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Dokumentenidentifikation DE102007024433A1 20.12.2007
Titel Mehrstufige Kegelgebläse-Motor-Baugruppe
Anmelder Ametek, Inc., Kent, Ohio, US
Erfinder Bennington, Gene, Aurora, Ohio, US;
Finkenbinder, David B., Ravenna, Ohio, US
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Anmeldedatum 25.05.2007
DE-Aktenzeichen 102007024433
Offenlegungstag 20.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse F04D 29/28(2006.01)A, F, I, 20070918, B, H, DE
Zusammenfassung Eine durch einen Motor angetriebene Gebläsebaugruppe umfasst einen Träger, der mit einer Motorbaugruppe koppelt und eine Auslassöffnung umfasst. Eine Umhüllungsbaugruppe legt eine erste Kammer und eine zweite Kammer fest und umfasst eine Einlassöffnung, die Umhüllungsbaugruppe ist am Träger aufgenommen. Eine durch ein Lager abgestützte Welle wird durch die Motorbaugruppe angetrieben und erstreckt sich durch den Träger und in die Umhüllungsbaugruppe. Ein erstes Gebläse ist mit der Welle gekoppelt und in der ersten Kammer angeordnet. Ein zweites Gebläse ist mit der Welle gekoppelt und in der zweiten Kammer angeordnet. Das erste und das zweite Gebläse umfassen eine Vielzahl von gekrümmten Flügeln, die zwischen einer flachen Scheibe und einer Kappe angeordnet sind, wobei die Kappe einen nicht-linearen Querschnitt definiert. Die Drehung der Gebläse durch die Welle führt zu einer Luftströmung durch die Gebläsebaugruppe. Im Allgemeinen wird verhindert, dass sich Staub auf den Gebläseflügeln während des Betriebs absetzt, wodurch eine ungleichmäßige Staubanreicherung oder ein Staubabbrechen verhindert wird, was eine übermäßige Schwingung verursachen und die Lager- und Bürstenlebensdauer verringern kann.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen auf Motorbaugruppen. Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf den Gebläseteil einer Motorbaugruppe, der den Motorwirkungsgrad und die Luftströmungseigenschaften erhöht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine mehrstufige Gebläsebaugruppe mit Arbeitsluftgebläsen mit nicht-linearen Verjüngungen, was den Wirkungsgrad fördert und einer Verunreinigungsanreicherung Widerstand leistet.

STAND DER TECHNIK

Vakuummotoren, die mehrstufige verjüngte Gebläse verwenden, werden in vielen Anwendungen wie z.B. Vakuummanipulatoren, einer Verpackungsausrüstung, Beutelfüllung, Schneidtischen, Geräten und Abluftentfernung verwendet, um nur einige zu nennen. Solche Vakuumkonstruktionen umfassen im Allgemeinen ein zylindrisches Gehäuse oder eine zylindrische Umhüllung, das/die ein Paar von durch einen Motor angetriebenen Arbeitsluftgebläsen, die sich um eine Achse drehen, einschließt.

Wie in 1 des Standes der Technik gezeigt, saugen solche Konstruktionen Luft über eine Öffnung A am oberen axialen Zentrum des Gehäuses über einem Gebläse B der ersten Stufe in ein Gehäuse. Das Gebläse der ersten Stufe umfasst eine Vielzahl von Flügeln, die von einer Scheibe an der Unterseite eingeschlossen sind, und eine kegelstumpfförmige Kappe. Folglich sind Kanäle zwischen aneinander angrenzenden Flügeln definiert und, wenn sich das Gebläse dreht, wird die Luft durch die Kanäle in der Umfangs- und radial äußeren Richtung beschleunigt. Die Luft wird dann in eine zweite Stufe gelenkt, die ein Gebläse C der zweiten Stufe umfasst. Das Gebläse der zweiten Stufe ist im Allgemeinen zum Gebläse der ersten Stufe identisch und umfasst eine Vielzahl von Flügeln, die von einer Scheibe an der Unterseite eingeschlossen sind, und eine kegelstumpfförmige Kappe. Luft wird wieder durch die durch aneinander angrenzende Flügel definierten Kanäle in der Umfangs- und der radial äußeren Richtung beschleunigt. Das Gehäuse sieht einen Auslass vor, der proximal zu dem der Öffnung gegenüberliegenden Gebläse angeordnet ist. Wie aus 1 ersichtlich ist, können solche Gebläse eine lineare Verjüngung verwenden, wobei die Querschnittshöhe des Gebläses als Funktion des radialen Abstandes von der Drehachse linear kleiner wird. Dies führt wiederum zu einer linearen Einschränkung in den Kanalvolumina als Funktion des radialen Abstandes von der Drehachse. Dieses Merkmal wurde bereitgestellt, um die Luftströmungseigenschaften zu verbessern und den Wirkungsgrad zu verbessern. Obwohl festgestellt wurde, dass die lineare Verjüngung solcher Gebläse die Luftströmung verbessert, bestehen gewisse Nachteile weiter. Insbesondere sammeln Baugruppen dieser Art gewöhnlich Verunreinigungen wie z.B. Staub und Trümmer in den sich drehenden Arbeitsluftgebläsen an. Dies ist insbesondere eine Sorge, wenn in die Gebläsebaugruppe eingesaugte Luft ein Staub- und Wassergemisch trägt, wie es z.B. in einem feuchten/trockenen Vakuum zu sehen wäre. Es wurde festgestellt, dass Staub und andere Verunreinigungen sich in den Arbeitsluftgebläsen ansammeln, was über die Zeit zu einer Lagerbeschädigung und einem letztlichen Gebläse- und/oder Motorbaugruppenausfall führt. Obwohl solche Gebläse effizient sind und ein kleines Profil aufweisen, bestehen folglich weiterhin die vorstehend erwähnten Nachteile.

