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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilator für eine Dunstabzugsvorrichtung und eine Dunstabzugsvorrichtung mit einem solchen Ventilator.
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In der Küche sind Dunstabzugsvorrichtungen bekannt, die auch als Muldenlüfter oder Tischlüfter bezeichnet werden. Diese Muldenlüfter werden in oder neben dem Kochfeld montiert. Hierbei werden die auf dem Kochfeld entstehenden Dünste und Wrasen über eine Absaugöffnung in oder neben dem Kochfeld in die Dunstabzugsvorrichtung nach unten eingesaugt.
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Beim Kochvorgang können dabei beispielsweise durch Überkochen von Speisen, Spritzer oder beim Reinigen des Kochfeldes Flüssigkeiten in den Motor gelangen, was zu einer Beschädigung oder dem Versagen des Motors führen kann. Allerdings erwärmt sich der Motor beim Betrieb, so dass eine ausreichende Kühlung für den zuverlässigen Betrieb des Motors erforderlich ist.
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Zum heutigen Zeitpunkt werden vor allem offene Motordesigns im Bereich von Dunstabzugshauben verwendet. Diese offen gestalteten Motoren zeichnen sich durch ihr effizientes und robustes Design aus. Ein Hauptaspekt dabei ist die offene Luftzugänglichkeit welche für eine nachhaltige Kühlung sorgt. Ohne detaillierte Berücksichtigung des Motor-Wirkungsgrades kann man festhalten, dass die Abwärme des Motors mit zunehmender Wellenleistung ansteigt. Diese Zunahme der Abwärme wird kompensiert durch die gleichzeitige Zunahme des Fördervolumens des Ventilators. Die Kühlung findet per erzwungener Konvektion statt. Aus Kosten- und Entwicklungssicht ist ein Einhausen der Motoren für diese Fälle daher nicht sinnvoll. Im Gegenteil, kann ein Einhausen zu mangelhafter Kühlung und einer sicherheitstechnisch elektrisch veranlassten Abschaltung führen.
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Insbesondere für die Verwendung eines Ventilators für unterschiedliche Dunstabzugsvorrichtungen ist diese Art des eingehausten Ventilatormotors nicht zielführend, da unterschiedliche Dunstabzugsvorrichtungen mit unterschiedlichen Fördervolumina betrieben werden. Insbesondere ist eine eventuell erforderliche Kühlung des Motors durch die Einhausung verhindert. Somit ist die für eine Plattform von Ventilatoren erforderliche Kompatibilität bei solchen Ventilatoren nicht gegeben.
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Auch ein Umgießen des Motors, insbesondere des Stators, mit beispielsweise Harz kann beispielsweise bei einem Fördervolumen von mehr als 600 m3/h der umgossene Motor bei gleicher Wellenleistung eine doppelt so hohe Temperatur aufweisen, als ein offenes Design des Motors. Ausgehend von einer Grenztemperatur von beispielsweise 130-140°C in den Wicklungen des Motors ist der Betrieb eines solchen Motors in einem Ventilator für höhere Fördervolumina ausgeschlossen.
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Somit besteht ein Spannungsfeld zwischen der ausreichenden Kühlung des Motors, der den Ventilator der Dunstabzugsvorrichtung antreibt einerseits und dem Erfordernis das Eindringen von Flüssigkeiten in den Motor zuverlässig zu verhindern andererseits.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu schaffen mittels derer eine erfolgreiche Abschottung des Motors gegen Flüssigkeit bei gleichzeitig sichergestellter Kühlung erzielt werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung daher einen Ventilator für eine Dunstabzugsvorrichtung, der einen Motor sowie ein Laufrad, das mit dem Rotor des Motors verbunden ist und am äußeren Rand Hauptschaufeln angeordnet sind, aufweist. Der Ventilator ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator eine Motorabdeckung aufweist, zwischen dem Laufrad und der Motorabdeckung ein Spalt besteht und der Ventilator Zusatzschaufeln aufweist, die in dem Spalt liegen.
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Der Ventilator kann auch als Lüfter oder Gebläse bezeichnet werden und umfasst erfindungsgemäß einen Motor und ein Laufrad. Das Laufrad kann auch als Schaufelrad bezeichnet werden. Der Motor umfasst insbesondere einen Rotor und einen Stator. Das Laufrad ist mit dem Rotor verbunden und wird durch diesen in Rotationsbewegung versetzt. Das Laufrad weist Schaufeln auf. Als Hauptschaufeln werden die Schaufeln bezeichnet, die am äußeren Rand des Laufrades vorgesehen sind. Die Hauptschaufeln sind vorzugsweise in einer ringförmigen Reihe angeordnet. Die Hauptschaufeln können dabei zu dem äußeren Umfang des Laufrades beabstandet auf dem Laufrad angeordnet sein. Hierbei ist der Abstand des äußeren Umfangs zu den Hauptschaufeln gering. Der äußere Rand des Laufrades kann auch als der äußere Bereich des Laufrades bezeichnet werden. Das Laufrad ist mit dem Rotor des Motors verbunden. Hierzu kann das Laufrad einen Befestigungsabschnitt umfassen, der auch als Laufradnabe bezeichnet werden kann und der beispielsweise eine domförmige Kuppel darstellen kann. An der unteren Kante der Laufradnabe schließt sich dann eine Scheibe an, an deren äußeren Umfang sich der äußere Rand des Laufrades anschließt. In diesem Fall ist der äußere Rand des Laufrades somit gegenüber der Oberseite des Laufrades, insbesondere der Oberseite der Kuppel herababgesetzt. Durch die Hauptschaufeln und die Scheibe wird der Ansaugraum des Ventilators definiert. Vorzugsweise sind die Hauptschaufeln unmittelbar am äußeren Umfang oder in einem geringen Abstand zum äußeren Umfang angeordnet.
