CN104214134A - 风扇叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装在电动机(1)的转子上的风扇叶轮(3)，其中，所述风扇叶轮(3)具有风扇叶轮轴线(x)和被一同转动的盖件(8)遮盖的风扇叶轮叶片(7)，此外其中，所述风扇叶轮叶片(7)具有沿轴线方向的延伸段。为了尤其在流动技术上进一步改进前述形式的风扇叶轮，在此建议，所述盖件(8)在径向外侧沿轴线(x)的方向遮盖所述风扇叶轮叶片(7)，直至所述风扇叶轮叶片(7)的轴向延伸段的一半或更多。

Description

风扇叶轮

技术领域

本发明涉及一种安装在电动机的转子上的风扇叶轮，其中，所述风扇叶轮具有风扇叶轮轴线和被一同转动的盖件遮盖的风扇叶轮叶片，此外其中，所述风扇叶轮叶片具有沿轴线方向的延伸段。

背景技术

前述类型的风扇叶轮是已知的。这种风扇叶轮优选通过电动机驱动，其中风扇叶轮还优选抗扭地与电动机转子轴相固定。由于所安置的风扇叶轮叶片使得气流经过转动的风扇叶轮，从而尤其用于冷却电动机，还优选尤其当电动机和风扇叶轮安置在例如吸尘器等中时用于形成抽吸气流。风扇叶轮叶片被一起转动的盖件遮盖。这主要用于在风扇叶轮区域内形成适宜的流动方向，由此进一步尤其用于实现径流式风扇。在此空气优选沿轴向，还优选由风扇叶轮中央吸入，在此还优选相应地穿过盖件，并且由于风扇叶轮叶片的安置至少趋向朝径向外侧被导引。

具有这种风扇叶轮的电动机例如由DE 10 2008 014 642 A1公开。

发明内容

对于已知的现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，尤其在流动技术方面进一步改进前述类型的风扇叶轮。

所述技术问题根据第一发明构想由一种按照本发明的风扇叶轮得以解决，在此规定，盖件在径向外侧沿轴线的方向遮盖风扇叶轮叶片，直至风扇叶轮叶片的轴向延伸段的一半或更多。根据该设计方案，尤其在风扇叶轮叶片之间的径向朝外指向的开口区域至少部分径向朝外被遮住，从而在该区域中至少部分地实现空气流和可能由空气流夹带的微粒的转向。盖件相应地由风扇叶轮叶片的轴向遮盖部出发延伸至至少部分径向的遮盖部，由此在优选的设计方案中提供一种盖件，其具有遮盖了风扇叶轮叶片的径向朝外指向的前端边棱的环绕的壁板区域。

在另外优选的设计方案中规定，所述盖件沿空气流入方向或者沿轴线的延伸方向径向遮盖所述风扇叶轮叶片，直至越过所述风扇叶轮叶片在空气流入方向或者轴线的延伸方向上存在的端部。盖件相应地至少在径向外侧包围风扇叶轮叶片的区域内延伸，还优选相对于在沿风扇叶轮的轴向延伸的剖面内至少近似平行于空气流入方向，还近似平行于风扇叶轮的转动轴线。这种盖件的在径向外侧遮盖风扇叶轮叶片的部段还优选与风扇叶轮轴线形成锐角，沿着轴线平行线相应地呈锐角地取向。盖件还优选通过在径向外侧包围风扇叶轮叶片的部段，至少延伸至风扇叶轮叶片的轴向端部、尤其是风扇叶轮叶片的径向朝外优选自由竖立的前端边棱的轴向端部，该端部还优选与通过盖件遮盖的轴向端部相对置。该盖件的部段还优选延伸越过风扇叶轮叶片的尤其自由的前端边棱的轴向端部，还优选也越过支撑风扇叶轮叶片的风扇叶轮的底部部件。

