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Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung mit einem Lüfter, der ein Lüftergehäuse aufweist, und einer Rahmenstruktur, die das Lüftergehäuse radial umgibt. Das Lüftergehäuse und die Rahmenstruktur sind über eine Ringmembran elastisch miteinander verbunden. Eine solche Lüfteranordnung ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 033 215 A1 bekannt.
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Es gibt zahlreiche Anwendungen, in denen ein Lüfter in einer Rahmenstruktur frei schwingend und körperschallentkoppelt aufgehängt ist, um eine begrenzte räumliche Verlagerung des Lüfters zuzulassen und störende Geräusche zu unterdrücken. Ein Beispiel einer solchen Anwendung ist die Belüftung eines Fahrzeugsitzes, wobei ein oder mehrere Lüfter in der Sitzfläche und/oder der Rückenlehne eingebaut sind. Andere Anwendungen dienen der Belüftung von Geräten und Anlagen, bei denen eine Reduzierung der Geräuschentwicklung gewünscht ist, wie etwa Computern oder Feuchtraumentlüftungen. Mittels der Rahmenstruktur kann der Lüfter in das Innere einer zu belüftenden Einheit, beispielsweise eines Fahrzeugsitzes, eingebaut werden. Die Membran bewirkt eine Entkopplung der durch den Lüfter erzeugten Schwingungen von der Rahmenstruktur und verhindert so die Erzeugung störender Geräusche und Vibrationen. Schwingungen entstehen durch den Antrieb des Lüfterrades, insbesondere bei Last- und Drehzahländerungen, aber auch durch Fremdeinwirkung, z. B. beim Einsitzen in einen Fahrzeugsitz.
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Die in der
DE 10 2004 033 215 A1 vorgeschlagene Lösung zur Entkopplung der Schwingungen verwendet eine Ringmembran, die in axialer Richtung mittig an die Außenseite des Lüfters und die Innenseite der Rahmenstruktur angespritzt ist. Die Membran besteht aus einem Elastomer und weist Ausnehmungen auf, die bei einem Verschluss der Druckseite der Lüfteranordnung eine Rückströmung der von dem Lüfterrad geforderten Luft von der Druckseite zur Saugseite ermöglicht.
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Die Herstellung der bekannten Lüfteranordnungen ist relativ aufwendig; sie erfordert das Anspritzen der Membran an der Außenseite des Lüftergehäuses und der Innenseite der Rahmenstruktur. Dadurch erhöht sich die Zykluszeit für die Herstellung des Lüfters erheblich; ein Spezialwerkzeug ist notwendig. Andererseits wäre auch eine andere Art der Montage der Membran an diesen relativ schlecht zugänglichen Teilen der Lüfteranordnung schwierig.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lüfteranordnung anzugeben, die einen Lüfter frei schwingend und körperschallentkoppelt innerhalb einer Rahmenstruktur hält und die kostengünstig und einfach herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lüfteranordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Lüfteranordnung ist die Membran, welche das Lüftergehäuse mit der Rahmenstruktur verbindet, an einem Stirnende der Rahmenstruktur derart angebracht, dass sie dieses Stirnende der Rahmenstruktur überdeckt. Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Lüfteranordnung von dem Stand der Technik zunächst dadurch, dass die Membran nicht an der Innenseite der Rahmenstruktur montiert werden muss, sondern an dem Stirnende der Rahmenstruktur angebracht wird. Die Membran kann somit beispielsweise einfach in axialer Richtung auf das gut zugängliche Stirnende der Rahmenstruktur aufgeschoben werden. Die erfindungsgemäße Anordnung hat den zusätzlichen Vorteil, dass die axiale Kante der Rahmenstruktur durch die Membran geschützt ist und für die Montage der Rahmenstruktur beispielsweise kein separater Gummidämpfer notwendig ist, wenn die Rahmenstruktur mit ihrem Stirnende gegen Strukturbauteile zu liegen kommt. Dadurch erfüllt die Membran nicht nur die Aufgabe der Körperschallentkopplung zwischen der Rahmenstruktur und dem Lüfter, sondern sie dient auch der Dämpfung von Stößen oder Vibrationen an dem axialen Stirnende der Rahmenstruktur. Dies ist beispielsweise bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lüfteranordnung in einem Fahrzeugsitz vorteilhaft, wo die Lüfteranordnung in der Regel gegen ein Metallrahmen zu liegen kommt.