-
Die Erfindung geht aus von einem Gebläse, vorzugsweise für die Verwendung im Luftführungsprozess eines Hausgeräts, mit einem ein Lüfterrad umgebenden Gehäuse mit Zustromdeckel und Zustromöffnung sowie mit Abströmöffnung, das im Saugbereich des das Lüfterrad anströmenden, gasförmigen Mediums ein dissipatives Rezirkulationsgebiet aufweist, das zur Minderung der Effizienz der Förderung des Mediums und zur erhöhten Geräuschbildung führen kann, und mit einer Einrichtung zur Verminderung der Wirkung des dissipativen Rezirkulationsgebiets.
-
Ein Gebläse dieser Art ist aus
DE 199 18 085 A1 bekannt. Ein solches Gebläse leidet vor allem an der für den Einsatz in Hausgeräten typischen gedrängten Bauart. Dadurch kann sich nämlich unmittelbar am äußeren Umfang des Lüfterrads auf der Seite des Zustromdeckels im Spiralgehäuse ein Gebiet bilden, in dem sich ungeordnete Kreisströmungen aufhalten und zu einer Erhöhung des Luftdrucks in diesem Gebiet führen, der die Hauptströmung durch das Lüfterrad und im Spiralgehäuse stört und partiell verwirbelt. Dies führt zu einer deutlichen Verminderung der Strömungsleistung, die mit diesem Gebläse erzielt werden kann. Dieses Gebiet der ungeordneten Kreisströmungen nennt man auch dissipatives Rezirkulationsgebiet.
-
In der Regel liegt das dissipative Rezirkulationsgebiet mit dem höchsten Druck in dem gegenüber der Abströmöffnung des Gebläsegehäuses liegenden Raumbereich in einem Ringbereich gleich hinter der Anströmung des Zustromdeckels, der nämlich durch die im Vergleich zur Verteilung im Raum vor dem Zustromdeckel weitaus geringsten Medienmassen aber heftigster Turbulenzen gekennzeichnet ist. Im Vergleich zum Bereich in Strömungsrichtung vor dem Zustromdeckel, der durch eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit gekennzeichnet ist, hat das dissipative Rezirkulationsgebiet wegen der Turbulenzen einen höheren Druck und drängt daher gegen die zunächst laminare Hauptströmung und verwirbelt sie, mit der vorstehend beschriebenen Verminderung der Strömungsleistung.
-
Die
DE 198 23 274 C1 beschreibt einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine. Dieser weist einen Verdichter auf, der einen radial umlaufenden Bypass zum Verdichterrad aufweist, durch den eine Verschiebung der Pumpgrenze zu kleineren Durchsätzen erreichbar ist. Die Strömungsöffnungen des Bypasses liegen jeweils in der Hauptströmung und können somit bei Bedarf auch den Strömungsquerschnitt des Verdichters vergrößern, so dass zusätzliche Ansaugluft gefördert wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse der eingangs beschriebenen Art in Bezug auf die Strömungsleistung mit möglichst einfachen Mitteln zu verbessern.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Anspruches 1 in der Weise gelöst, dass der Zustromdeckel im Bereich des geringsten spezifischen Volumenstroms bzw. des größten Drucks innerhalb des dissipativen Rezirkulationsgebiets mindestens eine zur Zustromseite des Zustromdeckels gerichtete Rückströmöffnung aufweist. Dadurch ist es auf außerordentlich einfache Weise gelungen, mittels eines Bypass eine Rückströmung eines größeren Teils der ungeordneten Kreisströmungen aus dem dissipativen Rezirkulationsgebiet zu erzeugen und damit einen Impuls zur Vergleichmäßigung der Hauptströmung und der Anströmung des Lüfterrades zu liefern.
-
Je nach Bauart des Gehäuses ist es von Vorteil, wenn die Rückströmöffnung aus einem einfachen Loch im Zustromdeckel besteht oder die Rückströmöffnung eine auf die Zustromseite des Zustromdeckels hin gerichtete Düse ist. In jedem Fall lässt sich die Rückströmöffnung konstruktiv auf einfache Weise darstellen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sollte sich das Loch bzw. die Düse im Bereich befinden, der in Strömungsrichtung betrachtet entfernt von der der Abblasöffnung des Gehäuses liegt, vorzugsweise gegenüber der Abblasöffnung; denn in diesem Bereich ist die Ansammlung von ungeordneten Kreisströmungen am dichtesten, mithin der genannte Druckunterschied zum Bereich vor dem Zustromdeckel am höchsten. Auf diese Weise kann folglich der größtmögliche Effekt erzielt werden. In vorteilhafter Weise kann die Rückströmung auch dadurch begünstigt werden, dass die Kanten des Lochs bzw. der Düse strömungsgünstig verrundet sind.
