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Title:
SHEET GLASS STOVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/009933
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sheet glass stove, in particular for tempering glass panes comprising a lower stove part (1) provided with stove rollers (6) for transporting the temperable glass panes, wherein the axes of rotation of said stove rollers (6) are arranged substantially in a perpendicular position to the direction of a glass pane extension. The stove also comprises a top stove part (2) consisting of a central section (3) and a lid (4). Said stove also provided with lower heating groups (8) and top heating groups (10), wherein said heating groups (8) are extended under the stove rollers (6) and the top heating groups (10) are extended thereabove and are formed by electric heat resistances. The inventive sheet glass stove comprises several air circulation units (11), which are mounted in the top stove part (2) above the top heating groups (10) and comprise an air circulating hood (12) and an integrated fan wheel (14), respectively, wherein said air circulating hood (12) is provided with exhaust openings (19), which communicate with the stove lower space in the top section of the top stove part (2), and several air nozzles (17) located on the bottom side of the air circulating hood (12) are supplied with compressed air by the fan wheel (14) and lead a coming out air stream in the direction of a heatable glass pane.

Inventors:
ENGELS, Axel (Viehmarkt 14, Römhild, 98631, DE)
HÄNISCH, Gerd (Waldhaussiedlung 1, Römhild, 98631, DE)
Application Number:
EP2006/064186
Publication Date:
January 25, 2007
Filing Date:
July 13, 2006
Export Citation:
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Assignee:
ELIOG-KELVITHERM INDUSTRIEOFENBAU GMBH (Käthe-kollwitz-strasse 10, Römhild, 98631, DE)
ENGELS, Axel (Viehmarkt 14, Römhild, 98631, DE)
HÄNISCH, Gerd (Waldhaussiedlung 1, Römhild, 98631, DE)
International Classes:
C03B29/08; F27D7/04
Foreign References:
US20040093904A12004-05-20
US5814789A1998-09-29
GB331927A1930-07-14
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05)
Attorney, Agent or Firm:
ENGEL, Christoph, K. (Engel Patentanwaltskanzlei, Marktplatz 6, Suhl, 98527, DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Flachglasofen, insbesondere zum Tempern von Glasscheiben, umfassend: - ein Ofenunterteil (1) mit Ofenrollen (6) zum Transport der zu tempernden Glasscheibe, wobei die Drehachsen der Ofenrollen (6) rechtwinklig zur Laufrichtung der Glasscheibe liegen;

— ein Ofenoberteil (2) mit einem Mittelabschnitt (3) und einem Deckel (4);

— untere Heizgruppen (8) die unterhalb der Ofenrollen

(6) verlaufen und durch elektrische Heizwiderstände gebildet sind;

— obere Heizgruppen (10) die oberhalb der Ofenrollen (6) verlaufen und durch elektrische Heizwiderstände gebil ¬ det sind;

— mehrere Umlufteinheiten (11), die im Ofenoberteil (2) oberhalb der oberen Heizgruppen (10) angeordnet sind und jeweils aus einem Umwälzkasten (12) mit einem eingeschlossenen Lüfterrad (14) bestehen, wobei der

Umwälzkasten (12) die Form eines Pyramidenstumpfes mit rechteckiger Grundfläche aufweist und Ansaugöffnungen (19) besitzt, die so positioniert sind, dass die aus dem Ofeninnenraum angesaugte Ofenluft vom Lüfterrad (14) nach oben in Richtung zu einer Prallplatte (16) geblasen wird und von dort verwirbelt nach unten strömt, und wobei in der Ebene der Grundfläche des pyramidenstumpfförmigen Umwälzkastens (12) mehrere Luftdüsen (17) angeordnet sind, die vom Lüfterrad (14) mit Druckluft versorgt werden und den austretenden

Luftstrahl in Richtung der zu erhitzenden Glasscheibe lenken .

2. Flachglasofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüsen (17) des Umwälzkastens (12) in mehreren Reihen (18) angeordnet sind, die sich im wesentlichen rechtwinklig zur Laufrichtung der Glasscheibe an der Unterseite des Umwälzkastens (12) erstrecken.

3. Flachglasofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (14) im Umwälzkasten (12) von einem der jeweiligen Umlufteinheit (11) zugeordneten drehzahlregelbaren Motor (13) angetrieben wird, der außerhalb des Ofenraums auf dem Deckel (4) des Ofens angeordnet ist.

4. Flachglasofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftaustrittsflächen der Umlufteinheiten, in denen die Luftdüsen (17) liegen, im wesentlichen die gesamte Auflagefläche überdecken, die von der zu tempernden Glasscheibe im Ofen eingenommen werden kann .

5. Flachglasofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) des Ofenoberteils (2) lösbar am Mittelabschnitt (3) befestigt ist.

6. Flachglasofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Heizwiderstände der oberen und unteren Heizgruppen (8, 10) auf keramischen Gewinderohren aufgewickelt sind.

7. Flachglasofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Gewinderohre der oberen und unteren Heizgruppen, auf Tragrohre aufgeschoben sind, die sich quer zur Laufrichtung der Glasscheibe erstrecken.

8. Flachglasofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die keramischen Gewinderohre der unteren Heizgruppen (8) von einer abnehmbaren, perforierten Schutzabdeckung (9) aus hitzebeständigem Material in Richtung zu den Ofenrollen (6) abgedeckt sind.

9. Flachglasofen nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die keramischen Gewinderohre der oberen Heizgruppen (10) in veränderlichem Abstand zur Glasschei- bentransportebene angeordnet sind.

10. Flachglasofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er Bestandteil einer Glastemper- strecke ist, die außerdem einen Abschnitt zur Schockkühlung und einen Abschnitt zur Nachkühlung umfasst.

Description:

Flachglasofen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flachglasofen, der sich insbesondere zum Tempern von Glasscheiben eignet, wobei dieser Ofen mit an sich bekannten Abschnitten zur Schockkühlung und Nachkühlung der im Ofen erhitzten Glasscheiben zusammengeschaltet werden kann. Ein solcher Flachglasofen besitzt ein Ofenunterteil und ein Ofenoberteil. Im Ofen sind Ofenrollen zum Transport der zu erhitzenden Glasscheibe ange ¬ ordnet. Außerdem sind mehrere Heizelemente vorhanden, die eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der Glasscheibe bewir ¬ ken sollen.

Die EP 1 241 143 A2 beschreibt einen Temperofen, der sowohl am Boden als auch im oberen Ofenbereich mit Heizelementen sowie mit Elementen zur Wärmekonvektion im Ofenoberteil ausgestattet ist. Die Glasscheiben werden über Rollen durch den Ofen transportiert. Die in Längsrichtung angeordneten Wärmekonvektionselemente verursachen verschiedene Wärme- konvektionszonen, die relativ zueinander geändert werden können. Zur Erwärmung der Glasscheibe erfolgt ein direktes Beblasen der Glasscheibe mit Konvektionsluft von oben. Die dabei ausgebildeten Strömungen bedingen aber insbesondere bei großen Glasscheiben eine ungleichmäßige Erwärmung, die zu erheblichen unerwünschten Materialspannungen führen kann.

Aus der US 4,529,380 ist ein Rollenofen zur Erwärmung von Glasscheiben auf ihre Erweichungstemperatur bekannt. Der beschriebene Rollenofen weist eine Anordnung von Gasstrahlpumpen auf, welche oberhalb der Rollenbahn quer zur Bewegungsrichtung der Glasscheiben angeordnet sind, zum Aufblasen von heißem Gas auf die Oberseite der Glasscheiben, um so eine

Erwärmung dieser Oberseiten durch Konvektion zu ermöglichen. Zur Erwärmung der unteren Glasscheibenoberfläche werden Heizwiderstände verwendet, welche unterhalb der Rollenbahn ange ¬ ordnet sind.

