DE2754004A1

DE2754004A1 - Electric motor driven roof ventilator - has system of cooling air guides and auxiliary blades between motor and rotor

Info

Publication number: DE2754004A1
Application number: DE19772754004
Authority: DE
Inventors: Wilfried Peters
Original assignee: GAL INTERNATIONAL GES fur ANG
Current assignee: GAL INTERNATIONAL GES fur ANG
Priority date: 1977-12-03
Filing date: 1977-12-03
Publication date: 1979-06-13

Abstract

The roof ventilator has a frame (3) supporting an electric motor (9) with its bladed rotor (4) below. The fan shaft (10) in this zone is enclosed by a heat insulating disc (11) with a central air gap (12). This forms a path for cooling air sucked from outside to reach the rotor for discharge sideways. This flow is assisted by an auxiliary rotor with radial blades (14) located above the disc (11). Above this disc is a parallel sheet (19) forming a space (20) housing the auxiliary rotor, with a central opening through which air is drawn downwards. Air is also drawn in through upper guides (16) to pass baffles (17) which directs the cooling air over the motor casing 18).

Description

PAItNTANWALT 4OÜSSELDORF-BENRATH 2. 12. 19 7PAITNTANWALT 4OÜSSELDORF-BENRATH December 2, 19 7

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REG. NR. 3051/52 IREG. NO. 3051/52 I.

GAL InternationalGAL International

Gesellschaft für angewandte Lufttechnik der Wi ndlei tflachen-, Kombi nations- und Brandlüftung mbH & Co. KGSociety for applied ventilation technology of the windshield, combination and Fire ventilation mbH & Co. KG

Friedrich-Ebert-Straße 27Friedrich-Ebert-Strasse 27

4052 Korschenbroich4052 Korschenbroich

DachlüfterRoof fan

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dachlüfter mit innerhalb eines auf das Dach aufgesetzten, offenen Gehäuses angeordnetem Ventilator, zu dessen Antrieb ein in achsialer Richtung des Ventilators von oben angeflanschter Elektromotor, der eine Luftkühlung aufweist, mit der Ventilatorwelle verbunden ist.The invention relates to a roof ventilator with an open housing arranged on the roof Fan, for its drive an electric motor flanged on from above in the axial direction of the fan, the one Having air cooling, is connected to the fan shaft.

Dachlüfter der vorstehend beschriebenen Art sind zum Beispiel nach dem DT-Gbm 69 30 292 bekannt. Sie ermöglichen eine wirkungsvolle Erhöhung der Luftwechselzahlen vor allem dann, wenn es an einem natürlichen Auftrieb und einer natürlichen Hallenentlüftung fehlt.Roof ventilators of the type described above are known from DT-Gbm 69 30 292, for example. They enable an effective Increase in the number of air changes especially when there is a natural buoyancy and a natural one Hall ventilation is missing.

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Für die im Katastrophenfall erforderliche Entlüftung eine^ Brandherdes, wie sie nach neueren Erkenntnissen der Brandbekämpfung angebracht ist, eignen sich derartige Dachlüfter jedoch wegen der dann zu starken Hitzebelastung weniger. Oft wird deshalb für eine Entlüftung im Falle eines Brandes eine natürliche Hallenentlüftung vorgesehen, bestehend aus einer im Dach vorhandenen öffnung, die mit zweckentsprechend ausgebildeten Klappen oder dergleichen für den normalen Betriebsfall geschlossen gehalten werden.For the ventilation required in the event of a disaster, a ^ However, roof ventilators of this type are less suitable for the source of fire, as it is appropriate according to more recent findings in fire fighting, because of the excessive heat load. Often will Therefore, a natural hall ventilation is provided for ventilation in the event of a fire, consisting of one in the roof existing opening with appropriately designed Flaps or the like are kept closed for normal operation.

