DE10228958B3

DE10228958B3 - Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad und Gargerät mit solch einer Vorrichtung

Info

Publication number: DE10228958B3
Application number: DE10228958A
Authority: DE
Inventors: Elmar Dr. Junker; Michael Herner
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-19
Also published as: FR2840987B1; FR2840987A1; ITMI20031186A1; ITMI20031186A0

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad, das über eine Lüfterradwelle antreibbar ist, mit mindestens einem Drucksensor und mindestens einer Druckabnahmeeinrichtung, wobei die Druckabnahmeeinrichtung ein einseitig offenes Gehäuseteil umfaßt, das benachbart zu dem Lüfterrad derart anordbar ist, daß sich die Lüfterradwelle durch das Gehäuseteil erstreckt, das Gehäuseteil zum Lüfterrad hin offen ist und zwischen dem Lüfterrad und der geschlossenen Seite des Gehäuseteils ein Freiraum verbleibt, in dem ein erster Meßpunkt eines ersten Drucksensors angeordnet ist; sowie ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad sowie ein Gargerät mit solch einer Vorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die dazu dienen, die Druckverhältnisse im Bereich eines Lüfterrades zu bestimmen.

So offenbart die DE 42 06 845 C2 der Anmelderin eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen des Anteils einer Gaskomponente in einem Gasgemisch. In dieser Vorrichtung ist zumindest ein Druckmesser zum Erfassen des Druckes in dem Gasgemisch an zwei relativ zu einer Drehachse eines Rotors radial voneinander beabstandeten Meßpunkten definierter Lage vorgesehen. Aus der Differenz der an den beiden Meßpunkten gemessenen Druckwerte sowie der Drehzahl und dem Radius des Rotors wird der Anteil einer Gaskomponente über die Dichte des Gasgemisches bestimmt. Diese Vorrichtung hat sich im allgemeinen bewährt, wobei die Meßgenauigkeit durch den Abstand der Meßpunkte zueinander begrenzt ist.

Die DE 27 50 84 offenbart ein Verfahren zur quantitativen Analyse von Gasgemischen mit bekannten Bestandteilen. Bei dem Verfahren wird in dem Gasgemisch ein Druckunterschied erzeugt und dieser zwischen zwei Punkten abgenommen, von denen der eine in der Nähe der Achse und der andere in der Nähe des Umfangs eines Zentrifugalventilators liegt. Weitere konstruktive Einzelheiten der in diesem Verfahren verwendeten Vorrichtung sind dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Schließlich offenbart die DE 24 27 04 eine Einrichtung zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Gasen. Innerhalb eines Gehäuses der Einrichtung ist ein Flügel-Schaufelrad vorgesehen. Das Gehäuse ist dabei im wesentlichen geschlossen und weist zwei Öffnungen in Form von Bohrungen auf. Eine dieser Öffnungen befindet sich an einer Stelle nahe der Welle des Flügel-Schaufelrads, während die andere Öffnung an einer Stelle an der Peripherie des Flügel-Schaufelrads liegt. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist jedoch, daß die Öffnung in der Nähe der Welle nur die Messung des Drucks an einer relativ weit von der Welle beabstandeten Position ermöglicht und ferner sich die Öffnung zum Schaufelrad hin öffnet, so daß Partikel, die sich in dem im Gehäuse befindlichen Gas befinden, ungehindert in die Öffnung eintreten und diese verschließen bzw. die Funktion eines mit der Öffnung verbundenen Drucksensors beeinträchtigen können bzw. das Wasserkondensat diese Öffnung verschließen kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine hohe Meßgenauigkeit und Meßsicherheit gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad, das über eine Lüfterradwelle antreibar ist, mit mindestens einem Drucksensor und mindestens einer Druckabnahmeeinrichtung, wobei die Druckabnahmeeinrichtung ein einseitig offenes Gehäuseteil umfaßt, das benachbart zu dem Lüfterrad derart anordbar ist, daß sich die Lüfterradwelle durch das Gehäuseteil erstreckt, das Gehäuseteil zum Lüfterrad hin offen ist und zwischen dem Lüfterrad und der geschlossenen Seite des Gehäuseteils ein Freiraum verbleibt, in dem ein erster Meßpunkt eines ersten Drucksensors angeordnet ist, gelöst.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß das Gehäuseteil als zumindest eine, vorzugsweise zylinder-, kappen- und/oder tellerförmige, Komponente, die mit einer Wand verbindbar ist, wie mittels zumindest einer Schweiß-, Flansch-, Schraub-, Niet- und/oder Steckverbindung, wobei die Wand im Bereich des Gehäuseteils eine erste Öffnung aufweist, oder als zumindest eine Ausbuchtung in einer Wand ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß das Lüfterrad eine Tragescheibe und daran befestigte Schaufeln umfaßt, wobei die Wand vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Tragescheibe fixierbar ist.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner vorsehen, daß der erste Drucksensor von dem Freiraum beabstandet ist, und mindestens ein erstes Verbindungselement von dem ersten Meßpunkt im Freiraum zu dem ersten Drucksensor führt.

