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Die Erfindung betrifft einen Diagonalventilator in kompakter axialer Bauweise mit einem Heizelement.
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Allgemein sind Diagonalventilatoren und deren Einsatz aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 10 2014 210 373 A1 .
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Diagonalventilatoren werden in Anwendungen mit hohen Anforderungen an Luftleistung bei höherem Gegendruck und geringem Einbauplatz eingesetzt, beispielsweise in der Kühltechnik oder bei Dunstabzugshauben. Insbesondere kann es in der Kühltechnik aufgrund der kalten Umgebungstemperaturen und aufgrund der kalten Lufttemperaturen der den Diagonalventilator durchströmenden Luft dazu kommen, dass Teile des Diagonalventilators vereisen und sich beispielsweise eine Eisschicht auf dem Laufrad des Diagonalventilators oder zwischen dem Diagonallaufrad und einer die Luft zuführende Einlaufdüse bildet. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Diagonalventilators negativ beeinflusst und die Geräuschemissionen durch den Diagonalventilator erhöht werden. Eine solche Eisschicht kann den Diagonalventilator auch vollständig blockieren.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und einen Diagonalventilator bereitzustellen, welcher auch bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird ein Diagonalventilator vorgeschlagen, der einen Elektromotor, ein Gehäuse und ein innerhalb des Gehäuses aufgenommenes und über den Elektromotor antreibbares Diagonallaufrad umfasst. Die von dem Diagonallaufrad im Betrieb erzeugte Diagonalströmung wird von einer Innenwand des Gehäuses in eine axiale Strömungsrichtung umgelenkt. Das Diagonallaufrad weist in Umfangsrichtung verteilte Laufradschaufeln und einen Schleuderring auf, welcher die Laufradschaufeln in Umfangsrichtung umschließt. Darüber hinaus weist der Diagonalventilator ein Heizelement auf, welches in einem Luftspalt zwischen der Innenwand des Gehäuses und einer äußeren Mantelfläche des Schleuderrings unmittelbar benachbart zum Schleuderrad ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist das Heizelement an dem Gehäuse befestigt und von diesem umschlossen.
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Durch das Heizelement ist es möglich, den Schleuderring, beispielsweise durch Wärmestrahlung, welche von dem Heizelement unmittelbar auf den Schleuderring strahlt, zu erwärmen und so insbesondere eine Bildung einer Eisschicht auf dem Schleuderring zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ kann das Heizelement auch durch Wärmekonvektion und über an ihm vorbei strömende Luft den Schleuderring erwärmen. Hinzukommt, dass durch den Schleuderring auch die mit ihm verbundenen Laufradschaufeln bzw. das gesamte Diagonallaufrad erwärmt und vorzugsweise eisfrei gehalten werden können.
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Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht zudem vor, dass der Diagonalventilator ferner eine Einlaufdüse umfasst, welche ansaugseitig an dem Gehäuse angeordnet ist und welche sich in axialer Richtung in den Schleuderring hinein erstreckt, so dass sich die Einlaufdüse und der Schleuderring im Radialschnitt gesehen abschnittsweise überlappen. Zwischen den sich überlappenden Abschnitten des Schleuderrings und der Einlaufdüse ist ein Düsenspalt gebildet. Durch den Düsenspalt bzw. den Abstand in Radialrichtung der sich überlappenden Abschnitte des Schleuderrings und der Einlaufdüse, wird eine Rotation des Schleuderrings gegenüber der vorzugsweise ortsfesten Einlaufdüse ermöglicht bzw. nicht behindert. An den überlappenden Abschnitten des Schleuderrings und der Einlaufdüse kann sich jedoch ebenfalls eine Eisschicht bilden, welche den Düsenspalt verschließen und die Rotation des Schleuderrings gegenüber der Einlaufdüse erschweren oder blockieren kann. Auch würde die Strömung negativ beeinflusst werden.
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Durch das Heizelement können daher auch die sich überlappenden Abschnitte des Schleuderrings und der Einlaufdüse bzw. der Düsenspalt erwärmt und ein Vereisen verhindert werden. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Diagonalventilators sieht hierfür vor, dass das Heizelement im Radialschnitt gesehen mit dem durch den Schleuderring und der Einlaufdüse gebildeten Düsenspalt überlappt bzw. auf Höhe des Düsenspalts an der Innenwand des Gehäuses angeordnet ist. Beispielsweise kann so eine von dem Heizelement abgestrahlte Wärmestrahlung unmittelbar auf die sich überlappenden Abschnitte des Schleuderrings und der Einlaufdüse wirken und sowohl die Abschnitte auch den dazwischen liegenden Düsenspalt erwärmen.
