EP3892862B1 - Lüfterrad - Google Patents

Lüfterrad

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Publication number
EP3892862B1
EP3892862B1 EP20168482.6A EP20168482A EP3892862B1 EP 3892862 B1 EP3892862 B1 EP 3892862B1 EP 20168482 A EP20168482 A EP 20168482A EP 3892862 B1 EP3892862 B1 EP 3892862B1
Authority
EP
European Patent Office
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support part
blade
fan wheel
axis
section
Prior art date
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Active
Application number
EP20168482.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3892862A1 (de
EP3892862C0 (de
Inventor
Matthias Wolf
Knud Möllers
Ralf Klinger
Behn Moritz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Punker GmbH
Original Assignee
Punker GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to EP20168482.6A priority patent/EP3892862B1/de
Priority to PL20168482.6T priority patent/PL3892862T3/pl
Publication of EP3892862A1 publication Critical patent/EP3892862A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3892862C0 publication Critical patent/EP3892862C0/de
Publication of EP3892862B1 publication Critical patent/EP3892862B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/50—Building or constructing in particular ways
    • F05D2230/54—Building or constructing in particular ways by sheet metal manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape

Definitions

  • the invention relates to a fan wheel with a support part and a plurality of blades attached to the support part, wherein a hub is attached to the support part, which hub is designed for coupling to a drive shaft and which determines an axis of rotation aligned transversely to a front side of the support part, wherein the blades each have a first blade section which is arranged in a space section adjacent to the front side and which is fixed to a front side of the support part.
  • An impeller for a radial fan is known with a plate-shaped disc and a ring arranged coaxially to the disc, axially spaced from the disc along a central axis, and a plurality of blades arranged between the disc and the ring, wherein the blades are in touching contact with the disc and with the ring at opposite end regions, wherein the blades are arranged in radially outer regions of the disc and the ring and form a blade ring and are each penetrated by at least one recess which runs parallel to the central axis over an entire longitudinal extent of the blade.
  • the US 6 004 097 A discloses an exhaust fan for coal mills with an elongated, conical hub which is connected to the blades welded and engaging the rear shroud to eliminate air gaps along the rear of the fan assembly and assist in axial to radial directional changes of the coal flow.
  • Two-piece blade assemblies are provided with a subblade welded directly to the hub and shrouds, a protective liner removably attached to the subblades, and a plurality of recurved stiffening ribs welded to the rear undersides of the subblades, hub, and shroud.
  • the US 2002 0141888 A1 discloses a double-sided radial fan for drawing cooling air, wherein a first airflow is drawn into one axial end of the device and directed over the outer surface of the device and a second airflow is drawn into an opposite axial end of the device and through the interior of the device before the second airflow is redirected over the outside of the device.
  • a suction pump comprising a rotor arranged inside a casing connected both to a suction duct and to a discharge duct, the rotor being provided with a shaft and at least one disc having, on the suction side, substantially radial blades recessed to leave a central space into which the extension of the suction duct projects, and, on the discharge side, the disc being provided with a set of vanes forming a chamber communicating with a duct which, in turn, is connected to an external ventilation opening and enclosing the belt drive and transmission mechanism connected to the drive pulley of the rotor.
  • the US 6 705 837 B1 discloses a connecting sleeve attached to a support plate of a wear-resistant liner, wherein the liner is attached to a rotor blade body by welding a thrust ring to a portion of the connecting sleeve that projects beyond a bore in the blade body.
  • the liner can be replaced at a later time by burning off the welds connecting the thrust ring to the connecting sleeve.
  • a fan wheel with a first air plate, a second air plate, and a plurality of blades arranged between the first air plate and the second air plate is known.
  • the first air plate comprises a central part and an air inlet arranged in the central part, wherein two adjacent blades each form an air channel.
  • the plurality of blades each comprise an inlet section adjacent to the air inlet, an intermediate section, and an outlet section, wherein the thickness of the intermediate section is greater than the thickness of the inlet section and the thickness of the outlet section.
  • the DE 10 2005 031197 A1 discloses a fan and a drive comprising a motor, a clutch and a gearbox, wherein a fan is provided for cooling the gearbox, wherein the fan is connected to a shaft of the gearbox or to a shaft connected to a shaft of the gearbox, wherein the fan comprises fan blades which cover an axial region which is different from the axial region covered by the connection between the fan and the shaft.
  • the object of the invention is to provide a fan wheel that combines low manufacturing costs with versatile applicability.
  • At least one blade preferably a plurality of blades, in particular all blades, has a second blade section which extends beyond a rear side of the support part facing away from the front side into a spatial section adjacent to the rear side.
  • Such a fan wheel can be used, for example, in a convection oven or a steam cooker and serves to generate an air flow.
  • the fan wheel is fixed by the hub to a drive shaft of a drive motor, in particular an electric motor, and is set into a rotational movement about the rotation axis by the drive motor.
  • the drive motor is arranged outside a cooking chamber and the drive shaft projects into the cooking chamber and the fan wheel is attached to it.
  • the rear side of the fan wheel is arranged opposite a wall section of the cooking chamber extending between the drive motor and the fan wheel.
  • the first blade sections ensure a first inflow of air during rotation of the fan wheel about the rotation axis, which is directed along the rotation axis toward the front of the support part. This first inflow of air is accelerated radially outward by the first blade sections during rotation of the fan wheel.
  • the second Blade sections of the fan wheel create an additional radial airflow that can be fed from a gap between the rear of the fan wheel and the adjacent wall section of the cooking chamber. This second inflow of air is accelerated radially outward by the second blade sections as the fan wheel rotates.