Ausgehend vom einleitend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Dachlüfter so zu gestalten, daß er sich gleichfalls für die Brandentlüftung von Hallen eignet. Dabei wird davon ausgegangen, daß sich mittels des elektrisch angetriebenen Ventilators im Falle eines Brandes wesentlich mehr Luft fördern läßt, als dies durch den natürlichen Auftrieb möglich ist. Maßgeblich ist jedoch, daß der Dachlüfter dann in einer Form ausgebildet wird, in welcher seine Betriebsweise nicht durch die erhöhte Temperatur der abzuführenden Rauchgase gefährdet wird.Based on the state of the art mentioned in the introduction, the The invention is based on the object of designing such a roof ventilator so that it is also suitable for fire ventilation of halls. It is assumed that by means of the electrically driven fan in the case of a Brandes can convey significantly more air than is possible due to the natural buoyancy. It is decisive, however, that the Roof fan is then designed in a form in which its mode of operation is not affected by the increased temperature of the to be discharged smoke gases is endangered.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Dachlüfter der einleitend beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Ventilatorwelle zwischen dem Elektromotor und dem Laufrad des Ventilators mit Ausnahme eines Luftspaltes von einer hitzeisolierenden Trennscheibe umschlossen ist, die sich bis zum seitlichen Gehäuserand erstreckt, und daß dieser Luftspalt Teil eines Strömungsweges für von außen angesaugte Kühlluft ist, für die nach Durchfluss durch den Luftspalt zwischen Trennscheibe undAccording to the invention, this is achieved in a roof ventilator of the type described in the introduction in that the fan shaft between the electric motor and the impeller of the fan is enclosed, with the exception of an air gap, by a heat-insulating partition, which extends to the side edge of the housing, and that this air gap is part of a flow path for cooling air drawn in from the outside, for after flow through the air gap between cutting disc and

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Ldufrdd ein Ströniungsweg nach außen besteht.Ldufrdd there is a flow path to the outside.

Auf diese Weise wird einerseits ddnk der isolierenden Trennscheibe der Elektromotor aus dem Einwirkungsbereich der Hitze gehalten. Vor allem gelingt es aber hierdurch, die Ventilatorwelle bis unmittelbar zum Laufrad zu kühlen, wobei diese Kühlung deshalb besonders wirksam ist, weil sich einerseits der Luftspalt relativ klein ausbilden läßt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit in achsialer Richtung sehr groß werden kann. Mit Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit steigt bekanntlich die Wärmeübergangszahl und damit auch die Kühlwirkung. Hinzu kommt aber noch, daß durch die umlaufende Ventilatorwelle eine weitere Zunahme der Relativgeschwindigkeit zwischen der vorbe-'strömenden Luft und der Wellenoberflache erzeugt wird, was zu einer zusätzlichen Steigerung der Wärmeüberganqszahl fi'hrt. Man kann daher die gesamte Ventilatoranordnung bis unmittelbar vor dem Laufrad kühl halten und somit für den Notfall auch über sehr lange Zeiten Luft von mehreren hundert Grad Celsius fördern.In this way, on the one hand, the insulating separating disk becomes thin the electric motor is kept out of the exposed area of the heat. But above all it succeeds in this way, the fan shaft to cool directly to the impeller, this cooling is particularly effective because on the one hand the air gap can be made relatively small, so that the flow velocity can be very large in the axial direction. It is well known that the flow rate increases as the flow rate increases the heat transfer coefficient and thus also the cooling effect. But there is also the fact that the rotating fan shaft a further increase in the relative speed between the air flowing past and the wave surface is generated, which leads to an additional increase in the heat transfer coefficient leads. You can therefore use the entire fan assembly up to Keep cool immediately in front of the impeller and thus, in an emergency, air of several hundred over very long periods of time Promote degrees Celsius.

Zum Zwecke der Ansaugung der durch den erwähnten Luftspalt strömenden Kühlluft dient zweckmäßig ein mit Abstand oberhalb der Trennscheibe auf der Welle angeordnetes, zusätzliches Ventilatorrad. Auf diese Weise kann die Kühlluft leicht von Stellen angesaugt werden, bei denen ein Strömungskurzschluß mit der vom Ventilator zu fördernden Hauptluftmenge vermieden wi rd.For the purpose of sucking in the cooling air flowing through the air gap mentioned, a spaced above is expediently used the cutting disc on the shaft, additional Fan wheel. In this way, the cooling air can easily be sucked in from places where there is a flow short circuit with the main air volume to be conveyed by the fan is avoided.

