DE102022201615B3 - fan assembly - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Lüfteranordnung mit einer elektrisch angetriebenen und drehbar gelagerten Antriebwelle (2) mit zumindest einem Lüfterrad vorgeschlagen, wobei der Antriebswelle (2) ein redundanter elektrischer Antrieb und eine redundante Lagerung zugeordnet sind, wobei die Antriebswelle (2) zum Wechseln der Lagerung axial bewegbar angeordnet ist. Ferner wird ein Luftkanalrohr (1) mit der Lüfteranordnung zum Kühlen eines Steuergerätes vorgeschlagen.A fan arrangement is proposed with an electrically driven and rotatably mounted drive shaft (2) with at least one fan wheel, with the drive shaft (2) being assigned a redundant electrical drive and a redundant bearing, with the drive shaft (2) being able to be moved axially in order to change the bearing is arranged. An air duct pipe (1) with the fan arrangement for cooling a control unit is also proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung mit einer elektrisch angetriebenen und drehbar gelagerten Antriebswelle mit zumindest einem Lüfterrad. Ferner betrifft die Erfindung ein Luftkanalrohr mit der Lüfteranordnung.The present invention relates to a fan arrangement with an electrically driven and rotatably mounted drive shaft with at least one fan wheel. Furthermore, the invention relates to an air duct pipe with the fan arrangement.

Beispielsweise aus der Druckschrift EP 3 839 264 A2 ist eine Ventilatoranordnung in einem rohrförmigen Gehäuse bekannt. Der Ventilator weist eine elektrisch angetriebene und drehbar gelagerte Antriebswelle auf, wodurch der Ventilator Luft von einer Lufteinströmseite in dem rohrförmigen Gehäuse zu einer Luftausströmseite fördert. In dem Gehäuse ist eine Lage eines schalldämmenden Materials in einem zur Luftströmung offenen Aufnahmeraum des Gehäuses untergebracht.For example from the publication EP 3 839 264 A2 a fan arrangement in a tubular housing is known. The fan has an electrically driven and rotatably mounted drive shaft, as a result of which the fan conveys air from an air inflow side in the tubular housing to an air outflow side. A layer of sound-insulating material is accommodated in the housing in a receiving space of the housing which is open to the air flow.

Es hat sich gezeigt, dass zum Beispiel der elektrische Antrieb und die Lagerung derartiger Ventilatoranordnungen über die Lebensdauer erheblich belastet werden und somit ein Ausfall nicht verhindert werden kann. Um die Kühlung von Komponenten mit derartigen Ventilatoranordnungen sicherzustellen, ist es erforderlich, eine zweite Ventilatoranordnung vorzusehen. Dies ist jedoch nicht nur kostenintensiv, sondern auch in Bezug auf den notwendigen Bauraumbedarf nachteilig.It has been shown that, for example, the electrical drive and the bearing of such fan arrangements are subjected to considerable stress over the service life and failure cannot therefore be prevented. In order to ensure the cooling of components with such fan arrangements, it is necessary to provide a second fan arrangement. However, this is not only expensive, but also disadvantageous in relation to the necessary installation space.

