DE19734802C1 - Lüfterrad einer zum Räuchern oder Erhitzen von Nahrungsmitteln vorgesehenen Behandlungskammer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüfterrad einer zum Räuchern, Erhitzen oder dergleichen von Nahrungsmitteln vor­ gesehenen Behandlungskammer, in der das Lüfterrad um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist, bestehend aus einem Deckelteil, einem Bodenteil mit einer Öffnung zum Ansaugen von Luft und mehreren voneinander beabstandeten Lüfterflü­ geln, die zwischen dem Deckelteil und dem Bodenteil befe­ stigt sind und in radialer Richtung von der Rotationsachse nach außen verlaufen.

Ein derartiges Lüfterrad ist beispielsweise aus dem Prospekt "MAURER-Anlagen für die Industrie" aus dem Jahre 1996 be­ kanntgeworden.

In der eingangs erwähnten Behandlungskammer können sämtliche Behandlungsvorgänge durchgeführt werden, denen Nahrungsmit­ tel unterworfen werden. In der Behandlungskammer können ins­ besondere Fleischwaren oder Fisch gekocht, gegart, getrock­ net, gekühlt, klimatisiert oder geräuchert werden. Zum Zwec­ ke einer Luftzirkulation in Verbindung mit einer Frischluft­ zufuhr sind Behandlungskammern mit einem Lüfterrad ausgerü­ stet. In den unteren Teil der Behandlungskammer können die zu behandelnden Nahrungsmittel auf einem dazu vorgesehenen Behandlungswagen oder -gestell in die Behandlungskammer ein­ geschoben oder eingebracht werden. Innerhalb der Behand­ lungskammer ist eine abklappbare Abtrennung aus Metall ("Himmel") vorgesehen, der den Teil der Behandlungskammer (Behandlungsraum) mit Nahrungsmitteln von einem Kopfteil (Lüfterraum) der Behandlungskammer abtrennt. Innerhalb die­ ses Kopfteils können sich verschiedenartige Behandlungsag­ gregate befinden, wie z. B. Dampferzeuger, Kühlregister, Sprühnebelanlagen, Heizstäbe, Wärmetauscher usw. Die Behand­ lungsaggregate dienen dazu, die innerhalb der Behandlungs­ kammer zirkulierende Luft zusätzlich mit Behandlungsstoffen anzureichern oder aber die Luft zu erwärmen oder zu kühlen.

In diesem oberen Bereich der Behandlungskammer, dem Kopf­ teil, befindet sich auch das Lüfterrad, das durch einen au­ ßerhalb der Behandlungskammer liegenden Elektromotor ange­ trieben wird. Das Lüfterrad ist horizontal und platzsparend in das Kopfteil eingebaut. Durch die Drehbewegung des Lüf­ terrads wird Luft aus der Behandlungskammer angesaugt. Die verschiedenen Behandlungsaggregate innerhalb des Kopfteils besitzen unterschiedliche Strömungswiderstände, die die Luftbewegung durch das Lüfterrad beeinflussen.

Nach Austritt aus den seitlichen Öffnungen zwischen den Lüfterflügeln strömt die Luft erst horizontal durch den Lüf­ terraum, an einer rechten und linken Seitenwand wird die Luft nach unten gelenkt und tritt durch zwei Lochbleche in den Behandlungsraum wieder ein. Dort kann sie die zu behan­ delnden Nahrungsmittel erneut durchströmen.

Das bekannte Lüfterrad besteht im wesentlichen aus zwei par­ allel zueinander angeordneten Lüfterscheiben (Deckelteil und Bodenteil), zwischen denen quer zu den Lüfterscheiben ange­ ordnete Lüfterflügel befestigt sind. Die Lüfterflügel beste­ hen aus einfach gekrümmten Kreisbögen. Die Lufteintrittskan­ te der Lüfterflügel ist abgeschrägt. Die Geometrie des Lüf­ terrades ergibt sich im wesentlichen daraus, daß innerhalb des Kopfteils und der horizontalen Einbaulage des Lüfter­ teils nur ein geringer Platzbedarf zur Verfügung steht. Der Platzbedarf wird noch zusätzlich dadurch eingeschränkt, daß die Behandlungsaggregate ebenfalls innerhalb des Kopfteils eingebaut werden müssen. Aus diesem Grund müssen bei dem be­ kannten Lüfterrad erhebliche Druckverluste überwunden wer­ den.

Aus Platzgründen ist es aber nicht möglich, das Lüfterrad selbst zu vergrößern.

