DE3707906A1 - Geblaese - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebläse, insbesondere Zentrifu­ galgebläse, mit einem Gebläsegehäuse und einem in dem Gebläsegehäuse drehbar angeordneten Gebläserad, wobei das Gebläsegehäuse einen Einlaß aufweist, wobei das Gebläsegehäuse eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine Mehrzahl von zwischen den Seitenwänden angeordneten Gebläseflügeln aufweist, wobei die erste Seitenwand des Gebläserades ei­ nen Einlaß aufweist und der Einlaß zusammen mit dem im Gebläsegehäuse ausgebildeten Einlaß einen in das Gebläserad führenden Strömungsweg bildet und wobei jeder Gebläseflügel auf einer Schwenkachse angeordnet und innerhalb eines vorgegebenen Schwenkbereichs um die Schwenkachse schwenkbar und so die Steigung des im Gebläserad angeordneten Gebläse­ flügels über das Maß der Schwenkung des Gebläseflügels um die Schwenk­ achse einstellbar ist bzw. eine Vorrichtung zur Änderung der Steigung von Gebläseflügeln eines Gebläses, vorzugsweise eines Zentrifugalgeblä­ ses, wobei das Gehäuse ein Gebläsegehäuse und ein in dem Gebläsegehäu­ se drehbar angeordnetes Gebläserad mit einer Seitenwand und einer Mehr­ zahl von um Schwenkachsen schwenkbar angeordneten Gebläseflügeln auf­ weist bzw. ein Verfahren zur Einstellung der Steigung der Gebläseflü­ gel eines Gebläses, vorzugsweise eines Zentrifugalgebläses. Wesent­ lich ist dabei, daß die Einstellung der Gebläseflügel unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Gebläserades bei arbeitendem Gebläse mög­ lich sein sollte.

Luftsysteme mit veränderlichem Luftfördervolumen (variable air volume system = VAV-System) werden als Luftzuführsysteme bei der Luftkonditio­ nierung kompletter Gebäude eingesetzt. Über eine große zentrale Luft­ versorgungseinheit werden voneinander entfernte Gebäudebereiche mit erwärmter oder gekühlter Primärluft versorgt. In jedem dieser Gebäude­ bereiche ist jeweils einem Raum oder einem Bereich ein Luftverteiler­ kasten zugeordnet. Der Luftverteilerkasten spricht auf die in dem Raum oder Bereich herrschende Temperatur an und ändert zur Temperaturrege­ lung das in den Raum zu fördernde Volumen konditionierter Luft. Im Ge­ gensatz zur individuellen Temperaturregelung einzelner Räume durch Mischen erwärmter und gekühlter Luft erreicht man mit VAV-Systemen eine erhebliche Energieeinsparung durch Änderung des in jeden Raum zu fördern­ den Volumens konditionierter Luft entsprechend des örtlichen Bedarfs. Die im Herzen eines VAV-Systems befindliche große zentrale Luftversorgungs­ einheit verursacht einem Gebäudebesitzer sowohl erhebliche Anschaffungs­ kosten als auch bezüglich des Energieverbrauchs unmittelbar Betriebs­ kosten. Daher sind Verbesserungen der Technologie von in zentralen Luft­ versorgungseinheiten eingesetzten Zentrifugalgebläsen sowohl bezüglich der Gebläseleistung als auch bezüglich einer Minderung der Anschaffungs­ kosten verdienstvolle und bedeutsame Fortschritte auf dem Gebiet der Luftkonditionierung.

Zur Änderung der Gebläseleistung gibt es bereits verschiedene Modula­ tionsmethoden. Sobald es die Belastung des Luftsystems zuläßt, wird da­ bei der Energieverbrauch des Gebläses durch Drosselung und/oder Regu­ lierung des Gebläsebetriebes reduziert. Diese Modulationsmethoden er­ fordern den Einsatz von Luftsystemen mit folgenden Vorrichtungen:

• 1. Luftschieber,
• 2. Einlaßleitschaufeln,
• 3. Wirbelstromkupplungen,
• 4. Riemenantriebe für veränderliche Geschwindigkeiten und
• 5. Wechselstrominverter.

Diese Vorrichtungen regeln zur Minimierung des Energie­ verbrauchs des Gebläsemotors irgendwie den Betrieb des Zentrifugalge­ bläses. Bei manchen Modulationsmethoden ist die Gebläsegeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Belastung des Luftsystems änderbar, bei ande­ ren Modulationsmethoden ist bei Gebläsebetrieb mit konstanter Gebläse­ geschwindigkeit die Belastung des Gebläses verringerbar. Die Auswahl einer bestimmten Modulationsmethode zur Änderung der Gebläseleistung in einem bestimmten VAV-System hängt von vielen Faktoren ab. Zu diesen Faktoren gehören u. a. die Größe des Luftsystems, die Betriebsbedin­ gungen des Gebläses und des Luftsystems, die Verteilung der Last, der Typ des Gebläses (z. B. Gebläse mit vorwärts gekrümmten, rückwärts ge­ neigten oder tragflächenförmigen Gebläseflügeln), der Wartungsbedarf, der Raumbedarf und die Kosten.

Das übergeordnete Ziel bei der Modulation der Gebläseleistung liegt zur Minimierung der Energie- und Anschaffungskosten eines Luftsystems in der an den örtlichen Bedürfnissen orientierten Förderung lediglich des erforderlichen Volumens konditionierter Luft. Wird den Anschaffungs­ kosten größte Bedeutung zugemessen, so stellt der Einsatz von Einlaß­ leitschaufeln in Verbindung mit vorwärts gekrümmten Gebläseflügeln die zu bevorzugende und wirtschaftlichste Modulationsmethode dar. Mechanismen von Einlaßleitschaufeln sind für sich aus der US-PS 41 77 007 bekannt. Die Änderung der Gebläseleistung ist mit Einlaßleitschaufeln relativ einfach erreichbar. Einlaßleitschaufeln sind jedoch nur grob einstell­ bar und dabei teuer. Die Einlaßleitschaufeln ändern die Belastung ei­ nes Gebläses, indem sie der in das Gebläse geleiteten Luft einen Spin bzw. einen Wirbel in Drehrichtung des Gebläserades verleihen. Der Effekt des Spins bzw. Wirbels liegt in einer Entlastung der Gebläseflügel. Da­ bei wird das durch das Gebläse förderbare Luftvolumen verringert. Dies wiederum verringert die zum Antrieb des Gebläserades erforderliche Leistung. Obwohl die Modulation der Gebläseleistung mittels Einlaßleit­ schaufeln die derzeit bevorzugte Methode ist, weist der Einsatz von Einlaßleitschaufeln sowohl deren Wirksamkeit als auch deren Attrakti­ vität schmälernde Nachteile auf. Ein erster Nachteil des Einsatzes von Einlaßleitschaufeln liegt in deren großen bzw. sperrigen Abmessungen und in deren Anordnung im Bereich des Einlasses oder direkt in dem Ein­ laß des Zentrifugalgebläses. Die Anordnung der Einlaßleitschaufeln im Bereich des Gebläseeinlasses stellt bei Höchstbelastung des Luftsystems für den Luftstrom ein Hindernis dar. Bei geringer Belastung "lecken" zahlreiche Einlaßleitschaufelmechanismen und ermöglichen somit den Durchlaß einer erheblichen Menge nicht benötigter Luft in das Gebläse­ gehäuse. Diese zusätzliche Luftmenge erhöht lediglich die Belastung des Gebläses, hat jedoch bezüglich der Gebäudeklimatisierung keine Bedeu­ tung. Desweiteren verringert sich mit abnehmendem Luftbedarf auch die Wirksamkeit der Einlaßleitschaufeln bezüglich der Änderung der Gebläse­ belastung. Obwohl Einlaßleitschaufeln mechanisch relativ einfach und zuverlässig sind, gehören diese Mechanismen nicht zum festen Bestand­ teil des Zentrifugalgebläses. Einlaßleitschaufeln und deren Betätigungs­ mechanismen sind nämlich bei der Anbringung und beim Einbau im Gebläse, insbesondere in Gebläsen mit engen Gebläsekammern und Bereichen, problem­ behaftet und werden daher oft außerhalb des Gebläsegehäuses angeordnet.