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Membran auch an einer Stirnseite des Lüftergehäuses angebracht, so dass sie über die Stirnseite der Rahmenstruktur und/oder die Stirnseite des Lüftergehäuses in axialer Richtung aufgeschoben werden kann. Dies erlaubt eine besonders einfache Montage mit kurzen Zykluszeiten, im Vergleich zu beispielsweise dem im Stand der Technik praktizierten Anspritzen der Membran, das darüber hinaus spezielle Werkzeuge erfordert. Ein Anspritzen der Membran an das Lüftergehäuse und/oder die Rahmenstruktur ist durch die Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Verbindung der Membran mit dem Lüftergehäuse zu der Verbindung der Membran mit der Rahmenstruktur in axialer Richtung versetzt. Dadurch ergibt sich vorzugsweise ein schräger Verlauf der Membran zwischen der Rahmenstruktur und dem Lüftergehäuse, so dass die Ausdehnung der Membran zwischen Rahmenstruktur und Lüftergehäuse größer ist als die Spaltbreite zwischen Rahmenstruktur und Lüftergehäuse. Dies ergibt einen zusätzlichen Freiheitsgrad für die Einstellung der Dämpfungswirkung der Membran, weil ihre Ausdehnung nicht auf den Abstand zwischen Lüftergehäuse und Rahmenstruktur beschränkt ist. Ferner werden durch eine solche schräge Anordnung der Membran kleinere Spaltbreite zwischen dem Lüftergehäuse und der Rahmenstruktur ohne einen Verlust an Dämpfungswirkung realisierbar. Die Neigung der Membran relativ zur Lüfterachse beträgt in einer Ausführung zwischen 30° und 60°, vorzugsweise ungefähr 45°.
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In einer weiteren Ausführung liegt die Membran an der Außenseite des Lüftergehäuses zumindest teilweise an. Im Bereich der Außenseite des Lüftergehäuses kann sie so ausgebildet sein, dass sie einen Anschlag zur Sicherung des Lüfters gegen Verkippen aufweist. Dieser Anschlag kann beispielsweise durch eine Verdickung der Membran gebildet werden. Auch an der Außenseite der Rahmenstruktur kann die Membran zumindest teilweise anliegen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Membran zwischen der Rahmenstruktur und dem Lüftergehäuse mindestens teilweise gewellt, gestuft oder auf andere Weise profiliert. Auch durch diese Maßnahme kann die Dämpfungswirkung der Membran eingestellt werden. Die Wellung oder Stufung der Membran erlaubt größere Auslenkbewegungen des Lüfters innerhalb der Rahmenstruktur.
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Um eine stabile Verbindung der Membran mit dem Lüftergehäuse und der Rahmenstruktur zu gewährleisten, weist die Membran im Bereich ihrer Verbindung mit diesen Bauteilen vorzugsweise eine größere Dicke auf als in ihren die Rahmenstruktur und das Lüftergehäuse überspannenden Abschnitten. Die Dicke der Membran kann beispielsweise im Bereich der Verbindung mit der Rahmenstruktur und/oder dem Lüftergehäuse das Drei- bis Zehnfache der Dicke der übrigen Membran aufweisen.
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Vorzugsweise ist die Membran ringförmig und über ihrem gesamten Umfang mit der Rahmenstruktur und dem Lüftergehäuse verbunden. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Membran eine oder mehrere Unterbrechungen aufweist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Membran zwischen der Rahmenstruktur und dem Lüftergehäuse Ausnehmungen auf, um für den Fall, dass die Lüfteranordnung auf ihre Druckseite verschlossen wird, eine Rückströmung der Luft von der Druck- zur Saugseite zu erlauben.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Membran nicht nur an einer Stirnseite der Rahmenstruktur, sondern an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten der Rahmenstruktur angebracht. Dies führt zu einer besseren Kippsicherung des Lüfters innerhalb der Rahmenstruktur.
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In einer alternativen Ausführung ist eine zweite Membran vorgesehen, so dass die erste Membran den Lüfter mit einem ersten Stirnende der Rahmenstruktur verbindet und die zweite Membran den Lüfter mit dem anderen Stirnende der Rahmenstruktur verbindet.