Zweckmäßig ist das zusätzliche Ventilatorrad ein Radialgebläserotor, auf dessen Ausströmseite sich oberhalb der TrennscheibeThe additional fan wheel is expediently a radial fan rotor, on its outflow side is above the cutting disc

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ein freier Raum befindet, der nach oben mittels einer die Ventilatorwelle bis auf die Ansaugöffnung des Radialgebläses unischließenden Trennwand gegenüber einem den Elektromotor umhüllenden und tragenden Gehäuseaufbau abgegrenzt ist, welch letzterer Ansaugöffnungen für die Kühlluft aufweist. Auf diese Weise kommt es oberhalb der Trennscheibe zunächst zu einer radial nach außen gerichteten Strömung, jedoch muß noch ein hinreichend großer Teil der Luft durch den Luftspalt zwischen Ventilatorwelle und Trennscheibe geleitet werden, so daß schließlich die Trennscheibe von innen und von außen mittels der Kühlluft umspült wird. Es gelingt also hierdurch, nicht nur die Ventilatorwelle in hervorragender Weise zu kühlen, sondern auch eine Hitzeaufnahme der Trennscheibe zu verhindern. Die im Gehäuseaufbau vorhandenen Ansaugöffnungen für die Kühlluft gestatten zugleich die vorgesehene Kühlung des Elektromotors. Dies kann noch dadurch unterstützt werden, daß im Gehäuseaufbau Leitwände vorgesehen sind, die die angesaugte Kühlluft zumindest teilweise entlang von Kühlrippen des Elektromotors führen. Da der Elektromotor nur einer vergleichsweise geringen Kühlung bedarf, besitzt selbst die für ihn benötigte Kühlluft noch eine hinreichend niedrige Temperatur,um alleine oder zusammen mit weiterer Kühlluft die weiteren, beschriebenen KUhIfunktionen zu übernehmen.there is a free space that goes up by means of a fan shaft up to the suction opening of the radial fan non-closing partition wall opposite the electric motor enveloping and supporting housing structure is delimited, which latter has suction openings for the cooling air. In this way, there is initially one above the cutting disc radially outward flow, however, a sufficiently large part of the air must pass through the air gap between Fan shaft and cutting disc are guided so that Finally, the cutting disk is washed around from the inside and outside by means of the cooling air. So it does not succeed through this to cool only the fan shaft in an excellent way, but also to prevent the cutting disc from absorbing heat. The suction openings for the cooling air also allows the intended cooling of the electric motor. This can be further supported by that guide walls are provided in the housing structure, which guide the sucked in cooling air at least partially along cooling fins of the electric motor. Because the electric motor only requires comparatively little cooling, even the cooling air required for it still has a sufficiently low level Temperature, in order to take over the further, described KUhI functions alone or together with further cooling air.

Das Laufrad des Ventilators ist mit besonderem Vorteil als ein Radialgebläserotor ausgeführt, dessen geschlossene Rückseite von der Trennscheibe achsial beabstandet ist. Der seitliche Luftaustritt beim Radialgebläserotor kommt der Gesamtanordnung sehr entgegen, weil auf diese Weise keineThe impeller of the fan is of particular advantage than executed a radial fan rotor, the closed rear side of which is axially spaced from the cutting disc. The side air outlet in the radial fan rotor is very beneficial to the overall arrangement, because in this way none

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Heißluft hinter die zu kühlende Rückseite des Ventilators gelangen kann. Vielmehr kann die seitlich austretende Heißluft aus dem entsprechend seitlich offenen Gehäuse nach einer Umlenkung nach oben strömen, zu welchem Zwecke ein nach oben offenes Ringgehäuse vorgesehen ist, welches das Ventilatorgehäuse mit einem radialen Abstand umschließt, der für den Austritt der geforderten Luft genügend groß ist.Hot air can get behind the back of the fan to be cooled. Rather, the hot air exiting from the side can flow upwards from the corresponding laterally open housing after a deflection, for what purpose an upwards open ring housing is provided, which encloses the fan housing with a radial distance that is sufficiently large for the exit of the required air.