在另外优选的设计方案中，所述风扇叶轮叶片在借助所述盖件的径向遮盖区域中至少在沿轴线方向所具有的长度的一部分上，相对于所述风扇叶轮叶片的径向外端部构造有至所述盖件的内表面的径向自由空间。由此在还优选的设计方案中提供一种间隙区段，尤其是相对于转动轴线在风扇叶轮叶片径向外端部和盖件对面的内表面之间的环绕的间隙区段。通过该间隙使得空气和可能夹带的微粒的流动成为可能，该流动还尤其具有轴向的趋向，还优选至少大概与空气流入方向相同指向。

此外优选的是，在所述风扇叶轮叶片的径向被遮盖区域中，所述盖件沿轴线的方向朝径向外侧扩张地延伸。相应地提供了一种优选在穿过风扇叶轮的竖直截面中的例如锥形的扩张段。在优选空间平行于风扇叶轮的转动轴线延伸的风扇叶轮叶片的自由前端边棱中，在此还优选在前端边棱和面对的盖件内表面之间的间隙之间提供一种例如楔形的扩大部段。

在还优选的设计方案中，径向扩张段在横截面中在轴线长度上与轴线构成不同的夹角。由此还优选的是，在风扇叶轮叶片的径向被遮盖区段中构造的盖件区域被设计为在横截面中呈直线的、与轴线均匀间隔开的，同时，盖件的与之相连接的、优选自由的端部区域相对于轴线形成变化的锐角。该端部区域还优选延伸到风扇叶轮下方、尤其是设计为扩压器的区域中。

所述盖件的径向自由端部区域与轴线优选形成比盖件的中间区域更大的夹角，尤其比在风扇叶轮叶片的径向被遮盖区段内形成的区域更大的夹角。该区域由此优选形成5°至30°、还优选10°至20°的锐角，而盖件的自由端部区域优选形成相对于转动轴线的30°至75°、还优选45°至60°的夹角。

在优选的结构设计中，所述盖件沿轴线的方向超过所述风扇叶轮叶片延伸出一定尺寸，所述尺寸等于所述风扇叶轮叶片的轴向高度的一半或更多，还优选为风扇叶轮叶片在其径向延伸段上的最大轴向高度的一半或更多。优选的是，所述盖件沿轴线的方向超过所述风扇叶轮叶片延伸出最大等于所述风扇叶轮叶片的轴向高度的三倍的尺寸。

此外优选的是，所述盖件的径向自由端部区域在横向于轴线的平面内延伸至所述电动机的电机壳体。在此进一步优选延伸至电机壳体的部分区域，优选如此安置，使得一起转动的盖件至少在沿轴向延伸越过风扇叶轮叶片的区域中在径向外侧进一步被电机壳体的区段遮盖。

在优选的设计方案中，所述盖件的径向自由的端部区域、尤其是盖件沿轴向延伸越过风扇叶轮叶片的端部区域被环形的容纳室如此环绕，使得在所述盖件的内侧上必要时输送的液体被输送到所述容纳室内。可能的被气流夹带的液体微粒或者固体微粒首先尤其由于盖件的结构设计、更确切地说由于产生的离心力，沿着盖件的内侧朝着自由端部区域的方向被导出并且被运送到紧邻该端部区域的容纳室中。端部区域在此能够以与容纳室有较小间隔地终止。在另一个设计方案中规定，端部区域伸入至容纳室内。由于该设计方案实现了尤其将液体微粒从空气流中分离，这些流体微粒至少暂时有利地集中在容纳室中。

可能集中在容纳室中的液体在一个实施例中例如被定期清除。对此优选的是，所述容纳室至少具有沿轴线的方向延伸的排出口。还优选的是，排出口，尤其是排出口的中轴线平行于风扇叶轮的转动轴线地定向延伸。运送到容纳室中的液体或类似物通过该排出口被有利地运走。例如可在排出口上联接一个例如软管形式的排出管线。还优选的是，排出口配属于容纳室的底部，后者在优选的设计方案中在横截面中被设计成沟槽形式。