Eine Lösung des Problems bei der Gebläsemodulation liefert die bis zum An­ meldetag der vorliegenden Patentanmeldung jedoch noch nicht durchführbare Änderung der Flügelsteigung oder Änderung des Auftreffwinkels des Luft­ stromes auf die Gebläseflügel eines Gebläserades eines Zentrifugalge­ bläses bei arbeitendem Gebläse. Die Modulation eines Gebläses durch Än­ derung bzw. Einstellung der Flügelsteigung bietet alle Vorteile des Einsatzes von Einlaßleitschaufeln und verbessert dabei einige dort auf­ tretende Nachteile. Bedeutsam ist die überragende Entlastungscharakte­ ristik von Gebläsen mit einstellbarer Flügelsteigung der Gebläseflügel. In einem Gebläse mit einstellbarer Flügelsteigung der Gebläseflügel ist das Gebläse aufgrund einer durch Erhöhung der Flügelsteigung bzw. Ver­ größerung des Anstellwinkels der Gebläseflügel hervorgerufenen Ände­ rung in der aerodynamischen Charakteristik des Gebläserades entlastbar. Bei Entlastung des Gebläses führt eine Verringerung des von dem Gebläse förderbaren Luftvolumens und des im System herrschenden statischen Drucks zu einer entsprechenden Verringerung der zum Antrieb des Geblä­ ses erforderlichen Leistung. Somit läßt sich in VAV-Systemen der Ge­ bläsebetrieb bei vorgegebener Belastung zur Minimierung des Energiebe­ darfs optimal auf das erforderliche Luftvolumen und den erforderlichen statischen Druck abstimmen. Im Vergleich zur Modulation der Gebläse­ leistung mittels Einlaßleitschaufeln bieten Gebläse mit einstellbarer Flügelsteigung der Gebläseflügel eine wirksame Modulation über einen größeren Bereich zu fördernder Luftvolumina. Im experimentellen Ver­ gleich von Gebläsen mit Einlaßleitschaufeln und Gebläsen mit einstell­ baren Flügelsteigungen benötigten letztere nahezu ein Drittel weniger Energie. Obwohl die Vorteile der Modulation der Gebläseleistung durch einstellbare Flügelsteigungen der Gebläseflügel bereits erkannt waren, gab es bisher kein Gebläse, bei dem die Einstellung der Flügelsteigun­ gen der Gebläseflügel einfach, preiswert und zuverlässig erreichbar ist. Beim Einsatz eines auf das Klima bestimmter Räume eines Gebäudes stän­ dig ansprechenden bzw. das Klima bestimmter Räume eines Gebäudes stän­ dig überwachenden und regelnden VAV-Systems ist die Einstellbarkeit der Flügelsteigung der Gebläseflügel eines Zentrifugalgebläses bei ar­ beitendem Gebläse Voraussetzung für den Einsatz einer solchen Gebläse­ modulation.

Das bisherige Fehlen eines betriebsfähigen Zentrifugalgebläses mit ein­ stellbarer Flügelsteigung geht in erster Linie auf extrem hohe Drehzah­ len und auf auf die Gebläseflügel bei arbeitendem Gebläse wirkende Zentri­ fugalkräfte zurück. Bei relativ großen Zentrifugalgebläsen werden Dreh­ zahlen bis zu 3000 U/min und Kräfte bis zu 2400 G erreicht. Ein Zen­ trifugalgebläse und die in einem Zentrifugalgebläse wirkenden Kräfte unterscheiden sich gänzlich von anderen Gebläsetypen wie z. B. von einem Axialgebläse mit Leitschaufeln und den dort wirkenden Kräften. Desweite­ ren erfordert die Einstellbarkeit der Steigung der Gebläseflügel in einem Zentrifugalgebläse einen im Vergleich zur Bewegbarkeit der Gebläseflügel in einem Axialgebläse gänzlich anderen Aufbau und bringt andersartige Fertigungsprobleme mit sich. Das liegt in erster Linie an Unterschieden in der örtlichen Anordnung und in der Befestigung der Gebläseflügel an den sonstigen drehbaren Bereich des Gebläses. Aus den US-PS 5 09 143, 11 80 587, 23 61 007 und jüngst aus der US-PS 41 39 330 sind erste Ver­ suche zur Einstellbarkeit der Flügelsteigung von Gebläseflügeln in Zen­ trifugalgebläsen bekannt. Die voranstehenden US-Patentschriften offenbaren zwar Zentrifugalgebläse oder Lüfter mit einstellbarer Flügelsteigung der Gebläseflügel, jedoch ist dabei die Flügelsteigung der Gebläseflügel lediglich bei stehendem Gebläse einstellbar. Bei arbeitendem Gebläse sind die Flügelsteigungen dieser Gebläseflügel nicht einstellbar. Des weiteren ist bei einigen der aus den zuvor genannten Patentschriften offenbarten Gebläsen die Flügelsteigung der Gebläseflügel lediglich in diskreten Schritten einstellbar bzw. änderbar. Eine stufenlose Einstellung der Flügelsteigung der Gebläseflügel über den gesamten Schwenkbereich der Gebläseflügel ist dabei nicht möglich. Somit sind die aus den obengenann­ ten Patentschriften bekannten Methoden zur Gebläsemodulation zur Anwendung in den Luftstrom bzw. das zu fördernde Luftvolumen und den Gebläsebetrieb bei arbeitendem Luftsystem zum Erhalt eines hohen Wirkungsgrades ständig überwachenden und modulierenden VAV-Systemen völlig ungeeignet. Diese Situation wird bestätigt und durch das Standardwerk "Ventilatoren" von Eck, 5. Aufl., Springer-Verlag 1972, wo zu "Radial-Ventilatoren" auf Sei­ te 348 darauf hingewiesen wird, es gebe bei Axialgebläsen einen ziemlichen Vorsprung vor Radialgebläsen, da bei diesen die Schaufelverdrehung prin­ zipiell zwar auch durchführbar, aber wegen konstruktiver Schwierigkeiten wenig verwendet werden könne.

Des weiteren sind Modulationsmethoden bekannt, bei denen durch im Gebläse­ betrieb entstehende und auf die Gebläseflügel wirkende Zentrifugalkräfte entweder die Form der Gebläseflügel eines Zentrifugalgebläses verändert oder die Lage der Gebläseflügel derart beeinflußt wird, daß sich der in das Zentrifugalgebläse hinein und durch das Zentrifugalgebläse hindurch führende Luftstrom bzw. das zu fördernde Luftvolumen ändert. Beispiele zu diesen Modulationsmethoden sind aus den US-PS 37 82 853 und 39 01 623 bekannt. Beide Druckschriften offenbaren jedoch keine bestimmte Regulierung bzw. Einstellung der Position der Gebläseflügel. Die Posi­ tion der Gebläseflügel ergibt sich hierbei lediglich als Funktion der bei bestimmten Drehgeschwindigkeiten des Gebläserades auf die Gebläse­ flügel wirkenden Zentrifugalkräfte.

Zur Gebläsemodulation ist schließlich noch die Verwendung einer einstell­ baren Flügelhinterkantenklappe in Verbindung mit einer feststehenden Flügelvorderkante bekannt. Solche Mechanismen zur Betätigung von Flügel­ klappen sind kompliziert im Aufbau und entsprechend teuer. Die auf die Flügelhinterkantenklappen wirkenden Kräfte und die daraus resultieren­ den örtlich auftretenden Spannungen sind so groß, daß sie beim Einsatz eines solchen Mechanismus in Zentrifugalgebläsen mit hoher Drehzahl nicht akzeptabel sind. Daher besteht Bedarf an einer Vorrichtung zur Einstellung der Steigung von Gebläseflügeln eines Zentrifugalgebläses. Durch den Einsatz einer solchen Vorrichtung sollen zur Verhinderung nicht akzeptabler Vibrationen und Betriebsgeräusche des Gebläses be­ stimmte im Betrieb auftretende Spannungen nicht überschritten werden und eine bestimmte Steifheit des Gebläserades erhalten bleiben.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse, insbesondere ein Zentrifugalgebläse mit einstellbarer Steigung der Ge­ bläseflügel bzw. eine Vorrichtung zur Einstellung der Steigung der Ge­ bläseflügel eines Gebläses, insbesondere eines Zentrifugalgebläses, bzw. ein Verfahren zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel eines Gebläses, insbesondere eines Zentrifugalgebläses, zu schaffen. Die Stei­ gung der Gebläseflügel soll dabei im Gebläsebetrieb, d. h. bei drehen­ dem Gebläserad, einstellbar sein. Der Aufbau des Zentrifugalgebläses soll den Einsatz einstellbarer Gebläseflügel erleichtern. Desweiteren soll ein Luftsystem mit veränderlichem Luftfördervolumen geschaffen werden, bei dem die Gebläsemodulation durch Einstellung der Steigung der Gebläseflügel der die konditionierte Luft in das Luftsystem för­ dernden Luftversorgungseinheit erreichbar ist. Schließlich soll ein mit einstellbaren Gebläseflügeln versehenes Zentrifugalgebläse geschaffen werden, das zur Verhinderung nicht akzeptabler Betriebsgeräusche und zur Vermeidung unzulässiger Spannungen während des Gebläsebetriebes ei­ ne ausreichende Festigkeit und Steifheit aufweist.

