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Bei in entgegengesetzten Drehrichtungen anzutreibenden Lüfterrädern mit zu deren Nabe radialen Lüfterflügeln ergeben sich bei unter einem Flügelwinkel angestellten Lüfterflügeln entsprechend den entgegengesetzten Drehrichtungen des Lüfterrades entgegengesetzte Förderrichtungen. Dies bei Abhängigkeit der von den Lüfterflügeln geförderten Luftvolumina vom Flächenverlauf der jeweils luftbeaufschlagten Flügelflächen von einem durch den jeweiligen Flügelwinkel vorgegebenen, ebenen Flächenverlauf, so dass entgegengesetzte Drehrichtungen des Lüfterrades für die entgegengesetzten Förderrichtungen unterschiedliche Fördervolumina zur Folge haben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbares Lüfterrad zu schaffen, bei dem ein Wechsel in der Drehrichtung des Lüfterrades, und der damit verbundene Wechsel in der Förderrichtung, ungeachtet eines jeweiligen Flächenverlaufes der Lüfterflügel, im Wesentlichen ohne Einfluss auf das in der jeweiligen Förderrichtung geförderte Fördervolumen bleibt.
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Erfindungsgemäß soll also ein Lüfterrad geschaffen werden, das bei einfachem Aufbau drehrichtungsneutral eingesetzt werden kann, wobei die Erfindung davon ausgeht, dass das Lüfterrad mit einem zentralen Nabengehäuse versehen ist und zu diesem Nabengehäuse zentral sowie anschlagbegrenzt drehbar ein Antriebsteil vorgesehen wird, über das sowohl der Antrieb des Lüfterrades wie auch die Verstellung der zum Nabengehäuse radialen, im Nabengehäuse fußseitig geführten Lüfterflügel erfolgt.
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Durch die Verstellung der Lüfterflügel in ihrem Flügelwinkel entsprechend der Drehlage des Nabengehäuses zum Antriebsteil sind die Lüfterflügel über eine Querlage zur Umlaufebene des Lüfterrades umstellbar. Die Umstellung der Lüfterflügel in ihrem Flügelwinkel über eine Querlage zur Umlaufebene des Lüfterrades erfolgt bei anschlagbegrenzter Verdrehung des Antriebsteiles des Lüfterrades zum Nabengehäuse, so dass die Lüfterflügel in den entgegengesetzten Drehrichtungen des Lüfterrades entsprechenden, entgegengesetzten Förderrichtungen jeweils auf der gleichen, ihrer Förderrichtung entsprechenden Frontseite luftbeaufschlagt sind. Die Luftbeaufschlagung auf jeweils der gleichen, der Förderrichtung entsprechenden Frontseite der Lüfterflügel führt dazu, dass sich drehrichtungsunabhängig, und damit auch bezüglich der Förderrichtungen keine Unterschiede im jeweils geförderten Luftvolumen ergeben, somit eine angestrebte optimierte Auslegung der Lüfterflügel auf ein jeweiliges Fördervolumen keine Einschränkungen hinsichtlich des Einsatzes des Lüfterrades bezogen auf mit einem Drehrichtungswechsel ansonsten verbundene Änderungen im Luftdurchsatz zur Folge hat.
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Die Anschlagbegrenzung bezüglich des Verdrehwinkels zwischen Antriebsteil und Nabengehäuse ergibt auch die Möglichkeit, die Umstellung der Lüfterflügel in ihrem Flügelwinkel über eine entsprechende Ansteuerung des Antriebsteiles zu erreichen. Für das Antriebsteil kommen unterschiedliche Antriebsformen/Antriebsmaschinen in Betracht, erfindungsgemäß bevorzugt als elektrische Antriebsmaschinen, insbesondere elektrische Antriebsmotoren, aber auch hydraulische Antriebe.
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Die Antriebsanordnung kann des Weiteren erfindungsgemäß auch so ausgestaltet sein, dass ein jeweiliger Antriebsmotor über seinen Mantel oder sein Gehäuse unmittelbar als zentraler Einsatz zum Nabengehäuse vorgesehen wird. Darüber hinaus kann das Antriebsteil im Übergangsbereich zum Nabengehäuse auch als Kupplung gestaltet sein, oder als Getriebe, zum Beispiel in Verbindung mit einer Antriebsmaschine für das Lüfterrad, die das Antriebsteil beispielsweise über einen Riementrieb beaufschlagt.
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Bezüglich des Lüfterrades und der über das Antriebsteil vorgegebenen Lage des Flügelwinkels der Lüfterflügel, insbesondere in Verbindung mit vorteilhaften Ausgestaltungen der Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsteil und dem Lüfterflügel, erweist es sich als zweckmäßig, dieses so zu gestalten, dass sich auch verhältnismäßig große Umstellungen im Flügelwinkel in einfacher Weise erreichen lassen. Beispielsweise dadurch, dass umfangsseitig zum im Nabengehäuse anschlagbegrenzt drehbar aufzunehmenden Antriebsteil dieses umfangsseitig umgreifend eine Zahnbahn vorgesehen ist, die mit zu den Lüfterflügeln fußseitig vorgesehenen Ritzeln kämmt, so dass sich eine sehr einfache Verzahnungsverbindung ergibt.
