DE102012108449A1

DE102012108449A1 - Wandring eines Lüfters mit Heizelement

Info

Publication number: DE102012108449A1
Application number: DE102012108449.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Heli
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-13
Also published as: PL2895747T3; EP2895747A1; CN104619994B; EP2895747B1; CN104619994A; WO2014040835A1; US20150219117A1; HUE035997T2; US9816526B2; ES2639095T3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wandring (1) für einen Lüfter mit einem Lüfterrad, umfassend mindestens ein Heizelement (3) zum Beheizen des Wandrings (1). Das Heizelement (3) umfasst eine elektrisch leitende Heizschicht, die an der dem Lüfterrad zugewandten Innenseite (2) des Wandrings (1) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung richtet sich sowohl auf einen Wandring für einen Lüfter, umfassend mindestens ein Heizelement zum Beheizen des Wandrings als auch auf einen Lüfter, umfassend ein Lüfterrad und einen beheizten Wandring, wobei der Wandring das Lüfterrad des Lüfters umschließt.
Lüfter, insbesondere Axiallüfter, werden unter anderem bei Anwendungen mit sehr tiefen Temperaturen, wie zum Beispiel für Wärmepumpen oder für Verdampfer in Kühlräumen, eingesetzt. Derartige Lüfter umfassen in der Regel ein Lüfterrad und einen Wandring, der das Lüfterrad umgibt. Dabei besteht die Gefahr von Eisbildung am Wandring und somit einem Festfrieren der Flügel des Lüfterrades an dem Wandring. Um das Festfrieren zu verhindern, wird in bekannten Lüftern typischerweise eine elektrische Widerstandsheizung um den Wandring des Lüfters von außen gelegt und der Wandring beheizt. Dabei ist es nachteilig, dass eine große Energiemenge eingebracht werden muss, um den Wandring ausreichend durchzuwärmen und um das Eis auf der Innenseite des Wandrings zu schmelzen. Dies ist besonders problematisch, wenn der Wandring aus Materialien besteht, die nur gering wärmeleitfähig sind. Zudem wird dabei ein hoher Anteil der Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben, was insbesondere bei Kühlräumen besonders unerwünscht ist, da diese zusätzliche Wärmeenergie dann nachträglich dem Kühlraum entzogen werden muss. Außerdem wird bei den elektrischen Widerstandsheizungen in der Regel eine Netzspannung von 230V verwendet, was unter Umständen ein Sicherheitsproblem darstellen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wandring für einen Lüfter zur Verfügung zu stellen, der besonders energieeffizient und sicher eine Vereisung des Wandrings und damit ein Festfrieren des Lüfters verhindert.
Bei einem Wandring der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Heizelement eine elektrisch leitende Heizschicht umfasst, die an der dem Lüfterrad zugewandten Innenseite des Wandrings angeordnet ist.
Durch die Anordnung des Heizelements auf der Innenseite des Wandrings zwischen der Innenseite des Wandrings und den Enden der Lüfterflügel des Lüfterrades ist das Heizelement dort angeordnet, wo sich das Eis überwiegend bildet. Da das Heizelement auf der dem Lüfterrad zugekehrten Oberfläche des Wandringes angeordnet ist, verhindert es durch die direkte Erwärmung des Heizelements die Entstehung von Eis in dem Teilbereich des Wandrings, der von dem Heizelement abgedeckt ist. Zudem erwärmt das Heizelement seine Umgebung durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung. Die Wärmeleitung und Wärmestrahlung wirken zusätzlich auf die nicht durch das Heizelement abgedeckten Bereiche der Innenseite des Wandrings und beheizen insbesondere die an das Heizelement angrenzende Oberfläche der Innenseite des Wandrings schnell. Somit wird die Bildung von Eis auf der Innenseite des Wandrings im relevanten Oberflächenbereich verhindert, ohne dass der Wandring vollständig mit dem Heizelement bedeckt werden muss. Zudem werden die Luft in einem Spalt zwischen Wandring und Lüfterflügeln und die Enden der Lüfterflügel durch die Wärmestrahlung des Heizelementes erwärmt. Dies verhindert zusätzlich die Eisbildung an den Enden der Lüfterflügel.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektrisch leitende Heizschicht des Heizelements als ein elektrisch leitender Lack, insbesondere als CNT-Lack mit Kohlenstoffnanomaterialien, ausgebildet. Dadurch kann das Heizelement besonders einfach durch einen Lackierprozess während der Fertigung des Wandrings, insbesondere auch auf komplexe Oberflächenstrukturen aufgetragen werden. Zudem kann das Heizelement besonders dünn aufgetragen werden, so dass der Luftstrom innerhalb des Wandrings und die Bewegung der Flügel nicht oder vernachlässigbar gering beeinflusst wird. Die erfindungsgemäße Lackschicht ermöglicht eine besonders gleichmäßige und flächige Erwärmung des Wandrings. Des Weiteren ist ein derartiges Heizelement besonders energieeffizient, so dass eine Reduzierung der benötigten Wärmeenergie, insbesondere bis auf zwischen 0,5 W und 12 W, möglich ist.
