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Titel: Strömungsmaschine für eine
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Lüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage
Strömungsmaschine
für eine Lüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlaye Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine
für eine Lüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage, bei der ein erstes und ein zweites
Laufrad in einer ersten bzw. zweiten Laufradkammer angeordnet und beide Laufräder
gemeinsam axial verstellbar sind, die erste Iaufradkainmer über einen ersten Saugkanal
an eine Primär-Vorlaufleitung und über einen Druckkanal an eine Sekundär-Vorlaufleitung
anschließbar ist und die zweite Laufradkammer über einen zweiten Saugkanal an eine
Sekundär-Rücklaufleitung und über zwei axial gegeneinander versetzte Druckkanäle
an die Sekundär-Vorlaufleitung bzw. eine Primär-Rücklaufleitung anschließbar ist.
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Aus der DE-PS 30 02 210 ist eine beispielsweise als Gebläse ausgebildete
Maschine dieser Gattung bekannt, bei der auch von der ersten Laufradkammer zwei
axial gegeneinander versetzte Druckkanäle ausyelaen. Von diesen Druckkanälen ist
einer gemeinsam mit einem der beiden von der zweiten Laufradkammer ausgehenden Druckkanäle
an die als Zuluftkanal ausgebildete Sekundar-Vorlauf]eitung anschließbar und der
zweite Druckkanal gemeinsam mit dem zweiten von der zweiten Laufradkammer ausgehenden
Druckkana
] an die als Fortluftkanal ausgebildete Primär-Rücklaufleitung
anschließbar. Bei diesem bekannten Gebläse fördert in einer Endstellung der beiden
gemeinsam axial verstellbaren Laufräder das erste Laufrad Frischluft aus dem Frischluftkanal
in den Zuluftkanal, während das zweite Laufrad verbrauchte Luft aus dem rückluftkanal
in den Fortluftkanal fördert, wie dies erwünscht ist, wenn verbrauchte Luft in einem
an das Gebläse angeschlossenen Gebäude oder Gebäudeteil möglichst schnell ausgewechselt
werden soll.
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In der zweiten Endstellung der beiden Laufräder fördert das bekannte
Gebläse dagegen mit seinem ersten Laufrad die gesamte aus dem Frischluftkanal angesaugt
Frischluft unmittelbar in den Fortluftkanal, whrend das zweite Laufrad die gesamte
von ihm aus dem Rückluftkanal angesaugte Luft in den Zuluftkanal zurückfördert und
dadurch die Luft im Sekundärkreis samt angeschlossenem Gebäudeteil umwälzt. Eine
solche bloße Umwälzung der Luft im Sekundärkreis ist unter bestimmten Bedingungen
wünschenswert, wenn das Gebäudeteil weder geheizt noch gekühlt werden soll. Dagegen
kann das gleichzeitige Ansaugen von Frischluft, die vom Gebläse unmittelbar in den
Fortluftkanal gefördert wird, die Betriebskosten merklich erhöhen, wenn die Frischluft
zuvor gefiltert und möglicherweise sogar mit Rücksicht auf anderc von parallelgeschalteten
Gebläsen versorgte Gebäudeteile erwärmt oder gekühlt wird.
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Entsprechendes gilt auch für solche, ebenfalls aus der DE-PS 30 02
210 bekannten, Strömungsmaschinen der eing'inqs beschriebenen Cattung, die als als
Pumpen ausgebildet und beispielsweise in einer Warmwasser-Heizungsanlage zwischen
einem Primärkreis und einem Sekundärkreis angeordnet
sind.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein' Strömungsmaschine
der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß im Primärkreis stets
nur die Verhältnis zum Bedarf des Sekundärkreises geringstmö@ dhe Strömung stattfindet.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß d@@ erste Laufradkammer
einen mit keinem der genannten Druckkanäle verbundenen toten Raum aufweist, von
dem das erste Laufrad umschlossen ist, wenn das zweite Laufrad eine Stellung einnimmt,
in der es in den Druckkanal fördert, der an die Sekundär-Vorlaufleitung anschließbar
ist.