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Insbesondere erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Lüfterflügel für das erfindungsgemäße Lüfterrad in ihren den entgegengesetzten Drehrichtungen entsprechenden Endlagen zur Umlaufebene des Lüfterrades symmetrisch liegen, so dass sich zwischen den Endlagen entsprechenden Anschlaglagen ein zur jeweiligen Flügelachse zentrischer Verstellwinkel von etwa 180° ergibt.
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Bezüglich der Lüfterflügel erweist es sich als zweckmäßig, wenn diese jeweils ein entgegen ihrer Förderrichtung ausgewölbtes Profil aufweisen, und dies bei gegensinniger Auswölbung in den entgegengesetzten Drehrichtungen entsprechenden entgegengerichteten Förderrichtungen.
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Somit ist durch die Erfindung ein im Aufbau einfaches und in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbares Lüfterrad zu schaffen, bei dem die Lüfterflügel in bekannter Weise durch die jeweilige Luftbeaufschlagung ihrer Förderseiten auf die Umstellung in die jeweilige Endlage belastet sind, wobei es im Hinblick auf die Umschaltung der Drehrichtung und dabei auftretende Hemmnisse zweckmäßig sein kann, dass bei Abschalten des Antriebes für das Lüfterrad dieses aufgrund seiner Massenträgheit, also aufgrund der nach Abschalten des Antriebes verbleibenden Rotationsenergie zwischen den jeweiligen Anschlaglagen zum Antriebsteil umgestellt wird. Dies kann für einen schnellen Wechsel der Drehrichtung des Lüfterrades zweckmäßig sein, auch in Berücksichtigung dessen, dass entsprechend der unterschiedlichen Antriebsdrehrichtungen des Antriebsteiles das Lüfterrad über das Antriebsteil auf jede der Drehrichtungen jederzeit spontan umgeschaltet werden kann, womit zum durch die Länge der Führungsbahn begrenzten maximalen, trägheitsbedingten Überschwingen über das durch den Antrieb in Gegenrichtung erfolgende Umsteuern der Lüfterflügel eine Gegenkraft aufgebaut und das Umsteuern beschleunigt werden kann.
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Der Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnungen erläutert, wobei die Darstellungen gemäß 1 bis 3 und 4 bis 6 sich jeweils einerseits auf ein rechtsdrehendes Lüfterrad (1 bis 3) und andererseits auf ein linksdrehend angetriebenes Lüfterrad (4 bis 6) beziehen und wobei ferner 7 einen Schnitt entsprechend der Schnittführung VII-VII in 1 zeigt.
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Das jeweils insgesamt mit 1 bezeichnete Lüfterrad ist bei gleichem Grundaufbau in schematisierter stirnseitiger Ansicht in 1 rechtsdrehend, und in 4 linksdrehend angetrieben veranschaulicht. Den stirnseitigen Ansichten gemäß 1 und 4 entsprechen Ansichten in Richtung der Umlaufebene des jeweiligen Lüfterrades 1, und zwar bezogen auf den jeweils senkrecht zur Zeichenebene stehenden Lüfterflügel 3. Den 2 und 5 entsprechend zeigen die 3 und 6 vereinfachte Schemadarstellungen zur Verdeutlichung der Winkellage der jeweils senkrecht zur Zeichenebene stehenden Lüfterflügel 3 in ihren den entgegengesetzten Drehrichtungen entsprechenden, um die jeweilige Flügelachse 4 über 180° verdrehten Arbeitslagen.
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7 veranschaulicht, dass das Lüfterrad 1 eine zentrale Nabe mit einem Nabengehäuse 2 aufweist, zu dem umfangsseitig radial auskragend die Lüfterflügel 3 um ihre Flügelachsen 4 drehbar gelagert sind. Die Lagerung der Lüfterflügel 3 umfangsseitig in dem zentralen Nabengehäuse 2 erfolgt über fußseitige Flügelzapfen 5, die auf den zentralen Nabeninnenraum 6 auslaufen und Ritzel 7 tragen.