Daher existiert auf dem Fachgebiet ein Bedarf für eine Gebläsebaugruppe, die die Staub- und Verunreinigungsansammlung an den Arbeitsluftgebläsen minimiert und daher die Lebensdauer der Gebläsebaugruppe verlängert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des Vorangehenden ist es ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Gebläseeinsatz bereitzustellen, der einen verbesserten Wirkungsgrad erzielt.

Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer durch einen Motor angetriebenen Gebläsebaugruppe mit einer Motorbaugruppe, einem mit der Motorbaugruppe gekoppelten Träger, wobei der Träger eine Auslassöffnung umfasst, einer Umhüllungsbaugruppe, die eine erste Kammer und eine zweite Kammer definiert und eine Einlassöffnung umfasst, wobei die Umhüllungsbaugruppe so ausgelegt ist, dass sie am Träger aufgenommen ist, einer durch die Motorbaugruppe gedrehten Welle, wobei sich die Welle durch den Träger und in die Umhüllungsbaugruppe erstreckt, einem ersten Gebläse, das mit der Welle gekoppelt ist und in der ersten Kammer angeordnet ist, und einem zweiten Gebläse, das mit der Welle gekoppelt ist und in der zweiten Kammer angeordnet ist, wobei das erste und das zweite Gebläse jeweils eine Vielzahl von gekrümmten Flügeln umfassen, die zwischen einer flachen Scheibe und einer Kappe angeordnet sind, wobei jede Kappe einen nicht-linearen Querschnitt festlegt.

Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch eine Gebläsebaugruppe erreicht, die einer Motorbaugruppe mit einer drehbaren Welle zugeordnet ist, wobei die Gebläsebaugruppe eine Umhüllungsbaugruppe, die einen ersten Mantel und einen zweiten Mantel mit einem Abstandsträger, der dazwischen angeordnet ist, umfasst, wobei der erste Mantel eine verjüngte Wand umfasst und der zweite Mantel eine verjüngte Wand umfasst, wobei die verjüngte Wand des ersten Mantels gekrümmt ist und zu einer verjüngten Wand des zweiten Mantels im Wesentlichen identisch ist, wobei die Umhüllungsbaugruppe dazu ausgelegt ist, die drehbare Welle aufzunehmen, ein erstes Gebläse, das so ausgelegt ist, dass es mit der Welle gekoppelt ist und benachbart zur verjüngten Wand des ersten Mantels angeordnet ist, und ein zweites Gebläse, das so ausgelegt ist, dass es mit der Welle gekoppelt ist und benachbart zur verjüngten Wand des zweiten Mantels angeordnet ist, umfasst, wobei das erste und das zweite Gebläse eine Vielzahl von gekrümmten Flügeln umfassen, die zwischen einer flachen Scheibe und einer Kappe angeordnet sind, wobei jede Kappe so gekrümmt ist, dass sie der Krümmung der benachbarten verjüngten Wand entspricht.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Für ein vollständiges Verständnis der Aufgaben, Verfahren und Struktur der Erfindung sollte auf die folgende ausführliche Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:

1 eine Schnittansicht einer Gebläse/Motor-Baugruppe des Standes der Technik ist;

2 eine Schnittansicht einer Gebläse/Motor-Baugruppe, die gemäß den Konzepten der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist;

3 eine Schnittansicht der Gebläse/Motor-Baugruppe, die gemäß den Konzepten der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, in auseinandergezogener Anordnung ist;

