DE1428195A1

DE1428195A1 - Mit einem Ventilator versehener Raumerhitzer und Verfahren zum Erzeugen eines Gasstromes

Info

Publication number: DE1428195A1
Application number: DE19621428195
Authority: DE
Inventors: Archibald Galbraith
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1961-06-20
Filing date: 1962-06-19
Publication date: 1968-12-12
Also published as: GB996056A; CH405587A; AT256264B

Description

II.Vo Philips'GIoeilWpenfabrieken, Eindhoven/Holland

"Hit einem Ventilator versehener Raumerhitzer und Verfahren zum Erzeugen eines Gasstromes"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilator find insbesondere auf einen Ventilator mit einem elektrischen Erhitzungskörper für Raumerhitzung.

Bei Ventilatoren für den Hausbedarf, wie zum Beispiel bei Luftextraktionsgeräten für Druckzugventilatoren, Luftzirkulation für Kühlzwecke bei warmem Wetter und Raumerhitzung bei kaltem Wetter, ist Lautlosigkeit beim Betrieb die vornehmste .Anforderung.

Mir bestimmte industrielle Zwecke, z. 3« Getreide-Trocknen, ist Lautlosigkeit nicht besonders wichtig, aber 7 -tilatoren für diese Zwecke müssen im allgemeinen möglichst zweckmäßig arbeiten und einen gleichmäßigen, im wesentlichen nicht turbulenten Luftstrom liefern»

Sekundäre Anforderungen, die an Ventilatoren für den Z: vsbedarf insbesondere für Raumerhitzung, den sogenannten "fanheaters", gestellt werden, sind kleine Abmessungen für eine bestimmte Hitzeausbeute, eine zweckmäßige Erhitzung des Luftstromes, eine kleine Temperatursteuerung des Gehäuses beim Bedarf und Sicherheit sowohl mechanisch als auch elektrisch.

, , V^r₇,.„. ...,,,,,,_ef;. ·._chtspunkt ist es or\/ünscht, daß Ventilatoren,

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sowohl industrielle Typen als auch Τν±,?\ι für :--£A"-sbedarf, aus Teilen aufgebaut sind, die verhältnismäßig t.^iach herzustellen und zusammenzusetzen sind. Weiter müssen die drehenden I¹GiIe Vorzugsweise einfach hergestellt werden können, so daß keine statischen, dynamischen oder aero-dynamischen Balancierprololerne entstehen.

Die Erfindung bezweckt, einen Yentilator oder Raumerhitzer zu schaffen, der die obigen und andere Anforderungen erfüllt.

Der Yentilator nach der Erfindung enthält Mittel zum IDrzeugen zweier G-asströme, die je eine kombinierte Längs- und Rotationsbewegung aufweisen, v/obei die Rotatlonskonponenten in der gleichen Richtung liegen und die Längskomponenten einander entgegengesetzt sind und wobei die Ströme kombiniert werden, um wenigstens einen ausgehenden Strom zu lief ern_o

Unter dem Ausdruck "Gas" ist jedes gasförmige !,tedium einschließlich Luft zu verstehen.

Die den Strom erzeugenden IJittel bestehen vorzugsweise --.us zwei in einiger Entfernung voneinander koaxial angeordneten mehr-·. blättrigen Luftschrauben, die durch ein Antriebsv/erk, ζ. Β* einen Elektromotor, in der gleichen Richtung gedreht werden.. Diese Luftschrauben können am Ende und vorzugsweise gerade innerhalb eines teilweise zylindrischen Kanals oder \/indkanals von im wesentlichen langgestrecktem Querschnitt angeordnet werden, der keine weiteren Führungsmittel für die Gasströme" und eine Ausfluß öffnung, die sich im wesentlichen üb 'er · die ganze oder einen Seil der Länge des Kanäles erstreckt, aufweist.

Durch eine geeignete Anordnung der iTügelblätter kann jede Luftschraube einen Gasstrom in den Kanal ziehen, in den die'

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LMngskomponente jedes Stromes in eine Rotationskomponente -umgewandelt wird, 30 daß die Ströme sich kombinieren und mit beträchtlicher Geschwindigkeit aus der öffnung austreten.

Es ist gefunden worden, daß mit einer geeigneten lorm des Kanales, Anordnung dor Luftschrauben und Formgebung der Flügelblätter dc,s Gas die Öffnung mit einer Geschwindigkeit verläßt, die im wesentlichen über die ganze Breite und Länge konstant und im wesentlichen nicht turbulent ist. Außerden hat der Strom vor der Öffnung eine Konvergierungsneigung und erzeugt auf diese Weise eine fokussierende Wirkung. Dies ist wichtig, insbesondere wenn die Luft erhitzt wird, da diese in einem Abstand vor dem Ventilator ein Wärmegebiet von geeigneter Größe erzeugt.