Alternativ ist die elektrisch leitende Heizschicht des Heizelements als ein elektrisch leitendes Klebeband, insbesondere mit einer Schicht mit Kohlenstoffnanomaterialien, ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Montage eines Heizelementes durch manuelles oder maschinelles Aufkleben, insbesondere auch nachträglich auf einen bereits montierten Wandring eines Lüfters.
Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung deckt das Heizelement nur einen in Umfangsrichtung verlaufenden Teilbereich der Innenseite des Wandrings ab und/oder verläuft nur über einen in axialer Richtung verlaufenden Teilbereich der Innenseite des Wandrings. Dies ermöglicht einerseits Materialkosten zu sparen, indem nur die für den Schutz vor Vereisung kritischen Teilbereiche des Wandrings vom Heizelement abgedeckt werden, und andererseits den Energiebedarf an bestimmte Größen des Wandrings und/oder Betriebsparameter des Lüfters, für den der Wandring bestimmt ist, anzupassen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Heizelement an seinen in axialer Richtung verlaufenden Seitenrändern eine Kontaktierung mittels Kontaktelementen auf, so dass die Richtung eines durch das Heizelement fließenden elektrischen Stroms in Umfangsrichtung des Wandrings weist.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist das Heizelement an seinen in Umfangsrichtung verlaufenden Seitenrändern eine Kontaktierung mittels Kontaktelementen auf, so dass die Richtung eines durch das Heizelement fließenden Stroms in axialer Richtung des Wandrings weist.
Insbesondere sind in einer Ausgestaltung der Erfindung mehrere Heizelemente auf der dem Lüfterrad zugewandten Innenseite des Wandrings verteilt angeordnet und deren Kontaktelemente parallel oder seriell geschaltet. Dies ermöglicht eine besonders flexible und energieoptimierte Positionierung der Heizelemente für eine bestimmte Verwendung des Lüfters bei möglichst niedrigem Materialaufwand für die Heizelemente.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Heizelement für eine Kleinspannung zwischen 3 V und 60 V, insbesondere für 12 V oder 24 V, ausgelegt. Dies hat den Vorteil, dass die Gefahr durch Funkenbildung oder Stromschläge bei einer höheren Netzspannung vermieden wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:
1 eine skizzenhafte Darstellung eines Ventilators mit einem erfindungsgemäßen Wandring,
2 bis 7 verschiedene Wandringe in alternativen Ausführungen. In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels sowie auch unabhängig von den Merkmalskombinationen und Rückbeziehungen der Ansprüche eine erfinderische Bedeutung haben.
In 1 ist ein Wandring 1 für einen Lüfter dargestellt. Im montierten Zustand des Wandrings 1 befindet sich wie dargestellt innerhalb des Wandrings 1 ein Lüfterrad 5 des Lüfters 6. Der Wandring 1 hat insbesondere eine zylindrische Grundform und weist eine dem Lüfterrad 5 zugewandte Innenseite 2 auf. An der dem Lüfterrad 5 zugewandten Innenseite 2 des Wandrings 1 ist ein Heizelement 3 zum Beheizen des Wandrings 1 angeordnet. Das Heizelement 3 umfasst eine elektrisch leitende Heizschicht. In der dargestellten Ausführungsform deckt das Heizelement 3 nicht die gesamte Oberfläche der Innenseite 2 ab, sondern nur einen Teilbereich der Innenseite 2 des Wandrings 1. Dabei deckt das Heizelement 3 einen in Umfangsrichtung verlaufenden Teilbereich der Innenseite 2 und/oder einen in axialer Richtung verlaufenden Teilbereich der Innenseite 2 ab. Alternativ ist es auch möglich, dass in Umfangsrichtung und/oder axialer Richtung der ganze Bereich der Innenseite 2 abgedeckt wird.
Die elektrisch leitende Heizschicht des Heizelements 3 ist in einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel als ein elektrisch leitender Lack ausgebildet. Der Lack ist insbesondere als CNT-Lack hergestellt und umfasst Kohlenstoffnanomaterialien. Alternativ ist die elektrisch leitende Heizschicht des Heizelements 3 als ein elektrisch leitendes Klebeband ausgebildet. In diesem Fall umfasst das Klebeband insbesondere eine CNT-Lackschicht mit Kohlenstoffnanomaterialien.
Grundsätzlich kann die Größe und die Positionierung des Heizelementes 3 je nach Anwendungsparametern verschieden sein, wobei aus Kostengründen das Heizelement 3 eine möglichst kleine Fläche abdeckt und als eine möglichst dünne Schicht ausgebildet ist. Dabei muss die Heizleistung ausreichend Schutz vor Vereisung ermöglichen. Im gezeigten Ausführungsbespiel deckt das Heizelement 3 ungefähr ein Drittel des Umfangs der Innenseite 2 des Wandrings 1 ab. Dabei ist das Heizelement 3 derart positioniert, dass es sich dort befindet, wo im Betriebszustand des Lüfters 6 die Vereisung überwiegend auftreten würde.