通过风扇叶轮运行时产生的离心力，液相产生涡流能，该涡流能在优选的设计方案中在环形的容纳室中导致液相相应地输送到该容纳室中。为了在此阻止液相某些情况下在容纳室中多次绕圈，在优选的实施方案中规定，所述排出口配设有分隔构造，所述分隔构造至所述容纳室的外壁或者所述排出口有间隔地朝径向内侧伸出。该分隔构造优选从容纳室径向外侧的环形壁上成型出。通过阻塞壁形式的分隔构造使液相转向排出口。由此阻碍液相多次绕圈，而多次绕圈可能导致涡流能的减少。通过所选的措施可位置无关地使用该系统。

此外优选的是，所述分隔构造在根据所述排出口的中轴线的投影中以悬臂形式在所述排出口内终止。由此在这中投影中，分隔构造优选从排出口的边缘出发超过排出口最大横截面的20％至80％地自由延伸至排出口。

所述盖件优选被固定的电机壳体部段罩住。盖件还优选完全被固定的电机壳体部段罩住，在风扇叶轮运行时相应地转动到隐蔽位置中。在此，电机壳体部段可以与盖件区域共同作用形成闭锁，针对尤其液体进入盖件和电机壳体部段之间。在优选的设计方案中，这通过与盖件和电机壳体部段的迷宫形式的共同作用实现。

在沿横向于轴线观察的所述电动机或电机壳体的被遮盖区域中，所述盖件优选至少与所述电机壳体共同作用在所述电机壳体的上侧和所述盖件的下侧之间形成径向指向的通道。通过该通道，被分离的液相朝着容纳室的方向被导引，该容纳室优选连接着通道。所述通道在此还优选设计为相对于轴线环绕的。盖件的自由端部区域基本伸入该通道中，该端部区域与轴线形成较大的夹角。在横截面中，电机壳体的上侧和盖件的下侧至少近似平行地延伸，从而由此形成的通道在其整个(趋向)径向的长度上具有相同的延伸尺寸。

所述通道的垂直于通道的流经方向所具有的宽度等于所述风扇叶轮叶片径向外侧存在的自由高度的三分之一或更少。还优选的是，所述通道的宽度等于所述风扇叶轮叶片径向外侧存在的自由高度的0.2至1.0倍。在另一设计方案中，如此选择的间隙尺寸(通道的宽度)约等于沿横向于轴向取向的平面观察的通道最大直径的1％至5％、还优选约2％。

所述通道沿流经方向所具有的长度优选等于所述风扇叶轮的在风扇叶轮叶片的自由端部处的直径的0.1至0.3倍、当该直径在风扇叶轮叶片的轴向高度上变化时，则在此必要时参照风扇叶轮的最大直径。在另一设计方案中，由此给定的通道间隙长度约等于相对于轴线的最大通道直径的5％至15％、还优选约9％。

还优选的是，通道长度至少近似等于盖件区域在横截面中的长度，该盖件与轴线形成较大的锐角。

在优选的设计方案中，液相与部分空气流必要时也可由排出口反向于重力地被输送走。该部分空气流来自于通过激活的风扇叶轮生成的总空气流中。部分空气流在此优选达至被吸入的空气量的10％，并且优选通过通道和容纳室被引导至排出口，这优选得益于将液相由容纳室中清除的情况。

以上和以下所示出的范围和值域或多倍范围在公开内容方面也包括所有中间值，尤其以每个尺寸的十分之一的间距，在可能情况下也可以是无尺度的，尤其1.01倍等，一方面用于界定所述范围的下和/或上边界，但备选或附加的还涉及每个范围的一个或多个单独数值的公开内容。

附图说明

以下结合仅示出实施例的附图阐述本发明。在附图中：

图1示出具有局部遮盖地安置在电机壳体内的风扇叶轮的电动机的立体图；

图2示出沿图1中的线II-II剖切所得的剖面图；

图3示出沿图2中的线III-III剖切所得的剖面图；

图4示出大体为图2中区域IV的剖面立体图。

具体实施方式

首先，图1和2示出并说明了一种电动机1，其具有安置在转子轴2上的风扇叶轮3和扩压器4形式的导向级(Leitstufe)。风扇叶轮3抗扭地安置在转子轴2上并且通过该转子轴2进行转动，其中转子轴2抗扭地与电动机1的未示出的转子相连。转子与电动机的未示出的定子共同起作用。扩压器4不可转动地固定在基本容纳电动机1的电机壳体5中。