Aus Versuchen ist hervorgegangen, daß ein Ventilator vom obengenannten Typ beim Betrieb lautlos ist, und es hat sich gezeigt, daß dies teilweise den entgegengesetzten Gaeströmen und teilweise der !Tatsache zu verdanken ist, daß der Kanal als Dämpfer wirkt, der die hörbaren Frequenzschwingungen, die dem eintretenden Gas durch die Flügelblätter gegeben werden, dämpft, ehe der kombinierte Gasstrom aus dem Kanal austritt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Heizlüfters.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ventilator- und Erhitzereinheit.

Fig. 3 ist eine Draufsicht der IIotor-Flügelblätter-Einheit ohne Gehäuse.

?ir. 4 ist eine fedsrnae ^avoplunc, in vergrößertem Haß st ab dar-•estellt.

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tig, 3 ist eine Sndaasicfct länge der $i&le IMf aus I¹Ig. 1· Hg« β ist eine Bndansicht längs der j&iaie 7Ι*ΎΧ aus fig'. fig» T ist eine Endansicht des Erhitzers naöh" Pig» 1$ und

Pig, 8 ist eliu Querschnitt der Endab&eoktt&g des lrhitiseyge- ; häuses längs der linie YIII-VIlX aus fig» ?·

In äer Zeichnu»,g zeigt Jig· 1 einen Heizlti$tes> geäöß dter Erfindung in Vorderansicht« Ein Gehäuse 4§ das eine gebogene ^: Porm hat, besitzt auf der Vorderseite eine rechtgokige Öffnung! in der ein Schutzgitter 2, dureh das die auetreiende luft auetritt, befestigt ist, Die Vorderseite des Gehäuses hat j Schalter 3 zum Steuern der Yifirkung deg'Tentilatoraotose und " , ι der Erhitzungskörper, die nachstehend beschrieben werden· ^ j

Der eigentliche Ventilator ist in Fig. 2 pergpektiviech dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem Kanal oder Windkanal 4» der an den beiden Enden offen ist und iffl wesentlichen einen sohneokenförmigen Querschnitt aufweist* Br wird vor-, zugsweise" dadurch hergestellt, daß eint rechteckige Metallplatte zu der gewünschten Porm gebogen wird. Sii Steifigkeit des XCanal'es kann auch dadurch erhöht werden, daß in bestimmten Abständen Vertiefungen oder Hippen 5 angeordnet werden* 33as eine Ende der Platte wird nach außen gedreht .li&d bildet einen Piansoh 6, der sich in' einem bestimmten Abstand vom anderen Ende der Platte befindet, wodurch ein« rechteckige Ausflußöffnung gebildet wird.

Im Kanal wliÄ eine Motpr-luftschrauben-Mnheit angeordnet, wie in Pig. 3 dargestellt ist· Der Motor 7 ist vorzugsweise'vom Typ mit abgeschirmten Polen zur Verwendung an Wechselstromnetzen,

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kann aber selbstverständlich von jedem anderen geeigneten Typ sein, abhängig von der Punktion und dem verfügbaren Speiseatrom. Der Motorrotor hat lager 8, 9, die in Brückenteilen getragen werden, die am lamellierten Motorblock befestigt sind, und ein gleiches Lagerpaar 10_t 11, das vom selbstzentrierenden "oiliten"-Typ sein kann, wird an den Enden der Stangen 12, 15 durch ähnliche Brüokenteile getragen· Die Stangen 12, 13 erstrecken sich durch den lamellierten Motorblock und sind auf geeignete Weise, z. B. duroh Passung mit Übermaß, befestigt.