  • the fan wheel according to the invention has improved conveying performance compared to a conventional fan wheel that is not provided with second blade sections and ensures additional mixing of the air volume taken into the cooking chamber.
  • the two spatial sections which extend adjacent to the front side of the support part and adjacent to the rear side of the support part, can each be regarded as profile bodies extending along the axis of rotation, wherein the support part forms a dividing plane between the spatial section extending adjacent to the front side and the spatial section extending adjacent to the rear side.
  • first and second blade sections By extending of the first and second blade sections in the radial direction outwards beyond the carrier part, it is achieved that the first and second blade sections have a high circumferential speed and thus an advantageous conveying capacity when the fan wheel rotates.
  • an inwardly oriented first end face of the first blade section arranged in a spatial section extending from the front side of the support part, assumes a first angle from an interval of 0 degrees to 90 degrees, in particular from an interval of 30 degrees to 60 degrees, to the axis of rotation.
  • This orientation of the first end face ensures an advantageous flow onto the first blade section with regard to the air flowing in along the axis of rotation toward the front side of the support part and flowing outward in the radial direction.
  • an inwardly oriented second end face of the second blade section arranged in a spatial section adjacent to the rear side of the support part, assumes a second angle from an interval of 0 degrees to 90 degrees, in particular from an interval of 30 degrees to 60 degrees, to the axis of rotation.
  • This orientation of the second end face ensures an advantageous flow onto the second blade section with regard to the air flowing in along the axis of rotation toward the rear side of the support part and flowing outward in the radial direction.
  • radially outwardly arranged outer surfaces of the blades are arranged on a diameter which is at least 25 percent, preferably at least 30 percent, in particular 40 percent, larger than an outer diameter of the carrier part.
  • the blades are arranged in blade planes that encompass the axis of rotation. This ensures a uniform flow across the blades regardless of the direction of rotation of the fan wheel, so that the fan wheel has the same aerodynamic efficiency for each of the two directions of rotation. It is particularly preferred that the blades be arranged on the support part at the same angular pitch with respect to the axis of rotation.
  • At least one fastening tab oriented transversely to the blade plane, is formed, in particular integrally, on a first narrow side of the blade opposite the support part and is integrally connected to the support part.
  • the fastening tab enables a stable, integral connection between the first blade section and the support part. This integral connection can be created, in particular, by soldering, brazing, electrical resistance welding, or laser welding.
  • the invention provides that a ring part is arranged along the rotational axis at a distance from the carrier part and a rotational symmetry axis of the ring part is aligned coaxially with the rotational axis, wherein the first blade section is arranged between the carrier part and the ring part.
  • the ring part stabilizes the blades against forces that occur in a circumferential direction of the carrier part and thus transversely to the largest surfaces of the blades during rotation of the fan wheel.
  • the ring part serves to guide the flow in the radial outer region of the fan wheel.
  • the first blade section is connected to the ring part, in particular by a material bond.
  • the extension of the second blade section along the rotation axis corresponds to at least 50 percent of the distance between the support part and the ring part. This ensures that, during rotation of the fan wheel, the air flow provided by the second blade sections is sufficiently large to ensure favorable air circulation in the second spatial section.
  • the invention provides for the support part to be designed as a flat circular disk and/or for the ring part to be designed as a plane-parallel plate. This enables cost-effective production of the support part or the ring part, for example, by a cutting process (punching, punch-nibbling, waterjet cutting, laser cutting) from a sheet metal blank.
  • a deviation between an inner diameter of an annular recess of the annular part and an outer diameter of the carrier part is less than 20 percent, preferably less than 10 percent, in particular less than 5 percent. This ensures advantageous flow guidance for the air flow generated by the first blade sections during rotation of the fan wheel.
  • radially outwardly arranged outer surfaces of the blades are arranged on a diameter which is smaller than an outer diameter of the ring part.
  • At least one second fastening tab oriented transversely to the blade plane, is formed, in particular integrally, on a second narrow side of the blade opposite the ring part and is integrally connected to the ring part. This ensures an advantageous and stable connection between the first blade section and the ring part.
  • the first embodiment of a fan wheel 1 shown which is designed, for example, for use in a convection oven or steam cooker, comprises a carrier part 2 which, purely by way of example, is circular disk-shaped and a plurality of blades 3 attached to the carrier part 2. Furthermore, a hub 4 is attached to the carrier part 2 and is designed to secure the carrier part 2 to a drive shaft (not shown) of a drive motor, in particular an electric motor.
  • the hub 4 defines an axis of rotation 5, wherein, purely by way of example, it is provided that the axis of rotation 5 is identical to a rotational axis of symmetry of the carrier part 2.
  • the total of six blades 3 are arranged at the same angular pitch and the same radial distance 6 from the rotation axis 5. Furthermore, it is provided that the blades 3 are each flat and are each arranged in a blade plane (not shown) that includes the rotation axis 5. In the fan wheel 1 according to the Figure 1 Due to the even number of blades 3, opposite blades 3 are arranged in a common blade plane (not shown).
  • the blades 3 are attached to the support part 2 in a manner not shown in detail, in particular by laser welding.
  • Each of the blades 3 has a first blade section 7 and a second blade section 8.
  • the first blade section 7 extends from a front side 9 of the support part 2 along the rotation axis 5 into a first spatial section 11.
  • the second blade section 8, which is integrally connected to the first blade section 7, extends into a second spatial section 12, which extends from a rear side 10 of the support part 2.