-
Durch eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann dafür gesorgt werden, dass der gewünschte Druckausgleich für spezielle Prozessabschnitte unterstützt wird. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, dass die Rückströmöffnung in ihrer Form, ihrem Querschnitt und/oder ihrer Anzahl veränderbar ist. Insbesondere ist eine vorteilhafte Anpassung möglich, wenn der Querschnitt und/oder die Anzahl während des Prozesses durch die Veränderung eines gemessenen Prozessparameters veränderbar ist.
-
Solche Prozessparameter können beispielsweise die Temperatur einer durch das Gebläse geförderten, geheizten Luftströmung sein oder der Druck der durch das Gebläse geförderten Luftströmung an einem definierten Ort innerhalb des Strömungsweges.
-
Das dissipative Rezirkulationsgebiet weist typischerweise einen ersten Bereich zwischen dem Zustromdeckel und den Lüfterblättern des Lüfterrads und einen zweiten Bereich, der dem ersten Bereich gegenüber auf der Zustromseite des Zustromdeckels liegt, auf. Die Rückströmöffnung ist dann im Zustromdeckel in dessen Abschnitt zwischen diesen beiden Bereichen ausgebildet. Der erste Bereich weist in der Regel gegenüber der Hauptströmung einen höheren Druck auf. Durch die Rückströmöffnung kann dann ein Druckausgleich zum zweiten Bereich stattfinden. Dieser weist oft gegenüber der Hauptströmung einen geringeren Druck auf.
-
Bevorzugt liegt zumindest einer der Bereiche, insbesondere der zweite Bereich des dissipativen Rezirkulationsgebiets, von einer durch die Zustromöffnung eintretenden Hauptströmung weitab. Somit liegt auch die Rückstromöffnung vorzugsweise nicht in einer durch die Zuströmöffnung vorgegebenen Hauptströmung.
-
Da das dissipative Rezirkulationsgebiet typischerweise nicht umlaufend über das Gehäuse verläuft, sondern z. B. etwa gegenüber der Abblasöffnung des Gehäuses liegt, ist auch die Rückströmöffnung vorzugsweise nicht umlaufend um das Gehäuse ausgeführt.
-
Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche sowie weitere aus der Beschreibung entnehmbare Einzelheiten sind in beliebiger Weise mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und miteinander kombinierbar, ohne die Erfindung zu verlassen.
-
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend erläutert. In der Zeichnung zeigen
-
1 einen senkrechten Schnitt durch ein Radialgebläse entlang der Schnittlinie (I,II-I,II) in 4;
-
2 einen senkrechten Schnitt entsprechend 1 an einem anderen Ausführungsbeispiel,
-
3 eine Einrichtung zum Anpassen des Querschnitts und/oder der Anzahl der erfindungsgemäßen Rückströmöffnung während des Prozesses an veränderte, gemessene Prozessparameter und
-
4 eine Ansicht auf das Gebläse nach 1 oder 2 bei abgenommenem Zustromdeckel.
-
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die dem Typ von Radialgebläsen angehören. Bei andersartigen Gebläsen liegen vergleichbare Verhältnisse vor, weshalb die Erfindung ohne erhebliche Änderungen auf andere Gebläsetypen übertragbar ist. In 1 ist der senkrechte Schnitt durch ein Spiralgehäuse 1 eines Radialgebläses dargestellt. Darin ist der Zustromdeckel 2 in nicht näher beschriebener Weise auf das Gehäuse 1 aufgesetzt, nachdem der Lüfter 3 – ein Trommellüfter mit parallel zur Drehachse 4 angeordneten Schaufelblättern 5 (4) – auf die Drehachse 4 montiert worden ist. Der Lüfter 3 hat einen kegelförmigen Boden 6 mit einer Kontur ähnlich einem Kreisabschnitt, damit die Hauptströmung 7 des zu fördernden gasförmigen Mediums, vorzugsweise Luft, im Wesentlichen laminar zu den Schaufelblättern umgelenkt wird.
