DE102012218286A1 - fan device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilatorvorrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher, mit einem in einem Ventilatorgehäuse rotierbar gelagerten Laufrad, wobei das Ventilatorgehäuse das Laufrad in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise umgibt und einen sich in Umfangsrichtung des Laufrads erstreckenden Hohlraum aufweist, in dem eine Heizeinrichtung angeordnet ist.The present invention relates to a fan device, in particular for a heat exchanger, with an impeller rotatably mounted in a fan housing, the fan housing surrounding the impeller at least in sections in the circumferential direction and having a cavity which extends in the circumferential direction of the impeller and in which a heating device is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilatorvorrichtung, insbesondere einen Axialventilator, mit einem in einem Ventilatorgehäuse rotierbar gelagerten Laufrad. The present invention relates to a fan device, in particular an axial fan, with a rotatably mounted in a fan housing impeller.
Derartige Ventilatorvorrichtungen gelangen unter anderem bei Wärmetauschern zum Einsatz, die beispielsweise in Kühlanlangen verwendet werden. Bei dem Betrieb der Ventilatorvorrichtung oder dem Wärmetauscher bzw. der Anlage, der die Ventilatorvorrichtung zugeordnet ist, und/oder aufgrund der herrschenden Umgebungstemperatur kann es zur Bildung von Kondensat kommen, das sich an der Ventilatorvorrichtung niederschlägt. Wenn dieses Kondensat gefriert, kann es insbesondere im Bereich des Ventilatorgehäuses zur Bildung von Eis kommen, das zu Störungen führt. Beispielsweise kann es vorkommen, dass das Laufrad durch Eis blockiert wird, das sich zwischen dem Ventilatorgehäuse und dem Laufrad gebildet hat. Such fan devices are used inter alia in heat exchangers, which are used for example in Kühlanlangen. In the operation of the fan device or the heat exchanger or the system, which is associated with the fan device, and / or due to the prevailing ambient temperature, it may lead to the formation of condensate, which is reflected on the fan device. If this condensate freezes, it can come in particular in the area of the fan housing to form ice, which leads to disturbances. For example, it may happen that the impeller is blocked by ice that has formed between the fan housing and the impeller.
Die vorstehend beschriebene Problematik beschränkt sich nicht nur auf Situationen, in denen sich das Eis in einem abgeschalteten Zustand der Ventilatorvorrichtung gebildet hat und die Inbetriebnahme der Ventilatorvorrichtung verhindert. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass sich während des Betriebs der Ventilatorvorrichtung allmählich eine störende Eisschicht aufbaut. The problem described above is not limited to situations in which the ice has formed in a switched-off state of the fan device and prevents the start-up of the fan device. In principle, it is also possible for a disturbing ice layer to build up gradually during operation of the fan device.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässig betreibbare Ventilatorvorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend beschriebenen Probleme vermieden werden können. Gleichzeitig soll die Ventilatorvorrichtung mit Heizeinrichtung robust und kostengünstig herstellbar sein. It is therefore an object of the present invention to provide a reliably operable fan device in which the problems described above can be avoided. At the same time, the fan device with heating device should be robust and inexpensive to produce.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Ventilatorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The solution of this object is achieved by a fan device having the features of claim 1.
Das Ventilatorgehäuse umgibt das Laufrad in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise, wobei das Ventilatorgehäuse einen sich in Umfangsrichtung des Laufrads erstreckenden Hohlraum aufweist, in dem erfindungsgemäß eine Heizeinrichtung angeordnet ist. The fan housing surrounds the impeller in the circumferential direction at least in sections, wherein the fan housing has a cavity extending in the circumferential direction of the impeller, in which a heating device according to the invention is arranged.
