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Die Erfindung betrifft eine mehrflutige Strömungsmaschine, insbesondere eine zweiflutige Strömungsmaschine.
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Strömungsmaschinen werden beispielsweise zur Förderung von Luft eingesetzt, und man spricht in eine solchen Fall von einem Lüfter. Es können jedoch auch andere Fluide, also Gase oder Flüssigkeiten, gefördert werden. Wenn im Folgenden von einem Lüfter gesprochen wird, ist dies nur dann als einschränkend zu sehen, wenn explizit auf Besonderheiten eines Lüfters hingewiesen wird. Die Nutzung als Lüfter stellt den hauptsächlichen Anwendungsfall dar, eine andere Nutzung ist aber auch möglich.
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Zweiflutige Strömungsmaschinen werden beispielsweise eingesetzt als Lüfter in der Wohnraumbelüftung, bei der frische Luft von außen nach innen gefördert wird und verbrauchte Luft von innen nach außen gefördert wird. Man hat also eine erste Flut (Fluidströmung) von außen nach innen und eine zweite Flut von innen nach außen.
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Die
DE 10 2008 031 084 A1 zeigt ein Axialgebläse mit einem Antriebsmotor und einem Gebläserad. Es ist ein Innenrohr und ein Außenrohr vorgesehen. Im Bereich des Innenrohrs wird Luft in eine erste Richtung gefördert, im ringförmigen Bereich zwischen Innenrohr und Außenrohr in eine zweite, entgegengesetzte Richtung gefördert, indem das Gebläserad im Innenrohr anders geschränkt ist als zwischen dem Innenrohr und Außenrohr.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue zweiflutige Strömungsmaschine bereit zu stellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lüfter,
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2 einen Lüfter entsprechend 1 in einer ersten raumbildlichen Darstellung,
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3 den Lüfter von 2 in einer zweiten raumbildlichen Darstellung,
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4 einen Schnitt durch den Lüfter von 5 entlang einer Linie IV-IV,
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5 eine Seitenansicht des Lüfters von 2,
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6 einen Schnitt durch den Lüfter von 5 entlang einer Linie VI-VI,
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7 eine gekippte Seitenansicht des Lüfters von 2,
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8 einen Schnitt durch den Lüfter von 7 entlang einer Linie VIII-VIII,
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9 eine Darstellung des durch den Lüfter von 1 geförderten Luftstroms,
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10 eine Kennlinie für den Lüfter von 1,
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11 einen Längsschnitt durch einen Lüfter, mit einer Labyrinthdichtung
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12 einen Längsschnitt durch einen Lüfter mit einem erweiterten Luftauslass am Laufrad
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13 den Lüfter von 12 in raumbildlicher Darstellung,
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14 einen Längsschnitt durch einen Lüfter, bei welchem der Rotor in die Fluidauslässe hinein ragt,
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15 eine raumbildliche Darstellung des Lüfters von 14
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16 einen Längsschnitt durch einen Lüfter mit axialem Luftauslass am Laufrad, und
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17 eine raumbildliche Darstellung des Lüfter von 16,
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In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links, rechts, oben und unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur und können in Abhängigkeit von einer jeweils gewählten Ausrichtung (Hochformat oder Querformat) von einer Zeichnungsfigur zur nächsten variieren. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
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1 zeigt eine Strömungsmaschine 10 bzw. konkreter ausgedrückt einen Lüfter 10 mit einem Gehäuse 20 und einem Laufrad 40.
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Das Gehäuse 20 hat eine erste Einlassöffnung 21, eine erste Auslassöffnung 23, eine zweite Einlassöffnung 22 und eine zweite Auslassöffnung 24.
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Das Laufrad 40 ist zur Drehung um eine Drehachse 12 ausgebildet, und es hat eine erste axiale Seite 41 und eine von der ersten axialen Seite 41 abgewandte zweite axiale Seite 42. Das Laufrad 40 hat an der ersten axialen Seite 41 einen ersten Fluideinlass 51 und an der zweiten axialen Seite 42 einen zweiten Fluideinlass 52. Das Laufrad 40 hat einen ersten Fluidauslass 61 und einen zweiten Fluidauslass 62, wobei der erste Fluidauslass 61 näher an der zweiten axialen Seite 42 ausgebildet ist als der zweite Fluidauslass 62. Im Inneren hat das Laufrad 40 einen ersten Kanal 53 und einen zweiten Kanal 54, und der erste Fluideinlass 51 steht über den ersten Kanal 53 mit dem ersten Fluidauslass 61 in Fluidverbindung. Der zweite Fluideinlass 52 steht über den zweiten Kanal 54 mit dem zweiten Fluidauslass 62 in Fluidverbindung. Im ersten Kanal 53 ist bevorzugt mindestens eine erste Schaufel 63 angeordnet, und im zweiten Kanal 54 ist bevorzugt mindestens eine zweite Schaufel 64 angeordnet. Bevorzugt sind jeweils mehrere Schaufeln 53 bzw. 54 vorgesehen.