Durch die in radialer Richtung sehr kurzen Lüfterflügel des bekannten Lüfterrads und die starke Umlenkung der Luft im Bereich des Bodenteils ist die Strömung im Lüfterrad sehr schlecht geführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Pro­ blem zugrunde, das bekannte Lüfterrad derart weiterzuentwic­ keln, daß die umgewälzte Luftmenge erhöht wird, obwohl die Außengeometrie des Lüfterrades ungeändert beibehalten wird.

Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß an dem Bodenteil zwei vorstehende, voneinander be­ abstandete Strömungsführungskanten ausgebildet sind, zwi­ schen denen die durch das Lüfterrad angesaugte Luft einströ­ men kann.

Durch die Ausbildung zweier Strömungsführungskanten erhöht sich der Volumenstrom der umgewälzten Luft im Gegensatz zum Stand der Technik erheblich. Die zwei hintereinander ange­ ordneten Strömungsführungskanten bewirken, daß die Luft di­ rekt hinter der ersten Strömungsführungskante nach unten in das Innere des Lüfterrades einströmt. Durch die zweite Strö­ mungsführungskante wird verhindert, daß die angesaugte Luft an der ersten Strömungsführungskante abreißen kann und nur die bodenseitige Hälfte des Lüfterrades durchströmt wird. Die zweite Strömungsführungskante ermöglicht es, in Verbin­ dung mit der ersten Strömungsführungskante die Luft gezielt in den Freiraum zwischen den beiden Kanten zu beschleunigen.

Durch das erfindungsgemäße Lüfterrad läßt sich auch die Luftumwälzung mit einer reduzierten Drehzahl des Lüfterrads betreiben, so daß die Luftumwälzung auch mit einer geringe­ ren Lärmbelastung durchführbar ist.

Aufgrund der möglichen höheren Leistung beim Vorgang der Luftumwälzung innerhalb der Behandlungskammer werden kürzere Prozeßzeiten ebenso möglich, wie eine verbesserte Beladungs­ dichte der Behandlungswagen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Strömungs­ kanten durch zwei umlaufende Führungsringe gebildet, die ei­ ne Art zum Inneren des Lüfterrades hin offene Ringnut be­ grenzen. Durch die umlaufende Ringnut kann das rotierende Lüfterrad Luft kontinuierlich aus dem Behandlungsraum ansau­ gen. Die Ringnut bildet einen vorgegebenen, definierten Be­ reich, in den Luft eingesaugt wird.

Die Strömungskanten lassen sich kostengünstig aus einem ein­ stückigen Werkstück fertigen, wenn das Bodenteil eine Loch­ scheibe ist, deren innerer Rand zur ersten der beiden Strö­ mungsführungskanten umgebogen ist. Das Bodenteil geht dabei von außen nach innen kontinuierlich mit einer leicht konka­ ven Wölbung in die Strömungsführungskante über. Durch die konkave Wölbung der Strömungsführungskante befindet sich in­ nerhalb des Freiraums zwischen den beiden Strömungsführungs­ kanten eine entsprechende konvexe Wölbung der Strömungsfüh­ rungskante, so daß die angesaugte Luft von unten nach außen zwischen den Lüfterflügeln weggeblasen wird.

Analog zur ersten Strömungsführungskante ist bei einer Wei­ terbildung dieser Variante die zweite der beiden Strömungs­ führungskanten durch einen umgebogenen Rand einer weiteren Lochscheibe gebildet, die zum Inneren des Lüfterrades ver­ setzt hinter dem Bodenteil angeordnet ist. Die beiden Strö­ mungsführungskanten bilden dabei bogenförmige Abschnitte, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Durch eine der­ artige Ausbildung wird die angesaugte Luft zunächst in ver­ tikaler Richtung geführt und dann in horizontaler Richtung umgelenkt. Folglich läßt sich der Wirkungsgrad der Luftum­ wälzung verbessern, weil durch die definierte Führung der einströmenden Luft keine Abreißkanten oder sonstigen Luft­ wirbel auftreten können.

Die Lüfterflügel weisen vorzugsweise eine gebogene, trapez­ förmige, sich zum Bodenteil hin verjüngende Form auf. Der Vorteil einer derartigen Geometrie der Lüfterflügel besteht darin, daß die Lüfterflügel im Außenbereich des Lüfterrads eine möglichst große Strömungsfläche für die umgewälzte Luft zur Verfügung stellen. Im Innenbereich dagegen können die spitz zulaufenden Enden an der Bodenfläche des Deckelteils einströmende Luft fächerartig aufnehmen.

