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Die Erfindung betrifft eine Komponente für eine raumlufttechnische Lüftungsanlage umfassend ein kanalförmiges Gehäuse, das vorzugsweise einen rechteckigen, quadratischen oder runden Querschnitt aufweist, und zumindest einen auf einer Querschnittsebene in dem Gehäuse angeordneten Radialventilator oder mehrere auf einer Querschnittsebene in dem Gehäuse angeordnete Radialventilatoren.
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Radialventilatoren umfassen ein mittels eines Antriebsmotors angetriebenes Laufrad. Das Laufrad weist im Allgemeinen auf seiner Abströmseite eine Deckscheibe auf, an die die Laufradflügel angrenzen. Der Radialventilator weist üblicherweise kein Gehäuse auf. Die Luft wird üblicherweise parallel zur Antriebsachse des Radialventilators angesaugt und durch die Rotation des Laufrades um 90° umgelenkt. Damit wird die Luft radial nach außen, d. h. in Richtung der Wandung des kanalförmigen Gehäuses geblasen. Damit die Luft an der Druckseite des Radialventilators, d. h. an der Abströmseite, wieder in die Hauptströmungsrichtung fließt, muss der Luftstrom erneut um 90° umgelenkt werden. Dabei entsteht ein Druckverlust, der den Gesamt-Wirkungsgrad des Radialventilators vermindert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine Komponente anzugeben, bei der die Abströmung des Radialventilators verbessert wird, so dass infolgedessen der Wirkungsgrad aufgrund eines geringeren Druckverlustes erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in Strömungsrichtung gesehen in einem Abstand, der kleiner als der Durchmesser des Radialventilators, vorzugsweise kleiner als die Hälfte des Durchmessers des Radialventilators, besonderes bevorzugt kleiner als ein Viertel des Durchmessers des Radialventilators, ist, hinter zumindest einem Radialventilator eine Einrichtung mit einer orthogonal zur generellen Strömungsrichtung ausgerichteten strömungstechnisch geschlossenen Stirnfläche angeordnet ist, wobei jede Einrichtung in ihrer Querschnittsebene allseitig von einem umlaufenden Freiraum zum Strömen des Gases umgeben ist, so dass jede Einrichtung allseitig von dem strömenden Gas umströmbar ist, wobei der Gehäusequerschnitt eine der Anzahl der in einem Bereich des Gehäusequerschnittes vorgesehenen Einrichtungen entsprechende Anzahl theoretischer Gehäusequerschnittteilbereiche I bzw. II bzw. III bzw. IV aufweist, wobei jede Einrichtung bezogen auf ihren zughörigen Gehäusequerschnittteilbereich I bzw. II bzw. III bzw. IV zwischen 50 % und 75 %, vorzugsweise zwischen 55 % und 70 %, des theoretisch freien Strömungsquerschnittes des Gehäusequerschnittteilbereiches I bzw. II bzw. III bzw. IV versperrt. Die Stirnfläche zumindest einer Einrichtung kann vollständig geschlossen ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Stirnfläche eine Öffnung oder eine Ausnehmung aufweist, die durch ein anderes Teil, wie beispielsweise einen Antriebsmotors oder ein Teil eines Antriebsmotors, geschlossen wird. Bei der erfindungsgemäßen Komponente ist damit die Einrichtung in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar hinter dem zugehörigen Radialventilator angeordnet.
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Jede Einrichtung besteht aus einem feuchtigkeitsresistenten Material, so dass das in der Komponente strömende Gas auch feucht sein kann. Auch weist jede Einrichtung ein solches Material auf, das üblichen, in einer Klimaanlage herrschenden Temperaturen und auch Temperaturschwankungen standhält. Jede Einrichtung ist eigenstabil, d. h. sie hat eine stabile Form.
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Jeder Einrichtung kommt eine ausschließlich strömungsverbessernde Wirkung zu. Durch die Anordnung einer Einrichtung unmittelbar hinter dem Radialventilator wird das hinter dem Radialventilator herrschende strömungstechnische Totgebiet genutzt. In dem Totgebiet herrscht keine Strömung. Das radial nach außen strömende Gas wird um 90° umgelenkt und strömt dann durch den umlaufenden Freiraum. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Strömung vergleichmäßigt. Damit ist die strömende Luft drall- und turbulenzärmer, was zu einer Verringerung des Druckverlustes führt. Aufgrund des daraus resultierenden geringeren Druckverlustes ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad.