  • the first blade section 7 extends from a radially inner end region 15 beyond a diameter 20 of the carrier part 2 to a radially outer end region 16.
  • the second blade section 8 extends radially outward from the diameter 20 of the carrier part 2 to the radially outer end region 16 of the first blade section 7.
  • an outer edge 17 of the blade 3, which is determined by both the first blade section 7 and the second blade section 8, is aligned parallel to the rotation axis 5.
  • an upper side 18 of the blade 3 and a lower side 19 of the blade 3 are aligned parallel to one another and transversely to the axis of rotation 5.
  • the first blade section 7 has a first length 21 in the direction of the rotation axis 5.
  • the second blade section 8 has a second length 22 in the direction of the rotation axis 5.
  • the second length 22 is smaller than the first length 21, for example, approximately 80 percent of the first length.
  • a radially inner first end face 25 of the first blade section 7 forms an acute angle 27 with the rotation axis 5, which preferably lies in an interval between 20 degrees and 70 degrees.
  • a radially inner second end face 26 of the second blade section 8 forms an acute angle 28 with the rotation axis 5, which preferably lies in an interval between 20 degrees and 70 degrees.
  • the fan wheel 1 formed thereby can be operated with the same flow rates in a first direction of rotation about the axis of rotation 5 and in a second direction of rotation about the axis of rotation 5, which is opposite to the first direction of rotation.
  • a first direction of rotation about the axis of rotation 5
  • a second direction of rotation about the axis of rotation 5
  • the direction of rotation of the fan wheel 1 it can be assumed that when the fan wheel 1 rotates about the axis of rotation 5, an air flow occurs in a radially inner region coaxial with the axis of rotation and that the rotation of the fan wheel 1 accelerates the air in a radially outward direction.
  • first air flow 30 which flows along the axis of rotation 5 from the first spatial section 11 in the direction of the front side 9 of the support part 2
  • second air flow 31 which flows along the axis of rotation 5 from the second spatial section 12 in the direction of the front side 10 of the support part 2.
  • the second embodiment of a fan wheel 41 differs from the first embodiment of the fan wheel 1 according to the Figure 1 by an additional ring part 42.
  • the remaining structure of the fan wheel 41 is identical to the fan wheel 1, so that for the The same reference numerals are used for the fan wheel 41 as for the fan wheel 1 and a repeated description of components already described is omitted.
  • the ring part 42 is attached to the upper side 18 of the blades 3.
  • an inner diameter 43 of the ring part 42 approximately corresponds to the diameter 20 of the carrier part 2.
  • an outer diameter 44 of the ring part 42 is slightly larger than a distance between outer edges 17 of two blades 3 that are arranged in the same blade plane (not shown).
  • the second length 22 of the second blade section 8 corresponds to at least 50 percent of a distance 45 between the ring part 42 and the carrier part 2.
  • the ring part 42 is designed as a plane-parallel plate in the same way as the carrier part 2 and can thus be produced from a flat sheet metal plate (not shown) by a cutting process, for example laser cutting.
  • a plurality of fastening tabs 33, 34 are attached to the upper side 18 of the first blade section 7 and to a lower side 23 of the first blade section 7, each aligned parallel to the front side 9 of the carrier part 2.
  • the fastening tabs 33 assigned to the upper side 18 are designed for a material-to-material fixing of the blade 3 to a rear side 47 of the ring part 42.
  • the fastening tabs 34 assigned to the lower side 23 of the first blade section 7 are designed for a material-to-material Fixing of the blade 3 on the front side 9 of the support part 2.
  • the fastening tabs 33, 34 are each substantially rectangular and are each aligned at a right angle to the first blade section 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad mit einem Trägerteil sowie mehreren am Trägerteil angebrachten Schaufeln, wobei am Trägerteil eine Nabe angebracht ist, die zur Kopplung mit einer Antriebswelle ausgebildet ist und die eine quer zu einer Vorderseite des Trägerteils ausgerichtete Rotationsachse bestimmt, wobei die Schaufeln jeweils einen ersten Schaufelabschnitt aufweisen, der in einem an die Vorderseite angrenzenden Raumabschnitt angeordnet ist und der an einer Vorderseite des Trägerteils festgelegt ist.
  • Aus der DE 10 2010 035 284 A1 ist ein Laufrad für ein Radialgebläse mit einer tellerförmigen Ronde und einem koaxial zur Ronde angeordneten, axial längs einer Mittelachse von der Ronde beabstandeten Ring sowie mehreren zwischen Ronde und Ring angeordneten Schaufeln bekannt, wobei die Schaufeln an jeweils einander entgegengesetzten Endbereichen in Berührkontakt mit der Ronde und mit dem Ring stehen, wobei die Schaufeln in radial außenliegenden Bereichen der Ronde und des Rings angeordnet sind und einen Schaufelkranz bilden und jeweils von wenigstens einer Ausnehmung durchsetzt sind, die parallel zur Mittelachse über eine gesamte Längserstreckung der Schaufel verläuft.
  • Die US 6 004 097 A offenbart ein Absauggebläse für Kohlemühlen mit einer länglichen, konischen Nabe, die mit den Schaufeln verschweißt ist und in die hintere Abdeckplatte eingreift, um Luftspalte entlang der Rückseite der Gebläsebaugruppe zu beseitigen und axiale bis radiale Richtungsänderungen des Kohlestroms zu unterstützen. Hierzu sind zweiteilige Schaufelbaugruppen mit einer Unterschaufel, die direkt mit der Nabe und den Abdeckplatten verschweißt ist, und einer Schutzauskleidung, die den Unterschaufeln abnehmbar befestigt ist, sowie eine Vielzahl von zurückgebogenen Versteifungsrippen, die an die hinteren Unterseiten der Unterschaufeln, der Nabe und der Ummantelung geschweißt sind, vorgesehen.
