DE3638282B4

DE3638282B4 - Axialkleinstgebläse

Info

Publication number: DE3638282B4
Application number: DE19863638282
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr.-Ing. Harmsen; Günter Wrobel
Original assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Current assignee: Papst Licensing GmbH and Co KG
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1986-11-10
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2006-11-11
Also published as: DE3638282A1

Abstract

Axialkleinstgebläse, insbesondere axial kompakter Bauart,
a) mit einem zentralen, ein Laufrad antreibenden Motor, wobei ein Gehäuse (1) das Laufrad (2) umgibt,
b) mit ausblasseitigen Stegen (5), die den zentralen Antriebsmotor (6) mit dem Laufrad (2) tragen,
c) mit einer von der Stegzahl abweichenden Schaufelzahl des Laufrades,
d) mit einer quadratischen Flanschplatte (15) im Bereich des austrittsseitigen Endes (A),
e) mit Befestigungsbohrungen (16) in den Eckbereichen dieser Flanschplatte (15),
f) mit einem zentralen Lagerrohr (17),
g) mit im Bereich des austrittsseitigen Endes (A) vorhandenem Flansch (13), der mit dem Lagerrohr (17), den Stegen (5) und der Flanschplatte (15) verbunden ist,
h) mit im Bereich der Quadratecken angeordneten Befestigungssäulen (14), die an diese quadratische Flanschplatte (15) sich anschließen und sich bis zur Eintrittsebene (E) erstrecken und die über die ganze axiale Länge eine durchgehende Befestigungsbohrung (16) aufweisen, welche sich also von der Einströmebene (E)...

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialkleinstgebläse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei Axialgebläsen dieser Kleinheit wird neben der oft geforderten axialen Kompaktheit ein niedriger Geräuschpegel und eine für den Einsatzfall ausreichende Luftleistung verlangt. Das ist bei den äußeren kleinen vorgegebenen Abmessungen nicht einfach zu erreichen. In diesem Abmessungsbereich und darunter findet deshalb ein Kampf um Millimeter statt. Wird der eine Parameter, eine Dimension zugunsten einer Eigenschaft um wenige Millimeter verändert, wirkt sich das auf andere und damit auf die gesamten Eigenschaften schon stark aus.

Aus der DE 69 12 896 U ist ein Ventilator der gattungsgemäßen Art bekannt. Der Ventilator weist für sein zentrales Lagerrohr keine einstückige, brückenartige Verbindung, sondern eine aussteifungsmäßig demgegenüber schwächere Schraubverbindung auf.

Der aus der DE 33 32 659 C2 vorbekannte Lüftermotor besitzt ein im wesentlichen kreisförmiges Gehäuse, mit unmittelbar außerhalb des Stators angeordneten drei Befestigungssäulen mit jeweils einer Längsbohrung für eine Befestigungsschraube. Wegen der nicht vorhandenen Quadratform des Gehäuses stellt sich die Frage einer eventuellen Eckversteifung nicht. Dies gilt auch für das aus der DE 20 00 844 A bekannte Zentrifugalgehäuse.

Bei dem aus der DE 25 51 615 C2 vorbekannten Axialventilator ist in einem Eckbereich seiner quadratischen Flanschplatte eine längs der ganzen axialen Gehäuselänge vorhandene, eine Brücke bildende Stegplatte vorhanden, an die eine elektrische Erdleitung angeschraubt werden kann. Diese Stegplatte ist nur in einer der vier Eckbereiche der Flanschplatte vorhanden, so dass sie die Steifheit des Gehäuses nur unwesentlich erhöhen kann. Dies ist auch für den vorbekannten Axialventilator gemäß der DE 25 51 614 C3 .

Die bei dem aus der DE 32 27 698 C2 vorbekannten Axial-Kleinlüfter bekannten Befestigungssäulen schrumpfen zu zwei Flanschplatten zusammen, die einströmseitig und ausströmseitig jeweils vorhanden sind.

Auch in den vorveröffentlichten DE 29 40 650 A1 und DE-OS 17 28 338 sind vergleichbare Befestigungsflansche auf der Einströmseite und Ausströmseite jeweils offenbart.