Mit anderen Worten verfügt die Ventilatorvorrichtung über eine Heizeinrichtung, um einer Eisbildung entgegenzuwirken bzw. bereits entstandenes Eis abtauen zu können, das sich zwischen den radialen Enden des Laufrads und den das Laufrad umgebenden Bereichen des Ventilatorgehäuses gebildet hat. Um die Heizeinrichtung zu schützen und eine unerwünschte Abgabe von durch die Heizeinrichtung erzeugter Wärme in den dem Laufrad abgewandten Außenraum der Ventilatorvorrichtung zu minimieren, ist die Heizeinrichtung in einem Hohlraum des Gehäuses angeordnet, der sich zumindest teilweise um das Laufrad herum erstreckt. Es versteht sich, dass nicht alle Komponenten der Heizeinrichtung in dem Hohlraum angeordnet sein müssen. Es kann auch sein, dass einzelne Bestandteile der Heizeinrichtung zumindest teilweise außerhalb des Hohlraums angeordnet sind. Wesentlich ist, dass der Hohlraum zur Zufuhr der Wärme genutzt wird, um das Ventilatorgehäuse zu erwärmen. In other words, the fan device has a heating device in order to counteract the formation of ice or to be able to defrost ice that has already formed, which has formed between the radial ends of the impeller and the areas of the fan housing surrounding the impeller. In order to protect the heater and to minimize unwanted heat generated by the heater in the outside of the fan device facing away from the impeller, the heater is disposed in a cavity of the housing which extends at least partially around the impeller. It is understood that not all components of the heater must be arranged in the cavity. It may also be that individual components of the heating device are arranged at least partially outside the cavity. It is essential that the cavity is used to supply the heat to heat the fan housing.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Ventilatorvorrichtung überall dort eingesetzt werden, wo die Gefahr der Bildung störenden Eises besteht. Die Ventilatorvorrichtung kann beispielsweise bei Anlagen zum Einsatz gelangen, die im Freien aufgestellt werden und die daher den dort herrschenden Temperaturen ausgesetzt sind. Insbesondere ist die Ventilatorvorrichtung einem Wärmetauscher zugeordnet. Wärmetauscher werden unter anderem in Kühlanlagen eingesetzt und fungieren dort als Verdampfer oder Kondensatoren. In principle, the fan device according to the invention can be used wherever the risk of formation of interfering ice exists. The fan device can be used, for example, in installations that are installed outdoors and are therefore exposed to the prevailing temperatures there. In particular, the fan device is associated with a heat exchanger. Heat exchangers are used, inter alia, in refrigeration systems and act as evaporators or condensers.
Die Heizeinrichtung kann werkseitig in dem Ventilatorgehäuse montiert werden. Es ist grundsätzlich aber auch möglich, die Heizeinrichtung erst nach Auslieferung der Ventilatorvorrichtung in dem Hohlraum zu platzieren. Beispielsweise kann eine Ventilatorvorrichtung mit einem Ventilatorgehäuse mit einem Hohlraum der vorstehend beschriebenen Art auch bei Bedarf nachgerüstet werden. D.h. die Ventilatorvorrichtung wird erst nachträglich – etwa im Zuge eines Geräteservice – mit einer in dem Hohlraum angeordneten Heizeinrichtung und entsprechenden Steuereinrichtungen ausgestattet. Außerdem kann die Heizeinrichtung bei einer Störung leicht ausbaut und repariert oder ausgetauscht werden. The heater can be factory installed in the fan housing. In principle, however, it is also possible to place the heating device in the cavity only after delivery of the fan device. For example, a fan device with a fan housing with a cavity of the type described above can also be retrofitted as needed. That the fan device is only later - equipped as in the course of a device service - with a arranged in the cavity heater and corresponding control devices. In addition, the heater can easily be removed and repaired or replaced in case of failure.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben. Further embodiments of the invention are indicated in the claims, the description and the drawings.
Gemäß einer Ausführungsform umgeben der Hohlraum und/oder die Heizeinrichtung das Laufrad in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig. Es ist zwar grundsätzlich möglich, dass der Hohlraum und/oder die Heizeinrichtung sich nicht vollständig um das Laufrad herum erstrecken. Es hat sich jedoch in vielen Fällen als zweckmäßig erwiesen, einen in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlraum und/oder eine entsprechende Heizeinrichtung vorzusehen. According to one embodiment, the cavity and / or the heating device surround the impeller in the circumferential direction at least in sections, in particular completely. Although it is in principle possible that the cavity and / or the heater do not extend completely around the impeller. However, it has proven to be expedient in many cases to provide a cavity closed in the circumferential direction and / or a corresponding heating device.