Den aus dem Stand der Technik bekannten öfen ist gemeinsam, dass durch die Anordnung mehrerer Heizgruppen und teilweise durch die Kombination verschiedener Wärmeübertragungsprinzipien die Zielstellung einer möglichst gleichförmigen Erwär- mung der in den Ofen eingebrachten Glasscheiben verfolgt wird. Dies ist erforderlich, um gute Ergebnisse bei der gezielten Ausbildung von Materialspannungen zu erreichen, wie es insbesondere bei der Herstellung von Einscheiben-Sicher- heitsglas notwendig ist. Häufig werden dazu Strahlungsheiz- elemente, wie insbesondere elektrische Heizwiderstände und Wärmestrahler, mit konvektiv wirkenden Heizelementen, beispielsweise Heißgasführungen gekoppelt. Neben der gleichmäßigen Erwärmung der Glasscheibe wird auch das Ziel verfolgt, die Aufheizzeiten zu verkürzen, wobei der Tempera- turgradient innerhalb der Glasscheibe keine zu hohen Werte annehmen darf, andernfalls droht der Glasbruch.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen verbesserten Flachglasofen bereitzustellen, mit welchem kurze Aufheizzeiten und möglichst gleichmäßige Temperaturver ¬ teilungen im gesamten Ofen sichergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flachglasofen gelöst, bei welchem zusätzlich zu unteren Heizgruppen unter- halb der Ofenrollen und oberen Heizgruppen oberhalb der Ofenrollen, jeweils aus elektrischen Heizwiderständen bestehend, im oberen Ofenteil mehrere Umlufteinheiten vorgesehen sind, die gezielt eine konvektive Erwärmung der Glasscheibe bewir-

ken, indem aus zahlreichen Luftdüsen die erwärmte Ofenluft auf die Glasoberseite geblasen wird. Die Ofenluft wird im Umluftverfahren bewegt und in den Umlufteinheiten gezielt verwirbelt, um eine sehr gleichmäßige Erwärmung zu erzielen. Durch die Umluftführung innerhalb des Ofens ist sicherge ¬ stellt, dass sämtliche Bereiche des Ofens nahezu auf dem gleichen Temperaturniveau liegen, was allein durch die Anord ¬ nung der elektrischen Heizwiderstände nicht sichergestellt werden kann. Durch die Anordnung mehrerer Umlufteinheiten, die sich im Wesentlichen über die gesamte für die Glasschei ¬ ben zur Verfügung stehende Auflagefläche erstrecken, können geringe Strömungsgeschwindigkeiten gewählt werden, mit denen trotzdem eine hohe Gleichmäßigkeit in der Temperaturvertei ¬ lung erreicht wird.

Der hier beschriebene Flachglasofen eignet sich insbesondere zum Tempern von Glasscheiben mit Abmessungen von maximal 2,00 m x 3,40 m und Glasdicken zwischen 3 und 12 mm. Die üblichen Erwärmungstemperaturen liegen bei diesem Ofen bei etwa 620 bis 680 0 C.

Vorzugsweise ist der Flachglasofen Bestandteil einer Glastemperstrecke, die weiterhin Anlagen zur Schockkühlung und zur Nachkühlung der erhitzten Glasscheiben umfasst. Die Kühlung erfolgt dabei außerhalb des Flachglasofens und es sind Trans ¬ portstrecken zwischen den einzelnen Abschnitten der Glastemperstrecke vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Flachglasofen für eine Nenntemperatur von 750 0 C und eine Heizleistung von etwa 600 kW ausgelegt.