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Um einer Vereisung gleichmäßig entgegenwirken zu können oder das Diagonallaufrad zu enteisen, sieht eine ebenfalls vorteilhafte Variante vor, dass das Heizelement den Schleuderring in Umfangsrichtung umgibt. Vorzugsweise umschließt das Heizelement den Schleuderring in Umfangsrichtung vollständig.
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Das Heizelement ist zudem bei einer vorteilhaften Variante des Diagonalventilators bandförmig ausgebildet, wobei seine Breitenerstreckung entlang der Axialrichtung des Diagonalventilators bzw. des Diagonallaufrades größer ist als seine Höhenerstreckung in Radialrichtung des Diagonalventilators bzw. des Diagonallaufrades. Durch eine flache bandförmige Ausbildung des Heizelements wird vorzugsweise nicht nur ein schmaler Abschnitt sondern eine in Radialrichtung außenliegende Außenfläche des Schleuderrings gleichmäßig erwärmt.
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Bei einer weiteren ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist das Heizelement elektrisch beheizbar. Vorzugsweise wird das Heizelement aus mehreren, parallel angeordneten stromdurchflossenen Heizdrähten gebildet, welche eine durch sie erzeugte Wärme insbesondere in Richtung des Schleuderrings durch Strahlung und/oder Konvektion abgeben. Alternativ sind als Heizelement auch ein oder mehrere Heizbänder oder Flächenheizkörper verwendbar.
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Der Diagonalventilator sieht bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform zudem vor, dass die Einlaufdüse, das Gehäuse und der Schleuderring einen den Schleuderring in Umfangsrichtung umgebenden Hohlraum bestimmen, in welchem das Heizelement angeordnet ist. In dem so gebildeten Hohlraum kann ein Luftstrom zirkulieren, der durch den Diagonalventilator erzeugt wird. Vorzugsweise strömt der Luftstrom gespeist von der Hauptströmung an dem Luftspalt zwischen dem Schleuderring und der Innenwand des Gehäuses in den Hohlraum ein und durch den Düsenspalt aus dem Hohlraum aus. Dabei strömt der Luftstorm in dem Hohlraum an dem Heizelement vorbei und nimmt über Wärmekonvektion Wärme von dem Heizelement auf und gibt diese an den Schleuderring und/oder die Einlaufdüse ab. Strömt ein von dem Heizelement erwärmter Luftstrom zudem durch den Düsenspalt zwischen den sich überlappenden Abschnitten der Einlaufdüse und des Schleuderrings, kann ein Vereisen des Düsenspalts bzw. des Luftspalts verhindert werden.
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Um eine Wärmeübertragung von dem Heizelement auf das Gehäuse zu verhindern oder zu minimieren, sieht eine weitere Ausgestaltungsvariante vor, dass zwischen dem Gehäuse und dem Heizelement eine Isolierungsschicht zur Wärmeisolierung des Gehäuses von dem Heizelement vorgesehen ist, die beispielsweise durch ein vollflächig an der zu der Innenwand des Gehäuses weisenden Seite des Heizelements angeordnete Aluminiumfolie gebildet wird.
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Ebenfalls ist vorteilhaft, dass die Laufradschaufeln und der Schleuderring bei einer weiteren Variante der Erfindung einstückig miteinander ausgebildet sind.
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Zudem bildet der Schleuderring bei einer Ausführungsform des Diagonalventilators ansaugseitig zwei sich in Axialrichtung erstreckende Ringlippen aus, welche ausblasseitig zu einer Ringwand bzw. Deckscheibe zusammenlaufen. Die Ringlippen können insbesondere durch in Radialrichtung verlaufende Stege miteinander verbunden sein.
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Der Schleuderring weist bei einer weiteren Ausbildungsvariante einen sich in axialer Strömungsrichtung nach radial außen aufweitenden, zur Innenwand des Gehäuses gerichteten Strömungsquerschnitt auf.
