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Die Erfindung betrifft einen Motorlüfter und die Verwendung eines Motorlüfters.
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Motorlüfter der in Rede stehenden Art weisen ein Flügelrad auf. Das Flügelrad wird durch einen - in der Regel elektrischen - Antrieb in Rotation versetzt. Der Antrieb ist hierbei in einem Antriebsgehäuse angeordnet. Das Flügelrad dient bei einem derartigen Motorlüfter zur Förderung eines Luftstroms, der durch das Flügelrad zunächst angesaugt wird. Der vom Flügelrad angesaugte Luftstrom wird hierbei, bevor er das Flügelrad erreicht, an zumindest einem Teil des Antriebsgehäuses entlanggeführt.
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Ein Problem bei dem Betrieb derartiger Motorlüfter ist es, dass bei ungünstigen Umgebungsbedingungen Verschmutzungen in einen Spalt, der zwischen dem Flügelrad und dem Antriebsgehäuse ausgebildet ist, eindringen können. Derartige Verschmutzungen können die Drehungen des Flügelrads des Motorlüfters behindern. Die durch die entstehende Reibung erzeugte Schwergängigkeit kann insbesondere zur thermischen Überlastung des Motors führen. Im ungünstigsten Fall führt dies zum Ausfall des Motorlüfters, was gegebenenfalls mit weiteren Folgeschäden aufgrund eines Ausfalls einer Lüftung zusammenhängen kann.
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Nach dem Stand der Technik wird das Problem durch eine regelmäßige Wartung bzw. Reinigung der Motorlüfter gelöst. Dies ist jedoch arbeitsintensiv und damit auch kostenintensiv. Darüber hinaus können Stillstandszeiten verursacht werden.
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Eine Abdichtung des Spalts zwischen dem rotierenden Flügelrad und dem stillstehenden Motorgehäuse führt in der Regel nicht zu befriedigenden Ergebnissen, da die Drehung des Flügelrads in derartigen Fällen bereits durch die Dichtung selbst behindert wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Motorlüfter und eine Verwendung eines Motorlüfters aufzuzeigen, bei denen die vorstehend geschilderten Probleme nicht oder zumindest in vermindertem Umfang auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Motorlüfter und die Verwendung eines Motorlüfters mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.
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Der dargestellte und beschriebene Motorlüfter weist ein in Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms unmittelbar vor dem Spalt angeordnetes Ablenkelement zur Ablenkung des Luftstroms auf. Es hat sich überraschend gezeigt, dass mit einem derartigen Ablenkelement die Luftströmung, die normalerweise Verschmutzungen in den Spalt transportiert, derart abgelenkt werden kann, dass sich die Ablagerung von Verschmutzungen in dem Spalt zumindest signifikant reduzieren lässt. Unter einem derartigen Ablenkelement ist in diesem Sinne zunächst jedes Element zu verstehen, dessen primäre Aufgabe die Ablenkung des Luftstroms im Bereich unmittelbar vor dem Spalt ist. Es kann sich hierbei um ein separates Bauteil handeln. Alternativ und/oder ergänzend ist es auch möglich, dass das Ablenkelement eine Anformung an einem anderen Bauteil darstellt. Bei dem anderen Bauteil kann es sich insbesondere um das Antriebsgehäuse bzw. einen Teil des Antriebsgehäuses handeln.
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Im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung ist unter der Strömungsrichtung des vom Flügelrad angesaugten Luftstroms dessen im Gehäuse des Lüfters vorherrschende Strömungsrichtung, die insbesondere parallel zur Drehachse des Flügelrades orientiert ist, zu verstehen. Es versteht sich, dass die lokale Strömungsrichtung an einzelnen Stellen aufgrund von Turbulenzen und ähnlichem von dieser Strömungsrichtung abweichen wird, dies gilt insbesondere für Turbulenzen und ähnliches, die gezielt durch das Ablenkelement erzeugt werden. Im Zweifel ist daher unter der Strömungsrichtung des vom Flügelrad angesaugten Luftstroms eine zur Drehachse des Flügelrads parallele Richtung zu verstehen.
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Das Ablenkelement kann einen in Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms kreisringförmigen Querschnitt aufweisen. Ein derartiges kreisringförmiges Ablenkelement eignet sich besonders gut um den Luftstrom vor der Eintrittsöffnung des Spalts, die in der Regel ebenfalls kreisringförmig ist, abzulenken.
