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Technisches Gebiet
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Radialgebläse mit einem topfartigen Gehäuse, welches eine axial angeordnete erste Öffnung und eine radial angeordnete zweite Öffnung aufweist, mit einer der ersten Öffnung im Wesentlichen gegenüberliegenden Stirnwand, mit einem Antriebsmotor, und einem aus einem Nabentopf und aus einer Mehrzahl von am äußeren Umfang des Nabentopfes angeordneten, axial ausgerichteten Schaufeln gebildeten Lüfterrad, wobei das Lüfterrad auf einer Antriebswelle, welche axial entlang des Gehäuses verläuft, drehbar gelagert ist, wobei die Stirnwand eine Ausnehmung aufweist, welche von der Antriebswelle und/oder dem Motor durchdrungen ist.
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Stand der Technik
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In Belüftungseinrichtungen und insbesondere in Klimaanalgen werden regelmäßig Radialgebläse eingesetzt. Radialgebläse werden dabei dazu verwendet einen Luftstrom in einer axialen Richtung anzusaugen und in einer radialen Richtung abzublasen. Ein Luftstrom kann durch ein Radialgebläse beschleunigt und umgelenkt werden.
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Radialgebläse weisen hierzu eine Nabe auf, welche auf einer von einem Motor antreibbaren Achse gelagert ist. Die Nabe weist weiterhin an ihrem Umfang verteilt eine Vielzahl von Schaufeln auf, die in axialer Richtung angeordnet sind.
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Die Nabe mit den axialen Schaufeln ist dabei in einem topfartigen Gehäuse angeordnet, welches an einem seiner axialen Enden eine Öffnung aufweist, welche die Nabe vollständig aufnehmen kann. Am anderen axialen Ende weist das Gehäuse eine Stirnwand auf, an oder in welcher der Motor angeordnet ist. Weiterhin weißt das topfartige Gehäuse eine radial angeordnete Öffnung auf, in welche die Luft abgeblasen wird.
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Die Nabe mit ihren Schaufeln rotiert dabei, angetrieben von dem Motor, innerhalb des Gehäuses und bildet dabei einen Luftspalt in radialer Richtung zu den Seitenwandungen des Gehäuses aus und einen weiteren Luftspalt in axialer Richtung zu der das Gehäuse abschließenden Stirnwand.
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Um den Antriebsmotor zu kühlen, muss dem Motor ein Kühlluftstrom zugeführt werden. Nach dem Stand der Technik sind hierzu unterschiedliche Vorgehensweisen bekannt.
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So offenbart etwa die
KR 20070115036 A einen seitlich an der radialen Begrenzung des Gehäuses verlaufenden Kanal, über welchen Kühlluft von unten an den Motor herangeführt werden kann.
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Die
DE 2005 021 856 U1 offenbart eine seitlich aus dem Gehäuse abgeleitete Kühlluftzufuhr für den Motor. Hierbei wird die Kühlluft über den Spalt angesaugt, welcher sich zwischen den Schaufeln und der Stirnwand ergibt. Die Kühlluft wird über den seitlich angeordneten Kanal unter den Motor geführt und umströmt den Motor dort oder strömt durch Öffnungen im Motor nach oben.
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Die erwärmte Luft sammelt sich unter der Nabe und strömt durch Öffnungen in der Nabe aus dem Bereich zwischen Nabe und Motor aus.
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In einer alternativen Variante ist ein zusätzlicher Kanal vorgesehen, der Kühlluft von unten an den Motor zuführt. Die Kühlluft wird dabei von außen in das Gehäuse geführt. Der Motor wird ebenfalls umströmt oder durchströmt, wonach sich die erwärmte Luft zwischen der Nabe und dem Motor sammelt. Die erwärmte Luft strömt sodann zwischen dem Spalt, welcher zwischen der Stirnwand und den Schaufeln ausgebildet ist, in die radiale Öffnung des Gehäuses.