-
Die Hauptströmung 7 tritt von irgendwo her aus dem Hausgerät, z. B. einem Wäschetrockner, vor dem Zustromdeckel 2 in den Sammelraum 8 ein. Dort wird sie vom laufenden Lüfter 3 angesaugt und tritt durch den Trichter 9 in das Spiralgehäuse 1 ein. Der Zustromdeckel 2 ist im Ausführungsbeispiel der 1 nicht besonders günstig geformt, weil besondere, hier nicht näher erläuterte Umstände der konstruktiven Umgebung des Hausgeräts dazu zwingen. An der vorderen Ringkante 10 des Trichters 9 können sich auf diese Weise bereits ungeordnete Strömungen entwickeln, welche die Hauptströmung stören können. Dieser Umstand sei jedoch bei der weiteren Betrachtung dieses Ausführungsbeispiels unbeachtet.
-
Die durch den Trichter 9 eintretende Hauptströmung 7 wird also von den Blättern 5 des Lüfters 3 erfasst und etwa entlang der Strömungslinie 11 in 4 durch das Spiralgehäuse 1 in die Abströmöffnung 12 geführt, von wo aus sie durch ein nicht näher dargestelltes Kanalsystem durchs Hausgerät geführt wird. In einem Bereich 13 zwischen dem Zustromdeckel 2 und den Lüfterblättern 5, einem Bestandteil des sogenannten dissipativen Rezirkulationsgebiets, entstehen ungeordnete Kreisströme mit hohem Druck gegenüber der Hauptströmung, auch Wirbelströme genannt, die an ihrer Grenze zur Hauptströmung 7 sehr schwere Verwirbelungen der Hauptströmung 7 verursachen, die die laminare Strömung durchs Spiralgehäuse 1 erheblich stören und ihre Leistung mindern. Dieser erste Bereich 13 liegt je nach Form des Spiralgehäuses 1 und des Lüfterrads 3 irgendwo am Beginn der Spirale, eher etwa gegenüber der Abströmöffnung 12. Dem Bereich 13 gegenüber liegt im Sammelraum 8 ein weiterer Bestandteil des dissipativen Rezirkulationsgebiets, nämlich der zweite Bereich 14, der von der Hauptströmung 7 weitab liegt und in dem sich kleine divergierende Strömungen verirren, die einen geringeren Druck gegenüber der Hauptströmung 7 und als im Bereich 13 aufweisen. Hier setzt nun die Erfindung an, indem der Zustromdeckel 2 im Abschnitt zwischen diesen beiden Bereichen 13 mit hohem Druck und 14 mit geringem Druck mindestens ein Loch 15 in der Wandung des Zustromdeckels 2 als Rückströmöffnung erhält, durch das sich der hohe Druck aus dem Bereich 13 in den Bereich 14 niederen Drucks entspannen kann.
-
In einem anderen, in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Gebläse mit günstiger geformtem Trichter 9 strömt die Hauptströmung 7 sehr viel glatter ins Zentrum des Spiralgehäuses 1. Allerdings bildet sich auch hier im Sammelraum 8 ein Bereich 14 mit kleinen divergierenden Strömungen und stark gemindertem Druck. Im Ringraum hinter dem Trichter 9 bilden sich ebenfalls divergierende Strömungen, welche die Hauptströmung 7 stören. Dies geschieht am intensivsten im Bereich 13, der auch hier gegenüber der Abströmöffnung 12 im Spiralgehäuse 1 lokalisiert ist; denn dort zieht von der Hauptströmung 7 der geringste Teil durchs Spiralgehäuse 1. Entsprechend kann hier die nur noch geringe Energie der Hauptströmung 7 Tendenzen zur Ablösung von Nebenströmen nicht mehr verhindernd. Im Bereich 13 entwickelt sich daher ein verhältnismäßig großer Druck, der wiederum durch eine erfinderische Maßnahme, hier nämlich die Anordnung einer Düse 16 als Rückströmöffnung zwischen den Bereichen 13 und 14 in der Wandung des Zustromdeckels 2, entspannt werden kann.
-
Das Loch 15 und die Düse 16 können in ihrer Form, ihrem Querschnitt und/oder ihrer Anzahl auf die inneren Verhältnisse des Gebläses sowie bestimmte Prozesszustände abgestimmt werden. Beispielsweise könnte es im Hinblick auf die Ausbildung der Form des Bereichs 13 sinnvoll sein, für den Querschnitt des Loches 15 oder der Düse 16 eine von der Kreisform deutlich abweichende Form zu wählen. Die Geschwindigkeit des Ausgleichs der Druckunterschiede in den Bereichen 13 und 14 kann die Größe der Querschnittsfläche des Loches 15 bzw. der Düse 16 bestimmen. Andererseits kann hierfür auch die Anzahl der Rückströmöffnungen stehen. Eine möglichst laminare, ausgleichende Rückströmung kann dadurch begünstigt werden, dass die Kanten 17 des Loches 15 und der Düse 16 verrundet sind.
