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Die
vorliegende Erfindung betrifft das allgemeine technische Gebiet
der Kreiselventilationsgeräte
und -verfahren mit mindestens zwei Eingängen des zu ventilierenden
Fluids, die seitlich zum Belüftungsrad
angeordnet sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kreiselventilationsgerät mit einem
Förderbereich
und mindestens zwei Eingängen
des Fluids, die jeweils gegenüber
liegend dem Belüftungsrad
angeordnet sind, das über
ein Förderelement
in Drehung versetzt wird, wobei jedem Eingang ein Regelsystem für die Ansaugströmung des
Fluids zugeordnet ist, das geeignet ist, eine zwischen den Eingängen asymmetrische Ansaugmenge
zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kreiselventilationsverfahren
eines Fluids, bei dem auf kontinuierliche und aufeinander folgende
Weise man das zu ventilierende Fluid ansaugt mittels eines Zentrifugenrads über wenigstens
zwei Eingänge,
die gegenüber
liegend an dem Rad angeordnet sind, um wenigstens eine Ansaugströmung zu
erzeugen, man die Ansaugmenge regelt auf asymmetrische Weise zwischen
den Eingängen
mittels der Regelsysteme, die jedem Eingang zugeordnet sind, und
man gewährleistet
den Ausschub der Ansaugströmung
mittels des Zentrifugenrads über
einen Auslass.
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Industriell
genutzte, großvolumige
Ventilatoren sind bereits weit bekannt und verbreitet in zahlreichen
industriellen Bereichen. Derartige Ventilatoren finden in der Tat
ihre Anwendung in industriellen Bereichen, die so unterschiedlich
sind wie: nukleare Industrie, chemische Industrie, Stahl verarbeitende
Industrie, Zementindustrie, zum Beispiel oder noch in den Wärmekraftwerken.
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Bei
den industriellen Nutzungen unterscheidet man klassisch zwei große Typen
von Ventilationsgeräten,
nämlich
Kreiselventilationsgeräte
und Axialventilationsgeräte,
wobei gemeint ist, dass die vorliegende Erfindung insbesondere Kreiselventilationsgeräte betrifft,
bei denen das zu ventilierende Fluid seitlich zu dem Belüftungsrad
angesaugt wird, über
mindestens zwei Eingänge,
um dann ausgetrieben zu werden mittels der Zentrifugalkraft, die
von den Flügeln
der Ventilationsrads erzeugt werden.
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In
Anbetracht der großen
Ventilationsleistungen, die von den oben genannten industriellen
Anwendungen in der Größenordnung
von zum Beispiel 500 bis 5000 kW, sogar in Extremfällen 100
bis 10 000 kW, gefordert werden, gelangt man zur Konzeption von
Ventilationsgeräten
mit großen
Abmessungen, obwohl diese Geräte
aus Teilen in Bewegung gebildet sind, die hohen Betriebsbelastungen
ausgesetzt sind, sowohl hinsichtlich mechanischer Belastungen als
auch der Betriebsdauer und dem Umfeld, in dem die Teile zum Betrieb
gebracht werden.
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Es
ist folglich anerkannt, dass die Kriterien, wie betriebliche Effizienz,
technische Zuverlässigkeit, Geräuschpegel
und Betriebskosten, inklusive der abgegebenen Leistung des Ventilators,
von höchster Bedeutung
sind beim Entwurf und der Nutzung dieser Geräte.
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Es
ist so bereits vorgeschlagen worden, die Ansaugmenge der Kreiselventilatoren
mit doppeltem Eingang zu steuern und zu verändern, um die aufgenommene
Leistung zu vermindern und eine aerodynamische Regelung der Abgabe
des Geräts
zu erhalten für
eine verbesserte abgegebene Leistung, also einer gewissen Einsparung.
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So
ist es bereits bekannt, die Abgabe der Kreiselventilatoren mit doppeltem
Eingang in einer gegebenen Schaltung zu verringern, indem man sie mit
Luftablenkelementen versehen hat, wie Schließ-Stellklappen oder Ansaugschließklappen. Die
Schließ-Stellklappen
sind aus einer Reihe von Schaufeln gebildet, die drehbar gelagert
sind um eine Achse und in einem Kreis, zum Beispiel koaxial zu dem
Ventilationsrad auf der Höhe
der Ansaugeingänge,
die gegenüber
liegend von dem Rad angeordnet sind. Die Ansaugschließklappen
sind auch gebildet aus einer Reihe von Schaufeln in einer Fassung
mit der Möglichkeit
der Winkelverstellung um parallele Achsen.
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Bei
den beiden Ausgestaltungen des oben beschriebenen Standes der Technik
sind die Umlenkelemente funktionell verbunden mit mindestens einem
Steuermittel ihrer Position und Winkelstellung und mit einem klassischen
Stellglied, wie einem Servomotor. So ist es möglich die mit einem Eingang
verbundenen Umlenkelemente zu positionieren, um die Ansaugmenge
zu variieren.