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Insbesondere kann die Eintrittsöffnung des Spalts entgegen der Strömungsrichtung des angesaugten Luftstromes weisen. Eine derartige Gestaltung des Motorlüfters ist bei herkömmlichen Motorlüftern nach dem Stand der Technik besonders anfällig gegenüber dem Eindringen von Verschmutzungen, da die Strömungsrichtung des Luftstroms durch die Eintrittsöffnung in den Spalt hinein weist. Verschmutzungen, die mit dem Luftstrom mitgetragen werden, werden daher in eine derartig orientierte Eintrittsöffnung besonders gut eingetragen. Dementsprechend zeigt ein Ablenkelement, welches unmittelbar vor dem Spalt und insbesondere unmittelbar vor der Eintrittsöffnung des Spalts angeordnet ist, in diesem Fall eine besonders starke Wirkung.
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Das Ablenkelement kann eine entgegen der Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms orientierte Prallfläche aufweisen. Unter einer Prallfläche ist eine Prallfläche in strömungstechnischem Sinne zu verstehen. Die das Ablenkelement anströmende Luft wird durch die Prallfläche gestoppt und staut sich vor dieser auf. Auf diese Weise wird eine Umströmung des Ablenkelements herbeigeführt.
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Die Prallfläche kann, zumindest im Wesentlichen, senkrecht zur Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms orientiert sein. Eine senkrechte Orientierung der Prallfläche ermöglicht insbesondere das Aufstauen der Luftströmung vor der Prallfläche. Weiterhin wird eine Umlenkung des Luftstroms herbeigeführt. Der Luftstrom wird hierbei insbesondere radial nach außen, also von der Eintrittsöffnung des Spalts weg, abgelenkt. Unter einer zumindest im Wesentlichen senkrechten Orientierung ist hierbei eine Prallfläche zu verstehen, die nicht exakt rechtwinklig zur Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms orientiert ist, zu dieser jedoch einen Winkel aufweist, der groß genug ist, um den gewünschten Effekt des Aufstauens und Umlenkens der Luftströmung herbeizuführen.
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Insbesondere kann das Ablenkelement eine in Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms orientierte Abrisskante aufweisen. Hierunter ist eine Abrisskante im strömungstechnischen Sinne zu verstehen, das heißt eine Kante, hinter der sich aufgrund eines Strömungsabrisses eine Verwirbelung ausbildet. Es hat sich gezeigt, dass eine solche, in Strömungsrichtung orientierte Abrisskante eine positive Wirkung auf die Verhinderung des Eintrags von Schmutz in den Spalt haben kann.
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Der durch das Flügelrad angesaugte Luftstrom kann vor dem Erreichen des Flügelrads an einem Oberflächenbereich des Antriebsgehäuses entlanggeführt werden, der an den Spalt angrenzt. Dieser Oberflächenbereich kann insbesondere fließend in einen Oberflächenbereich, der eine antriebsgehäuseseitige Begrenzung des Spaltes bildet, übergehen oder mit anderen Worten mit diesem Oberflächenbereich einen gemeinsamen Oberflächenbereich bilden. Der Oberflächenbereich kann zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, ausgebildet sein. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch eine im Wesentlichen zylinderförmige, insbesondere im Wesentlichen kreiszylinderförmige Ausgestaltung. Bei dieser weist der Oberflächenbereich über den überwiegenden Teil des Umfangs eine kreiszylinderförmige Gestaltung auf, während über bestimmte Abschnitte in Umfangsrichtung eine geometrisch andersartige Gestaltung gewählt wird. Dies kann beispielsweise geschehen, um Verschraubungen oder ähnliches zu realisieren.
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Ebenfalls kann der Oberflächenbereich eine konische, insbesondere sich zum Lüfter hin verjüngende Form aufweisen. Auch gekrümmte Formen, bei denen der Oberflächenbereich noch einen Rotationskörper bildet bzw. begrenzt, können möglich sein. Ebenfalls sind Gestaltungen möglich, bei denen der Oberflächenbereich im Wesentlichen einen Rotationskörper bildet oder begrenzt. Das heißt insbesondere, dass der Oberflächenbereich über einen überwiegenden Teil seines Umfangs einen Rotationskörper bildet, während bereichsweise eine andersartige Gestaltung, beispielsweise für das Ermöglichen von Verschraubungen, gewählt wird.
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Das Ablenkelement kann insbesondere gegenüber diesem Oberflächenbereich einen Vorsprung bilden. In diesem Zusammenhang kann das Ablenkelement insbesondere ringförmig gestaltet sein. Es hat sich gezeigt, dass eine zuverlässige Funktion des Ablenkelements insbesondere dann möglich ist, wenn es um wenigstens 3 mm, insbesondere wenigstens 4 mm und/oder höchstens 11 mm, insbesondere höchstens 10 mm, als Vorsprung aus dem Oberflächenbereich hervortritt.
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Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Funktionsweise des Ablenkelements insbesondere dann zuverlässig gewährleistet ist, wenn es um mindestens 80 %, insbesondere mindestens 90 % und/oder höchstens 120 %, insbesondere höchstens 110 %, der Weite des Spaltes an seiner Eintrittsöffnung aus dem Oberflächenbereich hervortritt.
