WO1991011246A1 - Luftreiniger - Google Patents

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WO1991011246A1
WO1991011246A1 PCT/CH1991/000013 CH9100013W WO9111246A1 WO 1991011246 A1 WO1991011246 A1 WO 1991011246A1 CH 9100013 W CH9100013 W CH 9100013W WO 9111246 A1 WO9111246 A1 WO 9111246A1
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Pierre De Castella
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    • B01D53/0407Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0431Beds with radial gas flow

Definitions

  • the invention relates to a device for purifying air with dirt particles suspended therein, according to the preamble of claim 1.
  • Air cleaners are also known, for example according to DE-C 26 52 297, which use filter disks which are essentially impermeable to the air to be cleaned. However, due to their design, they have a very low air flow rate per unit of time and a high noise level.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention is based on the object of providing a device for cleaning air with dirt particles suspended therein which, despite low noise, enables a high air throughput rate and thus also a high cleaning rate.
  • the invention achieves the stated object with a device which has the features of claim 1.
  • the air to be cleaned is conveyed by a radial fan driven by a motor.
  • a radial fan is cylindrical in shape and has a closed base, a top surface provided with a suction opening for the air to be cleaned, and a multiplicity of radially arranged turbine blades.
  • the dimension of the radial fan can be selected within wide limits, but in particular when using the device according to the invention as an air purifier in the living and working area, there has been a radial diameter between 300 - 375 mm, preferably 330 - 360 mm and a height of 50 to 55 mm proved to be optimal.
  • the number of turbine blades can also be freely selected within wide limits - especially upwards. Surprisingly, however, it has been shown that a relatively high number of turbine blades, of at least 35, preferably at least 100 turbine blades, permits particularly high delivery rates.
  • the shape and arrangement of the turbine blades on the radial fan can also be varied.
  • An arrangement of the turbine blades has proven to be advantageous in which an angle of attack of between 40 ° and 50 * , preferably between 43 * and 47 *, is maintained relative to the lateral surface of the radial fan.
  • the turbine blades preferably have a concave or convex surface in order to achieve the best possible air throughput.
  • the radial fan can be made from the usual materials used for such turbines, for example sheet steel, but reinforced plastics are also possible.
  • the adsorber arranged in the interior of the radial fan consists of a flat material which is essentially impermeable to the air to be cleaned and which is absorbent and retains dirt particles suspended in the air stream.
  • Such adsorbers which consist of a plurality of adsorber disks arranged essentially parallel to the base and top surfaces of the radial fan, have proven to be particularly advantageous.
  • the surface of such adsorber disks can be increased by suitable structuring, e.g. through adsorber disks in the form of folds, serrations, waves, spirals or plate segments.
  • the adsorber disks can be made from paper (e.g. blotting paper, sandpaper, emery paper), cardboard or any other suitable materials, but the surface of the adsorber or adsorber disks should expediently be roughened (0.1 to 0.5 mm deep) to ensure good adsorption of the dirt particles suspended in the air.
  • the effectiveness of the adsorber, in particular also against special impurities (eg sulfur dioxide) can be further improved by impregnation with suitable chemicals (eg aqueous potassium permanganate solution).
  • suitable chemicals eg aqueous potassium permanganate solution.
  • the adsorber or the adsorber disks can simply be inserted inside the radial fan, so that they are in contact with the
  • Adsorber rests and only the radial fan rotates.
  • Air purifier can be increased significantly or an operating mode with a lower number of revolutions and correspondingly reduced
  • the adsorber disks can be separated from one another by spacer rings, so that a precisely defined distance between the adsorber disks is maintained.
  • the space between the individual adsorber disks can be 1 to 10 mm and should be in relation to the size of those to be removed from the air. Dirt particles can be selected. It is important that a turbulent air flow can form on the surface of the adsorber or the adsorber disks.