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Um die Montage des Heizelements in dem Gehäuse zu vereinfachen, ist bei einer ebenfalls vorteilhaften Erfindungsvariante an der Innenwand des Gehäuses zumindest ein sich in Radialrichtung erstreckender Montageanschlag angeordnet, an welchem das Heizelement in einer vorbestimmten axialen Position anordenbar ist. Das Gehäuse kann den Montageanschlag integral vorsehen. Dieser kann beispielsweise als eine umlaufende Stufe ausgebildet sein, an welcher das Heizelement anlegbar ist.
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Insbesondere bei einem Gehäuse mit einer aus einer axialen Draufsicht eckigen oder zumindest nicht runden Form, sieht eine Variante der Erfindung zudem vor, dass das Gehäuse einen den Schleuderring in Umfangsrichtung umlaufenden Montagering ausbildet, dessen zu dem Schleuderring weisende Innenfläche einen in Radialrichtung zu dem Schleuderring gleichbleibenden Abstand aufweist. Der Montagering kann beispielsweise durch Stege mit dem weiteren Gehäuse verbunden sein oder von diesem ausgebildet werden. Das Heizelement ist an der Innenfläche des Montagerings mit einem in Radialrichtung gleichbleibenden Abstand zu dem Schleuderring fixiert.
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Ebenfalls die Montage des Heizelements erleichternd ist bei einer vorteilhaften Variante zudem vorgesehen, dass das Heizelement ansaugseitig in das Gehäuse einführbar und an einem zu dem Schleuderring benachbarten Abschnitt der Innenwand des Gehäuses fixierbar ist. Hierfür ist das Gehäuse insbesondere ausgebildet, an der Ansaugseite, beispielsweise durch das Lösen der Einlaufdüse, öffenbar zu sein.
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Zur Fixierung des Heizelements an dem Gehäuse ist zumindest bei einer Ausführungsform vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Heizelement an dem Gehäuse fixiert ist. Das Heizelement kann beispielsweise an dem Gehäuse verklebt, verrastet oder verschraubt sein oder durch Federelemente an ihm fixiert sein.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine Schnittansicht durch einen Diagonalventilator
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Die 1 ist beispielhaft schematisch und zeigt einen den Diagonalventilator 1 an seiner Rotationsachse halbierenden Radialschnitt durch den Diagonalventilator 1.
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Der Diagonalventilator 1 ist in 1 in einem montierten Zustand gezeigt. Das Diagonallaufrad 12 umfasst mehrere, sich von der axial offenen Nabe 125 nach radial außen erstreckende Laufradschaufeln 121, die von dem Schleuderring 122 umgeben sind. Der Schleuderring 122 weist einen sich in axialer Strömungsrichtung nach radial außen aufweitenden, zur Innenwand 111 des Gehäuses 11 gerichteten Strömungsquerschnitt auf. Der Elektromotor 10 ist in die axial offene Nabe 125 des Diagonallaufrads 12 eingesteckt und wird von dieser vollständig umschlossen. In axialer Richtung, d.h. entlang der Rotationsachse R, erstreckt sich der Elektromotor 10 bis in die axial offene Nabe 125. Das über den Elektromotor 10 angetriebene Diagonallaufrad 12 ist innerhalb des einen Strömungskanal bildenden Gehäuses 11 angeordnet. Im Betrieb saugt der Diagonalventilator 1 über das Diagonallaufrad 12 in axialer Richtung Luft von der Ansaugseite A an und fördert diese diagonal, d.h. gegenüber der Rotationsachse R in einem vorbestimmten Abströmwinkel in Richtung der Innenwand 111 des Gehäuses 11 und bläst die Luft an seiner Ausblasseite B wieder axial aus. Ansaugseitig ist eine Einlaufdüse 14 an dem Gehäuse 11 angeordnet und erstreckt sich mit ihrem Endabschnitt, der vorzugsweise den geringsten Durchströmungsquerschnitt aufweist, von der Ansaugseite A in Richtung der Ausblasseite B und bis in den Bereich des Diagonallaufrads 12, so dass sich der Schleuderring 122 und der Endabschnitt der Einlaufdüse 14 im Radialschnitt gesehen überlappen.