Bei dem Axialgebläse gemäß der vorveröffentlichten FR 15 13 882 A sind vergleichbare Befestigungsflansche auf der Ausströmseite angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik sowohl wirtschaftlicher herstellbares als auch steiferes Gebläse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand von sich daran anschließenden weiteren Ansprüchen, auf die ausdrücklich vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei stellt

1 einen Schnitt längs der Schnittlinie I/I der 2 dar, während

2 die Draufsicht in Richtung des Pfeiles II der 1 zeigt und

1 und 2 zusammen in doppelter natürlicher Größe, also im Maßstab 2:1, ein Gebläsegehäuse zeigen, in welches ein Laufrad mit koaxialem Antriebsmotor, wie in 3 oder 4 dargestellt, eingesetzt werden kann.

3 mit Einzelheit, 4, 5 zeigen Varianten solcher erfindungsgemäßer Antriebsmotoren mit Laufrad in doppelter natürlicher Größe, wobei die Außenrotoren des Antriebsmotors und die Laufradnabe verschieden gestaltet sind. Die Kommutierungselektronik ist im Flansch jeweils vorgesehen.

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen oder alternativen Befestigung des Kunststofflaufrades auf dem Außenrotortopf mittels Wärmestauchen, außerdem ist dort die Kommutierungselektronik auf einem ringförmigen Träger unter der Außenrotorkappe vorgesehen.

7 und 8 zeigen Einzelheiten der Schaufeldimensionierung für das Laufrad, z. B. gemäß 3.

1 zeigt einen geknickten Längsschnitt durch das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Kleinstgebläses, konzentrisch zur Rotationsachse 10 ist ein Lagerrohr 17 gestuft ausgeführt für Anschläge von Lagern und Positionierung des Statorkörpers.

Das Lagerrohr 17 ist ein einstückig mit dem Flansch 13, an welchen sich vier Stege 5 um 90° verteilt anschließen, die radial jeweils in eine Quadratseitenmitte laufen, dort sich in eine quadratische Flanschplatte 15 fortsetzen, aus welcher das Gehäuserohr 4 oder 1 mit seiner zylindrischen Innenwandfläche 3 bis zur Eintrittsebene E axial erstreckt. Radial außerhalb des Gehäuserohres 1 sind die Befestigungssäulen 14, die auch aus der Flanschplatte 15 von der Austrittsebene A axial bis zur Eintrittsebene E sich erstrecken. Alle diese Teile 17, 13, 5, 4, 1, 14, 15 sind als einstückiges Kunststoffspritzgußteil ausgebildet die Befestigungssäulen 14, die die volle axiale Länge des Gebläses haben und massiv ausgebildet sind, geben eine vorzügliche Steifigkeit zur Befestigung des Mini-Gebläses. Außerdem ist durch diese Gestaltung, die innerhalb und außerhalb des Strömungskanals nur eine Teilungsebene vorsieht (werkzeugmäßig), ein billiges Werkzeug möglich. Befestigungsbohrungen 16 sind konzentrisch in die Säulen 14 eingelassen.

Die Erweiterungsräume 18, 19 mit den Erweiterungswinkeln γ, δ an der Austrittsebene A, die sich vom zylindrischen Teil der Innenwandfläche 3 zur Austrittsebene A erstrecken, bedeuten einmal durch den sehr kleinen Winkel δ, daß die Entformung aus dem Werkzeug gewährleistet wird, womit gleichzeitig auch eine Querschnittszunahme, wenn auch minimal, erreicht wird. Der zylindrische Teil der Innenwandfläche 3 muß aus fertigungstechnischen Gründen, zumindest beim Spritzgußteil, eine Aushebeschräge aufweisen, d.h. dieser zylindrische Teil ist nur im wesentlichen zylindrisch (vgl. Winkel δ). Die Erweiterungsräume 18 in die vier Quadratecken hinein mit dem wesentlich größeren Erweiterungswinkel γ sind an sich bekannt aus der deutschen Patentschrift 17 28 338. Die Erweiterungsräume 18 verlaufen ebenfalls konisch (oder auch stufenartig) bis zur Austrittsebene A (vom zylindrischen Teil 3 des Strömungskanals aus).

