DE102020105987A1 - Turbo machine and household or kitchen appliance herewith - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (1) mit wenigstens einem Gehäuse (10), mit wenigstens einem Elektromotor (3) mit einem am Gehäuse (10) feststehend angeordneten Stator (30) und mit einem gegenüber dem Stator (30) drehbeweglichen Rotor (31), mit wenigstens einer Welle (4), welche mit dem Rotor (31) feststehend verbunden ist, wobei die Welle (4) wenigstens ein Laufrad (5) aufweist, welches ausgebildet ist, durch seine Rotation einen Fluidstrom (A) zu erzeugen, und mit einer Lagerung (2), welche entlang der Rotationsachse (X) der Welle (4) zwischen dem Elektromotor (3) und dem Laufrad (5) angeordnet ist. Die Strömungsmaschine (1) dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) ein Gehäusevorderteil (11) und ein Gehäusehinterteil (12) aufweist, welche direkt miteinander feststehend verbunden sind, wobei das Gehäusehinterteil (12) die Lagerung (2) und den Stator (30) direkt aufnimmt. The invention relates to a turbomachine (1) with at least one housing (10), with at least one electric motor (3) with a stator (30) fixedly arranged on the housing (10) and with a rotor (31) that can rotate relative to the stator (30). , with at least one shaft (4) which is fixedly connected to the rotor (31), the shaft (4) having at least one impeller (5) which is designed to generate a fluid flow (A) through its rotation, and with a bearing (2) which is arranged along the axis of rotation (X) of the shaft (4) between the electric motor (3) and the impeller (5). The turbomachine (1) is characterized in that the housing (10) has a front housing part (11) and a rear housing part (12) which are directly connected to one another in a fixed manner, the rear housing part (12) having the bearing (2) and the stator (30) ) records directly.
Description
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Haushalts- oder Küchengerät mit einer derartigen Strömungsmaschine gemäß dem Patentanspruch 15.The invention relates to a turbo machine according to the preamble of
Auf vielen technischen Gebieten ist es erforderlich, einen Fluidstrom zu erzeugen. Dies kann für Flüssigkeiten und insbesondere für Wasser oder wässerige Flüssigkeiten ebenso gelten wie für Gase und insbesondere für Luft. Hierzu können Strömungsmaschinen verwendet werden, welche üblicherweise mittels eines in einem Gehäuse rotierenden Laufrads das Fluid auf einer Ansaugseite ansaugen und an einer Druckseite wieder abgeben. Strömungsmaschinen können je nach Ausgestaltung und Anwendungsfall beispielsweise zur Bewegung von Luft auch als Ventilatoren, als Gebläse oder als Lüfter bezeichnet werden.In many technical fields it is necessary to generate a fluid flow. This can apply to liquids and in particular to water or aqueous liquids as well as to gases and in particular to air. For this purpose, flow machines can be used, which usually suck in the fluid on a suction side by means of an impeller rotating in a housing and release it again on a pressure side. Fluid flow machines can also be referred to as fans, blowers or fans, for example for moving air, depending on the design and application.
Derartige Strömungsmaschinen werden auch bei Haushalts- sowie Küchengeräten zur Erzeugung von Fluidströmen eingesetzt. Beispielsweise werden bei einem Staubsauger mittels eines derartigen Luftstroms Schmutzpartikel und dergleichen von einem Untergrund wie insbesondere von einem Fußboden in den Staubsauger eingesogen und durch wenigstens einen Filter hindurchgeführt. Innerhalb eines Wäschetrockners oder Waschtrockners wird erwärmte Luft in die Trommel eingeblasen, um die dort befindliche feuchte Wäsche zu trocknen und deren Feuchtigkeit mit dem Luftstrom aus der Trommel abzuführen. Bei einem Backofen kann heiße Luft in den Garraum eingeblasen werden, um die dort befindlichen Speisen zu garen. Vergleichbar kann dies bei einem Dampfgarer mit heißer und feuchter Luft umgesetzt werden. Auch können derartige Strömungsmaschinen bei Haushalts- sowie Küchengeräten zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstroms wie z.B. zum Abpumpen der Waschflotte bei einer Waschmaschine verwendet werden. Das Laufrad einer derartigen Strömungsmaschine wird hierzu angetrieben und die Schaufelblätter des Laufrads sorgen aufgrund ihrer Ausgestaltung und Anordnung für die gewünschte Bewegung des Fluids bzw. für die Erzeugung des Fluidstroms.Such flow machines are also used in household and kitchen appliances for generating fluid flows. For example, in the case of a vacuum cleaner, by means of such an air flow, dirt particles and the like are sucked into the vacuum cleaner from a substrate, such as in particular from a floor, and passed through at least one filter. Inside a tumble dryer or washer dryer, heated air is blown into the drum in order to dry the damp laundry located there and to remove the moisture from the drum with the air flow. In the case of an oven, hot air can be blown into the cooking space in order to cook the food there. In a comparable way, this can be implemented in a steam cooker with hot and humid air. Such flow machines can also be used in household and kitchen appliances to generate a flow of liquid, e.g. for pumping out the washing liquor in a washing machine. The impeller of such a turbomachine is driven for this purpose and the impeller blades, due to their design and arrangement, ensure the desired movement of the fluid or the generation of the fluid flow.
