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Dokumentenidentifikation DE10004473C2 18.07.2002
Titel Lüfter mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung
Anmelder Rittal GmbH & Co. KG, 35745 Herborn, DE
Erfinder Bernhardt, Jürgen, 35708 Haiger, DE
Vertreter Jeck · Fleck · Herrmann Patentanwälte, 71665 Vaihingen
DE-Anmeldedatum 02.02.2000
DE-Aktenzeichen 10004473
Offenlegungstag 16.08.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.07.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.07.2002
IPC-Hauptklasse G01P 13/00
IPC-Nebenklasse F04D 29/00   F04D 29/70   F04D 27/00   G01F 1/28   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lüfter mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung in einem von dem Lüfter erzeugten Luftströmungsweg.

Ein Lüfter bzw. Ventilator mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung wird z. B. bei einer Kühleinrichtung verwendet, wobei z. B. eine Temperaturänderung eines im Strömungsweg angeordneten Temperatursensors zur Bewertung der Strömung herangezogen wird. Eine derartige Vorrichtung zur Strömungserfassung kann jedoch je nach Anordnung im Strömungsweg stark unterschiedliche Ergebnisse liefern und die Messergebnisse können sich im Laufe der Zeit auch durch Änderung seiner physikalischen Eigenschaften oder Ablagerungen auf dem Temperaturfühler ändern.

Eine andere Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung ist in der DD 109 068 angegeben. Bei dieser Vorrichtung in Form eines Strömungswächters mit einem Flügelrad wird durch das Flügelrad, das axial bezüglich der Strömungsrichtung gelagert ist, eine Signalgebervorrichtung betätigt, um ein mit der Strömung zusammenhängendes elektrisches Signal auszulösen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird durch das Flügelrad bei dessen Drehung ein in einer Halterung angeordneter Kontakt betätigt, während bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ein dem Flügelrad in Achsrichtung vorgelagertes Kontaktelement betätigt wird, indem das Flügelrad um eine axiale Gewindespindel nach vorne bewegt wird. Nähere Angaben zur Strömungserzeugung und dem Strömungskanal sind nicht gemacht.

Weiterhin sind verschiedene Strömungsmesseinrichtungen bekannt, die insbesondere zum Erfassen von Durchflussmengen mit einem Drallrad dienen. So wird gemäß der DE 33 09 553 A1 mittels eines biegeelastischen Rohres mit biegeelastischen Streifen (z. B. Dehnmessstreifen) gemessen, während gemäß der DE-OS 14 98 327, der DE-PS 11 89 741 und der US 4,186,602 ein rückwirkendes Drehmoment, das bei der Drallerzeugung entsteht, zur Messung erfasst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung bereit zu stellen, der einfach verwendbar ist und zuverlässige Messergebnisse liefert.

Diese Aufgabe wird durch einen Lüfter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass die Halterung in ihrem Inneren einen zylinderförmigen Luftführungskanal aufweist, in dem das Flügelrad angeordnet ist. Das Flügelrad und zumindest Teile der Signalgebervorrichtung sind mittels der Halterung mit einer Trägereinheit des Lüfters zu einer Baueinheit verbindbar, wobei der im Inneren der Halterung vorgesehene Luftführungskanal an einen weiteren Luftführungskanal in dem Lüftergehäuse angepasst ist. Mit diesen Maßnahmen ergibt sich eine einfach montierbare, kompakte Baueinheit, die als Ganzes leicht einbaubar ist. Durch die zylindrische Ausbildung und Anpassung des in der Halterung ausgebildeten Luftführungskanals und des in dem Lüftergehäuse vorgesehenen weiteren Luftführungskanals ergeben sich eine wirkungsvolle Erfassung der Strömung und ein empfindliches Ansprechen.

Dabei besteht ein einfacher Aufbau zur Signalerzeugung darin, dass die potentialfrei aufbaubare Signalgebervorrichtung mindestens einen Schaltkontakt aufweist, der mittels eines mit dem Flügelrad gekoppelten vorstehenden Auslöseelements mittelbar oder unmittelbar betätigbar ist. Es ist denkbar, das Auslöseelement und den Schaltkontakt im äusseren Bereich des Flügelrads anzuordnen. Eine günstige Anordnung und zuverlässige Betätigung des Schaltkontakts werden dadurch erzielt, dass das Auslöseelement im zentralen Bereich des Flügelrades und der Schaltkontakt im zentralen Bereich einer das Flügelrad aufnehmenden Halterung angeordnet sind.