Das erfindungsgemäße Gebläse, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe ge­ löst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung zur Ein­ stellung der im Schwenkbereich der Gebläseflügel liegenden beliebigen Steigung der Gebläseflügel vorgesehen und mittels der Stellvorrichtung die Steigung der Gebläseflügel durch gesteuertes Schwenken um ihre Schwenkachsen auf jede im Schwenkbereich der Gebläseflügel liegende Steigung bei drehendem Gebläserad, unabhängig von dessen Drehgeschwin­ digkeit, einstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine relativ zum Gebläse­ rad bewegbare Nabe vorgesehen ist, daß die Bewegung der Nabe unabhängig davon ist, ob das Gebläserad dreht oder stillsteht, daß zur Umwandlung einer Bewegung der Nabe in eine Schwenkung der Gebläseflügel relativ zum Gebläserad eine Wandelvorrichtung vorgesehen ist, daß eine eine Be­ wegung der Nabe relativ zum Gebläserad bei drehendem Gebläserad verur­ sachende Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen ist und daß der Einfluß der die Bewegung der Nabe verursachenden Kraftübertragungsvorrichtung auf die Bewegung der Nabe unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Gebläserades ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung der Steigung der Gebläse­ flügel eines Gebläses, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Einwirken einer axial zur Drehachse eines Geländerades wirken­ den Kraft durch eine Seitenwand des Gebläserades hindurch in das Innere des Gebläserades -
• - Umformen der axial wirkenden Kraft im Inneren des Gebläserades in eine Drehbewegung relativ zum Gebläserad -
• - Übertragen der Drehbewegung auf die Gebläseflügel des Gebläse­ rades zur Einstellung der Flügelsteigung der Gebläseflügel -

mit dem Ergebnis, daß die Einstellung der Gebläseflügel unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Gebläserades bei arbeitendem Gebläse erfolgt.

Wesentlich ist dabei der Einsatz einer Vorrichtung zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel bei arbeitendem Gebläse. Diese Vorrichtung wandelt eine bezüglich der Antriebswelle des Gebläserades axiale Bewe­ gung in eine Drehbewegung und schließlich in eine die Steigung der Ge­ bläseflügel ändernde radiale Bewegung um.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine bezüglich der Antriebswelle des Gebläserades axial bewegliche, außerhalb des Gebläsegehäuses und/ oder außerhalb des innerhalb des Gebläsegehäuses gelegenen Gebläsera­ des angeordnete und auch dort befestigte Jochmechanik auf. Die Jochme­ chanik weist einen äußeren nicht drehbaren Betätigungsring und eine innere drehbare Lagerhalterung auf. Zwischen dem Betätigungsring und der Lagerhalterung ist ein Drucklager ausgebildet. Die Antriebswelle des Gebläserades erstreckt sich durch die innere drehbare Lagerhalterung der Jochmechanik hindurch, berührt jedoch die Lagerhalterung nicht. Da­ her ist die Jochmechanik unabhängig von der Antriebswelle des Gebläse­ rades bezüglich der Antriebswelle des Gebläserades axial bewegbar. Auf gleiche Weise ist innerhalb des Gebläserades ein drehbarer Mitnehmer­ ring ausgebildet. Die Antriebswelle des Gebläserades erstreckt sich durch den Mitnehmerring hindurch, hat jedoch mit dem Mitnehmerring kei­ nen Kontakt. Der Mitnehmerring weist einen an ihm befestigten Nocken­ stößel auf, dessen Aufgabe später noch beschrieben wird.

Die Jochmechanik und der Mitnehmerring sind zur gemeinsamen Bewegung durch eine Reihe parallel zur Antriebswelle des Gebläserades ausgebil­ deter Betätigungsstangen miteinander verbunden. Die Betätigungsstangen sind sowohl mit der inneren drehbaren Lagerhalterung der Jochmechanik als auch mit dem innerhalb des Gebläserades drehbar angeordneten Mit­ nehmerring verbunden. Die Betätigungsstangen erstrecken sich durch die erste Seitenwand des Gebläserades hindurch und sind in Laufbüchsen oder Radiallagern gelagert. Somit werden die Betätigungsstangen von dem dreh­ baren Gebläserad getragen und verursachen ihrerseits eine Drehung der drehbaren Lagerhalterung der Jochmechanik und des drehbaren Mitnehmer­ ringes. Die drehbare Lagerhalterung der Jochmechanik und der drehbare Mitnehmerring drehen mit gleicher Geschwindigkeit wie das Gebläserad.

Sogar bei üblichen Betriebsgeschwindigkeiten des Gebläserades sind die Betätigungsstangen auf axiale Bewegung der Jochmechanik hin durch die erste Seitenwand des Gebläserades hindurch leicht bewegbar. Dies liegt daran, daß die innere drehbare Lagerhalterung der Jochmechanik, das Ge­ bläserad, die Betätigungsstangen und der Mitnehmerring alle mit gleicher Geschwindigkeit drehen. Die axiale Bewegung der Jochmechanik und die daraus resultierende axiale Bewegung des Mitnehmerringes verursachen eine identische axiale Bewegung der zuvor bereits erwähnten und am Mit­ nehmerring befestigten Nockenstößel. Die innerhalb des Gebläserades aus­ gebildete Nabe bzw. Hohlnabe dreht ebenfalls zuammen mit dem Gebläse­ rad. Die Hohlnabe ist sowohl mit den drehbaren Teilen des Gebläserades als auch zur Drehung relativ zum Gebläserad und zur Antriebswelle des Gebläserades drehbar ausgebildet. Die Drehung der Hohlnabe erfolgt un­ abhängig davon, ob das Gebläserad dreht oder nicht. In der Hohlnabe sind die Nockenstößel des Mitnehmerringes aufnehmende Diagonalschlitze ausgebildet. Axiale Bewegungen des Mitnehmerringes und der am Mitneh­ merring ausgebildeten Nockenstößel drehen die Hohlnabe relativ zum Ge­ bläserad, unabhängig davon, ob das Gebläserad dreht oder nicht. Die axiale Bewegung der Nockenstößel in den Diagonalschlitzen einer bereits drehenden Hohlnabe bewirkt somit eine Relativbewegung der Hohlnabe zu den sonstigen Teilen des drehenden Gebläserades. Diese Relativbewegung der Hohlnabe ist somit eine über die Drehung des Gebläserades hinaus­ gehende zusätzliche Drehung. Das Maß der Drehung der Hohlnabe relativ zur Drehung des Gebläserades entspricht direkt dem von der Drehgeschwin­ digkeit des Gebläserades unabhängigen Maß der Axialbewegung der Joch­ mechanik. Jeder Gebläseflügel des Gebläserades ist zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel innerhalb des Gebläserades schwenkbar auf einer Schwenkachse angeordnet. Jeder einzelne Gebläseflügel ist über Betätigungshebel mit der Hohlnabe verbunden. Die axiale Bewegung der Nockenstößel und die daraus resultierende Drehung der Hohlnabe relativ zum Gebläserad führt daher zu einer Bewegung der Betätigungshebel und zu einem Schwenken eines jeden Gebläseflügels um seine Schwenkachse. Dadurch läßt sich die Steigung der Gebläseflügel innerhalb des Geblä­ serades sogar bei arbeitendem Gebläse, d. h. bei Betriebsgeschwindig­ keiten des Gebläserades einstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die lediglich bevorzugten Ausführungsbeispiele darstellende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Querschnitt entlang der Linie 1-1 aus Fig. 2 ein erfin­ dungsgemäßes Gebläse mit den Gebläseflügeln in Öffnungsstel­ lung,