Als Antrieb derartiger Strömungsmaschinen werden üblicherweise Elektromotoren verwendet, welche ihre Rotationsbewegung über eine gemeinsame Welle auf das Laufrad übertragen. Das Laufrad kann auch als Abtrieb der Strömungsmaschine bezeichnet werden. Üblicherweise wird der Elektromotor feststehend im Gehäuse der Strömungsmaschine angeordnet und die Welle durch den Elektromotor hindurchgeführt. An einem Ende ragt die Welle ausreichend weit über den Elektromotor hervor, so dass an diesem hervorragenden Ende der Welle das Laufrad angeordnet wird. Dieses Ende der Welle kann auch als das dem Elektromotor abgewandtes Wellenende bezeichnet werden. Das Laufrad wird üblicherweise ausreichend von dem Gehäuse der Strömungsmaschine umschlossen, um durch wenigstens eine Durchlassöffnung des Gehäuses auf der Ansaugseite das Fluid ansaugen und durch wenigstens eine Durchlassöffnung des Gehäuses auf der Druckseite an die Umgebung oder an eine weitere Komponente eines Geräts wie z.B. eines Haushaltsgeräts oder eines Küchengeräts abgeben zu können.Electric motors, which transmit their rotational movement to the impeller via a common shaft, are usually used to drive such turbomachines. The impeller can also be referred to as the output of the turbomachine. The electric motor is usually arranged in a stationary manner in the housing of the turbomachine and the shaft is guided through the electric motor. At one end, the shaft protrudes sufficiently far beyond the electric motor so that the impeller is arranged at this protruding end of the shaft. This end of the shaft can also be referred to as the shaft end facing away from the electric motor. The impeller is usually sufficiently enclosed by the housing of the turbomachine to suck in the fluid through at least one passage opening of the housing on the suction side and through at least one passage opening of the housing on the pressure side to the environment or to another component of a device such as a household appliance or of a kitchen appliance.
Die Welle wird üblicherweise an zwei Stellen durch Lagerungen wie z.B. durch Wälzlager gegenüber dem Gehäuse um eine Längsachse der Strömungsmaschine als Rotationsachse drehbeweglich gelagert. Die beiden Lager sind üblicherweise beidseitig von dem Elektromotor angeordnet, um einen stabilen Halt der Welle gegenüber dem Gehäuse zu erreichen. Zwischen den beiden Lagern ist der Rotor des Elektromotors an der Welle angeordnet und innerhalb des Stators des Elektromotors positioniert. Das hervorragende, dem Elektromotor abgewandte Wellenende, welches das Laufrad trägt, erstreckt sich von einem der beiden Lager von dem Rotor weg und ist ungelagert.The shaft is usually supported in two places by bearings such as roller bearings relative to the housing so that it can rotate around a longitudinal axis of the turbomachine as the axis of rotation. The two bearings are usually arranged on both sides of the electric motor in order to achieve a stable hold of the shaft with respect to the housing. The rotor of the electric motor is arranged on the shaft between the two bearings and positioned inside the stator of the electric motor. The outstanding shaft end facing away from the electric motor, which carries the impeller, extends from one of the two bearings away from the rotor and is unsupported.
Nachteilig ist bei derartigen Lagerungen bei Strömungsmaschinen, dass die Ausrichtung der Welle gegenüber den stehenden Komponenten der Strömungsmaschine wie z.B. dem Gehäuse, den Außenringen der beiden Lager sowie dem Stator des Elektromotors von zahlreichen Fertigungs- und Montagetoleranzen abhängt, welche zu einer Abweichung und insbesondere zu einer Verkippung der Welle gegenüber der Rotationsachse der Strömungsmaschine führen können. Dies kann auch als Fluchtungsproblem bezeichnet werden. Hierdurch kann es zu ungewünschten Kontakten zwischen stehenden und drehbeweglichen Komponenten der Strömungsmaschine kommen, welche einander blockieren oder zumindest aneinander reiben und sich hierdurch beschädigen können. Auch kann der radiale Luftspalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors hierdurch verbreitert bzw. reduziert werden, was die Funktion des Elektromotors beeinträchtigen kann. Kommt es dabei zu einem Kontakt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors, so kann dies die Drehbarkeit des Rotors verhindern und den Elektromotor unbrauchbar machen.The disadvantage of such bearings in turbo machines is that the alignment of the shaft with respect to the stationary components of the turbo machine such as the housing, the outer rings of the two bearings and the stator of the electric motor depends on numerous manufacturing and assembly tolerances, which lead to a deviation and in particular to a Can lead to tilting of the shaft relative to the axis of rotation of the turbomachine. This can also be referred to as an alignment problem. This can lead to undesired contacts between stationary and rotatable components of the turbomachine, which block one another or at least rub one another and thereby damage one another. The radial air gap between the rotor and stator of the electric motor can also be widened or reduced as a result, which can impair the function of the electric motor. If there is contact between the rotor and stator of the electric motor, this can prevent the rotor from rotating and make the electric motor unusable.