Dabei ist bevorzugt, daß das erste Verbindungselement ein Rohr umfaßt, dessen eines Ende eine Öffnung an dem ersten Meßpunkt aufweist, wobei vorzugsweise die Ebene der Öffnung im wesentlichen parallel zur Drehachse der Lüfterradwelle verläuft und/oder die Öffnung in eine dem Lüfterrad im wesentlichen abgewandte Richtung weist.

Bei den beiden vorgenannten Alternativen kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, daß die Lüfterradwelle zur Bildung eines Rohrs hohl ausgeführt ist.

Ferner kann in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zumindest eine Motorwellendichtung zur Lagerung der Lüfterradwelle in dem Gehäuseteil und/oder der Wand, vorzugsweise über eine Befestigungsplatte, die in dem Gehäuseteil, insbesondere über Gewindebolzen, positionierbar und, insbesondere über Schrauben, fixierbar ist, vorgesehen sein.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht einen zweiten Meßpunkt im peripheren Bereich des Lüfterrads, vorzugsweise festgelegt durch eine zweite Öffnung in der Wand, vor.

Dabei ist vorteilhafterweise zumindest ein zweites Verbindungselement von dem zweiten Meßpunkt zu dem ersten oder einem zweiten Drucksensor vorgesehen, wobei das zweite Verbindungselement vorzugsweise ein Rohr umfaßt, dessen eines Ende eine Öffnung an dem zweiten Meßpunkt aufweist.

Schließlich ist in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, daß die Tragescheibe des Lüfterrads im Bereich des ersten Meßpunktes und/oder des zweiten Meßpunktes eine Öffnung aufweist.