风扇叶轮3还优选首先具有基本横向于转动轴线x取向的风扇叶轮底部6。该风扇叶轮底部6尤其在中央区域中呈轮毂形地加厚，用于抗扭地连结到转子轴2上。

在风扇叶轮底部6上、尤其背对电动机1构造有风扇叶轮叶片7。该风扇叶轮叶片7还优选尤其在设计风扇叶轮3时由塑料注塑件一件式地且与风扇叶轮底部6材料统一地成型。风扇叶轮叶片7基本从径向内侧朝径向外侧延伸，尤其延伸至风扇叶轮底部6的边缘上，在此还优选在风扇叶轮底部6的俯视图或投影中呈圆周线段形式地弯曲延伸。

风扇叶轮叶片7优选在其径向上的纵向延伸段上具有不变的高度h。该高度h优选等于风扇叶轮直径的约0.1至0.3倍。

风扇叶轮叶片7还优选在背向风扇叶轮底部6的侧面上被盖件8至少遮盖住绝大部分。该盖件8首先具有优选平行或基本平行于风扇叶轮底部6延伸的遮盖段9，在该遮盖段9中的中央留有流入口10。

盖件8抗扭地与风扇叶轮3相连，并在电动机1工作时相应地一起转动。

由遮盖段9出发，盖件8至少沿径向遮盖方向继续延伸至风扇叶轮叶片7的径向外端部，还优选由遮盖段9出发直至越过风扇叶轮底部6的平面。

根据图2的截面图，该径向扩张段11以相对于轴线平行线5°至15°，还优选约10°的锐角α延伸。还优选的是，径向扩张段11由遮盖段9出发延伸直至超出风扇叶轮底部6一定尺寸，该尺寸约等于风扇叶轮叶片高度h的0.5至1倍。在此，径向扩张段11在横截面中由遮盖段9出发径向扩展地延伸至自由端部区域。

径向扩张段11过渡成自由端部区域12。与径向扩张段11一样，该端部区域12在根据图2的横截面中设计为沿直线纵向延伸地，在此还优选相对于轴线平行线形成40°至60°，还优选约45°至50°的角度β。自由端部区域12由径向扩张段11出发朝自由端部的方向径向扩张地延伸。

在横截面中，自由端部区域12的长度1优选等于风扇叶轮叶片高度h的0.8至1.2倍。

与风扇叶轮底部6一样，盖件8设计成与其径向扩张段11和自由端部区域12一起相对于转动轴线x旋转对称的。

尤其自由端部区域12、此外还有径向扩张段11的超出风扇叶轮底部6的部段在优选设计方案中安置成径向遮盖扩压器4的形式，其中，扩压器4也可直接为电机壳体5的一部分。

盖件8的自由端部区域12与电机壳体5或者扩压器4的面向自由端部区域12的径向内侧的表面一起形成相对于转动轴线x的环形的通道13。在此，电机壳体5的面向自由端部区域12的表面优选平行于自由端部区域12朝向内的表面延伸，由此，通道13基本以与角度β相对应的锐角径向向外下降倾斜地延伸。

在此得到的在通道13中的间隙高度或者由此得出的横向于自由端部区域12的纵向延伸段观察的宽度b优选等于通道13的最大直径d的约2％。在根据图2的横截面中看的通道13的长度优选等于自由端部区域12的长度，还优选约为通道13直径d的9％。

通道13被设计为沿着容纳风扇叶轮3的空间的方向径向朝内开放，并且径向外侧向外环绕。在此，通道13连接着环形的、相应环绕的容纳空间14。该容纳空间14的容纳空间底部在横向于转动轴线x延伸的平面中延伸，该平面与遮盖段9的间距比自由端部区域12的环绕的自由边缘距遮盖段9的间距更大。