Um diese Probleme der Ausrichtung bzw. der Fluchtung zu vermeiden ist es bisher üblich, die betroffenen Komponenten der Strömungsmaschine mit ausreichend großen Abständen zueinander auszulegen, damit die Strömungsmaschine trotz der Toleranzen ohne die zuvor beschriebenen Nachteile betrieben werden kann. Mit anderen Worten werden die Spalte zwischen den drehbeweglichen und stehenden Komponenten der Strömungsmaschine entsprechend groß ausgelegt. Die Toleranzen können durch die Fertigung der Bauteile sowie durch deren Montage auftreten.In order to avoid these problems of alignment or alignment, it has hitherto been customary to design the affected components of the turbomachine with sufficiently large distances from one another so that the turbomachine can be operated despite the tolerances without the disadvantages described above. In other words, the gaps between the rotatable and stationary components of the turbo machine designed accordingly large. The tolerances can occur through the manufacture of the components and through their assembly.
Diese großen Abstände bzw. Spalte führen jedoch üblicherweise zu einer Reduzierung des Wirkungsgrads der Strömungsmaschine. So kann durch die großen Abstände zwischen dem Gehäuse und den Schaufelblättern des Laufrads Fluid hindurchtreten, ohne von dem Laufrad bewegt worden zu sein. Insbesondere kann jedoch ein vergrößerter Luftspalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors dessen Wirkungsgrad reduzieren.However, these large distances or gaps usually lead to a reduction in the efficiency of the turbomachine. In this way, fluid can pass through the large distances between the housing and the blades of the impeller without being moved by the impeller. In particular, however, an enlarged air gap between the rotor and stator of the electric motor can reduce its efficiency.
Bei der zuvor beschriebenen Lagerung können diese Probleme der Ausrichtung bzw. der Fluchtung besonders stark auftreten, da sich über das Gehäuse sowie über die Spulenwicklungen und Bleche des Stators mehrere Toleranzen der Herstellung und Montage addieren können. Dies kann zu einer großen Toleranzkette führen, welcher durch entsprechend große Spalte begegnet werden muss. Dies führt zu entsprechend großen Verschlechterungen des Wirkungsgrads insbesondere des Elektromotors, was zur Erreichung der gewünschten elektrischen Leistung durch eine Überdimensionierung des Elektromotors wieder ausgeglichen werden muss. Hierdurch können nicht nur die Kosten und der Bauraum des Elektromotors erhöht bzw. vergrößert werden, sondern dies kann auch zu einem gesteigerten Energieverbrauch führen. Auch können die hierdurch bewirkten Stromwärmeverluste einen erhöhten Kühlaufwand erfordern.With the above-described storage, these problems of alignment or alignment can occur particularly severely, since several tolerances in manufacture and assembly can add up over the housing and over the coil windings and metal sheets of the stator. This can lead to a large tolerance chain, which has to be countered by correspondingly large gaps. This leads to a correspondingly large deterioration in the efficiency, in particular of the electric motor, which, in order to achieve the desired electrical power, has to be compensated for by oversizing the electric motor. As a result, not only can the costs and the installation space of the electric motor be increased or enlarged, but this can also lead to increased energy consumption. The heat losses caused by this can also require increased cooling costs.
Alternativ ist es daher bekannt, die Lagerung der Welle einer Strömungsmaschine zwischen dem Laufrad und dem Rotor des Elektromotors anzuordnen. Mit anderen Worten ist nicht nur das Laufrad sondern auch der Rotor an einem Ende der Welle, welches dem Laufrad gegenüber liegt, wie zuvor beschrieben angeordnet. Die Lagerung ist zwischenliegend angeordnet und üblicherweise z.B. als Patronenlager in sich geschlossen ausgebildet, was die Montage vereinfachen und die Toleranzen reduzieren kann.Alternatively, it is therefore known to arrange the bearing of the shaft of a turbo machine between the impeller and the rotor of the electric motor. In other words, not only the impeller but also the rotor is arranged at one end of the shaft which is opposite the impeller, as described above. The bearing is arranged in between and is usually designed, for example, as a self-contained cartridge chamber, which can simplify assembly and reduce tolerances.
Beispielsweise beschreibt das
Somit wird die Welle der Rotorbaugruppe von zwei vorgespannten Lagern getragen. Die Lager sind idealerweise um einen vorbestimmten Betrag beabstandet und die Feder hat eine vorbestimmte Federkonstante. Folglich werden die beiden Lager mit derselben genau definierten Kraft vorgespannt. Durch eine Vorspannung der Lager mit einer Kraft, die ein Schleudern verhindert, ohne übermäßig zu sein, wird die Lebensdauer der Lager erhöht.Thus, the rotor assembly shaft is supported by two preloaded bearings. The bearings are ideally spaced a predetermined amount and the spring has a predetermined spring rate. As a result, the two bearings are preloaded with the same well-defined force. By preloading the bearings with a force that will prevent skidding without being excessive, the life of the bearings is increased.