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Funktionsweise der Strömungsmaschine
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Durch die spezielle Ausgestaltung des Laufrads 40 ist es möglich, ein erstes Fluid 13 vom ersten Fluideinlass 51 über den ersten Kanal 53 zum ersten Fluidauslass 61 zu fördern, also in 1 von links nach rechts zu bewegen. Gleichzeitig kann ein Fluid 14 vom zweiten Fluideinlass 52 über den zweiten Kanal 54 zum zweiten Fluidauslass 62 gefördert werden, also in 1 von rechts nach links. Durch die Ausbildung des ersten Kanals 53 und des zweiten Kanals 54 im Laufrad 40 werden die Fluidströme in geschickter Art und Weise aneinander vorbei geführt, und dies ermöglicht bspw. bei einer Gebäudebelüftung die Zufuhr von Frischluft in die eine Richtung und die Abfuhr von verbrauchter Luft in die entgegen gesetzte Richtung. Die Ausgestaltung des Laufrads 40 ermöglicht es, den Fluidstrom wie bei einem Radiallüfter oder Diagonallüfter mit einem axialen Hauptfluss zuzuführen, und durch die Schaufeln 63, 64 und/oder die Kanäle 53, 54 einen Hauptfluss zu erzeugen, welcher hinter den Schaufeln 63, 64 zumindest bereichweise einen nennenswerten radialen Anteil hat. Anschließend kann der Fluidstrom durch das Laufrad 40 und/oder das Gehäuse 20 wieder in axiale Richtung umgelenkt werden.
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Dabei kann der erste Kanal 53 und der zweite Kanal 54 jeweils so ausgestaltet werden, dass sich der Fluidstrom in einem vorgegebenen Winkelbereich nicht grundlegend unterscheidet von einem Fluidstrom für einen einflutigen Radiallüfter oder Diagonallüfter. Um jedoch die beiden Fluidströme aneinander vorbei führen zu können, ist in der Stellung des Laufrads 40 gemäß 1 kein Fluidstrom vom ersten Fluideinlass 51 nach rechts unten möglich, und es ist kein Fluidstrom vom zweiten Fluideinlass 52 nach links oben möglich. Man kann es sich so vorstellen, dass der erste Fluideinlass 51, der erste Kanal 53 und der erste Fluidauslass 61 zusammen mit der mindestens einen Schaufel 63 funktional einem ersten Laufrad zugeordnet sind, und entsprechend der zweite Fluideinlass 52, der zweite Kanal 54 und der zweite Fluidauslass 62 mit der mindestens einen zweiten Schaufel 64 funktional einem zweiten Laufrad zugeordnet sind, dass aber die gesamte Funktionalität in einem Laufrad 40 vereinigt ist.
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Um die Fluidströme aneinander vorbei führen zu können, ist vom ersten funktionalen Laufrad und vom zweiten funktionalen Laufrad an unterschiedlichen Stellen ein Teil bzw. bildlich gesprochen ein Tortenstück deaktiviert worden, um in diesem deaktivierten Teil dem jeweils anderen Kanal 53 bzw. 54 Platz zu schaffen.
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5 zeigt eine Seitenansicht eines Laufrads 40 entsprechend 1, wobei die erste Abdeckkappe 55 und die zweite Abdeckkappe 56 gegenüber 1 vergrößert sind. Zwei Schnittlinien IV-IV und VI-VI sind eingezeichnet. Die Vorderseite von 5 ist mit 57 gekennzeichnet.
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4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV, und 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI. Da die Schnittlinien in unterschiedliche Richtungen zeigen, ist die Vorderseite 57 von 5 in 4 oben und in 6 unten, wie dies graphisch dargestellt ist. Der erste Kanale 53 ist in 4 zu sehen, und der zweite Kanal 54 in 6, und sie verlaufen bevorzugt zumindest bereichsweise in unterschiedlichen Winkelbereichen des Laufrads 40, bzw. in Bereichen, die sich voneinander unterscheiden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass der erste Kanal 53 und der zweite Kanal 54 in axialer Richtung aneinander vorbei verlaufen.