Wenn sich der Abstand der Lüfterflügel zueinander von der Rotationsachse ausgehend nach außen vergrößert, kann die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Lüfterrads noch verbes­ sert werden. Durch die Vergrößerung des Strömungsquer­ schnitts zwischen den Lüfterflügeln kann die angesaugte Luft gut nach außen hin abgegeben werden.

Die Strömungsführung für die angesaugte Luft wird bei einer weiteren Ausführungsform noch dadurch verbessert, daß die Lüfterflügel in einem bestimmten Winkel zur ersten Strö­ mungsführungskante verlaufen. Empirische Messungen haben er­ geben, daß die Vergrößerung des Strömungsquerschnitts zwi­ schen den Lüfterflügeln derart ausgebildet sein soll, daß der durch die erste Strömungsführungskante und einen Lüfter­ flügel gebildete Winkel ≧ 60° ist. Sowohl die Strömungsfüh­ rungskante als auch die Lüfterflügel verlaufen erfindungsge­ mäß leicht bogenförmig. Daher wird unter einem definierten Winkel zwischen der Strömungsführungskante und einem Lüfter­ flügel verstanden, daß die entsprechenden Tangenten mitein­ ander zu schneiden sind.

Weiterhin ist es bevorzugt, daß sich die Lüfterflügel zum äußeren Rand des Lüfterrades hin noch weiter voneinander entfernen. Dies wird dadurch erreicht, daß der von einem äu­ ßeren Rand des Bodenteils und einem Lüfterflügel einge­ schlossene Winkel ≧ 35°, vorzugsweise 85° ist. Durch einen derartigen beinahe senkrechten Anstellwinkel der Lüfterflü­ gel zum kreisförmigen Rand des Lüfterrads ergibt sich ein besonders gutes Ausblasen der angesaugten Luft nach außen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Zeichnung, die erfindungswesentli­ che Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzel­ nen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfin­ dung verwirklicht sein.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Bodenteil des erfindungs­ gemäßen Lüfterrades, das zum Inneren einer Be­ handlungskammer hin ausgerichtet ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Lüfterrads nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Behandlungskammer, in der das Lüfterrad nach Fig. 1 eingebaut ist.

Die Erfindung ist in den Figuren schematisch dargestellt, so daß die wesentlichen Merkmale der Erfindung gut zu erkennen sind. Die Darstellungen sind nicht notwendigerweise maßstäb­ lich zu verstehen.

In der Draufsicht gemäß Fig. 1 ist der Teil eines Lüfterra­ des 10 zu erkennen, der zum Inneren der Behandlungskammer hin ausgerichtet ist. Der Übersichtlichkeit halber ist ein Teil des Bodenteils 11 aufgebrochen, um Lüfterflügel 12 bes­ ser zeigen zu können. Von den Lüfterflügeln 12 sind in der Fig. 1 nur zwei exemplarisch mit Bezugsziffern bezeichnet. Das Lüfterrad 10 besteht im wesentlichen aus dem Bodenteil 11, einem Deckelteil 13 und den Lüfterflügeln 12. Das Boden­ teil 11 hat die Form einer Lochscheibe mit einer Öffnung zum Deckelteil 13. Das Deckelteil 13 ist eine Scheibe, die das Lüfterrad 10 nach oben abschließt. Zwischen dem Deckelteil 13 und dem Bodenteil 11 sind Lüfterflügel 12 befestigt. Die Lüfterflügel 12 erstrecken sich von einer Rotationsachse 14 des Lüfterrads 10 in radialer Richtung nach außen. Seiten­ ränder der Lüfterflügel 12 sind einerseits an der Innenseite des Deckelteils 13 und andererseits an der Innenseite des Bodenteils 11 befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist das Lüf­ terrad 10 aus Stahlblech hergestellt, so daß die Verbindun­ gen beispielhaft durch Schweißverbindungen hergestellt sind. Zur Herstellung des Lüfterrads können aber auch andere Mate­ rialien (Verbundwerkstoffe oder Kunststoffe mit ausreichen­ der Festigkeit) verwendet werden. Im Inneren des Lüfterrades 10 befindet sich eine Befestigungsscheibe 15, die mit Hilfe von Befestigungsschrauben 16 am Deckelteil 13 befestigt ist. Durch die Befestigungsscheibe 15 kann das Lüfterrad 10 mit einer Antriebswelle eines Elektromotors verbunden werden (siehe Fig. 3).

