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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Gebläse und insbesondere ein Radialgebläse und ein Radiallaufrad, das besonders geeignet für ein Radialgebläse ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Radialgebläse umfasst einen Motor und ein Radiallaufrad. Das Radiallaufrad umfasst eine Abdeckung, eine Basis und mehrere Schaufeln, die zwischen der Abdeckung und der Basis angeordnet sind und die Abdeckung mit der Basis verbinden. Die Abdeckung hat einen Einlass als Eingang für einen Luftstrom. Die Enden der Schaufeln, die an die Mitte des Laufrads grenzen, definieren einen Hohlraum, der dem Einlass der Abdeckung zugewandt ist.
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Das Radiallaufrad wird von dem Motor angetrieben. In der Mitte des Laufrads ist ein Unterdruckbereich ausgebildet. Die Luft außerhalb des Gebläses tritt über den Einlass des Laufrades in den Hohlraum ein, strömt dann in die Strömungsdurchgänge, die durch die Schaufeln ausgebildet sind und wird schließlich von dem Laufrad abgeführt.
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Einer der Nachteile der vorliegenden Gestaltung ist, dass die Effizienz des Gebläses niedrig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt davon ein Radialgebläse, umfassend einen elektrischen Motor und ein Radiallaufrad, das von dem Motor angetrieben wird, wobei das Radiallaufrad umfasst: eine Abdeckung, eine Basis, die der Abdeckung entgegengesetzt ist, und mehrere Schaufeln, wobei die Abdeckung einen Einlass hat, die mehreren Schaufeln den Einlass umgeben und sie zwischen der Abdeckung und der Basis angeordnet sind und diese verbinden, wobei Einlasskanten der Enden der Schaufeln, die an die Mitte des Laufrads grenzen, zusammen mit dem Einlass einen Hohlraum definieren, wobei sich das Ausmaß des Hohlraums von der Abdeckung zu der Basis allmählich verringert.
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Vorzugsweise bildet jede Einlasskante mit der Basis einen Winkel γ im Bereich von 55° bis 75° aus. Idealerweise liegt der Winkel γ im Bereich von 62° bis 70°. Vorzugsweise liegt der Winkel γ im Bereich von 65° bis 68°.
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Vorzugsweise umfasst jede Schaufel einen ersten und einen zweiten Bogenabschnitt, welche verschiedene Radien haben, wobei der erste Bogenabschnitt an einem radial inneren Bereich der Schaufel angeordnet und der zweite Bogenabschnitt an einem radial äußeren Bereich der Schaufel angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Radius des zweiten Bogenabschnitts größer als der Radius des ersten Bogenabschnitts.
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Vorzugsweise umfasst das Gebläse ferner einen Diffusor und ein an dem Diffusor montiertes Gehäuse, wobei der Diffusor an dem Motor montiert und zwischen dem Motor und dem Laufrad angeordnet ist, wobei das Laufrad in einer Kammer aufgenommen ist, die durch den Diffusor und das Gehäuse definiert ist, wobei das Gehäuse eine Öffnung hat, die den Einlass des Laufrads zugewandt ist.
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Vorzugsweise hat der Diffusor mehrere Führungsöffnungen und mehrere leicht gebogene Diffundierungsdurchgänge, die sich jeweils von einem äußeren Ende zu einem inneren Ende erstrecken, wobei der von dem Laufrad erzeugte Luftstrom von einer an das Laufrad grenzenden Seite des Diffusors zu der weiteren an den Motor grenzenden Seite des Diffusors durch die Führungsöffnungen fließt, wobei die äußeren Enden der Diffundierungsdurchgänge mit entsprechenden Führungsöffnungen verbunden sind, und die inneren Enden der Diffundierungsdurchgängen miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise hat der Diffusor mehrere Durchgangswände, welche die Diffundierungsdurchgänge bilden, wobei ein Ende von zumindest einer der Durchgangswände, die an die Mitte des Diffusors grenzen, einen Führungsbereich zum Führen des Luftstroms in angrenzenden Diffundierungsdurchgängen an zwei Seiten eines Montagebereichs hat, der den Diffusor mit dem Motor verbindet.
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Vorzugsweise ist das Profil des Führungsbereichs in dem Radialschnitt des Motors regentropfenförmig.