  • Die US 2002 0141888 A1 offenbart einen zweiseitigen Radiallüfter zur Ansaugung von Kühlluft, wobei ein erster Luftstrom in ein axiales Ende des Geräts gesaugt und über die Außenfläche des Geräts geleitet wird und ein zweiter Luftstrom in ein entgegengesetztes axiales Ende des Geräts und durch das Innere des Geräts gesaugt wird, bevor der zweite Luftstrom über die Außenseite des Geräts umgeleitet wird.
  • Aus der DE 690 08 574 T2 ist eine Saugpumpe mit einem Rotor bekannt, der im Inneren eines Gehäuses angeordnet ist, welches sowohl mit einer Ansaugleitung als auch mit einer Ablaufleitung verbunden ist und deren Rotor mit einer Welle und mindestens einer Scheibe versehen ist, die auf der Ansaugseite im wesentlichen radiale Schaufeln besitzt, die ausgenommen sind, um einen zentralen Raum freizulassen, in den der Ansatz der Ansaugleitung hereinragt, wobei auf der Auslassseite die Scheibe mit einem Satz von Flügeln versehen ist, die eine Kammer bilden, die mit einer Leitung in Verbindung stehen, welche ihrerseits mit einer äußeren Lüftungsöffnung verbunden ist und den Treibriemenantriebs- und Übertragungsmechanismus umschließt, der mit der Antriebsriemenscheibe des Rotors verbunden ist.
  • Die US 6 705 837 B1 offenbart eine Verbindungshülse, die an einer Stützplatte einer verschleißfesten Auskleidung befestigt ist, wobei die Befestigung der Auskleidung an einem Körper eines Rotorblatts durch Anschweißen eines Druckrings an einem Teil der Verbindungshülse, der über eine Bohrung im Blattkörper hinausragt, vorgesehen ist. Die Auskleidung kann zu einem späteren Zeitpunkt durch Abbrennen der Schweißnähte, die den Druckring mit der Verbindungshülse verbinden, ausgetauscht werden.
  • Aus der US 2020/011343 A1 ist ein Lüfterrad mit einer ersten Luftplatte, einer zweiten Luftplatte und einer Vielzahl von Schaufeln, die zwischen der ersten Luftplatte und der zweiten Luftplatte angeordnet sind, bekannt. Die erste Luftplatte umfasst einen zentralen Teil und einen in dem zentralen Teil angeordneten Lufteinlass, wobei jeweils zwei benachbarte Schaufeln einen Luftkanal bilden. Die Vielzahl der Schaufeln umfasst jeweils einen Einlassabschnitt neben dem Lufteinlass, einen Zwischenabschnitt und einen Auslassabschnitt, wobei die Dicke des Zwischenabschnitts größer als die Dicke des Einlassabschnitts und die Dicke des Auslassabschnitts ist.
  • Die DE 10 2005 031197 A1 offenbart einen Lüfter und einen Antrieb, der einen Motor, eine Kupplung und Getriebe umfasst, wobei ein Lüfter zur Kühlung des Getriebes vorgesehen ist, wobei der Lüfter mit einer Welle des Getriebes oder mit einer mit einer Welle des Getriebes verbundenen Welle verbunden ist, wobei der Lüfter Lüfterschaufeln umfasst, die einen axialen Bereich überdecken, der unterschiedlich ist von demjenigen axialen Bereich, der von der Verbindung zwischen Lüfter und Welle überdeckt ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Lüfterrad bereitzustellen, das günstige Herstellkosten mit vielseitiger Einsetzbarkeit vereint.
  • Diese Aufgabe wird für ein Lüfterrad der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist unter anderem vorgesehen, dass wenigstens eine Schaufel, vorzugsweise mehrere Schaufeln, insbesondere alle Schaufeln, einen zweiten Schaufelabschnitt aufweist, der sich über eine der Vorderseite abgewandte Rückseite des Trägerteils hinaus in einen an die Rückseite angrenzenden Raumabschnitt erstreckt.
  • Ein derartiges Lüfterrad kann beispielsweise in einem Umluftbackofen oder einem Dampfgargerät eingesetzt werden und dient hierbei zur Erzeugung einer Luftströmung. Hierzu wird das Lüfterrad mit der Nabe an einer Antriebswelle eines Antriebsmotors, insbesondere eines Elektromotors, festgelegt und durch den Antriebsmotor in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse versetzt. Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor außerhalb eines Garraums angeordnet ist und dass die Antriebswelle in den Garraum hineinragt und das Lüfterrad daran angebracht ist. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Rückseite des Lüfterrads gegenüberliegend zu einem zwischen dem Antriebsmotor und dem Lüfterrad erstreckten Wandabschnitt des Garraums angeordnet ist.