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Es
ist in der Tat bekannt, dass man durch Orientieren der Umlenkelemente
auf geeignete Weise einen rotativen Luftzug erzeugt am Eingang des Ventilatorrads,
wobei der Zug in den meisten Fällen in
die gleiche Drehrichtung gelenkt wird, wie der des Ventilatorrads.
Dieser rotative Luftzug hat zur Folge im Vergleich mit anderen Systemen
der Zugregulierung im Schaltkreis, dass die vom Ventilator aufgenommene
Leistung reduziert wird. Solange die Winkelverstellung der jedem
Eingang zugeordneten Umlenkelemente auf symmetrische Weise erhalten
wird, ist die Ansaugmenge identisch oder im wesentlichen identisch
zwischen jedem Eingang, und die mit solchen Vorrichtungen erhaltenen
Ergebnisse sind dargestellt durch die Kurve c, die in 1 dargestellt ist. Diese
Kurve zeigt, gemäß der Winkelstellung
der Umlenkelemente und der Intensität des Ventilatorbetriebs, ausgedrückt in Prozent,
in Abhängigkeit
von der maximalen Abgabe, die von der Vorrichtung zugelassen wird,
die Entwicklung der abgegebenen Leistung in Abhängigkeit von der Abgabe auf
einer vorgegebenen Vorrichtung, wobei der Widerstand dieses Systems
variiert proportional zum Quadrat dieser Abgabe.
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Es
wird im allgemeinen anerkannt, dass derartige Regelsysteme für die Abgabe
insgesamt befriedigend funktionieren, da sie eine relative Verbesserung
der abgegebenen Leistung der Vorrichtung ermöglichen. Trotzdem erweist es
sich, dass die erhaltenen abgegebenen Leistungen unzureichend sind,
insbesondere in den Bereichen des normalen Betriebs des Ventilators,
die zum Beispiel Teillasten in der Größenordnung von 40 bis 80% entsprechen.
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Um
die abgegebenen Leistungen der Ventilationsgeräte bei Teillast zu verbessern
ist es bereits vorgeschlagen worden in der DE-A 25 38 066 für den Fall
von Kreiselventilatoren, die mit Regelsystemen mit Umlenkelementen
ausgestattet sind, die Stellung der Umlenkelemente eines Einlasses
relativ zum anderen auf asynchrone oder asymmetrische Weise zu steuern.
Diese Asymmetrie des Betriebs im Ansaugstrom erlaubt eine deutliche
Verbesserung der abgegebenen Leistung des Ventilationsgeräts in Teillast.
Es scheint jedoch, dass das wirt schaftliche Optimum des Betriebs
dieser Vorrichtungen erhalten wird bei den höheren Teillasten.
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Im übrigen erweist
es sich, dass die Kosten derartiger Vorrichtungen, vor allem der
Ventilatoren mit großer
Leistung, ein Faktor ist, der geeignet ist, ihre Verbreitung zu
begrenzen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist also folglich darauf gerichtet,
die vorher beschriebenen Ventilationsvorrichtungen und -verfahren
zu verbessern und ein Kreiselventilationsverfahren und -vorrichtung
vorzuschlagen, dessen abgegebene Leistung maximal ist bei allen
Geschwindigkeiten im Teillastbetrieb und dessen Kosten der Ausführung und
des Betriebs am niedrigsten sind.
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Eine
weiter Aufgabe der Erfindung ist darauf gerichtet, eine neue Kreiselventilationsvorrichtung und
-verfahren vorzuschlagen, bei denen die Verbesserungen der abgegebenen
Leistungen erhalten werden mit Hilfe besonders einfach umzusetzender
technischer Mittel.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der Erfindung ist darauf gerichtet, eine neue Kreiselventilationsvorrichtung
und -verfahren vorzuschlagen, das besonders einfach anzupassen ist
an die vorhandene Struktur der meisten bestehenden Kreiselventilatoren,
ohne dabei die allgemeinen Betriebsvorgaben zu ändern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist darauf gerichtet, eine neue Kreiselventilationsvorrichtung
und -verfahren vorzuschlagen, bei der die Ladungsverluste begrenzt
sind.
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Die
der Erfindung zugeordneten Aufgaben werden gelöst mit einem Kreiselventilationsgerät für Teillast
mit mindestens einem Auslaß und
mindestens zwei Fluideingängen,
die jeweils gegenüber
liegend an einem Belüftungsrad
angeordnet sind, das über
ein Förderelement
in Drehung versetzt wird, wobei jedem Eingang ein Regelsystem für die Ansaugströmung des
Fluids zugeordnet ist, das geeignet ist eine zwischen den Eingängen asymmetrische
Ansaugmenge zu erzeugen, um eine Teillast des Geräts zu gewährleisten,
dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge mit nicht identischen Regelsystemen
ausgestattet sind, die sich untereinander durch ihre mechanischen
Strukturen unterscheiden und durch ihre Eigenschaften hinsichtlich
der Feinheit der Regelung, so dass die Form der Regelungskurve bei
allen Teillast-Betriebsformen beherrschbar und darstellbar ist.