  • an outer cylindrical housing which on its top surface is connected to the suction opening of the radial fan and has the inlet opening communicating with the outside atmosphere and an outlet opening communicating with the outside atmosphere.
  • the advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that, thanks to the device according to the invention, a high air flow rate can be achieved, so that an effective cleaning effect can also be achieved with a size of the device which is limited for household purposes. Despite the increased performance compared to known devices, the noise level is lower, which is of particular importance in the living and working area (offices).
  • the adsorber or the adsorber disks can be removed from the radial fan and replaced by a fresh adsorber
  • the radial fan and the adsorber contained therein can be removed as a whole from the device according to the invention and replaced by a new radial fan with adsorber (replacement cassette principle);
  • the adsorber can be washed by itself or together with the radial fan
  • An embodiment of the invention, which also explains the principle of operation, is shown in the drawing and is described in more detail below.
  • FIG. 1 shows a cross section through a preferred embodiment of the device according to the invention with an outer housing
  • FIG. 2 shows a perspective partial view of the radial fan of the device according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a partial perspective view of an adsorber disk of the device according to FIG. 1
  • the device for cleaning air shown in Fig. 1 consists essentially of a motor 1, which drives a radial fan 2 with adsorber 3 via a gear 4.
  • the cylindrical radial fan has a closed base surface 5, a cover surface 8 provided with a suction opening 6 for the air to be cleaned, and a plurality of turbine blades 9 arranged radially on the outer surface.
  • the radial fan 2 is made of sheet steel and, in this preferred embodiment, has an outer diameter of 350 mm, a height of 50 mm and 38 turbine blades 9. As shown in more detail in FIG. 2, the turbine blades 9 of the radial fan 2 are angled at 45 ° with respect to the outer surface of the radial fan 2. The turbine blades are between 10 and 15 mm wide and bent either forwards or backwards.
  • the motor 1 and the transmission 4 are designed in such a way that the radial fan 2 can be driven at approximately 800 revolutions per minute, so that an air delivery rate of approximately 600 3 / hour can be achieved.
  • the asynchronous M tor 1 runs at 2450 revolutions / minute with a nominal output of 100 watts.
  • the transmission 4 is conventional and can be either a friction or belt transmission.
  • the adsorber 3 arranged in the interior of the radial fan 2 consists of a multiplicity of adsorber disks 10 arranged essentially parallel to the base and top surfaces 5 and 8 of the radial fan 2, which are impregnated with an aqueous potassium permanganate solution, rough paper or cardboard.
  • the surface of the adsorber disks 10 is provided with a wave structure 18 in order to achieve a higher adsorption area, as shown in detail in FIG. 3.
  • the distance between the individual adsorber disks 10 is achieved by spacing rings (not shown in the drawing) and its absolute size depends on the dimensions of the main dirt particles in the air to be cleaned.
  • the corrugated adsorber disks 10 are fastened in a rotationally fixed manner inside the radial fan 2, so that they move in the same direction as the radial fan 2 during operation of the device.
  • an outer cylindrical housing 11 which on its top surface 12 has an inlet opening 13 which is air-tightly connected to the suction opening 6 of the radial fan 2 and communicates with the outside atmosphere.
  • the inlet opening 13 of the housing 11 and the suction opening 6 of the radial fan 2 are conical in order to ensure optimal suction of the air stream 7 to be cleaned.
  • the air 7 to be cleaned is thus forced to flow through the action of the radial fan 2 through the adsorber 3 and is thereby freed from the dirt particles suspended in it by the adsorption action of the surface of the adsorber 3.