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In einer Ausführung der Erfindung hat die Rahmenstruktur eine größere axiale Erstreckung als das Lüftergehäuse, wobei die beiden Stirnenden des Lüftergehäuses innerhalb der Rahmenstruktur zu liegen kommen und der Lüfter dadurch zusätzlich geschützt ist. Zudem entsteht dadurch Raum in axialer Richtung für das Auslenken des Lüftergehäuses innerhalb der Rahmenstruktur.
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Die hier beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung von Bedeutung sein. Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert:
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1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Lüfteranordnung gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung.
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2 zeigt eine Draufsicht auf die Lüfteranordnung der 1.
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3 zeigt eine isometrische Darstellung der Lüfteranordnung der 1 von unten.
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4 zeigt eine isometrische Darstellung der Lüfteranordnung von 1 von oben.
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5a zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Abwandlung der Lüfteranordnung der 1.
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5b zeigt eine Schnittdarstellung durch eine weitere Abwandlung der Lüfteranordnung der 1.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführung der Lüfteranordnung gemäß der Erfindung.
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1 zeigt in geschnittener Darstellung eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Lüfteranordnung. Die Lüfteranordnung umfasst einen Lüfter 10 und eine Rahmenstruktur 12. Der Lüfter 10 hat ein Lüftergehäuse 14, in dem ein Lüfterrad 16 aufgenommen ist. Das Lüfterrad 16 wird über einen Elektromotor 18 angetrieben, der in den Figuren nur schematisch dargestellt ist. Als Antriebsmotor kann beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein anderer Permanentmagnetmotor verwendet werden.
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Die Rahmenstruktur 12 und das Lüftergehäuse 14 weisen koaxiale zylindrische Abschnitte auf, die über eine Ringmembran 20 miteinander verbunden sind. Die Membran 20 ist mit einem Stirnende 12' der Rahmenstruktur sowie mit einem Stirnende 14' des Lüftergehäuses verbunden, indem sie mit verdickten Befestigungskragen 22, 24 in axialer Richtung über diese Stirnenden gestülpt ist. Zur Fixierung der Membran 20 sind in der gezeigten Ausführung an der Außenseite der Rahmenstruktur 12 und des Lüftergehäuses 14 Vorsprünge 26, 28 aus gebildet, die mit den Befestigungskragen 22, 24, in Eingriff kommen.
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Die Membran 20 erstreckt sich von dem Stirnende 12' der Rahmenstruktur zu dem Stirnende 14' des Lüftergehäuses schräg zur Lüfterachse 30, in der gezeigten Ausführung in einem Winkel von ungefähr 45°, wobei abhängig von den Abmessungen des Lüfters und der Rahmenstruktur sowie des Spaltes s und abhängig von der gewünschten Dämpfungswirkung und zulässigen Auslenkung des Lüfters 10 innerhalb der Rahmenstruktur 12 die Membran mit unterschiedlichen Neigungen oder auch in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zur Lüfterachse 30 vorgesehen sein kann. Ein bevorzugter Winkelbereich für die Neigung der Membran 20 liegt zwischen 10° und 70°, noch weiter bevorzugt zwischen 30° und 60°.
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Die Membran 20 ist in ihrem den Spalt s überspannenden Abschnitt gestuft, um die Elastizität und Auslenkbarkeit der Membran weiter zu erhöhen. Anstelle der in 1 gezeigten Ausführung mit Stufen kann auch eine gewellte oder anders profilierte Membran oder eine glatte Membran vorgesehen sein.
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Die Membran besteht vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer und hat in ihrem den Spalts überspannenden Abschnitt beispielsweise eine Dicke von 0,2 mm bis 4 mm, je nach zu erzielender Dämpfung. Im Bereich der Befestigungskragen 22, 24 beträgt die Dicke der Membran das Drei- bis Zehnfache der Dicke der Membran 20 zwischen Lüfter 10 und Rahmenstruktur 12.
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Ein mögliches Material zur Herstellung der Membran ist unter der Bezeichnung SantoprenTM bekannt. Dies ist ein vernetztes thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis (TPE-V), spezieller ein Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (PP/EPDM). Die Shore-Härte des Materials kann einstellbar sein, z. B. im Bereich von Shore A 30 bis 90, um die Auslenkbarkeit und Dämpfungswirkung der Membran 20 zu beeinflussen.