Die US 2005/0082927 A1 zeigt eine Motoranordnung eines Lüfters, die redundante Lager zur Lagerung einer Antriebswelle nutzt. Die Motoranordnung kann auch eine Mehrzahl von die Antriebswelle antreibenden Motoren aufweisen, um Redundanz im Falle eines Ausfalls eines der Motoren zu bieten. Die US 2003/0178954 A1 zeigt einen fehlerredundanten Motor eines Lüfters. Der Lüfter kann zwei der Motoren zum Antrieb einer Antriebswelle aufweisen, so dass der Lüfter auch bei Ausfall eines der Motoren mit maximaler Drehzahl betrieben werden kann. Der Lüfter kann ein redundantes Lager zur Lagerung der Antriebswelle aufweisen, wobei beispielsweise ein Teil des Lagers als Kugellager und ein weiterer Teil des Lagers als Gleitlager ausgebildet ist.The U.S. 2005/0082927 A1 FIG. 1 shows a fan motor assembly that uses redundant bearings to support a drive shaft. The motor assembly may also include a plurality of motors driving the drive shaft to provide redundancy in the event of a failure of one of the motors. The US 2003/0178954 A1 shows a fault-redundant motor of a fan. The fan can have two of the motors for driving a drive shaft, so that the fan can be operated at maximum speed even if one of the motors fails. The fan can have a redundant bearing for supporting the drive shaft, with part of the bearing being designed as a ball bearing and another part of the bearing being designed as a slide bearing, for example.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lüfteranordnung sowie ein Luftkanalrohr mit der Lüfteranordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche möglichst kosten- und bauraumgünstig einen ausfallsicheren Betrieb gewährleisten.The present invention is based on the object of proposing a fan arrangement and an air duct pipe with the fan arrangement of the type described at the outset, which ensure fail-safe operation as cost-effectively and space-efficiently as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 12 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie der Zeichnungen.This object is achieved according to the invention by the features of patent claims 1 and 12, respectively. Advantageous and claimed developments result from the respective dependent claims and the description as well as the drawings.

Demnach wird eine Lüfteranordnung mit einer elektrisch angetriebenen und drehbar gelagerten Antriebswelle mit zumindest einem Lüfterrad vorgeschlagen. Um eine möglichst kosten- und bauraumgünstige Lüfteranordnung vorzuschlagen, die zudem einen ausfallsicheren Betrieb gewährleistet, ist vorgesehen, dass der Antriebswelle ein redundanter elektrischer Antrieb und eine redundante Lagerung zugeordnet sind, wobei die Antriebswelle zum Wechseln der Lagerung axial bewegbar angeordnet ist.Accordingly, a fan arrangement is proposed with an electrically driven and rotatably mounted drive shaft with at least one fan wheel. In order to propose a fan arrangement that is as cost-effective and space-saving as possible, which also ensures fail-safe operation, it is provided that the drive shaft is assigned a redundant electric drive and a redundant bearing, with the drive shaft being arranged such that it can be moved axially in order to change the bearing.

Auf diese Weise wird eine wartungsfreie Lüfteranordnung realisiert, bei der sowohl die elektronischen Bauteile als auch die mechanischen Bauteile an der Antriebswelle redundant vorgesehen sind, ohne dass eine zweite Lüfteranordnung erforderlich ist. Somit werden durch die vorgeschlagene Lüfteranordnung nicht nur Bauraum sondern auch Kosten eingespart.In this way, a maintenance-free fan arrangement is implemented, in which both the electronic components and the mechanical components on the drive shaft are provided redundantly, without a second fan arrangement being required. The proposed fan arrangement thus saves not only installation space but also costs.

Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antriebswelle als redundanter elektrischer Antrieb ein erster Rotorträger mit einer ersten zugeordneten gehäuseseitigen Spulenanordnung und ein zweiter Rotorträger mit einer zweiten zugeordneten gehäuseseitigen Spulenanordnung zugeordnet sind. Auf diese Weise wird der gemeinsame elektrische Antrieb in zwei unabhängige Rotorträger und Statoren unterteilt, die gemeinsam oder auch unabhängig voneinander die Antriebswelle antreiben können. Somit ist der Antrieb der Antriebswelle auch bei Ausfall eines Rotorträgers sichergestellt.An advantageous further development of the invention provides for the drive shaft to be assigned a first rotor support with a first associated coil arrangement on the housing and a second rotor support with a second associated coil arrangement on the housing as a redundant electric drive. In this way, the common electrical drive is divided into two independent rotor carriers and stators, which can drive the drive shaft together or independently of one another. Thus, the drive of the drive shaft is ensured even if a rotor carrier fails.