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Ansaugseitig liegt die Einlaufdüse 14 an dem Gehäuse 11 bzw. an dessen Innenwand 111 an und erstreckt sich zu dem Schleuderring 122 bzw. zu einer von dem Gehäuse 11 weg weisenden Innenwand des Schleuderrings 122. Durch die Überlappung des Endabschnitts der Einlaufdüse 14 mit dem Schleuderring 122 ist zwischen diesen im Bereich der Überlappung ein schmaler Düsenspalt 16 gebildet, durch welchen das Diagonallaufrad 12 mit seinem Schleuderring 122 gegenüber der Einlaufdüse 14 um die Rotationsachse R rotieren kann. Der Schleuderring 122 weitet sich in Radialrichtung, welche orthogonal zur Rotationsachse R liegt, von der Ansaugseite A zu der Ausblasseite B hin auf, so dass die Ringwand 124 bzw. Deckscheibe des Schleuderrings 122 sich der Innenwand 111 des Gehäuses 11 annähert und zwischen ihnen ein schmaler Luftspalt bestimmt ist.
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Durch das Gehäuse 11, die Einlaufdüse 14 und den Schleuderring 122 wird gemeinsam ein den Schleuderring 122 in Umfangsrichtung umlaufender Hohlraum 15 bestimmt, welcher lediglich durch den schmalen Düsenspalt 16 zwischen dem Schleuderring 122 und der Einlaufdüse 14 und dem schmalen Luftspalt zwischen dem Schleuderring 122 und dem Gehäuse 11 geöffnet ist.
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Wird der Diagonalventilator 1 bei kalten Umgebungstemperaturen oder zum Einsaugen kalter Luft eingesetzt, kann es dazu kommen, dass sich insbesondere an dem Schleuderring 122 eine Eisschicht bildet oder der Düsenspalt 16 zwischen dem Schleuderring 122 und der Einlaufdüse 14 vereist, so dass eine Rotation des Diagonallaufrades 12 bzw. des Schleuderrings 122 blockiert oder zumindest erschwert wird und die von dem Diagonalventilator 1 im Betrieb erzeugten Geräusche zunehmen. Um das Bilden der Eisschicht zu verhindern, sieht die in 1 gezeigte Ausführungsform in dem Hohlraum 15 ein bandförmiges Heizelement 13 vor, welches in einem Luftspalt zwischen der Innenwand 111 des Gehäuses 11 und einer äußeren Mantelfläche des Schleuderrings 122 unmittelbar benachbart zum Schleuderrad 122 ausgerichtet ist. Zwischen dem Schleuderring 122 und dem Heizelement 13 befindet sich in dem Hohlraum 15 lediglich Luft und keine weiteren Elemente, welche eine von dem Heizelement 13 zu dem Schleuderring 122 emittierte Wärmestrahlung abschirmen können. Darüber hinaus ist das Heizelement 13 elektrisch beheizbar. Durch den Montagering 112 weist das den Schleuderring 122 in Umfangsrichtung umlaufende Heizelement 13 in Radialrichtung einen gleichmäßigen und gleichbleibenden Abstand zu dem Schleuderring 122 auf, so dass dieser in Umfangsrichtung gleichmäßig durch das Heizelement 13 erwärmbar ist. Neben der von dem Heizelement 13 auf den Schleuderring 122 gerichteten Wärmestrahlung wird durch den Luftspalt zwischen dem Schleuderring 122 und dem Gehäuse 11 auf der Ausblasseite B des Schleuderrings Luft in den Hohlraum 15 gesaugt, welche durch den Düsenspalt 16 ausströmt. Durch diese den Hohlraum 15 zierkulierende Strömung wird Luft an dem Heizelement 13 vorbei bzw. entlang geführt, so dass diese Luft Wärme am Heizelement 13 aufnimmt und zumindest am Düsenspalt 16 an den Schleuderring 122 und die Einlaufdüse 14 abgibt. Mit einer solchen Konvektion bzw. Wärmekonvektion daher insbesondere der Luftspalt erwärmt und eisfrei gehalten. Die Zirkulation wird insbesondere durch die Saugwirkung des rotierenden Diagonallaufrades 12 durch den Düsenspalt angetrieben. Das durch das Erwärmen des Schleuderrings 122 bzw. durch Erwärmen der Laufradschaufeln 121 durch tauen entstehende Wasser kann mit dem durch den Diagonalventilator 1 strömenden Luftstrom an der Ausblasseite B mit dem Luftstrom aus dem Diagonalventilator 1 gefördert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014210373 A1 [0002]