Fig. 2 in einer Seitenansicht, teilweise weggebrochen, ein Gebläserad,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 4 im Schnitt entlang der Linie 3-3,

Fig. 4 in einer Seitenansicht, teilweise weggebrochen, das erfindungs­ gemäße Gebläserad mit den Gebläseflügeln in Schließstellung,

Fig. 5 im Querschnitt, vergrößert, eine Betätigungsvorrichtung zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel bei geöffneten Ge­ bläseflügeln gemäß der Darstellung in Fig. 1,

Fig. 6 im Querschnitt, vergrößert, die Betätigungsvorrichtung zur Ein­ stellung der Steigung der Gebläseflügel bei geschlossenen Ge­ bläseflügeln gemäß der Darstellung in Fig. 3,

Fig. 7 in perspektivischer Darstellung den Gegenstand aus Fig. 5,

Fig. 8 in perspektivischer Darstellung den Gegenstand aus Fig. 6,

Fig. 9 in einer Seitenansicht eine Jochmechanik der Betätigungsvorrich­ tung,

Fig. 10A, 10B, 11A und 11B schematisch Gebläseflügel mit Tragflächenprofil,

Fig. 12 bis 15 schematisch Befestigungsvorrichtungen für um ihre Schwenkachsen schwenkbare Gebläseflügel,

Fig. 16 schematisch, das erfindungsgemäße Luftsystem mit veränder­ lichem Luftfördervolumen und

Fig. 17 und 18 schematisch, zwei alternative Anordnungen der um ihre Schwenk­ achse schwenkbaren Gebläseflügel, wobei die Betätigungshebel der Gebläseflügel außerhalb des Gebläserades angeordnet sind.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Zentrifugalgebläse 10 mit einem innerhalb eines Gebläsegehäuses 14 angeordneten Gebläserad 12. In einer Seiten­ wand 18 des Gebläsegehäuses 14 ist ein Einlaß 16 ausgebildet. Durch den Einlaß 16 strömt konditionierte Luft in das Gebläsegehäuse 14. Ge­ mäß vorangegangener Erläuterungen ist das Zentrifugalgebläse 10 bei Höchstbelastung um so leistungsfähiger, je unversperrter der Ein­ laß 16 ist. Das Gebläserad 12 ist innerhalb des Gebläsegehäuses 14 drehbar auf einer von einem Motor 22 angetriebenen Antriebswel­ le 20 angebracht. Das Gebläserad 12 weist eine Mehrzahl von Gebläse­ flügeln 24 auf. Jeder Gebläseflügel 24 ist zwischen einer ersten Sei­ tenwand 26 und einer zweiten Seitenwand 28 des Gebläserades 12 schwenk­ bar auf einer Schwenkachse 30 angeordnet. Fig. 3 zeigt am besten die schwenkbare Anordnung der Gebläseflügel 24 auf den in den Schwer­ punkten der Gebläseflügel 24 verlaufenden Schwenkachsen 30. Die zweite Seitenwand 28 des Gebläserades 12 weist einen ringförmigen Einlaß 32 auf. Der Einlaß 32 bildet zusammen mit dem Einlaß 16 des Ge­ bläsegehäuses 14 einen wirkungsvollen und im wesentlichen unversperr­ ten Strömungskanal. Durch den Strömungskanal ist Luft in das Gebläse­ rad 12 förderbar. Obwohl das Gebläsegehäuse 14 in der Zeichnung als typisches Gehäuse eines Schneckengebläses dargestellt ist, lassen sich das erfindungsgemäße Gebläserad 12 und die erfindungsgemäße Vorrich­ tung zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel 24 ebenso in ei­ nem Kastengehäuse oder Steckgehäuse anordnen. Die Namen dieser nicht dem Gehäusetyp eines herkömmlichen Schneckengehäuses entsprechenden Gehäusetypen deuten auf eine im wesentlichen kastenförmige Ausgestal­ tung der die Gebläseräder von Zentrifugalgebläsen aufnehmenden Geblä­ segehäuse hin. Das Gebläserad 12 baut bei solchen Gebläsen im Geblä­ segehäuse einen statischen Druck auf. Dieser Druck fördert Luft an ein Luftsystem.

Die in den Fig. 6 bis 9 dargestellte erste Seitenwand 26 des Gebläse­ rades 12 weist einen auf der Antriebswelle 20 angeordneten und zusam­ men mit der Antriebswelle 20 drehbaren Befestigungsnabenteil 34 auf. Der Befestigungsnabenteil 34 trägt innerhalb des Gebläsegehäuses 14 das Gebläserad 12. Der Befestigungsnabenteil 34 ist mit der Antriebs­ welle 20 fest verkeilt. Es sind jedoch auch andere Befestigungsarten, z. B. Befestigung über Keilnuten, mittels Aufschrumpfung oder durch Schweißen bzw. Hartlöten denkbar. Folglich dreht sich der Befestigungs­ nabenteil 34 zusammen mit dem Gebläserad 12 mit der vom Motor 22 ver­ ursachten Drehung der Antriebswelle 20. Außerhalb des Gebläserades 20 und im bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auch außerhalb des Gebläsegehäuses 14 ist eine Jochmechanik 36 vorgesehen. Die Jochmechanik 36 weist einen nicht drehbaren Betätigungsring 38 (nicht drehbarer Teil 38) und eine drehbare Lagerhalterung 40 (drehbarer Teil 40) auf. Die Lagerhalterung 40 ist über ein Drucklager 42 im Be­ tätigungsring 38 drehbar angeordnet. Zwischen der Antriebswelle 20 und der Lagerhalterung 40 ist ein Spalt ausgebildet. Dies zeigt, daß zwischen der Antriebswelle 20 und der Jochmechanik 36 kein direkter Kontakt be­ steht.

Durch die Lagerhalterung 40 und den an der ersten Seitenwand 26 des Gebläserades 12 angeordneten Befestigungsnabenteil 34 hindurch er­ strecken sich mehrere Betätigungsstangen 46. Die Betätigungsstangen 46 ragen verschiebbar durch den an der ersten Seitenwand 26 des Gebläse­ rades 12 angeordneten Befestigungsnabenteil 34 und in dem Befestigungs­ nabenteil 34 vorgesehene, als Führungskörper ausgebildete Lager 48 und erstrecken sich durch die Lager 48 in das Innere des Gebläserades 12. Die mit der Lagerhalterung 40 der Jochmechanik 36 verbundenen Bereiche der Betätigungsstangen 46 sind relativ zur Lagerhalterung 40 nicht be­ wegbar. Fig. 5 und 6 zeigen am besten, daß diese Bereiche der Betäti­ gungsstangen 46 mit einem Gewinde versehen sind und von Gegenmuttern 50 in ihrer Lage gehalten werden. Die in das Innere des Gebläserades 12 ra­ genden Bereiche der Betätigungsstangen 46 erstrecken sich in in einem Mitnehmerring 54 ausgebildete Bohrungen. Die in dem Mitnehmerring 54 ausgebildeten Bohrungen können mit einem Innengewinde und die sich in das Gebläserad 12 hinein erstreckenden Bereiche der Betätigungsstan­ gen 46 entsprechend mit einem Außengewinde versehen sein, so daß diese Bereiche der Betätigungsstangen 46 in die im Mitnehmerring 54 ausgebil­ deten Bohrungen einschraubbar sind. Der Mitnehmerring 54 weist min­ destens einen, vorzugsweise zwei, Nockenstößel 56 auf. Fig. 5 und 6 lassen einen Spalt 52 zwischen dem Mitnehmerring 54 und der Antriebs­ welle 20 erkennen. Dadurch ist der Mitnehmerring 54 axial bezüglich der Antriebswelle 20 bewegbar, ohne diese zu berühren. Gemäß späterer Er­ läuterungen ruft die axiale Bewegung der Jochmechanik 36 eine entspre­ chende Bewegung der Betätigungsstangen 46 durch die als Führungskörper ausgebildeten Lager 48 des Betätigungsnabenteils 34 und somit eine iden­ tische axiale Bewegung des Mitnehmerringes 54 und der Nockenstößel 56 im Gebläserad 12 hervor.