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Weiterhin hat sich gezeigt, dass eine zuverlässige Funktionsweise des Ablenkelements insbesondere dann gewährleistet ist, wenn es sich entlang der Strömungsrichtung des angesaugten Luftstroms über wenigstens 2 mm, insbesondere wenigstens 3 mm und/oder höchstens 7 mm, insbesondere höchstens 6 mm, erstreckt.
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Weiterhin hat sich gezeigt, dass eine zuverlässige Funktion des Ablenkelements insbesondere dann gewährleistet ist, wenn der Abstand zwischen dem Ablenkelement und der Eintrittsöffnung wenigstens 1 mm, insbesondere wenigstens 2 mm und/oder höchstens 6 mm, insbesondere höchstens 5 mm, beträgt.
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Zudem hat sich gezeigt, dass insbesondere dann eine zuverlässige Funktion des Ablenkelements gewährleistet ist, wenn dieses von der Lufteintrittsöffnung wenigstens 10 %, insbesondere wenigstens 20 % und/oder höchstens 100 %, insbesondere höchstens 90 %, der Weite des Spaltes an seiner Eintrittsöffnung beabstandet ist.
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Das Ablenkelement eignet sich insbesondere dann zum Verhindern des Eindringens von Verschmutzungen in den Spalt, wenn das Flügelrad einen Endbereich des Antriebsgehäuses umgibt. In einem derartigen Fall kann sich insbesondere der Spalt, zumindest im Wesentlichen, hohlzylinderförmig um den Endbereich des Antriebsgehäuses erstrecken. In dem Fall ist die Eindringrichtung der Schmutzpartikel parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung der angesaugten Luft. Hierdurch können die Schmutzpartikel ohne den Einsatz eines Ablenkelements besonders leicht und tief in den Spalt eindringen, das Ablenkelement zeigt in einem derartigen Fall folglich eine besonders gute Wirkung. Unter einer zumindest im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Erstreckung ist insbesondere eine Erstreckung zu verstehen, bei der nur ein Teil des Spalts einen Hohlzylinder bildet bzw. bei der sich der Hohlzylinder entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms verjüngt und oder aufweitet, solange das resultierende konische Gebilde noch in einem derart flachen Winkel zur Strömungsrichtung der angesaugten Luft orientiert ist, dass die Schmutzpartikel in ihrem Eindringen in den Spalt durch diese Verjüngung bzw. Aufweitung nicht signifikant behindert werden.
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Besonders sinnvoll ist das Ablenkelement, wenn der Spalt den Strömungsweg der Luft mit einem zwischen Lüfterrad und Antriebsgehäuse angeordneten Hohlraum verbindet. In einem derartigen Hohlraum können sich die Verschmutzungen über einen vergleichsweise langen Zeitraum sammeln, bevor es zu Problemen mit dem Lüfter kommt. Der Hohlraum unterscheidet sich von dem Spalt insbesondere dadurch, dass er ein vergleichsweise großes Volumen bereitstellt, in dem sich Verschmutzungen ansammeln können. Dies beruht darauf, dass der Spalt - naturgemäß als Spalt - eine lediglich geringe Abmessung in einer Richtung aufweist. Haben sich in einem derartigen Hohlraum jedoch genügend Verschmutzungen, die zuvor den Spalt passiert haben, angesammelt, so entsteht kurzfristig eine massive Beeinträchtigung der Drehfähigkeit des Flügelrades relativ zum Antriebsgehäuse. Es kommt im Ergebnis zu den vorstehend beschriebenen vergleichsweise schwerwiegenden Szenarien der Funktionsbeeinträchtigung des Motorlüfters.
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Das Ablenkelement wirkt sich insbesondere dann positiv aus, wenn der Motorlüfter in einer Textilproduktion und/oder Textilverarbeitung verwendet wird. In einer derartigen Umgebung ist die Umgebungsluft naturgemäß mit Textilfasern belastet. Diese können von Luftströmen mitgeschleppt werden. Derartige Textilfasern können sich besonders fatal auf den Betrieb eines Motorlüfters auswirken, wenn sie sich um eine Welle, die das Flügelrad mit dem Antrieb verbindet, wickeln. Die Fasern können dann regelrechte Fäden bilden, die sogar in Lager der Welle hineingezogen werden können. Es hat sich gezeigt, dass das Ablenkelement insbesondere Verschmutzungen, die auf Textilfasern beruhen, wirkungsvoll vom Spalt fernhalten kann.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines beispielhaften Motorlüfters nach dem Stand der Technik,
- 2 den in 1 dargestellten Motorlüfter mit einem Ablenkelement,
- 3 einen vergrößerten Teilbereich aus 2,
- 4 eine alternative Ausführungsform eines Motorlüfters nach dem Stand der Technik,
- 5 den Motorlüfter aus 4 mit einem Ablenkelement,
- 6 einen vergrößerten Teilbereich aus 5
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Der in 1 beispielhaft dargestellte Motorlüfter 10 weist zur Förderung des Luftstroms ein Flügelrad 12 auf. Das Flügelrad 12 wird durch einen beispielhaft als Elektromotor 14 ausgeführten Antrieb angetrieben, der in einem Antriebsgehäuse 16 angeordnet ist. Das Flügelrad 12 fördert einen Luftstrom, der von dem Flügelrad 12 entlang der Richtung 18, die parallel zur Rotationsachse 20 des Flügelrads orientiert ist, angesaugt wird. Das Antriebsgehäuse 16 und das Flügelrad 12 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 22 angeordnet, welches insbesondere auch zur Kanalisierung des von dem Flügelrad 12 geförderten Luftstroms dient.