Eine besonders bauraumgünstige Ausführung ergibt sich bei der vorgeschlagenen Lüfteranordnung dadurch, dass der erste Rotorträger und der zweite Rotorträger etwa hülsenförmig ausgeführt sind und koaxial zu der Antriebswelle angeordnet sind. Somit sind die Rotorträger quasi als Hohlwellenabschnitte oder dergleichen ausgeführt und nehmen im Inneren die Antriebswelle auf. Aufgrund der radial verschachtelten Bauweise ergeben sich einerseits ein besonders geringer radialer Bauraumbedarf und andererseits kein zusätzlicher axialer Bauraumbedarf bei der vorgeschlagenen Lüfteranordnung.A particularly space-saving design results from the proposed fan arrangement in that the first rotor carrier and the second rotor carrier are designed approximately in the form of a sleeve and are arranged coaxially with the drive shaft. Thus, the rotor carriers are designed as hollow shaft sections or the like and accommodate the drive shaft inside. Due to the radially nested design, there is on the one hand a particularly small radial space requirement and on the other hand no additional axial space requirement in the proposed fan arrangement.

Um ein Wechseln der Lagerung der Antriebswelle zum Beispiel bei mechanischem Verschleiß bei der vorgeschlagenen Lüfteranordnung konstruktiv einfach zu realisieren, ist vorgesehen, dass zum Beispiel der erste Rotorträger drehfest und axial verschiebbar an der Antriebswelle angeordnet ist, während zum Beispiel der zweite Rotorträger derart mit dem ersten Rotorträger gekoppelt ist, dass der zweite Rotorträger über einen vorbestimmten Drehwinkelbereich relativ zu dem ersten Rotorträger zum Wechseln der Lagerung verdrehbar angeordnet ist. Durch die Relativdrehung des zweiten Rotorträgers kann eine axiale Verschiebung der Antriebswelle realisiert werden, um die Lagerung der Antriebswelle bei der vorgeschlagenen Lüfteranordnung zu wechseln.In order to easily change the bearing of the drive shaft, for example in the event of mechanical wear in the proposed fan arrangement, it is provided that, for example, the first rotor carrier is arranged on the drive shaft in a rotationally fixed and axially displaceable manner, while, for example, the second rotor carrier is connected to the first Rotor carrier is coupled that the second rotor carrier is arranged rotatable over a predetermined angle of rotation range relative to the first rotor carrier to change the storage. By the relative rotation of the second rotor arm an axial displacement of the drive shaft can be implemented in order to change the bearing of the drive shaft in the proposed fan arrangement.

Die vorgesehene Relativdrehung zwischen den beiden Rotorträgern wird im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung konstruktiv einfach und bauraumgünstig dadurch gelöst, dass der erste Rotorträger und der zweite Rotorträger beispielsweise stirnseitig eine korrespondierende Kopplungsverzahnung oder dergleichen zum Koppeln der beiden Rotorträger aufweisen, wobei die Kopplungsverzahnung derart ausgeführt ist, dass eine Relativdrehung des zweiten Rotorträgers in Bezug auf den ersten Rotorträger von etwa 90° als Drehwinkelbereich vorgesehen ist. Der angegebene Drehwinkelbereich kann jedoch variieren, indem die Kopplungsverzahnung entsprechend ausgeführt ist. Als Kopplungsverzahnung bietet sich besonders eine Verzahnung an, bei denen die korrespondierenden Zähne der Kopplungsverzahnung einen entsprechenden Abstand in Umfangsrichtung haben, der dem Drehwinkelbereich entspricht. Auf diese Weise kann eine Relativdrehung zwischen den beiden Rotorträgern bis zur Anlage der korrespondierenden Zähne freigegeben werden.The intended relative rotation between the two rotor carriers is solved in a next development of the invention in a structurally simple and space-saving manner in that the first rotor carrier and the second rotor carrier have, for example, a corresponding coupling toothing or the like on the front side for coupling the two rotor carriers, the coupling toothing being designed in this way that a relative rotation of the second rotor carrier with respect to the first rotor carrier of about 90 ° is provided as a rotation angle range. However, the specified angle of rotation range can vary if the coupling gearing is designed accordingly. A toothing in which the corresponding teeth of the coupling toothing have a corresponding spacing in the circumferential direction, which corresponds to the angle of rotation range, is particularly suitable as the coupling toothing. In this way a relative rotation between both rotor-arms can be released until the corresponding teeth touch.