Nachteilig bei derartigen Lagerungen bzw. Patronenlagern von Wellen ist, dass diese technisch vergleichsweise aufwendig sind, was zu entsprechenden Kosten führen kann. Insbesondere die Verwendung sowie Anordnung einer Feder zur Erzeugung der zuvor beschriebenen Vorspannung kann zu einem vergleichsweise hohen technischen Aufwand in der Auslegung und Konstruktion sowie in der Umsetzung und Montage führen. Auch kann die Verwendung einer Feder zu zusätzlichen Material- und Montagekosten führen. Ferner ist die Lagerung bzw. das Patronenlager in dem Gehäuse der Strömungsmaschine als weiterer Montageschritt zu verbauen.The disadvantage of such bearings or cartridge bearings for shafts is that they are technically comparatively complex, which can lead to corresponding costs. In particular, the use and arrangement of a spring to generate the preload described above can lead to a comparatively high technical effort in terms of design and construction as well as implementation and assembly. The use of a spring can also lead to additional material and assembly costs. Furthermore, the storage or the cartridge chamber is to be installed in the housing of the turbomachine as a further assembly step.
Die
Auf diese Art und Weise kann zwar ein einteiliges Gehäuse in Form des Rahmens geschaffen werden. Jedoch ist der Rahmen und sind insbesondere dessen Diffusorschaufeln vergleichsweise einfach ausgebildet, um die einstückige Herstellung z.B. als Spritzgußteil zu ermöglichen, d.h. der Rahmen und dessen Diffusorschaufeln erstrecken sich geradlinig in der Längsrichtung des Elektromotors, um aus der Spritzgußform entnommen werden zu können.In this way, a one-piece housing in the form of the frame can be created. However, the frame and, in particular, its diffuser blades are of comparatively simple design in order to enable them to be manufactured in one piece, e.g. as an injection-molded part, i.e. the frame and its diffuser blades extend in a straight line in the longitudinal direction of the electric motor in order to be able to be removed from the injection mold.
Nachteilig ist ferner, dass als Lagerbaugruppe eine Patronenlagerung wie zuvor beschrieben verwendet wird, was die entsprechende Nachteile wie insbesondere dessen vergleichsweise hohe Komplexität und die damit verbundenen vergleichsweise hohe Teileanzahl und hohen Kosten mit sich bringt. Diese Nachteile der Rotoranordnung der
Auch kann eine Strömungsmaschine unter Verwendung des Elektromotors der
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Strömungsmaschine der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung mit reduzierten Toleranzen, insbesondere zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse an der Ansaugseite und bzw. oder zwischen dem Rotor und dem Stator des Elektromotors, bereit zu stellen, welche mit geringem Aufwand und bzw. oder mit geringeren Kosten als bisher bekannt hergestellt werden kann. Insbesondere sollen die Fluchtung bzw. die Ausrichtung der Welle zur Rotationsachse gegenüber bekannten Strömungsmaschinen mit möglichst geringem Aufwand und bzw. oder mit möglichst geringen Kosten verbessert werden kann. Zusätzlich oder alternativ sollen die Montageschritte vereinfacht und bzw. oder reduziert werden. Zusätzlich oder alternativ soll auf die Verwendung einer Patronenlagerung verzichtet werden können, ohne die Eigenschaften der Strömungsmaschine zumindest wesentlich zu verschlechtern. Insgesamt sollen insbesondere die Kosten der Strömungsmaschine reduziert werden. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Strömungsmaschinen geschaffen werden.The invention thus presents the problem of providing a fluid flow machine of the type described at the outset with reduced tolerances, in particular between the impeller and the housing on the intake side and / or between the rotor and the stator of the electric motor, which with low tolerances Effort and / or can be produced at lower costs than previously known. In particular, it should be possible to improve the alignment or alignment of the shaft with respect to the axis of rotation compared to known turbomachines with the least possible effort and / or with the lowest possible cost. Additionally or alternatively, the assembly steps should be simplified and / or reduced. Additionally or alternatively, it should be possible to dispense with the use of a cartridge bearing without at least significantly impairing the properties of the turbomachine. Overall, the cost of the turbomachine in particular should be reduced. At least an alternative to known turbomachines is to be created.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Haushalts- oder Küchengerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention, this problem is solved by a flow machine with the features of
Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Strömungsmaschine mit wenigstens einem Gehäuse, mit wenigstens einem Elektromotor mit einem am Gehäuse feststehend angeordneten Stator und mit einem gegenüber dem Stator drehbeweglichen Rotor, mit wenigstens einer Welle, welche mit dem Rotor feststehend verbunden ist, wobei die Welle wenigstens ein Laufrad aufweist, welches ausgebildet ist, durch seine Rotation einen Fluidstrom zu erzeugen, und mit einer Lagerung, welche entlang der Rotationsachse der Welle zwischen dem Elektromotor und dem Laufrad angeordnet ist.Thus, the present invention relates to a turbomachine with at least one housing, with at least one electric motor with a stator fixedly arranged on the housing and with a rotor that can rotate relative to the stator, with at least one shaft which is fixedly connected to the rotor, the shaft at least one Has impeller, which is designed to generate a fluid flow through its rotation, and with a bearing which is arranged along the axis of rotation of the shaft between the electric motor and the impeller.