-
Um die Rückströmwirkung während des Prozesses des Hausgerätes, z. B. eines Wäschetrockners, wechselnden Betriebszuständen anpassen zu können, ist eine Weiterbildung der Erfindung zur Anpassung der Querschnittesfläche des Loches 15 bzw. der Düse 16 in Form oder Größe gemäß 3 auch während des Betriebs möglich. Als eine von solchen Möglichkeiten zeigt 3 eine verschwenkbare Blende 18, die bei 19 an der Wandung des Zustromdeckels 2 so gelagert ist, das jeweils einer der Durchbrüche 20 bis 22 mit dem Loch 15 bzw. der Düse 16 zur Deckung kommt. Steht der kleinste Durchbruch 20 vor dem Loch 15, so ist die Rückströmung gering. Bei Wirkung des Durchbruches 21 ist sie normal groß und bei Wirkung des Durchbruchs 22 am größten.
-
Diese verschwenkbare Blende 18 kann je nach Typ des betreffenden Hausgeräts fest einstellbar sein, wenn am Lager 19 eine Feststellschraube verwendet wird. Sie kann aber auch wie hier durch einen Stellmechanismus 23 während des Betriebs verändert werden, wenn beispielsweise ein Antrieb 24, gleich welcher Art, mittels einer Stellstange 25 die Blende 18 in die jeweils gewünschte Position stellt. Um die Rückströmung auf diese Weise automatisch anpassen zu können, bedarf es einer Sensorsteuerung. So kann der Antrieb 24 beispielsweise über einen Sensor 26 mit Auswerte- und Signalschaltung, der im Kanalsystem 27 des Hausgeräts angeordnet ist, ein Steuersignal über einen Signalweg 28 erhalten, das die entsprechende Stellmaßnahme einleitet.
-
Ein solcher Sensor 26 nimmt beispielsweise die aktuelle Temperatur des strömenden Mediums oder deren Druck auf und ist dazu an einem jeweils geeigneten Ort innerhalb des Kanalsystems 27 des Hausgeräts positioniert. Auch andere Parameter, die durch einen Sensor 26 gemessen werden können und einen Einfluss auf die störende Wirkung des dissipativen Rezirkulationsgebiets haben können, sind für die Steuerung der Rückströmöffnung einsetzbar.
-
In der Ansicht 4 auf das geöffnete Spiralgehäuse 1 ist der Zustromdeckel 2 abgenommen worden. Im Spiralgehäuse 1 ist der Lüfter 3 auf der Drehachse 4 so positioniert, das seine Schaufelblätter 5 bei der Drehung des Lüfters 3 in Richtung des Pfeils 29 mit geringem Abstand gegen die Nase 30 laufen. Von da an ziehen sie per Zentrifugalkraft Luft aus dem Zentrum des Lüfters 3 durch ihre Zwischenräume hindurch und befördern sie in den Ringraum 31, der den Lüfter 3 im Spiralgehäuse 1 umgibt. Von der Nase 30 an vergrößert sich der Ringraum 31 bis zur Abströmöffnung 12 in Form einer Spirale, indem der Abstand von der Peripherie des Lüfters 3 zum Mantel 32 des Spiralgehäuses 1 von der Nase 30 an bis zur Abströmöffnung 12 immer größer wird.
-
Gegenüber der Abströmöffnung 12 im unteren Bereich des Spiralgehauses 1 befindet sich – noch vor dem Ringraum 31, also gewissermaßen in unmittelbarer Nähe des abgenommenen Zustromdeckels 2 – der Bereich 13 mit dem höchsten Druck des unmittelbar hinter dem Zustromdeckel 2 liegenden dissipativen Rezirkulationsgebiets. Dies ist in 4 unten angedeutet, um dessen Lage besser zu verstehen. Wiederum vor diesem Bereich 13 liegt die Rückströmöffnung aus mindestens einem Loch 15 oder mindestens einer Düse 16 im Zustromdeckel 2 (hier nicht sichtbar).
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19918085 A1 [0002]
- DE 19823274 C1 [0004]