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Zumindest eine Einrichtung kann so in dem Gehäuse angeordnet sein, dass die Einrichtung einen Abstand zumindest im Bereich S zu der angrenzenden Wandung des Gehäuses hat, der jeweils zwischen 5 % bis 15 %, vorzugsweise zwischen 9 % bis 13 %, der entsprechenden Innenabmessung des Gehäuses beträgt. Sofern das Gehäuse und die Einrichtung quadratisch ausgebildet sind, weist damit der sich in Folge des Freiraums bildende Spalt in den vier Bereichen S eine gleiche Breite auf. Der Bereich S ist der Bereich, der sich bei einer Projektion der Außenfläche der Einrichtung auf die jeweils angrenzende Wandung des Gehäuses ergibt. Im Bereich der vier Ecken ist der Abstand jedoch etwas größer, sofern das Gehäuse nicht im Bereich der vier Ecken abgerundet ausgebildet ist. Bei einer runden Ausgestaltung von Gehäuse und Einrichtung erstreckt sich der Bereich S über die ganze Länge, so dass bei mittiger Anordnung der Einrichtung der umlaufende Spalt auf ganzer Länge eine gleiche Breite aufweist. Sofern das Gehäuse und die Einrichtung rechteckig ausgebildet sind und die Längsseiten des Gehäuses parallel zu den Längsseiten der Einrichtung sind, ist der sich ergebende Spalt im Bereich S zwischen den Längsseiten des Gehäuses und der Einrichtung schmaler als der sich ergebende Spalt im Bereich S zwischen den Kurzseiten des Gehäuses und der Einrichtung. Im Bereich der vier Ecken ist der Abstand anders, sofern das Gehäuse nicht im Bereich der vier Ecken abgerundet ausgebildet ist.
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Zumindest eine Einrichtung kann so in dem Gehäuse angeordnet sein, dass die Einrichtung zumindest im Bereich S einen Abstand zu den Grenzen G seines Gehäusequerschnittteilbereichs I bzw. II bzw. III bzw. IV hat, der jeweils zwischen 5 % bis 15 %, vorzugsweise zwischen 9 % bis 13 %, der entsprechenden Abmessung des Gehäusequerschnittteilbereichs I bzw. II bzw. III bzw. IV beträgt. Sofern die Komponente nur eine Einrichtung aufweist, entspricht der Gehäusequerschnittteilbereich dem Gehäusequerschnitt. Dann stellen die Wandungen des Gehäuses die Grenzen G dar. Bei einer Ausführungsform mit beispielsweise vier Einrichtungen sind insgesamt vier theoretische Gehäusequerschnittteilbereiche vorgesehen. Die vier Grenzen jedes Gehäusequerschnittteilbereiches werden durch zwei Wandungen des Gehäuses sowie durch die zwei virtuellen theoretischen Grenzen G gebildet.
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Zumindest eine Einrichtung kann als Platte ausgebildet ist. Bei der Platte kann es sich beispielsweise um eine dünne Blechplatte handeln.
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Zumindest eine Einrichtung kann als Strömungskörper ausgebildet sein. Damit hat die Einrichtung auch sich entlang der Wandung des Gehäuses bzw. entlang der angrenzenden Grenze G seines Gehäusequerschnittteilbereichs erstreckende Außenfläche(n). Die Strömung legt sich an der (den) Außenfläche(n) der Einrichtung, die parallel zur angrenzenden Wandung des Gehäuses bzw. parallel zur angrenzenden Grenze G seines Gehäusequerschnittteilbereichs sind, an. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die Strömung durch die Einrichtung vergleichmäßigt, so dass damit die strömende Luft drall- und turbulenzärmer ist, was zu einer Verringerung des Druckverlusts führt. Die in Anspruch 1 erwähnte Querschnittsebene befindet sich dabei an jeder Stelle der Einrichtung in Längserstreckung der Einrichtung gesehen.