Innerhalb des Gebläserades 12 ist eine Hohlnabe 58 drehbar gelagert. Fig. 5 zeigt die Lagerung der Hohlnabe 58 durch ein Rollenlager 60. Das Rollenlager 60 ist an dem Befestigungsnabenteil 34 befestigt. Die Fig. 7 und 8 zeigen am besten, daß die Hohlnabe 58 zur Führung jedes Nockenstößels 56 des Mitnehmerringes 54 jeweils einen Diagonal­ schlitz 62 aufweist. Die Nockenstößel 56 sind in den Diagonalschlitzen 62 geführt und die axiale Bewegung der Jochmechanik 36 führt zu einer ent­ sprechenden axialen Bewegung der Nockenstößel 56. Die axiale Bewegung der Nockenstößel 56 führt ihrerseits zu einer Drehung der auf dem Rol­ lenlager 60 gelagerten Hohlnabe 58 relativ zum Gebläserad 12. Daher kann man die Nockenstößel 56 als Antriebselemente der Hohlnabe 58 be­ zeichnen. Aufgrund der Lagerung der Hohlnabe 58 in einem Rollenlager 60 erfolgt die Drehung der Hohlnabe 58 leicht und nach Überwindung des nur geringen Rollwiderstandes. In den Fig. 1 bis 6 ist die Hohlnabe 58 mit jeweils um eine Schwenkachse schenkbaren Betätigungshebeln 64 ausge­ stattet. Die Betätigungshebel 64 sind im wesentlichen als flache, stäbchenähnliche Bauteile ausgebildet und liegen ihrer Länge nach pa­ rallel zur inneren Oberfläche der ersten Seitenwand 26 des Gebläsera­ des 12. Jeder einzelne Betätigungshebel 64 ist jeweils auf einer Seite eines jeden Gebläseflügels 24 schwenkbar befestigt, so daß das durch axiale Bewegung der Nockenstößel 56 hervorgerufene Drehen der Hohl­ nabe 58 eine im wesentlichen radiale Bewegung der Betätigungshebel 64 bewirkt und so ein Schwenken der Gebläseflügel 24 um ihre Schwenkachsen 30 erzeugt. Die Schwenkachse 30 jedes Gebläseflügels 24 liegt vorzugs­ weise in dessen Schwerpunkt. Nach dem Schwenken der Gebläseflügel 24 ist die Steigung der Gebläseflügel 24 um den Schwerpunkt jedes Geblä­ seflügels 24 verändert. Die Betätigungshebel 64 stören die in das Ge­ bläserad 12 hinein- und durch das Gebläserad 12 hindurchströmende Luft nicht. Der Betätigungsvorrichtung der Gebläseflügel 24 läßt sich ein nur geringer Druckverlust und eine nur geringe Geräuschentwicklung zu­ schreiben. Die Befestigung der Betätigungshebel 64 sowohl an der Hohl­ nabe 58 als auch an den jeweiligen Gebläseflügeln 24 ist auf konven­ tionelle Art, z. B. mittels Schrauben, bolzen oder mittels irgendeiner das Schwenken der Betätigungshebel 64 sowohl um ihre Anlenkpunkte an der Hohlnabe 58 als auch um ihre Anlenkpunkte an den Gebläseflügeln 24 ermöglichenden Verbindung erreichbar.

Bei arbeitendem Motor 22 treibt das Betätigungsnabenteil 34 das Geblä­ serad 12 an. Dabei werden die Betätigungsstangen 46, die Lagerhalte­ rung 40 der Jochmechanik 36, der Mitnehmerrring 54, die Nockenstößel 56, die Hohlnabe 58, die Betätigungshebel 64 und die Gebläseflügel 24 mit der Drehgeschwindigkeit des Gebläserades 12 angetrieben. Bis auf das Gebläsegehäuse 14 und den Betätigungsring 38 der Jochmechanik 36 dreht bei arbeitendem Gebläse 10 im wesentlichen jedes bisher erörterte Bau­ teil mit gleicher Geschwindigkeit wie das Gebläserad 12. Bei arbeiten­ dem Gebläse 10, insbesondere im stabilen Betriebszustand, wirken auf die drehenden Bauteile des Gebläses 10 nur geringe Relativkräfte. Folg­ lich tritt sogar bei Drehzahlen über 2000 U/min bei einer auf den Be­ tätigungsring 38 der Jochmechanik 36 wirkenden axialen Kraft ein die gleitende Bewegung der Betätigungsstangen 46 durch die als Führungskör­ per ausgebildeten Lager 48 nur geringfügig hemmender Widerstand auf. Die gleitende Bewegung der Betätigungsstangen 46 ruft ihrerseits eine Drehung der Hohlnabe 58 relativ zum Gebläserad 12 hervor und ändert durch Bewegung der Betätigungshebel 64 die Steigung der Gebläseflügel 24.

Dem Einsatz des Rollenlagers 60 zur drehbaren Aufnahme der Hohlnabe 58 zur Drehung relativ zum Befestigungsnabenteil 34 kommt bei der in Rede stehenden Betätigungsvorrichtung eine Schlüsselfunktion zu. Es ist be­ sonders zu beachten, daß bei arbeitendem Gebläse 10 der innere Lauf­ ring des Rollenlagers 60 zusammen mit dem Befestigungsnabenteil 34 mit der Geschwindigkeit des Gebläserades 12 dreht. Solange keine durch Be­ wegung der Nockenstößel 56 in den in der Hohlnabe 58 ausgebildeten Dia­ gonalschlitzen 62 hervorgerufene Drehkraft auf die Hohlnabe 58 wirkt, tritt aufgrund gleicher Drehgeschwindigkeit des inneren und des äußeren Laufringes des Rollenlagers 60 keine Relativbewegung zwischen den Lauf­ ringen des Rollenlagers 60 auf. Dies liegt daran, daß zwischen diesen Bauteilen des Gebläses 10 keine Relativbewegung auftritt, während sich das Gebläserad 12 und alle Bauteile des Gebläserades 12 in einem sta­ bilen Betriebszustand mit ca. 2000 U/min drehen. Sobald eine axiale Kraft an der Jochmechanik 36 und schließlich an den Nockenstößeln 56 angreift, drehen der äußere Laufring des Rollenlagers 60 und die Hohl­ nabe 58 relativ zum inneren Laufring des Rollenlagers 60 und zu den Seitenwänden 26, 28 des Gebläserades 12. Die Drehung hält sich jedoch im Bereich bis maximal 20°. Die von der Drehung der Hohlnabe 58 hervor­ gerufene, im wesentlichen radiale Bewegung der Betätigungshebel 64 ist vergleichbar gering und tritt nur im Rahmen der zur Positionierung der Gebläseflügel 24 notwendigen Bewegung zwischen der in Fig. 2 dargestell­ ten geöffneten Stellung und der in Fig. 4 dargestellten geschlossenen Stellung auf. Die zur Positionierung der Gebläseflügel 24 zwischen ge­ öffneter und geschlossener Stellung erforderliche axiale Bewegung der Jochmechanik 36 ist entsprechend gering. Das Maß der Bewegung der Joch­ mechanik 36 ist in den Fig. 1, 3, 7 und 8 grafisch dargestellt. Die Win­ kel zwischen der zuvor erwähnten geöffneten und geschlossenen Stellung liegen im Bereich zwischen 15° und 30°. Es ist besonders zu betonen, daß sämtliche Relativbewegungen aller das Schwenken der Gebläseflügel 24 bewirkenden Bauteile äußerst gering sind und daß unabhängig davon, ob das Gebläserad 12 dreht oder ob es sich im Gebläsegehäuse 14 in seiner Ruhestellung befindet, die relative Bewegung der das Schwenken der Ge­ bläseflügel 24 verursachenden Bauteile gleich ist. Bei einem 24″-Ver­ suchsgebläse führt eine axiale Bewegung der Jochmechanik 36 von 25,4 mm (1 inch) zu einem Schwenken der Gebläseflügel 24 zwischen der völlig geöffneten und völlig geschlossenen Stellung.