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In 4 ist eine Anordnung der zweiten Schaufeln 64 zu sehen, und in 6 eine Anordnung der ersten Schaufeln 63.
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7 zeigt das Laufrad 40 von 5 mit einer Schnittlinie VIII-VIII, welche derart schräg durch das Laufrad 40 verläuft, dass man in dem entsprechenden Schnitt von 8 sowohl auf der ersten axialen Seite 41 den zweiten Kanal 54 als auch auf der zweiten axialen Seite 42 den ersten Kanal 53 sieht. In dieser Darstellung kann man den internen Aufbau des Laufrads 40 gut erkennen.
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An den ersten Schaufeln 63 und an den zweiten Schaufeln 64 sind in diesem Ausführungsbeispiel am radial äußeren Ende der Schaufeln 63, 64 kleine Schaufeln 63’, 64’ vorgesehen, welche sich nicht über die gesamte axiale Höhe des ersten Kanals 53 bzw. des zweiten Kanals 54 in diesem Bereich erstrecken. Diese kleinen Schaufeln bewirken an den Ausströmkanten der ersten Schaufeln 63, 64 eine positive Beeinflussung, die zu einer Geräuschminderung führt.
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9 zeigt das Ergebnis einer Strömungssimulation des durch die Drehung des Laufrads 40 erzeugten Fluidflusses. Der Fluidfluss ist durch Pfeile dargestellt, und das Fluid 13 wird über den ersten Fluideinlass 51 durch das Laufrad 40 zum ersten Fluidauslass 61 gefördert und verlässt dort das Laufrad 40 nach rechts. In gleicher Weise wird das Fluid 14 über den zweiten Fluideinlass 52 über das Laufrad 40 zum zweiten Fluidauslass 62 gefördert und verlässt dort das Laufrad 40. So ist es möglich, auf beiden Seiten des Laufrads 40 jeweils ein Fluid 13 bzw. 14 zentral zuzuführen, und durch die Ausgestaltung des Laufrads 40 erfolgt der Auslass des jeweiligen Fluids auf der gegenüberliegenden Seite außerhalb der Zufuhr des jeweils anderen Fluids.
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Es ist zu sehen, dass der Fluidstrom bei den Fluideinlässen 51 und 52 nicht rein axial verläuft, und diese Abweichung vom rein axialen Fluidstrom entsteht auf Grund der Drehung des Laufrads 40.
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Soweit in der Anmeldung von einem Fluid gesprochen wird, sind grundsätzlich Gase und Flüssigkeiten umfasst. Gut geeignet ist der Lüfter 10 für Gase, insbesondere für Luft oder Edelgase.
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Bei jedem Fachmann der Anmelderin, der von der Erfindung Kenntnis genommen hat, hat der gezeigte Verlauf, bei dem zwei Fluidströme aufeinander zulaufen und anschließend in entgegengesetzte Richtungen aneinander vorbei laufen, erst einmal Erstaunen und nach Erläuterung des Prinzips große Begeisterung hervor gerufen.
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Antrieb des Laufrads
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Das Laufrad 40 kann durch einen Antrieb 46, insbesondere einen Motor 46 angetrieben werden. In 1 kann beispielsweise eine schematisch angedeutete Welle 47 vorgesehen sein, über die das Laufrad 40 mit dem Antrieb 46 verbunden ist.
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In 16 ist ein Antrieb 46 in den Lüfter 10 integriert. Hierzu ist der Antrieb 46, im vorliegenden Fall ein Elektromotor bzw. ein elektronisch kommutierter Elektromotor, an einem Flansch 28 befestigt, und der Flansch 28 ist über Stege 27 mit dem Gehäuse 20 verbunden. Der Antrieb 46 hat einen Stator 71 und einen Rotor 72 mit einer Welle 73, welche drehbar gelagert ist. Das Laufrad 40 ist mit dem Rotor 72 verbunden.
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Der Antrieb 46 ist hier in einem zentralen Bereich des Laufrads 46 angeordnet.