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Die Abmessungen können bei zumindest einer Einrichtung in Strömungsrichtung gesehen konstant bleiben und damit die Breite des Freiraums in Strömungsrichtung gesehen konstant sein.
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Alternativ können sich die Abmessungen bei zumindest einer Einrichtung wenigstens in einem Teilbereich, vorzugsweise auf ganzer Länge, in Strömungsrichtung gesehen verringern und damit kann die Breite des Freiraums in Strömungsrichtung gesehen zunehmen. Die Verringerung der Abmessungen der Einrichtung in Strömungsrichtung gesehen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Im sich verringernden Bereich ist die Einrichtung damit als eine Art Diffusor ausgebildet. Die Strömung entspannt sich dabei in dem in Strömungsrichtung zunehmenden umlaufenden Freiraum. Dabei wird der dynamische Anteil des Gesamtdruckes in einen nutzbaren statischen Druck umgewandelt. Dies hat einen geringeren Druckverlust zur Folge, so dass sich damit ein höherer Wirkungsgrad ergibt.
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Es bietet sich an, wenn sich die Abmessungen bei zumindest einer Einrichtung wenigstens in einem Teilbereich, vorzugsweise auf ganzer Länge, in Strömungsrichtung gesehen kontinuierlich verringern.
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Bei zumindest einer Einrichtung kann die Außenfläche des sich in Strömungsrichtung gesehen verringernden Bereichs zu der in Strömungsrichtung weisenden Mittelachse der Einrichtung in einem Winkel α zwischen 4° und 10°, vorzugsweise von 7,5°, verlaufend sein. Damit kommt der Einrichtung die Ausgestaltung nach Art eines Diffusors zu, so dass die Umwandlung des dynamischen Druckes in den statischen Druck zusätzlich begünstigt wird.
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Zumindest eine Einrichtung kann einen viereckigen, insbesondere rechteckigen, Querschnitt aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittsformen, wie beispielsweise rund, möglich.
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Die Außenkontur zumindest einer Einrichtung kann an die Innenkontur des Gehäuses angepasst sein. Sofern die Innenkontur des Gehäuses rund ist, bietet sich eine Einrichtung mit einer runden Form an. Sofern die Innenkontur des Gehäuses rechteckig ist, bietet sich eine rechteckige Einrichtung an und bei einer quadratischen Innenkontur des Gehäuses ist die Einrichtung vorteilhafter Weise ebenfalls quadratisch.
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Zumindest eine Einrichtung kann mittig bezogen auf den Gehäusequerschnitt beziehungsweise auf den theoretischen Gehäusequerschnittteilbereich angeordnet sein.
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Zumindest eine Einrichtung kann im Bereich der dem Radialventilator zugewandten Stirnfläche eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Teils des Radialventilators und/oder zumindest eines Teils des Antriebsmotors des Radialventilators aufweisen. Durch eine solche Ausgestaltung wird der Abstand zwischen Radialventilator und Einrichtung und damit auch die Baulänge noch weiter reduziert.
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Zumindest einem Radialventilator kann in Strömungsrichtung gesehen vorgelagert eine Blende angeordnet sein, die wenigstens eine Öffnung für den Durchtritt des strömenden Gases zum Ansaugbereich des Radialventilators aufweist. Zwischen der Blende und dem Radialventilator kann auch ein Anschlussstück vorgesehen sein.
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In dem Gehäuse können zumindest zwei nebeneinander und/oder übereinander angeordnete Anordnungen umfassend einen Radialventilator und eine Einrichtung vorgesehen sein. Bei einer solchen Anordnung ist jeder Radialventilator mittig in Bezug auf die ihm zugeordnete Einrichtung ausgerichtet.
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Wenigstens eine Einrichtung kann zumindest im Bereich ihrer mit dem strömenden Gas in Kontakt befindliche(n) Außenfläche(n), vorzugsweise die Einrichtung vollständig, aus Stahl, insbesondere Stahlblech, Holz, Kunststoff oder dergleichen bestehen. Damit besteht die betreffende Einrichtung aus einem nicht schallabsorbierenden Material. Durch das Material erhält die betreffende Einrichtung eine stabile Form auch bei den nach einem Laufrad eines Radialventilators herrschenden Turbulenzen. Die Eigenschaft der Einrichtung zumindest im Bereich ihrer mit dem strömenden Gas in Kontakt befindliche(n) Außenfläche(n) ist daher derart, dass die betreffende Außenfläche bei Entlangströmen des Gases nicht in Schwingungen oder in Resonanz gerät.