Ferner wird mit der Erfindung ein Gargerät mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung geliefert, wobei die Wand eine Trennwand zwischen einem Technikraum einerseits und einem Gebläse- und/oder Garraum andererseits darstellt.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse im Bereich eines Lüfterrades eine Messung des Drucks in unmittelbarer Nähe der Drehachse bzw. Lüfterradwelle des Lüfterrads ermöglicht und gleichzeitig eine Fehlfunktion, insbesondere durch Verschmutzung mit Partikeln aus einem Garraum vermieden wird bzw. durch Verschluß durch Wasserkondensat, indem die Lüfterradwelle durch ein Gehäuseteil hindurchtritt, in das ein Rohr zu einem Drucksensor mündet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
1 eine Seitenschnittteilansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der 1 aus der Richtung A;
3 eine Seitenschnittteilansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der 3 aus Richtung B; und
5 eine Explosionsansicht der Vorrichtung der 3 und 4.
In 1 ist ein Ausschnitt aus einem Gargerät dargestellt, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad mit einer Druckabnahmeeinrichtung 1 umfaßt. Das Innere des Gargeräts ist durch eine Trennwand 3 mit einer mittigen Öffnung 3a, in der ein Gehäuseteil 4 fest eingebracht ist, in einen Garraum und/oder Gebläseraum 5 und einen Technikraum 7 unterteilt, wobei das Gehäuseteil 4 zum Geblä seraum 5 offen ist. Im Gebläseraum 5 ist zur Umwälzung einer darin vorhandenen Garatmosphäre ein Lüfterrad 9 angeordnet. Das Lüfterrad 9 wird über eine Lüfterradwelle 11, die sich durch das Gehäuseteil 4 ersteckt und mit einem im Technikraum 7 angeordneten Motor (nicht dargestellt) in Wirkverbindung steht, angetrieben. Dabei ist im Gehäuseteil 4 eine mittels Schrauben 13 befestigte Motorwellendichtung 15 zur Lagerung der Lüfterradwelle 11 vorhanden.
Durch den Zusammenbau der Trennwand 3 mit dem Gehäuseteil 4 wird ein Freiraum 17 im Bereich der Lüfterradwelle 11 auf der dem Gebläseraum 5 abgewandten Seite des Lüfterrads 9 gebildet, in den ein Rohr 19 mündet. Das Rohr 19 verbindet den Freiraum 17 mit einem nicht dargestellten Drucksensor und ermöglicht die Druckabnahme im Bereich der Lüfterradwelle 11, insbesondere um mittels einer geeigneten Vorrichtung, wie sie bspw. in der DE 42 06 845 C2 offenbart ist, eine Bestimmung des Anteils einer Gaskomponente in einem Gasgemisch vornehmen zu können.
Das Gehäuseteil 4 ermöglicht eine besonders vorteilhafte Anordnung bzw. Ausgestaltung des Rohres 19. Einerseits kann das Rohr 19 weit in den Freiraum 17 hineinragen und somit seine Öffnung 21 sehr nahe an der Lüfterradwelle 11 angeordnet werden. Dies ermöglicht wiederum, eine Druckabnahme in unmittelbarer Nähe der Drehachse des Lüfterrads 9 vornehmen zu können, was zu einer genaueren Bestimmung des Anteils einer Gaskomponente führt, insbesondere wenn zwei beabstandete Druckmeßpunkte vorgesehen sind, wie bei dem Verfahren gemäß der DE 42 06 845 C2 . Der zweite, nicht dargestellte Druckmeßpunkt würde sich zur Verwirklichung eines Verfahren gemäß der DE 42 06 845 C2 außerhalb des Gehäuseteils 4 im peripheren Teil des Lüfterrads 9 im Bereich einer weiteren, nicht dargestellten Öffnung der Trennwand 3 befinden. Der Differenzdruck zwischen den Druckmeßpunkten und damit der Meßbereich läßt sich daher vergrößern, und somit die Genauigkeit des Verfahrens steigern, wenn die Öffnung 21 des Rohrs 19 möglichst nahe an der Lüfterradwelle 11 und der zweite Druckmeßpunkt in der Peripherie des Lüfterrads 9 angeordnet sind. Andererseits ist die Ebene der Öffnung 21 parallel zur Drehachse der Lüfterradwelle 11 anordbar, woduch im wesentlichen vermieden wird, daß Partikel aus der Garatmosphäre, die mittels des ein Radialgebläse darstellenden Lüfterrads 9 im Bereich der Öffnung 3a der Trennwand im wesentlichen parallel zur Lüfterradwelle 11 angesaugt wird, in die Öffnung 21 gelangen und diese verschließen können. Ferner wird im wesentlichen vermieden, daß Partikel zu dem empfindlichen Drucksensor gelangen und dessen Funktion beeinträchtigen. Somit wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erhöhte Funktionssicherheit erreicht.
In einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß sich das Rohr 19 in eine dem Lüfterrad 9 abgewandten Richtung öffnet. Dies führt dazu, daß ein Eintreten von Partikeln in das Rohr 19 durch die Öffnung 21 weiter erschwert wird.
In 2 ist eine Draufsicht aus Richtung A der 1 der Druckabnahmeeinrichtung 1 dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen denjenigen der 1. Wie aus 2 ersichtlich, wird die Motorwellendichtung 15 mittels einer Befestigungsplatte 23, die über Schrauben 13 am Gehäuseteil 4 befestigt ist, gehalten. Wie 2 weiter zu entnehmen ist, weist diese Befestigungsplatte 23 im Bereich der Öffnung 21 des Rohres 19 eine Aussparung 24 auf, so daß das Rohr 19 soweit wie möglich in den Freiraum 17 hineinragen und damit die Öffnung 21 so nahe wie möglich an der Lüfterradwelle 11 positioniert werden kann.
In den 3 bis 5 ist eine weitere erfindungsgemäße Druckabnahmeeinrichtung 1' dargestellt. Im Gegensatz zu der in den 1 und 2 dargestellten Druckabnahmeeinrichtung 1 bildet die weitere Druckabnahmeeinrichtung 1' keine Einheit mit der Trennwand 3 des Gargeräts. Die Druckabnahmeeinrichtung 1' ist dabei samt einem im wesentlichen zylinderförmigen Gehäuseteil 25 von dieser Trennwand (nicht dargestellt) zwischen einem Technikraum und einem Gebläseraum lösbar. Das Gehäuseteil 25 ist im eingebauten Zustand, also wenn an der Trennwand fest angebracht, zum Gebläseraum offen, während es zum Technikraum im wesentlichen geschlossen ist, abgesehen von einer Durchführung für eine Lüfterradwelle (nicht dargestellt). Ferner ist auf der Seite besagter Durchführung mittels Schrauben 27 und einer Befestigungsplatte 39 eine Motorwellendichtung 29 zur Lagerung der Lüfterradwelle befe stigt. Das Gehäuseteil 25 weist einen umlaufenden Rand 31 mit Bohrungen 37 und Gewindebolzen 41 auf, um die Druckabnahmeeinrichtung 1' an der Trennwand festschrauben zu können. Im eingebauten Zustand bildet das Innere des Gehäuseteils 25 wieder einen Freiraum 33, in dem ein Verbindungsrohr 35 für einen nicht dargestellten Drucksensor mündet.
Die Ausführungsform der Druckabnahmeeinrichtung 1' ermöglicht einen modularen Aufbau, was eine Anpassung eines Gargeräts an unterschiedliche geometrische Erfordernisse, insbesondere bei Einsatz unterschiedlicher Lüfterradtypen bzw. -größen, ermöglicht. Bei einem Zusammenbau der Module wird zunächst die Motorwellendichtung 29 in das Gehäusteil 25 eingebracht, dann die Befestigungsplatte 39 auf die Gewindebolzen 41 des Gehäuseteils 25 aufgesetzt, um die Motorwellendichtung 29 zwischen der Befestigungsplatte 39 und dem Gehäusteil 25 zu positionieren und über eine Eindrehung der Schrauben 27 die Befestigungsplatte 39 zu fixieren, und anschließend das Gehäuseteil 25 über Schrauben durch die Bohrungen 37 auf die Trennwand aufgeschraubt.
In einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zur Verbindung des Garraums mit dem Freiraum innerhalb des Gehäuseteils und mit einem Drucksensor die Lüfterradwelle zur Bildung eines Rohrs hohl ausgeführt ist. Eine derartige Ausführungsform bietet den Vorteil, daß eine Druckabnahme unmittelbar an der Drehachse des Lüfterrads erfolgen kann. Jedoch wird aufgrund der Öffnungsrichtung senkrecht zur Drehachse der Lüfterradwelle ein Eindringen von Partikeln aus der Garatmosphäre in die Öffnung vermieden.