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Vorzugsweise haben die Enden von zwei der Durchgangswände des Diffusors, die an die Mitte des Diffusors grenzen, zwei stromlinienförmige Führungsbereiche, die diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise sieht der Motor einen Ständer vor, der einen Standerkern und Ständerwicklungen umfasst, die um Zähne des Ständerkerns gewickelt sind, wobei die zwei Führungsbereiche jeweils an Lücken zwischen den Ständerwicklungen angeordnet sind, um den Luftstrom in den Diffundierungsdurchgängen zu den Ständerwicklungen zu führen.
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Vorzugsweise hat der Diffusor eine Endwand und eine Seitenwand, die sich von der Endwand zu dem Motor erstreckt, wobei die Durchgangswände und Diffundierungsdurchgänge innerhalb eines Raumes ausgebildet sind, der von der Endwand und der Seitenwand definiert ist, wobei sich axiale Enden der Ständerwicklungen in den Raum erstrecken und an zwei Seiten der Führungsbereiche angeordnet sind.
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Vorzugsweise haben die Seitenwände mehrere schräge Führungsflanken, wobei die Führungsöffnungen an den Enden der Führungsflanken festgelegt sind.
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Vorzugsweise hat jeder der Führungsbereiche eine Montageöffnung zum Aufnehmen eines Verschlusses und zum Befestigen des Diffusors an dem Motor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es wird jetzt eine bevorzugte Ausführungsform beispielhaft anhand der Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren werden identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur auftauchen grundsätzlich mit demselben Bezugszeichen in allen Figuren, in denen sie auftauchen, gekennzeichnet. Abmessungen von Bauteilen und Merkmalen, die in den Figuren gezeigt sind, wurden im Wesentlichen aus Gründen einer bequemen und klaren Darstellung gewählt und sind nicht unbedingt im Maßstab gezeigt. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 zeigt ein Gebläse nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt das Gebläse von 1, wobei das Gehäuse entfernt ist;
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3 zeigt ein Radiallaufrad, das Teil eines Gebläses von 1 ist;
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4 ist eine Teilansicht eines Teils des Laufrads von 3;
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5 ist eine Ansicht des Laufrads von 3, wobei eine Abdeckung entfernt ist;
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6 ist eine Draufsicht auf ein Laufrad von 3, wobei die Abdeckung entfernt ist;
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7 ist eine Ansicht auf eine Laufradseite eines Diffusors, der Teil des Gebläses von 1 ist;
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8 ist eine Ansicht einer Motorseite des Diffusors von 7
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9 ist eine Draufsicht auf die Motorseite des Diffusors von 7;
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10 ist eine Draufsicht auf den Diffusor und übergelagerter Motorteil; und
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11 zeigt das Gebläse von 1, wie es aus einem anderen Winkel zu sehen ist;
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In Bezug auf die 1 und 2 umfasst ein Radialgebläse 20 nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Elektromotor, ein Radiallaufrad 23, das an einer Welle eines Läufers des Motors montiert ist, einen Diffusor 31, der an dem Motor montiert und zwischen dem Motor und dem Laufrad 23 angeordnet ist, und ein Gehäuse 21, das an dem Diffusor 31 montiert ist. Das Laufrad 23 ist in einer Kammer 22 aufgenommen, die von dem Diffusor 31 und dem Gehäuse 21 definiert ist. Das Gehäuse 21 hat eine Öffnung 19, die einem Einlass des Laufrads 23 zugewandt ist.
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In der Ausführungsform ist der Motor ein Universalmotor. Ein Ständer des Motors umfasst einen Ständerkern 41, Ständerwicklungen 44, die um Zähne des Ständerkerns 41 gewickelt sind, eine Endkappe 43, die an dem Ständerkern 41 montiert ist, und eine Bürstenanordnung 45, die auf der Endkappe 43 montiert ist. In dieser Ausführungsform wirkt der Diffusor 31 als eine weitere Endkappe des Motors. Der Diffusor 31 und die Endkappe 43 sind an dem axialen Ende des Ständerkerns montiert. Der Diffusor 31 hat zwei herausstehende Montagebereiche 38, die den Ständerkern 41 lagern. Der Läufer des Motors umfasst eine Welle, einen Kommutator 51, der an der Welle befestigt ist, einen Läuferkern und Läuferwicklungen (nicht gezeigt in den Figuren). Die Welle ist an der Endkappe 43 und dem Diffusor 31 über Lager montiert, so dass sich der Läufer relativ zu dem Ständer drehen kann.
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Der Durchmesser des Diffusors 31 ist leicht größer als der des Laufrads 23. Mehrere Führungslöcher 34a, die an Auslässen des Laufrads 23 grenzen, sind an der Außenseite des Diffusors 31 ausgebildet. Luft, die von den Auslässen des Laufrads 23 ausströmt, strömt von der Laufradseite des Diffusors 31 durch die Führungsöffnungen 34a zu der Motorseite des Diffusors 31.
