehachse aufgespannte erste Ebene ausgebildet, wobei die Oberflächen 9, 11 dabei vorzugsweise gekrümmt sind. Senkrecht zu der ersten Ebene verläuft die Grundplatte 5, die in einer zweiten Ebene angeordnet ist. Gegenüber flachen bzw. geraden Lüfterradflügeln (nicht gezeigt) weist diese spiegelbildliche Krümmung der ersten und zweiten Oberfläche 9, 11 den Vorteil auf, dass der Wirkungsgrad des Gargerätelüfterrads 1 signifikant verbessert ist, so dass ein hoher Wirkungsgrad im Normalbetrieb und im Reversierbetrieb gewährleistet ist, also unabhängig von der Drehrichtung des Gargerätelüfterrads 1 bezüglich der Drehachse 3.
Die Darstellung in 1 ist dabei offensichtlicherweise ausschließlich beispielhaft zu verstehen. Je nach Bedarf können eine höhere oder einer geringe Anzahl von Lüfterradflügeln 7 vorgesehen sein, wobei bevorzugt zumindest drei Lüfterradflügel 7 vorgesehen sind. Auch ist es denkbar, anstelle der gezeigten konvexen Ausformungen der Oberflächen 9, 11 konkave oder beliebig anders gekrümmte oder angewinkelte Oberflächen (nicht gezeigt) einzusetzen. Die Auswahl der Geometrie der Oberflächen 9, 11 ist ausschließlich über den gewünschten Wirkungsgrad, die Durchflussmenge und den Druck sowie über gewünschte oder unerwünschte Verwirbelungen der zu befördernden Fluide bestimmt. Selbstverständlich sind daher auch beliebige Kombinationen von konvexen, konkaven, gekrümmten und/oder abgewinkelten Oberflächen 9, 11 einsetzbar.
2 zeigt in einen erfindungsgemäßen Lüfterradflügel 7' integrierte Abscheideelemente 17, 17' für in einem mittels des Lüfterrads umgewälzten Fluid vorhandenen Partikeln, insbesondere Aerosolen. Dabei ist vorgesehen, dass das Abscheideelement 17 des Lüfterradflügels 7' eine Vertiefung 19 auf einer Oberfläche 9' und das Abscheideelement 17' eine Vertiefung 19' auf der Oberfläche 11' ausbildet, wobei die Vertiefungen 19, 19' jeweils als Leitelemente für die auf den Lüfterradflügel 7' auftreffenden Partikel, insbesondere Flüssigkeitspartikel (nicht gezeigt) wirkt. Dabei werden die nicht gezeigten Partikel insbesondere mittels der Vertiefungen 19 oder 19' (je nach Drehrichtung) kanalisiert und zu einem gewünschten Ort abgeleitet. Die Ausprägung der Abscheideelemente 17, 17' ist dabei selbstverständlich ausschließlich beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich kann eine Vielzahl solcher Abscheideelemente 17, 17' auf einem Lüfterradflügel 7' bzw. der jeweiligen Oberfläche 9', 11' vorgesehen sein und auch die gegebene beispielhafte geometrische Ausformung darf keinesfalls beschränkend verstanden werden. So können zusätzlich zu den Vertiefungen 19, 19' Erhebungen auf der jeweiligen Oberfläche ausgebildet sein, wobei die Vertiefungen 19, 19' und Erhebungen dabei nahezu beliebige geometrische Formen annehmen können, zum Beispiel S- oder Z-förmig. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, ausschließlich eine Erhebung anstelle einer Vertiefung 19, 19' in einen Lüfterradflügel 7' zu integrieren.
In 3 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gargerätelüfterrads 31 dargestellt. Diejenigen Elemente des Gargerätelüfterrads 31, die denjenigen des in 1 dargestellten Gargerätelüfterrads 1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugzeichen, allerdings um den Faktor 30 erhöht.
Wie sich aus einem Vergleich der 1 und 3 ergibt, sind die Lüfterradflügel 37 des Gargerätelüfterrads 31 im Gegensatz zu den Lüfterradflügeln 7 des Gargerätslüfterrads 1 nicht symmetrisch hinsichtlich der durch die Gerade 45 und die durch die Nabe 33 vorgegebene Drehachse aufgespannten Ebene ausgebildet. So schließt die Oberfläche 39 mit der Geraden 45 einen kleineren Winkel α als die Oberfläche 41 mit der Geraden 45, die einen Winkel β einschließt, ein. Die Oberfläche 41 ist also stärker relativ zu der ersten Ebene geneigt als die Oberfläche 39. Dadurch wird erreicht, dass die Förderleistung des Gargerätelüfterrads 31 je nach Drehsinn um die durch die Nabe 33 festgelegte Drehachse unterschiedlich ist.