Die schräge Wand der Erweiterungsräume 18 ist in 2 von außen zu sehen (Vgl. Ziffer 27). Zwischen den Befestigungssäulen 14 und dem Gehäuserohr 1 sind durchgehende Brücken 28, die die Stabilität der Säulen 14 dem Gehäuserohr 1 noch mitteilen. Die Innenwandfläche 3 hat einlaufseitig eine Abrundung, welche in der Praxis in natürlicher Größe einen Krümmungsradius von etwa 4 bis 5 mm aufweist.

Die natürliche Größe der 1 und 2 bedeutet also einen Quader von 50 × 50 × 25 mm. In der hier vorliegenden Gestalt, die durch die 1 und 2 dargestellt ist, ist die Kombination: optimaler Strömungskanal, relativ große Festigkeit der Gehäusekonstruktion, wirtschaftliche Herstellbarkeit als Serienprodukt auch mit den Abmessungen bei dieser Kleinheit evtl. von erfinderischer Bedeutung, weshalb auch Maße und Proportionen eine solche Bedeutung haben können. Die als Rundbolzen ausgebildeten Säulen 14 mit den durchgehenden Befestigungsbohrungen 16 und den dünnen, aber auf der ganzen axialen Gehäuselänge durchgehenden Brücken 28 radial zum dünnen Gehäusering 1 bedeutet eine optimale Gestaltung auch für ein einfaches Werkzeug.

Bei den 3, 4, 5 ist das Lagerrohr 17 und der Flansch 13 wie in 1 dargestellt zu verstehen. Auf den äußeren Absatz des Lagerrohrs 17 ist das Statorblechpaket aufgesetzt, das mit Isolierendscheiben anschlägt an diesem Absatz. Im Inneren des Lagerrohrs ist in bekannter Weise ein Paar Kugellager angedeutet, die mit einer Feder axial verspannt sind zur Lagerung einer Welle, die drehfest mit dem Außenrotorgehäuse bzw. der Laufradnabe verbunden ist. Die 3 bis 5 sind nur hinsichtlich dieser Außenrotorkappe und der Laufradnabe verschieden gestaltet. In allen drei Fällen können identische Schaufeln 7 auf einer Nabe 21 zu einem Laufrad 2 vereinigt angeordnet sein. So ist auch das Statorblechpaket mit der Wicklung eines Antriebsmotors 6 identisch, desgleichen die Kommutierungselektronikaxial innerhalb in die Flanschschale 13 eintauchend.

Bei Axialgebläsen dieser Kleinheit geht es darum, bei dem relativ großen Antriebsmotor 6, d. h. einem relativ großen Verhältnis von Laufradnaben- bzw. Antriebsmotordurchmesser zum Durchmesser des Laufrades, d. h. dem der Umhüllenden der Schaufelenden, die radiale Abmessung der Schaufel relativ groß zu machen, d. h. den Antriebsmotor mit der Nabe insgesamt für einen kleinen Durchmesser der Strömungsinnenwand zu konstruieren. Diese Strömungsinnenwand wird ja von der Nabe und dem Außenrotor gebildet. Bei den 3, 4, 5 geht es nun darum, in diesen Sinne günstige Verhältnisse zu schaffen, d. h. sowohl einen bestimmten Leistungsbedarf und eine sichere Befestigung der Laufradschaufeln 7 an der Kunststoffnabe, als auch des Lüfterrades auf dem Außenmotor zu erreichen und trotzdem genügend Luftleistung bereit zu stellen.

In der 3 ist ein kunststoffgebundener Magnet (oder ein Keramikmagnet jedoch immer noch) von relativ großer Dicke verwendet, über den eine relativ dünne, weichmagnetische, becherartige Kappe 33 gezogen ist. Die Laufradnabe 21 umfängt mit ihrem zylindrischen Außenteil 22 die Kappe 33 ganz, wodurch zwar eine gute Verankerung dadurch erzielt wird daß am offenen Ende 24 des Kopfes der Kunststoff dort verdickt ist, d. h. mit dem Kunststoff wird durch Umspritzen eine formschlüssige Halterung des Außenrotors erzielt, wodurch der Außenteil 22 mit der radialen Wand 21 als ganzes zu einer topfartigen Nabe und mit den Schaufeln 7 zu einem Laufrad 2 vereinigt ist, welches als Kunststoffspritzgußteil in bekannter Weise einstückig ausgebildet ist.