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Im Folgenden werden in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
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1–8 Seitenansichten auf unterschiedliche Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Komponente,
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9 eine erfindungsgemäße Komponente mit vier nebeneinander angeordneten Anordnungen jeweils umfassend einen Radialventilator und eine Einrichtung entgegen die Strömungsrichtung gesehen,
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10 das Detail "X" aus 9 und
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11 eine erfindungsgemäße Komponente mit einem runden Gehäuse und einer runden Einrichtung entgegen die Strömungsrichtung gesehen.
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In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet.
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In den Figuren sind unterschiedliche Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Komponente dargestellt. Jede Komponente umfasst ein kanalförmiges Gehäuse 1 mit einem rechteckigen Querschnitt, in dem ein Radialventilator 2 und eine eine anströmseitige Stirnfläche 13 aufweisende Einrichtung 3 vorgesehen sind. Da jede in den 1 bis 8 sowie 11 dargestellte Komponente nur eine Einrichtung 3 aufweist, entspricht der Gehäusequerschnittteilbereich dem Gehäusequerschnitt. Selbstverständlich sind auch andere Querschnittsformen des Gehäuses 1 und der Einrichtung 3, wie beispielsweise rund, möglich.
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Die jeweilige Einrichtung 3 ist in Strömungsrichtung 4 gesehen hinter dem Radialventilator 2 angeordnet, der von einem auf der Abströmseite des Radialventilators 2 angeordneten Antriebsmotor 5 angetrieben wird. Über eine Welle sind der Radialventilator 2 und der Antriebsmotor 5 miteinander verbunden. Der Radialventilator 2 umfasst ein Laufrad mit Laufradflügeln 6 sowie eine Deckscheibe 7, die auf der dem Antriebsmotor 5 zugewandten Seite angeordnet ist.
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In Strömungsrichtung 4 gesehen vor dem Radialventilator 2 ist eine Blende 8 angeordnet, die eine Öffnung 9 für den Durchtritt des Gases zum Ansaugbereich des Radialventilators 2 aufweist. Zwischen der Öffnung 9 in der Blende 8 und dem Ansaugbereich des Radialventilators 2 kann ein Anschlussstück vorgesehen sein. Nicht dargestellt ist in allen Figuren sowohl die Befestigung eines jeden Radialventilators 2 als auch die Befestigung einer jeden Einrichtung 3.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Einrichtung 3 als dünne Platte ausgebildet, während die als Platte ausgebildete Einrichtung 3 in 2 eine größere Dicke aufweist. Bei den Ausführungsbeispielen nach den 3 bis 8 ist jede Einrichtung 3 als blockähnlich ausgebildeter Strömungskörper ausgebildet. Damit hat die Einrichtung vier sich entlang der Wandung 10 des Gehäuses 1 bzw. entlang der angrenzenden Grenze G seines Gehäusequerschnittteilbereichs erstreckende Außenflächen 11. Jede Einrichtung 3 ist so in dem Gehäuse 1 angeordnet, dass allseitig ein Abstand zur Wandung 10 des Gehäuses 1 besteht. Damit entsteht ein umlaufender Freiraum 12 zum Strömen des Gases, der allenfalls im Bereich einer Haltekonstruktion unterbrochen ist. Auf diese Weise wird die Einrichtung 3 allseitig von dem strömenden Gas umströmt.
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Bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bleiben die Abmessungen der Einrichtung 3 in Strömungsrichtung 4 gesehen konstant und damit ist auch die Breite des Freiraums 12 in Strömungsrichtung 4 gesehen konstant. Bei den in den 6 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen verringern sich die Abmessungen der Einrichtung 3 in Strömungsrichtung 4 gesehen. Während bei dem Ausführungsbeispiel nach 6 die Außenflächen 11 über ihre ganze Länge in Strömungsrichtung 4 gesehen zu der in Strömungsrichtung 4 weisenden Mittelachse M der Einrichtung 3 in einem Winkel α von etwa 7,5° verlaufend ausgebildet sind und sich damit die Einrichtung 3 kontinuierlich verringert, verringern sich die Abmessungen der Einrichtung 3 bei den Ausführungsbeispielen nach den 7 und 8 nur im Bereich des der Strömungsrichtung 4 abgewandten Endes.