Eine weitere Wirkungssteigerung wird dadurch erzielt, daß die geschlossene Rückseite des Radialgebläserotors mit Radialschaufeln versehen ist, die allerdings für ein wesentlich geringeres Luftvolumen ausgelegt sind als diejenigen auf der Vorderseite. Die rückseitigen Radialschaufel haben zweckmäßig auch noch einen geringen Abstand von der Trennscheibe, durch den dann die Kühlluft nach außen gefördert wird und mit der von der Vorderseite des Radialgebläserotors geförderten Heißluft nach außen strömt.A further increase in effectiveness is achieved in that the closed back of the radial fan rotor is provided with radial blades, which, however, for a much smaller Air volumes are designed as those on the front. The rear radial blades also have expediently a small distance from the cutting disc, through which the cooling air is then conveyed to the outside and with that of the Front of the radial fan rotor conveyed hot air flows to the outside.

Um jedoch auch sicherzustellen, daß die Trennwand von der Oberseite eine hinreichende Kühlung erfährt, sind im Gehäuse gleichfalls in Höhe der Ausströmung des zusätzlichen Ventilatorrades Ausströmöffnungen für einen Teil der vom zusätzlichen Ventilatorrad angesaugten Kühlluft vorgesehen.However, in order to ensure that the partition wall is adequately cooled from the top, the additional fan wheel is also located in the housing at the level of the outflow Outflow openings are provided for part of the cooling air drawn in by the additional fan wheel.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung Bezug genommen.To further illustrate the invention, reference is made to the drawing relating to an exemplary embodiment.

Die Zeichnung stellt eine entlang der Längsmittellinie teilweise geschnittene, seitliche Ansicht des gesamten Dachlüfters dar.The drawing depicts one along the longitudinal centerline in part section, side view of the entire roof fan.

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Auf dem der Montage dienenden Grundrahmen I ist mit geeiqiieten Profilen 2 das seitlich offene Gehäuse 3 befestigt. Im Innern des Gehäuses erkennt man den Radialgebläserotor 4 des Ventilators, durch den die in Richtung der Pfeile 5 angesaugte luft gefordert und in Richtung der Pfeile 6 radial sowie nach oben abgegeben wird. Das Gehäuse 3 ist von dem Ringgehäuse 7 umschlossen, in welchem die Luft nach oben und damit nach außen geführt wird.The laterally open housing 3 is attached to the base frame I, which is used for assembly, with suitable profiles 2. Inside the housing you can see the radial fan rotor 4 of the fan, by means of which the air sucked in in the direction of the arrows 5 is demanded and released in the direction of the arrows 6 radially and upwards. The housing 3 is enclosed by the ring housing 7, in which the air is guided upwards and thus outwards.