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Weiterhin umfasst der Ventilator erfindungsgemäß eine Motorabdeckung, die auch als Schirm bezeichnet werden kann. Als Motorabdeckung wird ein Bauteil bezeichnet, das Motor in die Richtung abdeckt, die bei Betrieb des Ventilators als Ansaugseite dient. Vorzugsweise stellt der Ventilator einen einseitig saugenden Ventilator dar und die Motorabdeckung ist dabei so angeordnet, dass diese sich im Ansaugraum des Ventilators befindet und den Motor abdeckt. Die Motorabdeckung besteht vorzugsweise aus einem luft- und flüssigkeitsundurchlässigen Material.
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Die Dunstabzugsvorrichtung, für die der Ventilator vorzugsweise verwendet wird, ist eine Muldenlüftung. Hierbei liegt der Ventilator so in der Dunstabzugsvorrichtung, dass sich dieser unterhalb der Ansaugöffnung befindet und die Ansaugseite des einseitig saugenden Ventilators nach oben und damit der Ansaugöffnung zugewandt ist. Bei dieser Art der Dunstabzugsvorrichtung liegt die Motorabdeckung oberhalb des Motors.
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Richtungsangaben, wie oben und unten, beziehen sich soweit nicht anders angegeben auf den Ventilator und dessen Bestandteile in einem in einer Dunstabzugsvorrichtung eingebrachten Zustand, in dem der Ventilator als einseitig saugender Ventilator verwendet wird und bei dem die Ansaugseite des Ventilators nach oben gerichtet ist.
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Die Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator Zusatzschaufeln aufweist, die zwischen dem Laufrad und der Motorabdeckung liegen. Die Zusatzschaufeln sind dabei an dem Rotor oder an dem Laufrad und erstrecken sich vorzugsweise nach oben. Der Abstand der Zusatzschaufeln zu der Unterseite der Motorabdeckung ist hierbei gering. Allerdings ist dieser Abstand mindestens so groß, dass ein Anstoßen der Zusatzschaufel bei Drehung des Rotors und damit des Laufrades verhindert an der Motorabdeckung verhindert wird. Die Form der Motorabdeckung kann der Motorgeometrie angepasst sein. Insbesondere kann bei einem über den Rotor nach oben hinausragenden Stator die Motorabdeckung eine umgedrehte Napfform aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform nimmt dabei der Abstand zwischen den Zusatzschaufeln und der Motorabdeckung in der radial nach innen gerichteten Richtung zu.
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Die Motorabdeckung ist so dimensioniert, dass diese den Motor, insbesondere nach oben abdeckt. Zudem ist die Motorabdeckung vorzugsweise so dimensioniert, dass diese einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des Motors und besonders bevorzugt auch größer als der Durchmesser der Laufradnabe ist, mittels derer das Laufrad an dem Motor gehalten ist. Damit kann ein Eintreten von Flüssigkeit von oben zuverlässig verhindert werden. Indem die Motorabdeckung so positioniert ist, dass zwischen dieser und dem Motor die Zusatzschaufeln angeordnet sind, besteht zwischen der Motorabdeckung und dem Motor an dessen Oberseite ein Spalt. Die Mindesthöhe des Spaltes entspricht der Höhe der Zusatzschaufeln. Je nach Ausgestaltung der Motorabdeckung kann das Ende des Spaltes vertikal, das heißt in radialer Richtung, horizontal, das heißt in axialer Richtung, oder in einem Winkel zwischen der Vertikalen und der Horizontalen liegen. Dadurch kann ein den Spalt verlassender Luftstrom seitlich, nach unten oder geneigt ausgegeben werden.
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Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Ventilators kann durch Rotation der Zusatzschaufeln in einem Spalt zwischen Motor und Motorabdeckung, insbesondere zwischen dem Laufrad und der Motorabdeckung, ein Luftstrom in dem Spalt erzeugt werden. Vorzugsweise führt dieser Luftstrom dazu, dass von unterhalb des Motors Luft angesaugt und damit durch den Motor geleitet wird. Zu diesem Zweck können in dem Motor Öffnungen eingebracht sein, die ein solches Ansaugen erlauben oder der Motor selber weist eine offene Geometrie auf. Mit der vorliegenden Erfindung kann somit zumindest die Oberseite des Motors, vorzugsweise aber der gesamte Motor durch den durch die Zusatzschaufeln erzeugten Luftstrom, der auch als Kühlluftstrom bezeichnet wird, gekühlt werden und der Motor ist dennoch aufgrund der vorgesehenen Motorabdeckung im Ansaugraum zuverlässig gegen Eintritt von Flüssigkeiten geschützt.
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Die Motorabdeckung dient daher zugleich dem Wasserschutz, insbesondere mit dessen Oberseite, und als Kühlventilator, insbesondere mit dessen Unterseite in Kombination mit den Zusatzschaufeln. Somit ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Ventilators vorteilhaft, da dieser einen einfachen Aufbau aufweist. Insbesondere ist kein separates Kühlgebläse erforderlich. Der Kühlventilator, der durch die Motorabdeckung und die vom Motor des Hauptventilators, der den Motor, die Hauptschaufeln und vorzugsweise ein Gehäuse umfasst, angetriebenen Zusatzschaufeln gebildet wird, skaliert in seiner Charakteristik über die Drehzahl des Hauptventilators. Legt man die Kühlung auf den freiausblasenden Zustand aus, bedeutet dies eine Verbesserung der Kühlung des Ventilators (Kühlung ausgelegt auf V*max, selbe Kühlleistung bei V*max/2).