  • Bei einer Verwendung des Lüfterrads in einer solchen Betriebsumgebung gewährleisten die ersten Schaufelabschnitte bei einer Rotation des Lüfterrads um die Rotationsachse einen ersten Zustrom von Luft, der längs der Rotationsachse in Richtung der Vorderseite des Trägerteils gerichtet ist. Dieser erste Zustrom von Luft wird von den ersten Schaufelabschnitten bei der Rotation des Lüfterrads in radialer Richtung nach außen beschleunigt. Ferner ermöglichen die zweiten Schaufelabschnitte des Lüfterrads eine zusätzliche radiale Luftströmung, die aus einem Zwischenraum zwischen der Rückseite des Lüfterrad und dem benachbarten Wandabschnitt des Garraums gespeist werden kann. Dieser zweite Zustrom von Luft wird von den zweiten Schaufelabschnitten bei der Rotation des Lüfterrads in radialer Richtung nach außen beschleunigt. Somit weist das erfindungsgemäße Lüfterrad gegenüber einem konventionellen Lüfterrad, das nicht mit zweiten Schaufelabschnitten versehen ist, eine verbesserte Förderleistung auf und gewährleistet eine zusätzliche Vermischung der im Garraum aufgenommenen Luftmenge.
  • Die beiden Raumabschnitte, die sich angrenzend an die Vorderseite des Trägerteils bzw. angrenzend an die Rückseite des Trägerteils erstrecken, können jeweils als längs der Rotationsachse erstreckte Profilkörper angesehen werden, wobei das Trägerteil eine Trennebene zwischen dem angrenzend an die Vorderseite erstreckten Raumabschnitt und dem angrenzend an die Rückseite erstrecken Raumabschnitt bildet.
  • Durch die Ausrichtung der Schaufel parallel zur Rotationsachse wird vermieden, dass bei einem Betrieb des Lüfterrads in den beiden unterschiedlichen Rotationsrichtungen stark voneinander abweichende Kräfte auf die Schaufeln einwirken. Somit kann auch bei einem Einsatz des Lüfterrads, bei dem häufige Wechsel der Rotationsrichtung stattfinden, eine vorteilhafte Dauerfestigkeit für das Lüfterrad angenommen werden.
  • Durch die Erstreckung des ersten und des zweiten Schaufelabschnitts in radialer Richtung nach außen über das Trägerteil hinaus wird erreicht, dass der erste und der zweite Schaufelabschnitt bei einer Rotation des Lüfterrads eine hohe Umfangsgeschwindigkeit und damit eine vorteilhafte Förderleistung aufweisen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine nach innen ausgerichtete, in einem von der Vorderseite des Trägerteils ausgehenden Raumabschnitt angeordnete erste Stirnfläche des ersten Schaufelabschnitts einen ersten Winkel aus einem Intervall von 0 Grad bis 90 Grad, insbesondere aus einem Intervall von 30 Grad bis 60 Grad, zur Rotationsachse einnimmt. Durch diese Ausrichtung der ersten Stirnfläche wird eine vorteilhafte Anströmung des ersten Schaufelabschnitts im Hinblick auf die längs der Rotationsachse in Richtung der Vorderseite des Trägerteils zuströmende und in radialer Richtung nach außen abströmende Luft gewährleistet.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine nach innen ausgerichtete, in einen an die Rückseite des Trägerteils angrenzenden Raumabschnitt angeordnete zweite Stirnfläche des zweiten Schaufelabschnitts einen zweiten Winkel aus einem Intervall von 0 Grad bis 90 Grad, insbesondere aus einem Intervall von 30 Grad bis 60 Grad, zur Rotationsachse einnimmt. Durch diese Ausrichtung der zweiten Stirnfläche wird eine vorteilhafte Anströmung des zweiten Schaufelabschnitts im Hinblick auf die längs der Rotationsachse in Richtung der Rückseite des Trägerteils zuströmende und in radialer Richtung nach außen abströmende Luft gewährleistet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass radial außenliegend angeordnete Außenflächen der Schaufeln auf einem Durchmesser angeordnet sind, der mindestens 25 Prozent, vorzugsweise mindestens 30 Prozent, insbesondere 40 Prozent, größer als ein Außendurchmesser des Trägerteils ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schaufeln in Schaufelebenen angeordnet sind, die die Rotationsachse umfassen. Hierdurch wird eine gleichartige Anströmung der Schaufeln unabhängig von der Rotationsrichtung des Lüfterrads gewährleistet, so dass dieses für jede der beiden Rotationsrichtung ein den gleichen aerodynamischen Wirkungsgrad aufweist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schaufeln in gleicher Winkelteilung bezüglich der Rotationsachse am Trägerteil angeordnet sind.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an einer dem Trägerteil gegenüberliegenden ersten Schmalseite der Schaufel wenigstens eine quer zur Schaufelebene ausgerichtete Befestigungslasche, insbesondere einstückig, angeformt ist, die stoffschlüssig mit dem Trägerteil verbunden ist. Die Befestigungslasche ermöglicht eine stabile stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Schaufelabschnitt und dem Trägerteil. Diese stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere durch Löten, Hartlöten, elektrisches Widerstandsschweißen oder Laserschweißen erzeugt werden.
  • Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Ringteil längs der Rotationsachse beabstandet zum Trägerteil angeordnet ist und eine Rotationssymmetrieachse des Ringteils koaxial zur Rotationsachse ausgerichtet ist, wobei der erste Schaufelabschnitt zwischen dem Trägerteil und dem Ringteil angeordnet ist. Mit dem Ringteil wird eine Stabilisierung der Schaufeln gegenüber Kräften, die in einer Umfangsrichtung des Trägerteils und damit quer zu den größten Oberflächen der Schaufeln bei einer Rotation des Lüfterrad auftreten, erreicht. Ferner dient das Ringteil zur Strömungsführung im radial außen liegenden Bereich des Lüfterrad. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der erste Schaufelabschnitt mit dem Ringteil, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn eine Erstreckung des zweiten Schaufelabschnitts längs der Rotationsachse wenigstens 50 Prozent eines Abstands zwischen dem Trägerteil und dem Ringteil entspricht. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei einer Rotation des Lüfterrads eine von den zweiten Schaufelabschnitten bereitgestellte Luftströmung ausreichend groß ist, um eine vorteilhafte Luftumwälzung im zweiten Raumabschnitt zu gewährleisten.