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Zur Unterstützung dieser Luftströmung aus dem Bereich zwischen der Nabe und dem Motor hinaus, weist die Nabe auch an ihrer Unterseite Schaufelelemente auf. Diese verringern den Luftspalt zwischen Nabe und Stirnwand.
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Nachteilig an den Lösungen nach dem Stand der Technik ist insbesondere, dass durch Öffnungen in der Nabe, oder das Ausführen der Nabe im Speichendesign, akustische Störgeräusche entstehen, welche den akustischen Komfort des Systems negativ beeinflussen. Weiterhin entstehen außerdem durch das Durchströmen des Spaltes, welcher sich zwischen dem Motor und dem Gehäuse ergibt Störgeräusche. Es entstehen bandartige Überhöhungen, die den akustischen Komfort negativ beeinflussen.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Radialgebläse bereitzustellen, welches hinsichtlich seiner akustischen Eigenschaften besonders vorteilhaft ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Radialgebläse mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Radialgebläse mit einem topfartigen Gehäuse, welches eine axial angeordnete erste Öffnung und eine radial angeordnete zweite Öffnung aufweist, mit einer der axialen Öffnung im Wesentlichen gegenüberliegende Stirnwand, mit einem Antriebsmotor, und einem aus einem Nabentopf und aus einer Mehrzahl von am äußeren Umfang des Nabentopfes angeordneten, axial ausgerichteten Schaufeln gebildeten Lüfterrad, wobei das Lüfterrad auf einer Antriebswelle, welche axial entlang des Gehäuses verläuft, drehbar gelagert ist, wobei die Stirnwand eine Ausnehmung aufweist, welche von der Antriebswelle und/oder dem Motor durchdrungen ist, wobei die Stirnwand eine radial umlaufende Trennwand aufweist, welche zwischen dem Nabentopf und dem Motor verläuft und an ihrem freistehenden Endbereich einen umlaufenden Spalt zur Antriebswelle ausbildet.
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Die Trennwand zwischen dem Nabentopf und dem Motor sorgt für eine geführte Luftströmung der erwärmten Kühlluft, welche durch den Motor und am Motor vorbei in den Bereich unter dem Nabentopf eintritt. Durch diese Führung der Kühlluft, wird der Anteil an Störgeräuschen, die im Betrieb des Radialgebläses entstehen, deutlich reduziert. Dies beruht unter anderem darauf, dass durch die Trennwand der akustische Resonanzraum zwischen Nabentopf und Motor reduziert wird.
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Die Trennwand ist radial vollständig umlaufend ausgebildet und führt von der Stirnwand, auf der sie fußt, hin zur Antriebswelle. Zur Antriebswelle bildet die Trennwand einen umlaufenden Spaltbereich aus, der Relativbewegungen des Motors, welche sich auf die Antriebswelle übertragen, ausgleicht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass der Motor von einem Kühlluftstrom umströmbar und/oder durchströmbar ist.
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Um genügend Wärme vom Motor abzuführen, wird dieser mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt. Dabei kann der Motor wahlweise nur umströmt, nur durchströmt oder in einer Mischform umströmt und durchströmt werden. Um eine Durchströmung des Motors zu realisieren, weist der Motor Öffnungen auf, die eine Durchströmung erlauben.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Kühlluftstrom durch einen Spalt, der zwischen dem Motor und der Stirnwand gebildet ist und/oder durch Öffnungen im Motor in den Bereich zwischen Nabentopf und Motor strömbar ist.
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Die vom Motor erwärmte Kühlluft muss vom Motor weggeführt werden, damit eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Hierzu weist der Motor entweder Öffnungen auf, die im Wesentlichen nach oben in Richtung des Nabentopfes gerichtet sind oder es ist zwischen dem Motor und der Stirnwand ein zumindest teilweise umlaufender Spalt ausgebildet, durch welchen die erwärmte Kühlluft nach oben in den Bereich unter den Nabentopf strömen kann. Ebenfalls ist eine Mischform der beiden Alternativen möglich, wobei der Motor nach oben gerichtete Öffnungen aufweist und gleichzeitig ein Spalt zwischen Motor und Stirnwand ausgebildet ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Nabentopf vollflächig geschlossen ist.
