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Die Erfindung betrifft eine Luftleitanordnung ausgebildet für eine Lüftungsanlage mit einem einen Strömungskanal bildenden Gehäuse, in dem ein Ventilator zur Erzeugung einer Luftströmung durch den Strömungskanal des Gehäuses angeordnet ist.
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Derartige Luftleitanordnungen sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Einfachste Ausführungsformen sind Bleche, mit denen die Strömungsrichtung eines Luftstroms umgelenkt wird.
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Auch gibt es bereits Nachleiteinrichtungen, mit denen Einfluss auf die ausgeblasene Strömung von Ventilatoren genommen wird, wie sie beispielsweise in der
EP 3 228 873 A1 beschrieben sind.
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Diesen Gedanken greift die Erfindung auf und bildet ihn weiter, um eine Luftleitanordnung bereitzustellen, mit der auf der Druckseite des Ventilators die von dem Ventilator erzeugte Strömung aus dem Bereich der turbulenten Strömung in Richtung einer laminaren Strömung und gleichzeitig der dynamische Druck in statischen Druck verändert werden, um sowohl die Geräuscherzeugung als auch die Effizienzverluste des Ventilators zu minimieren.
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Bei Radialventilatoren kann die Nachbehandlung der Strömung durch einen spiralförmigen Druckraum um das Laufrad erfolgen. Der Druckraum kann dabei auch in mehrere Teile unterteilt und über den Umfang verteilt mehrere Auslässe aufweisen. Dies benötigt jedoch einen erhöhten Bauraum und ist für Luftleitanordnungen mit einem Strömungskanal, bei dem die Luftförderung entlang einer axialen Richtung parallel zur Rotationsrichtung des Ventilators erfolgt, ungeeignet.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird eine Luftleitanordnung ausgebildet für eine Lüftungsanlage vorgeschlagen, die ein einen Strömungskanal bildendes Gehäuse umfasst, in dem ein Ventilator, insbesondere ein Radial- oder Diagonalventilator, zur Erzeugung einer Luftströmung durch den Strömungskanal des Gehäuses angeordnet ist. Dem Ventilator ist abströmseitig axial nachgeschaltet in dem Strömungskanal des Gehäuses eine Strömungsleiteinrichtung angeordnet, welche die von dem Ventilator erzeugte Luftströmung unmittelbar beeinflusst. Die Strömungsleiteinrichtung weist hierzu eine sich durch ein parallel zur Strömungsrichtung erstreckendes Rohrelement abgegrenzte achszentrale Durchgangsöffnung auf, um die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt mehrere getrennte Strömungssegmente ausgebildet sind. Die Strömungssegmente sind in Umfangsrichtung jeweils durch sich von dem Rohrelement nach radial außen erstreckenden Strömungsleitelemente strömungstechnisch voneinander getrennt.
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Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den von dem Ventilator erzeugten Luftstrom über die nachgeschaltete Strömungsleiteinrichtung so zu beeinflussen, dass der vorhandene Drall der Strömung abgebaut, dadurch das Geräuschniveau gesenkt und die Effizienz erhöht werden. Über die Strömungsleiteinrichtung wird die von dem Ventilator erzeugte, druckseitige turbulente Strömung in Richtung laminare Strömung verschoben und der dynamische Druck in statischen Druck geändert. Bei der Strömungsleiteinrichtung wird über das Rohrelement zum einen ein Durchgangsöffnung um die Rotationsachse des Ventilatorrades des Ventilators erzeugt, zum anderen schließen sich radial außenseitig an das Rohrelement die getrennten Strömungssegmente an, welche die Strömung nahe der Innenwandung des Strömungskanals über die Strömungsleitelemente beeinflussen.
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Die Strömungsleiteinrichtung umfasst in einer vorteilhaften Ausführungsvariante eine in Umfangsrichtung geschlossen Außenwand, welche die Strömungssegmente gemäß einer Außenummantelung radial außenseitig umschließt und begrenzt. Die Strömungssegmente sind somit innenseitig durch das Rohrelement und außenseitig durch die Außenwand bestimmt, wobei sich durch jedes Strömungssegment mindestens ein Strömungsleitelement erstreckt und auf die von dem Ventilator erzeugte Strömung einwirkt.