Dies wird insbesondere dazu eingesetzt, um einen Volumenstrom innerhalb des Innenraums des Gargeräts derartig anzupassen, dass unabhängig von der Drehrichtung des Gargerätslüfterrads 31 innerhalb des Innenraums ein quantitativ und qualitativ vergleichbarer Volumenstrom erzeugt wird. So ist es aufgrund einer asymmetrischen Ausgestaltung des Innenraums, beispielsweise durch Einbauten und die Anordnung des Gargerätelüfterrads innerhalb des Innenraums, notwendig, in eine erste Drehrichtung eine größere Förderleistung des Gargerätslüfterrads 31 bereitzustellen, um den gleichen Volumenstrom, wie in die entgegengesetzte Drehrichtung des Gargerätelüfterrads 31, zu erzeugen.
Eine entsprechende Anpassung der Neigungswinkel α, β wird dadurch erreicht, dass die Lüfterradflügel 37 um eine Rotationsachse 47 im Vergleich zu dem in der 1 dargestellten Gargerätelüfterrad 1 drehbar sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass diese Rotation um die Rotationsachse 47 auch während einer Rotation des Gargerätelüfterrads 31 durch eine entsprechende mechanische Ansteuerung durchgeführt werden kann.
In 4 ist eine dritte Ausführungsform eines Gargerätelüfterrads 61 dargestellt. Diejenigen Elemente des Gargerätelüfterrads 61, die denjenigen des Gargerätelüfterrads 1 entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings um den Faktor 60 erhöht.
Ähnlich dem in der 3 dargestellten Gargerätelüfterrad 31 sind Lüfterradflügel 67 des Gargerätelüfterrads 61 asymmetrisch hinsichtlich einer durch die Gerade 75 und die durch die Nabe 63 festgelegte Drehachse aufgespannten Ebene ausgebildet. So weist die Oberfläche 69 einerseits eine größere Neigung relativ zu der Geraden 75 auf, und andererseits ist der Krümmungsradius der Oberfläche 69 im Vergleich zum Krümmungsradius der Oberfläche 71 geringer. Auch durch diese Ausgestaltung der Lüfterradflügel 67 bzw. der Oberflächen 69 und 71 erfolgt eine unterschiedliche Förderleistung des Gargerätelüfterrads 61 je nach Drehsinn, wodurch innerhalb des Innenraums bei den unterschiedlichen Drehrichtungen des Gargerätelüfterrads 61 ein quantitativ und qualitativ vergleichbarer Volumenstrom erreicht wird.
In 5 ist eine Querschnittsansicht des Gargerätelüfterrads 61 der 4 aus Richtung A in einer Einbausituation dargestellt. Wie 5 zu entnehmen ist, ist das Gargerätelüfterrad 61 derartig in einem Innenraum 77 eines ansonsten nicht dargestellten Gargeräts angeordnet, dass das Gargerätelüfterrad 61 in einem Druckraum 79, der durch ein Luftleitblech 81, welches ein Strömungsleitglied darstellt, von einem Garraum 83 abgetrennt ist. Die Lüfterradflügel 67 sind an einer Ronde 65 befestigt, während auf der der Ronde 65 abgewandten Seite des Gargerätelüfterrads 61 eine Abdeckeinrichtung in Form eines Abdeckrings 85 angeordnet ist.
Der Abdeckring 85 ist in Form einer Strömungsleitvorrichtung ausgebildet, die bewirkt, dass ein in dem Garraum 83 vorhandenes Fluid in eine axiale Richtung H durch das Gargerätelüfterrad 61 angesaugt wird und dann entlang des Strömungswegs B durch den Druckraum strömt und an dem Außenrand des Luftleitblechs 81 wieder in den Garraum 83 eintritt.
Der Abdeckring 85 weist, wie 5 zu entnehmen ist, eine im wesentlichen C-förmige Außenkontur-Querschnittsform auf und steht durch eine Einsaugöffnung 87 des Luftleitblechs 81 aus dem Druckraum 79 in den Garraum 83 hervor.