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Ein vollflächig geschlossener Nabentopf bringt den Vorteil mit sich, dass die Entstehung von akustischen Störgeräuschen reduziert wird, im Vergleich zu einem mit Öffnungen versehenen Nabentopf. Zusätzlich wird eine ungewollte Vermischung der unter den Nabentopf strömenden Kühlluft und dem axial von oben angesaugten Luftstrom verhindert.
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Der vollflächig geschlossene Nabentopf ermöglicht eine gezieltere Führung des Kühlluftstroms im Bereich unterhalb des Nabentopfes. Auch wird der Motor durch einen geschlossenen Nabentopf vor eindringendem Wasser und Schmutzpartikeln geschützt, welche im angesaugten Luftstrom enthalten sein können.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Trennwand am Rande der Ausnehmung der Stirnwand angeordnet ist.
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Die Anordnung der Trennwand am Rande der Ausnehmung ist vorteilhaft, da dadurch sichergestellt ist, dass der gesamte Spaltbereich, welcher sich zwischen dem Motor und der Stirnwand ergibt, von der Trennwand überdeckt wird. Eine Anordnung der Trennwand weiter weg vom Rand der Ausnehmung könnte dazu führen, dass unter der Trennwand, zwischen Trennwand und Stirnwand, nicht durchströmte Bereiche entstehen die zu einer Stauung der erwärmten Kühlluft führen konnten.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Trennwand einen ersten axial verlaufenden Bereich aufweist, welcher in einen zur Antriebswelle geneigten zweiten Bereich übergeht, welcher in einen axial verlaufenden dritten Bereich übergeht.
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Die Trennwand ermöglicht durch eine solche Gestaltung, eine freie Strömung der erwärmten Kühlluft im Bereich unterhalb der Trennwand. Außerdem sind durch eine solche Ausgestaltung Kollisionen mit dem Nabentopf vermieden.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Übergänge zwischen den Bereichen der Trennwand durch welche, kantenfreie Radien gebildet sind.
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Durch einen weichen, kantenfreien Übergang der einzelnen Bereiche ineinander, kann eine besonders strömungsgünstige Gestaltung der Trennwand erreicht werden. Dadurch kann die erwärmte Kühlluft frei von Verwirbelungen entlang der Trennwand strömen. Dies ist insbesondere für die Vermeidung von akustischen Störungen vorteilhaft.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn auf der der Stirnwand zugewandten Seite des Nabentopfes axial ausgerichtete Hilfsschaufeln angeordnet sind.
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Die Hilfsschaufeln, welche als Verlängerung der axial angeordneten Schaufeln, an der Unterseite des Nabentopfes angeordnet sind, helfen die erwärmte Kühlluft, welche entlang der Trennwand strömt, besser aus dem Bereich unter dem Nabentopf abzuführen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Radialgebläse, mit einer zwischen dem Motor und der Nabe verlaufenden Trennwand, und einem Kühlluftkanal, welcher dem Motor die Kühlluft seitlich zuführt, und
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2 eine weitere Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Radialgebläses, mit einer alternativen Gestaltung der Trennwand und einem Kühlluftkanal, welcher dem Motor die Kühlluft von unten zuführt.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt einen Schnitt durch ein Radialgebläse 1. Das Radialgebläse 1 ist spiegelsymmetrisch zur entlang der Antriebswelle 3 verlaufenden Achse aufgebaut. Der einzige Unterschied kann der Abströmkanal 5 sein, welcher auf der nicht dargestellten Hälfte des Radialgebläses 1 nicht vorhanden sein muss.