Mehrblättrige Luftschrauben H, 15 sind an Halbwellen 16., 17 befestigt, die in Lagern 10 und 11 gelagert sind. Jede dieser Wellen ist mit der Motorwelle 18 durch eine federnde Kupplung 19, 20 verbunden. Eine dieser Kupplungen ist nach einer Vorzugsausführungsform in Pig. 4 im Querschnitt dargestellt und enthält eine zylindrische Buchse aus federndem Material, z. B· Gummi, mit einem kleineren Innendurchmesser im freien Zustand als die Wellen· Die Motorwelle 18 ist mit einer ringsumlaufenden Nut 21 versehen und jede Halbwelle 16 der luftschraube ist mit einer ähnllohen Hut 22 kleinerer Abmessungen versehen. Die federnde Buohse wird erst durch ein geeignetes Werkzeug gedehnt und auf die Welle 18 gebracht. Beim Zurückziehen des Werkzeuges zieht sich die Buchse federnd zusammen, so daß sie die Welle 6 greift und eine feste Verbindung mit ihr herstellt, weil sie in der verhältnismäßig tiefen Hut 21 liegt. Die Buchse

wird dann auf die Wellen 16, 17 gebracht über die Hut 22, wobei erwüneohtenfalle ein federndes Abstandsstück 23 zwischen den Enden der Wellen angeordnet werden kann. Auf diese Weise entsteht eine federnde Verbindung zwischen den Wellen, die einen kleinen ELuohtungsfehler oder Vibration beim Betrieb

. aufhebt· Da dit Nut 22 weniger tief ist als die Hut 21, können die Wellen t6>t7 leiohter von den Kupplungen entfernt werden als die Motorwelle 18. Dies ist vorteilhaft beim Zusammenbau und für Wartungezwecke.

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Die im Beispiel daxgestellten luftschrauben 14_S 15 sind sechsblättrig· Die Luftschrauben sind aus einer platten runden Metallplatte gebogen«, Es hat sioh gezeigt _% daß flache Flügelblätter* die mit einem Winkel von etwa 50° aus der flachen Platte gebogen sind, einen gutsn luftstrom liefern mit den erwünschten Längs- und Eotationskomponenten und keinen Lärm beim Betrieb machen«, Andere Formen und Yfinkel wie auch eine andere Flügelblätterzahl können selbstverständlich gewählt werden^ abhängig von besonderen Umständen, und Luftschrauben aus einem anderen Material als Metall, z„ B₉ Kunststoff, können auch verwendet werden· In diesem lall können die Luftschrauben durch eine Spritzbearbeitung hergestellt v/erden, γ/obei Nylon ein geeignetes Material ist«

Die ganze Motor-Luftschraubeneinheit aus Fig. 3 kann dadurch im Kanal 4 befestigt werden., daß der Motorkörper mit geeigneten Mitteln im Kanal befestigt wirdg z. B₀ mit einem nicht-dargerstellt en Bügeln wobei der Kanal mit öffnungen versehen ist, wie in fig» 2 und 5 dargestellt ist_? so daß das Gebilde mit seinen Anschlußklemmen durch den Kanal in den Raum zwischen dem Kanal 4 und dem Gehäuse 1 reichen kann (siehe Fig. 5). Federnde Mittel können bei der Befestigung verwendet werden^ um zu verhüten=, daß der Kanal als Schallwand für mechanische Schwingungen der Motor-Luft schrauben- Einheit arbeitet.

Die Luftschrauben sind derart angeordnet, daß sie L_uft in den Kanal saugen mit der richtigen Drehrichtung (im Uhrzeigersinn in den Fig. 5 und 6), so daß die Luft die Ausflußöffnung im wesentlichen tangential zum niedrigeren Teil des Ventilators verläßt.

Die Lufterhitzungswiderstandskörper werden auf ihren Enden durch keramische Platten 24 und 25 und zwischen diesen Enden durch ke-

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ramieohe Platten 26 und 27 ,gestützt. Die Platten 24 und 25 besitzen auf ihrem Ober- und tfnterrand Vorsprünge, die in den landen des Flansches 6 und den Seitenkanten der niedrigeren Wand des Kanalea liegen (siehe Pig· 2 und 6), wobei diese Platten durch die natürliche Federkraft der Spir&lerhitzungekörper an ihrer Stelle gehalten werden, bis die Sinheit im Gehäuse angeordnet ist· Die Zwischenplatten 26, 27 können auch in ähnlichen Hüten in der Seitenkante des Flansches 6 und dem Vorderrand des niedrigeren Seiles des Kenales liegen, um sie im richtigen Abstand an ihrer Stelle zu halten·

Diese Ventilator-Erhitzereinheit kann durch ein Ende des Gehäuses im Gehäuse angeordnet werden und durch selbstschneidende Schrauben oder Schrauben, die sich durch Löcher im Boden des Gehäuses erstrecken und die in mit Schraubengewinde versehenen Haben 27 ruhen (Fig· 6), die am Kanal gebildet oder an ihm befestigt sind, an ihrer Stelle befestigt werden.