Um große Glasscheiben in den Ofen einzubringen, ist üblicherweise eine Aufgabe-Rollenbahn vorhanden, auf welcher die zu erwärmende Glasscheibe aufgelegt und für den nachfolgenden Transport auf den Ofenrollen ausgerichtet wird. Dazu können zwischen den einzelnen Rollen bei Bedarf unter dem Hubtisch so genannte Röllchenbahnen ausgefahren werden, auf denen die Glasscheibe quer zur Haupttransportrichtung verschoben werden kann .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Flachglasofens sind die Luftdüsen jedes Umwälzkastens der Umlufteinheiten in mehreren Reihen angeordnet, die sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Laufrichtung der Glasscheibe erstrecken. Derartige Düsenreihen können einfach mit einem gleichbleibenden Luftdruck versorgt werden, so dass der Luftaustritt an den Düsen nahezu unabhängig von deren Position innerhalb des Ofens ist. Natürlich können auch andere Düsenanordnungen gewählt werden, wenn die Luftführungen innerhalb des Umwälzkastens sicherstellen, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Luftsaustritts stattfindet.

Es ist vorteilhaft, wenn die angesaugte Ofenluft innerhalb des Umwälzkastens auf eine oder mehrere Prallplatten gelenkt wird, um innerhalb der Umlufteinheit eine starke Verwirbelung der angesaugten Ofenluft zu bewirken. Dies dient der weiteren Vereinheitlichung des Temperaturniveaus der Umwälzluft, die zur weiteren Erwärmung auf die Glasscheibe gelenkt wird. Es hat sich gezeigt, dass bereits kleine Temperaturunterschiede an verschiedenen Austrittsdüsen zu Spannungen innerhalb der Glasscheibe führen, die einen Glasbruch zur Folge haben können .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lüfterräder in den Umlufteinheiten an drehzahlregelbare Motoren gekoppelt, die sich außerhalb des Ofenraums befinden. über die Drehzahl ¬ regelung können die Strömungsverhältnisse innerhalb des Ofens beeinflusst werden, so dass beispielsweise in der Anfangs ¬ phase einer Erwärmung eine hohe Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden kann, währenddessen bei höheren Temperaturen geringere Strömungsgeschwindigkeiten ausgewählt werden.

Es ist zweckmäßig, wenn die elektrischen Heizwiderstände der oberen und unteren Heizgruppen auf keramischen Gewinderohren aufgewickelt sind, die vorzugsweise durch Tragrohre stabili ¬ siert werden. Um den Ofen an die gewünschten Prozessbedingungen anzupassen, die von unterschiedlich dicken Glasscheiben gefordert werden, lassen sich die oberen Heizgruppen vorzugsweise einstellen, um den Abstand zur Glasscheibe zu verändern. Es ist dabei auch möglich, die Umwälzeinheiten in die jeweilige Höheneinstellung zu integrieren.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachglasofens. Es zeigen :

Fig. 1 einen Flachglasofen in einer Längsschnittdarstellung;

Fig. 2 den Flachglasofen in einer Querschnittsdarstellung;

Fig. 3 drei Ansichten eines Umluftkastens einer im Ofenoberteil angeordneten Umlufteinheit .

Die Figuren 1 und 2 zeigen in vereinfachter Darstellung eine Längsschnittansicht bzw. Querschnittansicht eines erfindungs ¬ gemäßen Flachglasofens. Der Flachglasofen besitzt ein Ofenunterteil 1 und ein Ofenoberteil 2 mit einem Mittelabschnitt 3 und einem Deckel 4. Mittelabschnitt und Deckel des Ofenober ¬ teils lassen sich zu Wartungszwecken voneinander trennen. Am Mittelteil 3 sind an den Ein- und Ausfahröffnungen Hubtüren 5 vorgesehen, die über entsprechende Hebevorrichtungen bewegt werden können.

Im Ofenunterteil 1 erstreckt sich über die gesamte Ofenlänge eine Reihe von Ofenrollen 6, deren Drehachsen quer zur Transportrichtung liegen. Die Ofenrollen 6 bestehen vorzugsweise aus Quarzgut und liegen mit ihren Enden auf beidseitig ange- ordneten Rollenantriebsgestellen 7 lose auf. Der Antrieb der Ofenrollen erfolgt beispielsweise mittels eines frequenzge ¬ steuerten Getriebemotors und über Verwendung eines Zahnrie ¬ menantriebs. Um die Ofenrollen exakt in einer Transporthöhe auszurichten, kann jede Ofenrolle 6 einzeln in der Höhe verstellt werden.