Die erfindungsgemäße Strömungsmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Gehäusevorderteil und ein Gehäusehinterteil aufweist, welche direkt miteinander feststehend verbunden sind, wobei das Gehäusehinterteil die Lagerung und den Stator direkt aufnimmt. Mit anderen Worten ist das Gehäuse entlang der Rotationsachse wenigstens zweigeteilt ausgebildet und die beiden Teile des vorderen und des hinteren Gehäuseteils sind zum Gehäuse feststehend miteinander verbunden. Dabei nimmt lediglich das Gehäusehinterteil direkt, d.h. ohne weitere dazwischenliegende Bauteile, beide relativ zueinander beweglichen Elemente des Elektromotors auf.The turbo machine according to the invention is characterized in that the housing has a front housing part and a rear housing part, which are directly fixedly connected to one another, the rear housing part directly accommodating the bearing and the stator. In other words, the housing is formed in at least two parts along the axis of rotation and the two parts of the front and rear housing parts are fixedly connected to one another to form the housing. In this case, only the rear part of the housing directly, i.e. without further components in between, accommodates both elements of the electric motor that are movable relative to one another.
Erfindungsgemäß kann auf diese Art und Weise eine bekannte Anordnung der Lagerung zwischen dem Rotor und Laufrad umgesetzt werden, um die entsprechenden eingangs beschriebenen Eigenschaften und Vorteile bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine umsetzen und nutzen zu können. Gleichzeitig können die Toleranzen zwischen den beteiligten Elementen, welche den Rotor drehbar gegenüber dem Stator lagern bzw. halten, geringer als bisher bekannt gehalten werden, indem das Gehäusehinterteil wie erfindungsgemäß beschrieben ausgebildet wird. So wird das Schließmaß, auch Toleranzkette genannt, der Fertigungs- und Montagetoleranzen zwischen Rotor und Stator lediglich durch die Lagerung der Welle am bzw. im Gehäusehinterteil sowie durch den Halt des Stators am bzw. im Gehäusehinterteil beeinflusst. Damit ist die Anzahl der Verbindungsstellen zwischen Rotor und Stator, welche Toleranzen aufweisen können, vergleichsweise gering. Auch können diese Verbindungsstellen mit vergleichsweise hoher Genauigkeit hergestellt und bzw. oder montiert werden. Dies kann das Schließmaß geringhalten. Entsprechend können geringe Toleranzen bei der Konstruktion angenommen und insbesondere zwischen Rotor und Stator vorgesehen werden, was insbesondere dem Wirkungsgrad des Elektromotors zugute kommen kann.According to the invention, a known arrangement of the bearing between the rotor and impeller can be implemented in this way in order to be able to implement and use the corresponding properties and advantages described above in the turbo machine according to the invention. At the same time, the tolerances between the elements involved, which support or hold the rotor rotatably with respect to the stator, can be kept lower than previously known by designing the rear part of the housing as described according to the invention. The closed dimension, also called the tolerance chain, of the manufacturing and assembly tolerances between rotor and stator is only influenced by the bearing of the shaft on or in the rear part of the housing and by the stator being held on or in the rear part of the housing. This means that the number of connection points between rotor and stator, which can have tolerances, is comparatively small. These connection points can also be produced and / or installed with comparatively high accuracy. This can keep the closed dimension small. Correspondingly, small tolerances can be assumed in the design and, in particular, provided between the rotor and stator, which can in particular benefit the efficiency of the electric motor.
Vorzugsweise können die beiden Gehäuseteile jeweils als Spritzgußteile hergestellt werden, was die jeweiligen Herstellungstoleranzen geringhalten kann. Auch kann dies die Kosten der Herstellung der beiden Gehäuseteile geringhalten. Insbesondere dient das Gehäusevorderteil als Leitstufen-Oberteil im Wesentlichen lediglich der Führung des Fluidstroms bzw. enthält keine systemrelevanten Laderstellen, so dass das Gehäusevorderteil entsprechend kostengünstig z.B. hinsichtlich des Werkstoffs und bzw. oder der Wandstärke hergestellt und montiert werden kann.Preferably, the two housing parts can each be manufactured as injection molded parts, which can keep the respective manufacturing tolerances low. This can also keep the costs of producing the two housing parts low. In particular, the front part of the housing serves as a guide stage upper part essentially only to guide the fluid flow and does not contain any system-relevant charging points, so that the front part of the housing can be manufactured and installed correspondingly inexpensively, e.g. with regard to the material and / or the wall thickness.