  • Zudem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Trägerteil als ebene Kreisscheibe ausgebildet ist und/oder dass das Ringteil als Planparallelplatte ausgebildet ist. Hierdurch wird eine kostengünstige Herstellung des Trägerteils bzw. des Ringteils, beispielsweise durch einen Ausschneidevorgang (Stanzen, Stanznibbeln, Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden) aus einer Blechplatine, ermöglicht.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Abweichung zwischen einem Innendurchmesser einer Ringausnehmung des Ringteils und einem Außendurchmesser des Trägerteils weniger als 20 Prozent, vorzugweise weniger als 10 Prozent, insbesondere weniger als 5 Prozent, beträgt. Hierdurch wird eine vorteilhafte Strömungsführung für die Luftströmung gewährleistet, die von den ersten Schaufelabschnitten bei einer Rotation des Lüfterrads hervorgerufen wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass radial außenliegend angeordnete Außenflächen der Schaufeln auf einem Durchmesser angeordnet sind, der kleiner als ein Außendurchmesser des Ringteils ist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn an einer dem Ringteil gegenüberliegenden zweiten Schmalseite der Schaufel wenigstens eine quer zur Schaufelebene ausgerichtete zweite Befestigungslasche, insbesondere einstückig, angeformt ist, die stoffschlüssig mit dem Ringteil verbunden ist. Damit wird eine vorteilhafte und stabile Verbindung zwischen dem ersten Schaufelabschnitt und dem Ringteil gewährleistet.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
    • Figur 1
    eine streng schematische, perspektivische Ansicht von vorne auf ein eine erste, nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Lüfterrads,
    Figur 2
    eine perspektivische Ansicht von vorne auf ein eine zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform eines Lüfterrads,
    Figur 3
    eine perspektivische Ansicht von hinten auf das Lüfterrad gemäß der Figur 2,
    Figur 4
    eine Draufsicht auf die Vorderseite des Lüfterrads gemäß den Figuren 2 und 3,
    Figur 5
    eine Draufsicht auf die Rückseite des Lüfterrads gemäß den Figuren 2 bis 4,
    Figur 6
    eine Seitenansicht des Lüfterrad gemäß den Figuren 2 bis 5.
    Figur 7
    eine perspektivische Darstellung einer Schaufel zur Verwendung mit dem Lüfterrad gemäß den Figuren 2 bis 6.
  • Eine in der Figur 1 gezeigte erste Ausführungsform eines Lüfterrads 1, das beispielsweise zur Verwendung in einem Umluftbackofen oder Dampfgarer ausgebildet ist, umfasst ein rein exemplarisch kreisscheibenförmig ausgebildetes Trägerteil 2 sowie mehrere am Trägerteil 2 angebrachte Schaufeln 3. Ferner ist am Trägerteil 2 eine Nabe 4 angebracht, die zur Festlegung des Trägerteils 2 an einer nicht dargestellten Antriebswelle eines Antriebsmotors, insbesondere eines Elektromotors, ausgebildet ist. Die Nabe 4 bestimmt eine Rotationsachse 5, wobei rein exemplarisch vorgesehen ist, dass die Rotationsachse 5 identisch mit einer Rotationssymmetrieachse des Trägerteils 2 ist.
  • Beispielhaft ist vorgesehen, dass die insgesamt sechs Schaufeln 3 in gleicher Winkelteilung und gleichem radialen Abstand 6 zur Rotationsachse 5 angeordnet sind. Ferner ist vorgesehen, dass die Schaufeln 3 jeweils eben ausgebildet sind und jeweils in einer nicht dargestellten Schaufelebene angeordnet sind, die die Rotationsachse 5 beinhaltet. Bei dem Lüfterrad 1 gemäß der Figur 1 ergibt sich aufgrund der geraden Anzahl von Schaufeln 3, dass jeweils gegenüberliegende Schaufeln 3 in einer gemeinsamen, nicht dargestellten Schaufelebene angeordnet sind.
  • Die Schaufeln 3 sind am Trägerteil 2 in nicht näher dargestellter Weise stoffschlüssig, insbesondere durch Laserschweißen, angebracht. Jede der Schaufeln 3 weist einen ersten Schaufelabschnitt 7 und einen zweiten Schaufelabschnitt 8 auf. Dabei erstreckt sich der erste Schaufelabschnitt 7 ausgehend von einer Vorderseite 9 des Trägerteils 2 längs der Rotationsachse 5 in einen ersten Raumabschnitt 11. Ferner erstreckt sich der zweite Schaufelabschnitt 8, der einstückig mit dem ersten Schaufelabschnitt 7 verbunden ist, in einen zweiten Raumabschnitt 12, der von einer Rückseite 10 des Trägerteils 2 ausgeht.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich der erste Schaufelabschnitt 7 ausgehend von einem radial innenliegenden Endbereich 15 über einen Durchmesser 20 des Trägerteils 2 hinaus bis zu einem radial außenliegenden Endbereich 16 erstreckt.