Um die Relativdrehung zwischen den beiden Rotorträgern in eine axiale Verschiebung der Antriebswelle zum Verstellen der Lagerung umzusetzen, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Antriebswelle beispielsweise ein vorzugsweise an ihrem Außenumfang vorgesehenes Führungselement oder dergleichen aufweist, wobei das Führungselement mit einer korrespondierenden Führungsbahn beispielsweise am Innendurchmesser des zweiten Rotorträgers in Wirkverbindung steht, sodass bei einer Relativdrehung des zweiten Rotorträgers eine axiale Verschiebung der Antriebswelle zum Wechseln der Lagerung vorgesehen ist. Das Führungselement und die korrespondierende Führungsbahn bilden quasi eine Gleitschlittenführung, um die Drehbewegung in eine axiale Linearbewegung der Antriebswelle umzusetzen.In order to convert the relative rotation between the two rotor carriers into an axial displacement of the drive shaft to adjust the bearing, it is provided within the scope of the invention that the drive shaft has, for example, a guide element or the like preferably provided on its outer circumference, with the guide element having a corresponding guide track, for example on Inner diameter of the second rotor carrier is operatively connected, so that with a relative rotation of the second rotor carrier, an axial displacement of the drive shaft is provided for changing the bearing. The guide element and the corresponding guideway form a quasi-sliding carriage guide in order to convert the rotational movement into an axial linear movement of the drive shaft.

Vorzugsweise kann bei der vorgeschlagenen Lüfteranordnung als redundante Lagerung jedem Ende der Antriebswelle ein erstes Wälzlager oder dergleichen und ein zweites Wälzlager oder dergleichen zugeordnet sein, um die Antriebswelle entsprechend zu lagern. Damit nur eines der Wälzlager zur Lagerung der Antriebswelle im Einsatz ist, und das andere Wälzlager quasi als Reservelager dient, ist eines der Wälzlager einer dem Außendurchmesser reduzierenden Durchmesserstufe oder dergleichen der Antriebswelle zugeordnet, sodass nur eines der axial nebeneinander angeordneten Wälzlager zum Lagern in Wirkverbindung mit der Antriebswelle steht. Durch die nach der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers bewirkte axiale Verschiebung bzw. Bewegung der Antriebswelle wird die Durchmesserstufe dem anderen Wälzlager zugeordnet, sodass ein Wechsel der Lagerung erfolgt.In the proposed fan arrangement, a first roller bearing or the like and a second roller bearing or the like can preferably be assigned to each end of the drive shaft as a redundant bearing in order to mount the drive shaft accordingly. So that only one of the roller bearings is used to support the drive shaft and the other roller bearing serves as a kind of reserve bearing, one of the roller bearings is assigned to a diameter stage or the like that reduces the outside diameter of the drive shaft, so that only one of the roller bearings arranged axially next to one another is operatively connected to the drive shaft for storage the drive shaft is stationary. Due to the axial displacement or movement of the drive shaft caused after the relative rotation of the second rotor carrier, the diameter step is assigned to the other roller bearing, so that the bearing is changed.