Die Hint er seit e des Gehäuses kann mit ^tteohlüsselloch"-förmigen Nuten (nicht dargestellt) versehen werden, so daS das Gerät an die Wand gehängt v/erden kann· Auch, oder außerdem, wie in Fig· dargestellt, können Sohenkel angeordnet werden, so daß das Gerät nicht auf dem Fußboden ruht· Vorzugsweise können diese Schenkel leicht entfernt werden, so daß das Gerät für den Transport verpackt werden kann·

Die elektrischen Verbindungen ewisehen de« Schalter und den Erhitzungskörpern und dem Motor können angeordnet werden, ehe die Ventilator-Ärhitzer-Einheit im Gehäuse angeordnet wird, wobei die endgültige Anordnung vervollständigt wird, ehe der Enddeckel aus d«n Fig» 7 und 8 an seiner Stelle angeordnet wird· Dieser Deekf! vmjk ein ähnlicher Deckel am anderen Ende des Gehäuses 1 kann auf geeignete Weise, z. B· durch Schrauben am Gehäuse befestigt werden.

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Um eine visuelle Anzeige zu haben, wenn das Gerät eingeschaltetist,-was eine allgemein empfohlene Sicherheitsmaßnahme für Heizr lüfter dieses Typs ist, kann eine Überwachungslampe 29 (fig. 5), Torgesehen werden, die etwa in der Mitte des Kanales gegenüber· dem Motor 7 durch die Wand reicht. Das lj_oht "beleuchtet das In-nere des Kanales und kann durch das Gitter 2 gesehen werden. Die Schalter können wie üblich bei driese'm Typ von Geräten derart an*- geordnet werden, daß sie das Gerät für verschiedene Geschwindigkeiten des Ventilators und für verschiedene Erhitzüngsgrade schalten, wobei die elektrische Anlage vorzugsweise derart ist» d.aß der Erhitzer nicht eingeschaltet werden kann, wenn nicht der Ventilator arbeitet.

Als Hinweis auf die gedrängte Bauart des beschriebenen Beispiels dient folgendes: die Außenabmessungen des Gehäuses sind etwa 25cm lang, 15 cm hoch und 12 cm tief. Der Erhitzer hat eine Belastung von 2 kW und der Ventilator, der llügelblätter von 10 cm Durchmesser aufweist mit 1500 Umdrehungen in der Minute, liefert wenigstens 30 nr Luft in der Minute. Die Temperatur st eierung des Gehäuses ist vernachläßLgbar, da die eintretende Luft Über praktisch die ganze Oberfläche des Kanales strömt. Der Motor und die Wellenlager werden auch ausreichend durch die luftströme gekühlt. .

Wie oben erwähnt, tritt bei normalem Betrieb mit der Erhitzung, völlig eingeschaltet, wenig oder keine Temperatursteierung im Kanal auf. Wenn jedoch eine oder beide Einflußöffnungen (oder die Ausflußöffnung) unabsichtlich ganz oder teilweise gesperrt werden, könnte eine ernsthafte lemperatursteierung des Erhitzere und des Gehäuses entstehen. Um diese Eventualität zu beseitigen, kann ein temperaturempfindlicher Körper, z* B. ein Bimetallschalter, an einer geeigneten Stelle im Kanal angeordnet und derart elektrisch verbunden v/erden, daß er den Erhitzer und/oder

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, das gtQie OertSt abschaltet, wenn eine solche temperatur steigerung auftritt» Der Sohalter ist vorzugsweise von einem Syp, der von Hani aus zurückgestellt werden muß, so daß er nicht automatisch in «eine "Ein»-Lage zurückkehrt, wenn die Eemperatur wieder, normal wird.

Die verh&ltniemäßig kleinen Abmessungen des beschriebenen οέ- [ rates «ind teilweise der !Datsaohe zu verdanken, daß der Antriebaaötor der luftschrauben im Kanal angeordnet ist. Es ist festgestellt worden, daß dies.die Luftströmung im Kanal nicht ί nachteilig beeinflußt.

Die Erfindung iet Jedooh nicht auf diese Anordnung beschränkt, \ da der Motor auoh außerhalb des Kanales an einem dessen Enden

angeordnet werden kann, oder in einigen Pällen können zwei Mo- ; toren, die je eine Luftschraube antreiben, angeordnet v/erden.