Zwischen der Heizeinrichtung und dem Laufrad kann ein Wärmeleitelement angeordnet sein, um die von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme zielgerichtet und insbesondere in einem dem Laufrad zugewandten Bereich des Ventilatorgehäuses gleichmäßig verteilen zu können. In diesem Zusammenhang ist der Begriff "zwischen" derart zu verstehen, dass das Wärmeleitelement in einer radialen Richtung, d.h. in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse des Laufrads, zwischen der Heizeinrichtung und dem Laufrad angeordnet ist. A heat-conducting element can be arranged between the heating device and the impeller in order to be able to distribute the heat generated by the heating device in a targeted manner and evenly in a region of the ventilator housing facing the impeller. In this context, the term "between" should be understood as meaning the heat-conducting element is arranged in a radial direction, ie in a direction perpendicular to an axis of rotation of the impeller, between the heating device and the impeller.
Die Heizeinrichtung kann – direkt oder indirekt – an dem Wärmeleitelement befestigt sein. Beispielsweise kann das Wärmeleitelement Befestigungslaschen aufweisen, durch die die Heizeinrichtung an dem Wärmeleitelement befestigbar ist. Gemäß einer herstellungstechnisch vorteilhaften Ausgestaltung der Befestigungslaschen sind diese einstückig mit dem Wärmeleitelement ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung und das Wärmeleitelement vormontiert werden und anschließend gemeinsam werkseitig bei der Erstmontage oder als Nachrüstkomponente in dem Hohlraum platziert werden. The heating device can be attached directly or indirectly to the heat-conducting element. For example, the heat-conducting element may have attachment tabs, by means of which the heating device can be fastened to the heat-conducting element. According to a manufacturing technology advantageous embodiment of the fastening tabs, these are integrally formed with the heat conducting element. It may be provided that the heating device and the heat-conducting element are preassembled and then placed together at the factory during initial assembly or as a retrofit component in the cavity.
Insbesondere umgibt das Wärmeleitelement das Laufrad in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig. In particular, the heat-conducting element surrounds the impeller in the circumferential direction at least in sections, preferably completely.
Um die Heizleistung der Heizeinrichtung effizient nutzen zu können, kann das Wärmeleitelement mit der Heizeinrichtung und dem Ventilatorgehäuse in wärmeleitendem Kontakt stehen. Insbesondere kann ein direkter Kontakt zwischen dem Wärmeleitelement und den genannten Komponenten vorgesehen sein. Um den wärmeleitenden Kontakt zwischen dem Wärmeleitelement und dem Ventilatorgehäuse zu verbessern, kann das Wärmeleitelement eine Spannvorrichtung umfassen, durch die das Wärmeleitelement gegen das Ventilatorgehäuse pressbar ist. In order to use the heating power of the heater efficiently, the heat-conducting element can be in heat-conducting contact with the heating device and the fan housing. In particular, a direct contact between the heat-conducting element and the said components can be provided. In order to improve the heat-conducting contact between the heat-conducting element and the fan housing, the heat-conducting element may comprise a tensioning device, by means of which the heat-conducting element can be pressed against the fan housing.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Wärmeleitelement in eine zwischen der Heizeinrichtung und dem Laufrad angeordnete, den Hohlraum begrenzende Wandung des Ventilatorgehäuses eingebettet. Es ist denkbar, das Wärmeleitelement vollständig in die genannte Wandung einzubetten, so dass es im Wesentlichen allseitig von dem Material des Ventilatorgehäuses umgeben ist. Es ist jedoch auch möglich, zumindest Teile des Wärmeleitelements freiliegend zu lassen. Insbesondere kann eine der Heizeinrichtung zugewandte Seite des Wärmeleitelements so angeordnet sein, dass es nicht von dem Material des Ventilatorgehäuses bedeckt ist, um einen möglichst direkten Kontakt zwischen der Heizeinrichtung und dem Wärmeleitelement herstellen zu können. According to one embodiment, the heat-conducting element is embedded in a wall of the fan housing which defines the cavity between the heating device and the impeller. It is conceivable to embed the heat-conducting element completely in said wall, so that it is essentially surrounded on all sides by the material of the fan housing. However, it is also possible to leave exposed at least parts of the heat conducting element. In particular, a side of the heat-conducting element facing the heating device can be arranged such that it is not covered by the material of the fan housing in order to be able to establish the most direct possible contact between the heating device and the heat-conducting element.