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Die Erfindung hat bei einer als Gebläse ausgebildeten und z.B: in
einer Lüftungsanlage mit offenem Primärkreis angeordneten Strömungsmaschine den
Vorteil, daß einem alc; Primär-Vorlaufleitung vorgesehenen Fri schluftkanai sitcts
nur die Frischluftmenge entnommen wird, die im Sekundärkreis gebraucht wird. Dadurch
werden die Kosten für eine in zahlreichen Fällen erforderliche Aufbereitung der
Frischluft so gering wie möglich gehalten.
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In entsprechender Weise hat die Erfindung bei einer al Pumpe ausgebildeten
und z.B. in einer Warmwasser-Heizungsanlage angeordneten Strömungsmaschine den Vorteil,
daß im Primärkreis stets nur soviel. Wasser zirkuliert, wie im Hinblick auf den
Wärmebedarf des Sekundärkreises erforderlich ist. Im Teillastbetrieb ist die Strömungsgeschwindigkeit
im Primrkreis somit gering. Entsprechend gering bleiben die Wärmeverluste im Primärkreis.
Die Strömung im Sekundärkreis ist dagegen unabhängig von der Laufradstellung der
erfindungsgemäßen Maschine immer gleich stark, solange die Maschine läuft.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigt.
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Fig.l einen Axialschnitt einer für eine Klimaanlage bestimmten erfindungsgemäßen
Strömungsmaschine in ihrer Laufradstellung für größtmögliche Heiz- oder Kühlleistung,
Fig.2 die Anordnung mehrerer Maschinen gemäß Fig.l in einer Klimaanlage, Fig.3 einen
Axialschnitt einer für eine Warmwasser-Heizungsanlage bestimmten erfindungsgemäßen
Strömungsmaschine in ihrer Laufradstellung für größtmögliche Heizleistung, Fiq.3a
dieselbe Maschine in ihrer Laufradstellung für mittlere Heizleistung und Fig.3b
dieselbe Maschine in ihrer Laufradstellung für kleinstmögliche Heizleistung, Fig.4
die Anordnung einer Maschine gemäß Fig.3 bis 3b in einer Warmwasser-Heizungsanlage.
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Die in Fig.l dargestellte Strömungsmaschine 10 ist ein Kreiselgebläse,
das von zwei Seiten her Luft ansaugt, nämlich von einer Primär-Vorlaufleitung 14,
die hier als Frischluftkanal ausgebildet ist, und von einer Sekundär-Rücklaufleitung
16, die hier als Rückluftkanal ausgebildet ist. Die Primär-Vorlaufleitung 14 ist
durch einen ersten Saugkanal 18 mit einer ersten Laufradkammer 20 verhunden; in
entsprechender Weise ist die Sekundär-Rücklaufleitung 16 über einen zweiten Saugkanal
18' mit einer zweiten I,aufradkammer 20' verhunden.
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An die Maschine 0 sind ferner eine als Fortluftkanal ausgebildete
Primär-Rücklaufleitung 24 und eine als
Zuluftkanal ausgebildete
Sekundär-Vorlaufleitung 2( argeschlossen. Im oberen Bereich der ersten Laufradkammer
20 ist ein toter Raum 27 ausgebildet, der mit Keiner genannten Leitungen eine Verbindung
hat. Der un@@@@ dieses toten Raums 27 liegende Teil der rrtn 1. @ @f ,-kammer 20
ist durch einen Druckkanal 30 mit der S@kundär-Vorlaufleitung 26 verbunden. An die
Sekundär-Vor@ leitung 26 ist ferner der obere Bereich der zweiten hand radkammer
20' durch einen oberen Druckkanal ,'.8' angeschlossen. Gegen den Druckkanal 28'
nach unten versetzt führt vom unteren Bereich der zweiten Laufradkammer 20 ein Druckkanal
30' zur Primär-Rücklaufleitung 24.
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Zwischen den beiden Laufradkammern 20 und 20' ist ein Elektromotor
38 angeordnet, der im dargestellten Beispiel als Außenläufermotor mit einem äußeren
Rotor 40 und einem inneren Stator 42 ausgebildet ist. An den beiden Stirnseiten
des Rotors 40 ist je ein Laufrad 48 bzw. 48' befestigt, von denen das erste in der
ersten Laufradkammer 20 und das zweite in der zweiten Laufradkammer 20' angeordnet
ist. Der Elektromotor 38 samt den beiden Laufrä dern 48 und 48' läßt sich in axialer
Richtung mit einer Hubvorrichtung 44 um eine Strecke verstellen, die etwas größer
ist als die Breite jedes der Druckkanäle 28 und 30'.