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Die
der Erfindung zugeordneten Aufgaben werden ebenfalls gelöst mit einem
Verfahren zur Kreiselventilation eines Fluids mit Hilfe eines Ventilationsgeräts für Teillast,
in dem auf kontinuierliche und aufeinander folgende Weise erfolgt:
Ansaugen des zu ventilierenden Fluids mittels eines Zentrifugenrads über wenigstens
zwei Eingänge,
die gegenüber liegend
an dem Rad angeordnet sind, um wenigstens eine Ansaugströmung zu
erzeugen, Regeln der Ansaugmenge auf asymmetrische Weise zwischen
den Eingängen
mittels der Regelsysteme, die jedem Eingang zugeordnet sind, um
eine Teillast des Ventilationsgeräts zu gewährleisten, Gewährleisten
des Ausschubs der Ansaugströmung
mittels des Zentrifugenrads über
einen Auslass, gekennzeichnet durch Regulieren der Menge der Ansaugströmung mittels
des Regelsystems, wobei eine zu jedem Eingang unterschiedliche Feinheit
der Regelung gewährleistet
ist, so dass die Form der Regelungskurve bei allen Teillast-Betriebsformen beherrschbar
und darstellbar ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden genauer beschrieben
im Lichte der Beschreibung und der beschreibenden Beispiele, die hier
ausschließlich
beispielhaft und ohne Beschränkungen
folgen, in denen:
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die 1 vergleichbare Kurven abgegebener
Leistung zeigt eines Kreiselventilators des Standes der Technik
mit doppeltem Eingang, der mit Umlenkelementen für symmetrische Ausrichtung
(Kurve c) ausgestattet ist, und eines Kreiselventilators mit doppeltem
Eingang gemäß der Erfindung
(Kurven a und b).
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die 2 eine allgemeine perspektivische Ansicht
eines Kreiselventilators mit doppeltem Eingang gemäß der Erfindung
darstellt.
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die 3 eine allgemeine Ansicht
eines transversalen, longitudinalen Schnitts einer ersten Ausgestaltungsvariante
eines Kreiselventilators mit doppeltem Eingang gemäß der Erfindung
darstellt.
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die 4 ein Detail der Ausgestaltung
der ersten Ausgestaltungsvariante zeigt entlang einem teilweisen
transversalen Schnitt entlang der Linie IV-IV der 3.
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die 5 eine zweite Ausgestaltungsvariante
eines Kreiselventilators gemäß der Erfindung
zeigt entlang einem transversalen, longitudinalen Schnitt.
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die 6 entlang einem seitlichen
Schnitt entlang der Linie VI-VI der 5 eine
teilweise seitliche Ansicht eines Details der zweiten Ausgestaltungsvariante
gemäß der Erfindung
darstellt.
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die 7 entlang einem transversalen,
longitudinalen Schnitt eine dritte Ausgestaltungsvariante eines
Kreiselventilators gemäß der Erfindung
darstellt.
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Die 2, 3, 5 zeigen
eine allgemeine Ansicht eines Kreiselventilationsgeräts 1 in
Teillast, mit mindestens zwei Eingängen 2, 3 für Fluide,
die gegenüber
liegend einem Ventilationsrad 4 angeordnet sind, die drehbar
montiert und gehalten sind auf einer Achse 5, die selbst
dafür vorgesehen
ist in Rotation versetzt zu werden mittels eines Antriebsmittels (nicht
dargestellt in den Figuren), wie zum Beispiel einem Elektromotor.
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Kreiselventilationsgerät 1 kann
einzeln sein oder im Gegenteil in eine Ventilationsvorrichtung mit mehreren
Kreiselventilationsgeräten
eingebaut sein.
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Unter
der Bezeichnung „Fluid" soll im Sinne der
Erfindung verstanden werden, jedes Gas oder jede gasförmige Mischung,
die mit oder ohne Partikel jedweder Herkunft beaufschlagt ist, fest
oder flüssig zum
Beispiel, wobei klar sein soll, das im häufigsten Fall das zu ventilierende
Fluid eine Zusammensetzung haben wird, die sich wenig von Luft unterscheidet.
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Im
einfachsten Fall sind die Eingänge 2, 3 seitlich
angeordnet und symmetrish mit Bezug auf die Hauptsymmetrieachse
x-x' des Kreiselventilators 1, der
ausgestaltet ist als eine zentrale Scheibe 10, deren zwei
seitlichen Flächen
mit einer Reihe von Flügeln 11 versehen
sind, die bedeckt sind mit Seitenteilen 12 mit variablen
Profilen, die geeignet sind für
die Art des Kreiselventilators, für die Eigenschaften des zu
ventilierenden Fluids und für
seine Hauptanwendung. Zum Beispiel können die Seitenteile 12 konisch oder
eben sein. Die von der zentralen Scheibe 10 gebildete Einheit,
die Flügel 11 und
die Seitenteile 12 bilden das Ventilationsrad 4,
das in ein Hauptgehäuse 13 eingebaut
ist, das die allgemeine Struktur des Kreiselventilators bildet.
