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Die
Erfindung betrifft eine Ventilatoreinheit umfassend ein Gehäuse mit
einem Strömungskanal, einem
innerhalb des Gehäuses
im Strömungskanal befindlichen
Lüfterrad,
einem Elektromotor, der das Lüfterrad
antreibt, einem ersten Ein-Auslassbereich und einem zweiten Ein-Auslassbereich.
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Aus
dem Stand der Technik sind unterschiedliche Anordnungen bekannt,
um Luft durch vorhandene Luftleitkanäle zu transportieren, nämlich sie
anzusaugen und mit Hilfe eines Lüfterrades
weiter zu transportieren. Hierzu existieren im Stand der Technik
beispielsweise Kanalventilatoren, die eingesetzt werden um ein Medium
zu fördern,
welches in einem Luftkanal transportiert werden soll. Dabei saugen
die Kanalventilatoren das Medium auf einer Seite an und blasen es
auf der anderen Seite aus. Das Lüfterrad
befindet sich hierbei innerhalb des Luftstroms, wohingegen die für das Lüfterrad
notwendige Antriebseinheit, beispielsweise ein Elektromotor, außerhalb
des Lüftungskanals,
also getrennt von dem zu transportierenden Medium, angeordnet ist.
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Derartige
Ventilatoren werden in der Luft- und Klimatechnik für die unterschiedlichsten
Bereiche und Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise sind mögliche Anwendungsgebiete
die Be- und Entlüftung
im Wohn-, Industrie- und Gewerbebereich. Die Ventilatoren werden
je nach Einsatzgebiet aus unterschiedlichen Materialien wie Kunststoff
oder Metall gefertigt.
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Beispielhaft
können
auch Entrauchungsventilatoren genannt werden, die die Aufgabe haben,
im Brandfall, insbesondere in der Brandentstehungsphase, Rauch und
Wärme abzuführen, um
dadurch Fluchtwege rauchfrei zu halten, Sachschäden zu reduzieren und die Brandbekämpfung zu
erleichtern.
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Der
Antrieb für
derartige im Stand der Technik bekannte Ventilatoren kann im oder
auch außerhalb
des Gehäuses
angeordnet sein, so dass einmal der Antrieb, der zumeist ein Elektromotor
ist, vom Luftstrom umströmt
wird und einmal nicht. Bei der Anordnung des Antriebs außerhalb
des Gehäuses sind
diese meist Asynchronmotoren oder bei Anordnung innerhalb des Gehäuses meist
Außenläufermotoren.
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Die
bisher eingesetzten Kanalventilatoren haben aber den Nachteil, dass
das Medium nur in einer Strömungsrichtung
gefördert
werden kann. Bei Anwendungen, die eine reversierbare Förderrichtung bzw.
einen reversierbaren Medien- bzw. Luftstrom benötigen, sind zusätzliche
Ventilatoren und aufwendige externe Umschaltmechanismen von Nöten, damit über ein
und denselben Luftkanal Luft bzw. ein Medium in beide Strömungsrichtungen
transportiert werden kann.
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Alternativ
werden derzeit bereits für
Anwendungen, in denen über
ein und denselben Luftkanal in beide Strömungsrichtungen ein Medium
gefördert werden
soll oder muss, reversierbare Axialventilatoren eingesetzt. Diese
reversierbaren Axialventilatoren, die sonst für reversierbare Luftleitungsanwendungen
in Betracht gezogen wurden, können
jedoch auf Grund unterschiedlicher Ansprüche an die Ventilatoreinheit,
bedingt durch das zu fördernde
Medium, nicht immer eingesetzt werden, da das Medium beispielsweise
auf Grund von Wärme
bzw. Hitze die Axialventilatoren zerstören könnten bzw. deren Standzeiten
sehr gering wären.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
aufzuzeigen, die es ermöglicht,
reversierbare Luft- und Medienströme mit nur einer Ventilatoreinheit
zu ermöglichen,
wobei die Ströme
dieselben Luftleitkanäle
verwenden.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit einer Anordnung nach Anspruch 1.
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Dadurch,
dass im ersten und im zweiten Ein-Auslassbereich jeweils eine Umschaltklappe, nämlich eine
erste im ersten Ein-Auslassbereich und eine zweite im zweiten Ein-Auslassbereich
um eine Drehachse um 90° in
Höhe der
und um die Trennebene des Strömungskanals
schwenkbar angeordnet ist, wird ein Fördern eines Mediums bzw. von
Luft wahlweise in die eine oder die andere Volumenstromtransportrichtung
möglich
ohne dabei Rücksicht
auf das zu fördernde
Medium nehmen zu müssen.
