DE102018129608A1

DE102018129608A1 - Rotormontageeinheit

Info

Publication number: DE102018129608A1
Application number: DE102018129608.8A
Authority: DE
Inventors: Volker Ehlers; Frederick Wursthorn
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2020-05-28
Anticipated expiration: 2038-11-24
Also published as: WO2020104152A1; CN209671239U; EP3841306A1; US20210355955A1; KR20210094522A; DE102018129608B4; CN112912630A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorbaugruppe (10) für einen Hochdrehzahl-Radialventilator umfassend ein innen axial offenes Lagerrohr (20) in dem eine, ein Ventilatorrad (30) tragende Welle (40) mit einem Rotor (50) eines Spalttopfmotors gelagert ist, wobei das Lagerrohr (20) eine nach außen ragende radiale Auskragung (21) aufweist, die sich zumindest teilweise über den Außenumfang (31) des Ventilatorrads (30) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotorbaugruppe mit Ventilatorrad sowie einen Radiallüfter mit einer solchen Rotorbaugruppe.
Bei Radialventilatoren besteht das grundsätzliche Problem der axial einseitigen Montierbarkeit einer Rotorbaugruppe mit Ventilatorrad in einem Gehäuse. Dieses Problem besteht insbesondere bei Radiallüftern für Hochdrehzahlanwendungen, die in einem axial einseitig geschlossenen, einteiligen Spalttopf montiert werden sollen. Ferner besteht das Problem, dass die Rotormontageeinheit möglichst ohne Unwucht ausgerichtet sein muss. Das Auswuchten gestaltet sich allerdings schwierig.
Hochdrehzahlanwendungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Drehzahlen des Ventilatorrads bei denen die Umfangsgeschwindigkeit am Radialverdichter-Austritt mindestens 60 m/s beträgt.
Insofern lassen sich die bekannten Lösungen aus dem Bereich von vergleichsweise langsam drehenden Spalttopfpumpen unter Verwendung von Spaltrohrmotoren nicht auf Hochdrehzahlventilatoren übertragen.
Sofern auf geteilte oder mehrteilige Gehäuse zurückgegriffen wird oder zum Beispiel einen einseitig offenen Spalttopf, so besteht nach der Montage der Rotoreinheit immer das Problem der Abdichtung zwischen Stator und Rotor. So kann man die Rotoreinheit z. B. zunächst vollständig aufbauen wenn das Lagerrohr als z. B. umspritzte Komponente im Primärgehäuse angebracht ist. In diesem Fall ist es aber erforderlich, dass der Spalttopf von hinten offen konstruiert ist und dieser daher nach Abschluss aller Montageschritte verschlossen und abgedichtet werden muss.
Ein weiteres Problem bei der Montage einer Rotoreinheit in einem Spalttopf besteht darin die Rotoreinheit so zu greifen und in das vollständig geschlossene Primärgehäuse mit Spalttopf einzuführen, ohne dass dabei der Impeller oder das Lagersystem belastet oder beschädigt werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Rotorbaugruppe eines Radialventilators, insbesondere eines Hochdrehzahl- Radialventilators bereit zu stellen, die eine optimierte Montagemöglichkeit bietet und eine gewuchtete Lagerung in einem gedichteten Spalttopf ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird hierzu eine Rotorbaugruppe für einen Radialventilator, insbesondere für einen Hochdrehzahl-Radialventilator vorgeschlagen, umfassend ein innen axial offenes Lagerrohr in dem eine, ein Ventilatorrad tragende Welle mit einem Rotor eines Spalttopfmotors gelagert ist, wobei das Lagerrohr eine nach außen ragende radiale Auskragung aufweist, die sich zumindest teilweise über den Außenumfang des Ventilatorrads erstreckt.
Bei einer solchen Lösung ist die gute Wuchtbarkeit und demnach das Auswuchten der Rotormontageeinheit gegenüber bekannten Montageverfahren wesentlich verbesser und der Rotor kann vollständig aufgebaut dynamisch gewuchtet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Auskragung als eine im wesentlichen runde, plattenförmige Auskragung (Halteplatte) ausgebildet ist, deren Durchmesser DA größer ist, als der Durchmesser DV des Ventilatorrads. Das Lagerrohr, welches die Rotorlagerung beinhaltet, umfasst somit eine Auskragung mit erhöhtem Durchmesser. Der Durchmesser der Auskragung ist so groß gewählt, dass diese den Durchmesser des Radiallüfterrades übertrifft. Damit ist es u.a. möglich, die Rotoreinheit zu greifen und in ein lediglich im Bereich des Spalttopfs innen und ansonsten vollständig geschlossenes Ventilatorgehäuse mit Spalttopf einzuführen, ohne dabei den Impeller und das Lagersystem zu belasten oder zu beschädigen.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Auskragung einen außen umlaufenden Kragen besitzt, der sich in Axialrichtung erstreckt und den radialen Randbereich des Ventilatorrads zumindest teilweise oder über den gesamten Umfang radial außen umschließt. Hierdurch wird einerseits durch den erhöhten Randbereich eine topfartige Auskragung gebildet in die das Ventilatorrad eingebettet werden kann.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung, bei der in einem Randbereich der Auskragung, der sich radial außerhalb des Ventilatorrads befindet, eine oder mehrere Befestigungselemente oder Befestigungsöffnungen angeordnet sind, um die Rotorbaugruppe an einem Ventilatorgehäuse eines Radial-Ventilators zu befestigen.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Befestigungselemente oder Befestigungsöffnungen im Bereich des umlaufenden Kragens angeordnet sind. Die Auskragung ist vorteilhaft unmittelbar benachbart zum Ventilatorrad unter Ausbildung eines Luftspalts angeordnet ist, womit eine effiziente und platzsparende Bauform zur Montage erhalten wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Welle an einem ersten im Lagerrohr angeordneten Lager sowie an einem dazu in Axialrichtung beabstandeten zweiten im Lagerrohr angeordneten Lager in einem Bereich zwischen dem Ventilatorrad und dem Rotor gelagert sind.