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Abstract

Dieser Luftreiniger weist einen Motor (1) und einen von diesem getriebenen Radial-Lüfter (2) mit einem darin enthaltenen Adsorber (3) auf. Der Radial-Lüfter (2) besteht aus einer geschlossenen Grundfläche (5) und einer mit einer Ansaugöffnung (6) für die zu reinigende Luft (7) versehenen Deckfläche (8), sowie einer Vielzahl von radial angeordneten Turbinenschaufeln (9). Wesentlich für die zu erzielende Reinigungswirkung sind die im Inneren des Radial-Lüfters (2) angeordneten Adsorberscheiben (10) aus einem flächigen, für die zu reinigende Luft (7) im wesentlichen undurchlässigen, adsorptionsfähigen, im Luftstrom suspendierte Schmutzteilchen zrückhaltenden Material.

Description

Luftreiniger
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Luft mit darin suspendierten Schmutzteilchen, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Vorrichtungen zum Reinigen von Luft weisen meist für den zu reinigenden Luftstrom durchlässige Filter auf, was zu deren raschen Verstopfung und damit Ineffizienz führt. Es sind auch schon Luftreiniger bekannt, beispielsweise gemäss der DE-C 26 52 297, welche für die zu reinigende Luft im wesentlichen undurchlässige Filterscheiben verwenden. Sie weisen jedoch, konstruktionsbedingt, eine sehr geringe Luftdurchsatz¬ menge pro Zeiteinheit und einen hohen Lärmpegel auf.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, - eine Vorrichtung zur Reinigung von Luft mit darin suspendierten Schmützteilchen zu schaffen, welche trotz geringer Lärmentwicklung eine hohe Luftdurchsatzleistung und damit auch eine hohe Reinigungsleistung ermöglicht.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Reinigung von Luft wird die zu reinigende Luft durch einen mittels eines Motors angetriebenen Radial-Lüfter befördert. Ein solcher Radial- Lüfter ist von zylindrischer Form und weist eine geschlossene Grundfläche, eine mit einer Ansaugöffnung für die zu reinigende Luft versehene Deckfläche, sowie eine Vielzahl von radial ange¬ ordneten Turbinenschaufeln auf.
Die Dimension des Radial-Lüfters kann innerhalb weiter Grenzen gewählt werden, doch haben sich insbesondere bei Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung als Luftreiniger im Wohn- und Arbeitsbereich ein radialer Durchmesser zwischen 300 - 375 mm, vorzugsweise von 330 - 360 mm und eine Höhe von 50 bis 55 mm als optimal erwiesen.
Die Anzahl der Turbinenschaufeln ist ebenfalls innerhalb weiter Grenzen - vor allem nach oben - beliebig wählbar. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, dass eine relativ hohe Zahl von Turbinenschaufeln, von mindestens 35, vorzugsweise mindestens 100 Turbinenschaufeln besonders hohe Förderleistungen gestattet.
Die Form und Anordnung der Turbinenschaufeln am Radial-Lüfter kann ebenfalls variiert werden. Vorteilhaft hat sich eine Anordnung der Turbinenschaufeln erwiesen, bei der gegenüber der Mantelfläche des Radial-Lüfters ein Anstellwinkel zwischen 40° und 50*, vorzugsweise zwischen 43* und 47* eingehalten wird. Die Turbinenschaufeln weisen vorzugsweise eine konkave, bzw. konvexe Oberfläche auf um einen möglichst guten Luftdurchsatz zu erzielen. Der Radial-Lüfter kann aus den üblichen für solche Turbinen verwendeten Materialien, z.B. Stahlblech gefertigt werden, doch sind auch verstärkte Kunststoffe möglich.
Der im Inneren des Radial-Lüfters angeordnete Adsorber besteht aus einem flächigen, für die zu reinigende Luft im wesentlichen undurchlässigen, adsorptionsfähigen, im Luftstrom suspendierte Schmutzteilchen zurückhaltenden Material. Als besonders vorteilhaft haben sich solche Adsorber erwiesen, welche aus mehreren im wesentlichen parallel zu den Grund- und Deckflächen des Radial-Lüfters angeordneten Adsorberscheiben bestehen. Um die Wirksamkeit weiter zu erhöhen kann die Oberfläche solcher Adsorberscheiben durch eine geeignete Strukturierung vergrössert werden, z.B. durch Adsorberscheiben in Form von Falten, Zacken, Wellen, Spiralen oder Plattensegmenten.