Das Bodenteil 11 wird durch eine Lochscheibe gebildet, deren innerer Rand zu einer Strömungsführungskante 17 umgebogen ist. Räumlich versetzt zum Bodenteil 11 ist eine Führungs­ ringscheibe 18 (Führungsstreifen) eingebaut. Die Führungs­ ringscheibe 18 ist an den Lüfterflügeln 12 befestigt. Die Führungsringscheibe 18 bildet die Kontur des Bodenteils 11 nach. Ein umgebogener Rand der Führungsringscheibe 18 bildet eine zweite Strömungsführungskante 19.

Durch die Strömungsführungskanten 17 und 19 und eine Füh­ rungsfläche 20 der Führungsringscheibe 18 wird bei einer Ro­ tation des Lüfterrades 10 Luft angesaugt, zunächst in Pfeil­ richtung 21 in vertikaler Richtung geleitet und dann in Pfeilrichtung 22 nach außen weggeblasen. Die beiden Strö­ mungsführungskanten 17 und 19 begrenzen einen Freiraum, der einen definierten umlaufenden Einlaßkanal für die angesaugte Luft bildet.

Aufgrund der geometrischen Anordnung der Lüfterflügel 12 vergrößert sich der Abstand zwischen den Lüfterflügeln 12 nach außen zu einem Rand 23 des Lüfterrads 10 hin. Die Lüft­ erflügel 12 sind leicht bogenförmig ausgebildet und schlie­ ßen mit der Strömungsführungskante 17 einen Winkel α ein. Mit dem Rand 23 bilden die Lüfterflügel 12 einen Winkel β. Sowohl die Lüfterflügel 12 als auch der Rand 23 und die Strömungsführungskante 17 stellen Teile von Kreissegmenten dar. Folglich bestimmen sich die Winkel α und β durch Schnittlinien der in den betreffenden Punkten angelegten Tangenten. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel α ca. 60°. Der Winkel β beträgt etwa 85°. Durch diese Anstellwinkel α und β in Verbindung mit der Verengung des Freiraums der Lüfterflügel 12 im Bereich ihrer Enden 24 kann die angesaugte Luft nach außen in Pfeilrichtung 22 besonders gut abgegeben werden.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Lüfterrades 10. In der Seitenansicht sind nur die beiden äußeren Lüfterflügel 12 gezeigt, die anderen Lüfterflügel 12 wurden der Übersicht­ lichkeit halber nicht dargestellt. Das Lüfterrad 10 umfaßt das Deckelteil 13, das mit Hilfe der Befestigungsscheibe 15 an einer drehbaren Welle 25 befestigt ist. Die Welle 25 kann über einen Elektromotor angetrieben werden. Die Lüfterflügel 12 besitzen eine trapezförmige Form und verlaufen zum Boden­ teil 13 hin spitz zu. Die Lüfterflügel 12 verjüngen sich zum Bodenteil 11 hin. Das Bodenteil 11 besitzt einen gebogenen Rand, so daß Strömungsführungskanten 17 verwirklicht sind. Zusammen mit der Strömungsführungskante 19 der Führungsring­ scheibe 18 wird eine Art ringförmige Nut gebildet, um ange­ saugte Luft in Pfeilrichtung 21 und 22 anzusaugen und nach außen zu blasen.

In der Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Behandlungskammer 30 zu sehen, in die ein Behandlungswagen 31 mit zu räuchern­ den Würsten 32 eingeschoben ist. Die Beladung des Behand­ lungswagens 31 ist nur angedeutet, da im Normalfall der ge­ samte Behandlungswagen 31 voll beladen und bestückt ist.

Durch ein Trennelement 33, den sogenannten "Himmel", wird ein unterer Teil 34 (der eigentliche Behandlungsraum) von einem Kopfteil (Lüfterraum) 35 der Behandlungskammer 30 ge­ trennt. In dem Kopfteil 35 der Behandlungskammer 30 sind ne­ ben dem Lüfterrad 10 verschiedene Behandlungsaggregate je nach Verwendungszweck untergebracht. Folglich muß das Kopf­ teil 35 der Behandlungskammer 30 aufgrund der Bauweise der unterzubringenden Elemente optimal genutzt werden. Bei­ spielsweise dient eine Einrichtung 36 zum Erzeugen von Was­ sersprühnebel, der zur Befeuchtung der Behandlungsatmosphäre dient. Ein Heizregister 37 ermöglicht die Erwärmung der an­ gesaugten Luft, um die Nahrungsmittel 32 zu erhitzen. Ein Dampferzeuger 38 kann zusätzlich zur weiteren Behandlung der Nahrungsmittel 32 eingesetzt werden.