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Bei der Luftleitanordnung sind die Strömungsleitelemente als eine Art Leitbleche ausgebildet und weisen in einem radialen Querschnitt gesehen einen geradlinigen, einen gebogenen oder einen teils geradlinigen teils gebogenen Verlauf auf. Dabei sieht ein spezielles Ausführungsbeispiel vor, dass die Strömungsleitelemente in dem radialen Querschnitt gesehen an einem ersten Randabschnitt geradlinig und einem zweiten Randabschnitt gebogen ausgebildet sind. Der Übergang zwischen den einzelnen Abschnitten ist vorzugsweise stetig.
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Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der die Strömungsleitelemente im Radialschnitt gesehen jeweils eine Tragflächenform aufweisen, d.h. konkav gebogen verlaufen und die Strömung um den konkav gebogenen Teil der Strömungsleitelemente geführt wird.
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Die Strömungsleiteinrichtung der Luftleitanordnung ist an verschiedene Querschnitte des Strömungskanals anpassbar und dadurch gekennzeichnet, dass eine effektive Durchströmungsquerschnittsfläche der einzelnen Strömungssegmente variiert. Die „effektive Durchströmungsquerschnittsfläche“ wird bestimmt durch die frei durchströmbare Axial-Querschnittsfläche im Strömungskanal. Beispielsweise können bei einem quadratischen oder rechteckigen Strömungsquerschnitt des Strömungskanals die Strömungssegmente in den Ecken eine vergrößerte Durchströmungsquerschnittsfläche aufweisen. Dies ist über die Form des Rohrelements und der Außenwand einstellbar.
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Ferner ist eine Ausführung der Luftleitanordnung günstig, bei der sich die Strömungsleitelemente ununterbrochen von dem Rohrelement nach radial außen zu der Außenwand und in axialer Strömungsrichtung vollständig durch die Strömungsleiteinrichtung erstrecken. Somit ergeben sich innerhalb der einzelnen Strömungsleitelemente keine zusätzlichen Geräusche.
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Das Rohrelement weist im axialen Querschnitt gesehen vorzugsweise einen zylindrischen, quadratischen oder oktagonförmigen Querschnitt auf. Somit lässt sich die Form der einzelnen Strömungssegmente bedarfsgerecht variieren.
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Als Ganzes gesehen ist die Strömungsleiteinrichtung vorzugsweise als ein Quader ausgebildet, der als Bauteil in dem Gehäuse verbaut werden kann. Zudem ist die Strömungsleiteinrichtung vorzugsweise einteilig ausgebildet.
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Die Luftleitanordnung ist ferner in einem Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass eine Summe der effektiven Durchströmungsquerschnittsfläche aller Strömungssegmente 50-90% einer gesamten Durchströmungsquerschnittsfläche des Strömungskanals bestimmt.
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In einer Weiterbildung ist bei der Luftleitanordnung vorgesehen, dass zwischen der Strömungsleiteinrichtung und einer dieser zuweisenden Innenwand des Strömungskanals ein Abstand vorgesehen ist. Die Strömung kann somit im Strömungskanal zu einem gewissen Teil außen an der Strömungsleiteinrichtung vorbei strömen. Der Abstand ist vorzugsweise derart festgelegt, dass er bis zu 50% einer radialen Höhe der Strömungssegmente entspricht. Soweit die Querschnitte quadratisch oder rechteckig sind, betrifft die Bezeichnung „radial“ ebenfalls die Richtung senkrecht zur axialen Strömungsrichtung innerhalb des Strömungskanals, d.h. von der axialen Mitte des Strömungskanals nach außen in Richtung Gehäuse.
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Auch die Strömungsleitelemente sind bezüglich ihrer geometrischen Länge definiert, wobei vorzugsweise ihre Axialerstreckung in einem Bereich von 15-150% eines axialen maximalen Querschnitts des Strömungskanals liegt.