Die Adsorberscheiben können aus Papier (z.B. Löschpapier, Sandpapier, Schmiergelpapier), Karton oder irgendwelchen anderen geeigneten Materialien gefertigt werden, doch sollte die Oberfläche des Adsorbers, bzw. der Adsorberscheiben zweck- mässigerweise aufgerauht sein (0,1 bis 0,5 mm tief) um eine gute Adsorption der in der Luft suspendierten Schmutzteilchen zu gewährleisten. Die Wirksamkeit des Adsorbers, insbesondere auch gegenüber speziellen Verunreinigungen (z.B. Schwefeldioxid) kann weiter verbessert werden durch Imprägnierung mittels geeigneter Chemikalien (z.B. wässerige Kaliumpermanganatlösung). Der Adsorber, bzw. die Adsorberscheiben können einfach innerhalb des Radial-Lüfters eingelegt werden, so dass sie sich mit dem
Radial-Lüfter gleichsinnig bewegen. Es ist aber auch möglich die Adsorberscheiben fest mit «dem Aussengehäuse der erfindungsgemässen Vorrichtung zu verbinden, so dass der
Adsorber ruht und lediglich der Radial-Lüfter rotiert.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin den
Adsorber in Gegenrichtung des Radial-Lüfters drehbar anzuordnen.
Damit kann mittels eines geringen apparativen Mehraufwandes bei unveränderten äusseren Dimensionen die Leistung des
Luftreinigers wesentlich erhöht werden oder eine Betriebsweise mit geringerer Tourenzahl und entsprechend reduzierter
Lärmentwicklung ermöglicht werden.
Die Adsorberscheiben können untereinander durch Abstandsringe getrennt werden, so dass ein genau definierter Abstand zwischen den Adsorberscheiben eingehalten wird.
Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Adsorberscheiben kann 1 bis 10 mm betragen und sollte in Relation zur Grosse der aus der Luft zu entfernenden. Schmutzteilchen gewählt werden. Wichtig ist es, dass sich auf der Oberfläche des Adsorbers, bzw. der Adsorberscheiben eine turbulente Luftströmung ausbilden kann.
Um die Leistung der erfindungsgemässen Vorrichtung weiter zu erhöhen, ist sie zweckmässigerweise von einem äusseren zylindrischen Gehäuse eingeschlossen, welches an seiner Deckfläche eine mit der Ansaugöffnung des Radial-Lüfters und der Aussenatmosphäre kommunizierende Einlassöffnung sowie eine mit der Aussenatmosphäre kommunizierende Auslassöffnung aufweist.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank der erfindungsgemässen Vorrichtung eine hohe Luftfördermenge erzielt werden kann, so dass auch bei einer für Haushaltszwecke beschränkten Grosse der Vorrichtung ein wirkungsvoller Reinigungseffekt erzielt werden kann. Trotz der gegenüber bekannten Vorrichtungen erhöhten Leistung ist die Lärmentwicklung geringer, was besonders im Wohn- und Arbeitsbereich (Büros) von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Obwohl bei dieser Art von Luftreiniger keine Verstopfung von Filtern auftritt, verschmutzt die Oberfläche des Adsorbers .mit der Zeit wegen der darauf adsorbierten Schmutzteilchen. Die periodische Regenerierung des Adsorbers kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen:
- Der Adsorber, bzw. die Adsorberscheiben können dem Radial-Lüfter entnommen werden und durch einen frischen Adsorber ersetzt werden;
- Der Radial-Lüfter und der darin enthaltenen Adsorber kann als Ganzes der erfindungsgemässen Vorrichtung entnommen werden und durch eine neuen Radial-Lüfter mit Adsorber ersetzt werden (Austausch-Kassetten-Prinzip);
- Der Adsorber kann für sich oder zusammen mit dem Radial-Lüfter gewaschen werden Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches zugleich das Funktionsprinzip erläutert, ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem Aussengehäuse;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Radial- Lüfters der Vorrichtung gemäss Fig. 1; und
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Teilänsicht eines Adsorberscheibe der Vorrichtung gemäss Fig. 1
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Reinigung von Luft besteht im wesentlichen aus einem Motor 1, welcher einen Radial-Lüfter 2 mit Adsorber 3 über ein Getriebe 4 antreibt.