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Das Laufrad 40 kann aber auch dadurch angetrieben werden, dass mindestens einer der beiden Fluidströme 13, 14 mit entsprechender kinetischer Energie zum Laufrad 40 strömt, wodurch das Laufrad 40 bei entsprechender Ausbildung der Schaufeln 63 und/oder 64 angetrieben wird und eine Förderung des jeweils anderen Fluidstroms bewirkt bzw. zumindest unterstützt. Der Lüfter 10 kann somit auch als Arbeitsmaschine oder als Kombination von Arbeits- und Kraftmaschine ausgebildet werden bzw. wirken.
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Fluidführung (Luftführung)
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Im Ausführungsbeispiel von 1 ist der erste Fluideinlass 51 an der ersten axialen Seite 41 vorgesehen, und der erste Fluidkanal 53 verläuft vom ersten Fluideinlass 51 zumindest bereichsweise schräg nach außen zum ersten Fluidauslass 61. Das Laufrad 40 hat eine Seitenwand 43, und der erste Fluidauslass ist in der Seitenwand 43 vorgesehen. Der zweite Fluideinlass 52, der zweite Kanal 54 und der zweite Fluidauslass 62 sind entsprechend ausgebildet, und auch der zweite Fluidauslass 62 ist in der Seitenwand 43 vorgesehen.
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Der erste Fluideinlass 51 erstreckt sich in einen Bereich 51’, der näher an der Drehachse 12 angeordnet ist als der erste Fluidauslass 61, und der zweite Fluideinlass 52 erstreckt sich in einem Bereich 52’, der näher an der Drehachse 12 angeordnet ist als der zweite Fluidauslass 62. Dies ermöglicht eine einfache Trennung des ersten Fluideinlasses 51, des zweiten Fluideinlasses 52, des ersten Fluidauslasses 61 und des zweiten Fluidauslasses 62 durch das Gehäuse 20, und die erste Auslassöffnung 23 und die zweite Auslassöffnung 24 können an der Seitenwand des Laufrads 40 angeordnet werden, während die erste Einlassöffnung 21 und die zweite Einlassöffnung 22 an den axialen Seiten 41, 42 des Laufrads 40 angeordnet sein können.
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Zwischen den Fluideinlässen 51, 52 und den jeweils zugeordneten Fluidauslässen 62 bzw. 61 hat das Gehäuse 20 bevorzugt Gehäuse-Fluidleitelemente 35, 36, vgl. 1, um einen Fluidfluss zwischen den Fluideinlässen und den zugeordneten Fluidauslässen zu verringern. Bevorzugt erstrecken sich die Gehäuse-Fluidleitelemente 35, 36 in die Nähe des Laufrads 40, um die unerwünschte Fluidverbindung räumlich zu verringern.
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Die innere Leckage, also der unerwünschte Fluidfluss, liegt typischerweise bei symmetrischer saugseitiger Drosselung unter 3 %.
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Es sind auch Varianten möglich, bei denen sich die Fluideinlässe 51, 52 und die benachbarten Fluidauslässe 62, 61 bei der Drehung an den gleichen Stellen vorbeibewegen. Hierbei müsste man allerdings größere fluidtechnische bzw. lufttechnische Verluste in Kauf nehmen oder aber ein Gehäuse 20 mit beweglichen Abdeckungen vorsehen, die in Abhängigkeit von der Stellung des Laufrads 20 unterschiedliche Bereiche abdecken.
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In vielen Anwendungsfällen wie bei der Wohnraumbelüftung ist es vorteilhaft, wenn sowohl die Fluidzufuhr als auch die Fluidabfuhr von beiden Seiten in eine Richtung parallel zur Drehachse 12 erfolgen, und hierzu kann am Gehäuse 20 im Bereich der ersten Auslassöffnung 23 und der zweiten Auslassöffnung 24 eine Krümmung vorgesehen sein, die eine Umlenkung des geförderten Fluids in eine Richtung bewirkt, die einen größeren Anteil parallel zur Drehachse 12 hat als im Bereich des ersten Fluidauslasses 61 bzw. zweiten Fluidauslasses 62.
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16 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der erste Fluidauslass 61 und der zweite Fluidauslass 62 bzw. der erste Kanal 53 und der zweite Kanal 54 bereits eine Krümmung aufweisen, die die Förderung des Fluids 13, 14 in eine Richtung umlenken, die einen größeren Anteil parallel zur Drehachse 12 hat.