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform deckt die Motorabdeckung den Motor im Ansaugbereich zumindest teilweise ab. Als Ansaugbereich wird insbesondere der Bereich bezeichnet, der von den Hauptschaufeln umgeben ist und in dem der Motor liegt. Über diesen Ansaugbereich wird der Hauptluftstrom in den Ventilator gesaugt. Insbesondere bevorzugt deckt die Motorabdeckung den Motor nach oben vollständig ab. Zudem kann diese zumindest ein Teil der Mantelfläche des Motors, insbesondere ein Teil der Mantelfläche des Rotors und/oder der Laufradnabe zur Seite abdecken. Bei dieser Ausführungsform deckt die Motorabdeckung vorzugsweise den oberen Rand des Motors, insbesondere des Rotors, beziehungsweise der Laufradnabe ab. Bei dieser Ausführungsform ist auch in radialer Richtung zwischen dem Motor, insbesondere der Außenseite des Rotors beziehungsweise der Laufradnabe und der Motorabdeckung ein Spalt gebildet. Hierdurch kann der Luftstrom, der über den Kühlventilator erzeugt wird, in einer Richtung ausgegeben, die nach unten geneigt oder axial nach unten gerichtet ist. Auch bei dieser Ausführungsform können die Zusatzschaufeln an der Oberseite des Rotors oder der Laufradnabe liegen oder können alternativ oder zusätzlich an der äußeren Mantelfläche des Rotors oder der äußeren Mantelfläche der Laufradnabe angeordnet sein.
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Die Zusatzschaufeln sind vorzugsweise an der Laufradnabe vorgesehen. Allerdings liegt es auch im Rahmen der Erfindung diese an dem Rotor gegebenenfalls durch ein Zusatzelement zu befestigen. Sind die Zusatzschaufeln an der Laufradnabe vorgesehen, so können diese, wie beschrieben, vorzugsweise an der Oberseite der Laufradnabe und/oder an der Mantelwand der Laufradnabe in einem oberen Bereich vorgesehen sein, der von der Motorabdeckung seitlich abgedeckt wird.
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Der Ventilator ist vorzugsweise ein einseitig saugender Ventilator. Diese Art von Ventilatoren eignen sich besonders für die Verwendung in einer Dunstabzugsvorrichtung, die eine Muldenlüftung darstellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Motor eine luftdurchlässige Geometrie auf. Als luftdurchlässige Geometrie wird insbesondere eine Geometrie bezeichnet, die einen axialen Luftstrom durch den Motor erlaubt. Insbesondere kann die Luftdurchlässigkeit durch die Abstände zwischen Wicklungen des Stators sowie gegebenenfalls Aussparungen in dem Rotor erzeugt werden.
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Vorzugsweise weist der Ventilator ein Ventilatorgehäuse mit einem Gehäuseboden auf. Besonders bevorzugt stellt das Ventilatorgehäuse ein Spiralgehäuse dar. An der dem Gehäuseboden gegenüberliegenden Seite des Ventilatorgehäuses ist die Lufteinlassöffnung des Ventilatorgehäuses vorgesehen, über die Luft in das Ventilatorgehäuse eintreten und den Ansaugraum des Laufrades erreichen kann. Zwischen dem Gehäuseboden und Unterseite des Laufrades besteht vorzugsweise ein Zwischenraum. Über diesen Zwischenraum kann Luft durch den Kühlventilator und/oder den Hauptventilator angesaugt werden. Die über diesen Zwischenraum angesaugte Luft kann auch als Leckage bezeichnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Gehäuseboden des Ventilatorgehäuses mindestens eine Öffnung vorgesehen. Die mindestens eine Öffnung ist von der Achse des Motors, die auch als Rotationsachse bezeichnet wird, beabstandet und liegt vorzugsweise unterhalb des Motors. Besonders bevorzugt liegt die mindestens eine Öffnung unterhalb der Statorwicklungen des Stators und/oder unterhalb des Spaltes zwischen Stator und Rotor. Vorzugsweise sind mehrere Öffnungen in dem Gehäuseboden vorgesehen.
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Durch die mindestens eine Öffnung in dem Gehäuseboden kann Kühlluft eingesaugt werden, die dann durch den Motor zu den Zusatzschaufeln strömt und über diese aus dem Spalt ausgeblasen wird. Somit wird die für den Kühlluftstrom zur Verfügung stehende Luftmenge im Vergleich zu der reinen Nutzung der Leckage vergrößert und die Kühlung damit weiter verbessert.