4 eine Draufsicht auf ein beispielhaftes sich drehendes Gebläse ist; und

5 eine Draufsicht auf ein stationäres Gebläse ist.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Mit Bezug nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 2 und 3 ist zu sehen, dass eine Motor/Gebläse-Baugruppe, die gemäß der Erfindung hergestellt ist, im Allgemeinen mit der Ziffer 10 bezeichnet ist. Die Motor/Gebläse-Baugruppe 10 der vorliegenden Erfindung umfasst eine Motorunterbaugruppe 11 und eine Gebläseunterbaugruppe 12. Es sollte erkannt werden, dass sich diese Offenbarung im Allgemeinen auf die Gebläseunterbaugruppe richtet und folglich die Motorunterbaugruppe 11 eine beliebige geeignete herkömmliche Konstruktion aufweisen kann. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Motorunterbaugruppe 11 ein Gehäuse 13. Das Motorgehäuse 13 kann ein konzentrisch angeordnetes Lager 14 tragen, das eine Welle 15 darin aufnimmt. Die Welle 15 stützt einen Anker 16 und einen Kommutator 17 daran sowie eine Anzahl von Gebläsen ab, wie nachstehend erörtert wird. Die Motorunterbaugruppe umfasst ferner eine Vielzahl von Feldspulen 19 in einer auf dem Fachgebiet bekannten Art. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, wirken diese Motorkomponenten zusammen, um zu bewirken, dass sich die Welle 15 selektiv dreht. Wie nachstehend beschrieben wird, treibt die Welle 15 die Arbeitskomponenten der Gebläseunterbaugruppe an.

Ein Endträger 30 ist am Ende der Motorunterbaugruppe 11 entgegengesetzt zum Motorgehäuse 13 vorgesehen. Der Endträger 30 kann im Allgemeinen kreisförmig sein und ist vorgesehen, um zu ermöglichen, dass die Gebläsekomponenten mit der Motorunterbaugruppe 11 gekoppelt werden. Der Endträger 30 umfasst einen äußeren Flansch 32, der die radial äußere Oberfläche davon festlegt. Der äußere Flansch 32 kann mit einem erhabenen Absatz 34 versehen sein, der radial von dem und auf dem Umfang um den äußeren Flansch 32 vorsteht.

Mindestens ein Auslass 36 ist im Endträger 30 vorgesehen. Obwohl der Auslass des vorliegenden Ausführungsbeispiels axial gerichtet ist, sollte erkannt werden, dass andere Auslasskonstruktionen verwendet werden können. Eine Vielzahl von radial gerichteten Öffnungen oder ein einzelnes tangentiales Horn kann beispielsweise verwendet werden, die im Wesentlichen dieselben Ergebnisse zum Auslassen von Luft aus der Gebläseunterbaugruppe erreichen.

Die Welle 15, die mit den vorstehend erwähnten Motorelementen wirksam gekoppelt ist, erstreckt sich durch den Endträger 30 und ist durch diesen gelagert. Folglich umfasst der Endträger 30 einen Stützring 38, der mit einem im Allgemeinen zylindrischen Körper 40 und einem Flansch 42 gebildet ist, der vom zylindrischen Körper 40 radial einwärts vorsteht. Der Flansch 42 legt eine axial orientierte Öffnung 44 fest, die so bemessen ist, dass sie ermöglicht, dass sich die Welle 15 durch diese erstreckt. Der zylindrische Körper 40 ist dazu ausgelegt, ein Lager 46 darin aufzunehmen. Das Lager 46 nimmt folglich die Welle 15, die sich darin dreht, auf und stützt sie ab. Eine Dichtung 48 kann zwischen dem Flansch 42 und dem Lager 46 angeordnet sein, um zu verhindern, dass Verunreinigungen das Lager 46 erreichen. In einer solchen weise stützt die Endplatte 30 die Welle 15 ab.