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Da sowohl die Fluideinlässe 51, 52 als auch die Fluidauslässe 61, 62 an der ersten axialen Seite 41 bzw. an der zweiten axialen Seite 42 des Laufrads 40 vorgesehen sind, sind auch die erste Einlassöffnung 21, die erste Auslassöffnung 23, die zweite Einlassöffnung 22 und die zweite Auslassöffnung 24 an den axialen Seiten 41, 42 des Laufrads 40 vorgesehen.
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17 zeigt eine raumbildliche Darstellung des Laufrads 40 von 16.
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Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen der erste Fluidauslass 61 sowohl an der Seitenwand 43 als auch an der zweiten axialen Seite 42 vorgesehen ist, und bei denen der zweite Fluidauslass 61 sowohl an der ersten axialen Seite 41 als auch an der Seitenwand 43 vorgesehen ist. Hierbei kann entweder ein Teilauslass an der Seitenwand 41 und ein Teilauslass an einer der axialen Seiten 41, 42 vorgesehen sein, oder ein Fluidauslass 61, 62 kann im Übergangsbereich zwischen der Seitenwand 43 und einer der axialen Seiten 41, 42 vorgesehen sein.
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Bei den gezeigten Ausführungsformen ist es vorteilhaft, wenn sich der erste Fluideinlass 51 und der zweite Fluideinlass 52 radial weiter nach innen erstrecken als die zugeordneten Fluidauslässe, da dies eine einfache statische Abdeckung bzw. Abgrenzung zwischen den Einlässen und den Auslässen durch das Gehäuse 20 ermöglicht.
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In den gezeigten Varianten gibt es einen Bereich 44 der axialen Erstreckung des Laufrads 40, vgl. 1, über dessen gesamte axiale Länge sich sowohl der erste Kanal 53 als auch der zweite Kanal 54 erstrecken. Dies ist vorteilhaft, da der erste Kanal 53 und der zweite Kanal 54 so auf einfache Weise aneinander vorbei laufen können.
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Wie in 1 und 16 zu sehen ist, sind die erste Einlassöffnung 21 und die zweite Einlassöffnung 22 des Gehäuses 20 bevorzugt als Einlaufdüsen ausgebildet. Die dargestellten Einlassöffnungen 21, 22 können auch als Venturidüsen bezeichnet werden, da der Durchmesser der Düsen 21, 22 bereichsweise zum Laufrad 40 hin abnimmt.
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Die erste Einlassöffnung 21 und die zweite Einlassöffnung 22 überlappen bevorzugt bereichsweise in axialer Richtung mit dem Laufrad 40, um einen unerwünschten Fluidstrom zwischen dem ersten Fluideinlass 51 und dem zweiten Fluidauslass 62 bzw. einen unerwünschten Fluidstrom zwischen dem zweiten Fluideinlass 52 und dem ersten Fluidauslass 61 zu verringern.
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Die erste Einlassöffnung 21 und die zweite Einlassöffnung 22 können wie in 1 dargestellt kreisförmig ausgebildet werden, und es können auch wie in 16 dargestellt Stege bzw. Rippen 27, 25 vorgesehen werden. Zum einen wird hierdurch ein größerer Schutz vor Verletzungen ermöglicht, und zum anderen können im zentralen Bereich Teile wie der Flansch 28 oder die Kappe 26 vorgesehen werden. Die Kappe 26 kann einerseits zur Stabilisierung der Stege 25 dienen, und andererseits dient die Kappe 26 zur fluidtechnischen Abschirmung des zentralen Bereichs des Fluideinlasses 51, und dies kann zur Verminderung von Geräuschen führen.
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Die erste Einlassöffnung 21 und die zweite Einlassöffnung 22 des Gehäuses 20 sind bevorzugt zentral relativ zur Drehachse 12 angeordnet, um so bei jeder Drehstellung des Laufrads 40 eine gleich bleibende Fluidzufuhr zu ermöglichen.