Ebenfalls ist mit Vorteil vorgesehen, dass die zuvor beschriebene Rotorbaugruppe in einem Ventilatorgehäuse eines Radialventilators montiert ist, wobei das Lagerrohr mit der Welle und dem auf der Welle gelagerten Rotor in einem umfangsgeschlossenen Spalttopf angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Stator des Spaltrohrmotors außerhalb des Spalttopfs in einem Gehäuse untergebracht werden und das Ventilatorrad vom Spaltrohrmotor angetrieben werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Spalttopf einteilig mit dem Ventilatorgehäuse ausgebildet ist. Auf diese Weise werden Dichtungsbereiche und Dichtflächen verhindert und kann die Rotorbaugruppe hermetisch im Ventilatorgehäuse des Radialventilators untergebracht werden.
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn sich der Spalttopf dabei in Axialrichtung von einer im wesentlichen flachen Gehäusebodenplatte des Ventilatorgehäuses weg erstreckt und das Lagerrohr mit seiner radialen Auskragung (vorzugsweise unmittelbar) auf der Gehäusebodenplatte auflagert und weiter vorzugsweise mit dem Ventilatorgehäuses mittels einer Verbindungsanordnung verbunden ist. Die Verbindungsanordnung kann zum Beispiel mittels einer Verschraubung, einer Bajonettverbindung, mittels einer Klebe- oder Schweißverbindung oder mittels eines mechanischen Verbindungsmittels realisiert sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Radialventilator, insbesondere einen Hochdrehzahl- Radialventilator ausgestattet mit einer wie zuvor beschriebenen Rotorbaugruppe.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Rotorbaugruppe,
2 eine Schnittansicht durch das Ausführungsbeispiel gemäß 1,
3 eine Schnittansicht durch das Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit einem Ventilatorgehäuse und
4 eine Aufsicht auf die Rotorbaugruppe gemäß 1 und
5 bis 9 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 9 näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinweisen.
In den 1 bis 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Rotorbaugruppe 10 gezeigt.
Die Rotorbaugruppe 10 ist ausgebildet für einen Hochdrehzahl-Radialventilator. Die Rotorbaugruppe 10 umfasst ein innen axial offenes Lagerrohr 20. In dem Lagerrohr 20 ist eine Welle 40 gelagert, wobei auf der Welle 40 ein Rotor 50 eines Spalttopfmotors gelagert ist. Der außenliegende Stator des Motors ist in den Figuren nicht dargestellt. Das Lagerrohr 20 weist eine nach außen ragende radiale Auskragung 21 auf.
In der Schnittansicht gemäß der 3 ist gut zu erkennen, dass sich Auskragung 21 über den Außenumfang 31 des Ventilatorrads 30 erstreckt. Die Auskragung 21 ist im Wesentlichen als eine runde plattenförmige Auskragung ausgebildet, deren Durchmesser D_A größer ist, als der Durchmesser D_V des Ventilatorrads 30.
Die Auskragung 21 besitzt ferner einen außen umlaufenden (in der 3) nach oben ragenden Kragen 23, der sich in Axialrichtung A erstreckt und den radialen Randbereich 32 des Ventilatorrads 30 radial außen umschließt. Anders ausgedrückt, ist das Ventilatorrad 30 so auf der Welle 40 platziert, dass das Ventilatorrad 30 in die Vertiefung in der Auskragung 21 angeordnet ist.
Der Randbereich 26 der Auskragung 21, der sich radial außerhalb des Ventilatorrads 30 befindet, besitzt wie in der 2 ersichtlich, drei Befestigungsöffnungen 27. Mittels der Befestigungsöffnungen 27 lässt sich die gesamte Rotorbaugruppe 10 an einem Ventilatorgehäuse 2 eines Radial-Ventilators befestigen, so wie dies in der 3 gezeigt ist. Die drei Befestigungsöffnungen 27 sind dabei im umlaufenden Kragen 23 angeordnet.
Die Welle 40 wird zwischen zwei Lager 24, 25 gelagert, wobei eine Feder 28 gegen das erste Lager 24 vorgespannt ist, die sich an einem inneren Bundsteg 29 abstützt. Das zweite (in der 3 untere Lager 25) sitzt am unteren Ende des Lagerrohrs 20 und ist gegen den Bundsteg 29 gelagert. Durch das untere Lager 25 ragt die Welle 40 mit dem Rotor 50.
In der 3 ist ferner das Ventilatorgehäuse 2 gezeigt. Das Lagerrohr 20 ragt dabei mit der Welle 40 und dem auf der Welle 40 gelagerten Rotor 50 in einen umfangsgeschlossenen (oben offenen) Spalttopf 3, der Teil des Ventilatorgehäuses 2 eines Radialventilators (welches jedoch nur teilweise dargestellt ist) ist und mit diesem einteilig ausgebildet ist.
Der Spalttopf 3 des Gehäuses 2 erstreckt sich in Axialrichtung von einer im Wesentlichen flachen Gehäusebodenplatte 2a des Ventilatorgehäuses 2 weg.
Das Lagerrohr 20 lagert mit seiner radialen Auskragung 21 auf der Gehäusebodenplatte 2a auf und ist mit dem Ventilatorgehäuses 2 mittels einer Schraubverbindung verbunden.
In den 5 bis 9 finden sich weitere Ausführungsformen der Erfindung, wobei insbesondere die Gestaltung des Gehäuses 2, des Spalttopfs 3, des Lagerrohrs 20 und die Gestaltung des Wärmeableitabschnitts 23 in einer alternativen Form erfolgt sind. Zu erkennen ist auch die Auskragung des Spalttopfs 3v, welche sich zwischen ein Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil des Gehäuses 2 erstreckt. In der 9 ist ferner ersichtlich, dass im Bereich des Wärmeableitabschnitts 23 eine Befestigungsöffnung vorgesehen ist, um die Auskragung des Lagerrohrs 20 an der Auskragung des Spaltrohrs 3 zu befestigen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. So könnte das Lagerrohr 20 auch auf der Gehäusebodenplatte 2a verklebt sein.