Die Gebläseunterbaugruppe 12, die durch den Endträger 30 abgestützt wird, umfasst eine Umhüllungsbaugruppe 52, die eine Vielzahl von Gebläsen einschließt, wie nachstehend erörtert wird. Es sollte erkannt werden, dass, obwohl die in 2-5 gezeigten Ausführungsbeispiele zwei Arbeitsluftgebläse verwenden, mehr als zwei verwendet werden könnten und in der nachstehend offenbarten Weise gestapelt werden könnten. Die Umhüllungsbaugruppe 52 umfasst einen ersten Mantel 54, der am axialen Ende der Gebläseunterbaugruppe 12 entgegengesetzt zum Endträger 30 angeordnet ist. Der erste Mantel 54 umfasst eine Außenwand 56, die im Wesentlichen zylindrisch und um die durch die Welle 15 definierte Achse zentriert ist. Die Außenwand 56 endet an einer abgerundeten Kante 58, die in eine flache axial gerichtete Wand 60 übergeht. Die gerichtete Wand 60 ist ringförmig und erstreckt sich von der abgerundeten Kante 58 radial einwärts. Die gerichtete Wand 60 endet an ihrer radial inneren Kante in einer axial vorstehenden Stufe 62. Die axiale Stufe 62 ist im Allgemeinen zylindrisch und verbindet mit einer verjüngten Wand 64, die sich radial einwärts und axial auswärts, von der Motorunterbaugruppe 11 weg, erstreckt. Wie aus 2 ersichtlich ist, variiert der Winkel der verjüngten Wand 64 mit dem radialen Ort. Mit anderen Worten, der Querschnitt der verjüngten Wand 64 ist nicht-linear. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die verjüngte Wand geometrisch als mit konstantem Radius R beschrieben werden. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Radius R der verjüngten Wand 64 etwa vier Inch sein. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die verjüngte Wand 64 nicht-lineare Profile umfassen kann, die keinen konstanten Radius umfassen. Die Verjüngung kann beispielsweise als konkave Krümmung beschrieben werden. In jedem Fall endet die verjüngte Wand 64 an ihrer radial inneren Kante an einem Ring 66. Der Ring 66 ist axial gerichtet und definiert eine Einlassöffnung 68. Die Einlassöffnung 68 stellt die Öffnung bereit, durch die Arbeitsluft in die Gebläseunterbaugruppe 12 eintritt.

Die Umhüllungsbaugruppe 52 umfasst ferner einen Abstandsträger 70. Der Abstandsträger 70 umfasst eine Außenwand 72, die im Wesentlichen zylindrisch ist und um die durch die Welle 15 definierte Achse zentriert ist. Wie in 2 gezeigt, wird die Außenwand 56 des ersten Mantels 54 über einem Teil der Außenwand 72 aufgenommen und liegt an einer Stufe 74 an. Die Stufe 74 wirkt als Anschlag, an dem der Rand der Außenwand 56 anliegt. In dieser Weise wird der erste Mantel 54 auf dem Abstandsträger 70 gestapelt. Die Außenwand 72 endet an einer abgerundeten Kante 76, die in eine axial gerichtete Basiswand 78 übergeht. Die Basiswand 78 ist im Allgemeinen scheibenförmig und steht radial einwärts von der Außenwand 72 vor. Eine Öffnung 80 ist im konzentrischen Zentrum der Basiswand 78 vorgesehen. Wie aus 2 ersichtlich ist, legen der erste Mantel 54 und der Abstandsträger 70 eine erste Kammer 82 fest, in die ein Zugang an der Einlassöffnung 68 und der Öffnung 80 vorgesehen ist.

Die Umhüllungsbaugruppe 52 umfasst ferner einen zweiten Mantel 84, der zwischen dem Endträger 30 und dem Abstandsträger 70 angeordnet ist. Der zweite Mantel 84 umfasst eine Außenwand 86, die im Wesentlichen zylindrisch ist und um die durch die Welle 15 definierte Achse zentriert ist. Die zylindrische Außenwand 72 des Abstandsträgers 70 ist über einem Teil der Außenwand 86 aufgenommen und liegt an einer Stufe 88 an. Die Stufe 88 wirkt als Anschlag, an dem der Rand der Außenwand 72 anliegt. Die Außenwand 86 endet an einer abgerundeten Kante 90, die in eine flache axial gerichtete Wand 92 übergeht. Die gerichtete Wand 92 ist ringförmig und steht radial einwärts von der abgerundeten Kante 90 vor. Die gerichtete Wand 92 endet an ihrer radial inneren Kante an einer axial vorstehenden Stufe 94. Die axiale Stufe 94 ist im Allgemeinen zylindrisch und verbindet mit einer verjüngten Wand 96, die sich radial einwärts und axial auswärts, von der Motorunterbaugruppe 11 weg, erstreckt. Wie aus 2 ersichtlich ist, variiert der Winkel der verjüngten Wand 96 mit dem radialen Ort. Mit anderen Worten, der Querschnitt der verjüngten Wand 96 ist nicht-linear. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die verjüngte Wand 96 geometrisch als mit einem konstanten Radius beschrieben werden. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Radius der verjüngten Wand 96 etwa 4 Inch sein. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die verjüngte Wand 96 nicht-lineare Profile umfassen kann, die keinen konstanten Radius umfassen. Die Verjüngung kann beispielsweise als konkave Krümmung beschrieben werden. In jedem Fall endet die verjüngte Wand 96 an der radial inneren Kante an einem Ring 98. Der Ring 98 ist axial gerichtet und definiert eine Einlassöffnung 100. Folglich sollte es ersichtlich sein, dass der zweite Mantel 84 und der Endträger 30 eine zweite Kammer 102 definieren, zu der ein Zugang an der Einlassöffnung 100 und am Auslass 36 vorgesehen ist.