Das Wärmeleitelement kann aber auch ein separates Bauteil sein, das in dem Hohlraum angeordnet ist. Insbesondere ist das Wärmeleitelement ein Blechbauteil. Um die Wärmeleitung von der Heizeinrichtung über das Wärmeleitelement hin zu dem dem Laufrad zugewandten Bereich des Ventilatorgehäuses zu verbessern, kann das Wärmeleitelement insbesondere flächig an der vorstehend erwähnten Wandung anliegen. However, the heat-conducting element can also be a separate component which is arranged in the cavity. In particular, the heat-conducting element is a sheet-metal component. In order to improve the heat conduction from the heating device via the heat-conducting element to the region of the fan housing facing the impeller, the heat-conducting element can lie in particular flat against the above-mentioned wall.
Das Wärmeleitelement kann ein Metallband umfassen, das insbesondere aus Aluminium, Stahl oder Kupfer ist. The heat-conducting element may comprise a metal strip which is in particular made of aluminum, steel or copper.
Die Heizeinrichtung ist gemäß einer Ausführungsform der Ventilatorvorrichtung bandartig ausgeführt. Sie kann zumindest einen Heizdraht umfassen. Insbesondere wird die Heizeinrichtung durch mehrere Wicklungen eines Heizdrahts gebildet. Um die Wärmeleitung zwischen dem Heizdraht und mit ihm in Kontakt stehenden Komponenten zu verbessern, kann er zumindest abschnittsweise von einem gut wärmeleitenden Metallgeflecht ummantelt sein. The heater is designed like a belt according to an embodiment of the fan device. It can comprise at least one heating wire. In particular, the heating device is formed by a plurality of windings of a heating wire. In order to improve the heat conduction between the heating wire and components in contact with it, it may be at least partially surrounded by a good heat-conducting metal braid.
Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, dass die Heizeinrichtung ein Heizgebläse umfasst, durch das heiße Luft in dem Hohlraum erzeugt werden kann oder in den Hohlraum einbringbar ist. Als Heizmedium kann auch Wasser vorgesehen sein, das in dem Hohlraum erhitzt wird oder das in den Hohlraum eingebracht wird. In principle, it is also conceivable that the heating device comprises a heating fan through which hot air can be generated in the cavity or can be introduced into the cavity. Water may also be provided as the heating medium, which is heated in the cavity or which is introduced into the cavity.
Eine kostengünstig herstellbare und hinreichend stabile Bauweise des Ventilatorgehäuses ergibt sich, wenn dieses zumindest im Bereich des Hohlraums aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist. Dieser Bereich des Ventilatorgehäuses – oder das Gehäuse als Ganzes – kann beispielsweise durch Spritzguss hergestellt werden. Ein geeignetes Kunststoffmaterial ist beispielsweise Polypropylen. Um die Wärmeleiteigenschaften und/oder die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials an die jeweils vorliegenden Anforderungen anzupassen, kann dieses mit einem mineralischen Füllstoff versetzt sein. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Ventilatorvorrichtung mit einem Gehäuse aus mit Talkum versetztem Kunststoffmaterial eine erhöhte Abtaugeschwindigkeit erzielt wird und effizienter einer Bildung einer störenden Eisschicht entgegengewirkt werden kann als bei vergleichbaren Ventilatorvorrichtungen mit einem Gehäuse aus einem reinen Kunststoffmaterial. A cost-effectively manufacturable and sufficiently stable construction of the fan housing is obtained if this is made at least in the region of the cavity of a plastic material. This area of the fan housing - or the housing as a whole - can be produced for example by injection molding. A suitable plastic material is for example polypropylene. In order to adapt the heat conduction properties and / or the mechanical properties of the plastic material to the respective requirements, this may be mixed with a mineral filler. It has been found that in a fan device with a housing made of talcum added plastic material, an increased Abtaugeschwindigkeit is achieved and can be counteracted efficient formation of a troublesome layer of ice than comparable fan devices with a housing made of a pure plastic material.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Erstreckung der Heizeinrichtung und/oder des Wärmeleitelements in einer axialen Richtung parallel zu einer Drehachse des Laufrads gleich oder größer als eine axiale Erstreckung des Laufrads in dessen außenseitigem Bereich. Insbesondere ist eine axiale Erstreckung des Wärmeleitelements größer als die der Heizeinrichtung, d.h. das Wärmeleitelement ist bei dieser Ausführungsform breiter als die Heizeinrichtung, um die von ihr erbrachte Heizleitung auf einen größeren Bereich verteilen zu können. According to an embodiment, an extension of the heating device and / or the heat-conducting element in an axial direction parallel to an axis of rotation of the impeller is equal to or greater than an axial extent of the impeller in its outer side region. In particular, an axial extent of the heat conducting element is greater than that of the heating device, i. In this embodiment, the heat-conducting element is wider than the heating device in order to be able to distribute the heating line provided by it to a larger area.