Aus 3 ist ein weiterer, wirtschaftlich bedeutender Vorteil der Erfindung zu entnehmen, der die Befestigung des Rotors 2 auf der Welle 12 durch einfaches Kunststoff-Spritzgießen betrifft. Die Weicheisen-Kappe 33 ist mit ihrem axial kragenartigen Rand 133 vollständig in Kunststoff eingebettet. Die Innenfläche 134 des Randes 133 hat einen Abstand 137 von ca. 0,5 bis 2 mm und vorzugsweise von 0,6 mm zur Welle 12. Dieser Abstand oder Spalt 137 ist mit Kunststoff gefüllt, und der Rand oder Kragen 133 ist teilweise perforiert, so daß der Kunststoff 135 den Rand oder Kragen 133 umgibt und in diesen eindringt. Der Spalt ist so klein als möglich, so daß der einmal eingespritzte Kunststoff den Spalt durchdringt. Wegen Wärmeproblemen sollte der Spalt nicht größer als 1 bis 2 mm sein. Der die Welle umgebende zylindrische Kragen ist mit dem Rotor auf jeden Fall festgelegt.

4 (5) zeigt eine kostengünstige Methode, bei der ein getrenntes, zusätzliches Metallstück zwischen Welle und Kragen oder Rand erforderlich ist.

Die in 3 erläuterte Methode ist von Bedeutung, unabhängig von der Art des Lüfters oder des Aufbaus des Rotorgehäuses.

In 3 ist der Innenrand des Rotorhalte-Befestigungselements (33) in einem Schritt mit der gesamten Kappe 33 gepreßt oder gestanzt und gebogen.

4 zeigt einen zylindrischen Teil 25 einer Laufradnabe, der nur auf einem relativ kleinen Teil, etwa einem Viertel der axialen Länge vorkragende, über den Außenrotor des Antriebsmotors greift. Das weichmagnetische Außenrotortopfgehäuse 33 ist stufenartig auf seiner Bodenseite im Durchmesser verringert, so daß eine zylindrische Außenfläche einen Preßsitz für die Kunststoffnabe 25, 26 ermöglicht, wobei dessen Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Rotortopfes entspricht. Auf diese Weise erhält man bei sonst gleichen Motorabmessungen schon einen etwas größeren Querschnitt durch den Wegfall der zylindrischen Außenwand 22 der Kunststoffnabe. Selbstverständlich ist im Falle der 4 auch die Kunststoffnabe mit der radialen Stirnfläche 26 und dem als Ringkragen ausgebildeten zylindrischen Teil 25 einstückig mit den Schaufeln 7 verspritzt. Hier erreicht man diese wichtige Strömungsquerschnittserweiterung, d. h. Reduzierung des Antriebsmotors im Durchmesser inklusive Laufradnabe durch einen solchen reduzierten Durchmesser.

Falls die Halterung dieses Laufrades auf dem Außenrotor nicht gut genug ist, kann es, wie in 6 dargestellt, im Boden des Außenrotors noch mit Zapfen, die warm verstaucht werden, zusätzlich gehaltert werden (oder auch alternativ dazu!) – das würde nämlich ermöglichen, daß der zylindrische Ansatz 25 ganz wegfallen kann. Dann könnte eine konusartige Verjüngung zur Eintrittsebene E hin vorgesehen werden. Eine solche konusartige Verjüngung der Laufradnabe zur Eintrittsebene E würde nämlich weitere Verbesserung des Strömungsverhaltens bringen, insbesondere wenn außen die begrenzende Gehäusewand von der Einströmseite aus zunächst zylindrisch verläuft, wie es aus der EP-0 100 078-A1 (EU-456) bekannt ist.