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Sowohl die Hauptschaufeln als auch die Löcher im Gehäuse werden derart ausgestaltet, dass der notwendige Kühlluftstrom gewährleistet werden kann. Falls die notwendige Kühlung geringer sein sollte als erwartet, kann auf die Kühlluftansaugung über die Öffnungen verzichtet werden, das heißt die Öffnungen können verschlossen werden oder nicht vorgesehen werden, und es wird rein mit der Leckageströmung unterhalb des Laufrades gearbeitet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Gehäuseboden zu der Rotationsachse hin gerichtet nach oben geneigt. Durch die Steigung des Gehäusebodens in Richtung auf die Rotationsachse kann das Eintreten von Flüssigkeiten, die gegebenenfalls durch die Leckage mitgerissen werden, in den Motor verhindert werden. Durch die Neigung beziehungsweise Steigung in dem Gehäuseboden wird ein Abfließen vom Motor weg ermöglicht. Die Steigung in dem Gehäuseboden kann sich über den gesamten radialen Abstand zwischen Außenseite des Gehäusebodens und Rotationsachse erstrecken. Alternativ kann die Steigung sich auch nur über einen Teil des radialen Abstandes erstrecken. Insbesondere, wenn in dem Gehäuseboden eine Öffnung für Kühlluftzufuhr vorgesehen ist, kann die Steigung in dem Gehäuseboden in der radial nach innen gerichteten Richtung vor der Öffnung enden. Somit wird vor der Öffnung eine Erhöhung an dem Gehäuseboden erzeugt, die das Eintreten von Flüssigkeiten in die Öffnung und in den Motor verhindert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der Unterseite des Laufrades zumindest ein Vorsprung vorgesehen. Insbesondere ist der mindestens eine Vorsprung am äußeren Rand der Unterseite des Laufrades vorgesehen. Hierdurch wird ein zusätzlicher Schutz gegen das Eindringen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen Gehäuseboden und Unterseite des Laufrades gebildet. Diese schnell rotierenden Vorsprünge, die auch als Erhöhungen bezeichnet werden können, verdrängen Flüssigkeit bei Kontakt. Diese Beschleunigung erfolgt radial nach außen und damit entgegen einem eindringenden Flüssigkeitsstrom.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen dem Gehäuseboden und dem Laufrad eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Hierdurch kann der untere Bereich des Ventilators gegen eindringende Flüssigkeit und einen möglichen Druckverlust abgedichtet werden. Sollte Flüssigkeit in die Labyrinthdichtung eindringen, wird dieses durch Scherkräfte stark beschleunigt und es treten erhöhte Fliehkräfte auf. Die Flüssigkeit wird dadurch an einem weiteren Eindringen gehindert. Dabei wird aus Gründen der Toleranz die Labyrithdichtung möglichst nahe an der Rotationsachse angeordnet.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Labyrinthdichtung durch mehrere, kreisförmige Rippen auf der Unterseite des Rotors und mehrere dazu versetzte kreisförmige Rippen auf der Oberseite des Gehäusebodens gebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Dunstabzugsvorrichtung, die mindestens einen erfindungsgemäßen Ventilator aufweist.
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Vorteile und Merkmale, die bezüglich des Ventilators beschrieben wurden, gelten - soweit anwendbar - entsprechen für die Dunstabzugsvorrichtung und umgekehrt und werden gegebenenfalls nur einmalig beschrieben.
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Die Dunstabzugsvorrichtung stellt vorzugsweise eine Dunstabzugsvorrichtung dar, die eine Absaugöffnung aufweist, über die Luft nach unten eingesaugt wird. Diese Art der Dunstabzugsvorrichtung kann auch als Muldenlüfter bezeichnet werden. Der mindestens eine Ventilator ist dabei vorzugsweise unterhalb der Ansaugöffnung angeordnet. Der mindestens eine Ventilator kann dabei mit der Absaugöffnung in Draufsicht ausgerichtet sein oder zu dieser versetzt liegen. Der Ventilator ist vorzugsweise so angeordnet, dass der Ansaugraum des Ventilators nach oben gerichtet ist. Der Ansaugraum des Ventilators ist daher vorzugsweise der Absaugöffnung zugewandt. Der Ansaugraum des Ventilators und insbesondere die Lufteinlassöffnung des Ventilators kann dabei parallel zu der Ansaugöffnung oder in einem Winkel zu der Ansaugöffnung liegen. Dieser Winkel liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 und 90°.
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Besonders bevorzugt ist die Dunstabzugsvorrichtung in ein Kochfeld integriert. Die Absaugöffnung liegt dabei vorzugsweise in einer Öffnung in der Fläche des Kochfeldes.
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Alternativ kann die Dunstabzugsvorrichtung auch mit dem Kochfeld verbunden sein, insbesondere kann die Absaugöffnung zu dem Kochfeld benachbart angeordnet sein.
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Bei einem Muldenlüfter können die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders gut genutzt werden. Bei Muldenlüftern ist nämlich aufgrund der Anordnung des Ventilators unterhalb der Absaugöffnung zum einen das Eintreten von Flüssigkeiten über die Absaugöffnung wahrscheinlich. Zum anderen ist ein gewisses Fördervolumen erforderlich, um die von dem Kochfeld nach oben steigenden Dünste und Wrasen zuverlässig nach unten abzusaugen. Daher ist die Anforderung an den Motor gesteigert und der Motor erwärmt sich. Mit dem erfindungsgemäßen Ventilator in der Dunstabzugsvorrichtung wird diesen Umständen durch eine Kombination eines Schutzes gegen Eindringen von Flüssigkeit in den Motor und gleichzeitig durch das Sicherstellen einer Kühlung des Motors durch erzwungene Konvektion Rechnung getragen.