Der zylinderförmig ausgebildete Radial-Lüfter weist eine ge¬ schlossene Grundfläche 5, eine mit einer Ansaugöffnung 6 für die zu reinigende Luft 7 versehene Deckfläche 8, sowie eine Viel¬ zahl von radial an der Mantelfläche angeordnete Turbinen¬ schaufeln 9 auf. Der Radial-Lüfter 2 ist aus Stahlblech gefer¬ tigt und besitzt bei dieser bevorzugten Ausführungsform einen äusseren Durchmesser von 350 mm, eine Höhe von 50 mm und 38 Turbinenschaufeln 9. Wie in Fig. 2 näher dargestellt sind die Turbinenschaufeln 9 des Radial-Lüfters 2 gegenüber der Mantelfläche des Radial-Lüfters 2 um 45° angewinkelt. Die Turbinenschaufeln sind zwischen 10 und 15 mm breit und entweder nach vorne oder nach hinten gebogen.
Der Motor 1 und das Getriebe 4 sind derart ausgelegt, dass der Radial-Lüfter 2 mit etwa 800 Umdrehungen pro Minute angetrieben werden kann, so dass eine Luftfördermenge von etwa 600 3/Stunde erzielt werden kann. Der Asynchron-M tor 1 läuft mit 2450 Umdrehungen/Minute bei einer Nennleistung von 100 Watt. Das Getriebe 4 ist konventioneller Art und kann entweder ein Friktions- oder Riemen-Getriebe sein.
Der im Inneren des Radial-Lüfters 2 angeordnete Adsorber 3 be¬ steht aus einer Vielzahl von im wesentlichen parallel zu den Grund- und Deckflächen 5 und 8 des Radial-Lüfters 2 angeordneten Adsorberscheiben 10, welche aus einem mit wässeriger Ka- liu permanganatlösung imprägnierten, rauhen Papier oder Karton bestehen. Die Oberfläche der Adsorberscheiben 10 ist zur Erzie¬ lung einer höheren Adsorptionsfläche, wie in Fig. 3 im Detail dargestellt, mit einer Wellenstruktur 18 versehen. Der Abstand zwischen den einzelnen Adsorberscheiben 10 wird durch dazwischenliegende (zeichnerisch nicht dargestellte) Abstandsringe erreicht und richtet sich in seiner absoluten Grosse nach den Dimensionen der haupsächlichen Schmutzpartikel in der zu reinigenden Luft. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäss Fig. 1 sind die ge¬ wellten Adsorberscheiben 10 drehfest im Inneren des Radial- Lüfters 2 befestigt, so dass sie sich beim Betrieb der Vorrich¬ tung gleichsinnig mit dem Radial-Lüfter 2 mitbewegen.
Um die Leistung der erfindungsgemässen Vorrichtung weiter zu erhöhen, ist sie von einem äusseren zylindrischen Gehäuse 11 eingeschlossen, welches an seiner Deckfläche 12 eine mit der Ansaugöffnung 6 des Radial-Lüfters 2 luftdicht verbundene und mit der Aussenatmosphäre kommunizierende Einlassöffnung 13 aufweist. .Die Einlassöffnung 13 des Gehäuses 11 und die Ansaugöffnung 6 des Radial-Lüfters 2 sind konisch ausgebildet um eine optimale Ansaugung des zu reinigenden Luftstroms 7 zu gewährleisten.