Wie vorher erörtert, schließt die Umhüllungsbaugruppe 52 eine Vielzahl von Gebläsen ein. Die erste Kammer 82 schließt ein erstes Arbeitsluftgebläse 104, nachstehend erstes Gebläse 104, ein. Das erste Gebläse 104 umfasst eine Basis 106 in Form einer Scheibe. Die Basis 106 ist mit der Welle 15 gekoppelt und ist dazu mit einer zentralen Bohrung 108 versehen, die zum Aufnehmen der Welle 15 in dieser bemessen ist. Wie in 4 gezeigt, sind eine Vielzahl von Flügeln 110 durch die Basis 106 getragen und sind in einer gekrümmten Sonnenradanordnung angeordnet, die sich in Richtung der Außenwand 56 nach außen strahlenförmig ausbreitet. Jeder Flügel 110 umfasst eine Vorderkante 112, die von der Welle 15 beabstandet ist, wobei somit ein Gebläseauge 114 definiert wird. Jeder Flügel 110 endet nahe der äußeren radialen Kante der Basis 106 an einer Hinterkante 116. Wenn sich die Welle 15 in einer Richtung im Uhrzeigersinn dreht, definieren die Flügel 110 von 4 ferner eine vordere Oberfläche 118 und eine hintere Oberfläche 120, wie später genauer erörtert wird. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können die Flügel 110 mit der Basis 106 entlang der unteren Kante davon durch eine Vielzahl von Pfählen oder Nieten (nicht dargestellt) gekoppelt sein, die in entsprechenden Löchern entlang der Basis 106 aufgenommen sind. Obwohl die untere Kante der Flügel 110 flach ist, ist eine obere Kante 128 mit einer nicht-linearen Verjüngung versehen. Mit anderen Worten, die Höhe von Flügeln 110, wie als Abstand von der Basis 106 definiert, variiert nicht-linear entsprechend dem radialen Abstand von der Welle 15. Jeder angrenzende Flügel 110 definiert einen Kanal 129 dazwischen, der einen Weg für die Luftströmung während des Gebläsebetriebs bereitstellt. Schließlich ist eine Kappe 130 vorgesehen, die zusammen mit der Basis 106 die Flügel 110 dazwischen festhält. Die Kappe 130 entspricht dem Profil der oberen Kante 128 der Flügel 110 entlang der oberen Kanten 128 der Flügel 110. Die Kappe 130 umfasst eine zentrale Öffnung 132, die den Vorderkanten 114 der Flügel 110 entspricht. Und die Kappe 130 weist eine äußere Umfangskante 133 auf, die in unmittelbarer Nähe zur axialen Stufe 62 liegt. Folglich wird eine minimale Turbulenz zwischen der Kappe 130 und einer Unterseite der verjüngten Wand 64 erzeugt. Mit anderen Worten, eine parasitäre Luftströmung, die ansonsten die Arbeitsluftströmung durch die Gebläsebaugruppe stören würde, wird minimiert. Wie aus 2 ersichtlich ist, können die Kappe 130 und entsprechende Flügel 110 im Wesentlichen dem Querschnittsprofil der verjüngten Wand 64 des ersten Mantels 54 entsprechen. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann folglich der Querschnitt der Kappe 130 geometrisch als mit konstantem Radius beschrieben werden. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Radius der Kappe 130 etwa 4 Inch sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kappe 130 nicht-lineare Querschnittsprofile umfassen, die keinen konstanten Radius umfassen. Das Querschnittsprofil kann beispielsweise als konkave Krümmung beschrieben werden.

Die erste Kammer 82 schließt auch ein stationäres Gebläse 134 ein, das durch den Abstandsträger 70 getragen wird. Wie in 5 zu sehen, umfasst das stationäre Gebläse 134 eine Vielzahl von Flügeln 136, die in einer Sonnenradanordnung orientiert sein können, die sich in Richtung der Außenwand 56 nach außen strahlenförmig ausbreitet. Eine Scheibe 138 ist entlang der oberen Oberfläche der Flügel 136 angeordnet und umfasst eine zentrale Bohrung 140, die ermöglicht, dass die Welle 15 durch diese vorsteht. Die Flügel 136 erstrecken sich radial einwärts von der äußeren radialen Kante der Scheibe 138 und enden an der zentralen Öffnung 80 des Abstandsträgers 70.