Durch eine entsprechende geometrische Ausgestaltung des Abdeckrings 85 wird die asymmetrische Wirkung des Gargerätelüfterrads 61 derartig, dass bei unterschiedlichen Drehrichtungen des Gargerätelüfterrads 61 unterschiedliche Förderleistungen bereitgestellt werden, unterstützt.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Figuren und den Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1, 31, 61: Gargerätelüfterrad
3, 33, 63: Nabe
5, 35, 65: Ronde
7, 7', 37, 67: Lüfterradflügel
9, 9', 11, 11', 39, 41, 69, 71: Oberfläche
13, 43, 73: Ansaugöffnung
15, 45, 75: Gerade
17, 17': Abscheideelement
19, 19': Vertiefung
47: Rotationsachse
77: Innenraum
79: Druckraum
81: Luftleitblech
83: Garraum
85: Abdeckring
87: Einsaugöffnung
A, H: Richtung
B: Strömungsweg
α, β: Winkel

Claims

Gargerätelüfterrad (1, 31, 61), insbesondere Gargeräteradialgebläserad, zur Förderung zumindest eines Fluids innerhalb eines Innenraums (77) eines Gargeräts mit einer Vielzahl von um eine Drehachse (3, 33, 63) rotierbaren Lüfterradflügeln (7, 7', 37, 67), wobei die Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) derart relativ zu der Drehachse (3, 33, 63) ausgeformt und angeordnet sind, dass bei einer Rotation des Gargerätelüfterrads (1, 31, 61) unabhängig vom Drehsinn der Rotation bezüglich der Drehachse (3, 33, 63) mittels des Gargerätelüfterrads (1, 31, 61) eine Strömung des Fluids in eine radiale Richtung von der Drehachse (3, 33, 63) weg erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) und/oder zumindest eine zweite Oberfläche (11, 11', 41, 71) zumindest einer der Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) zumindest bereichsweise bezüglich einer durch die Drehachse (3, 33, 63) und einer senkrecht zu der Drehachse (3, 33, 63) und in eine radiale Richtung der Drehachse (3, 33, 63) verlaufenden Geraden (15, 45, 75) aufgespannten ersten Ebene geneigt ist bzw. sind.
Gargerätelüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) bezüglich der ersten Ebene eine spiegelsymmetrische Querschnittsform aufweist und/oder zumindest drei Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) vorgesehen sind.
Gargerätelüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) bezüglich der ersten Ebene zu der zweiten Oberfläche (11, 11', 41, 71) spiegelsymmetrisch ausgebildet ist, und/oder die erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) und/oder die zweite Oberfläche (11, 11', 41, 71) in zumindest einem ersten Bereich einen ersten Abstand senkrecht zu der ersten Ebene (15, 45, 75) und in einem zweiten Bereich einen zweiten, nicht mit dem ersten Abstand übereinstimmenden, Abstand senkrecht zu der ersten Ebene aufweist, wobei insbesondere der erste Bereich und der zweite Bereich unterschiedliche Distanzen zu der Drehachse (3, 33, 63) aufweisen.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) in einer zu der ersten Ebene und/oder der Drehachse (3, 33, 63) senkrechten zweiten Ebene eine C-förmige, U-förmige, V-förmige, ellipsensegmentförmige, kreissegmentförmige, parabelsegmentförmige und/oder dreieckförmige Querschnittsform aufweist, und/oder die erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) und/oder die zweite Oberfläche (11, 11', 41, 71), insbesondere in der ersten Ebene und/oder der zweiten Ebene, zumindest bereichsweise konvex gewölbt, konkav gewölbt, gekrümmt, S-förmig, Z-förmig, stufenförmig, dreieckförmig, rampenförmig, sägezahnförmig und/oder zumindest bereichsweise abgewinkelt ist bzw. sind, insbesondere ein Krümmungsradius sich über den Verlauf in eine radiale Richtung der Drehachse (3, 33, 63) verändert und/oder bereichsweise konstant und/oder unendlich ist.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) eine im Vergleich zu der zweiten Oberfläche (11, 11', 41, 71) geringere Neigung relativ zu der ersten Ebene aufweist, und/oder die erste Oberfläche (9, 9', 39, 69) eine im Vergleich zu der zweiten Oberfläche (11, 11', 41, 71) geringere Wölbung und/oder Krümmung relativ zu der ersten Ebene aufweist.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfterradflügel (7), insbesondere die erste Oberfläche (9, 9') und/oder die zweite Oberfläche (11, 11'), zumindest ein Abscheideelement (17, 17') für in dem Fluid enthaltene Partikel und/oder Aerosole bereitstellt, das vorzugsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung (19, 19') umfasst, insbesondere die Erhöhung und/oder die Vertiefung (19, 19') integral mit dem Lüfterradflügel (7') ausgebildet ist, und/oder das Abscheideelement (17, 17') zumindest bereichsweise C-förmig, U-förmig, V-förmig, S-förmig, Z-förmig, dreieckförmig, stufenförmig, rampenförmig und/oder sägezahnförmig ist.
Gargerätelüfterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberfläche (9') eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung (19) umfasst, die komplementär zu einer Erhöhung und/oder einer Vertiefung (19') der zweiten Oberfläche (11') ausgebildet ist.
Gargerätelüfterrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung und/oder die Vertiefung (19, 19') mittels Umformen, Prägen, Stauchen, Falten, Laserumformen, Stanzen und/oder Umbiegen ausgebildet ist bzw. sind.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (1, 31, 61) und/oder zumindest einer der Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) zumindest bereichsweise Metall, Kunststoff, Holz und/oder Keramik umfasst bzw. umfassen, insbesondere zumindest eine Versteifung aufweist bzw. aufweisen.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradflügel (7) auf einer von dem Gargerätelüfterrad (1, 31, 61) umfassten Grundplatte (5, 35, 65) angeordnet sind, insbesondere eine Normalenrichtung der Grundplatte (5, 35, 65) im Wesentlichen parallel zu der Drehachse (3, 33, 63), parallel zu der ersten Ebene und/oder senkrecht zu der zweiten Ebene verläuft.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradflügel auf einer, insbesondere der Grundplatte (65) abgewandten, Einsaugseite mit zumindest einer Abdeckeinrichtung, wie einer Abdeckplatte und/oder einem Abdeckring (85), verbunden sind.
Gargerätelüfterrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (85) einen Ansaugmund bereitstellt und/oder in der ersten Ebene eine C-förmige, U-förmige, V-förmige, kreissegmentförmige, ellipensegmentförmige und/oder parabelsegmentförmige Querschnittsform aufweist und/oder als Strömungsleitvorrichtung wirkt, wobei vorzugsweise mittels der Abdeckeinrichtung (85) und/oder Strömungsleitvorrichtung dem Fluid eine axiale Hauptströmung (H) in einem Einsaugbereich des Gargerätelüfterrads (61) aufzwingbar ist und/oder die Strömungsleitvorrichtung, insbesondere die Abdeckeinrichtung (85), zumindest bereichsweise in einer Einsaugöffnung (87) eines Strömungsleitgliedes (81), mittels dem der Innenraum (77) in einen Druckraum (79), in dem das Gargerätelüfterrad (61) angeordnet ist, und einen Garraum (83) unterteilbar ist, anordbar ist.
Gargerätelüfterrad nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinrichtung (85) und/oder die Strömungsleitvorrichtung zumindest bereichsweise einstückig mit dem Lüfterradflügel (67) ausgebildet ist, sich von dem Lüfterradflügel (67) bis zur Einsaugöffnung (85), vorzugsweise in den Garraum (83) hinein, erstreckt, sich im Druckraum (79) bis in den Druckbereich des Gargerätelüfterrads (61) erstreckt, eine Düsenfunktion erfüllt und/oder mehrteilig ausgebildet ist, insbesondere jedem Lüfterradflügel (67) zumindest ein Element der Abdeckeinrichtung (85) und/oder der Strömungsleitvorrichtung zugeordnet ist.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Neigung (α, β), zumindest ein Wölbungsgrad und/oder ein Krümmungsradius zumindest eines Bereichs der ersten Oberfläche (9, 9', 39, 69) und/oder der zweiten Oberfläche (11, 11', 41, 71) relativ zu der ersten Ebene, vorzugsweise durch Rotation des Lüfterradflügels (37) um eine, insbesondere im wesentlichen parallel zu der Drehachse (33) und/oder der Normalenrichtung der Grundplatte (35) verlaufende, Rotationsachse (47), zumindest eine radiale Position des Lüfterradflügels relativ zu der Drehachse, zumindest ein Abstand zwischen der Grundplatte und der Abdeckeinrichtung und/oder zumindest eine Ausdehnung des Lüfterradflügels in eine axiale Richtung der Drehachse, insbesondere während einer Drehung des Gargerätelüfterrads (31), veränderbar ist bzw. sind.
Gargerätelüfterrad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterradflügel (7, 7', 37, 67) gleich ausgeformt sind.
Gargerät, insbesondere Heißluftdampfgerät, umfassend zumindest ein Gebläse mit wenigstens einem Gargerätelüfterrad (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise mittels des Gebläses eine Atmosphäre innerhalb eines Garraums des Gargeräts förderbar ist.