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Das Eindringen von Flüssigkeiten wird insbesondere durch die Motorabdeckung verhindert. Zudem kann das Eindringen durch die Geometrie des Gehäusebodens, der Unterseite des Laufrades und/oder durch eine oder mehrere Dichtungen, beispielsweise Labyrinthdichtungen weiter verhindert werden. Die Kühlung erfolgt durch den Kühlluftstrom, der durch die Zusatzschaufeln in Zusammenwirkung mit der Motorabdeckung erzeugt wird. Der Kühlluftstrom durchströmt dabei vorzugsweise den Motor in axialer Richtung. Die Kühlluft kann dabei über den Zwischenraum zwischen der Unterseite des Laufrades und der Oberseite des Gehäusebodens eingesaugt werden. Vorzugsweise kann zusätzlich Kühlluft über mindestens eine Öffnung im Gehäuseboden des Ventilatorgehäuses eingesaugt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden erneut unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dunstabzugsvorrichtung;
- 2: eine schematische perspektivische Ansicht eines Stators ineses Motors mit offener Geometrie;
- 3: eine schematische perspektivische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventilators;
- 4: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators;
- 5: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators; und
- 6: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators.
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Gleiche Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen angegeben und werden gegebenenfalls nur einmalig beschrieben.
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In 1 ist eine Ausführungsform der Dunstabzugsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Dunstabzugsvorrichtung 1 stellt einen Muldenlüfter dar. Die Dunstabzugsvorrichtung 1 ist in ein Kochfeld 2 integriert. Das Kochfeld 2 weist eine Deckplatte 20 auf. Zudem weist das Kochfeld 2 vorzugsweise Heizmodule (nicht gezeigt) auf, die an der Unterseite der Deckplatte 20 befestigt sein können. In der Deckplatte 20 ist eine Öffnung eingebracht, die die Absaugöffnung 10 der Dunstabzugsvorrichtung 1 bildet. In der gezeigten Ausführungsform ist in der Absaugöffnung 10 eine Filtereinheit 11 angeordnet. Die Dunstabzugsvorrichtung 1 weist zudem einen Ventilator 3 auf, der unterhalb der Absaugöffnung 10 angeordnet ist. In der 1 ist von dem Ventilator 3 nur das Ventilatorgehäuse 4 sichtbar. Der Ventilator 3 ist in der gezeigten Ausführungsform auf dem Boden der Dunstabzugsvorrichtung 1 angeordnet und liegt unter der Filtereinheit 11. Dünste und Wrasen, die während des Kochens entstehen, werden durch den Ventilator 3 über die Absaugöffnung 10 eingesaugt, vorzugsweise in der Filtereinheit 11 gereinigt und nach dem Passieren des Ventilators 3 über einen Luftauslass (nicht gezeigt) aus der Dunstabzugsvorrichtung 1 ausgegeben.
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Der Ventilator 3 wird mit einem Motor 5 (s. 3 bis 6) betrieben. Der Motor 5 stellt einen Elektromotor mit Stator 50 und Rotor 51 (s. 3 bis 6) dar. In 2 ist eine Ausführungsform eines Stators 50 beispielhaft gezeigt. Wie sich aus der 2 ergibt, weist der Stator 50 eine offene Struktur auf. Insbesondere sind die Zwischenräume zwischen den Wicklungen 500 nicht verschlossen. In axialer Richtung des Stators 50 ist dieser daher luftdurchlässig.
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In 3 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators 3 gezeigt. Der Ventilator 3 umfasst ein Ventilatorgehäuse 4, das vorzugsweise ein Spiralgehäuse darstellt. In der Oberseite des Gehäuses ist eine Lufteinlassöffnung 41 vorgesehen, die in der gezeigten Ausführungsform durch ein Schutzgitter 42 abgedeckt ist. Das Ventilatorgehäuse 4 weist zudem einen am Umfang des Gehäuses 4 vorgesehenen Luftauslass auf, der in 3 nicht gezeigt ist.
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In dem Gehäuse 4 ist ein Motor 5 mit einem daran vorgesehenen Laufrad 52 aufgenommen. Der Motor 5 umfasst einen Stator 50 und einen Rotor 51. Der Stator 50 weist Wicklungen 500 auf, die in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 510 zueinander beabstandet radial angeordnet sind. Der Rotor 51 ist als Außenläufer ausgestaltet und wird auch als Läufer oder Motorläufer bezeichnet. Der Rotor 51 weist in radialer Richtung einen U-förmigen Querschnitt auf, dessen offene Seite nach unten gerichtet ist. Der U-förmige Querschnitt des Rotors 51 umgibt dabei die Wicklungen 500 des Stators 50. An der Oberseite des Rotors 51 sind bei der gezeigten Ausführungsform Aussparungen eingebracht, so dass auch der Rotor 51 in der axialen Richtung der Rotationsachse 510 luftdurchlässig ist.
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An dem Rotor 51 ist ein Laufrad 52, das auch als Schaufelrad bezeichnet werden kann, angebracht. Insbesondere kann das Laufrad 52 an dem Rotor 51 angespritzt sein.
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Das Laufrad 52 weist einen Befestigungsabschnitt 522, der auch als Laufradnabe bezeichnet wird, eine Scheibe 523 und einen äußeren Rand 524 auf. An dem Befestigungsabschnitt 522 ist das Laufrad 52 mit dem Rotor 51 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform weist der Befestigungsabschnitt 522 eine Kuppelform auf, umgibt den Umfang des U-förmigen Rotors 51 und deckt einen Teil des Bodens der U-Form, das heißt einen Teil der Oberseite des Rotors 51 ab. Auf dem Teil, der an der Oberseite des Rotors 51 anliegt sind Zusatzschaufeln (nicht gezeigt) vorgesehen. Dies wird später unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 genauer erläutert. Zudem wird die Oberseite des Motors 5, insbesondere des Rotors 51 durch eine Motorabdeckung (nicht gezeigt) abgedeckt. Auch dies wird später unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 genauer erläutert.