Es ist vorgesehen, dass der Schaltkontakt federvorgespannt ist und erst bei Überwinden der Federvorspannkraft durch das von der Strömung bewegte Flügelrad den elektrischen Kontakt schließt oder öffnet und bei Unterschreitung der Federvorspannkraft durch das Flügelrad den geschlossenen Kontakt öffnet, bzw. den geöffneten Kontakt schließt, wobei das Flügelrad durch die Federvorspannkraft gedreht wird, so wird das elektrische Signal nur bei einer genügend starken Strömung ausgelöst, und zwar alternativ durch Schließen oder Öffnen des Kontakts, und das Flügelrad wird bei ungenügender Strömung allein durch den Schaltkontakt aus der Betätigungsstellung zurückbewegt.

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten zur Erzeugung des elektrischen Signals bestehen darin, dass die Signalgebervorrichtung mindestens einen mit dem Flügelrad berührungslos zusammenwirkenden elektrischen, magnetischen oder optischen Geber zum Erzeugen des elektrischen Signals aufweist und dass ein Rückstellmittel vorgesehen ist, mit dem das Flügelrad in eine Ausgangsstellung bringbar ist. Hierzu gehören beispielsweise induktive und kapazitive Geber oder Lichtschranken. Als Rückstellmittel kommen beispielsweise eine mechanische Feder oder magnetische Kräfte in Frage, mit denen eine Art magnetisches Rastmoment erzeugbar ist.

Verschiedene Möglichkeiten, Aussagen zu der Strömung bzw. der Funktion des Lüfters oder einer Störung des Strömungswegs, z. B. der Verschmutzung einer Filtermatte, zu treffen, bestehen darin, dass die Signalgebervorrichtung mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist und dass die Auswerteeinrichtung zur Ausgabe einer Binärentscheidung Strömung vorhanden/Strömung nicht vorhanden oder - bei Auslegung der Signalgebervorrichtung zur Erfassung mehrerer Strömungszustände - zur Bewertung und Ausgabe des jeweiligen Strömungszustandes ausgebildet ist. Hierzu ist vorteilhaft vorgesehen, dass mit der Auswerteeinrichtung aufgrund in ihr vorgegebener Daten und/oder von ihr erfasster weiterer Daten eine Diagnose der Ursache einer Strömungsänderung durchführbar ist. Die Auswerteeinheit kann dabei z. B. unter Verwendung eines Mikrokontrollers leicht entsprechend programmiert werden. Die Daten der Signalgebervorrichtung können dabei einfach verwendet werden, wenn sie in entsprechende digitale Daten umgewandelt werden.

Eine weitere Ausbildung des Lüfters zur umfassenderen Verwertung der elektrischen Signale besteht darin, dass die Auswerteeinrichtung Teil einer übergeordneten Steuereinrichtung ist, mit der in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses andere an sie angeschlossene Komponenten ansteuerbar sind. Beispielsweise können bei Ausfall eines überwachten Lüfters andere Kühlkomponenten eingeschaltet oder deren Kühlleistung erhöht werden. Auch lässt sich eine Fernüberwachung der Strömung über ein Datennetz oder eine Speicherung der Messergebnisse verwirklichen. Die Auswerteeinrichtung kann dabei funktioneller Teil oder integraler Bestandteil der übergeordneten Steuereinrichtung wie z. B. einer Schaltschranküberwachungseinrichtung und Schaltschranksteuerungseinrichtung sein.

Der Lüfter wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung des Lüfters und

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Strömungs-Erfassungsvorrichtung des Lüfters.