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Insbesondere
kann so bei einer Ausbildung der Lüftereinheit aus einem Metall
beispielsweise Rauchgase aus einem Gebäude abgesaugt werden und nach
deren vollständiger
Entfernung Frischluft eingeblasen werden.
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Die
Umschaltklappen ersetzen dabei die starren Abschlusswände einer
Kanalventilatoreinheit. Die Umschaltklappen können auch in Richtung des an
die Ventilatoreinheit angeschlossenen Lüftungskanals verschwenkt werden.
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Als
Material bietet sich insbesondere Metall an, beispielsweise feuerverzinktes
Blech oder entsprechend den Anforderungen ein anderer Werkstoff. Aber
auch ein durabler Kunststoff ist als Werkstoff einsetzbar.
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Dadurch,
dass die jeweilige Umschaltklappe jeweils Schenkellängen aufweist,
deren Schenkellängenverhältnis entsprechend
dem Teilungsverhältnis der
durch die Trennebene geteilten oberen und unteren Hälfte des
dazugehörigen
Ein-Auslassbereichs entspricht,
können
die Höhe
des unteren und oberen Bereichs der Ventilatoreinheit unterschiedlich
hoch ausgebildet bzw. dimensioniert werden. Der Abstand der Drehachse
zum Lüfterrad
ist etwas größer bzw. gleich
der Länge
des längeren
Schenkels.
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Wenn
die Umschaltklappen aus gleichschenkligen und zueinander rechtwinkligen
Platten bestehen, ist es möglich
durch einfaches Umklappen bzw. Umschwenken der Umschaltklappen um
90° um eine
Drehachse zwischen zwei Einlässen
bzw. Auslässen
zu wechseln, bzw. die Reversierbarkeit durch Umschwenken beider
Umschaltklappen um nur 90° zu
gewährleisten.
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Hierzu
ist insbesondere insgesamt sinnvoll, dass in einer ersten Stellung
ein erster Ein-/Ausströmbereich
des ersten Ein-Auslassbereiches durch die erste Umschaltklappe freigegeben
ist und ein zweiter Ein-/Ausströmbereich
des ersten Ein-Auslassbereiches verschlossen ist und ein dritter Ein-/Ausströmbereich
des zweiten Ein-Auslassbereiches durch die zweite Umschaltklappe
freigegeben ist und ein vierter Ein-/Ausströmbereich des zweiten Ein-Auslassbereiches
verschlossen ist und in einer zweiten Stellung die Umschaltklappen
um 90° zu
der ersten Stellung entgegengesetzt verschwenkt sind.
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Zur
weiteren Verbesserung sind entsprechende Hilfsmittel vorgesehen,
die ein gleichzeitiges und schnelles Verschwenken der Umschaltklappen ermöglichen.
Dies können
insbesondere Elektromotoren sein, die synchron angesteuert werden
oder aber auch andere Antriebe, wie manuell-händisch-mechanisch, pneumatisch-elektrisch,
manuell, elektrisch und/oder pneumatisch, die die Bewegung ausführen. Weiter
können
auch entsprechende Sensoren vorgesehen sein, die die Bewegung überwachen.
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Weiter
sind die Übergänge zwischen
Umschaltklappen und der zu verschließenden Öffnung mehr oder weniger abgedichtet
ausgeführt,
beispielsweise durch eine Dichtung oder dgl.
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Dadurch,
dass die Drehrichtung des Lüfterrads
bei der ersten und zweiten Stellung gleich ist, kann der Ventilator
während
des Verschwenkens der Umschaltklappen weiter betrieben werden. Hierbei findet
kein Lufttransport statt, da lediglich nur eine Umwälzung innerhalb
der Ventilatoreinheit erfolgt.
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Wenn
ein weiterer Elektromotor zum Verschwenken der ersten und zweiten
Umschaltklappe vorgesehen ist, kann die Ventilatoreinheit auf einfachste
Weise betrieben werden, wobei lediglich eine Steuerleitung und eine
Stromleitung benötigt
werden. Gleichzeitig kann die Steuerleitung derart ausgestaltet
werden, dass Signale von etwaig vorgesehenen Sensoren verarbeitet
bzw. zunächst
rückübertragen werden.