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Von dem unteren Ende des Befestigungsabschnitts 522 erstreckt sich die Scheibe 523 des Laufrades 52 nach außen. In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Scheibe 523 von dem unteren Ende des Befestigungsabschnitts 522 radial nach außen und ist nach unten geneigt. Am äußeren Umfang der Scheibe 523 schließt sich der äußere Rand 524 des Laufrades 52 an. Der äußere Rand 524 ist vorzugsweise waagerecht ausgerichtet, das heißt liegt senkrecht zu der Rotationsachse 510 des Rotors 51. Auf der Oberseite des äußeren Randes 524 ist eine Reihe von Hauptschaufeln 520 vorgesehen. Die Hauptschaufeln 520 sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Der innere Durchmesser des durch die Hauptschaufeln 520 gebildeten Schaufelrings ist größer als der Durchmesser der Lufteinlassöffnung 41 des Gehäuses 4.
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In der gezeigten Ausführungsform weist der Gehäuseboden 40 des Gehäuses 4 eine zu der Rotationsachse hin ansteigende Wandstärke auf. Hierdurch bildet die Oberseite des Gehäusebodens 40 eine Kegelform. Die Neigung des Gehäusebodens 40 entspricht dabei der Neigung der Scheibe 523 des Laufrades 52. In der Mitte des Gehäusebodens 40 ist der Stator 50 fixiert. Zwischen der Unterseite des Laufrades 52 und der Oberseite des Gehäusebodens 40 ist ein Zwischenraum 8 gebildet (siehe 2).
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Die Funktionsweise des Ventilators 3 nach der ersten Ausführungsform der 3 wird später genauer beschrieben.
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Die zweite Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Scheibe 523 des Laufrades 52 aus einem waagerechten äußeren Teil und einem geneigten inneren Teil bestehe, wobei der innere Teil in einem steileren nach oben geneigt ist, als die Scheibe 523 der ersten Ausführungsform. Entsprechend ist in der gezeigten Ausführungsform die Steigung der Erhöhung 41 an der Oberseite des Gehäusebodens 40 steiler. Zudem sind in der zweiten Ausführungsform an der Unterseite des Laufrades 52 Vorsprünge 6 vorgesehen, die sich nach unten erstrecken. Die Vorsprünge 6 sind in der gezeigten Ausführungsform an der Unterseite des äußeren Randes 524 und des äußeren Teils der Scheibe 523 vorgesehen. Die Vorsprünge 6 können ringförmig sein und sich in Umfangsrichtung des Laufrades 52 erstrecken. Allerdings ist es auch möglich, dass die Vorsprünge 6 punktförmig sind und eine oder mehrere Reihen von Vorsprüngen 6 in Umfangsrichtung des Laufrades 52 an der Unterseite des Laufrades 52 angeordnet sind. Die weiteren Bestandteile des Ventilators 3 entsprechen denen der ersten Ausführungsform und werden daher nicht erneut erläutert.
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Wie in der ersten Ausführungsform, weist auch in der zweiten Ausführungsform der Ventilator 3 eine Motorabdeckung 53 auf. Die Motorabdeckung 53 deckt den Motor 5 nach oben ab. Insbesondere weist die Motorabdeckung 53 einen Durchmesser auf, der größer ist, als der größte Durchmesser des Motors 5, insbesondere als der äußere Durchmesser des Rotors 51. In der gezeigten Ausführungsform und vorzugsweise ist der Durchmesser der Motorabdeckung 53 größer als der äußere Durchmesser des Rotors 51 mit dem daran angebrachten Befestigungsabschnitts 522 des Laufrades 52.
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Wie in der ersten Ausführungsform, weist auch in der zweiten Ausführungsform der Ventilator 3 Zusatzschaufeln 521 auf. Die Zusatzschaufeln 521 sind in den Ausführungsformen auf der Oberseite des Rotors 51, insbesondere auf dem oberen Teil des Befestigungsabschnitts 522 des Laufrades 52 ringförmig angeordnet. Die Zusatzschaufeln erstrecken sich somit parallel zu der Rotationsachse 510.
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Die Motorabdeckung weist in der ersten und zweiten Ausführungsform eine umgekehrte Napf- oder Kappenform auf. Insbesondere liegt der Boden der Kappe auf der Oberseite des Stators 50 auf oder ist in einem geringen Abstand oberhalb der Oberseite des Stators 50 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Motorabdeckung 53 von dem Boden in einem Winkel nach unten und endet mit einer Abkantung, die unter einem noch steileren Winkel nach unten gerichtet ist. Die Abkantung liegt dabei in radialer Richtung zu dem äußeren Durchmesser des Befestigungsabschnitts 522 des Laufrades nach außen versetzt. Zwischen der Motorabdeckung 53 und dem Motor 5 ist ein Spalt 531 gebildet. Der Spalt 531 erstreckt sich insbesondere über die Oberseite des Rotors 51 radial nach außen und endet in dem Abstand zwischen dem axialen Teil des Befestigungsabschnitts 522 und der Abkantung der Motorabdeckung 53. In diesem Spalt 531 liegen die Zusatzschaufeln 521.