Eine in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 1 zum Erfassen einer Strömung (Strömungswächter) weist ein in einer Halterung 1.1 angeordnetes Flügelrad 1.5 auf, das auf einer zentralen Drehachse 1.6 frei drehbar gelagert ist. Die Halterung 1.1 besitzt zwei plattenartige Träger 1.2, 1.3, die vorliegend in etwa quadratische Außenkonturen besitzen und im Innern einen im wesentlichen zylinderförmigen Luftführungskanal 1.4 abgrenzen, dessen Durchmesser in etwa an den Durchmesser des Flügelrads 1.5 angepasst ist, so dass dieses von der Luftströmung möglichst vollständig erfasst wird und sich dabei ungehindert drehen kann. Die Träger 1.2, 1.3 sind dabei mit einem den Luftführungskanal 1.4 umschließenden zylindrischen Abschnitt und weiteren stegartigen Elementen miteinander verbunden, um die Halterung 1.1 vorzugsweise als einstückiges Formteil auszubilden. Die Träger 1.2, 1.3 sind mit Ihrer Außenkontur und der Kontur des Luftführungskanals 1.4 auch an die Außenkontur und einen Luftführungskanal eines Lüftergehäuses 2.1 eines Lüfters 2 angepasst und an dem Lüftergehäuse 2.1 mit Befestigungsmitteln 4 in Form von Schrauben passgenau verbindbar. In dem Lüftergehäuse 2.1 ist ein Lüfterrad 2.2 zum Erzeugen der Luftströmung drehbar gelagert. Auf der dem Lüfter 2 abgewanden Seite der Halterung 1.1 ist auf dem zweiten Träger 1.3 ein Abdeckgitter 3 als Schutz ebenfalls mit Befestigungsmitteln 4 anbringbar. Die Halterung 1.1 mit dem Flügelrad 1.5, der Lüfter 2 mit dem Lüftergehäuse 2.1 und das Abdeckgitter 3 bilden im montiertem Zustand eine kompakte, leicht handhabbare Baueinheit.

Das Flügelrad 1.5 weist auf einer zentralen Nabe ein zapfenartiges oder nockenartiges Auslöseelement 1.7 auf, das bei entsprechender Drehstellung des Flügelrads 1.5 auf ein Betätigungsglied eines Signalgebers 1.8 in Form eines Schalters zum Betätigen eines potentiolfrei ausgelegten Schaltkontaktes und zur Erzeugung eines elektrischen Signals einwirkt. Der Schalter bildet einen Teil einer Signalgebervorrichtung und ist mit einem Anschlusskabel 1.9 an eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung angeschlossen.

Bei vorhandener Luftströmung wird das leicht drehbare Flügelrad 1.5 entsprechend gedreht und betätigt mit dem Auslöseelement 1.7 den Schaltkontakt, sodass ein elektrisches Signal abgegeben und eine vorhandene Strömung signalisiert wird. Der Schaltkontakt und/oder das mit ihm zusammen wirkende Betätigungselement des Schalters ist federnd gegen die Drehung des Flügelrads 1.5 vorgespannt, sodass das Flügelrad 1.5 bei ungenügender Strömung den Schaltkontakt nicht betätigt bzw. bei abfallender Strömung von der Federkraft zurückbewegt wird. Mit dem von dem Schaltkontakt gebildeten elektrischen Signal wird somit eine Aussage erhalten, ob eine genügende Strömung vorhanden ist oder nicht. Mit der Auswerteeinrichtung kann dann unter Zugrundelegung vorgegebener oder weiterhin erfasster Daten, wie z. B. Ansteuerdaten des Lüfters 2, auch eine Diagnose der Ursache einer mangelnden Luftströmung durchgeführt werden. Dreht sich beispielsweise der Lüfter in der erforderlichen Weise, ohne dass eine genügende Luftströmung vorhanden ist, kann beispielsweise eine Filtermatte verschmutzt oder ein anderes Hindernis in dem Strömungsweg vorhanden sein.

Mit mehr Schaltkontakten und der Erfassung verschiedener Auslenkwege des Flügelrades 1.5 können auch unterschiedliche Strömungsstärken ermittelt werden. Als Signalgeber 1.8 kommen auch andere Geber wie z. B. elektrische, magnetische oder optische Geber, etwa kapazitive oder induktive Geber bzw. Lichtschranken oder Hallelemente in Frage, wobei auch in diesem Falle mehrere Geber zur Gewinnung unterschiedlicher Strömungszustände vorgesehen sein können. Das Flügelrad 1.5 kann beispielsweise mit einer schwachen mechanischen Feder oder mit magnetischen Elementen in einer Ausgangslage gehalten bzw. nach Auslenkung in eine solche zurückgeführt werden.