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Das Radialgebläse 1 besteht im Wesentlichen aus einem topfartigen Gehäuse 6, welches im Wesentlichen eine axiale Öffnung 14 aufweist und eine radiale Öffnung 15. Der axialen Öffnung 14 im Wesentlichen gegenüber angeordnet ist eine Stirnwand 7. Die Stirnwand 7 weist eine Ausnehmung 16 auf.
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Im Gehäuse 6 angeordnet ist ein Nabentopf 2, welcher an einer Antriebswelle 3 drehbar gelagert ist. Der Nabentopf 2 bildet zusammen mit den Schaufeln 4, welche in axialer Richtung des Gehäuses 6, am äußeren Umfang des Nabentopfes 2 angeordnet sind, ein Lüfterrad.
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Das Lüfterrad ist auf der Antriebswelle 3 drehbar gelagert und kann durch die Antriebswelle 3 angetrieben werden.
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Der Nabentopf 2 der 1, sowie der in der 2 gezeigte Nabentopf 21, sind vorzugsweise vollflächig geschlossen. Das heißt, sie weisen keine Öffnungen auf, über welche der über dem Nabentopf 2, 21 liegende Bereich mit dem darunter liegenden Bereich in Verbindung steht. Dies stellt nur eine bevorzugte Ausführungsform dar. Alternativ können auch Nabentöpfe 2, 21 mit Öffnungen vorgesehen werden.
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Die vom Radialgebläse 1 angesaugte Luft strömt axial durch die axiale Öffnung 14 in das Gehäuse 6 ein und wird über die rotierenden Schaufeln 4 umgelenkt und verlässt das Lüfterrad im Wesentlichen radial in Richtung des Abströmkanals 5.
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Die Stirnwand 7 ist an ihrer Ausnehmung 16 von einem Motor 11 durchdrungen. Der Motor 11 ist dabei an der Stirnwand 7 oder über einem Motorhalter am Gehäuse 6 befestigt.
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Unterhalb der Stirnwand 7 ist ein Kühlluftkanal 9 angeordnet, welcher dazu vorgesehen ist, einen Kühlluftstrom 13 an den im Radialgebläse 1 verbauten Motor 11 zu leiten. Der Kühlluftkanal 9 ist in der 1 am äußeren Radius des Gehäuses 6 angeordnet. Er ist so aufgebaut, dass ein Kühlluftstrom aus dem Kühlluftkanal 9 an die seitlichen Flächen des Motors 11 und an die Unterseite des Motors 11 geleitet wird.
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In alternativen Ausführungen kann der Kühlluftkanal 9 auch eine andere Gestalt aufweisen und ebenfalls relativ zum Gehäuse 6 abweichend positioniert sein. Es kann beispielsweise eine direkte Anströmung des Motors von unten vorgesehen sein.
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Der Motor 11 weist Öffnungen 17 auf, durch welche der Motor 11 von dem Kühlluftstrom 13 durchströmt werden kann. Weiterhin ist zwischen der Stirnwand 7 und dem Motor 11 ein umlaufender Spalt 10 ausgebildet. Durch diesen Spalt 10 kann der Kühlluftstrom 13 ebenfalls am Motor 11 vorbeiströmen.
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Der Kühlluftstrom 13 nimmt Wärme, die im Betrieb durch den Motor 11 entsteht, auf und leitet diese Wärme in Strömungsrichtung ab.
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Am Rande der Ausnehmung 16 weist die Stirnwand 7 eine Trennwand 12 auf. Diese Trennwand 12 ist dabei so gestaltet, dass der erste Bereich der Trennwand 12, welcher am Rande der Ausnehmung 16 angeordnet ist, in einer axialen Richtung sich in Richtung des Nabentopfes 2 erstreckt. Die Trennwand 12 geht sodann in einen zweiten Bereich über, welcher in einem zur Antriebswelle 3 geneigten Winkel durch den Bereich zwischen dem Nabentopf 2 und dem Motor 11 verläuft. Der dritte Bereich der Trennwand 12 ist dann axial im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle 3 ausgerichtet.