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Die Funktion der ersten Ausführungsform des Ventilators 3 wird im Folgenden erläutert. Wird der Ventilator 3 betrieben, so wird durch den Motor 5 das Laufrad 52 gedreht, wodurch Luft in den Ventilator 3 eingesaugt wird. Diese Luft wird auch als Hauptvolumenstrom H bezeichnet. Die Luft tritt durch die Zwischenräume zwischen den Hauptschaufeln 520 aus dem Ansaugraum 30 aus und wird über eine nicht dargestellte Luftauslassöffnung aus dem Ventilator 3 und anschließend aus der Dunstabzugsvorrichtung 1 ausgegeben. Da die Zusatzschaufeln 521 an dem Rotor 51 und insbesondere an der Oberseite des Laufrades 52, das an dem Rotor 51 befestigt ist, vorgesehen sind, wird mit der Drehung des Laufrades 52 auch die Reihe der Zusatzschaufeln 521 gedreht. Hierdurch und aufgrund der Anordnung der Zusatzschaufeln 521 in dem Spalt 531 wird Luft durch den Motor 5 gesaugt. Die Zusatzschaufeln 521 zusammen mit der Motorabdeckung 53 wirken somit als Kühlventilator. Die Kühlluft K wird in der ersten Ausführungsform durch den Zwischenraum 8, der zwischen der Unterseite des Laufrades 52, insbesondere der Scheibe 523 und der Oberseite des Gehäusebodens 40 gebildet ist, aus dem Ansaugraum 30 angesaugt. Somit strömt die Kühlluft K in dem Zwischenraum 8 von der Außenseite des Laufrades 52 nach innen und strömt den Motor 5, insbesondere den Rotor 51 und die von diesem umgebenen Wicklungen 50 des Stators 50, von unten an. Nach dem Passieren der Aussparungen in der Oberseite des Rotors 51 wird die Luft durch die Motorabdeckung in den Spalt 531 umgelenkt und an dem äußeren Durchmesser des Rotors 51 und dem daran befestigten Befestigungsabschnitt 522 in den Ansaugraum 30 ausgegeben.
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Flüssigkeit, die gegebenenfalls durch die Absaugöffnung 10 der Dunstabzugsvorrichtung 1 in den Ventilator 3 eintritt, wird durch die Motorabdeckung 53 am Eintritt in den Motor 5 von oben gehindert. Flüssigkeit, die bereits in das Ventilatorgehäuse 4 gelangt ist wird an dem Eintreten in dem Motor 5 über den Zwischenraum 8 durch die Steigung, die an der Oberseite des Gehäusebodens 4 vorgesehen ist, gehindert.
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Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform entspricht der der ersten Ausführungsform und unterscheidet sich nur durch den zusätzlichen Schutz, der durch die Vorsprünge 6 geschaffen wird. Die schnell rotierenden Vorsprünge 6 verdrängen Flüssigkeit bei Kontakt. Diese Beschleunigung erfolgt radial nach außen und damit entgegen dem eindringenden Flüssigkeitsstrom.
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In der 5 ist eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilators 3 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform lediglich dadurch, dass in dem Gehäuseboden 40 Öffnungen 9 vorgesehen sind, von denen in 5 lediglich eine sichtbar ist. Die Öffnungen 9 sind in Umfangsrichtung verteilt im Gehäuseboden 40 vorgesehen. Die Öffnung 9 liegt vorzugsweise unterhalb des Rotors 51 und der Wicklungen 500 des Stators 50. Hierdurch kann bei Betrieb des Ventilators 5 ein Zusatzluftstrom zum Kühlungsluftstrom K bereitgestellt werden. Dieser Zusatzluftstrom wird von unterhalb des Ventilatorgehäuses 4 eingesaugt. Die weiter Funktionsweise der dritten Ausführungsform entspricht der der zweiten Ausführungsform.
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In der 6 ist eine vierte Ausführungsform des Ventilators 3 gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass an der Unterseite des Laufrades 52 keine Vorsprünge vorgesehen sind. Stattdessen ist zwischen dem Laufrad 52 und dem Gehäuseboden 40 eine Dichtung 7 vorgesehen. Die Dichtung 7 stellt eine Labyrinthdichtung dar. In der gezeigten Ausführungsform ist die Labyrinthdichtung durch kreisförmige Rippen 70, die sich von der Unterseite des Laufrades 52 nach unten erstrecken und versetzt dazu angeordneten kreisförmige Rippen 71, die sich vom Gehäuseboden 40 nach oben erstrecken, gebildet. Die Dichtung 7 ist in der gezeigten Ausführungsform am Übergang zwischen dem äußeren Teil und dem inneren Teil der Scheibe 523 des Laufrades 52 angeordnet. Sollte Flüssigkeit in die Labyrinthdichtung eindringen, wird diese durch die Scherkräfte stark beschleunigt und es treten erhöhte Fliehkräfte auf. Die Flüssigkeit wird an einem weiteren Eindringen gehindert. Aus Gründen der Toleranzen ist die Dichtung möglichst nahe an der Rotationsachse 510, insbesondere an der Stelle des Laufrades 52, an dem der Abstand zum Gehäuseboden 40 gering ist und die den geringsten Abstand zur Rotationsachse 510 aufweist, vorgesehen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann eine Ausführungsform verwendet werden, die der vierten Ausführungsform entspricht, die aber keine Öffnungen 9 aufweist.