Grundsätzlich kann gesagt werden, daß diese Warmverstauchung der Laufradnabe in der Stirnseite der Außenrotorkappe wie in 6 dargestellt zusätzlich oder aiternativ sinnvoll ist. Es kann dort auch eine Verklebung oder Vernietung stattfinden, so daß man im Bereich des reduzierten Durchmessers, wie er in 6 ersichtlich ist, durch eine konische oder sich zur Eintrittsebene E hin verjüngende Außenkontur der Laufradnabe insgesamt Freiraum 71 entsteht. Das ist auf der rechten Seite der 6 auch dargestellt, wo eindeutig zu sehen ist, daß das Ringteil weggelassen wird.

Wenn das Laufrad aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist, kann man sich eine solche Bauweise leisten, die Flügel halten trotzdem noch mit der erforderlichen Steifigkeit an der nur noch scheibenförmigen Nabe 56. Ist das Laufrad ein metallisches Stanzbiegeteil, wird die scheibenartige Nabe mit dem Rotor des Antriebsmotors zweckmäßigerweise vernietet.

5 zeigt eine weitere Variante, wo man durch einen radial tieferen Absatz eine weitere Vergrößerung des Strömungsquerschnitts erreicht.

Durch eine stärkere Reduzierung des Außendurchmessers des Gehäuses 50 auf die zylindrische Stufe 52, die dort auf 50 bis 80% im Durchmesser verringert ist, hat man durch das relativ kleine Ringteil 53 der Nabe trotzdem genügend Querschnitt, um nicht nur auf der Außenfläche 54 der Gehäusestufe 52 einen einwandfreien Preßsitz zu erreichen, sondern man kann zusätzlich, weil genügend Querschnitt vorhanden ist, die Außenkontur der Kunststoffnabe mit ihrem übergreifenden Ringteil 53 so gestalten, daß sie eine konische, zur Einströmebene E sich verjüngende Fläche 65 aufweist, was wiederum strömungsgünstig ist, wie oben in Verbindung mit der 6 rechts dargelegt. Wenn sich die Fläche 65 axial mindestens über 1/3 der Strömungskanallänge erstreckt, ist diese Verjüngung recht effektiv. Gerade mit dem im folgenden beschriebenen Konzept der 5 läßt sich diese Minimallänge praktisch beim Massenprodukt ohne Probleme erreichen. Bei dieser Ausführung werden an den Kunststoff, der das einstückige Laufrad 2 mit den Schaufeln 7, mit dem Ringteil 53, mit der radialen Bodenwand 55 trägt, weniger Anforderungen gestellt, so daß der Kunststoff hier evtl. billiger sein kann. Im Falle der 5 ist außerdem vorgesehen, für den Rotormagneten 57 eine Seltene-Erde-Legierung, wie z. B. Samarium-Kobalt, zu verwenden. Bekanntlich benötigen solche Magnete ein sehr viel kleineres Volumen, so daß der Permanentmagnet im Rohrtopf radial auch wesentlich dünner sein kann, was wiederum bei gleichem Luftspalt (gleiche magnetische Verhältnisse vorausgesetzt) zu einer weiteren Reduzierung des Außendurchmessers des Topfes 50 führt. Diese willkommen kleine Außendurchmesser des antreibenden Rotors (im Falle der hier verwendeten Samarium-Kobalt-Permanentmagnet-Lösung) und die radial starke Reduzierung der Stufe 52 (d. h. bei einem Verhältnis des Durchmessers der Stufe 52 zum Durchmesser des zylindrischen Teils 50 des Außenrotorgehäuses von 0,5 bis 0,8) führt zu einer effektiven konischen Verjüngung der Motorlaufradnabe zur Eintrittsebene E hin. Wiederum kann im Falle der 5 der gleiche Rotor wie in 3 oder 4 vorgesehen sein, so daß also auch der gleiche Luftspaltdurchmesser gilt. Ersichtlich ist im Falle der 5 die gesamte natürliche Wandstärke des Rotorpaketes mit den Teilen 50 und 57 etwa 1 bis 2 mm dick, im Falle der 3 etwa 3 bis 4 mm, was eine Durchmesserreduzierung von etwa 4 mm bedeutet und das macht bei dieser Kleinheit (Nabendurchmesser etwa 30 mm) sehr viel aus, weil der Strömungsquerschnitt durch Vergrößerung und Gestaltung wesentlich verbessert wird. Dies Konzept der 5 ist Für Kleinstlüfter mit Zentralmotor, insbesondere mit Außenläufer, unabhängig vom Gehäuse, grundsätzlich günstig. Ebenso für kleinste sogenannte "Motor-Laufräder" (d. h. Motor mit aufgesetztem Laufrad). Es ist nicht nur für Seltene-Erde-Rotormagnete (mit oder ohne Kobalt) aber dafür besonders effektiv. Schwächere Magnete bedeuten eben einen etwas größeren "Naben"-Durchmesser.