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Die Trennwand 12 teilt damit den Raum unterhalb des Nabentopfes 2 in zwei Bereiche auf. Dies dient zum einen der Reduzierung des sich unter dem Nabentopf bildenden Resonanzraumes und zum anderen der besseren Führung des Kühlluftstroms 13 im Bereich unterhalb des Nabentopfes 2.
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Der Kühlluftstrom 13 strömt an der Unterseite der Trennwand 12 entlang in Richtung der Antriebswelle 3 und tritt dort in den oberen Bereich oberhalb der Trennwand 12 ein. Dort wird der Kühlluftstrom 13 umgelenkt und strömt an der Unterseite des Nabentopfes 2 zum Spalt 8, welcher zwischen den Schaufeln 4 und der Stirnwand 7 gebildet ist. Schließlich strömt die Kühlluft entlang des Abströmkanals 5 aus dem Radialgebläse 1.
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Die in 1 gezeigte Trennwand 12 weist jeweils an den Übergängen zwischen ihren einzelnen Teilbereichen weiche Radien auf, die es ermöglichen, dass der Kühlluftstrom 13 ohne das Auftreten von Verwirbelungen an der Trennwand 12 entlang strömt.
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Die Trennwand 12 ist so gestaltet, dass sie den Spalt 10 zwischen dem Motor 11 und der Stirnwand 7 vollständig überdeckt, so dass eine direkte Strömung des Kühlluftstroms 13 hin zum Spalt 8 unterbunden wird.
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Die Trennwand 12 ist in 1 als rotationssymmetrisches Element ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen ist auch eine abweichende Ausbildung vorsehbar, etwa um den Kühlluftstrom 13 gezielter dem Abströmkanal 5 zuzuführen.
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Das in 1 gezeigte Durchströmungsprinzip des Kühlluftstroms 13 kann in alternativen Ausführungen auch abweichen. So ist beispielsweise auch eine Kühlung des Motors 11 nur durch eine Umströmung durch den Spalt 10 vorsehbar, aber auch eine Kühlung nur durch die Öffnungen 17 im Motor 11.
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Die 2 zeigt eine alternative Ausführung eines Radialgebläses 20. Wie in 1 ist auch in 2 das Radialgebläse 20, nur zur Hälfte dargestellt. Es ist ebenfalls im Wesentlichen symmetrisch zur Achse entlang der Antriebswelle 22 aufgebaut. Die Ausbildung des Abströmkanals 26 auf der nicht gezeigten Hälfte kann abweichen.
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Das Gehäuse 24 weist ebenfalls eine axiale Öffnung 34 auf sowie eine radiale Öffnung 25. Der axialen Öffnungen 34 ist im Wesentlichen die Stirnwand 27 gegenüberliegend. Die Stirnwand 27 weist eine Ausnehmung 36 auf, welche von einem Motor 31 durchdrungen ist.
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Das Lüfterrad ist in der 2 durch den Nabentopf 21 gebildet, welcher an seinem äußeren Umfang eine Vielzahl von Schaufeln 23 aufweist, welche im Gehäuse axial ausgerichtet sind. Der Nabentopf 21 ist auf der Antriebswelle 22 drehbar gelagert.
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Die Antriebswelle 22 ist von dem Motor 31 angetrieben, welcher die Ausnehmung 36 durchdringt. Zwischen der Stirnwand 27 und den Schaufeln 23 ist ein Spalt 28 ausgebildet. Zwischen dem Motor 31 und der Stirnwand 27 ist der Spalt 29 ausgebildet.
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Die vom Radialgebläse 20 angesaugte Luft strömt axial durch die axiale Öffnung 34 in das Gehäuse 24 ein und wird über die rotierenden Schaufeln 23 umgelenkt und verlässt das Lüfterrad im Wesentlichen radial in Richtung des Abströmkanals 26.