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Der erfindungsgemäße Ventilator kann auch in Anwendungsfällen bei dem der Ventilator ein Ventilator ohne Kühlluftanforderung ist, verwendet werden. Die mangelnde Kühlungsanforderung kann aufgrund geringer, erforderlicher Förderleistung oder aufgrund der Entbehrbarkeit des Flüssigkeitsschutzes vorliegen. In Ventilatoren, wo keine erhöhten Wasserschutzmaßnahmen notwendig sind kann die Motorabdeckung entfallen. Die Löcher im Ventilatorgehäuse können geräteseitig verschlossen werden (z.B. durch eine nicht perforierte Blechrückwand). Die Zusatzschaufeln bzw. Kühlluftschaufeln sind zwar weiterhin enthalten und drehen mit, tragen aber durch die fehlende Verhausung wegen der fehlenden Motorabdeckung und den dadurch mangelnden Volumenstrom kaum zur Leistungsumsetzung bei.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. Insbesondere kann ein zuverlässiger Schutz des Motors gegen Flüssigkeiten mit gleichzeitig gewährleisteter Kühlung des Motors auf einfache Weise bereitgestellt werden.
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Zudem kann eine Vereinheitlichung von zwei unterschiedlichen Anwendungsfällen (Use Cases) bei unverändertem Motordesign erfolgen. Ein Anwendungsfall ist der, in dem der Ventilator gegen Flüssigkeitseintritt von oben geschützt werden soll. Der andere Anwendungsfall ist der, in dem kein Flüssigkeitseintritt zu befürchten ist. Dieser Fall kann auch als Ventilator ohne Spritzwasseranforderung bezeichnet werden.
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In dem ersten und erfindungsgemäß bevorzugten Anwendungsfall, in dem ein Flüssigkeits-/Wassergeschützter Ventilator erforderlich ist, wird durch die Motorabdeckung ein Flüssigkeitsschutz, der auch als Spritzwasserschutz bezeichnet werden kann, gewährleistet. Durch die Zusatzschaufeln an der Oberseite des Rotors beziehungsweise Laufrades wird auf einfache Weise ein Kühlventilator mit dem gleichen Laufrad, wie für den Hauptventilator bereitgestellt. Zudem ist vorteilhaft, dass die Kühlung über die Drehzahl des Laufrades automatisch mit geregelt wird. Die Kühlung ist abhängig von der Druckdifferenz Umgebung (Kühlluftöffnung) zum Ansaugraum. Bei unterschiedlichen Geräteanordnungen, insbesondere Ventilatoranordnungen oder Dunstabzugsvorrichtungsanordnungen wird sich die Kühlung potenziell unterschiedlich verhalten. Die Kühlung nimmt bei geringeren Hauptvolumenströmen ab. Da die Kühlung in diesem Betriebszustand des Ventilators nicht benötigt wird, spart man Energie.
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Allerdings kann der erfindungsgemäße Ventilator auch anderweitig eingesetzt werden. Insbesondere kann dieser für den zweiten Anwendungsfall verwendet werden, in dem keine Spritzwasseranforderung vorhanden ist.
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Durch Entfernen der Motorabdeckung oder Ersetzen durch einen luftdurchlässigen Eingreifschutz ist weiterhin ein offenes Design möglich. Sofern eine Dichtung an der Unterseite des Laufrades vorgesehen ist bleibt diese bestehen. Durch einen reduzierten Kurzschluss kann es zu einer Effizienzerhöhung und einer Verringerung der Kühlung kommen. Der mögliche Eingreifschutz sollte daher gewisse Abstände einhalten und den Motor nicht einhausen. Die Zusatzschaufeln, die auch als Kühlventilatorschaufeln bezeichnet werden können, werden dem Fluid eine gewisse Energie aufprägen, welche nicht notwendig aber überschaubar ist.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann zudem eine Kompatibilität geschaffen werden. Insbesondere kann der Ventilator für unterschiedliche Anwendungsfälle einheitlich gestaltet sein. Allerdings können sich die Varianten bei der Motoraufnahme im Gerät, insbesondere im Ventilator unterscheiden. Die Motorabdeckung ist ein eigenes, vorzugsweise lösbares Bauteil. Bei dem Anwendungsfall ohne Motorabdeckung ist daher nur die Motorhalterung als eigenes Bauteil vorhanden. Vorzugsweise können die Ventilatorgehäuse, die auch als Spiralen bezeichnet werden können, für alle Anwendungsfälle Öffnungen, die auch als kleine Löcher bezeichnet werden können, zur Kühlluftzuströmung aufweisen. Ein mögliches Verschließen kann geräteseitig realisiert werden, z.B. durch Blechaufnahme auf der Unterseite beziehungsweise Rückseite des Ventilators.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dunstabzugsvorrichtung
- 10
- Absaugöffnung
- 11
- Filtereinheit
- 2
- Kochfeld
- 3
- Ventilator
- 30
- Ansaugraum
- 4
- Ventilatorgehäuse
- 40
- Gehäuseboden
- 41
- Erhöhung
- 41
- Lufteinlassöffnung
- 42
- Schutzgitter
- 5
- Motor
- 50
- Stator
- 500
- Wicklung
- 51
- Rotor
- 510
- Rotationsachse
- 52
- Laufrad
- 520
- Hauptschaufeln
- 521
- Zusatzschaufeln
- 522
- Befestigungsabschnitt
- 523
- Scheibe
- 524
- äußerer Rand
- 53
- Motorabdeckung
- 531
- Spalt
- 6
- Vorsprung
- 7
- Dichtung
- 8
- Zwischenraum
- 9
- Öffnung
- H
- Hauptvolumenstrom
- K
- Kühlluftstrom