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An den Laufrädern 48 und 48' ist je ein zylindrischer Kragen 50 bzw.50'
ausgebildet, dessen axiale Länge ebenfalls etwas größer ist als die in axialer Richtung
gemessene Breite der Druckkanäle 28',30 und 30'. Das Laufrad 48 ist so angeordnet,
daß es im Betrieb Luft von unten her ansaugt und sein Kragen 50 nach unten ragt;
das laufrad 48' saugt dagegen von oben an und sein Kragen 50' ragt nach oben. Der
Zwischenraum zwischen den beiden
Laufrädern 48 und 48' ist durch
einen weiteren Kragen 50" überbrückt, der den Elektromotor 38 umschließt.
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In der in Fig.l abgebildeten Betriebsstellung, welche eine erste,
beispielsweise untere Endstellung der beiden laufräder 48 und 48' ist, saugt das
erste Laufrad 48 Frischluft aus der Primär-VorZaufleitung 14 an und f)rdert sie
über den Druckkanal 30 in die Vorlaufleitung 26 des Sekundärkreises und somit in
einen Gebäudeteil 70, der belüftet und nötigenfalls erwärmt oder gekühlt werden
soll. Das zweite Laufrad 48' saugt Luft aus dem Gebäudeteil 70 über die Rücklaufleitung
16 des Sekundärkreises und den Saugkanal 18' an und fördert diese Luft über den
Druckkanal 30' in die Primär-Rücklaufleitung 24.
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Mit der Hubvorrichtung 44 lassen sich die beiden Laufräder 48 und
48' samt Elektromotor 38 in eine zweite, im dargestellten Beispiel obere Endstellung
verstellen, in welcher der Kragen 50 des erten Laufrades 48 den Druckkanal 30 verschließt.
Der mit Au.<trittsöffnunqen versehene Bereich des Lauf rades 48 ist im texten
leaum 27 aufgenommen und von dessen Wand eng, jedoch berübrungsfrei umschlossen.
Der Kragen 50" zwischen den beiden Laufrädern 48 und 48' verschließt den Druckkanal
30'; der Kragen 50' des zweiten Laufrades 48' gibt dagegen den Druckkanal 28' frei.
In dieser zweiten Betriebsstellung kann das erste Laufrad 48 keine Luft fördern,
da diese, abgesehen von geringen Undichtigkeiten, aus dem toten Raum 27 nicht entweichen
kann. Dementsprechend kann keine Luft aus der Primär-Vorlaufleitung 14 angesaugt
werden. Das zweite Laufrad 48' saugt wie bisher uft aus der Rücklaufleitung 16 des
Sckundärkreises an, fördert diese nun aber über den Druckkanal 28' in die Vorlaufleitung
26 des Sekundtirkreises. Infolgedessen wird die luft nur noch im
Sekundärkreis,
zu dem die Leitungen 16 und 26 und das 3ngeschlossene Gebäudeteil 70 gehören, umgewälzt.
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Sämtliche Hohlräume 72 zwischen den Saugkanälen 18 und @8' und Druckkanälen
28',30 und 30' sowie rings um d@ Kanäle sind mit einem geräuschdämmenden Kunststion,
spiel.sweise mit Polyurethanschaum, ausgeschäumt.
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Die Hubvorrichtung 44 ist im dargestellten Beispiel in dem Elektromotor
38 durch eine Stange 76 verbunden, auf welcher der Rotor 40 drehbar gelagert und
der Stator 42 befestigt ist. Die Stange 76 ist im oberen und im unteren Bereich
der Maschine 10 in je einem Speichenkranz 78 axial verschiebbar geführt. Die Hubvorrichtung
44 ist beispielsweise ein Getriebemotor und ermöglicht es, zwischen den beiden beschriebenen
Endstellungen jede beliebige Zwischenstellung einzustellen, in der dem Sekundärkreis
ein mehr oder weniger großer Frischluftanteil zuqeführt wird.