1, 1': Druckabnahmeeinrichtung
3: Trennwand
3a: Öffnung
4: Gehäuseteil
5: Gebläseraum
7: Technikraum
9: Lüfterrad
11: Lüfterradwelle
13: Schraube
15: Motorwellendichtung
17: Freiraum
19: Rohr
21: Öffnung
23: Befestigungsplatte
24: Aussparung
25: Gehäuseteil
27: Schrauben
29: Motorwellendichtung
31: Rand
33: Freiraum
35: Rohr
37: Bohrungen
39: Befestigungsplatte
41: Gewindebolzen

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Druckverhältnisse an einem Lüfterrad (9), das über eine Lüfterradwelle (11) antreibar ist, mit mindestens einem Drucksensor und mindestens einer Druckabnahmeeinrichtung (1, 1'), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabnahmeeinrichtung (1, 1') ein einseitig offenes Gehäuseteil (4, 25) umfaßt, das benachbart zu dem Lüfterrad (9) derart anordbar ist, daß sich die Lüfterradwelle (11) durch das Gehäuseteil (4, 25) erstreckt, das Gehäuseteil (4, 25) zum Lüfterrad (9) hin of fen ist und zwischen dem Lüfterrad (9) und der geschlossenen Seite des Gehäuseteils (4, 25) ein Freiraum (17, 33) verbleibt, in dem ein erster Meßpunkt eines ersten Drucksensors angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (4, 25) als zumindest eine, vorzugsweise zylinder-, kappen- und/oder tellerförmige, Komponente, die mit einer Wand (3) verbindbar ist, wie mittels zumindest einer Schweiß-, Flansch-, Schraub-, Niet- und/oder Steckverbindung, wobei die Wand (3) im Bereich des Gehäuseteils (4) eine erste Öffnung (3a) aufweist, oder als zumindest eine Ausbuchtung in einer Wand (3) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (9) eine Tragescheibe und daran befestigte Schaufeln umfaßt, wobei die Wand (3) vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Tragescheibe fixierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drucksensor von dem Freiraum (17, 33) beabstandet ist, und mindestens ein erstes Verbindungselement (19, 35) von dem ersten Meßpunkt im Freiraum (17, 33) zu dem ersten Drucksensor führt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verbindungselement ein Rohr (19) umfaßt, dessen eines Ende eine Öffnung (21) an dem ersten Meßpunkt aufweist, wobei vorzugsweise die Ebene der Öffnung (21) im wesentlichen parallel zur Drehachse der Lüfterradwelle (11) verläuft und/oder die Öffnung in eine dem Lüfterrad im wesentlichen abgewandte Richtung weist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterradwelle zur Bildung eines Rohrs hohl ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Motorwellendichtung (15, 29) zur Lagerung der Lüfterradwelle (11) in dem Gehäuseteil (4, 25) und/oder der Wand (3), vorzugsweise über eine Befestigungsplatte (23, 39), die in dem Gehäuseteil (4, 25), insbesondere über Gewindebolzen (41), positionierbar und, insbesondere über Schrauben (13, 27), fixierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Meßpunkt im peripheren Bereich des Lüfterrads (9), vorzugsweise festgelegt durch eine zweite Öffnung in der Wand (3).
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zumindest ein zweites Verbindungselement von dem zweiten Meßpunkt zu dem ersten oder einem zweiten Drucksensor, wobei das zweite Verbindungselement vorzugsweise ein Rohr umfaßt, dessen eines Ende eine Öffnung an dem zweiten Meßpunkt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragescheibe des Lüfterrads im Bereich des ersten Meßpunktes und/oder des zweiten Meßpunktes eine Öffnung aufweist.
Gargerät mit einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eine Trennwand zwischen einem Technikraum einerseits und einem Gebläse- und/oder Garraum andererseits darstellt.