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In Bezug auf die 3 und 4 umfasst das Laufrad 23 eine Abdeckung 25, eine Basis 24, die der Abdeckung 25 entgegengesetzt ist, und mehrere Schaufeln 26. Die Abdeckung 25 hat einen Einlass 27, der in einer Mitte davon ausgebildet ist und der Öffnung 19 des Gehäuses 21 zugewandt ist. Mehrere Schaufeln 26, die den Einlass umgeben, sind zwischen der Abdeckung 25 und der Basis 24 angeordnet und verbinden diese. Enden der Schaufeln 26, die an die Mitte des Laufrads 23 grenzen, bilden einen Hohlraum 28 zusammen mit dem Einlass des Laufrads 23. Eine Einlasskante 26e des inneren Endes einer jeden Schaufel 26, die an die Mitte des Laufrads grenzt, ist schräg in Bezug auf die Basis 24 des Laufrads 23. Deshalb verringert sich das Ausmaß des Hohlraums allmählich von der Abdeckung 25 zu der Basis 24. Durch diese Konfiguration strömt die Luft in den Hohlraum und dann in die Strömungsdurchgänge, die von den Schaufeln 26 ausgebildet sind, wenn sich das Laufrad 23 dreht. Die Menge an Luft in dem Hohlraum verringert sich allmählich in Richtung der Basis 24. Da die Veränderung der Menge der Luft in dem Hohlraum gleich der Veränderung des Ausmaßes des Hohlraums ist, ist der Luftstrom stabiler und gleichmäßiger.
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Die Einlasskante 26e jeder Schaufel 26 bildet einen Winkel θ mit der Normalen L1 zur Basis 24 aus und bildet einen Winkel γ mit der Endfläche der Basis 24 aus. Die Linie 12 in der Zeichnung stellt die Abbildungsrichtung der Einlasskante 26e zur Basis 24 dar. Da die Normale L1 zur Basis senkrecht auf der Linie 12 steht, ergibt die Summe des Winkels θ und des Winkels γ 90°. Versuche zeigen, dass das Laufrad 23 eine gute Leistung und eine hohe Effizienz hat, wenn der Winkel γ in einem Bereich von 55° bis 75° und der Winkel θ dementsprechend im Bereich von 35° bis 15° ist.
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Vorzugsweise ist der Winkel γ im Bereich von 62° bis 70° und der Winkel θ dementsprechend im Bereich von 28° bis 20°.
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Weiter vorzugsweise ist der Winkel γ im Bereich von 65° bis 68° und der Winkel θ dementsprechend im Bereich von 25° bis 22°.
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In Bezug auf die 5 und 6 sieht jede Schaufel 26 einen ersten Bogenabschnitt 26a und einen zweiten Bogenabschnitt 26b vor, die unterschiedliche Radien haben. Der erste Bogenabschnitt 26a ist an dem radial inneren Ende der Schaufel 26 angrenzend an die Mitte des Laufrads 23 angeordnet und der zweite Bogenabschnitt 26b ist an dem radial äußeren Ende der Klinge 26 entfernt von der Mitte des Laufrads 23 angeordnet. Verglichen mit der üblichen Schaufel mit einem einzigen Bogenabschnitt, haben die Schaufeln 26 in der vorliegenden Erfindung eine bessere Leistung und höhere Effizienz.
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In der Ausführungsform ist der Radius R2 des zweiten Bogenabschnitts 26b größer als der Radius R1 des ersten Bogenabschnitts 26a.
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In Bezug auf die 7 und 8 hat der Diffusor 16 eine Endwand 32 und eine ringförmige Seitenwand 29, die sich von der Endwand 32 zu dem Motor erstreckt. Die Endwand 32 und die Seitenwand 29 bilden einen Hohlraum 30 aus, der dem Motor zugewandt ist. Ein Lager zum Lagern der Welle des Läufers des Motors ist in einer Aussparung in der Mitte der Endwand 32 montiert. Die Seitenwand 29 hat Crimp-Aussparungen 35, die dem Motor zugewandt sind. Während der Montage werden Bereiche des Gehäuses 21 in die Aussparungen 35 gecrimpt (siehe 1). Die Seitenwand hat ferner mehrere Führungsflanken 33, die schräg von der Endfläche der Endwand 32 auf den Motor zu sind, und mehrere Führungsöffnungen 34 am Ende der Führungsflanken 33. Zurückbezogen auf die 1 und 2 grenzt die Endwand 32 des Diffusors 31 an die Basis 24 des Laufrads 23. Die Führungsflanken 33 und die Führungsöffnungen 34 grenzen an die Auslässe des Laufrads 23. Luft, die von den Auslässen des Laufrads 23 ausströmt, strömt in die Führungsöffnungen 34a unter der Führung der Führungsflanken 33.