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Die Ritzel 7 greifen kämmend in einen ringförmigen Zahnkranz 8 ein, der im Nabeninnenraum 6 umfangsseitig radial auskragend zu dem Antriebsteil 9 liegt, das zum Nabengehäuse 2 konzentrisch gelagert und anschlagbegrenzt verdrehbar ist. Die Lagerung des Antriebsteiles 9 zum Nabengehäuse 2 ist bei 10 angedeutet, und zur anschlagbegrenzten Verdrehbarkeit des Antriebsteiles 9 gegen das zentrale Nabengehäuse 2 dienen Anschlagelemente 11. Als solche Anschlagelemente 11 sind in 7 Anschlagbolzen veranschaulicht, die stirnseitig zum Antriebsteil 9 auskragend in nabenseitige, zur Drehachse des Antriebsteiles 9 konzentrische Führungsbahnen 12 eingreifen. Bevorzugt sind diese Führungsbahnen 12 in dem zum Nabeninnenraum 6 überdeckenden stirnseitigen Deckelteil 13 des Nabengehäuses 2 vorgesehen, dem ein gegenüberliegendes, das Antriebsteil 9 umfangsseitig umschließendes Bodenteil 14 entspricht, gegen das die nabenseitige Lagerung 10 für das Antriebsteil 9 abgestützt ist. Korrespondierend zu dieser Lagerung 10 kann das Antriebsteil 9 seinerseits zentral eine von dem ringförmigen Zahnkranz 8 umschlossene, zentrale Vertiefung 15 aufweisen, der seitens des Deckelteiles 14 ein zapfenförmiger Führungsansatz 16 entspricht, so dass bei entsprechender Abstützung des Antriebsteils 9 über dieses auch das Lüfterrad 1 getragen und geführt abgestützt sein kann.
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Als Antriebsteil 9 einer Antriebseinheit kann beispielsweise im Rahmen eines Triebstranges ein Verbindungsteil zu einem Riementrieb dienen, oder es kann das Antriebsteil 9 erfindungsgemäß auch durch einen Antriebsmotor, insbesondere einen Elektromotor, gebildet sein, der über seinen Mantel 23 entsprechend lagegesichert abgestützt ist, wobei die Abstützung in 7 schematisiert über ein Lager 24 gegen eine Halterung erfolgt.
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Bei der geschilderten Konstruktion und Wirkungsweise des Lüfterrades 1 ist vom über das Antriebsteil 9 erfolgenden Drehantrieb für das gesamte Lüfterrad 1, also das Lüfterrad in seiner Gesamtheit, der Stellantrieb für die Einstellung der Lüfterflügel 3 in ihrem Flügelwinkel abgezweigt. Es ist somit ein einheitlicher Antrieb für das Lüfterrad 1 und für die Einstellung der Lüfterflügel 3 in ihrem Flügelwinkel erfindungsgemäß gegeben. Die Länge der Führungsbahnen 12 ist in Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses in der Getriebeverbindung zwischen dem Antriebsteil 9 und den Lüfterflügeln 3 in deren in entgegengesetzten Drehrichtungen des Lüfterrades 1 entsprechenden Endlagen in einfacher Weise festgelegt.
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Darüber hinaus ergibt die geschilderte erfindungsgemäße Lösung die Möglichkeit, zwischen den durch die Führungsbahnen 12 gegebenen Endlagen über das Antriebsteil 9 auf die Stellung der Lüfterflügel 3 auch in gesonderter Weise Einfluss zu nehmen und in der Abstützung/Führung der Anschlagelemente 11 zu den Führungsbahnen 12 auch dämpfende Einlagen oder die Lage der Anschlagelemente 11 in den Führungsbahnen 12 verändernde Einlagen vorzusehen.
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Die 2, 3 und 5, 6 veranschaulichen des Weiteren, dass die Lüfterflügel 3 in ihren bezogen auf die jeweilige Antriebsdrehdrichtung gegebenen Endlagen um jeweils etwa 180° gegenüber einer einer Ausgangslage entsprechenden Endlage über eine quer zur Umlaufrichtung des Lüfterrades 1 verlaufende förderneutrale Querlage umstellbar sind, wobei, wie insbesondere 2 und 5 verdeutlichen, die Lüfterflügel 3 in ihren bezogen auf die Drehrichtung gegebenen Endlagen jeweils spiegelbildlich zueinander liegen.
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Die Erfindung führt somit zu einer Lösung, bei der Lüfterflügel 3 in den entgegengesetzten Drehrichtungen des Lüfterrades 1 entsprechenden, entgegengesetzten Förderrichtungen jeweils auf der gleichen, ihrer Förderrichtung entsprechenden Frontseite beaufschlagt sind. Somit sind mit einem Drehrichtungswechsel keine Rückwirkungen auf das Fördervolumen verbunden, so dass Lüfterflügel 3 mit in Querrichtung gewölbten Flügelkonturen ( 2 und 5) bezüglich des geförderten Luftvolumens sich wie Lüfterflügel 3 mit ebenen Flügelkonturen (3 und 6) verhalten.
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Somit ist ein in entgegengesetzten Drehrichtungen 19, 20 antreibbares Lüfterrad 1 geschaffen, also ein Lüfterrad 1 mit in der Drehrichtung unterschiedlichen Antriebseinheiten, dessen Lüfterflügel 3 entgegengesetzt zu ihrer jeweiligen Förderrichtung ausgewölbt sind und in den entgegengesetzten Förderrichtungen mit ihren ausgewölbten Rückseiten einander zugewandt sind.