Bei den Ausführungsformen in 1, 2, 5 und 6 weist das Heizelement 3 an seinen in Umfangsrichtung verlaufenden Seitenrändern eine Kontaktierung mittels Kontaktelementen 4a auf, so dass die Richtung eines durch das Heizelement 3 fließenden Stroms in axialer Richtung des Wandrings 1 weist.
Bei den Ausführungsformen in 3, 4 und 7 weist das Heizelement 3 an seinen in axialer Richtung verlaufenden Seitenrändern eine Kontaktierung mittels Kontaktelementen 4 auf, so dass die Richtung eines durch das Heizelement 3 fließenden Stroms in Umfangsrichtung des Wandrings 1 weist.
Wie in den 4, 5, 6 und 7 dargestellt, ist es auch möglich, dass mehrere Heizelemente 3 auf der Innenseite 2 des Wandrings 1 verteilt angeordnet sind und dessen Kontaktelemente 4, 4a parallel oder seriell geschaltet sind. Alternativ kann das Heizelement 3 in Umfangsrichtung den, bis auf einen axial verlaufenden Isolierungsspalt, gesamten Umfang der Innenseite 2 des Wandrings 1 abdecken. Durch eine Verteilung von Heizelementen 3 über den Umfang des Wandrings 1 wird der Schutz vor Vereisung unabhängig von der Einbauposition des Lüfters 6 ermöglicht.
Das Heizelement 3 ist für eine Kleinspannung zwischen 3 V und 60 V, insbesondere für 12 V oder 24 V, ausgelegt.
Durch die Beschaltung des Heizelementes 3 mit einer Betriebsspannung fließt Strom durch das Heizelement 3, welches sich dadurch erhitzt, wodurch eine Eisbildung in dem Bereich des Heizelementes 3 vermieden wird. Zudem wird Wärme von dem Heizelement 3 durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung in die Umgebung des Heizelementes 3, insbesondere an die Oberfläche der Innenseite 2 des Wandrings 1 abgegeben. Das Heizelement 3 wird derart an der Innenseite 2 des Wandrings 1 positioniert, dass das Heizelement 3 im Betriebszustand des Lüfters 6 den Bereich der Innenseite 2 abdeckt, an dem die Vereisung überwiegend auftreten würde.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im jeweiligen unabhängigen Anspruch definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des jeweiligen unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Wandring (1) für einen Lüfter (6) mit einem Lüfterrad (5) umfassend mindestens ein Heizelement (3) zum Beheizen des Wandrings (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) eine elektrisch leitende Heizschicht umfasst, die an der dem Lüfterrad (5) zugewandten Innenseite (2) des Wandrings (1) angeordnet ist.
Wandring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Heizschicht des Heizelements (3) als ein elektrisch leitender Lack ausgebildet ist.
Wandring (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack als CNT-Lack mit Kohlenstoffnanomaterialien ausgebildet ist.
Wandring (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Heizschicht des Heizelements (3) als ein elektrisch leitendes Klebeband ausgebildet ist.
Wandring (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband eine CNT-Lackschicht mit Kohlenstoffnanomaterialien aufweist.
Wandring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) einen in Umfangsrichtung verlaufenden Teilbereich der Innenseite (2) des Wandrings (1) abdeckt.
Wandring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) einen in axialer Richtung verlaufenden Teilbereich der Innenseite (2) des Wandrings (1) abdeckt.
Wandring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) an seinen in axialer Richtung verlaufenden Seitenrändern eine Kontaktierung mittels Kontaktelementen (4) aufweist, so dass die Richtung eines durch das Heizelement (3) fließenden Stroms in Umfangsrichtung des Wandrings (1) weist.
Wandring (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) an seinen in Umfangsrichtung verlaufenden Seitenrändern eine Kontaktierung mittels Kontaktelementen (4a) aufweist, so dass die Richtung eines durch das Heizelement (3) fließenden Stroms in axialer Richtung des Wandrings (1) weist.
Wandring (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrere Heizelemente auf der dem Lüfterrad zugewandten Innenseite (2) des Wandrings (1) verteilt angeordnet sind und dessen Kontaktelemente (4, 4a) parallel oder seriell geschaltet sind.
Wandring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) in Umfangsrichtung den, bis auf einen axial verlaufenden Isolierungsspalt, gesamten Umfang der Innenseite (2) des Wandrings (1) abdeckt.
Wandring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) für eine Kleinspannung zwischen 3 V und 60 V, insbesondere für 12 V oder 24 V, ausgelegt ist.
Lüfter (6) umfassend ein Lüfterrad (5) und einen beheizten Wandring (1), wobei der Wandring (1) das Lüfterrad (5) des Lüfters umschließt, gekennzeichnet durch einen Wandring (1) mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 12.