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Die Rahmenstruktur 12 und das Lüftergehäuse 14 können aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
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Wie in 1 gezeigt, überspannt die Membran 20 das Stirnende 12' der Rahmenstruktur 12, so dass der verdickte Befestigungskragen 22 einen Dämpfer oder Puffer an dem Stirnende 12' der Rahmenstruktur 12 bildet. In zahlreichen Anwendungen, beispielsweise in einem Fahrzeugsitz, wird die Lüfteranordnung mit der Rahmenstruktur 12 auf einem Metallrahmen befestigt, so dass erfindungsgemäß die Membran 20 die Zusatzfunktion eines Dämpferelementes zwischen der Rahmenstruktur 12 und diesem Metallrahmen übernimmt. Dadurch erübrigt sich die Verwendung zusätzlicher Gummidämpfer, wie sie im Stand der Technik in der Regel eingesetzt werden.
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Wie ebenfalls aus 1 zu erkennen, ist in der bevorzugten Ausführung die axiale Abmessung des Lüftergehäuses 14 geringer als die der Rahmenstruktur 12, wobei die beiden Stirnenden des Lüftergehäuses 14 axial innerhalb der Rahmenstruktur 12 liegen und somit der Lüfter 10 durch die Rahmenstruktur 12 geschützt ist. Die Membran 20 ist so konfiguriert, dass sie die Auslenkungen des Lüfters 10 in axialer Richtung sowie ein begrenztes Verkippen des Lüfters 10 erlaubt und gleichzeitig sicherstellt, dass der Lüfter 10 nicht aus der Rahmenstruktur 12 herausschwenkt oder gegen diese anschlägt. Dadurch kann eine frei schwingende Lagerung des Lüfters 10 in der Rahmenstruktur 12 erreicht werden.
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Die in 1 gezeigte Lüfteranordnung umfasst ferner ein Abdeckgitter 32, das die Rahmenstruktur 12 an der Luftansaugseite des Lüfters 10 abschließt. in der Figur dargestellt ist ein Axiallüfter 10, wobei die Erfindung auch auf andere Lüfter, beispielsweise Radial- oder Diagonallüfter anwendbar ist.
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Die Membran 20 hat grundsätzlich die Form eines Rings, der an seinem Außenumfang mit der Rahmenstruktur 12 und an seinem Innenumfang mit dem Lüftergehäuse 14 verbunden ist, so dass die Luft frei durch das Abdeckgitter 32, das Lüftergehäuse 14 und die Ringöffnung der Membran 20 strömen können. Um bei einem Verschluss einer der beiden Stirnseiten der Lüfteranordnung, insbesondere der Druckseite, dennoch eine Luftströmung zu ermöglichen, können in der Membran 20 Ausnehmungen (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Ein Verschluss der Druckseite des Lüfters kann beispielsweise bei Einbau in einen Fahrzeugsitz auftreten, wenn ein Passagier Platz nimmt. Grundsätzlich kann die Membran auch von der Form eines Rings abweichen, etwa polygonförmig sein, wobei dies von der Bauart des Lüfters und dem zur Verfügung stehenden Bauraum abhängig ist.
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Die Lüfteranordnung der 1 ist in den 2 bis 4 in Draufsicht bzw. perspektivischen Darstellungen gezeigt, wobei entsprechende Teile mit denselben Bezugzeichen gekennzeichnet und nicht nochmals im Einzelnen beschrieben sind. Insbesondere in 4 ist gut zu erkennen, wie die Membran 20 mit dem Befestigungskragen 22 über das Stirnende des zylindrischen Teils der Rahmenstruktur 12 gestülpt ist. Die Erfindung erlaubt eine unkomplizierte und schnelle Montage der Lüfteranordnung und Positionierung des Lüfters 10 relativ zu der Rahmenstruktur, indem einfach die Membran 20 mit den beiden Befestigungskragen 22, 24 über die Rahmenstruktur 12 und das Lüftergehäuse 14 in axialer Richtung aufgeschoben wird. Eine zusätzliche Sicherung der Membran kann mittels der Vorsprünge 26, 28 an der Außenseite der Rahmenstruktur und des Lüftergehäuses erreicht werden.
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Die 5a und 5b zeigen Schnittdarstellungen durch Abwandlungen der in 1 gezeigten Lüfteranordnung. Entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht nochmals beschrieben.