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In Bezug auf die 8 und 9 sind mehrere leicht gebogene Diffundierungsdurchgänge 34, die äußere Enden und innere Enden haben, in dem Hohlraum des Diffusors 31 ausgebildet. Die äußeren Enden der Diffundierungsdurchgänge 34 sind mit entsprechenden Führungsöffnungen 34a verbunden und die inneren Enden der Diffundierungsdurchgänge 34 sind miteinander verbunden. Deshalb kann Luft, die von dem Laufrad 23 ausströmt, von der Laufradseite des Diffusors 31 zu der Motorseite des Diffusors 31 durch die Führungsöffnungen 34a strömen, dann in die Mitte des Diffusors 31 über die Diffundierungsgänge 34 strömen und in axialer Richtung den Motor durchqueren, um den Motor zu kühlen.
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Der Diffusor 31 hat mehrere Durchgangswände 36 an den Seiten, die an den Motor grenzen, zum Ausbilden der Diffundierungsdurchgänge 34.
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Enden der Durchgangswände 36, die an die Mitte des Laufrads grenzen, sind voneinander beabstandet und definieren einen Raum in der Mitte des Diffusors 31. Das Ende von zumindest einer der Durchgangswände 36 hat einen stromlinienförmigen Führungsbereich 38a zum Führen des Luftstroms in angrenzende Diffundierungsdurchgänge 34 zu zwei Seiten der Führungsbereiche 38a. Das Profil des Führungsbereichs 38a ist im radialen Querschnitt des Motors vorzugsweise regentropfenförmig.
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In Bezug auf die 8 bis 11 sind in dieser Ausführungsform zwei Führungsbereiche 38a an zwei Montagebereichen 38 des Diffusors 31 angeordnet. Die zwei Montagebereiche 38 sind entsprechend an den Enden von zwei Durchgangswänden 36 angeordnet, die an die Mitte des Diffusors 31 grenzen. Die zwei Führungsbereiche 38a sind in Bezug auf die Mitte des Diffusors 31 entgegengesetzt zueinander angeordnet. Axiale Endflächen der Führungsbereiche 38a haben eine Montageaussparung 39 zum Befestigen an den Ständerkern 41 des Motors. Der Ständer des Motors umfasst einen Ständerkern 41 und zwei Ständerwicklungen, die um Zähne des Ständerkerns 31 gewickelt sind. Axiale Enden der zwei Ständerwicklungen erstrecken sich in den Hohlraum des Diffusors 31 und sind an zwei Seiten der Führungsbereiche 38a in Umlaufsrichtung angeordnet. Die zwei Führungsbereiche 38a sind umlaufend zwischen den zwei Ständerwicklungen 44 zum Führen des Luftstroms in den Diffundierungsdurchgängen 34 zu den Ständerwicklungen 44 angeordnet. Der Luftstrom ist somit auf zwei Seiten einer gedachten Linie konzentriert, die die zwei Führungsbereiche 38a verbindet, um die Ständerwicklungen 44 besser zu kühlen. Die Führungsbereiche 38a sind regentropfenförmig, was den Widerstand des Luftstroms reduzieren kann.
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Die zwei Führungsbereiche 38a haben ferner Montageöffnungen 37 zum Montieren des Diffusors an dem Motor. In der Ausführungsform sind die Montageöffnungen 37 in den Montageaussparungen 39 angeordnet. Während der Montage gehen Bolzen oder Schrauben 60 durch die Montageöffnungen der Montageaussparungen 39 und den Ständerkern 41, um sich mit der Endkappe 43 zu verbinden und ebenso um den Diffusor 31, den Standerkern 41 und die Endkappe 43 zusammen zu befestigen.
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In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung wird jedes der Verben „umfassen”, „beinhalten”, „enthalten” und „haben” und Variationen davon, in einem einschließenden Sinn benutzt, um das Vorhandensein des angegebenen Merkmals zu spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein von zusätzlichen Merkmalen auszuschließen.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte es für Fachleute verständlich sein, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Deshalb wird der Kern der Erfindung mit Bezug auf die angefügten Ansprüche festgelegt.