Die zentrale Öffnung 80 des Abstandsträgers 70 steht mit einem zweiten Arbeitsluftgebläse 142, nachstehend zweites Gebläse 142, in Verbindung, das innerhalb der zweiten Kammer 102 eingeschlossen ist. Das zweite Gebläse 142 kann zum ersten Arbeitsluftgebläse 104 im Wesentlichen identisch sein. Folglich umfasst das zweite Arbeitsluftgebläse 142 eine Basis 144 in Form einer Scheibe. Die Basis 144 ist mit der Welle 15 gekoppelt und ist dazu mit einer zentralen Bohrung 146 versehen, die zum Aufnehmen der Welle 15 darin bemessen ist. Wie in 4 gezeigt, sind eine Vielzahl von Flügeln 148 durch die Basis 146 getragen und sind in einer gekrümmten Sonneradanordnung angeordnet, die sich in Richtung der Außenwand 56 nach außen strahlenförmig ausbreitet. Jeder Flügel 148 umfasst eine Vorderkante 150, die von der Welle 15 beabstandet ist, wobei somit ein Gebläseauge 152 definiert wird. Jeder Flügel 110 endet nahe der äußeren radialen Kante der Basis 144 in einer Hinterkante 154. Wenn sich die Welle 15 in einer Richtung im Uhrzeigersinn dreht, definieren die Flügel 148 ferner eine vordere Oberfläche 156 und eine hintere Oberfläche 158, wie später genauer beschrieben wird. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können die Flügel 148 mit der Basis 144 entlang der unteren Kante derselben durch eine Vielzahl von Pfählen oder Nieten (nicht dargestellt) gekoppelt sein, die in entsprechenden Löchern entlang der Basis 144 aufgenommen sind. Obwohl die untere Kante der Flügel 110 flach ist, ist eine obere Kante 166 mit einer nicht-linearen Verjüngung versehen. Mit anderen Worten, die Höhe der Flügel 148, wie als Abstand von der Basis 144 definiert, variiert nicht-linear entsprechend dem radialen Abstand von der Welle 15. Jeder angrenzende Flügel definiert einen Kanal 167 dazwischen, der einen Weg für die Luftströmung während des Gebläsebetriebs bereitstellt. Schließlich ist eine Kappe 168 vorgesehen, die zusammen mit der Basis 144 die Flügel 148 dazwischen festhält. Die Kappe 168 entspricht dem Profil der oberen Kante 166 der Flügel 148 entlang der oberen Kanten 166 der Flügel 148. Die Kappe 168 umfasst eine zentrale Öffnung 170, die den Vorderkanten 150 der Flügel 148 entspricht. Und die Kappe 168 weist eine äußere Umfangskante 169 auf, die in unmittelbarer Nähe zur axialen Stufe 94 liegt. Folglich wird eine minimale Turbulenz zwischen der Kappe 168 und einer Unterseite der verjüngten Wand 96 erzeugt. Mit anderen Worten, eine parasitäre Luftströmung, die ansonsten die Arbeitsluftströmung durch die Gebläsebaugruppe stören würde, wird minimiert. Wie aus 2 ersichtlich ist, können die Kappe 168 und die entsprechenden Flügel 148 dem Querschnittsprofil der verjüngten Wand 96 des zweiten Mantels 84 im Wesentlichen entsprechen. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Querschnitt der Kappe 168 folglich geometrisch als mit konstantem Radius beschrieben werden. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Radius der Kappe 168 etwa 4 Inch sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kappe 168 nicht-lineare Querschnittsprofile umfassen, die keinen konstanten Radius umfassen. Das Querschnittsprofil kann beispielsweise als konkave Krümmung beschrieben werden.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vorstehend erwähnten Gebläse 104 und 142 beabstandet und durch eine Vielzahl von Elementen mit der Welle 15 gekoppelt. Ein T-Abstandhalter 172 erstreckt sich einwärts durch die Öffnung 44 im Stützring 38 und liegt an einer inneren Laufbahn des Lagers 46 an. Der T-Abstandhalter 172 kann einen im Allgemeinen T-förmigen Querschnitt aufweisen, um eine vergrößerte Queroberfläche bereitzustellen, an der die Basis 144 des zweiten Gebläses 142 anliegen kann. Zwischen den Gebläsen 104 und 142 ist ein Hülsenabstandhalter 174 angeordnet, der an der Welle 15 aufgenommen ist. Eine Unterlegscheibe 176 ist um die Welle 15 und zwischen dem Hülsenabstandhalter 174 und jedem Arbeitsluftgebläse angeordnet. Eine Mutter 178 kann am Ende der Welle 15 vorgesehen sein, die gegen eine Unterlegscheibe 180 festgespannt werden kann, die wiederum an der Basis 106 des ersten Arbeitsluftgebläses 104 anliegt. Dies klemmt wiederum die innere Laufbahn des Lagers 46, den T-Abstandhalter 172, den Hülsenabstandhalter 174, die Unterlegscheiben 176, die Gebläse 104 und 142 und die Unterlegscheibe 180 zusammen, so dass sich alle als eine Einheit mit der Welle 15 drehen, wenn sie durch die Motorunterbaugruppe 11 angetrieben wird.