一方面通过电机壳体5或者扩压器4的边缘、还通过在此优选一件式且材料统一地构成的容纳空间底部15以及还优选通过还优选固定的电机壳体部段16的底脚部段，在横截面中限定出容纳空间14的边界。该电机壳体部段16盆形地罩住风扇叶轮3以及盖件8。该电机壳体部段16还优选也与电机壳体5和/或扩压器4且由此与电动机1抗扭地相连。

电机壳体部段16还优选分别基本(相对内壁)平行于自由端部区域12、径向扩张段11以及遮盖段9延伸、相叠地、其中还优选在盖件8的流入口10的垂直投影中、也在电机壳体部段16中成型有相应的进入口17。

进一步优选的是，在内侧、即面向风扇叶轮3，环绕流入口的边棱实现与盖件8的迷宫式的共同作用。为此，盖件8优选以两个彼此同心延伸的、成型在盖件上侧的肋条18嵌入电机壳体部段16的对应位置的凹槽19中。

在容纳室底部15内还优选设置有排出口20，其具有优选为圆形的开口边棱。

排出口20背向容纳室14过渡成排出通道21。该排出通道21还优选沿转动轴线x的方向、相应与之平行地或者沿着其平行线取向地延伸。

排出通道21在图示中对外部环境开放。可在排出通道21上进一步联接一条软管或类似物。

排出口20还配属有阻拦壁形式的分隔构造22。该分隔构造22优选由容纳室14的径向外侧壁出发，在此以自由端部相对于转动轴线x朝径向内侧伸出，从而自由端部区域与外壁或者与外壁延长段保有径向间隔。从排出口20的投影观察，分隔构造22以悬臂形式终止在排出口20内，还优选大约在排出口中轴线区域内，这适用于排出口20具有优选等于容纳室底部15的径向延伸段尺寸的至少1.5倍的直径的情况。容纳室14的径向外侧壁在此相应地以与转动轴线x不同心的方式延伸(参考图3)。

通过前述的设计方案，在这种风扇中实现优选与位置无关的水分离。这需要较小的结构空间。

在电动机1或者风扇叶轮3运行时，空气通过流入口10趋向沿轴向被吸入并且通过风扇叶轮3趋向朝径向外侧被导引。可能的空气水混合物在此通过风扇叶轮3形成涡流，由此较重的液相通过产生的离心力凝聚在一起转动的盆状的盖件8上，还尤其在径向扩张段11的区域内。

液相通过一起转动的沿流动方向以双圆锥形式径向扩张的区域11被离心分离到容纳室14中，其中，产生的涡流能量用于沿着容纳室14的圆周将液相传输至排出口20。

在此，液相通过在容纳室14内部逆着流动方向取向的分隔构造22转向到排出口20。由此防止液相在容纳室14内部多次绕圈。多次转圈可能导致涡流能量的减少，由此可能损害所期望的系统的位置无关性。

液相带着比例较小的部分空气流(优选小于在流入口10的区域中所有被吸入的空气量的10％)必要时从排出口20反向重力地被输送走。

在通道13中，通过一起转动的盖件8如此保持涡流的高度，从而防止水沿着通道13的电机壳体侧的壁板朝着扩压器4的方向回流。

容纳室14在还优选的设计方案中构造成螺旋形的。此外可在圆周上将多个、如两个、三个、四个或更多排出口20分配给容纳室14，其中，这些排出口20也可相对于转动轴线x径向地定向，此外也优选以切向地定向。

设置在风扇叶轮底部6轴向后方(沿流入方向观察)的设有叶片的扩压器4相对于遮盖段9具有轴向间隔，该间隔约为风扇叶轮直径的0.2倍。也优选设置一个扩压器4和一起转动的盖件8的沿轴向的重叠部，该重叠部优选约为风扇叶轮直径的0.1倍。

附图标记列表

1    电动机

2    转子轴

3    风扇叶轮

4    扩压器

5    电机壳体

6    风扇叶轮底部

7    风扇叶轮叶片

8    盖件

9    遮盖段

10   流入口

11   径向扩张段

12   自由端部区域

13   通道

14   容纳室

15   容纳室底部

16   电机壳体部段

17   进入口

18   肋条

19   凹槽

20   排出口

21   排出通道

22   分隔构造

b    宽度

d    直径

h    高度

l    长度

x    转动轴线

α   角度

β   角度

Claims (10)