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Während in den 1 bis 4 und 6 bis 8 der Antriebsmotor 5 frei liegt und damit die Stirnfläche 13 der Einrichtung 3 über ihre ganze Fläche geschlossen ausgebildet ist, weist die Einrichtung 3 in 5 auf der dem Radialventilator 2 zugewandten Stirnfläche 13 eine Ausnehmung zur Aufnahme des Antriebsmotors 5 des Radialventilators 2 auf.
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In 9 ist eine Komponente dargestellt, die ein kanalförmiges Gehäuse 1 mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist. Da 9 eine Ansicht entgegen die Strömungsrichtung 4 zeigt, sind die in Strömungsrichtung 4 der jeweiligen Einrichtung 3 vorgelagerten Radialventilatoren 2 nicht erkennbar, sondern werden von der jeweiligen Einrichtung 3 verdeckt. In dem Gehäuse 1 sind vier auf einer Querschnittsebene in dem Gehäuse 1 angeordnete Radialventilatoren 2 angeordnet. Jedem Radialventilator 2 ist eine Einrichtung 3 zugeordnet. Da in dem Gehäuse 1 vier Einrichtungen 3 angeordnet sind, weist der Gehäusequerschnitt vier, theoretische Gehäusequerschnittteilbereiche I–IV auf.
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Jeder dieser vier Gehäusequerschnittteilbereiche I–IV wird in dem vorliegenden Fall durch zwei angrenzende Wandungen 10 des Gehäuses 1 sowie durch zwei virtuelle Grenzen G gebildet. Letztere sind daher nur gestrichelt dargestellt. Jede Einrichtung 3 versperrt bezogen auf ihren zughörigen Gehäusequerschnittteilbereich I bzw. II bzw. III bzw. IV in dem dargestellten Fall etwa zwischen 55 % und 70 % des betreffenden Gehäusequerschnittteilbereiches I bzw. II bzw. III bzw. IV.
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Jede Einrichtung 3 ist in Strömungsrichtung 4 gesehen hinter ihrem zugeordneten Radialventilator 2 angeordnet. In Strömungsrichtung 4 gesehen vor den vier Radialventilatoren 2 ist die Blende 8 angeordnet, die vier Öffnungen 9 für den Durchtritt des Gases zum Ansaugbereich des jeweiligen Radialventilators 2 aufweist.
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Jede Einrichtung 3 ist so in dem Gehäuse 1 angeordnet, dass allseitig ein Abstand zum Gehäuse 1 und der benachbarten Einrichtung 3 besteht. Damit entsteht um jede Einrichtung 3 herum ein umlaufender Freiraum 12 zum Strömen des Gases. Auf diese Weise wird jede Einrichtung 3 allseitig von dem strömenden Gas umströmt. In dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Abstand zwischen zwei Einrichtungen 3 ungefähr dem doppelten Abstand zwischen einer Einrichtung 3 zu der angrenzenden Wandung 10 des Gehäuses 1. In 9 bleiben die Abmessungen jeder Einrichtung 3 in Strömungsrichtung 4 gesehen konstant, so dass damit die Breite des Freiraums 12 in Strömungsrichtung 4 gesehen konstant ist.
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Wie den 9 und 10 zu entnehmen ist, ist in den Bereichen E, die sich in einer Ecke befinden, der Abstand ein wenig größer als in dem zwischen zwei Bereichen E befindlichen Bereich S. Selbstverständlich kann auch im Bereich E der Abstand identisch sein mit dem Abstand im Bereich S, wenn beispielsweise die Ecken des Gehäuses 1 abgerundet ausgebildet sind.
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In 11 ist eine erfindungsgemäße Komponente dargestellt, die ein rundes Gehäuse 1 und eine runde Einrichtung 3 aufweist. Infolgedessen hat der Freiraum 12 an jeder Stelle die gleiche Breite.