Wenn sich die Welle 15 im Uhrzeigersinn dreht, wird in dieser weise Luft über die Einlassöffnung 68 in die erste Kammer 82 gesaugt. Luft wird in das Auge 114 gesaugt und wird durch die Flügel 110 radial nach außen gedrückt. Sobald die Luft radial nach außen an den Flügeln 110 vorbei ausgestoßen ist, richten die Flügel 136 des stationären Gebläses 134 die Luftströmung radial nach innen in Richtung der Öffnung 80. Wie aus 2 ersichtlich ist, richtet die Öffnung 80 die Luftströmung in die zweite Kammer 102. Wenn sich das zweite Gebläse 142 dreht, drücken die Flügel 148 wieder die Luft radial nach außen. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der äußeren Atmosphäre und der zweiten Kammer 102 verlässt die Luft die zweite Kammer 102 über die Auslassöffnung 36. Wie vorstehend beschrieben, wird folglich die Luft bei der Drehung der Welle 15 in die Einlassöffnung 68 und aus der Auslassöffnung 36 gesaugt.

Von speziellem Belang in solchen Gebläsen ist die Sammlung von Staub und anderen Teilchen innerhalb der Arbeitsluftgebläse. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch die Zusammenwirkung von zwei Elementen. Erstens erzeugt die Verwendung eines mehrstufigen Gebläses, d.h. eines, das zwei Arbeitsgebläse und ein stationäres Gebläse dazwischen verwendet, eine verstärkte Luftströmung. Dieses Merkmal verringert in Kombination mit dem nicht-linearen Profil der Gebläseflügel 110 und 148 erheblich, dass Verunreinigungen an den Gebläseflügeln haften. Insbesondere wurde festgestellt, dass in herkömmlichen mehrstufigen Gebläsen Staub und Trümmer an der vorderen Oberfläche 118 oder 156 haften, wenn sich Luft radial nach außen vom Auge 114 oder 152 des Gebläses bewegt. Durch nicht-lineares Verringern der Höhe der Kappen 130 oder 168 in der radial äußeren Richtung wird folglich die Querschnittsfläche der Kanäle 129 und 167 verringert. Die Verringerung der Kanalfläche der vorliegenden Erfindung wird folglich schneller verringert als in einem Gebläse des Standes der Technik. Diese Verringerung der Fläche beschleunigt wiederum das Teilchen. Folglich werden die Teilchen in der Luft schneller als in einem herkömmlichen Gebläse beschleunigt. Da die Luft schneller beschleunigt wird, wenn sie sich radial auswärts bewegt, werden irgendwelche Teilchen oder Verunreinigungen in der Luft aus dem Gebläse ausgestoßen und es wird ihnen keine Gelegenheit gegeben, an der vorderen Oberfläche 118 oder 156 zu haften. Wenn eine solche nicht-lineare Verjüngung bei einer mehrstufigen Arbeitsluftgebläsekonstruktion verwendet wird, wird folglich das Eintreten einer Gebläseverunreinigung erheblich verringert. Dies führt wiederum zu einer verlängerten Gebläse- und Lagerlebensdauer. Insbesondere kann eine ungleichmäßige Verunreinigungsanreicherung oder eine Anreicherung, die plötzlich von den Flügeln losbricht, eine Schwingung verursachen, die die Lagerlebensdauer verschlechtert. Durch Verhindern, dass Verunreinigungen an den Flügeln haften, wird diese Schwingung begrenzt und die Lagerlebensdauer wird verlängert.

Folglich ist zu sehen, dass die Aufgaben der Erfindung durch die vorstehend dargestellte Struktur erfüllt wurden. Obwohl gemäß den Patentstatuten nur die beste Art und das bevorzugte Ausführungsbeispiel im Einzelnen dargestellt und beschrieben wurde, soll es selbstverständlich sein, dass die Erfindung nicht darauf oder dadurch begrenzt ist. Für eine Einschätzung des wahren Schutzbereichs und der Weite der Erfindung sollte folglich auf die folgenden Ansprüche Bezug genommen werden.