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Dadurch,
dass die Ventilatoreinheit hitzebeständig ausgebildet sein kann,
wobei insbesondere der Elektromotor außerhalb des Gehäuses angeordnet
ist, kann die Ventilatoreinheit für hohe und sehr hohe Temperaturen
ausgelegt werden, die durch entsprechende Maßnahmen bei einigen hundert
Grad Celsius liegen können.
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Verfahrensgemäß werden
zur Steuerung der Ventilatoreinheit die zwei Umschaltklappen um
jeweils 90° verschwenkt,
wobei das Verschwenken in die jeweilig entgegen gesetzte Verschwenkungsrichtung
erfolgt. Hierdurch ist bei gleichbleibender Drehrichtung des Lüfterrads
ein reversierender Betrieb der Ventilatoreinheit instantan möglich.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn während
des Verschwenkens der Umschaltklappen das Lüfterrad weiter durch den Elektroantrieb
angetrieben wird. Auf ein erneutes Anlaufen und vorheriges Stillstehen
des Lüfterrades
kann verzichtet werden, da während
des Verschwenkens der Umschaltklappen kein Volumenstrom durch den
ersten und den zweiten Ein-Auslassbereich erfolgt. Es erfolgt vielmehr
eine Umwälzung
innerhalb des Gehäuses,
da die Orientierung durch die verschließenden Umschaltklappen während des
Umschwenkens nicht gegeben ist.
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Innerhalb
des Gehäuses
ist ein Luftleitblech in der Höhe
der Trennebene angeordnet, so dass die Luft zum Ansaugbereich des
Lüfterrads
geleitet wird. Im Bereich der Umschaltklappen sind Aussparungen vorgesehen,
in denen die Umschaltklappen frei bewegt werden können.
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Alternativ
zu einer Umklapp- bzw. Umschaltbewegung im Innenraum kann auch eine
Umklapp- bzw. Umschaltbewegung außerhalb des Gehäuses erfolgen.
Hierzu weist das innenliegende Luftleitblech in der Höhe der Trennebene
keine Aussparungen für
die Umschaltklappen auf, da diese außen umgeklappt werden. Insbesondere
kann nunmehr der Abstand zum Lüfterrad
frei gewählt
werden.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilatoreinheit
mit einer ersten Umschaltklappeneinstellung;
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2 eine
schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilatoreinheit
mit halb verschwenkten Umschaltklappen und
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3 eine
schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilatoreinheit
mit einer zweiten Umschaltklappeneinstellung.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilatoreinheit
mit einer ersten Umschaltklappeneinstellung dargestellt.
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Die
Ventilatoreinheit 1 besteht aus einem Gehäuse 2,
einem innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten
Lüfterrad 3,
das von einem außerhalb
oder innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten
Elektromotor 6 angetrieben wird.
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Innerhalb
des Gehäuses 2 ist
ein Strömungskanal 4 ausgebildet.
Dieser Strömungskanal 4 weist einen
ersten Ein-Auslassbereich 41 und einen diesem gegenüberliegenden
zweiten Ein-Auslassbereich 42 auf.
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Der
erste Ein-Auslassbereich 41 ist in zwei Bereiche aufgeteilt,
einen ersten Ein-/Ausströmbereich 411 und
einen zweiten Ein-/Ausströmbereich 412.
Der Gesamtdurchlass- bzw. Anschlussbereich ist durch den ersten
Ein-Auslassbereich 41 charakterisiert.
Jedoch ist der effektive Durchlass in das Innere des Gehäuses 2,
in der nunmehr vorliegenden Umschaltklappenschaltstellung, von dem
ersten Ein-/Ausströmbereich 411 bzw.,
in einer anderen Umschaltklappenschaltstellung (vgl. 3),
dem zweiten Ein-/Ausströmbereich 412 charakterisiert,
so dass es sich an dieser Stelle um eine Verengung im Querschnitt
handelt.
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Analog
verhält
es sich mit dem zweiten Ein-Auslassbereich 42, der ebenfalls
in zwei Bereiche aufgeteilt ist, einen dritten Ein-/Ausströmbereich 421 und
einen vierten Ein-/Ausströmbereich 422.