Jede Reihe von Flügeln 11 ist
einem Eingang 2, 3 zugeordnet und gewährleistet für jeden
der Eingänge,
die Funktion der individualisierten Versorgung mit Fluid zu den
Abschnitten des Ventilators, die stromabwärts gelegen sind. Die anhängenden
Teile, die dem Hauptgehäuse
zugeordnet sind, sind herkömmlicher
Art und dem Fachmann auf dem Gebiet gut bekannt und werden folglich
nicht im einzelnen beschrieben.
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In
den Beispielen der Ausgestaltung, die in den 3 und 5 dargestellt
sind, sind zwei getrennte Eingänge 2, 3 und
ein innerer Kanal 14 vorgesehen, der den Ansaugabschnitt
für jeden
Eingang bildet, wobei der Kanal nach außen begrenzt ist durch ein Seitenteil 17,
das jeden Eingang 2, 3 bedeckt. Wie es in 4 dargestellt ist, kann
die Hauptachse y-y' des Ansaugseitenteils 17 nach
oben geneigt sein mit Bezug auf die Horizontale. Vorzugsweise sind
der Abschnitt und die Abmessungen von jedem Einlass 2, 3 und
die zugeordneten Ansaugseitenteile 17 identisch.
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Der
Kreiselventilator 1 weist auch mindestens einen Auslaß 20 auf,
der stromabwärts
von dem Zentrifugenrad 4 angeordnet ist mit Bezug auf die Durchflussrichtung
des Fluids durch den Ventilator. In dem Beispiel der Ausgestaltung,
die in den 2 bis 6 gezeigt ist, ist der Auslaß 20 zentral
angeordnet in der allgemeinen Symmetrieachse x-x' des Kreiselventilators 1.
Bei den Kreiselventilatoren ergibt sich die Mischung der Ströme von jedem
Eingang 2, 3 in der Hülle, die den Auslaß 20 begrenzt
gerade vor dem Ausstoß der
einzigen sich ergebenden Strömung.
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Der
Kreiselventilator 1 gemäß der Erfindung ist
auch versehen mit Regelsystemen 30 der Ansaugströmung für das Fluid
durch jeden Eingang 2, 3. Die Regelsysteme 30 sind
gebildet aus den klassischen und bekannten Mitteln des Standes der
Technik, wie etwa der Umlenkelemente der Richtung und des Weges
des Fluids durch die Eingänge.
Als nicht beschränkendes,
anschauliches Beispiel zeigt die 2 ein
Umlenkelement, das gebildet ist aus einer Reihe von Flügeln 31,
die ein Regelsystem 30 aus Umlenkelementen bilden. Andere
Regelsystem 30 sind offensichtlich vorstellbar, wie etwa
Schließklappe-
oder Schließ-Stellklappensysteme,
so wie das genauer gezeigt werden wird in der folgenden Beschreibung.
Auf an sich bekannte Weise sind die jedem Eingang 2, 3 zugeordneten
Regelsysteme 30 verbunden mit einem Steuersystem 20' für den Teillastbetrieb
des Ventilators, der in 2 dargestellt
ist. Dieses System 20' weist
ein Antriebselement 21, wie zum Beispiel einen Servomotor
oder ein hydraulisches Stellglied auf und ein Betätigungselement,
das zum Beispiel eine Pleuel-Kurbel Einheit 22 enthält, die
indirekt mit den Flügeln 31 verbunden
ist, um so deren Winkelstellung im Raum zu erhalten oder zu verstellen.
Anstelle der Pleuel-Kurbel Einheit 22 ist es auch vorstellbar
zurück
zu greifen auf jedes gleich wirkende technische Mittel, so wie Verzahnungen
oder Nocken. So wie es dargestellt ist in der 2 ist das Steuersystem 20' gemeinsam für beide Eingänge 2, 3 und
weist eine Asymmetrie der Steuerorgane auf. Zur Abwandlung ist es
auch offensichtlich vorstellbar, die Umlenkelemente von jedem Eingang 2, 3 zu
steuern mit Hilfe einer getrennten Pleuel-Kurbel Einheit, wobei
jede Einheit einem Betätigungselement 21 zugeordnet
ist.
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Gemäß der Erfindung
sind die Eingänge 2, 3 mit
Regelsystemen 30 ausgestattet, die sich von einander unterscheiden
durch ihre mechanischen Strukturen und durch ihre relativen Eigenschaften
zur Regelung der Feinheit. Die Montage der nicht identischen Regelsysteme 30,
die dann unterschiedliche Regelleistungen haben, erlaubt es, eine
zwischen jedem Eingang 2, 3 asymmetrische Ansaugmenge
zu erzeugen. Im Sinne der Erfindung und wie das sehr wohl auf dem
technischen Gebiet anerkannt wird, bewertet sich die Feinheitsregelung
im Vergleich zu einer anderen Vorrichtung durch die Variation der
aufgenommenen Leistung, die erforderlich ist, um die Vorrichtung
zu betreiben, wobei gemeint ist, dass der Vergleich angestellt wird
für eine
selbe Betriebsgeschwindigkeit, das heißt für eine selbe Abgabe. Im Rahmen
der Erfindung weichen die Regelsysteme 30 von einander
ab mit einem Abstand der Feinheitsregelung von mindestens gleich
5% und vorzugsweise zwischen 5 und 20%.