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Bei der in Fig.2 dargestellten Klimaanlage sind mehrere Maschinen
10 der in Fig.l dargestellten Art parallel zueinander an je eine Primär-Vorlaufleitung
14 in Gestalt eines Frischluftkanals und je eine Primär-Rücklaufleitung 24 in Gestalt
eines Fortluftkanals angeschlossen. An jeder Maschine 10 ist ein Gebäudeteil 70
oder ganzes Gebäude über je eine Sekundär-Rücklaufleitung 16 in Gestalt eines Rückluftkanals
und je eine Sekundär-Vorlaufleitung 26 in Gestalt eines Zuluftkanal.s angeschlossfzn.
Die gesamte, von sämtlichen Maschinen 10 angesaugte Frischluft durchströmt einen
Frischluftfilter 82, einen Kühler 84, einen Wärmerekuperator 86, einen Nachwärmer
88 und einen Feinfilter 90. Die Fortluft kann, wenn erforderlich, durch einen Fortluftfilter
92-und/oder den genannten
W-irmerekuperator 86 hindurchgeleitet
werden. Die Klimaanlage könnte aber auch dadurch vereinfacht werden, daß die Primär-Rücklaufleitungen
24 von den einzelnen Maschinen 10 aus auf kürzestem Weg ins Freie geführt werden.
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Die Beschreibung der in Fig.1 dargestellten, als Gebläse ausgeführten
Strömungsmaschine 10 gilt sinngemäß auch für die in Fig.3 bis 3b dargestellte, als
Kreiselpumpe ausgeführte Strömungsmaschine 10, deren Einzelteile deshalb mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind, wie in Fig.l.
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Ein Unterschied besteht darin, daß die beiden Laufräder 48 und 48'
auf einer Welle 36 befestigt sind. Die Welle 36 ist mit dem Rotor 40 des in diesem
Fall außerhalb der Pumpc angeordneten Elektromotors 38 drehfest verbunden und erstreckt
sjch durch diesen axial verschiebbar hindurch, so daß sie die Laufräder 48 und 48'
mit der in diesem Fall hydraulischen Hubvorrichtung 44 verbindet.
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Die als Kreiselpumpe gemäß Fig.3 bis 3b ausgebildete Strömungsmaschine
10 ist gemäß Fig.4 parallel zu mehreren weiteren gleichen, nicht dargestellten Strömungsmaschinen
in einer Warmwasser-Heizungsanlage angeordnet. Zur Heizungsanlage gehört ein Heizkessel
62, von dem eine Primär-Hauptvorlaufleitung 64 ausgeht und in den eine Prinlär-Hauptrücklaufleitung
66 über ein Vierwegeventil 68 zurückführt. Von der Primar-Hauptvorlaufleitug 64
zweigen mehrere Primär-Vorlaufleitungen 14 als Steigleitungen ab; in entsprechender
Anzahl münden Primär-Rücklaufleitungen 24 in die Primär-Elauptrücklaufleitung 66.
Jedes Paar Leitungen 14, 24 ist Bestandteil eines geschlossenen Primärkreises 14-24-66-64,
der über die Leitungen 64, 66 mit weiteren Primärkreisen parallelgeschaltet ist.
An jeder Strömungsmaschine 10 beginnt und endet ein ebenfalls geschlossener Sekundärkreis
26-70-16.
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Wenn die Strömungsmaschine 10 in Betrieb ist, herrscht zugehörigen
Sekundärkreis stets dieselbe Str@@@@@. d das Fördervolumen je Zeiiyeinheit ist-
im Sekundä@ abhängig von der Stellung der Laufräder 48, 48'. @@ Strömung im Primärkreis
14-24-66-64 ist dagegen ven Stellung der Laufräder 48, 48' abhängig. In der Steli
gemäß Fig.1 herrscht im Primärkreis die größtmögliche Strömung, die mit derjenigen
im Sekundärkreis übereinstimmt. In der Stellung gemäß Fig.3a ist die Strömung im
Primärkreis schwächer und in der Stellung gemäß Fig.31 findet im Primärkreis nur
noch eine sehr geringfügige Strömung statt, bei unverändert starker Strömung im
Sekundärkreis.
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