Die Daten der Auswerteeinrichtung können zur Überwachung und weiteren Steuerung einer übergeordneten Überwachungseinrichtung, beispielsweise einer Schaltschranküberwachungseinrichtung, zugeführt werden mit der beispielsweise die Schaltschrankklimatisierung überwacht und gesteuert und auch weitere Überwachungs- und Steuerungsaufgaben wahrgenommen werden. Auch eine Fernüberwachung ist möglich, wobei die Daten der Auswerteeinrichtung über ein angeschlossenes Netz übertragen werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Lüfter mit einer Vorrichtung zum Erfassen einer Strömung in einem von dem Lüfter (2) erzeugten Luftströmungsweg, bei der in dem Strömungsweg quer zu demselben ein in einer Halterung (1.1) angeordnetes, auf einer im wesentlichen in Strömungsrichtung zeigenden Drehachse (1.6) drehbar gelagertes Flügelrad (1.5) angeordnet ist, das durch die Luftströmung in Drehrichtung auslenkbar und bei Auslenkung mit einer Signalgebervorrichtung (1.8) zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Halterung (1.1) im Inneren einen zylinderförmigen Luftführungskanal (1.4) aufweist, in dem das Flügelrad (1.5) angeordnet ist, wobei das Flügelrad (1.5) und zumindest Teile der Signalgebervorrichtung mittels der Halterung (1.1) mit einer Trägereinheit (2.1) des Lüfters (2) zu einer Baueinheit verbunden sind, und wobei die Halterung (1.1) mit ihrer Außenkontur und der Kontur des Lüftungskanals (1.4) an die Außenkontur der Trägereinheit (2.1) des Lüfters (2) und an einen Luftführungskanal der Trägereinheit (2.1) angepasst ist.
  2. 2. Lüfter nach Anspruch 1, wobei die Signalgebervorrichtung mindestens einen Schaltkontakt (1.8) aufweist, der mittels eines mit dem Flügelrad (1.5) gekoppelten vorstehenden Auslöseelements (1.7) mittelbar oder unmittelbar betätigbar ist.
  3. 3. Lüfter nach Anspruch 2, wobei das Auslöseelement (1.7) im zentralen Bereich des Flügelrades (1.5) und der Schaltkontakt (1.8) im zentralen Bereich einer das Flügelrad (1.5) aufnehmenden Halterung (1.1) angeordnet sind.
  4. 4. Lüfter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schaltkontakt (1.8) federvorgespannt ist und erst bei Überwinden der Federvorspannkraft durch das von der Strömung bewegte Flügelrad (1.5) den elektrischen Kontakt schließt oder öffnet und bei Unterschreitung der Federvorspannkraft durch das Flügelrad den geschlossenen Kontakt öffnet bzw. den geöffneten Kontakt schließt, wobei das Flügelrad (1.5) durch die Federvorspannkraft gedreht wird.
  5. 5. Lüfter nach Anspruch 1, wobei die Signalgebervorrichtung (1.5) mindestens einen mit dem Flügelrad (1.5) berührungslos zusammenwirkenden elektrischen, magnetischen oder optischen Geber zum Erzeugen des elektrischen Signals aufweist und ein Rückstellmittel vorhanden ist, mit dem das Flügelrad (1.5) in eine Ausgangsstellung bringbar ist.
  6. 6. Lüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Signalgebervorrichtung mit einer Auswerteeinrichtung verbunden ist und wobei die Auswerteeinrichtung zur Ausgabe einer Binärentscheidung Strömung vorhanden/Strömung nicht vorhanden oder - bei Auslegung der Signalgebervorrichtung zur Erfassung mehrerer Strömungszustände - zur Bewertung und Ausgabe des jeweiligen Strömungszustandes ausgebildet ist.
  7. 7. Lüfter nach Anspruch 6, wobei mit der Auswerteeinrichtung aufgrund in ihr vorgegebener Daten und/oder von ihr erfasster weiterer Daten eine Diagnose der Ursache einer Strömungsänderung durchführbar ist.
  8. 8. Lüfter nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Auswerteeinrichtung Teil einer übergeordneten Steuereinrichtung ist, mit der in Abhängigkeit des Auswerteergebnisses andere an sie angeschlossene Komponenten ansteuerbar sind.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Baueinheit eine im Luftströmungsweg angeordnete Filtermatte und/oder ein Abdeckgitter (3) aufweist.






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