Fig. 10A und 10B zeigen Gebläseflügel 24 mit Tragflächenprofil aus stranggepreßtem Aluminium. Das Profil dieser Gebläseflügel 24 erwies sich in Zentrifugalgebläsen mit einstellbarer Flügelsteigung auch an­ gesichts der Einsatzmöglichkeit anderer, ebenfalls geeignet geformter Gebläseflügel als zu bevorzugendes Profil. Zur Minimierung der beim Drehen auftretenden Belastungen sollten die Gebläseflügel 24 so leicht wie möglich sein. Allerdings sollten die Gebläseflügel 24 auch steif genug sein, um hohen Biegespannungen Stand zu halten. Gebläseflügel 24 könnten alternativ auch aus einer dünnen, metallischen Außenhaut 68 hergestellt sein, die über einen eine Honigwabenstruktur 66 entsprechend den Darstellungen in den Fig. 11A und 11B aufweisenden Kern gespannt ist. Solche Gebläseflügel 24 sind zwar teuer, dafür jedoch ultraleicht und bieten bei der Anwendung in Zentrifugalgebläsen 10 die erforder­ liche Festigkeit und Steifheit. Bei den in den Fig. 11A und 11B dar­ gestellten Gebläseflügeln 24 mit Tragflächenprofil besteht die Honig­ wabenstruktur 66 aus einem in Form des Tragflächenprofils vorgefertig­ ten gitterartigen metallischen Körper. Die metallische Außenhaut 68 des Gebläseflügels 24 mit Tragflächenprofil läßt sich durch jede Art von Hartlöt- oder sonstigen Verbindungstechniken auf die Honigwaben­ struktur 66 aufbringen. In den Fig. 10 und 11 dargestellte Endstücke 70 der Gebläseflügel 24 werden durch Hartlöten, Kleben od. dgl. auf gleiche Weise an dem Rest der Gebläseflügel 24 befestigt. Bezüglich der Montage und der Bewegung der Gebläseflügel 24 haben die Endstücke 70 eine la­ gernde Funktion. Es ist von Bedeutung, daß die Dicke eines Gebläseflü­ gels 24 mit Tragflächenprofil maximal 5 bis 20% und vorzugsweise 9 bis 15% der Tiefe des Gebläseflügels 24 entspricht. Da der Einsatz von Verbundwerkstoffen zunimmt, ist die Herstellung von Gebläseflügeln 24 mit Tragflächenprofil aus Verbundwerkstoffen abzusehen.

Zur Erleichterung der Lagerung und des Schwenkens der Gebläseflügel 24 im Gebläserad 12 sind die Gebläseflügel 24 vorzugsweise um den Schwer­ punkt schwenkbar gelagert. Die Schwenkachsen 30, 72, 78 der Gebläseflü­ gel 24 sind zur Festigung des Gebläserades 12 und zur Versteifung der gesamten Anordnung zwischen den Seitenwänden 26, 28 des Gebläserades 12 starr befestigt. Die Gebläseflügel 24 sind vorzugsweise ähnlich wie in einer der in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Anordnungen befestigt. Die in den Fig. 12 bis 15 dargestellten Anordnungen weisen zur Befesti­ gung der Gebläseflügel 24 jeweils eine hohl ausgebildete Schwenk­ achse 72, 78 auf. Unter dem Gesichtspunkt der Gewichtsreduzierung ist zur Verringerung der bei arbeitendem Gebläse 10 auftretenden Spannung eine hohle Schwenkachse 72, 78 vorzuziehen. Entsprechend den Darstel­ lungen in den Fig. 12 bis 15 ist die das Gewicht des Gebläserades 12 tragende und als "Stützplatte" bezeichnete Seitenwand 26 dicker und stärker als die der Stützplatte gegenüberliegende Seitenwand 28 des Gebläserades 12. Die der Stützplatte gegenüberliegende, den ringförmi­ gen Einlaß 32 zur Zuführung von Luft in das Gebläserad 12 aufweisende Seitenwand 28 wird als "Radwand" bezeichnet. Die Figuren zeigen zusätz­ lich, daß die Seitenwände 26, 28 des Gebläserades 12 in den Befesti­ gungsbereichen der Schwenkachsen 30, 72, 78 der Gebläseflügel 24 ver­ stärkt sind.

Fig. 12 zeigt eine Befestigungsvorrichtung der Gebläseflügel 24. Dabei ist zwischen der Schwenkachse 72 und der Stützplatte eine Preßpassung oder ein Schrumpfsitz vorgesehen. Ein Steckbolzen 74 verbindet die der Stützplatte gegenüberliegende Seite der hohlen Schwenkachse 72 mit der Radwand des Gebläserades 12. Bei der in Fig. 13 gezeigten Befestigungs­ vorrichtung wird über eine Spannvorrichtung 76 eine Passung mit Über­ maß zwischen der Stützplatte und der Schwenkachse 78 verwirklicht. Die hohle Schwenkachse 72 könnte natürlich auch mit der Stützplatte ver­ schweißt oder hartgelötet sein. Die in Fig. 12 und 13 dargestellten Steckbolzen 74 lassen sich mit den hohlen Schwenkachsen 72, 78 eben­ falls hartverlöten. Die in Fig. 14 dargestellte Befestigungsvorrichtung zeigt den Einsatz eines Verbindungsbolzens 80. Durch den Verbindungs­ bolzen 80 ist ohne die Notwendigkeit des Schweißens oder Hartlötens eine hinreichende Festigkeit und Steifheit der Befestigungsvorrichtung erreichbar. Dies beugt einer möglichen Verzerrung oder anderen mit dem Vorgang des Schweißens oder Hartlötens von bestimmten Werkstoffen mit hohen Festigkeiten verbundenen metallurgischen Problemen vor. Fig. 15 zeigt eine Befestigungsvorrichtung mit einem ähnlich verwendeten Bolzen. Während bei der Befestigungsvorrichtung in Fig. 14 der Durchmesser der Achse des Verbindungsbolzens 80 die die Gebläseflügel 24 tragende hohle Schwenkachse fixiert, zeigt die Befestigungsvorrichtung in Fig. 15 den Einsatz eines Absatzstückes 82. Sämtliche in den Fig. 12 bis 15 dar­ gestellten Befestigungsvorrichtungen zeigen ein an die Radwand des Ge­ bläserades 12 angeschweißtes Bauteil. Dieses Bauteil verringert im Be­ reich der die Radwand zur Befestigung der Schwenkachse 72, 78 durchdrin­ genden Bohrungen auftretenden Spannungen. Weiterhin ist erwähnenswert, daß unter Zugrundelegung höherer Kosten jeder Gebläseflügel 24 auf sei­ ner Schwenkachse 30, 72, 78 auch in einem Lager angeordnet sein könnte. Dadurch wäre die bei drehendem Gebläserad 12 zum Schwenken der Gebläse­ flügel 24 erforderliche Kraft verringert. Obwohl die in den Figuren ge­ zeigten Betätigungshebel 64 jeweils auf der Lufteintrittsseite der Schwenkachsen 30, 72, 78 mit den Gebläseflügeln 24 verbunden sind, könn­ ten die Betätigungshebel 64 ebenso auf der Luftaustrittsseite der Ge­ bläseflügel 24 befestigt sein. Die Flügelvorderkante der Gebläseflü­ gel 24 weist jedoch zur schwenkbaren Befestigung des Betätigungshe­ bels 64 eine größere Dicke auf als die Flügelhinterkante.

Fig. 16 zeigt schematisch ein Luftsystem mit veränderlichem Luftförder­ volumen. Ein Gebäude 100 weist mehrere Räume 102 auf. Jeder Raum 102 weist einen an das Luftsystem angeschlossenen Luftverteilerkasten 104 auf. Die Luftverteilerkästen 104 regulieren in Abhängigkeit von der Raumtemperatur individuell das in den jeweiligen Raum 102 zu fördern­ de Volumen konditionierter Luft. Jeder Raum 102 weist gleichermaßen eine Luftrückleitung 106 und einen Sensor 108 auf. Der Sensor 108 er­ mittelt die in dem jeweiligen Raum 102 erforderliche Menge an kondi­ tionierter Luft und übermittelt diese Information sowohl an den dem Raum 102 zugeordneten Luftverteilerkasten 104 als auch an die Regelein­ heit 110 des Luftsystems. Ein Luftkonditionierer 112 ist entweder in­ nerhalb oder außerhalb des Gebäudes 100 vorgesehen. Das aus dem Luftkonditionierer 112 strömende Medium wird zu einem von einem Motor 116 angetriebenen, einstellbare Gebläseflügel aufweisenden Zentrifugalgeblä­ se 114 geleitet. Über die Luftrückleitung 106 wird aus jedem Raum 102 Luft zum Luftkonditionierer 112 zurückgeleitet.