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Bei dem in 1 dargestellten Lüfter nach dem Stand der Technik bildet sich zwischen dem Lüfter 10 und dem Antriebsgehäuse 16 ein Spalt 24 aus. Der Spalt 24 verbindet den Strömungsweg des von dem Flügelrad 12 geförderten Luftstroms mit dem Hohlraum 26, der zwischen dem Flügelrad 12 und dem Antriebsgehäuse 16 ausgebildet ist.
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Beim Betrieb des beispielhaften Motorlüfters 10 können Verschmutzungen durch den Spalt 24 in den Hohlraum 26 eindringen. Dies wird im gezeigten Beispiel dadurch begünstigt, dass die Eintrittsöffnung des Spalts 24 entgegen der Strömungsrichtung 18 des vom Flügelrad 12 angesaugten Luftstroms weist.
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Der in der 2 dargestellte Motorlüfter 10 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Motorlüfter 10 nach dem Stand der Technik insbesondere dadurch, dass der Motorlüfter 10 ein Ablenkelement 28 aufweist. Das Ablenkelement 28 lenkt den vom Flügelrad 12 angesaugten Luftstrom ab. Da das Ablenkelement 28 in Strömungsrichtung 18 des angesaugten Luftstroms unmittelbar vor dem Spalt 24 angeordnet ist, bewirkt die Ablenkung des Luftstroms dass der Eintrag von Verschmutzungen in den Spalt 24 signifikant vermindert wird.
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Wie aus der vergrößerten Darstellung in 3 hervorgeht, kann das Ablenkelement 28 in dem gezeigten Beispiel eine in Strömungsrichtung 18 des angesaugten Luftstroms orientierte Abrisskante 30 und/oder eine entgegen der Strömungsrichtung 18 des angesaugten Luftstroms orientierte Prallfläche 32 aufweisen. Das Ablenkelement 28 kann wie im gezeigten Beispiel ringförmig gestaltet sein. Es kann wie im gezeigten Beispiel gegenüber einem Oberflächenbereich 34, an dem der von dem Flügelrad 12 angesaugte Luftstrom vor dem Erreichen des Flügelrades 12 entlang geführt wird, einen Vorsprung bilden.
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Der Oberflächenbereich 34 kann wie im gezeigten Beispiel an den Spalt 24 angrenzen und/oder eine im Wesentlichen kreiszylinderförmige Form aufweisen.
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In 4 ist ein weiterer beispielhafter Motorlüfter 10 gezeigt, der entsprechend ebenfalls die anhand des in den 1 bis 3 gezeigten Motorlüfters 10 beschriebenen Merkmale aufweist. Bei dem in 4 gezeigten beispielhaften Motorlüfter 10 umgibt das Flügelrad 12 einen Endbereich 36 des Antriebsgehäuses 16. Der Spalt 24 kann sich wie in diesem gezeigten Beispiel hohlzylinderförmig um den Endbereich 36 erstrecken. Dieser Hohlzylinder kann wie im gezeigten Beispiel eine zu der Richtung 18 des vom Flügelrad 12 angesaugten Luftstroms parallele Orientierung aufweisen.
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Wenn ein derartiger Lüfter, wie in den 5 und 6 gezeigt, ein Ablenkelement 28 aufweist, wird das Eindringen von Verschmutzungen in den Spalt 24 wesentlich verm indert.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Motorlüfter
- 12
- Flügelrad
- 14
- Elektromotor
- 16
- Antriebsgehäuse
- 18
- Richtung d. Luftstroms
- 20
- Rotationsachse
- 22
- Gehäuse
- 24
- Spalt
- 26
- Hohlraum
- 28
- Ablenkelement
- 30
- Abrisskante
- 32
- Prallfläche
- 34
- Oberflächenbereich
- 36
- Endbereich