Unterhalb der Ofenrollen 6 sind untere Heizgruppen 8 vorgese ¬ hen, die vorzugsweise durch elektrische Heizwiderstände gebildet sind. Es ist zweckmäßig, die unteren Heizgruppen getrennt regelbar zu konfigurieren, um durch entsprechende

Ansteuerung einzelner Heizgruppen eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofen zu begünstigen. Die elektrischen Heizwiderstände sind zweckmäßigerweise auf keramischen Gewinde ¬ rohren aufgewickelt, die ihrerseits auf ein Tragrohr aufge- schoben werden. Das Tragrohr liegt mit seinen Enden jeweils auf der seitlichen Ofenisolation auf und wird bei größeren Ofenabmessungen zusätzlich an einem oder mehreren Stützpunkten in Längsrichtung unterstützend getragen.

Um die Heizwiderstände im Falle eines Glasbruchs vor herunter fallenden Glassplittern zu schützen, sind die unteren Heizgruppen 8 jeweils durch eine Schutzabdeckung 9 abgedeckt, die aus einem hitzebeständigen, perforierten Material besteht.

Zum Auffangen von eventuell auftretendem Glasbruch sind unterhalb der unteren Heizgruppen 8 Glasbruchwannen angeordnet, die seitlich aus dem Ofen herausgenommen werden können, um den angesammelten Glasbruch zu entfernen.

Weiterhin sind an mehreren Punkten im Ofen Temperatursensoren angeordnet, mit denen die lokale Temperatur und darüber die Temperaturverteilung im gesamten Ofen möglichst präzise bestimmt werden kann. Die gewonnen Messwerte werden genutzt, um die einzelnen Heizgruppen anzusteuern, immer mit dem Ziel einer gleichmäßigen Ofeninnentemperatur.

Oberhalb der Ofenrollen 6 sind als Bestandteile des Ofenober- teils 2 obere Heizgruppen 10 angeordnet. Dabei handelt es sich vorzugsweise wiederum um elektrische Heizwiderstände, die in vergleichbarer Weise zu den unteren Heizgruppen aufgebaut sind und ebenfalls gruppenweise oder sogar einzeln ange ¬ steuert werden können. Bei einer Abmessung des Ofenraums zur Aufnahme von Glasscheiben von etwa 2 m x 3,40 m hat sich eine Unterteilung der Heizgruppen in 24 obere Gruppen und 24 untere Gruppen als zweckmäßig erwiesen.

Auf eine Abdeckung der oberen Heizgruppen kann verzichtet werden, da eine Beschädigungsgefahr durch herabfallende Glasbruchteile nicht gegeben ist.

Außerdem ist es vorteilhaft, die oberen Heizgruppen an senkrecht verlaufenden Keramikrohren aufzuhängen, wodurch eine von außen angreifende Höhenverstellung der Heizgruppen möglich wird.

Im Ofenoberteil 2 sind weiterhin mehrere Umlufteinheiten 11 angeordnet, die sich oberhalb der oberen Heizgruppen 10 befinden. Jede Umlufteinheit besitzt einen Umwälzkasten 12, dessen Aufbau in Bezug auf die Fig. 3 näher erläutert wird. Jeder Umlufteinheit 11 ist weiterhin ein drehzahlregelbarer Motor 13 zugeordnet, der ein Lüfterrad 14 antreibt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind 6 in Längsrichtung aufeinander folgende Umlufteinheiten 11 vorgesehen, um im gesamten Ofeninnenraum eine gleichmäßige Strömung zur Bereitstellung minimaler Temperaturgradienten zu erzielen.

Aus Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, dass jeder Umwälzkasten 12 über eine Aufhängung 15 am Deckel 4 befestigt sein kann. Auf diese Weise ist eine Positionsverstellung der Umwälzkäs- ten möglich, beispielsweise um diese an die eingesetzten Lüfterräder und Motoren anzupassen.