Bei arbeitendem Luftsystem ermitteln die Sensoren 108 den Bedarf an kon­ ditionierter Luft in den jeweiligen Räumen 102. Dieser ermitelte Be­ darf wird an die den jeweiligen Räumen 102 zugeordneten Luftverteiler­ kästen 104 übermittelt. Die Luftverteilerkästen 104 bewirken eine von dem ermittelten Luftbedarf des jeweiligen Raumes 102 abhängige Ände­ rung des in den Raum 102 zu fördernden Luftvolumens. Ebenfalls einsetz­ bare Luftheizstationen sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Von den Luftheizstationen ist erwärmte Luft zu den Luftverteilerkästen 104 förderbar. Dort wird dann die erwärmte Luft mit der von dem Zentrifu­ galgebläse 114 zu den Luftverteilerkästen 104 geförderten konditionier­ ten Luft gemischt. Dadurch läßt sich eine örtliche Erwärmung der von dem Zentrifugalgebläse 114 geförderten Luft erreichen. Der Bedarf an konditionierter Luft wird in jedem Raum 102 des Gebäudes 100 durch die Sensoren 108 ermittelt und der Regeleinheit 110 des Luftsystems über­ mittelt. Die Regeleinheit 110 des Luftsystems weist eine Vorrichtung zum Einwirken einer Kraft auf eine Jochmechanik 118 auf. Dadurch wird das Zentrifugalgebläse 114 hinsichtlich des gesamten Bedarfs an kondi­ tionierter Luft moduliert. Die Jochmechanik 118 wirkt auf die einstell­ baren Gebläseflügel des Zentrifugalgebläses 114 entsprechend der zuvor erörterten Art und Weise.

Die Fig. 7 und 8 zeigen lediglich eine die axiale Bewegung der Jochme­ chanik 36 bewirkende mechanische Vorrichtung. Mit jeder Methode oder je­ der Vorrichtung zur Beaufschlagung des feststehenden Betätigungsrin­ ges 38 mit einer im wesentlichen axial bezüglich der Antriebswelle 20 des Gebläses 10 wirkenden Kraft läßt sich die der Erfindung zugrundelie­ gende Aufgabe lösen. Der Betätigungsring 38 könnte z. B. durch die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Vorrichtung 120 pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch verschoben werden. Desweiteren ist von Bedeutung, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit doppelt breiten, beidseitige Einlässe aufweisenden Gebläserädern einsetzbar ist. Die Jochmechanik könnte dabei in einem zwischen den Gebläseflügelsektionen ausgebildeten Raum oder al­ ternativ außerhalb und abseits eines der Einlässe des Gebläses an­ geordnet sein. Auf jeden Fall könnte die axiale Bewegung der Be­ tätigungsstangen zur Betätigung von mehr als einer Anordnung von Gebläseflügeln eines einfach ausgebildeten Gebläserades ge­ nutzt werden.

Schließlich ist zu erwähnen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel auch außerhalb des Geblä­ serades spiegelverkehrt zu der in der Zeichnung dargestellten Vor­ richtung ausgebildet sein könnte. Bei einer solchen Ausgestaltung wä­ ren die Hohlnabe 58, der Mitnehmerring 54 und die Betätigungshebel 64 zwischen dem Befestigungsnabenteil 34 und der Jochmechanik 36 außer­ halb des Gebläserades 12 angeordnet. Die einzigen erforderlichen Ände­ rungen bezögen sich auf die Anordnung der Gebläseflügel 24. Die Geblä­ seflügel 24 wären fest auf den die Gebläseflügel 24 tragenden Schwenk­ achsen 20, 72, 78 befestigt und die Schwenkachsen 30, 72, 78 wären in in den Seitenwänden 26, 28 des Gebläserades 12 ausgebildeten Lagern oder Laufbuchsen schwenkbar gelagert. Das in Fig. 17 dargestellte zu­ sätzliche Glied 84 könnte außerhalb des Gebläserades 12 mit dem auf der Befestigungsachse 86 angeordneten schwenkbaren Gebläseflügel 24 fest verbunden sein. Der Betätigungshebel 64 wäre dabei an das Ende des zusätzlichen Gliedes 84 und an die Hohlnabe 58 schwenkbar ange­ lenkt. Auf diese Weise hätte ein Drehen der Hohlnabe 58 eine Bewegung des Betätigungshebels 64 zur Folge. Die Bewegung des Betätigungshe­ bels 64 würde ihrerseits eine Bewegung der Befestigungsachse 86 und der Gebläseflügel 24 durch das mit der Befestigungsachse 86 fest ver­ bundene zusätzliche Glied 84 hervorrufen. Der Betätigungshebel 64 könn­ te alternativ durch gemäß Fig. 18 in einer Seitenwand des Gebläsera­ des 12 ausgebildete Diagonalschlitze 88 direkt mit den Gebläseflügeln 24 verbunden sein. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 18 wären entsprechend vorangegangener Beschreibung die Gebläseflügel 24 auf nicht drehbaren hohlen Schwenkachsen 30, 72, 78 drehbar angeordnet.

Claims (26)

1. Gebläse, insbesondere Zentrifugalgebläse, mit einem Gebläsegehäuse und einem in dem Gebläsegehäuse drehbar angeordneten Gebläserad, wobei das Gebläsegehäuse einen Einlaß aufweist, wobei das Gebläsegehäuse ei­ ne erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand und eine Mehrzahl von zwischen den Seitenwänden angeordneten Gebläseflügeln aufweist, wobei die erste Seitenwand des Gebläserades einen Einlaß aufweist und der Einlaß zusammen mit dem im Gebläsegehäuse ausgebildeten Einlaß einen in das Gebläserad führenden Strömungsweg bildet und wobei jeder Geblä­ seflügel auf einer Schwenkachse angeordnet und innerhalb eines vorge­ gebenen Schwenkbereichs um die Schwenkachse schwenkbar und so die Steigung des im Gebläserad angeordneten Gebläseflügels über das Maß der Schwenkung des Gebläseflügels um die Schwenkachse einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrich­ tung zur Einstellung der im Schwenkbereich der Gebläseflügel (24) lie­ genden beliebigen Steigung der Gebläseflügel (24) vorgesehen und mit­ tels der Stellvorrichtung die Steigung der Gebläseflügel (24) durch gesteuertes Schwenken um ihre Schwenkachsen (30) auf jede im Schwenk­ bereich der Gebläseflügel (24) liegende Steigung bei drehendem Geblä­ serad (12), unabhängig von dessen Drehgeschwindigkeit, einstellbar ist.

2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvor­ richtung eine mit den Gebläseflügeln (24) verbundene Schwenkvorrich­ tung aufweist, daß die Schwenkvorrichtung durch eine Kraftaufbringung außerhalb des Gebläserades (12) betätigbar und so eine Schwenkung der Gebläseflügel (24) um ihre Schwenkachsen (30) erzeugbar ist, daß die Schwenkvorrichtung relativ zu dem Gebläserad (12) bewegbar angeordnet ist und daß die durch die Kraftaufbringung außerhalb des Gebläsera­ des (12) ausgelöste Bewegung der Schwenkvorrichtung ganz unabhängig davon ist, ob das Gebläserad (12) mit irgendeiner Drehgeschwindigkeit dreht oder stillsteht.

3. Gebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenk­ vorrichtung eine relativ zum Gebläserad (12) drehbar angeordnete Hohl­ nabe (58) aufweist und die Hohlnabe (58) mit den Gebläseflügeln (24) verbunden ist.

4. Gebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenk­ vorrichtung außerhalb des Gebläserades (12) eine Jochmechanik (36) auf­ weist, daß die Kraftaufbringung zur Betätigung der Schwenkvorrich­ tung an der Jochmechanik (36) erfolgt und daß zur Verbindung der Joch­ mechanik (36) mit der Hohlnabe (58) Verbindungselemente vorgesehen sind, so daß eine Bewegung der Jochmechanik (36) zu einer Drehung der Hohlnabe (58) relativ zum Gebläserad (12) führt.

5. Gebläse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnabe (58) innerhalb des Gebläserades (12) angeordnet ist.

6. Gebläse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als die Jochmechanik (36) mit der Hohlnabe (58) verbindende Verbindungs­ elemente mindestens eine sich durch eine Seitenwand (26) des Gebläse­ rades (12) hindurch in das Innere des Gebläserades (12) erstreckende Betätigungsstange (46) und den im Inneren des Gebläserades (12) lie­ genden Bereich der Betätigungsstange (46) mit der Hohlnabe (58) ver­ bindende Elemente vorgesehen sind und daß die Bewegung der sich durch die Seitenwand (26) des Gebläserades (12) hindurch erstreckenden Be­ tätigungsstange (46) eine Drehung der Hohlnabe (58) relativ zum Ge­ bläserad (12) hervorruft.