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Ein
Kreiselventilator 1 gemäß der Erfindung wird
folglich nicht identische Regelsysteme 30 umfassen, die
im Vergleich eine bessere Feinheitsregelung gewährleisten für einen ihrer Eingänge 2 im
Vergleich zum anderen Eingang 3.
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Die 3 und 4 zeigen eine erste Variante der Ausgestaltung
der Erfindung, bei der der Eingang 3 versehen ist mit einer
beweglichen Schließ-Stellklappe 40 zum
Regeln des Verschlusses, während der
Eingang 2 mit einer Regelschließklappe 35 versehen
ist. Die Umlenkelemente der Regelschließklappe 35 sind auf
herkömmliche
Weise ausgebildet mit einer Reihe von Flügeln 35a, die in einer
Ansaugkammer 16 montiert sind, die stromaufwärts des
Ansaugkanals 14 von Eingang 2 angeordnet ist und
vorzugsweise den oberen Abschnitt des Ansaugseitenteils 17 bildet.
Die vorzugsweise im wesentlichen rechteckigen Flügel 35a sind Seite
an Seite montiert in der Ansaugkammer 16 entlang der longitudinalen Achse
des Einlassabschnitts von dieser Kammer 16. In ihrer geschlossenen
Stellung, die einer Winkelstellung gleich 0° entspricht, sind die Flügel 35a parallel angeordnet
unter einander und erstrecken sich vorzugsweise auf den ganzen Ansaugbereich,
um so vollständig
den Ansaugbereich abdecken zu können. Die
Flügel 35a können jede
Stellung im Zwischenwinkelbereich von 0° und 90° einnehmen, wobei die Winkelstellung,
die 90° entspricht,
die geöffnete
Position der Schließklappe 35 bestimmt.
Die mobile Schließ-Stellklappe 40 der
Schließ-Regelung
präsentiert
sich in der Form einer im wesentlichen rechtwinkligen Platte, die
drehbar montiert ist durch eine ihrer Enden auf einer Achse 41,
die einteilig ist mit dem Seitenteil 17. Die mobile Schließ-Stellklappe 40 kann
relativ zur Öffnung,
die den Eingang 2 bildet, jede Zwischenwinkelposition einnehmen
zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Winkelposition,
wobei die Entsprechungen der geometrischen Stellungen ähnlich sind
zu den vorher angegebenen. Vorzugsweise ist die mobile Schließ-Stellklappe 40 insbesondere
dazu bestimmt, auf diskontinuierliche Weise zwischen einer geschlossenen
und geöffneten
Stellung zu funktionieren, wobei die Zwischenstellungen an sich
nicht benutzt sind. Die 3 stellt
eine Position der mobilen Schließ-Stellklappe 40 in
geschlossener Stellung oder im wesentlichen geschlossen dar, während die 5 eine Position der mobilen
Schließ-Stellklappe 40 in
geöffneter
Stellung zeigt. Die 6 zeigt
genauer den Bereich der verschiedenen Möglichkeiten der Positionen
der mobilen Schließ-Stellklappe 40 in
einem Ansaugseitenteil 17a, das ähnlich dem Ansaugseitenteil 17 der
Ansaugschließklappe 35 ist.
Bei dieser ersten Variante der Ausgestaltung bildet das Regelsystem 30,
das gebildet ist von der Regelschließklappe 35, das Regelsystem,
das die beste Feinheitsregelung ergibt im Vergleich zur beweglichen
Schließ-Stellklappe 40.
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Gemäß einer
zweiten Variante der Ausgestaltung, die in den 5 und 6 dargestellt
ist, kann der Kreiselventilator 1 gemäß der Erfindung ausgestattet
sein mit einer Kombination aus zwei anderen Regelsystemen 30.
Diese Variante der Ausgestaltung unterscheidet sich von der vorher
beschriebenen Variante nur durch den Ersatz der Ventilationsschließklappe 35 durch
ein System mit Regelklappen 60, wobei das andere Regelsystem
gebildet ist aus einer beweglichen Schließ-Stellklappe 40.
Regelklappe 60 stellt sich, wie das im Stand der Technik wohl
bekannt ist, dar in der Form einer Reihe von im wesentlichen trapezförmiger Flügel 61 mit
konstanter oder nicht konstanter Dicke, die einzeln beweglich montiert
sind um eine Drehachse 62. Die Flügel 61 sind Seite
an Seite angeordnet, vorzugsweise mit gleichem Abstand von einander,
in dem Ansaugkanal 14 und montiert entlang einem zum Ventilrad 4 konzentrischen
Kreis. Vorzugsweise nehmen die Flügel 61 eine geneigte
Position um ihre Drehachse 62 ein, relativ zur Ausbreitungsebene
der zentralen Scheibe 10. Jeder Flügel 61 ist verbunden
mit der Pleuel-Kurbel Einheit 22 und mit dem Steuerorgan 21,
so ist es möglich
die Stellung der Winkelrichtung von jedem Flügel 61 zu ändern und
das auf synchrone Weise für eine
ganze Reihe von Flügeln 61,
die dem jeweiligen Eingang 2 zugeordnet sind. Die Abmessungen
und Formen von jeder Reihe der Flügel 61 sind so, dass in
geschlossener Stellung, die einer Winkelstellung entspricht, die
bestimmt ist durch einen Winkel gleich 0°, die äußere Krone, die sie aus sich
bilden, im wesentlichen vollständig
den Ansaugkanal 14 abdecken, wobei das zugelassene Fluid
dann nahezu null ist.