In 6 ist auf der linken Seite eine etwas andere Variante für ein erfindungsgemäßes Gebläse vorgesehen, wo eine Reduzierung des Außendurchmessers der Motornabe zu sehen ist.

In 6 wird ein gespritztes Kunststofflüfterrad 2 mit einer Nabe 19a gezeigt, welches die gleichmäßig verteilten Schaufeln 7 auf ihrer Peripherie trägt. Dieses wird über den im Durchmesser reduzierten Nabenteil 70 des Außenrotorgehäuses 22 gepreßt und in passender Weise befestigt. Der äußere Durchmesser der Kunststoffnabe 21 entspricht weitgehend dem äußeren Durchmesser des Rotorgehäuses 22 nahe dessen offenem Ende.

Der Vorteil des Kunststoff-Lüfterrades liegt darin, daß es zu einem insgesamt kostengünstigen Axial-Lüfter führt. Es ist auch verständlich, daß der äußere Durchmesser der Nabe 2l noch immer kleiner ist als dies der Fall wäre, wenn diese Nabe ganz über den äußeren Rotor des antreibenden bürstenlosen Gleichstrommotors greifen würde. Daher ist der nach 6 aufgebaute Rotor mit aufgesetztem Lüfterrad vorteilhaft verwendbar in radial sehr kleinen Axialgebläsen, wie sie die vorliegende Anmeldung zum Gegenstand hat. Denn hier, im Bereich von 30 bis 60 mm Laufraddurchmeser mit koaxialem "Naben"-Motor ist schon eine minimale Reduzierung des Laufradnabendurchmessers für das Strömungsverhalten (Luftmenge/Zeit und Geräusch) wesentlich vorteilhaft.

Obwohl in 6 gezeigt wird, daß das zentrale Befestigungsteil 32 das Lagerrohr ist, sollte klar sein, daß für viele Anwendungsfälle das zentrale Befestigungsteil auch lediglich aus der Innenseite des Statoreisenkerns 58 bestehen könnte. So könnte das Statoreisen als Befestigung entweder für die Kugellager 48, 48' oder für die Gleitlager 49 bei bestimmten Anwendungsfällen des bürstenlosen Gleichstrommotors dienen. Die Leiterplatte 20 würde in diesem Fall durch Stifte am Stator an passender Stelle befestigt.

Eine weitere Verbesserung der Struktur besteht darin, daß man den Motor der 6 mit dem Lüftergehäuse 37, dem zentralen Befestigungsteil 32, dem Flansch 30 sowie den Stegen 5, die aus einem einzigen Kunststoffteil gegossen sind, ausstattet.

So wurde in Übereinstimmung mit dieser Erfindung eine innere Motorenstruktur für einen bürstenlosen Gleichstrommotor dargestellt mit elektronischem Antriebssystem und U/min-Steuerkreis, der im Inneren des Motors auf eine solche Weise auf einem Komponentenbrett befestigt ist, daß es möglich ist, stufenweise einen kleineren Durchmesser am geschlossenen Ende der Nabe des Außenrotors zu erhalten als am offenen Ende des Außenrotors. Ein solcher stufenweise kleiner werden der Durchmesser ermöglicht es, einen solchen Motor für Axial-Lüfter mit einem größeren Querschnitt auf der Lufteintrittseite des Lüfters zu verwenden, insbesondere bei einem Lüfter mit kleineren Abmessungen, sowie für Anwendungsfälle, bei denen es wichtig ist, größere Luftmengen unter höherem Druck zu liefern.