Um die axiale Position der Antriebswelle in Bezug auf die Zuordnung zwischen der Durchmesserstufe und der Wälzlager entsprechend arretieren bzw. halten zu können, ist vorgesehen, dass die Führungsbahn an dem zweiten Rotorträger beispielsweise entsprechende Halterabschnitte aufweist. Vorzugsweise kann an der Führungsbahn als Halteabschnitte zumindest ein erster Einrastabschnitt und ein zweiter Einrastabschnitt vorgesehen sein, wobei das Führungselement an der Antriebswelle in dem ersten Einrastabschnitt der Führungsbahn bzw. Kurvenbahn vor der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers gehalten wird und wobei das Führungselement an der Antriebswelle in dem zweiten Einrastabschnitt nach beendeter Relativdrehung des zweiten Rotorträgers gehalten wird. Auf diese Weise sind die beiden axialen Positionen der Antriebswelle durch die Einrastabschnitte vorgegeben.In order to be able to lock or hold the axial position of the drive shaft in relation to the assignment between the diameter step and the roller bearing, it is provided that the guide track on the second rotor carrier has, for example, corresponding holder sections. Preferably, at least a first latching section and a second latching section can be provided on the guideway as holding sections, with the guide element on the drive shaft being held in the first latching section of the guideway or cam track before the relative rotation of the second rotor carrier, and with the guide element on the drive shaft being held in the second latching section is held after the end of the relative rotation of the second rotor carrier. In this way, the two axial positions of the drive shaft are specified by the latching sections.

Für die drehfeste und axial verschiebbare Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem beispielsweise ersten Rotorträger können verschiedene formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindungen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann die Verwendung durch eine am Außenumfang der Antriebswelle und am Innenumfang des ersten Rotorträgers angeordnete Mitnahmeverzahnung oder dergleichen realisiert werden.For the non-rotatable and axially displaceable connection between the drive shaft and the first rotor carrier, for example, various positive and/or non-positive and/or frictional connections can be used. Preferably, the use can be implemented by means of a driving tooth system or the like arranged on the outer circumference of the drive shaft and on the inner circumference of the first rotor carrier.

Um die Antriebswelle axial verschiebbar zu halten, ist eine elastische Verbindung zwischen der Antriebswelle und einem Gehäuse erforderlich. Vorzugsweise kann hierzu die Antriebswelle durch ein Federelement oder dergleichen axial vorgespannt sein. Darüber hinaus ist die Feder dafür vorgesehen, die Axialkraft bzw. Schubkraft, welche bei der geförderten Luftmenge im Betrieb mit den Lüfterpropellern verursacht wird, die Welle ortsfest in einem der beiden Einrastbereiche zu halten.In order to keep the drive shaft in an axially displaceable manner, an elastic connection between the drive shaft and a housing is required. For this purpose, the drive shaft can preferably be axially prestressed by a spring element or the like. In addition, the spring is intended to hold the shaft stationary in one of the two latching areas by the axial force or thrust force, which is caused by the amount of air conveyed during operation with the fan propellers.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beansprucht ein Luftkanalrohr oder dergleichen mit der vorbeschriebenen Lüfteranordnung. Die in dem Luftkanalrohr integrierte Lüfteranordnung bewirkt einen Luftstrom zum Kühlen von Komponenten. Besonders bevorzugt kann das beanspruchte Luftkanalrohr mit der Lüfteranordnung einem Steuergerät oder dergleichen zum Kühlen zugeordnet sein. Auf diese Weise sind die Kühlung und damit der einwandfreie Betrieb des Steuergerätes sicher gewährleistet.A further aspect of the present invention claims an air duct or the like with the fan arrangement described above. The fan arrangement integrated in the air duct causes an air flow to cool components. Particularly preferably, the claimed air duct pipe with the fan arrangement can be assigned to a control unit or the like for cooling. In this way, the cooling and thus the trouble-free operation of the control unit are reliably guaranteed.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Lüfteranordnung in einem schematisch angedeuteten Luftkanalrohr zur Kühlung eines Steuergerätes; und
  • 2 eine weitere schematische Schnittansicht der Lüfteranordnung.
Show it:
  • 1 a schematic sectional view of a possible embodiment of a fan assembly according to the invention in a schematically indicated air duct pipe for cooling a control unit; and
  • 2 another schematic sectional view of the fan assembly.