Ss wird einleuchten, daß das obenbeschriebene Gerät nur ein ^; Beispiel der Anwendung eines Ventilators nach der Erfindung ist, der auch für andere Zwecke verwendet werden kann. Es wird weiter einleuchten, daß die Geschwindigkeit des austretenden Luftstromes einigermaßen von der Oberfläche der Öffnung abhängig ist, und diese wird wieder von der Länge des Kanales und dem Abstand der Lufteonrauben abhängig sein. Der Kanal braucht nicht wie * im beschriebenen Beispiel einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufzuweisen, aber kann zum Beispiel nach' außen abge-Rundete ainfluß- und/oder Ausflußöffnungen aufweisen. Auch kann

mehr.ale eine Abflußöffnung vorgesehen werden, zum Beispiel wenn eine "Anaapfungs"-Zuführung erforderlich ist, die unab-■j«. hängig von der Hauptgasausflußöffnung wirkt. In solchen lallen kann die aueätzliche öffnung vorzugsweise im wesentlichen tan-. gential angeordnet werden'wie mit der Hauptausflußöffnung«

Patentansprüche:

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Claims

Patent ansprüche %

Yerfahren zum Erzeugen eines Gasstromes mit beträchtlicher Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet;, daß ein erster Strom mit kombinierten längs- und Rotationskomponenten und auch ein zweiter Strom» der ähnliche Bewegungskomponenten aufweist, erzeugt werden, wobei die zwei Ströme derart zusammengefügt werden, daß die Rotationskomponenten in der gleichen Richtung und die Längskomponenten in entgegengesetzter Richtung liegen und die zwei Ströme zu wenigstens einem austretenden Strom kombiniert werden.
2. Yentilator mit Mitteln zum Erzeugen τοπ zwei Gasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gasstrom eine kombinierte Längs- und Rotationsbewegung besitzt, wobei die Rotationskomponenten in der gleichen Richtung liegen und die Längskomponenten einander zugewendet sind, wobei die Ströme kombiniert werden und wenigstens einen austretenden Strom liefern.

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3. Tentilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet« daß er einen teilweise zylindrischen Kanal aufweist ohne weitere Mihrungsmittel für die Gasströme und mit wenigstens einer Ausflußöffnung, die sich über praktisch die ganze oder einen Teil der Länge des Kanales erstreckt, weiter zwei getrennte Luft-, schrauben, die koaxial im Kanal und je. in der Nähe eines Endes des Kanales angeordnet sind und ein Antriebswerk zum Drehen der L_uftschrauben in der gleichen Richtung.
4. "Ventilator nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß die luftschrauben je eine Anzahl von flügelblättern aufweisen und ihre Drehrichtung derart ist, daß das an den Enden des Kanales eingesaugte Gas den Kanal im wesentlichen tangential durch die Ausflußöffnung verläßt.

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5· Ventilator nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebswerk ein Elektromotor ist, der im wesentlichen in der Mitte des Kanalee zwischen den Luftschrauben angeordnet ist·
6. Ventilator nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß er eine Jäotor-Iruftsohrauben-Binheit enthält, in der jede Luftschraube duroh eine Halbwelle getragen wird, die in einem Lager gelagert ist, das durch eine am Motor befestigte ünterstifeung getragen wird, wobei jede Halbwelle federnd mit der Motorwelle gekuppelt ist. ;
7. Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor-LuftBohrauben-Elnheit durch Mittel, die den Motor mit dem Kanal verbinden, im Kanal angeordnet ist.
8. Ventilator nach Anspruch 7# daduroh gekennzeichnet, daß die

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erwähnten Befestigungsmittel ein federndes Glied oder federnde ^f Glieder besitzen.
9· üaumerhiteer mit einem Ventilator nach einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er einen oder mehrere Erhitzung skörper aufweist, die im austretenden Strom angeordnet | sind·
10· Haumerhitaer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Ton Hand bedünbare Schalter aufweist, die den Motor und einen oder mehrere der erwähnten ErhitzungBkörper wahlweise erregen, wobei die Vorrichtung derart 1st, daß der (die) Erhitzungskörper* nicht erregt werden kann (können), wenn nicht der Motor erregt ist·
11. Baumerhitzer nach Anspruch 9 oder 10, daduroh gekennzeich-

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net, daß er einen temperaturempfinalichen Schalter aufweist, der auf die Temperatur im Kanal reagiert zum Abschalten der Stromzuführung an den (die) Erhitzungskörper oder den Erhitzer und den liotor, wenn der Luftstrom durch den Kanal aus irgendeinem Grunde gesperrt ist.
12. Raumerhitzer nach Anspruch 9-, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß er" eine Lampe aufweist, die im Kanal angeordnet und an die Stromquelle angeschlossen ist, um durch ihre Beleuchtung anzuzeigen, wenn das Gerät eingeschaltet ist.

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