In 7 ist eine Teilabwicklung der Laufradnabe 2, insbesondere gemäß 3, dargestellt. Die Schaufeln 7 sind ungleichmäßig verteilt am Umfang der Laufradnabe 2 angeordnet. Der Zwischenraum 75 (hier etwa 3 mm) wird dabei variiert, um die Geräusche zu reduzieren. Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil 74 angegeben. Die Eintrittskanten 71 der Schaufeln 7 sind um eine erste axiale Distanz 61 von der Eintrittsebene E in Richtung eines Pfeiles 74, der die Strömungsrichtung angibt, versetzt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 beispielsweise beträgt diese Distanz 61 3 mm. Die Eintrittskante ist mit einem Radius von etwa 0,6 mm ausgebildet. Im letzten Drittel ist die Schaufel 7 verjüngt und endet an der Austrittskante 72 mit einer Dicke von 0,4 mm. Die Austrittskante 72 ist um eine zweite Distanz 62 in Gegenrichtung des Pfeiles 74 von der inneren Stegkante 59 der Stege 5 zurückversetzt, und zwar um vorzugsweise 4 mm (vgl. 3). Die axiale Ausdehnung 63 des Laufrades 2 (gemäß 3) beträgt etwa 20 mm. Der Eintrittswinkel ε an der Einströmseite, der durch die Tangente an der radialen Außenseite der Schaufelkante 71 und der Einströmebene E gebildet wird, liegt im Bereich von 25 bis 45°. Der Einstellwinkel α an der Ausströmseite, gebildet durch die Tangente an der radialen Außenseite der Schaufelkante 72 und der Ausströmebene A, weist 70°–90°, vorzugsweise 80° auf.

8 zeigt die Schaufel 7 als in eine Ebene abgewickeltes (z. B. so stanzbares) Teil. Die Schaufel 7 ist zu beiden Seiten einer Achse 76, die zur Schaufelwurzel einen Neigungswinkel β von etwa 45° aufweist, mit unterschiedlichen Radien R1 und R2 ausgebildet. Durchmesser der beiden Krümmungszylinder beidseitig, um die Achse 76 betragen für 2 × R1 = 120 mm und 2 × R2 = 30 mm. Bei radialer Draufsicht auf die Schaufel 7 ist die Krümmung R1 der Schaufel von der Eintrittskante 71 her zunächst schwach und geht dann in eine stärkere Krümmung R2 über.