7. Gebläse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (40) der Jochmechanik (36) drehbar ist, daß mindestens eine Betätigungs­ stange (46) mit dem drehbaren Teil (40) der Jochmechanik (36) verbun­ den ist und daß die Drehung des Gebläserades (12), mit gleicher Drehge­ schwindigkeit, eine Drehung der Betätigungsstange (46), des drehbaren Teils (40) der Jochmechanik (36) und der den im Inneren des Gebläse­ rades (12) liegenden Bereich der Betätigungsstange (46) mit der Hohl­ nabe (58) verbindenden Elemente hervorruft.

8. Gebläse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl­ nabe (58) zur Drehung relativ zu dem Gebläserad (12) in einem Lager (60), insbesondere einem Rollenlager, gelagert ist, daß die Jochmechanik (36) einen die außerhalb des Gebläserades (12) wirkende Kraft aufnehmenden, nicht drehbaren Teil (38) aufweist und daß die Jochmechanik (36), die Betätigungsstange (46) oder Betätigungsstangen (46) und die den inner­ halb des Gebläserades (12) liegenden Bereich der Betätigungsstange (46) mit der Hohlnabe (58) verbindenden Elemente durch die außerhalb des Ge­ bläserades (12) auf die Jochmechanik (36) wirkende Kraft axial bezüg­ lich der Drehachse des Gebläserades (12) bewegbar sind.

9. Gebläse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umwand­ lungsvorrichtung zur Umwandlung der axialen Bewegung der den innerhalb des Gebläserades (12) liegenden Bereich der Betätigungsstange (46) mit der Hohlnabe (58) verbindenden Elemente in eine Drehbewegung der Hohl­ nabe (58) relativ zum Gebläserad (12) vorgesehen ist.

10. Gebläse nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnabe (58) einen Diagonalschlitz (62) aufweist, daß die den innerhalb des Gebläserades (12) liegenden Bereich der Betätigungsstan­ ge (46) mit der Hohlnabe (58) verbindenden Elemente einen Mitnehmer­ ring (54) mit einem Nockenstößel (56) aufweisen und daß der Nocken­ stößel (56) in dem Diagonalschlitz (62) so geführt ist, daß eine Bewe­ gung des Nockenstößels (56) im Diagonalschlitz (62) eine Drehung der Hohlnabe (58) relativ zum Gebläserad (12) verursacht.

11. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseflügel (24) Tragflächenprofil aufweisen und auf quer zwischen den Seitenwänden (26, 28) des Gebläserades (12) angeordneten hohlen Schwenkachsen (30, 72, 78) schwenkbar angeordnet sind.

12. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseflügel (24) hohl ausgebildet sind.

13. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Gebläseflügel (24) zwischen 9% und 15% der Flügel­ tiefe beträgt.

14. Vorrichtung zur Änderung der Steigung von Gebläseflügeln eines Ge­ bläses, vorzugsweise eines Zentrifugalgebläses, wobei das Gebläse ein Gebläsegehäuse und ein in dem Gebläsegehäuse drehbar angeordnetes Ge­ bläserad mit einer Seitenwand und einer Mehrzahl von um Schwenkachsen schwenkbar angeordneten Gebläseflügeln aufweist, insbesondere nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine relativ zum Gebläserad (12) bewegbare Nabe (58) vorgesehen ist, daß die Bewegung der Nabe (58) unabhängig davon ist, ob das Ge­ bläserad (12) dreht oder stillsteht, daß zur Umwandlung einer Bewegung der Nabe (58) in eine Schwenkung der Gebläseflügel (24) relativ zum Ge­ bläserad (12) eine Wandelvorrichtung vorgesehen ist, daß eine eine Be­ wegung der Nabe (58) relativ zum Gebläserad (12) bei drehendem Geblä­ serad (12 ) verursachende Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen ist und daß der Einfluß der die Bewegung der Nabe (58) verursachenden Kraft­ übertragungsvorrichtung auf die Bewegung der Nabe (58) unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Gebläserades (12) ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Na­ be (58) relativ zum Gebläserad (12) drehbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Na­ be (58) im Inneren des Gebläserades (12) ausgebildet ist und daß über die die Drehung der Nabe (58) relativ zum Gebläserad (12) verursachen­ de Kraftübertragungsvorrichtung auf die Nabe (58) durch die Seitenwand (26) des Gebläserades (12) hindurch eine Kraft übertragbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Nabe (58) wirkende Kraft axial bezüglich der Drehachse des Geblä­ serades (12) wirkt und daß die Nabe (58) Bauelemente zur Wandlung der einwirkenden axialen Kraft in eine eine Drehung der Nabe (58) erzeugende Kraft aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft­ übertragungsvorrichtung eine Jochmechanik (36) aufweist und die Jochme­ chanik (36) durch Einwirkung einer Kraft axial bezüglich der Drehachse des Gebläserades (12) bewegbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Joch­ mechanik (36) einen drehbaren Teil (40) und einen nicht drehbaren Teil (38) aufweist und durch Einwirkung einer Kraft auf den nicht drehbaren Teil (38) bewegbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft­ übertragungsvorrichtung mindestens eine am drehbaren Teil (40) der Joch­ mechanik (36) befestigte Betätigungsstange (46) aufweist und daß die Be­ tätigungsstange (46) bzw. die Betätigungsstangen (46) verschiebbar die Seitenwand (26) des Gebläserades (12) so durchdringt bzw. durchdringen und von der Seitenwand (26) derart getragen wird bzw. werden, daß die Drehung des Gebläserades (12) eine Drehung des drehbaren Teils (40) der Jochmechanik (36) mit gleicher Geschwindigkeit wie das Gebläserad (12) verursacht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kraft auf die Nabe (58) übertragenden Bauelemente einen mit der Betäti­ gungsstange (46) oder den Betätigungsstangen (46) verbundenen Mitneh­ merring (54) aufweisen, daß der Mitnehmerring (54) so mit der Nabe (58) zusammenwirkt und daß durch Einwirkung der Kraft auf den nicht drehba­ ren Teil (38) der Jochmechanik (36) eine Bewegung der Betätigungsstan­ ge (46) bzw. der Betätigungsstangen (46) durch die Seitenwand (26) des Gebläserades (12) in einer entsprechenden Bewegung des Mitnehmerrin­ ges (54) und Drehung der Nabe (58) relativ zum Gebläserad (12) resul­ tiert.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Na­ be (58) an einem äußeren Laufring eines Lagers (60), insbesondere ei­ nes Kugellagers oder Rollenlagers, befestigt ist, daß ein innerer Lauf­ ring des Lagers (60) am Gebläserad (12) befestigt ist, daß der Mitneh­ merring (54) mindestens einen Nockenstößel (56) aufweist, daß der Nockenstößel (56) in einem in der Nabe (58) ausgebildeten Diagonal­ schlitz (62) angeordnet ist und daß eine axiale Bewegung des Nocken­ stößels (56) in dem Diagonalschlitz (62) zu einer Drehung der Nabe (58) relativ zu dem Gebläserad (12) führt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gebläseflügel (24) Tragflächenprofil aufweisen und in ihrem Schwerpunkt schwenkbar angeordnet sind und daß die Wandelvor­ richtung eine Mehrzahl von einerseits mit der Nabe (58), andererseits mit jedem Gebläseflügel (24) verbundenen Betätigungshebeln (64) aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gebläseflügel (24) auf hohlen Schwenkachsen (30, 72, 78) angeordnet und die Schwenkachsen (30, 72, 78) in dem Gebläserad (12) quer angeordnet sind.

25. Verfahren zur Einstellung der Steigung der Gebläseflügel eines ge­ bläses, vorzugsweise eines Zentrifugalgebläses, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Einwirken einer aixal zur Drehachse eines Gebläserades wirken­ den Kraft durch eine Seitenwand des Gebläserades hindurch in das Innere des Gebläserades -
• - Umformen der axial wirkenden Kraft im Inneren des Gebläserades in eine Drehbewegung relativ zum Gebläserad -
• - Übertragen der Drehbewegung auf die Gebläseflügel des Gebläse­ rades zur Einstellung der Flügelsteigung der Gebläseflügel -

mit dem Ergebnis, daß die Einstellung der Gebläseflügel unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Gebläserades bei arbeitendem Gebläse erfolgt.