Anspruch[de]
Durch einen Motor angetriebene Gebläsebaugruppe mit:

einer Motorbaugruppe;

einem Träger, der mit der Motorbaugruppe gekoppelt ist, wobei der Träger eine Auslassöffnung umfasst;

einer Umhüllungsbaugruppe, die zumindest eine erste Kammer und eine zweite Kammer festlegt und eine Einlassöffnung umfasst, wobei die Umhüllungsbaugruppe so ausgelegt ist, dass sie am Träger aufgenommen ist;

einer Welle, die durch die Motorbaugruppe gedreht wird, wobei sich die Welle durch den Träger und in die Umhüllungsbaugruppe erstreckt;

einem ersten Gebläse, das mit der Welle gekoppelt ist und in der ersten Kammer angeordnet ist; und

einem zweiten Gebläse, das mit der Welle gekoppelt ist und in der zweiten Kammer angeordnet ist, wobei das erste und das zweite Gebläse jeweils eine Vielzahl von gekrümmten Flügeln umfassen, die zwischen einer flachen Scheibe und einer Kappe angeordnet sind, wobei jede Kappe einen nicht-linearen Querschnitt festlegt.
Gebläsebaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Flügel an der Scheibe in einer gekrümmten Sonnenradanordnung angeordnet sind, die sich radial nach außen strahlenförmig ausbreitet. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 1, wobei sich jeder Flügel von der Scheibe zur Kappe erstreckt. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Flügel an der Kappe und der Scheibe befestigt sind. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Umhüllungsbaugruppe ferner umfasst:

mindestens einen ersten Mantel und einen zweiten Mantel mit einem Abstandsträger dazwischen, wobei der erste Mantel eine verjüngte Wand mit demselben Querschnittsprofil wie die Kappe des ersten Gebläses umfasst und der zweite Mantel eine Wand mit demselben Querschnittsprofil wie die Kappe des zweiten Gebläses umfasst.
Gebläsebaugruppe nach Anspruch 5, welche ferner ein stationäres Gebläse umfasst, wobei das stationäre Gebläse mit dem Abstandsträger gekoppelt ist. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 6, wobei das stationäre Gebläse eine Vielzahl von gekrümmten Flügeln und eine Scheibe umfasst, wobei die Flügel zwischen der Scheibe und dem stationären Abstandsträger angeordnet sind. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Kappe des ersten Gebläses eine erste Gebläseöffnung umfasst und die Kappe des zweiten Gebläses eine zweite Gebläseöffnung umfasst und, wenn sich die Welle dreht, Luft durch die erste und die zweite Gebläseöffnung und radial nach außen über die Flügel gesaugt wird. Gebläsebaugruppe, die zu einer Motorbaugruppe mit einer drehbaren Welle gehört, wobei die Gebläsebaugruppe umfasst:

eine Umhüllungsbaugruppe, die einen ersten Mantel und einen zweiten Mantel mit einem Abstandsträger, der dazwischen angeordnet ist, umfasst, wobei der erste Mantel eine verjüngte Wand umfasst und der zweite Mantel eine verjüngte Wand aufweist, wobei die verjüngte Wand des ersten Mantels gekrümmt ist und zu einer verjüngten Wand des zweiten Mantels im wesentlichen identisch ist, wobei die Umhüllungsbaugruppe so ausgelegt ist, dass sie die drehbare Welle aufnimmt;

ein erstes Gebläse, das so ausgelegt ist, dass es mit der Welle gekoppelt ist und benachbart zur verjüngten Wand des ersten Mantels angeordnet ist; und

ein zweites Gebläse, das so ausgelegt ist, dass es mit der Welle gekoppelt ist und benachbart zur verjüngten Wand des zweiten Mantels angeordnet ist, wobei das erste und das zweite Gebläse eine Vielzahl von gekrümmten Flügeln umfassen, die zwischen einer flachen Scheibe und einer Kappe angeordnet sind, wobei jede Kappe gekrümmt ist, so dass sie der Krümmung der benachbarten verjüngten Wand entspricht.
Gebläsebaugruppe nach Anspruch 9, wobei jeder Flügel an der Scheibe in einer gekrümmten Sonnenradanordnung angeordnet ist, die sich radial nach außen strahlenförmig ausbreitet. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 10, wobei sich jeder Flügel von der Scheibe zur Kappe erstreckt. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 10, wobei die Flügel an der Kappe und der Scheibe befestigt sind. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 12, welche ferner umfasst: ein stationäres Gebläse, das mit dem Abstandsträger gekoppelt ist. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 10, wobei das stationäre Gebläse eine Vielzahl von gekrümmten stationären Flügeln und eine stationäre Scheibe umfasst, wobei die stationären Flügel zwischen der stationären Scheibe und dem stationären Abstandsträger angeordnet sind. Gebläsebaugruppe nach Anspruch 10, wobei die Kappe des ersten Gebläses eine erste Öffnung umfasst und die Kappe des zweiten Gebläses eine zweite Öffnung umfasst und, wenn sich die Welle dreht, Luft durch die erste und die zweite Öffnung und radial auswärts über die Flügel gesaugt wird.






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