Insbesondere kann es die Ausbildung des Gehäuses aus zwei Gehäuseteilen ermöglichen, eine Kontur der Leitstufe der Strömungsmaschine zur Beeinflussung der Strömungsrichtung des Fluidstroms, wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird, zur Verfügung zu stellen, welche mit weniger komplexen Werkzeugen mittels Spritzgießens hergestellt werden kann. Insbesondere kann auf die Verwendung eines Drehkerne zur Herstellung der Kontur verzichtet werden. Dies kann dadurch erfolgen, indem ein Teil der Leitstufen als Leitstufen-Unterteil durch das Gehäusehinterteil gebildet werden kann, welches gleichzeitig das Lagerschild der Strömungsmaschinen darstellen kann. Die übrige Kontur der Leitstufen kann seitens des Gehäusevorderteils umgesetzt werden, welches auch als Leitstufen-Oberteil bezeichnet werden kann. Wird somit ein Teil der Leitstufen als Leitstufen-Unterteil in das Lagerschild integriert, kann das Leistufen-Oberteil als ein separates Bauteil hergestellt werden, welches gegen Verdrehen gesichert in das Lagerschild eingesetzt werden kann. Die Fixierung der beiden Gehäuseteile miteinander kann durch Verklipsen erfolgen.In particular, the formation of the housing from two housing parts can make it possible to provide a contour of the guide stage of the turbomachine for influencing the flow direction of the fluid flow, as will be described in more detail below, which with less complex tools can be produced by injection molding. In particular, the use of a rotary core for producing the contour can be dispensed with. This can be done in that a part of the guide steps can be formed as a guide step lower part by the rear housing part, which can simultaneously represent the end shield of the turbomachines. The rest of the contour of the guide steps can be implemented on the part of the front part of the housing, which can also be referred to as the guide step upper part. If a part of the guide steps is thus integrated into the end shield as a guide step lower part, the power step upper part can be manufactured as a separate component which can be inserted into the end shield in a manner secured against twisting. The two housing parts can be fixed to one another by clipping them together.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung besteht das Gehäuse aus dem Gehäusevorderteil und dem Gehäusehinterteil. Dies kann die Anzahl der Teile der Strömungsmaschine besonders geringhalten. Dies kann sich entsprechend kostensenkend auf die Herstellung und auf die Montage der Elemente der Strömungsmaschine auswirken.According to one aspect of the invention, the housing consists of the housing front part and the housing rear part. This can keep the number of parts of the turbomachine particularly low. This can have a correspondingly cost-reducing effect on the manufacture and assembly of the elements of the turbomachine.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Gehäusehinterteil durch Umspritzen oder durch Schrumpfen mit der Lagerung verbunden. Dies kann Toleranzen an dieser Verbindungsstelle vollständig ausschließen.According to a further aspect of the invention, the rear housing part is connected to the mounting by extrusion coating or by shrinking. This can completely exclude tolerances at this connection point.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Lagerung als Patronenlager ausgebildet. Dies kann es ermöglichen, die Eigenschaften und Vorteile eines Patronenlagers bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine umzusetzen und zu nutzen.According to a further aspect of the invention, the storage is designed as a cartridge chamber. This can make it possible to implement and use the properties and advantages of a cartridge chamber in the turbomachine according to the invention.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Lagerung wenigstens zwei Lager, vorzugsweise zwei Rillenkugellager, auf, welche entlang der Rotationsachse der Welle zueinander beabstandet sind. Auf diese Art und Weise können die Eigenschaften und Vorteile von Rillenkugellagern bei der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine umgesetzt und genutzt werden.According to a further aspect of the invention, the bearing has at least two bearings, preferably two deep groove ball bearings, which are spaced apart from one another along the axis of rotation of the shaft. In this way, the properties and advantages of deep groove ball bearings can be implemented and used in the turbo machine according to the invention.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die beiden Lager mittels eines Abstandselements oder mittels einer Feder entlang der Rotationsachse der Welle zueinander beabstandet. Dies kann, insbesondere bei der Montage, die Positionierung der beiden Lager zueinander sicherstellen und bzw. oder eine Vorspannung entlang der Rotationsachse zwishcen den beiden Lagern bewirken.According to a further aspect of the invention, the two bearings are spaced apart from one another by means of a spacer element or by means of a spring along the axis of rotation of the shaft. This can ensure the positioning of the two bearings with respect to one another, particularly during assembly, and / or cause a preload along the axis of rotation between the two bearings.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an der Welle entlang der Rotationsachse zwischen dem Rotor und der Lagerung eine Wuchtscheibe angeordnet. Dies kann es ermöglichen, im Rahmen der Montage die Welle gegenüber dem Gehäusevorderteil auszuwuchten und somit Unwuchten der Welle gegenüber der Rotationsachse zu reduzieren oder sogar zu vermeiden.According to a further aspect of the invention, a balancing disk is arranged on the shaft along the axis of rotation between the rotor and the bearing. This can make it possible to balance the shaft with respect to the front part of the housing during assembly and thus reduce or even avoid imbalances of the shaft with respect to the axis of rotation.