  • Ferner ist, wie in der Erfindung, vorgesehen, dass sich der zweite Schaufelabschnitt 8 ausgehend vom Durchmesser 20 des Trägerteils 2 in radialer Richtung nach außen bis zum radial außenliegenden Endbereich 16 des ersten Schaufelabschnitts 7 erstreckt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Außenkante 17 der Schaufel 3, die sowohl durch den ersten Schaufelabschnitt 7 als auch durch den zweiten Schaufelabschnitt 8 bestimmt ist, parallel zur Rotationsachse 5 ausgerichtet ist.
  • Ferner ist rein exemplarisch vorgesehen, dass eine Oberseite 18 der Schaufel 3 und eine Unterseite 19 der Schaufel 3 parallel zueinander und quer zur Rotationsachse 5 ausgerichtet sind.
  • Wie der Darstellung der Figur 1 entnommen werden kann, weist der erste Schaufelabschnitt 7 in Richtung der Rotationsachse 5 eine erste Länge 21 auf. Ferner weist der zweite Schaufelabschnitt 8 in Richtung der Rotationsachse 5 eine zweite Länge 22 auf. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die zweite Länge 22 kleiner als die erste Länge 21 ist, beispielsweise ca. 80 Prozent der ersten Länge beträgt.
  • Bei den Schaufeln 3 gemäß der Darstellung der Figur 1 ist ferner rein exemplarisch vorgesehen, dass eine radial innenliegende erste Stirnfläche 25 des ersten Schaufelabschnitts 7 einen spitzen Winkel 27 mit der Rotationsachse 5 einnimmt, der vorzugsweise in einem Intervall zwischen 20 Grad und 70 Grad liegt. Beispielhaft ist ferner vorgesehen, dass eine radial innenliegende zweite Stirnfläche 26 des zweiten Schaufelabschnitts 8 einen spitzen Winkel 28 mit der Rotationsachse 5 einnimmt, der vorzugsweise in einem Intervall zwischen 20 Grad und 70 Grad liegt.
  • Aufgrund der Gestaltung und Anordnung der Schaufeln 3 am Trägerteil 2 kann das dadurch gebildete Lüfterrad 1 in einer ersten Rotationsrichtung um die Rotationsachse 5 und in einer zweiten Rotationsrichtung um die Rotationsachse 5, die der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzten ist, jeweils mit den gleichen Förderleistungen betrieben werden. Unabhängig von der Rotationsrichtung für das Lüfterrad 1 ist davon auszugehen, dass bei einer Rotation des Lüfterrads 1 um die Rotationsachse 5 ein Luftzustrom in einem radial innenliegenden Bereich koaxial zur Rotationsachse erfolgt und durch die Rotation des Lüfterrads 1 eine Beschleunigung der Luft in radialer Richtung nach außen erfolgt. Dies gilt sowohl für einen ersten Luftzustrom 30, der längs der Rotationsachse 5 aus dem ersten Raumabschnitt 11 in Richtung der Vorderseite 9 des Trägerteils 2 zuströmt als auch für einen zweiten Luftzustrom 31, der längs der Rotationsachse 5 aus dem zweiten Raumabschnitt 12 in Richtung der Vorderseite 10 des Trägerteils 2 zuströmt. Diese beiden Luftzuströme 30, 31 werden durch die Schaufeln 3 in radialer Richtung nach außen umgelenkt und beschleunigt und im Bereich der Außenkante 17 mit einander vermischt.
  • Die zweite Ausführungsform eines Lüfterrads 41, wie es in den Figuren 2 bis 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform des Lüfterrads 1 gemäß der Figur 1 durch ein zusätzliches Ringteil 42. Der übrige Aufbau des Lüfterrads 41 ist identisch mit dem Lüfterrad 1, so dass für das Lüfterrad 41 die gleichen Bezugszeichen wie für das Lüfterrad 1 verwendet werden und auf eine nochmalige Beschreibung bereits beschriebener Komponenten verzichtet wird.
  • Wie der Darstellung der Figuren 2 bis 6 entnommen werden kann, ist das Ringteil 42 an der Oberseite 18 der Schaufeln 3 angebracht. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass ein Innendurchmesser 43 des Ringteils 42 ungefähr dem Durchmesser 20 des Trägerteils 2 entspricht. Ferner ist beispielhaft vorgesehen, dass ein Außendurchmesser 44 des Ringteils 42 geringfügig größer als ein Abstand von Außenkanten 17 zweier Schaufeln 3 ist, die in der gleichen, nicht dargestellten Schaufelebene angeordnet sind. Zudem kann vorgesehen sein, dass die zweite Länge 22 des zweiten Schaufelabschnitts 8 zumindest 50 Prozent eines Abstands 45 zwischen dem Ringteil 42 und dem Trägerteil 2 entspricht.
  • Beispielhaft ist vorgesehen, dass das Ringteil 42 in gleicher Weise wie das Trägerteil 2 als Planparallelplatte ausgebildet ist und somit durch einen Trennvorgang, beispielsweise Laserschneiden, aus einer nicht dargestellten, ebenen Blechplatine hergestellt werden kann.
  • Wie der detaillierten Darstellung der Figuren 2 bis 5 sowie der Darstellung einer Schaufel 3 in der Figur 7 entnommen werden kann, sind an der Oberseite 18 des ersten Schaufelabschnitts 7 und an einer Unterseite 23 des ersten Schaufelabschnitts 7 jeweils mehrere, parallel zur Vorderseite 9 des Trägerteils 2 ausgerichtete Befestigungslaschen 33, 34 angebracht. Dabei sind die der Oberseite 18 zugeordneten Befestigungslaschen 33 für eine stoffschlüssige Festlegung der Schaufel 3 an einer Rückseite 47 des Ringteils 42 ausgebildet. Die der Unterseite 23 des ersten Schaufelabschnitts 7 zugeordneten Befestigungslaschen 34 sind für eine stoffschlüssige Festlegung der Schaufel 3 an der Vorderseite 9 des Trägerteils 2 ausgebildet. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Befestigungslaschen 33, 34 jeweils im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sind und jeweils in einem rechten Winkel zum ersten Schaufelabschnitt 7 ausgerichtet sind.