Auf das Gehäuse 3 ist der Gehäuseaufbau 8 aufgesetzt, der den Elektromotor 9 trägt sowie umschließt. An den Elektromotor 9 schließt sich unten die Ventilatorwelle 10 an, die unten den Rädialgebläserotor 4 trägt. Zwischen der Ventilatorwelle 10 sowie der hitzeisolierenden Trennscheibe 11 besteht ein ringförmiger Luftspalt 12, durch welchen Kühlluft in Richtung des Pfeiles 13 strömt. Diese Kühlluft wird mit Hilfe des zusätzlichen Ventilatorrades 14, welches gleichfalls als Radialgebläserotor ausgeführt ist, angesaugt. Der Ansaugung dienen öffnungen 15 in der Mantelfläche des Ringgehäuses 7, an die sich Leitkanäle 16 anschließen. Die angesaugte Kühlluft trifft innerhalb des Gehäuseaufbaus 8 vor Leitwände 17 und verläuft sodann entsprechend den zeichnerisch wiedergegebenen Strömungsrichtungspfeilen teilweise entlang der Kühlrippen 18 des Elektromotors 9 und teilweise unmittelbar in Richtung des zusätzlichen Ventilatorrades 14. Nach dem Austritt in den zwischen der Trennscheibe 11 und der Trennwand 19 befindlichen freien Kaum 20 gelangt die Kühlluft in der beschriebenen Weise durch den Luftspalt 12 in den unterhalb der Trennscheibe 11 ber lndlichen Raum. The housing structure 8, which carries and encloses the electric motor 9, is placed on the housing 3. At the bottom of the electric motor 9 is the fan shaft 10, which carries the radial fan motor 4 at the bottom. Between the fan shaft 10 and the heat-insulating separating disk 11 there is an annular air gap 12 through which cooling air flows in the direction of the arrow 13. This cooling air is sucked in with the aid of the additional fan wheel 14, which is also designed as a radial fan rotor. The suction openings 15 are in the lateral surface of the annular housing 7, be connected to the guide channels sixteenth The sucked cooling air hits within the housing assembly 8 prior baffles 17 and then runs in accordance with the drawing reproduced flow direction arrows partially along the cooling fins 18 of the electric motor 9 and partly directly 14 in the direction of the additional fan wheel After emerging in between the cutting blade 11 and the partition 19 In the free barely 20 located , the cooling air passes in the manner described through the air gap 12 into the rural space below the cutting disk 11.

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Um eine besonders wirkungsvolle Durchströmung des Luftspaltes 12 sicherzustellen, ist die geschlossene Rückseite 21 des Radialgebläserotors 4 noch mit weiteren Radialschaufeln 22 versehen, die jedoch für eine wesentlich geringere Luftmenge ausgelegt sind als diejenigen auf der Vorderseite des Radialgebläserotors. Jedoch reicht diese zusätzliche geförderte Luft einerseits zur Kühlung der Ventilatorwelle 10 und andererseits zur Kühlung der Trennscheibe 11 vollständig aus. Sie tritt schließlich mit der vom Radialgebläserotor 4 angesaugten Luft gemeinsam ins Freie aus. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um die gesamte vom zusätzlichen Ventilatorrad 14 geförderte Kühlluft, »veil ein Teil derselben bereits durch Kanäle 23 über seitliche Auslassöffnungen 24 austritt, womit eine beidseitige Beaufschlagung der Trennschnbe 11 mit Kühlluft gewährleistet ist.A particularly effective flow through the air gap 12, the closed rear side 21 of the radial fan rotor 4 is to be ensured with further radial blades 22 but which are designed for a much smaller amount of air than those on the front of the radial fan rotor. However, this additional funded is enough Air on the one hand for cooling the fan shaft 10 and on the other hand for cooling the cutting disk 11 completely. It finally emerges into the open air together with the air sucked in by the radial fan rotor 4. It is here but not all of the cooling air conveyed by the additional fan wheel 14, because some of it has already passed through Channels 23 emerge via lateral outlet openings 24, whereby cooling air is applied to both sides of the separating tube 11.

Besonders zweckmäßig wird die Anordnung so gestaltet, daß die Radialschaufeln 22 zugleich als Verstärkungsstege für einen die Rückseite 21 des Radialgebläsemotors 4 mit der Ventilatorwelle 10 verbindenden Flansch 25 ausgeführt sind.Particularly useful, the arrangement is designed so that the radial blades 22 at the same time as reinforcing webs for a the rear side 21 of the radial fan motor 4 with the flange 25 connecting the fan shaft 10.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