1.一种安装在电动机(1)的转子上的风扇叶轮(3)，其中，所述风扇叶轮(3)具有风扇叶轮轴线(x)和被一同转动的盖件(8)遮盖的风扇叶轮叶片(7)，其中，所述风扇叶轮叶片(7)具有沿轴线方向的延伸段，其特征在于，所述盖件(8)在径向外侧沿轴线(x)的方向遮盖所述风扇叶轮叶片(7)达到所述风扇叶轮叶片(7)的轴向延伸段的一半或更多。

2.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述盖件(8)沿空气流入方向或者沿轴线(x)的延伸方向径向遮盖所述风扇叶轮叶片(7)，直至越过所述风扇叶轮叶片(7)在空气流入方向或者轴线(x)的延伸方向上存在的端部。

3.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(7)在借助所述盖件(8)的径向遮盖区域中至少在沿轴线方向所具有的高度(h)的一部分上，相对于所述风扇叶轮叶片(7)的径向外端部构造有至所述盖件(8)的内表面的径向自由空间，和/或优选的是，在所述风扇叶轮叶片(7)的径向被遮盖区域中，所述盖件(8)沿轴线(x)的方向朝径向外侧扩张地延伸。

4.根据权利要求1或3所述的风扇叶轮，其特征在于，径向扩张段(11)在横截面中在轴线(x)长度上与轴线(x)构成不同的夹角(α，β)，和/或优选的是，所述盖件(8)的径向自由端部区域(12)与轴线(x)形成比中间区域更大的夹角(β)。

5.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述盖件(8)沿轴线(x)的方向超过所述风扇叶轮叶片(7)延伸出一定尺寸，所述尺寸等于所述风扇叶轮叶片(7)的轴向高度(h)的一半或更多，和/或优选的是，所述盖件(8)沿轴线(x)的方向超过所述风扇叶轮叶片(7)延伸出一定尺寸，所述尺寸最大等于所述风扇叶轮叶片(7)的轴向高度(h)的三倍。

6.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述盖件(8)的径向自由端部区域(12)在横向于轴线(x)的平面内延伸至所述电动机(1)的电机壳体(5)，和/或优选的是，所述盖件(8)的径向自由的端部区域(12)被环形的容纳室(14)如此环绕，使得在所述盖件(8)的内侧上输送的液体被输送到所述容纳室(14)内。

7.根据权利要求6所述的风扇叶轮，其特征在于，所述容纳室(14)至少具有沿轴线(x)的方向延伸的排出口(20)。

8.根据权利要求6或7所述的风扇叶轮，其特征在于，所述排出口(20)配设有分隔构造(22)，所述分隔构造(22)至所述容纳室(14)的外壁或者所述排出口(20)有间隔地朝径向内侧伸出，和/或优选的是，所述分隔构造(22)在根据所述排出口的中轴线的投影中以悬臂形式在所述排出口(20)内终止。

9.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，所述盖件(8)被固定的电机壳体部段(16)罩住，和/或优选的是，至少在沿横向于轴线(x)观察的所述电动机(1)或电机壳体(5)的被遮盖区域中，所述盖件(8)通过与所述电机壳体(5)共同配合而在所述电机壳体(5)的上侧和所述盖件(8)的下侧之间形成径向指向的通道(13)。

10.根据权利要求9所述的风扇叶轮，其特征在于，所述通道(13)的垂直于所述通道(13)的流经方向所具有的宽度(b)等于所述风扇叶轮叶片(7)径向外侧存在的自由高度(h)的三分之一或更少，和/或优选的是，所述通道(13)的宽度(b)等于所述风扇叶轮叶片(7)径向外侧存在的自由高度(h)的0.2至1.0倍，和/或优选的是，所述通道(13)沿流经方向所具有的长度(1)等于所述风扇叶轮的在风扇叶轮叶片(7)的自由端部处的直径、必要时最大直径的0.1至0.3倍。