Claims (9)

  1. Lüfterrad (1; 42) mit einem Trägerteil (2) sowie mehreren am Trägerteil (2) angebrachten Schaufeln (3), wobei am Trägerteil (2) eine Nabe (4) angebracht ist, die zur Kopplung mit einer Antriebswelle ausgebildet ist und die eine quer zu einer Vorderseite (9) des Trägerteils (2) ausgerichtete Rotationsachse (5) bestimmt, wobei die Schaufeln (3) jeweils einen ersten Schaufelabschnitt (7) aufweisen, der in einem an die Vorderseite (9) angrenzenden Raumabschnitt (11) angeordnet ist und der an einer Vorderseite (9) des Trägerteils (2) festgelegt ist, wobei sich der erste Schaufelabschnitt (7) ausgehend von einem radial innenliegenden Endbereich (15) des ersten Schaufelabschnitts (7) über einen Durchmesser (20) des Trägerteils (2) hinaus bis zu einem radial außenliegenden Endbereich (16) des ersten Schaufelabschnitts (7) erstreckt, wobei wenigstens eine Schaufel (3) einen zweiten Schaufelabschnitt (8) aufweist, der sich über eine der Vorderseite (9) abgewandte Rückseite (10) des Trägerteils (2) hinaus in einen an die Rückseite (10) angrenzenden Raumabschnitt (12) erstreckt, wobei sich der zweite Schaufelabschnitt (8) ausgehend vom Durchmesser (20) des Trägerteils (2) in radialer Richtung nach außen bis zum radial außenliegenden Endbereich (16) des ersten Schaufelabschnitts 7 erstreckt, wobei ein Ringteil (42) längs der Rotationsachse (5) beabstandet zum Trägerteil (2) angeordnet ist und eine Rotationssymmetrieachse des Ringteils (42) koaxial zur Rotationsachse (5) ausgerichtet ist und wobei der erste Schaufelabschnitt (7) zwischen dem Trägerteil (2) und dem Ringteil (42) angeordnet ist, wobei
    das Trägerteil (2) als ebene Kreisscheibe ausgebildet ist und/oder dass das Ringteil (42) als Planparallelplatte ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3) in Schaufelebenen angeordnet sind, die die Rotationsachse (5) umfassen.
  2. Lüfterrad (1; 42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach innen ausgerichtete, in einem von der Vorderseite (9) des Trägerteils (2) ausgehenden Raumabschnitt (11) angeordnete erste Stirnfläche (25) des ersten Schaufelabschnitts (7) einen ersten Winkel (27) aus einem Intervall von 0 Grad bis 90 Grad, insbesondere aus einem Intervall von 30 Grad bis 60 Grad, zur Rotationsachse (5) einnimmt.
  3. Lüfterrad (1; 42) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach innen ausgerichtete, in einen an die Rückseite (10) des Trägerteils (2) angrenzenden Raumabschnitt (12) angeordnete zweite Stirnfläche (26) des zweiten Schaufelabschnitts (8) einen zweiten Winkel (28) aus einem Intervall von 0 Grad bis 90 Grad, insbesondere aus einem Intervall von 30 Grad bis 60 Grad, zur Rotationsachse (5) einnimmt.
  4. Lüfterrad (1; 42) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass radial außenliegend angeordnete Außenflächen (17) der Schaufeln (3) auf einem Durchmesser angeordnet sind, der mindestens 25 Prozent, vorzugsweise mindestens 30 Prozent, insbesondere 40 Prozent, größer als ein Außendurchmesser (20) des Trägerteils (2) ist.
  5. Lüfterrad (1; 42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Trägerteil (2) gegenüberliegenden ersten Schmalseite (19) der Schaufel (3) wenigstens eine quer zur Schaufelebene ausgerichtete Befestigungslasche (34), insbesondere einstückig, angeformt ist, die stoffschlüssig mit dem Trägerteil (2) verbunden ist
  6. Lüfterrad (1; 42) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erstreckung (22) des zweiten Schaufelabschnitts (8) längs der Rotationsachse (5) wenigstens 50 Prozent eines Abstands zwischen dem Trägerteil (2) und dem Ringteil (42) entspricht.
  7. Lüfterrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung zwischen einem Innendurchmesser (43) einer Ringausnehmung des Ringteils (42) und einem Außendurchmesser (20) des Trägerteils (2) weniger als 20 Prozent, vorzugweise weniger als 10 Prozent, insbesondere weniger als 5 Prozent, beträgt.
  8. Lüfterrad (1; 42) nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass radial außenliegend angeordnete Außenflächen (17) der Schaufeln (3) auf einem Durchmesser angeordnet sind, der kleiner als ein Außendurchmesser (44) des Ringteils (42) ist.
  9. Lüfterrad (1; 42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Ringteil (42) gegenüberliegenden zweiten Schmalseite (18) der Schaufel (3) wenigstens eine quer zur Schaufelebene ausgerichtete zweite Befestigungslasche (33), insbesondere einstückig, angeformt ist, die stoffschlüssig mit dem Ringteil (42) verbunden ist.
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