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Die
Flügel 61 können jede
diskrete Winkelstellung einnehmen zwischen zum Beispiel 0° und 105° und vorzugsweise
zwischen 0° und
90°, wobei gemeint
ist, dass von der vorher definierten Winkelstellung 0, die Richtung
der Bewegung und der Öffnung
der Flügel 61 eine
Ablenkung der Strömung
des Fluids in Richtung der Drehung des Kreiselrads 4 gewährleisten
muss. So wird die Ansaugströmungsmenge
für eine
Winkelstellung der Flügel 61,
die bestimmt ist als zwischen 90° und
105° enthalten,
maximal sein, da im wesentlichen entsprechend der Dicke und dem
mittleren transversalen Abschnitt nahe der Flügel 61 auf dem gesamten
Ansaugabschnitt des Kanals 14.
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Bei
dieser zweiten Variante der Ausgestaltung bildet das System der
Regelklappe 60 das Regelsystem, das die beste Feinheitsregelung
darstellt, während
das System mit beweglicher Schließ-Stellklappe 40 das
Regelsystem bildet, das die gröbste Feinheitsregelung
darstellt. Das System mit beweglicher Schließ-Stellklappe 40 bildet
trotzdem ein System mit geringem Ladeverlust bei voller Öffnung im Vergleich
mit dem System der Regelklappe 60.
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7 zeigt eine dritte Variante
der Ausgestaltung der Erfindung mit einer identischen allgemeinen
Konzeption zu den vorhergehenden Varianten, wobei das Regelsystem 30,
das einem Eingang 2 zugeordnet ist, gebildet ist durch
eine Regelklappe 60 und das andere Regelsystem 30,
das dem Eingang 3 zugeordnet ist, eine Regelschließklappe 35 ist.
Bei einer solchen Ausgestaltung ist das System der Regelklappe das
System mit der besten Feinheitsregelung und das System der Regelschließklappe 35 ist das
System mit der gröbsten
Feinheitsregelung.
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Die 7 stellt ebenfalls eine
zusätzliche Ausgestaltungsvariante
der Erfindung dar, die sich von all den vorher gehenden Varianten
nur durch das Vorhandensein, außerhalb
auf dem Hauptgehäuse 13 des
Kreiselventilationsgeräts 1,
einer Ansaughülle 50,
die stromaufwärts
der Ansaugseitenteile 17 angeordnet sind, unterscheidet.
Auf an sich bekannte weise umfasst die Ansaughülle 50 eine Einlassleitung 51,
die sich in zwei sekundäre
Leitungen 52, 53 teilen, die jeweils verbunden
sind mit den Eingängen 2 und 3 über die
Ansaugseitenteile 17. Gemäß dieser Ausgestaltungsvariante
ist es möglich
Rückgriff
zu haben ohne Unterschied auf eine der Kombinationen der vorher
beschriebenen Regelsysteme 30. Vorzugsweise ist der Abschnitt
von jeder der sekundären Leitungen 52, 53 gleich,
so dass die Ansaugströmung
auf dieser Ebene in zwei im wesentlichen gleiche Ansaugströmungen geteilt
werden.
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Ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ist es sogar vorstellbar
eines oder die Gesamtheit der Regelsysteme 30 in eine der
Leitungen 52, 53 zu montieren. Dieses ist insbesondere
vorstellbar in dem Fall der Montage einer beweglichen Schließ-Stellklappe 40.
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Als
Variante ist es auch möglich
ein Kreiselventilgerät
gemäß der Erfindung
auszuführen,
indem für
den einen oder den anderen der Eingänge 2, 3 oder
für jeden
der Eingänge 2, 3,
die Ansaugseitenteile 17 weg gelassen werden.
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Ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen, ist es möglich alle Regelsysteme 30 der
bis heute bekannten Abgaben unter einander zu kombinieren, von dem
Augenblick an, zu dem die Gewichtung dieser Systeme in ihrem Betrieb
eine unterschiedliche Regelfeinheit impliziert. So ist es möglich zurück zu greifen
auf eine Regelschließklappe 35 mit
mehreren Flügeln
oder mit einem einzigen Flügel
oder noch auf eine einfache bewegliche Schließ-Stellklappe 40 vom
Dreh- oder Fallbeiltyp. Die Systeme mit Regelklappe 60 können ohne
Unterschied zum Beispiel von konischer, zylindrischer oder tonnenförmiger Art sein.