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Fluidtechnische bzw. lufttechnische Teildeaktivierung der Fluideinlässe
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In 1 sind am Fluideinlass 51 eine erste Abdeckkappe 50 und am zweiten Fluideinlass 52 eine zweite Abdeckkappe 56 vorgesehen, wobei sich die erste und zweite Abdeckkappe 55, 56 jeweils senkrecht zur Drehachse 12 erstrecken. Da in der Drehstellung gemäß 1 beim ersten Fluideinlass 51 keine Luft nach unten gefördert werden kann und beim zweiten Fluideinlass 52 keine Luft nach oben gefördert werden kann, spielen diese Bereiche für die Förderung der Fluide 13, 14 eine nur geringe Rolle, und sie können daher durch die erste Abdeckkappe 55 bzw. die zweite Abdeckkappe 56 lufttechnisch deaktiviert werden. 2, 3 und 16 zeigen einen Lüfter entsprechend 1, jedoch mit einer Variante der ersten Abdeckkappe 55 und der zweiten Abdeckkappe 56, welche jeweils einen sanfteren Übergang zwischen der zugeordneten Einlassöffnung 21, 22 und dem zugeordneten Kanal 53, 54 ermöglichen, indem die Abdeckkappen 55, 56 auf der vom Kanal 53, 54 abgewandten Seite wie ein Amphitheater zumindest bereichsweise zur Mitte hin abfallen.
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Das Vorsehen der Abdeckkappen 55, 56 hat fluidtechnische bzw. lufttechnische Verbesserungen in der Größenordnung 1 bis 2 Prozent ergeben, es ist also auch eine Ausführung ohne entsprechende Abdeckkappen 55, 56 möglich. Die Abdeckkappen 55, 56 führen auch zu einer Verringerung der Geräusche.
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Abdichtung zwischen den Fluidauslässen
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11 zeigt eine Möglichkeit zur Verbesserung der Abdichtung zwischen dem ersten Fluidauslass 61 und dem zweiten Fluidauslass 62. Am Gehäuse 20 ist eine Ringnut 29 vorgesehen, und das Laufrad 40 hat einen Vorsprung 49, welcher axial zwischen dem ersten Fluidauslass 61 und dem zweiten Fluidauslass 62 angeordnet ist und in die Ringnut 29 hinein ragt. Hierdurch wird weiterhin eine Drehung des Vorsprungs 49 in der Ringnut 29 ermöglicht, wobei gleichzeitig ein Fluidstrom zwischen dem ersten Fluidauslass 61 und dem zweiten Fluidauslass 62 nach Art einer Labyrinthdichtung zumindest verringert wird.
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Optimierung im Bereich der Fluidauslässe
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Die Fluidauslässe 61 und 62 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel von 1, 2 und 3 in einem Umfangsbereich von jeweils ca. 180 °, und im restlichen Umfangsbereich ist die Seitenwand 43 vorgesehen, die die jeweils zugeordnete ringförmige Auslassöffnung 23 bzw. 24 bereichsweise verschließt. Das Laufrad 40 fördert in Abhängigkeit von seiner Drehung das Fluid immer nur in bestimmte Bereiche der Auslassöffnungen 23 bzw. 24, und sowohl der drehende Auslass als auch der sprunghafte Anstieg des Querschnitts vom Fluidauslass 61 bzw. 62 zur ringförmigen Auslassöffnung 23 bzw. 24 können sowohl zu aerodynamischen Verlusten als auch zu aeroakustischen Verschlechterungen führen.
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12 und 13 zeigen eine Variante des Laufrads 40, bei dem der erste Fluidauslass 61 und der zweite Fluidauslass 62 sich jeweils über einen Winkelbereich erstrecken, welcher nicht nur 180 ° oder weniger umfasst, sondern über 180 ° bis zu 360 °. Hierdurch kann sich das Fluid bereits innerhalb des Laufrads 40 über einen größeren Winkelbereich verteilen, und dies verringert den Sprung des Querschnitts beim Übergang vom Laufrad 40 zu den zugeordneten Auslassöffnungen 23 bzw. 24. Diese Maßnahme der Ausweitung der Fluidauslässe 61, 62 in Umfangsrichtung führt zu einer deutlichen Verringerung der Geräusche.
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14 und 15 zeigen eine weitere Variante zur Verringerung der im Bereich der Fluidauslässe 61, 62 entstehenden Geräusche. Die Fluidauslässe 61 und 62 sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils in einem vorgegebenen axialen Bereich des Laufrads 40 vorgesehen, und im axialen Bereich des Fluidauslasses 61 ist in dem Umfangswinkelbereich, in dem kein entsprechender erster Fluidauslass 61 vorgesehen ist, ein Vorsprung 65 vorgesehen, welcher in die erste Auslassöffnung 23 des Gehäuses 20 hinein ragt. Die Vorsprünge 65 können auch als Hörnchen bezeichnet werden, und sie rotieren mit in der Auslassgeometrie, also in der ersten Auslassöffnung 23. Hierdurch wird der Strömungskanal in Umfangsrichtung nicht sofort auf den vollen Umfang aufgeweitet, sondern es erfolgt ein weniger sprunghafter bzw. sanfterer Übergang. Auch diese Ausführungsform hat zu einer Reduzierung der Geräusche geführt, und der zweite Fluidauslass 62 ist entsprechend ausgebildet.