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Die Luftleitanordnung sieht in einer Weiterbildung zudem vor, dass in dem Strömungskanal eine den Ventilator umschließende Leiteinrichtung vorgesehen ist, die sich von einem axialen Einlass des Strömungskanals zu einer den Strömungskanal begrenzenden Innenwand in der Art erstreckt, so dass sich der effektive Durströmungsquerschnitt des Strömungskanals in Strömungsrichtung vergrößert. Die Luftleiteinrichtung beeinflusst die Strömung bereits im Bereich des Ventilators und wirkt mit der druckseitig nachgeschalteten Strömungsleiteinrichtung zusammen, um die Aufgabe noch besser zu lösen. Dabei sind günstige Ausführungen der Leiteinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie im radialen Querschnitt gesehen einen runden, gewinkelten oder mehrfach gewinkelten Querschnitt aufweist. Die Leiteinrichtung vergrößert die effektive Durchströmungsquerschnittsfläche im Strömungskanal noch im Bereich des Ventilators auf ein Maximum, d.h. bis zur Innenwand des Strömungskanals.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht durch eine Luftleitanordnung in einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Strömungsleiteinrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Strömungsleiteinrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Strömungsleiteinrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 5 eine Schnittansicht durch eine Luftleitanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Schnittansicht durch eine Luftleitanordnung in einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 7 eine Schnittansicht durch eine Luftleitanordnung in einem vierten Ausführungsbeispiel;
- 8 eine schematische Ansicht eines Strömungssegments einer Strömungsleiteinrichtung in einer ersten Ausführung;
- 9 eine schematische Ansicht eines Strömungssegments einer Strömungsleiteinrichtung in einer zweiten Ausführung;
- 10 eine schematische Ansicht eines Strömungssegments einer Strömungsleiteinrichtung in einer dritten Ausführung;
- 11 eine Auswahl von einsetzbaren Querschnittsformen der Strömungsleitelemente.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 bis 10 mit Hilfe der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf strukturell und/oder funktional gleiche Bauteile hinweisen.
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In den 1 und 5 - 7 sind Ausführungsvarianten der Luftleitanordnung 1 im radialen Schnitt dargestellt. Bezugnehmend zunächst auf 1 umfasst die Luftleitanordnung 1 ein Gehäuse 3, das den Strömungskanals 2 bildet und in dem ein Ventilator 4 zur Erzeugung der Luftströmung durch den Strömungskanal 2 des Gehäuses 3 angeordnet ist. Der Ventilator 4 ist als Radialventilator, Axialventilator oder Diagonalventilator ausgebildet und erzeugt eine Strömung von dem Einlass 13 in Axialrichtung AR durch den Strömungskanal 2. Hierzu weist der Ventilator 4 ein um die Rotationsachse RA rotierendes Ventilatorrad auf, mittels dem Luft axial angesaugt und axial, diagonal oder radial ausgeblasen wird. Bei einem Radialventilator erfolgt eine Umlenkung der Strömung von der Radialrichtung RR in die Axialrichtung AR.
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In Axialrichtung AR gesehen ist zu dem Ventilator 4 abströmseitig in dem Strömungskanal 2 die Strömungsleiteinrichtung 5 nachgeschaltet angeordnet, welche die von dem Ventilator 4 erzeugte Luftströmung unmittelbar beeinflusst, um den Drall der Strömung zu reduzieren. Vorzugsweise wird die Strömungsleiteinrichtung 5 in Axialrichtung AR unmittelbar angrenzend zu dem Ventilator 4 angeordnet. In 5 erstreckt sich die Strömungsleiteinrichtung 5 bis an eine Innenwand 20 des durch das Gehäuse 3 gebildeten Strömungskanals 2.
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Ausführungsbeispiele der Strömungsleiteinrichtung 5 sind in den 2 - 4 dargestellt.
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Gemäß der Ausführung in 2 ist die Strömungsleiteinrichtung 5 gebildet durch eine im Axialschnitt gesehen quadratisches Rohrelement 6, das von einer im Axialschnitt gesehen quadratischen Außenwand 10 umschlossen ist. Zwischen dem Rohrelement 6 und der Außenwand erstrecken sich in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt acht Strömungsleitelemente 9, welche acht axial durchströmbare Strömungssegmente 8 um eine durch das Rohrelement 6 erzeugte achszentrale Durchgangsöffnung 7 begrenzen. Die von dem Ventilator 4 erzeugte Strömung wird durch jedes der Elemente Rohrelement 6, Außenwand 10 und insbesondere Strömungsleitelemente 9 beeinflusst.
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Die Ausführung nach 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach 2 durch einen oktagonförmigen axialen Querschnitt des Rohrelements 6 und die sich daraus etwas anders ergebende Anbindung an die Strömungsleitelemente 9 ausschließlich an Flächenabschnitten des Rohrelements 6. Die Ausführung nach 3 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen nach 2 und 3 durch einen runden Querschnitt des Rohrelements 6 ist im Übrigen jedoch gleich. Alle Strömungsleiteinrichtung 5 gemäß der 2 - 4 sind als Ganzes gesehen quaderförmig und passen in dem entsprechend geformten Strömungskanal 2.