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäusevorderteil eine Mehrzahl von Führungselementen auf, welche ausgebildet sind, den Fluidstrom in der Umfangsrichtung und bzw. oder in der radialen Richtung zu lenken. Dies kann die Umströmung der Elemente innerhalb des Gehäuses der Strömungsmaschine und somit deren Kühlung durch den Fluidstrom begünstigen.According to a further aspect of the invention, the front housing part has a plurality of guide elements which are designed to direct the fluid flow in the circumferential direction and / or in the radial direction. This can promote the flow around the elements within the housing of the turbomachine and thus their cooling by the fluid flow.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäusehinterteil eine Mehrzahl von Führungselementen auf, welche ausgebildet sind, den Fluidstrom in der Umfangsrichtung und bzw. oder in der radialen Richtung zu lenken. Dies kann die Umströmung der Elemente innerhalb des Gehäuses der Strömungsmaschine und somit deren Kühlung durch den Fluidstrom besonders begünstigen.According to a further aspect of the invention, the rear housing part has a plurality of guide elements which are designed to direct the fluid flow in the circumferential direction and / or in the radial direction. This can particularly favor the flow around the elements within the housing of the turbomachine and thus their cooling by the fluid flow.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäusehinterteil eine Mehrzahl von Kühlrippen auf, welche ausgebildet sind, Wärme von der Lagerung an den Fluidstrom abzuführen. Auf diese Art und Weise kann Wärme, welche durch Reibung innerhalb der relativ zueinander beweglichen Elemente im Betrieb entstehen kann, möglichst schnell und bzw. oder möglichst stark an den Fluidstrom abgegeben werden, um die Wärme mit dem Fluidstrom aus der Strömungsmaschine abzuführen. Hierdurch kann eine Kühlung der Lagerung auf einfache Art und Weise erreicht werden.According to a further aspect of the invention, the rear housing part has a plurality of cooling ribs which are designed to dissipate heat from the bearing to the fluid flow. In this way, heat, which can arise during operation as a result of friction within the elements that are movable relative to one another, can be given off as quickly and / or as strongly as possible to the fluid flow in order to dissipate the heat with the fluid flow from the turbomachine. In this way, the bearing can be cooled in a simple manner.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind zumindest ein Teil der Kühlrippen, vorzugsweise alle Kühlrippen, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, entlang der Rotationsachse ausgerichtet. Dies kann die Abgabe von Wärme von den Kühlrippen an den Fluidstrom begünstigen.According to a further aspect of the invention, at least some of the cooling fins, preferably all of the cooling fins, are aligned at least in sections, preferably completely, along the axis of rotation. This can promote the dissipation of heat from the cooling fins to the fluid flow.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Gehäusehinterteil aus einem relativ gut wärmeleitenden Material ausgebildet. Dies kann zusätzlich oder alternativ die Abgabe von Wärme von dem Gehäusehinterteil an den Fluidstrom begünstigen.According to a further aspect of the invention, the rear housing part is formed from a material that conducts relatively good heat. This can additionally or alternatively promote the release of heat from the rear part of the housing to the fluid flow.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist an dem Gehäusevorderteil eine Gehäuseabdeckung angeordnet, wobei die Gehäuseabdeckung ausgebildet ist, den Fluidstrom dem Gehäusevorderteil zuzuführen. Dies kann die Ausbildung bzw. die Führung des Fluidstroms begünstigen.According to a further aspect of the invention, a housing cover is arranged on the housing front part, the housing cover being designed to feed the fluid flow to the housing front part. This can promote the formation or guidance of the fluid flow.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Laufrad eine Mehrzahl von Schaufelblättern auf, welche zwischen dem Gehäusevorderteil und der Gehäuseabdeckung angeordnet sind. Hierdurch kann der Fluidstrom auf einfache und wirkungsvolle Art und Weise erzeugt werden.According to a further aspect of the invention, the impeller has a plurality of blade blades which are arranged between the housing front part and the housing cover. In this way, the fluid flow can be generated in a simple and effective manner.
Insgesamt können durch einige oder mehrere der zuvor beschriebenen Merkmale der Erfindung die Anzahl der Einzelteile und der Elemente von derartigen Strömungsmaschinen im Vergleich zu bisher bekannten Strömungsmaschinen reduziert werden. Insbesondere können alle Lagerstellen des Rotors bzw. dessen Welle bzw. dessen Lagerung mithilfe einer Werkzeughilfe geformt werden, wodurch sich die Genauigkeit des Bauteils hinsichtlich Maß, Form und Lage gegenüber bekannten Strömungsmaschinen erhöhen lässt. Insbesondere bei hohen Drehzahlen kann eine Erhöhung der Genauigkeit in Bezug auf die Lagerstellen zu einer höheren Lebensdauer sowie zu einer Steigerung Wirkungsgerades der Strömungsmaschine führen, da kleinere Schließmaße vorgesehen werden können und somit weniger Spaltverluste auftreten.Overall, by means of some or more of the features of the invention described above, the number of individual parts and elements of such turbomachines can be reduced in comparison to previously known turbomachines. In particular, all bearing points of the rotor or its shaft or its bearing can be shaped with the aid of a tool aid, whereby the accuracy of the component in terms of size, shape and position can be increased compared to known flow machines. In particular at high speeds, an increase in the accuracy with regard to the bearing points can lead to a longer service life and an increase in the degree of effectiveness of the turbomachine, since smaller closing dimensions can be provided and thus fewer gap losses occur.