[ 1.^Dachlüfter mit innerhalb eines auf das Dach aufgesetzten, offenen Gehäuses angeordnetem Ventilator, zu dessen Antrieb ein in achsialer Richtung des Ventilators von oben angeflanschter Elektromotor, der eine Luftkühlung aufweist, mit der Ventilatorwelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet?. ^aB ^^e Ventilatorwelle (10) zwischen dem Elektromotor (9) und dem Laufrad des Ventilators mit Ausnahme eines Luftspaltes (12) von einer hitzeisolierenden Trennscheibe (11) umschlossen ist, die sich bis zum seitlichen Gehäuserand erstreckt, und daß dieser Luftspalt (12) Teil eines Strömungsweges für von außen angesaugte Kühlluft ist, für die nach Durchfluss durch den Luftspalt (12) zwischen Trennscheibe (11) und Laufrad ein Strömungsweg nach außen besteht.[1. ^ Roof fan with a fan arranged inside an open housing placed on the roof, for the drive of which an electric motor flanged on from above in the axial direction of the fan, which has air cooling, is connected to the fan shaft, characterized in that? ^ aB ^ ^e fan shaft (10) between the electric motor (9) and the impeller of the fan with the exception of an air gap (12) is enclosed by a heat-insulating separating disk (11) which extends to the side edge of the housing, and that this air gap (12 ) Is part of a flow path for cooling air sucked in from the outside, for which there is a flow path to the outside after flowing through the air gap (12) between the separating disk (11) and the impeller.

2.2. Dachlüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi für die Ansaugung der durch den Luftspalt (12) strömenden Kühlluft ein mit Abstand oberhalb der Trennscheibe (11) auf der Ventilatorwelle (10) angeordnetes zusätzliches Ventilatorrad (14) vorgesehen ist.Roof ventilator according to Claim 1, characterized in that an additional fan wheel (14) arranged on the fan shaft (10) at a distance above the separating disk (11) is provided for sucking in the cooling air flowing through the air gap (12).

3. Dachlüfter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ventilatorrad (14) ein Radialgebläserotor ist, auf dessen Ausströmseite sich oberhalb3. Roof fan according to claims 1 and 2, characterized in that the additional fan wheel (14) is a radial fan rotor, on the outflow side of which is above der Trennscheibe (11) ein freier Raum (20) befindet, der nach oben mittels einer die Ventilatorwelle (10) bis auf die Ansaugöffnung des zusätzlichen Ventilatorrades umschließenden Trennwand (19) gegenüber einem den Elektromotorthe separating disk (11) is a free space (20) which is upwards by means of a fan shaft (10) up to the suction opening of the additional fan wheel enclosing partition (19) opposite to the electric motor

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(9) enveloping and supporting housing structure (ti) db <| fcurenzt is which of the latter Ansauyöffnungen (15) for the cooling air having.

4. Roof fan according to claim 3, characterized in that ^f 5 in the housing structure (B) baffles (17) are provided, which lead the sucked cooling air at least partially ent lana of cooling fins (IB) of the electric motor (9).

b. Roof ventilator according to Claims 1 to 4, characterized in that the impeller is designed as a radial fan rotor (4), the closed rear side of which is spaced a'.nsial from the separating disk (11).

Roof ventilator according to claim 5, characterized in that the closed rear side (21) of the radial fan rotor (4) carries radial blades (22) for a much smaller amount of air than on its front side, which are axially spaced from the cutting disk (11).

7. Roof fan according to claims 3 to 6, characterized dadurc h, dali the housing at the level of the outflow of the additional fan wheel (14) has outlet openings (24) for part of the cooling air sucked in by the additional fan wheel (14).

ti. Roof ventilator according to claims 1 to 7, characterized in that the laterally open housing (3) is enclosed by a laterally closed and upwardly open ring housing (7) with a radial distance which is large enough for the conveyed air to exit.

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9. Dachlüfter nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch jekennzeichnet, daß die Radialschaufeln (22) zugleich als Verstärkungsstege für einen die Rückseite (21) des Radialgebläsemotors (4) mit der Ventilatorwelle (10) verbindenden Flansch (25) ausgeführt sind.9. Roof fan according to claims 6 to 8, characterized in that the radial blades (22) are also designed as reinforcing webs for a flange (25) connecting the rear side (21) of the radial fan motor (4) to the fan shaft (10).

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