Der Gesamtdurchlassbereich ist in diesem Fall durch den zweiten
Ein-Auslassbereich 42 charakterisiert. Jedoch ist der effektive
Durchlass in das Innere resp. aus dem Inneren des Gehäuses 2,
wie auch im ersten Ein-Auslassbereich 41, von dem dritten
Ein-/Ausströmbereich 421 bzw.
dem vierten Ein-/Ausströmbereich 422 charakterisiert,
so dass es sich an dieser Stelle wiederum um eine Verengung im Querschnitt handelt.
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Gleichwohl
ist auch eine größere Dimensionierung
der vier Ein-/Ausströmbereiche 411, 412, 421 und 422 möglich, so
dass es zu keiner Reduzierung im Querschnitt des Hauptlüftungskanals
kommt.
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In
der Trennlinie des ersten Ein-Auslassbereichs 41 ist an
dem Gehäuse 2 in
einer Drehachse 7 eine erste Umschaltklappe 51 angeordnet.
Diese Umschaltklappe 51 ist um diese Drehachse 7 um
90° um die
Trennebene C des Gehäuses 2 schwenkbar gelagert.
Die Umschaltklappen 51 und 52 sind derart ausgebildet,
dass diese in einem rechten Winkel zusammenlaufende Platten aufweisen,
wobei die Platten derart ausgebildet und ausgestaltet sind, dass diese
die jeweilige Öffnung
im Gehäuse 2,
nämlich den
ersten 411, den zweiten 412, den dritte 421 und den
vierten Ein-/Ausströmbereich 422,
vollständig abgedeckt
und verschlossen ist, wenn der jeweilige zugeordnete Plattenschenkel
auf der entsprechenden Öffnung/Bereich
aufliegt.
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Ein
Verschwenken der Umschaltklappe 51 öffnet einen der zwei Ein-/Ausströmbereiche 411, 412 und
schließt
den anderen 412, 411. Bei geschlossenem ersten
Ein-/Ausströmbereich 411 ist
somit der zweite Ein-/Ausströmbereich 412 geöffnet und
bei geschlossenem zweiten Ein-/Ausströmbereich 412 ist somit
der erste Ein-/Ausströmbereich 411 geöffnet.
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Weiter
ist eine analoge Anordnung im zweiten Ein-Auslassbereich 42 vorgesehen.
In der Trennlinie des zweiten Ein-Auslassbereichs 42 ist
an dem Gehäuse 2 in
einer weiteren Drehachse 7 eine zweite Umschaltklappe 52 angeordnet.
Diese Umschaltklappe 52 ist ebenfalls um eine Drehachse 7 um
90° um die
Trennebene C des Gehäuses 2 schwenkbar gelagert.
Ein Verschwenken der Umschaltklappe 52 öffnet einen der zwei Ein-/Ausströmbereiche 421, 422 und
schließt
den anderen 422, 421. Bei geschlossenem dritten
Ein-/Ausströmbereich 421 ist somit
der vierte Ein-/Ausströmbereich 412 geöffnet und
bei geschlossenem vierten Ein-/Ausströmbereich 422 ist somit
der dritte Ein-/Ausströmbereich 421 geöffnet.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr
eine Durchströmung
der Ventilatoreinheit 1 derart gegeben, dass die zu transportierende
Luft am ersten Ein-Auslassbereich 41 angesaugt wird und
am zweiten Ein-Auslassbereich 42 wieder ausgebracht wird.
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Der
Transport erfolgt hierbei durch das Lüfterrad 3, welches
sich in einer vorgegeben Richtung dreht, so dass sich eine permanente
Luftstromtransportrichtung des Lüfterrads
X ausbildet, die dafür sorgt,
dass in diesem Ausführungsbeispiel
immer die Luft von der unteren Hälfte
unterhalb der Trennebene C des Gehäuses 2 in die oberhalb
der Trennebene C befindlichen oberen Hälfte des Gehäuses 2 transportiert
wird. Der Lufttransport durch das Lüfterrad 3 erfolgt
hierbei unabhängig
von der Schaltstellung der ersten 51 und der zweiten Umschaltklappe 52.
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In
der nunmehr vorliegenden Schaltstellung der ersten 51 und
der zweiten Umschaltklappe 52 erfolgt ein Lufttransportstrom
in Strömungsrichtung
Y von dem ersten Ein-/Ausströmbereich 411 zum
dritten Ein-/Ausströmbereich 421 über das
Lüfterrad 3. Der
zweite 412 und vierte Ein-/Ausströmbereich 422
sind
verschlossen, so dass in diesem Ausführungsbeispiel durch diese
Bereiche kein Lufttransport statt findet.