Wenn nun das Lüfterrad 10 mit Hilfe eines Elektromotors 39 angetrieben wird, wird Luft aus dem Behandlungsraum der Be­ handlungskammer 30 in Pfeilrichtung 40 durch Öffnungen 41 angesaugt. Die angesaugte Luft strömt an dem Heizregister 37 vorbei in das Lüfterrad 10 und wird, wie in den Fig. 1 und 2 erläutert, nach außen in Pfeilrichtung 42 weggeblasen. Leitbleche 43 unterstützen den Strömungsweg der angesaugten Luft. Schließlich wird die umgewälzte Luft in Pfeilrichtung 44 erneut dem Behandlungsraum 30 und damit den zu behandeln­ den Nahrungsmitteln 32 zugeführt.

Zusätzlich zur Luftumwälzung kann der Luft auch Frischluft über eine Zufuhrklappe 45 zugeführt werden. Ebenso läßt sich verbrauchte Luft aus der Behandlungskammer 30 über Abluft­ klappen 46 nach außen führen und der Behandlungskammer 30 entnehmen.

Ein Lüfterrad 10 einer zum Räuchern, Erhitzen oder derglei­ chen von Nahrungsmitteln vorgesehenen Behandlungskammer 30 ist in der Behandlungskammer 30 um eine Rotationsachse 14 drehbar gelagert. Das Lüfterrad 10 besteht aus einem Deckel­ teil 11, einem Bodenteil 13 mit einer Öffnung zum Ansaugen von Luft und mehreren voneinander beabstandeten Lüfterflü­ geln 12, die zwischen dem Deckelteil 11 und dem Bodenteil 13 befestigt sind und in radialer Richtung von der Rotations­ achse 14 nach außen verlaufen. An dem Bodenteil 11 sind zwei vorstehende, voneinander beabstandete Strömungsführungskan­ ten 17, 19 ausgebildet, zwischen denen die durch das Lüfter­ rad 10 angesaugte Luft einströmen kann. Die umgewälzte Luft­ menge wird dadurch erhöht, obwohl die Außengeometrie des Lüfterrades ungeändert beibehalten wird.

Claims (8)

1. Lüfterrad (10) einer zum Räuchern, Erhitzen oder der­ gleichen von Nahrungsmitteln vorgesehenen Behandlungs­ kammer (30), in der das Lüfterrad (10) um eine Rotati­ onsachse (14) drehbar gelagert ist,
bestehend aus einem Deckelteil (13), einem Bodenteil (11) mit einer Öffnung zum Ansaugen von Luft und mehre­ ren voneinander beabstandeten Lüfterflügeln (12), die zwischen dem Deckelteil (13) und dem Bodenteil (11) be­ festigt sind und in radialer Richtung von der Rotati­ onsachse (14) nach außen verlaufen,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Bodenteil (11) zwei vorstehende, voneinander beabstandete Strömungsführungskanten (17, 19) ausgebil­ det sind, zwischen denen die durch das Lüfterrad (10) angesaugte Luft einströmen kann.

2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsführungskanten (17, 19) durch zwei umlau­ fende Führungsringe gebildet werden, die eine Art zum Innern des Lüfterrades (10) hin offene Ringnut begren­ zen.

3. Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bodenteil (11) eine Lochscheibe ist, deren innerer Rand zur ersten der beiden Strömungsführungs­ kanten (17) umgebogen ist.

4. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite der beiden Strö­ mungsführungskanten (19) durch einen umgebogenen Rand einer Führungsringscheibe (18) gebildet ist, die zum Inneren des Lüfterrades (10) versetzt hinter dem Boden­ teil (11) angeordnet ist.

5. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (12) eine gebogene, trapezförmige, sich zum Bodenteil (11) ver­ jüngende Form aufweisen.

6. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der Abstand der Lüfter­ flügel (12) zueinander von der Rotationsachse (14) aus­ gehend nach außen vergrößert.

7. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der durch die erste Strö­ mungsführungskante (17) und einen Lüfterflügel (12) ge­ bildete Winkel auf der kovex ausgebildeten Seite des Lüfterflügels (12) α ≧ 60° ist.

8. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der durch den äußeren Rand (23) des Bodenteils (11) und einen Lüfterflügel (12) gebildete Winkel auf der kovex ausgebildeten Seite des Lüfterflügels β ≧ 35°, vorzugsweise 85°, ist.