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Ausbildung der Schaufeln
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Bevorzugt sind die mindestens eine erste Schaufel 63 und die mindestens eine zweite Schaufel 64 nach Art einer Radiallüfterschaufel (hauptsächlich Radialanteil) oder nach Art einer Diagonallüfterschaufel (Radial- und Axialanteil) ausgebildet. Bei der Ausführungsform der 16 und 17 können alternativ oder zusätzlich Schaufeln direkt am ersten Fluidauslass 61 oder zweiten Fluidauslass 62 vorgesehen werden, und diese Schaufeln können mit einem größeren Axialanteil ausgebildet werden.
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Kennlinie
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10 zeigt eine normierte Druckerhöhung-/Volumenstrom-Kennlinie für den Lüfter 10 von 16.
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Auf der Abszisse ist der Volumenstrom und auf der Ordinate die Druckerhöhung dargestellt, und bei dieser Darstellung spricht man auch von einer Fluidleistungskennlinie bzw. Luftleistungskennlinie.
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Die gepunktete Kennlinie 93 entspricht der Summe beider Förderungen, also von links nach rechts und von rechts nach links zusammen, und die Kennlinie 93 ist normiert aufgetragen, so dass bei einer Druckerhöhung von null ein Volumenstrom von eins und bei einem Volumenstrom von null eine Druckerhöhung von eins eingezeichnet ist. Eine solche Darstellung verwendet der Fachmann, um die Charakteristik unabhängig von der Größe der Strömungsmaschine 10 darzustellen.
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Die Kennlinie 91 entspricht der Förderung über den ersten Fluideinlass 51, den ersten Kanal 53 und den ersten Fluidauslass 61, und die durchgezogene Kennlinie 92 entspricht der Fluidförderung über den zweiten Fluideinlass 52, den zweiten Kanal 54 und den zweiten Fluidauslass 62. Da die Kanäle 53, 54 im Wesentlichen gleich aufgebaut sind und nur geringe lufttechnische Unterschiede im zentralen Bereich der Fluideinlässe 51, 52 (zentrale Abdeckung 26 einerseits und Flansch 28 andererseits) vorhanden sind, sind die Kennlinie 91, 92 kongruent, sie sind also im Wesentlichen gleich bzw. im Wesentlichen überlappend. Der Anmelderin ist kein anderer zweiflutiger Lüfter mit einem Laufrad bekannt, bei dem die Kennlinien so ähnlich sind.
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Etwas breiter ausgedrückt unterscheidet sich der normierte Volumenstrom der Kennlinien 91 und 92 im gesamten Arbeitsbereich bei vorgegebener normierter Druckerhöhung um max. 0,1, im vorliegenden Fall um max. 0,03.
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Wenn die Anwendung des Lüfters jedoch unterschiedliche Kennlinien erfordert, können die Kennlinien auch derart beeinflusst werden, dass in eine Richtung bei vorgegebener Druckerhöhung ein größerer Volumenstrom fließt als in die entgegengesetzte Richtung. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Kanal 53 über einen größeren Winkelbereich ausgebildet ist als der Kanal 54.
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Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
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Die gezeigten Ausführungsformen zeigen zwei Fluidkanäle 53, 54. Es können aber beispielsweise auch ausgehend vom Fluideinlass 51 zwei Fluidkanäle 53 in die eine Richtung und ausgehend vom Fluideinlass 52 zwei Fluidkanäle 54 in die andere Richtung vorgesehen werden, wobei die vier Fluidkanäle 53, 54 jeweils abwechselnd angeordnet werden können.
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Die Ausgestaltung der Fluidkanäle 53, 54 bewirkt bei der Drehung des Laufrads 40 bereits eine Beschleunigung des Fluids 13 bzw. 14 nach außen, und insbesondere bei sehr schnell drehenden Lüfterrädern kann auf die Schaufeln 63, 64 verzichtet werden. Die Schaufeln 63, 64 führen jedoch zu einer deutlichen Erhöhung der fluidtechnischen Leistung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008031084 A1 [0004]