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Auf
allgemeine Weise und als Variante einer zusätzlichen Ausgestaltung können die
Regelsysteme 30, die an jedem Eingang 2, 3 vorgesehen
sind, von der selben Art sein, zum Beispiel zwei Regelklappen 60 oder
zwei Regelschließklappen 35 solange sie
sich von einander unterscheiden durch ihre mechanischen Strukturen.
In solchen Fällen
wirken die mechanischen Unterschiede vorzugsweise auf die Geometrie
der Systeme und schließen
Variationen ein, kumulativ oder nicht kumulativ, der Abmessungen,
Anzahlen oder Formen der Flügel.
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Auf
die selbe Weise ist es vorstellbar, Kreiselventilationsgeräte auszuführen mit
Einheiten, die mit mehr als zwei Eingängen für das Fluid versehen sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kreiselventilationsverfahren
eines Fluids, bei dem auf kontinuierliche und aufeinander folgende
Weise erfolgt:
- – Ansaugen des zu ventilierenden
Fluids mittels eines Zentrifugenrads 4 über wenigstens zwei Eingänge 2, 3,
die gegenüber
liegend an dem Rad 4 angeordnet sind, um wenigstens eine
Ansaugströmung
in einem Kreiselventilationsgerät 1 zu erzeugen,
- – Regeln
der Ansaugmenge auf asymmetrische Weise zwischen den Eingängen 2, 3 mittels
der Regelsysteme 30, die jedem Eingang 2, 3 zugeordnet
sind,
- – Gewährleisten
des Ausschubs der Ansaugströmung
mittels des Zentrifugenrads 4 über einen Auslass 20.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
besteht darin, das Volumen der Ansaugströmung an jedem Eingang 2, 3 zu
regeln mit den Regelsystemen 30, die jedem Eingang zugeordnet
sind, wobei eine relative Feinheitsregelung gewährleistet wird, die verschieden
ist an jedem Eingang 2, 3.
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Ein
derartiges Verfahren besteht darin, das vorher beschriebene Kreiselventilationsgerät 1 zu betreiben,
indem perfekt, auf aerodynamische Weise, die drehende und asymmetrische
Luftströmung, die
mit den Regelsystemen 30 erzeugt ist, gesteuert und beherrscht
wird. So wie die Regelsysteme 30 sich unterscheiden durch
eine Feinheitsregelung von mindestens gleich 5% und vorzugsweise
von zwischen 5% und 20%, ist das Verfahren gemäß der Erfindung besonders interessant,
wenn es die folgenden Schritte a) und b) umfasst:
- – Schritt
a): das Verfahren besteht darin im Schritt a in einem Bereich der
Teillast des Ventilationsgeräts
zwischen 100% und 80% der insgesamt angesaugten Menge die Regelung
mittels eines einzelnen Regelsystems zu gewährleisten, das so ausgelegt
ist, daß es
jeweils von seiner offenen Position (die dem maximalen und gesamten
Ansaugvolumen entspricht) zu seiner geschlossenen Position gelangt,
wobei das andere System ständig
in einer festen offenen Position gehalten wird,
- – Schritt
b) dann in einem Bereich der Teillast unter 80% der gesamten Ansaugmenge
die Regelung mindestens mittels des während des Schritts a) in fester
offener Position gehaltenen Systems zu gewährleisten, indem es fortschreitend
geschlossen wird bis zu dem der gewünschten Menge entsprechenden
Wert.
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Die
Kombination dieser zwei Schritte a) und b) erlauben es in der Tat
von einer maximal abgegebenen Leistung bei Teillast zu profitieren,
wie es dargestellt ist in den in 1 gezeigten
Grafiken. Die Kurve c zeigt die Entwicklung der erhaltenen Leistungen
mit einem klassischen System und Verfahren gemäß Stand der Technik, bei dem
ein Ventilator vorgesehen ist für
jeden seiner Eingänge
mit identischen Regelklappensystemen, wobei die Kurve c hier das Gerät mit der
besten Feinheitsregelung darstellt. Die Kurven a und b zeigen die
Ergebnisse und erhaltenen Leistungsvorteile mittels eines Geräts und Verfahrens
gemäß der Erfindung.