In den 1 und 2 sind schematische Ansichten einer erfindungsgemäßen Lüfteranordnung beispielhaft in einem Luftkanalrohr 1 zum Kühlen eines Steuergerätes dargestellt.In the 1 and 2 Schematic views of a fan arrangement according to the invention are shown as an example in an air duct pipe 1 for cooling a control unit.

Die Lüfteranordnung weist eine elektrisch angetriebene und drehbar gelagerte Antriebswelle 2 mit zumindest einem an ihrem Ende angeordneten Lüfterrad 18, 19 auf. Das Lüfterrad ist exemplarisch dargestellt. Die Lüfteranordnung weist zudem ein Gehäuse 20 auf, das als Hohlelement, zur Aufnahme und Schutz vor Umwelteinflüssen der einzelnen Komponenten der Lüfteranordnung, vorgesehen ist. Das Gehäuse 20 ist fest mit dem Luftkanalrohr 1 über mindestens einen Steg verbunden, wobei diese Verbindung nicht dargestellt ist. Der Steg ist zum Luftstrom 17 in Form und Orientierung stromlinienförmig-günstig ausgebildet und kann in seinem Verlauf in axialer Richtung eine Verbiegung bzw. eine geschwungene Form aufweisen, um die von dem ersten Lüfterrad 18 verursachte, spiralförmig verlaufende, Luftbewegung derart zu leiten, dass die stirnseitig auftreffende Luft auf dem zweiten Lüfterrad 19 nahezu im rechten Winkel erfolgt. Die Luftfördermenge kann so gesteigert werden und der Lüfter wird leiser, da Turbulenzen an der Schneide des Propellers verringert werden.The fan arrangement has an electrically driven and rotatably mounted drive shaft 2 with at least one fan wheel 18, 19 arranged at its end. The fan wheel is shown as an example. The fan arrangement also has a housing 20, which is provided as a hollow element for accommodating and protecting the individual components of the fan arrangement from environmental influences. The housing 20 is firmly connected to the air duct pipe 1 via at least one web, this connection not being shown. The web is streamlined in shape and orientation to the air flow 17 and can have a bend or a curved shape in its course in the axial direction in order to direct the spiral air movement caused by the first fan wheel 18 in such a way that the frontally impinging air on the second fan wheel 19 takes place almost at right angles. The air flow rate can be increased and the fan is quieter because turbulence on the blade of the propeller is reduced.

Die Antriebswelle 2 ist einem redundanten elektrischen Antrieb und einer redundanten Lagerung zugeordnet, wobei die Antriebswelle 2 zum Wechseln der Lagerung axial gegen ein Federelement 3 bewegbar angeordnet ist.The drive shaft 2 is associated with a redundant electrical drive and a redundant bearing, with the drive shaft 2 being arranged such that it can move axially against a spring element 3 in order to change the bearing.

Als redundanter elektrischer Antrieb ist ein erster Rotorträger 4 mit einer ersten zugeordneten gehäuseseitigen Spulenanordnung 5 und ein zweiter Rotorträger 6 mit einer zweiten zugeordneten gehäuseseitigen Spulenanordnung 7 vorgesehen, die gemeinsam der Antriebswelle 2 als unabhängige Antriebe zugeordnet sind. Je nachdem, ob die Spulenanordnungen 5 und 7 gemeinsam oder separat angesteuert werden, kann die Drehzahl der Antriebswelle 2 entsprechend eingestellt werden, um einen gewünschten Kühlluftstrom in dem Luftkanalrohr 1 zu erzeugen.A first rotor support 4 with a first associated housing-side coil arrangement 5 and a second rotor support 6 with a second associated housing-side coil arrangement 7 are provided as a redundant electric drive, which are jointly assigned to the drive shaft 2 as independent drives. Depending on whether the coil arrangements 5 and 7 are controlled together or separately, the speed of the drive shaft 2 can be adjusted accordingly in order to generate a desired flow of cooling air in the air duct 1 .