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Die Ausführung der 5a unterscheidet sich von der Ausführung der 1 durch einen Anschlag 34, der den Lüfter 10 innerhalb der Rahmenstruktur 12 gegen Verkippen sichert. Der Anschlag 34 ist in der gezeigten Ausführung als eine Verdickung oder ein Vorsprung des Befestigungskragens 24' ausgebildet, durch die eine mögliche Kippbewegung des Lüfters 10 innerhalb der Rahmenstruktur 12 begrenzt und abgefedert wird. Der Anschlag 34 kann die Form eines umlaufenden Rings haben oder durch einzelne um den Umfang des Befestigungskragens angeordnete Vorsprünge gebildet sein. Im Übrigen gilt das oben in Bezug auf 1 Gesagte.
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In der Ausführung der 5b ist der Befestigungskragen 36, der die Membran 20 mit dem Lüftergehäuse 14 verbindet verlängert und stellt dadurch ebenfalls eine gewisse Verkippsicherung für den Lüfter 10 bereit. Darüber hinaus schützt der verlängerte Befestigungskragen 24'' den Lüfter 10 gegen Stöße und erhöht die Haftreibung zwischen dem Befestigungskragen 24'' der Membran und der Außenseite des Lüftergehäuses 14. Im Übrigen gilt das oben mit Bezug auf 1 Gesagte.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüfteranordnung ist in 6 in Schnittdarstellung gezeigt. Korrespondierende Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in den bereits beschriebenen Ausführungsformen. Die Ausführung der 6 unterscheidet sich von den bereits beschriebenen Ausführungsformen in der Ausgestaltung der Membran 20. In der Ausführung der 6 ist die Membran 20 zusätzlich zu ihrer Befestigung an dem Stirnende 12' der Rahmenstruktur 12, mittels des Befestigungskragens 22, auch an dem gegenüberliegenden Stirnende 12'' der Rahmenstruktur verankert. Hierzu weist der Befestigungskragen 24''' einen Fortsatz in Form einer weiteren dünnen Ringmembran 38 auf, die in einem Verbindungsprofil 40 endet. Das Verbindungsprofil 40 kommt in der gezeigten Ausführung mit einem Vorsprung 42 an der Innenseite der Rahmenstruktur 12 in Eingriff. Durch den so gebildeten Fortsatz der Membran 20 kann ein Verkippen des Lüfters 10 ausgeschlossen werden. Ferner wird durch die Ringmembran 38 eine zusätzliche Stoß- und Vibrationsdämpfung erreicht. Auch in der Ausführung der 6 kann die Membran 20 in axialer Richtung auf die Rahmenstruktur 12 und das Lüftergehäuse 14 aufgeschoben werden, wobei zusätzlich das Befestigungsprofil 40 über den Vorsprung 42 geschoben wird. Im Übrigen gilt das oben mit Bezug auf 1 Gesagte.
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Erfindungsgemäß sind somit das Lüftergehäuse 14 und der Rahmen 12 über ihren gesamten Umfang elastisch miteinander verbunden. Schwingungen des Lüfters werden durch die Membran 20 gedämpft und können sich nicht oder nur stark reduziert auf die Rahmenstruktur fortpflanzen. Die Stärke der Schwingungsdämpfung kann durch Wahl des Membranmaterials, die Membrandicke, Membrangröße und -form eingestellt werden. Insbesondere kann die Shore-Härte des Materials eingestellt werden, die Membran kann mit unterschiedlichen Neigungen zwischen Lüftergehäuse und Rahmenstruktur angeordnet sein und die Membran kann glatt oder strukturiert sein. Die Membran ist im Bereich des Spaltes zwischen dem Lüftergehäuse und der Rahmenstruktur jedenfalls so dünn, dass der Lüfter sich gegenüber der Rahmenstruktur bewegen kann. In den Verbindungsbereichen ist die Membran dicker, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lüfter
- 12
- Rahmenstruktur
- 14
- Lüftergehäuse
- 12', 12''
- Stirnenden der Rahmenstruktur
- 14'
- Stirnende des Lüftergehäuses
- 16
- Lüfterrad
- 18
- Elektromotor
- 20
- Membran
- 22
- Befestigungskragen
- 24, 24', 24'', 24'''
- Befestigungskragen
- 26, 28
- Vorsprünge
- 30
- Lüfterachse
- 32
- Abdeckgitter
- 34
- Anschlag
- 38
- Ringmembran
- 40
- Verbindungsprofil
- 42
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004033215 A1 [0001, 0003]