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Die Stirnwand 27 weist in 2 eine Trennwand 32 auf, welche am Rande der Ausnehmung 36 angeordnet ist. Im Unterschied zur 1 ist die Trennwand 32 nun mit kantigen Übergängen zwischen ihren einzelnen Bereichen ausgebildet. Sie stellt damit eine alternative Ausführungsform zur Trennwand 12 der 1 dar.
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Der Motor 31 wird in der 2 durch einen Kühlluftstrom 33 gekühlt, welcher durch einen Kühlluftkanal 30 zum Motor 31 geführt wird. Dazu ist der Kühlluftkanal 30 unterhalb des Motors 31 angeordnet und führt dem Motor 31 Kühlluft von außerhalb des Gehäuses 24 zu.
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Der Kühlluftstrom 33 unterteilt sich in der 2 in einen Teilbereich, welcher den Spalt 29 durchströmt und einen Teilbereich, welcher durch die Öffnung 35 durch den Motor 31 strömt. Der durch den Motor 31 erwärmte Kühlluftstrom 33 strömt an der Unterseite der Trennwand 32 in Richtung der Antriebswelle 22 und dort unterhalb des Nabentopfes 21 in Richtung des Spaltes 28 und strömt letztlich über den Spalt 28, welcher sich zwischen den Schaufeln 23 und der Stirnwand 27 ergibt, in den Abströmkanal 26.
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In alternativen Ausführungsbeispielen können an der Unterseite des Nabentopfes 2, 21 der 1 und 2 Hilfsschaufeln vorgesehen sein, welche den Kühlluftstrom 13, 33 aus dem Bereich zwischen dem Nabentopf 2, 21 heraus in Richtung des Abströmkanals 5, 26 beschleunigen. Diese Hilfsschaufeln sind dann ebenfalls axial ausgerichtet und ragen von der Unterseite des Nabentopfes 2, 21 in den Spalt 8, 28 zwischen den Schaufeln 4, 23 und der Stirnwand 7, 27 hinein.
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Die in den 1 und 2 gezeigte Zuführung des Kühlluftstrom 13, 33 an den Motor 11, 31 ist als exemplarisch zu verstehen. Sie weist keinen beschränkenden Charakter auf. Ebenfalls ist die Ausgestaltung des Lüfterrades, welches aus den Nabentöpfen 2 bzw. 21 und den Schaufeln 4 bzw. 23 gebildet ist, eine exemplarische Darstellung und beschränkt die Erfindung nicht auf eine der gezeigten Ausführungsformen. Auch der Aufbau des Gehäuses hinsichtlich des Abströmkanals 5 bzw. 26 ist hier beispielhaft und schließt alternative Lösungen nicht aus.
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Wesentlich für die Erfindung ist die Anordnung der Trennwände 12 bzw. 32 in dem sich unter dem Nabentopf 2, 21 ergebenden Raum, so dass der jeweils gezeigte Spalt 10, 29 zwischen dem Motor 11, 31 und der Stirnwand 7, 27 vollständig überdeckt ist. Auch die Öffnungen 17, 35 des Motors 11, 31 sollen von der Trennwand 12, 32 vollständig überdeckt sein, um eine unkontrollierte Kühlluftströmung 13, 33 zu vermeiden.
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Die Trennwand 12, 32 verkleinert den Resonanzraum, was hinsichtlich des Entstehens von akustischen Störgeräuschen vorteilhaft ist. Bei der Gestaltung der Trennwand 12, 32 ist darauf zu achten, den Kühlluftstrom 13, 33 nicht unnötig zu behindern und einen zu hohen Druckabfall zu erzeugen. Die Kühlleistung des Gesamtsystems soll durch die Trennwand 12, 32 nur möglichst geringfügig beeinträchtigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 20070115036 A [0007]
- DE 2005021856 U1 [0008]