Der erste Rotorträger 4 und der zweite Rotorträger 6 sind hülsenförmig ausgeführt und bilden quasi einen inneren Aufnahmeraum für die Antriebswelle 2, da die Rotorträger 5, 6 koaxial zu der Antriebswelle 2 angeordnet sind.The first rotor carrier 4 and the second rotor carrier 6 are designed in the form of a sleeve and form an inner accommodation space for the drive shaft 2 , since the rotor carriers 5 , 6 are arranged coaxially to the drive shaft 2 .

Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante ist zum Beispiel der erste Rotorträger 4 drehfest und axial verschiebbar über eine Mitnahmeverzahnung 8 an der Antriebswelle 2 angeordnet. Hierzu ist zum Beispiel an dem Außenumfang der Antriebswelle 2 eine Verzahnung vorgesehen, die in entsprechende axial verlaufende Nuten an dem Innendurchmesser des ersten Rotorträgers 4 eingreift. In the embodiment variant shown as an example, the first rotor carrier 4 is arranged on the drive shaft 2 in a rotationally fixed and axially displaceable manner via a driving toothing 8 . For this purpose, a toothing is provided, for example, on the outer circumference of the drive shaft 2 , which engages in corresponding axially running grooves on the inner diameter of the first rotor carrier 4 .

Der zweite Rotorträger 6 ist über eine Kopplungsverzahnung 9 mit dem ersten Rotorträger 4 gekoppelt, sodass der zweite Rotorträger 6 über einen vorbestimmten Drehwinkelbereich von beispielsweise 90° relativ zu dem ersten Rotorträger 4 zum Wechseln der Lagerung verdrehbar angeordnet ist. Der Drehwinkelbereich kann durch die Ausgestaltung der Kopplungsverzahnung 9 entsprechend variiert werden. Als Kopplungsverzahnung 9 sind stirnseitig an dem ersten Rotorträger 4 und an dem zweiten Rotorträger 6 miteinander korrespondierende Zähne vorgesehen, welche derart voneinander beanstandet sind, dass eine Relativdrehung des zweiten Rotorträgers 6 in Bezug auf den ersten Rotorträger 4 ermöglich wird.The second rotor carrier 6 is coupled to the first rotor carrier 4 via a coupling tooth system 9, so that the second rotor carrier 6 is arranged such that it can rotate over a predetermined rotational angle range of, for example, 90° relative to the first rotor carrier 4 for changing the bearing. The angle of rotation range can be varied accordingly by the design of the coupling toothing 9 . Coupling teeth 9 are provided on the face side of the first rotor carrier 4 and the second rotor carrier 6 with corresponding teeth, which are spaced apart from one another in such a way that a relative rotation of the second rotor carrier 6 in relation to the first rotor carrier 4 is made possible.

Als redundante Lagerung ist jedem Ende der Antriebswelle 2 ein erstes Wälzlager 10 und ein zweites Wälzlager 11 zugeordnet, wobei bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante jeweils das zweite Wälzlager 11 einer den Außendurchmesser reduzierenden Durchmesserstufe 12 der Antriebswelle 2 zugeordnet ist, sodass bei dieser Ausführungsvariante in dem gezeigten Zustand nur jeweils das erste Wälzlager 10 in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 2 steht, sodass die Lagerung der Antriebswelle 2 in dem gezeigten Zustand nur durch das erste Wälzlager 10 realisiert wird.A first roller bearing 10 and a second roller bearing 11 are assigned to each end of the drive shaft 2 as a redundant bearing, whereby in the embodiment shown as an example the second roller bearing 11 is assigned to a diameter step 12 of the drive shaft 2 that reduces the outer diameter, so that in this embodiment in the shown State only the first roller bearing 10 is in operative connection with the drive shaft 2, so that the storage of the drive shaft 2 is realized in the state shown only by the first roller bearing 10.