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Zurückkommend auf 1 ist zudem eine erste Ausführung der in dem Strömungskanal 2 um den Ventilator 4 positionierte Leiteinrichtung 14 gezeigt. Die vorzugsweise über Bleche erzeugte Leiteinrichtung erstreckt sich mit einem runden Querschnitt von dem axialen Einlass 13 des Strömungskanals 2 zu der den Strömungskanal 2 begrenzenden Innenwand 20 in der Art und vergrößert den effektive Durströmungsquerschnitt des Strömungskanals 2 in Strömungsrichtung hin zu der Strömungsleiteinrichtung 5. Die 6 und 7 zeigen diesbezügliche weitere Ausführungsvarianten mit einem mehrfach gewinkelten oder geradlinigen Querschnitt der Leiteinrichtung 14.
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In allen Ausführungen gemäß der 1 und 5 - 7 bestimmt die Summe der effektiven Durchströmungsquerschnittsfläche aller Strömungssegmente 8 in etwa 60% der gesamten Durchströmungsquerschnittsfläche des Strömungskanals 2. Die Axialerstreckung der Strömungsleiteinrichtung 5 und mithin der Strömungsleitelemente 9 liegt bei etwa 50% des axialen Querschnitts des Strömungskanals 2.
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In 7 ist eine Variante einer Strömungsleiteinrichtung 5 dargestellt, bei der ihre Radialerstreckung geringer ist als die durchströmte Querschnittsfläche des Strömungskanals 2, so dass die Außenwand 10 der Strömungsleiteinrichtung 5 gegenüber der Innenwand 20 des Strömungskanals 2 mit einem Abstand A beabstandet ist. Die Strömung kann somit radial außenseitig an der Strömungsleiteinrichtung 5 vorbeiströmen und die Außenwand 10 umströmen. Der Abstand A beträgt etwa 50% der radialen Höhe B beginnend bei den Strömungssegmenten 8 bis zur Innenwand 20 des Strömungskanals 2 entspricht.
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Die Strömungsleitelemente 9 sind in den 2 - 4 jeweils als geradlinig dargestellt. In diese Ausführungsvarianten sind jedoch die alternativen Lösungen gemäß der 8 - 10 integrierbar, bei denen die Strömungsleitelemente 9 zwei Randabschnitte 11, 12 aufweisen und gemäß 8 an einem Randabschnitt 11 im radialen Querschnitt gesehen gebogen und an dem anderen Randabschnitt 12 geradlinig verlaufen. In den 8 - 10 ist linksseitig die Einströmseite und rechtsseitig die Ausströmseite der Strömungsleiteinrichtung 5. Gemäß 9 sind die Strömungsleitelemente 9 identisch zur Ausführung gemäß 8 geformt, werden jedoch geneigt angeordnet. 10 zeigt eine Variante mit geneigt angeordnetem Strömungsleitelement 9, das jedoch an beiden Randabschnitten 11, 12 geradlinig verläuft. Die entsprechenden Ausführungen sind in alle Strömungssegmente 8 der Ausführungen gemäß der 2-4 integrierbar, auch wenn dies nicht extra dargestellt ist. Neben den stetigen Verläufen der Strömungsleitelemente 9 sind zudem Ausführungen mit gewinkelten oder mehrfach gewinkelten Strömungsleitelementen 9 ebenfalls realisierbar. Auch ist nicht gezeigt, jedoch Teil der Erfindung, die Strömungsleitelemente 9 konkav gewölbt als Tragflächenform auszubilden. Die Strömungselemente 9 stehen in der Strömung und beeinflussen diese hin zu einer laminaren Strömung und statischem Druck.
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Eine Auswahl der erfindungsgemäß einsetzbaren Querschnittsformen der Strömungsleitelemente 9 ist schematisch in den 11a-11c gezeigt, wobei 11a eine festgelegte Rundung, 11 b eine Rundung mit sich in Strömungsrichtung anschließender Gerade, 11c eine geknickte Form und 11d eine mehrfach gewinkelte Form mit sich in Strömungsrichtung anschließender Gerade darstellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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