Claims

Rotorbaugruppe (10) für einen Hochdrehzahl-Radialventilator umfassend ein innen axial offenes Lagerrohr (20) in dem eine, ein Ventilatorrad (30) tragende Welle (40) mit einem Rotor (50) eines Spalttopfmotors gelagert ist, wobei das Lagerrohr (20) eine nach außen ragende radiale Auskragung (21) aufweist, die sich zumindest teilweise über den Außenumfang (31) des Ventilatorrads (30) erstreckt.
Rotorbaugruppe (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragung (21) als eine im wesentlichen runde plattenförmige Auskragung ausgebildet ist, deren Durchmesser D_A größer ist, als der Durchmesser D_V des Ventilatorrads (30).
Rotorbaugruppe (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragung (21) einen außen umlaufenden Kragen (23) besitzt, der sich in Axialrichtung erstreckt und den radialen Randbereich (32) des Ventilatorrads (30) zumindest teilweise oder über den gesamten Umfang radial außen umschließt.
Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Randbereich (26) der Auskragung (21), der sich radial außerhalb des Ventilatorrads (30) befindet, eine oder mehrere Befestigungselemente oder Befestigungsöffnungen (27) angeordnet sind, um die Rotorbaugruppe (10) an einem Ventilatorgehäuse (2) eines Radial-Ventilators (1) zu befestigen.
Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche sowie Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente oder Befestigungsöffnungen (27) im Bereich des umlaufenden Kragens (23) angeordnet sind.
Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragung (21) unmittelbar benachbart zum Ventilatorrad (30) unter Ausbildung eines Luftspalts angeordnet ist.
Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (40) an einem ersten im Lagerrohr (20) angeordneten Lager (24) und einem dazu in Axialrichtung beabstandeten zweiten im Lagerrohr (20) angeordneten Lager (25) in einem Bereich zwischen dem Ventilatorrad (30) und dem Rotor (50) gelagert sind.
Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche eingebaut in einem Ventilatorgehäuse (2) eines Radialventilators, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr (20) mit der Welle (40) und dem auf der Welle (40) gelagerten Rotor (50) in einem umfangsgeschlossenen Spalttopf (3) angeordnet ist.
Rotorbaugruppe (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (3) einteilig mit dem Ventilatorgehäuse (2) ausgebildet ist.
Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalttopf (3) in Axialrichtung von einer im wesentlichen flachen Gehäusebodenplatte (2a) des Ventilatorgehäuses (2) weg erstreckt und das Lagerrohr (20) mit seiner radialen Auskragung (21) auf der Gehäusebodenplatte (2a) auflagert und vorzugsweise mit dem Ventilatorgehäuses (2) mittels einer Verbindungsanordnung verbunden ist.
Rotorbaugruppe (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsanordnung mittels einer Verschraubung, einer Bajonettverbindung, mittels einer Klebe- oder Schweißverbindung oder mittels eines mechanisches Verbindungsmittels realisiert ist.
Radialventilator ausgestattet mit einer Rotorbaugruppe (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.