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Im
Weiteren werden für
gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet.
Zu deren prinzipieller Funktion wird auf 1 verwiesen.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilatoreinheit
mit halb verschwenkten Umschaltklappen dargestellt.
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In
dieser Schaltstellung der Umschaltklappen 51, 52 wird
gerade das Verschwenken vollzogen. Die erste Umschaltklappe 51 wird
in eine erste Verschwenkungsrichtung V1 verschwenkt. Es erfolgt eine
Gesamtverschwenkung um 90° von
der Ausgangsposition analog zu 1. Die zweite
Umschaltklappe 52 wird in eine zweite Verschwenkungsrichtung
V2 verschwenkt. Es erfolgt ebenfalls eine Gesamtverschwenkung um
90° von
der Ausgangsposition analog zu 1. Die erste
Verschwenkungsrichtung V1 ist der zweiten Verschwenkungsrichtung
V2 entgegengesetzt. Das Verschwenken der Umschaltklappen 51 und 52 kann
hierbei durch übliche
Verstellvorrichtungen, wie beispielsweise Elektroantriebe oder dgl.
erfolgen.
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Während dieses
Verschwenkvorgangs der Umschaltklappen 51 und 52 dreht
sich das Lüfterrad 3 weiter.
Allerdings erfolgt während
des Verschwenkvorgangs kein Lufttransport durch die Ventilatoreinheit 1.
Vielmehr erfolgt nur eine Umwälzung
der innerhalb des Gehäuses 2 befindlichen
Luft.
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In 3 ist
eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventilatoreinheit
mit einer zweiten Umschaltklappeneinstellung dargestellt.
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Nach
dem Verschwenkungsvorgang der Umschaltklappen 51 und 52 ist
nach erreichen der Endposition nach 90° zur Ausgangsposition die nunmehr vorliegende
Schaltposition, wie sie in 3 gezeigt ist,
gegeben.
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Hierbei
hat sich nunmehr ein neuer Strömungsweg
für die
zu transportierende Luft ausgebildet, der beginnend im vierten Ein-/Ausströmbereich 422 im
zweiten Ein-/Ausströmungsbereich 412 endet.
Im zweiten Ein-/Ausströmungskanal 412 verlässt die
im vierten Ein-/Ausströmungsbereich 422 angesaugte
Luft den Strömungskanal 4 der
Ventilatoreinheit 1.
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Nunmehr
befindet sich die Ventilatoreinheit 1 im reversierten Betrieb,
so dass nun die Luft aus dem zweiten Ein-Auslassbereich 42 angesaugt
wird und durch das Innere des Gehäuses 2 zum ersten Ein-Auslassbereich 41 transportiert
wird. Damit hat eine Richtungsumkehr statt gefunden, der durch das Verschwenken
der zwei Umschaltklappen 51 und 52 erfolgt ist.
Nach dem Verschwenken sind der erster Ein-/Ausströmbereich 411 und
der dritte Ein-/Ausströmbereich 421 luftdicht
verschlossen, so dass durch diese Bereiche kein Lufttransport statt
finden kann.
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Somit
ist es möglich
durch das Verschwenken der rechtwinkligen ersten 51 und
zweiten Umschaltklappe 52 die Luftstromtransportrichtung
vollständig
umzukehren, ohne dabei eine Umkehr der Drehrichtung des Lüfterrads
vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilatoreinheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- Lüfterrad
- 4
- Strömungskanal
- 41
- erster
Ein-Auslassbereich
- 42
- zweiter
Ein-Auslassbereich
- 411
- erster
Ein-/Ausströmbereich
- 412
- zweiter
Ein-/Ausströmbereich
- 421
- dritter
Ein-/Ausströmbereich
- 422
- vierter
Ein-/Ausströmbereich
- 51
- erste
Umschaltklappe
- 52
- zweite
Umschaltklappe
- 6
- Elektromotor
- 7
- Drehachse
- C
- Trennebene
- V1
- erste
Verschwenkungsrichtung
- V2
- zweite
Verschwenkungsrichtung
- X
- Luftstromtransportrichtung
des Lüfterrads
- Y
- Strömungsrichtung