Die durch die Einlassöffnung 13 und die Ansaugöffnung 6 in den Adsorber 3 eintretende Luft 7 strömt durch die Saugwirkung 14 des Radial-Lüfters 2 zwischen den Adsorberscheiben 10 zur Peripherie des Radial-Lüfters 2, wobei allfällig in der Luft 7 suspendierte Schmutzteilchen an der Oberfläche der Adsorber¬ scheiben 10 adsorbiert werden. Nach Durchtritt der derart gereinigten Luft durch die Turbinenschaufeln 9 tritt die Luft in den Innenraum 16 des Gehäuses 11 ein, von wo es durch einen Aktivkohlefilter 15 und ein Gitter 17 hindurch in die Aus¬ senatmosphäre treten kann. Die zu reinigende Luft 7 ist somit gezwungen, durch die Wirkung des Radial-Lüfters 2 durch den Adsorber 3 hindurchzuströmen und wird dabei durch die Adsorptionswirkung der Oberfläche des Adsorbers 3 von den in ihr suspendierten Schmutzteilchen befreit.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Reinigung von Luft mit darin suspendierten Schmutzteilchen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale a) einem Motor (1)-, b) einem von Motor (1) getriebenen Radial-Lüfter (2) mit einer geschlossene Grundfläche (5) und einer mit einer Ansaugöffnung (6) für die zu reinigende Luft (7) versehenen Deckfläche (8), sowie einer Vielzahl von radial angeordneten Turbinenschaufeln (9) , und c) einen im Inneren des Radial-Lüfters (2) angeordneten Adsorber (3) aus einem flächigen, für die zu reinigende Luft (7) im wesentlichen undurchlässigen, adsorptionsfähigen, im Luftstrom suspendierte Schmutzteilchen zurückhaltenden Material.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass-der Adsorber (3) aus mehreren im wesentlichen parallel zu den Grund- und Deckflächen (5,8) des Radial-Lüfters (2) angeordneten Adsorberscheiben (10) besteht, deren Oberfläche vorzugsweise durch eine Strukturierung (18) vergrössert ist, beispielsweise in Form von Falten, Zacken, Wellen, Spiralen oder Plattensegmenten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Adsorbers (3,-10) aufgerauht ist, vorzugsweise über einen Tiefenbereich von 0,1 bis 0,5 mm, beispielsweise in Form von Löschpapier, Schleifpapier oder Schmiergelpapier.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Radial-Lüfter (2) im Inneren eines Gehäuses (11) angeordnet ist, welches über eine mit der Ansaugöffnung (6) des Radial-Lüfters (2) und der Aussenatmosphäre kommuni¬ zierende Einlassöffnung (13) sowie eine mit der Aussenatmosphäre kommunizierende Auslassöffnung (17) verfügt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken¬ nzeichnet, dass der Adsorber (3;10) drehfest am Radial-Lüfter (2) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken¬ nzeichnet, dass der Adsorber (3ir10 ) fest mit dem Gehäuse (11) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geken¬ nzeichnet, dass der Adsorber (3;10 )in Gegenrichtung des Radial- Lüfters (2) drehbar angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch geken¬ nzeichnet, dass der Radial-Lüfter (2) einen radialen Durchmesser zwischen 300 - 375 mm, vorzugsweise von 330 - 360 mm aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch geken¬ nzeichnet, dass der Radial-Lüfter (2) mindestens 35, vorzugs¬ weise mindestens 100 Turbinenschaufeln (9) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbinenschaufeln (9) des Radial-Lüfters (2) gegenüber der Mantelfläche des Radial-Lüfters (2) einen Winkel zwischen 40" und 50°, vorzugsweise zwischen 43° und 47°, aufweisen.
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CH30790 1990-01-31

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