Auch können geringere mechanische Anforderungen an das Leitstufen-Oberteil gestellt werden, da dort keine Lagerstellen vorgesehen sind. Entsprechend können ein kostengünstiger Werkstoff und bzw. oder eine geringere Wandstärke bei dem Leitstufen-Oberteil verwendet werden. Auch können hierdurch das Leitstufen-Oberteil und das Lagerschild durch Verklipsen anstelle von einer Verschraubung oder Klebung miteinander verbunden werden.Lower mechanical requirements can also be placed on the upper part of the guide stage, since no bearing points are provided there. Correspondingly, an inexpensive material and / or a smaller wall thickness can be used in the upper part of the guide stage. In this way, the upper part of the guard step and the bearing plate can also be connected to one another by clipping instead of screwing or gluing.
Die Anordnung aller systemrelevanten Lagerstellen im Lagerschild kann auch zu einer sehr kurzen Toleranzkette führen.The arrangement of all system-relevant bearing points in the end shield can also lead to a very short tolerance chain.
Auch kann eine vergleichsweise sehr gute Durchströmung der Strömungsmaschine zur Kühlung des Stators bzw. des Statorpaket mit den Wicklungen erreicht werden.A comparatively very good flow through the turbomachine for cooling the stator or the stator packet with the windings can also be achieved.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Haushalts- oder Küchengerät mit einer Strömungsmaschine wie zuvor beschrieben. Auf diese Art und Weise können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile bei einem Haushaltsgerät oder bei einem Küchengerät umgesetzt und genutzt werden. Hierzu kommen alle Haushaltsgeräte sowie Küchengeräte in Betracht, bei denen Fluidströme erzeugt werden müssen.The present invention also relates to a household or kitchen appliance with a fluid flow machine as described above. In this way, the properties and advantages described above can be implemented and used in a household appliance or in a kitchen appliance. All household appliances and kitchen appliances in which fluid flows have to be generated come into consideration for this purpose.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
-
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine; -
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Strömungsmaschine von der Druckseite; und -
3 eine perspektivische Darstellung des Gehäusevorderteils der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine von der einen Seite.
-
1 a longitudinal section through a turbomachine according to the invention; -
2 a plan view of the turbo machine according to the invention from the pressure side; and -
3 a perspective view of the front housing part of the turbomachine according to the invention from one side.
Die o.g. Figuren werden in zylindrischen Koordinaten betrachtet. Es erstreckt sich eine Längsachse
Das Gebläse
Dem Luftstrom
Der Luftstrom
Im bereits beschriebenen Bereich zwischen dem Leitstufen-Oberteil
Entlang der Rotationsachse
Das Laufrad
In den Innenraum des Lagerschilds
Die Lagerung
Entlang der Rotationsachse
Erfindungsgemäß kann auf diese Art und Weise eine bekannte Anordnung der Lagerung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- AA.
- Fluidstrom; Flüssigkeitsstrom; Luftstrom; Strömungsrichtung des Fluids, der Flüssigkeit bzw. der LuftFluid flow; Liquid flow; Airflow; Direction of flow of the fluid, the liquid or the air
- BB.
-
Ansaugseite der Strömungsmaschine
1 Suction side of theturbo machine 1 - CC.
-
Druckseite der Strömungsmaschine
1 Pressure side of theturbomachine 1 - RR.
- radiale Richtungradial direction
- UU
- UmfangsrichtungCircumferential direction
- XX
- Längsachse; Rotationsachse Longitudinal axis; Axis of rotation
- 11
- Strömungsmaschine; Gebläse; Ventilator; LüfterTurbo machine; Fan; Fan; Fan
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
- Gehäusevorderteil; Leitstufen-OberteilHousing front part; Upper part of the ladder
- 11a11a
-
Führungselemente bzw. Leitstufen des Gehäusevorderteils
11 Guide elements or guide steps of the front part of thehousing 11 - 1212th
- Gehäusehinterteil; LagerschildRear housing part; Bearing shield
- 12a12a
-
Führungselemente bzw. Leitstufen des Gehäusehinterteils
12 Guide elements or guide steps of the rear part of the housing12th - 12b12b
-
Kühlrippen des Gehäusehinterteils
12 Cooling fins of the rear part of the housing12th - 1313th
- Gehäuseabdeckung; Ansaughaube Housing cover; Intake hood
- 22
- Lagerung; Rotorlagerung; PatronenlagerStorage; Rotor bearing; Cartridge chamber
- 2121
- erstes Lagerfirst camp
- 2222nd
- zweites Lager second camp
- 33
- ElektromotorElectric motor
- 3030th
-
Stator bzw. Ständer des Elektromotors
3 Stator or stator of theelectric motor 3 - 3131
-
Rotor bzw. Läufer des Elektromotors
3 Rotor or rotor of theelectric motor 3 - 44th
- Wellewave
- 4040
- Wuchtscheibe Balancing disc
- 55
- LaufradWheel
- 5050
- SchaufelblätterShovel blades
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- JP 5466040 B2 [0011, 0016]JP 5466040 B2 [0011, 0016]
- EP 2401516 B1 [0011, 0016]EP 2401516 B1 [0011, 0016]
- WO 2017/098203 A1 [0014, 0016, 0017]WO 2017/098203 A1 [0014, 0016, 0017]
- EP 3387741 A1 [0014, 0016, 0017]EP 3387741 A1 [0014, 0016, 0017]
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