Claims

Axialkleinstgebläse, insbesondere axial kompakter Bauart, a) mit einem zentralen, ein Laufrad antreibenden Motor, wobei ein Gehäuse (1) das Laufrad (2) umgibt, b) mit ausblasseitigen Stegen (5), die den zentralen Antriebsmotor (6) mit dem Laufrad (2) tragen, c) mit einer von der Stegzahl abweichenden Schaufelzahl des Laufrades, d) mit einer quadratischen Flanschplatte (15) im Bereich des austrittsseitigen Endes (A), e) mit Befestigungsbohrungen (16) in den Eckbereichen dieser Flanschplatte (15), f) mit einem zentralen Lagerrohr (17), g) mit im Bereich des austrittsseitigen Endes (A) vorhandenem Flansch (13), der mit dem Lagerrohr (17), den Stegen (5) und der Flanschplatte (15) verbunden ist, h) mit im Bereich der Quadratecken angeordneten Befestigungssäulen (14), die an diese quadratische Flanschplatte (15) sich anschließen und sich bis zur Eintrittsebene (E) erstrecken und die über die ganze axiale Länge eine durchgehende Befestigungsbohrung (16) aufweisen, welche sich also von der Einströmebene (E) bis zur Ausströmebene (A) erstreckt, wobei i) diese Befestigungssäulen (14) einstückig mit der Flanschplatte (15) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß k) die Befestigungssäulen (14) über längs der ganzen axialen Gehäuselänge vorhandene Brücken (28) einteilig mit dem zwischen der Flanschplatte (15) und der Einströmseite (E) vorhandenen Gehäuserohr (4, 1) verbunden sind.
Axialkleinstgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – die Befestigungssäulen (14) als Rundbolzen ausgebildet sind.
Axialkleinstgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß – die als Rundbolzen ausgebildeten Befestigungssäulen (14) über dünne, auf der ganzen axialen Gehäuselänge durchgehende Brücken (28) mit dem dünnwandigen Gehäuserohr (4, 1) verbunden sind.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die einströmseitige Gehäuseinnenwand (3) bis über die axiale Mitte (M) des Gehäuses zylindrisch ist und diese Zylinderwand sich anschließend zum austrittseitigen Ende (A) im Sinne einer Vergrößerung des Strömungsquerschnitts erweitert.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – sich das Gehäuserohr (4) mit einer zylindrischen Innenwandfläche (3) bis zur Eintrittsebene (E) axial erstreckt.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – das Lagerrohr (17), die Flansche (13), die Stege (5), das Gehäuserohr (4) und die Flanschplatte (15) als einstückiges Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildet sind.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden dadurch gekennzeichnet, daß – bei einem Laufraddurchmesser von 45 mm der Einstellwinkel (α) an der Ausströmseite etwa 80° beträgt.
Axialkleinstgebläse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß – die Vergrößerung des Strömungsquerschnitts sich in Richtung der vier Konturecken (11) des in axialer Draufsicht quadratischen Gehäuses zunehmend mit der Strömungsrichtung erstreckt, vorzugsweise bei kontinuierlicher Querschnittszunahme (γ, δ).
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – ausblasseitig das Gehäuse eine Quadratkontur aufweist mit vier Stegen (5), die vorzugsweise in den Quadratseitenmitten angeordnet sind, zur Halterung des zentralen Antriebsmotors (6).
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die Anzahl der Schaufeln (7) durch die Anzahl der Stege (5) nicht teilbar ist, vorzugsweise, daß bei vier Stegen (5) sieben Schaufeln (7) vorgesehen sind.
Axialkleinstgebläse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß – bei einer Quadratseitenlänge von etwa 50 × 50 mm die schwache Krümmung der Schaufeln (7) des Laufrades (2) einen Krümmungsradius (R1) von etwa 60 mm und die starke Krümmung der Schaufeln (7) einen Krümmungsradius (R2) von etwa 15 mm besitzt.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die Eintrittskanten (71) der Schaufeln (7) von der Eintrittsebene (E) um einige Millimeter, bei der Abmessung gemäß Anspruch 12 um 3 mm, zurückgesetzt sind, wobei die Austrittskanten (72) der Schaufeln (7) zu den Stegen eine axiale Distanz von wiederum wenigen Millimetern, in der Abmessung gemäß Anspruch 12 vorzugsweise 4 mm, aufweisen.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die Schaufeln ungleich am Umfang versetzt sind und der Radius für die Einlaufrundung (31) für die Zylinderwand etwa 4 mm beträgt.
Axialkleinstgebläse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß – die Laufradnabe (21) mindestens den halben Durchmesser wie das gesamte Laufrad (2, 7) aufweist.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – der antreibende Motor (6) ein kollektorloser Gleichstrommotor mit Außenläufer mit ein- oder zweipulsigem Betrieb ist.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – der Motor (6) dreiphasig ist und eine Mikroprozessorsteuerung aufweist.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – der Motor einen seltenen Erdemagneten (57) aufweist und daß insbesondere in Verbindung damit das Außenrotorgehäuse im Bereich des geschlossenen Rotorbodens im Durchmesser stufenartig reduziert (52) ist zur Preßsitzaufnahme der Laufradnabe (21), wobei der Nabenaußendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des antreibenden Außenrotors entspricht.
Axialkleinstgebläse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß – die Laufradnabe (21) im Bereich des Sitzes konisch zur Eintrittsebene (E) hin sich verjüngt, insbesondere bei einem Gebläse, dessen Laufraddurchmesser unter 50 mm, vorzugsweise bei 40 mm liegt.