Die Kurven a und b sind praktisch ineinander für Betriebsgeschwindigkeiten
bei Teillast, die in einem Bereich von 10%–80% des gesamten Volumens
sind, obwohl sie für
verbesserte Darstellung leicht versetzt auf der 1 erscheinen. Eine Angabe für die Winkelverstellung
der Flügel 35a oder 61 oder
beweglichen Schließ-Stellklappen 40 ist
angegeben für
jede von diesen Kurven mit einem Paar Zahlen, die in Grad angegeben
sind, wobei die erste Zahl (die ganz links angeordnet ist) sich
bezieht auf die Winkelöffnung des
Regelsystems für „grob" und die zweite Zahl
(die ganz rechts angeordnet ist) sich bezieht auf die Winkelöffnung des
Regelsystems 30 für
die beste Feinheitsregelung. Die vergleichende Analyse der erhaltenen
Leistungen für
alle Bereiche der Teillast eines Kreiselventilators mit mindestens
zwei Eingängen zeigt,
dass das Verfahren und Gerät
gemäß der Erfindung
hier im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse ergibt aber hingegen
ein wenig schlechtere für
höhere
Betriebsgeschwindigkeiten (höher
als 80% des gesamten Volumens) und bessere Ergebnisse für einen
Bereich der Teillast, der zwischen 40 und 80% ist, wobei die verwendeten
Mittel kostengünstiger und
besonders einfach einzusetzen sind.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
besteht gemäß einer
ersten Ausgestaltungsvariante in zunehmendem Schließen des
die Feinheit der gröbsten Regelung
darstellenden Regelsystems während
des Schritts a), dann zunehmendem Schließen des anderen Regelsystems
während
des Schritts b). Diese erste Ausgestaltungsvariante ist dargestellt
durch die Grafik der Kurve b, die die Entwicklung der abgegebenen
Leistung zeigt für
den Fall eines Geräts,
das mit einer Regelschließklappe 35 und
einem Regelklappensystem 60 ausgestattet ist. Bei dieser
Ausgestaltungsvariante ist die Regelschließklappe 35 zunächst verwendet,
um eine Teillast des Ventilators zu gewährleisten zwischen 80% und
100% seines gesamten Volumens, wobei sich die Öffnung der Flügel 35a zunehmend ändert von
ihrer vollen Öffnung
zu ihrer völligen
Schließung.
Die festgestellten Leistungsverluste mit Bezug auf die Kurve c sind
gering und weitgehend ausgeglichen durch die erhaltenen Vorteile
in den Bereichen des niedrigeren Betriebs, bei denen nur die Flügel 61 verwendet
werden, um die Regelung des Volumens zu gewährleisten.
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Gemäß einer
weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung,
die dargestellt ist in der Kurve a, besteht das Verfahren während dem
Schritt a darin, zunehmend für
die Betriebsgeschwindigkeiten bei hoher Teillast (von 100% bis 80%
des gesamten Volumens) das die feinste Regelung darstellenden Regelsystems
zu schließen,
dann den Schritt b) einzuleiten durch den gleichzeitigen Befehl
der vollständigen Öffnung des
die feinste Regelung darstellenden Regelsystems, wobei das Regelsystem
vollständig
und schnell geschlossen wird, das vorher offen war und die Feinheit
der gröbsten Regelung
darstellt. Schritt b) geht weiter durch gewährleisten der Regelung mit
dem die feinste Regelung darstellenden Regelsystem 30.
Diese Maßnahmen
werden bei auf einem im wesentlichen konstant (im Bereich von 80%)
aufrecht erhaltenen Ventilatorvolumen ausgeführt, bevor die Regelung für die Teillasten
unterhalb von 80% verfolgt wird mittels des Regelsystems, mit dem
die feinste Regelung erreicht wird. Die Durchführung dieser zweiten Ausgestaltungsvariante
wird vorzugsweise umgesetzt durch die Zuordnung eines Regelklappensystems 60 zu
einem Regelsystem mit beweglicher Schließ-Stellklappe 40, die so ausgelegt
ist, dass sie ausschließlich eine
geschlossene oder offene Stellung einnimmt.
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Dank
dieser Bedienungsschritte sind die gemäß der Erfindung erhaltenen
Leistungen deutlich überlegen
gegenüber
denen der Regeltechniken des Standes der Technik (Kurve c) für Teillasten
des Ventilators unterhalb von 80%, wobei die Vorteile der erhaltenen
Leistungen gemäß der Kurve
a (Teillast von 80% bis 100% des gesamten Volumens) bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten
im wesentlichen gleich sind mit der Kurve c des Standes der Technik
und besser als die Kurve b.
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Es
ergibt sich folglich also, dass das Gerät und das Verfahren gemäß der Erfindung
es erlaubt von einer maximal abgegebenen Leistung zu profitieren
bei allen Betriebsgeschwindigkeiten bei Teillast des Ventilators.
Es erweist sich in der Tat als möglich durch
die sorgsame Wahl der Regelsysteme, die einer selben Vorrichtung
zugeordnet sind, die Form der Regelkurve zu beherrschen und zu gestalten,
um so am besten den Forderungen der anwendungsorientierten Einrichtung
des Ventilationsgeräts
zu entsprechen. Das Gerät
und Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es
zudem die insgesamt abgegebene Leistung bei voller Öffnung des
Regelsystems für
das Volumen zu verbessern, weil dabei ein Regelsystem zum Einsatz
kommt, wie ein Regelschließklappen system 35 mit
Flügeln
oder einer beweglichen Schließ-Stellklappe 40,
die einen Ladeverlust bei voller Öffnung mit sich bringen, der
deutlich niedriger ist als der Ladeverlust, der voraussichtlich
erzeugt wird mit einem Regelklappensystem 60. Die Erfindung
ermöglicht
es zudem die gesamten Kosten der Einheit der Regelsysteme zu reduzieren,
ohne dabei entsprechend deren Effizienz zu vermindern sondern im Gegenteil
diese zu erhöhen,
da selbst bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten die erhaltenen Leistungen vergleichbar
sind mit aktuell bekannten, besseren Systemen.