Fig. 3 zeigt in drei vereinfachten Ansichten eine bevorzugte Ausführungsform des Umwälzkastens 12, wobei durch Pfeile die Strömungsrichtung während des Umwälzbetriebs verdeutlicht wird. Aus der in Abbildung a) dargestellten Vorderansicht des Umwälzkastens ist ersichtlich, dass innerhalb des Umwälzkas ¬ tens durch das Lüfterrad 14 die aus dem Ofeninnenraum ange ¬ saugte erwärmte Luft zunächst nach oben geblasen wird, wo es durch Kontakt mit einer Prallplatte 16 zu einer Verwirbelung kommt. Die beschleunigten Luftströme strömen anschließend durch die Formgebung des Umwälzkastens 12 geleitet wieder nach unten. Der Umwälzkasten besitzt vorzugsweise die Form

eines Kegelstumpfes mit einer rechteckigen Grundfläche, an welcher mehrere mit Luftdüsen 17 bestückte Düsenreihen 18 angeordnet sind, wie dies aus der in Abbildung b) gezeigten Draufsicht erkennbar ist.

Die durch die Umwälzeinheiten hervorgerufenen Luftströmungen lassen sich gut aus der Seitenansicht gemäß Abbildung c) der Fig. 3 erkennen. Die im Ofenraum befindliche Luft wird über im oberen Bereich des Umwälzkastens 12 angeordnete Ansaugöff- nungen 19 in den Umwälzkasten eingesaugt. Danach erfolgt die Verwirbelung und Strömungsdruckerhöhung mit Hilfe des Lüfterrads 14. Das Ausblasen der verwirbelten Luft erfolgt an der Unterseite des Umwälzkastens über die Luftdüsen 17. Die ausströmende Luft ist gezielt auf die Glasscheibe gerichtet, die auf den Ofenrollen 6 aufliegt.

Obwohl es in Abbildung c) der Fig. 3 nicht dargestellt ist, durchströmt die aus den Luftdüsen 17 austretende Luft vor der Kontaktierung der Glasscheibe die oberen Heizgruppen 10, die sich zwischen den Ofenrollen 6 und den Umlufteinheiten 11 erstrecken (siehe Fig. 2) . An dieser Stelle erfolgt eine weitere Aufwärmung der Strömungsluft. Außerdem wird ein Wärmestau im Umfeld der oberen Heizgruppe 10 vermieden, wodurch die Aufwärmzeiten weiter verkürzt werden können.

Innerhalb der Umwälzkästen 12 können Luftleitbleche angeord ¬ net sein, die den Strömungsquerschnitt einzelner Luftkanäle unter Berücksichtigung der Kanallänge variieren. Dabei ist es eine Zielstellung, die Austrittsgeschwindigkeit und die Luft- menge an den Luftdüsen 17 möglichst gleichmäßig zu verteilen.

Bei abgewandelten Ausführungsformen ist es denkbar, weitere Umlufteinheiten im Ofenunterteil anzuordnen, um die zu erwärmende Glasscheibe auch auf der Unterseite mit einer gezielten Luftströmung zu beaufschlagen. Auf diese Weise lässt sich die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in der Glasscheibe weiter erhöhen und der Konvektionsanteil am gewünschten Wärmeübergang erhöht sich.

Bezugszeichenliste

1 - Ofenunterteil 2 - Ofenoberteil

3 - Mittelabschnitt

4 - Deckel

5 - Hubtüren

6 - Ofenrollen 7 - Rollenantriebsgestell

8 - untere Heizgruppen

9 - Schutzabdeckung

10 - obere Heizgruppen

11 - Umlufteinheit 12 - Umwälzkasten

13 - Motor

14 - Lüfterrad

15 - Aufhängung

16 - Prallplatte 17 - Luftdüsen

18 - Düsenreihen

19 - Ansaugöffnung