Eine zusätzliche Verbesserung der Ankopplung der von der Heizeinrichtung erbrachten Heizleistung an den dem Laufrad zugewandten Bereich des Ventilatorgehäuses wird erzielt, wenn zwischen der Heizeinrichtung und dem Wärmeleitelement eine Wärmeleitpaste, zumindest ein Wärmeleitpad und/oder ein Wärmeleitklebstoff vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich können die genannten Wärmeleithilfsmittel zwischen dem Wärmeleitelement und dem Ventilatorgehäuse vorgesehen sein, insbesondere wenn ersteres nicht in das Ventilatorgehäuse eingebettet ist. An additional improvement in the coupling of the heating power provided by the heater to the area facing the impeller the fan housing is achieved if a thermal compound, at least one heat-conducting pad and / or a heat-conducting adhesive is provided between the heating device and the heat-conducting element. Alternatively or additionally, the said heat-conducting auxiliary means can be provided between the heat-conducting element and the fan housing, in particular if the former is not embedded in the fan housing.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be explained purely by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Radial außenseitig ist das Laufrad
Wie eingangs bereits beschrieben wurde, kann die Bildung von Eis in einen Spaltbereich
Wenn die Ventilatorvorrichtung
Um bereits gebildetes Eis vor Inbetriebnahme der Ventilatorvorrichtung
Die Heizeinrichtung
Durch die Anordnung der Heizeinrichtung
Wie bereits erwähnt wurde, kann anstelle des Rings
Um eine Eisbildung zuverlässig zu verhindern und die eingesetzte Heizleistung möglichst effizient zu nutzen, ist der von der Heizeinrichtung
Zur Steuerung der Heizeinrichtung
In bestimmten Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, das Wärmeleitelement
Zwar weisen die Ventilatorvorrichtungen
Grundsätzlich ist es möglich, den Ring
In
Es versteht sich, dass auch andere Ausgestaltungen der Spannvorrichtung
Um die Heizeinrichtung
Eine verbesserte Nutzung der von der Heizeinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10,10',10'', 10''' 10,10 ', 10' ', 10' ''
- Ventilatorvorrichtung fan device
- 12 12
- Laufrad Wheel
- 14 14
- Nabe hub
- 16 16
- Ventilatorflügel fan blades
- 18 18
- Gehäusering housing ring
- 20 20
- Spaltbereich gap region
- 22 22
- Heizeinrichtung heater
- 24 24
- Hohlraum cavity
- 26 26
- Gehäusebauteil housing component
- 26a, 26b 26a, 26b
- Wandung wall
- 28 28
- Deckel cover
- 30 30
- Heizband heating tape
- 30' 30 '
- Heizdraht heating wire
- 32 32
- Wärmeleitelement thermally conductive element
- 34, 34' 34, 34 '
- Lasche flap
- 36 36
- Spannvorrichtung jig
- 37 37
- Schraube screw
- 38 38
- Mutter mother
- 39 39
- Klammer clip
- 40 40
- Befestigungsabschnitt attachment section
- 41 41
- Stift pen
- 43 43
- Befestigungslasche mounting tab
- 45 45
- Aufnahmeabschnitt receiving portion
- 47 47
- elektrischer Leiter electrical conductor
- 49 49
- Isolator insulator
- 51 51
- Metallgeflecht metal mesh
- D D
- Drehachse axis of rotation
- S S
- Schnittlinie intersection
- E e
- Endpunkt endpoint
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