Durch eine nach der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers 6 bewirkte axiale Verschiebung der Antriebswelle 2 wird das zweite Wälzlager 11 in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 2 gebracht und das erste Wälzlager 10 der Durchmesserstufe 12 zugeordnet. Auf diese Weise wird die Lagerung der Antriebswelle 2 beispielsweise bei Verschleiß des ersten Wälzlagers 10 auf das zweite Wälzlager 11 gewechselt.An axial displacement of the drive shaft 2 caused by the relative rotation of the second rotor carrier 6 brings the second roller bearing 11 into operative connection with the drive shaft 2 and the first roller bearing 10 is assigned to the diameter step 12 . In this way, the bearing of the drive shaft 2 is changed to the second roller bearing 11, for example when the first roller bearing 10 is worn.

Um durch die Relativdrehung des zweiten Rotorträgers 6 eine axiale Bewegung der Antriebswelle 2 zu bewirken, ist vorgesehen, dass bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante die Antriebswelle 2 ein an ihrem Außenumfang vorgesehenes Führungselement 13 aufweist, wobei das Führungselement 13 mit einer korrespondierenden Führungsbahn 14 am Innendurchmesser des zweiten Rotorträgers 6 in Wirkverbindung steht, sodass bei der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers 6 eine axiale Verschiebung der Antriebswelle 2 zum Wechseln der Lagerung erfolgt.In order to bring about an axial movement of the drive shaft 2 through the relative rotation of the second rotor carrier 6, it is provided that in the embodiment variant shown as an example, the drive shaft 2 has a guide element 13 provided on its outer circumference, with the guide element 13 having a corresponding guide track 14 on the inner diameter of the second Rotor carrier 6 is operatively connected, so that during the relative rotation of the second rotor carrier 6 there is an axial displacement of the drive shaft 2 to change the bearing.

Die Führungsbahn 14 an dem zweiten Rotorträger 6 weist bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante einen ersten Einrastabschnitt 15 und einen zweiten Einrastabschnitt 16 auf, wobei das Führungselement 13 an der Antriebswelle 2 in dem ersten Einrastabschnitt 15 der Führungsbahn 14 vor der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers 6 gehalten ist und wobei das Führungselement 13 an der Antriebswelle 2 in dem zweiten Einrastabschnitt 16 nach beendeter Relativdrehung und der bewirkten Axialverschiebung der Antriebswelle 2 gehalten ist. Die Beabstandung zwischen Einrastabschnitt 15, 16, in axialer Richtung zur Antriebswelle 2, bestimmt den Hub der Antriebswelle 2, die im Wesentlichen der Breite der Wälzlager 10, 11 entspricht.In the embodiment shown as an example, the guideway 14 on the second rotor carrier 6 has a first latching section 15 and a second latching section 16, with the guide element 13 being held on the drive shaft 2 in the first latching section 15 of the guideway 14 before the relative rotation of the second rotor carrier 6 and wherein the guide element 13 is held on the drive shaft 2 in the second latching section 16 after the end of the relative rotation and the effected axial displacement of the drive shaft 2 . The spacing between the latching section 15, 16 in the axial direction of the drive shaft 2 determines the stroke of the drive shaft 2, which essentially corresponds to the width of the roller bearings 10, 11.

Aufgrund der Bauweise der vorgeschlagenen Lüfteranordnung werden absolute Wartungsfreiheit und zudem geringe Geräuschemissionen durch die koaxiale Wellenanordnung bei gleichzeitiger bauraumgünstiger Anordnung realisiert. Zudem kann bei der Lüfteranordnung auch während des Betriebes durch entsprechende Ansteuerung der beiden Rotorträger 4, 6 über die zugeordneten Spulenanordnungen 5, 7 eine axiale Verschiebung der Antriebswelle 2 zum Wechseln der Wälzlager 10, 11 durchgeführt werden. Ein nahezu ununterbrochener Luftstrom wird sichergestellt. Es ist auch möglich, dass der Wechsel der Wälzlager 10,11 im stehenden Betrieb realisiert wird, in dem beispielsweise der erste Rotorträger 4 mit Gleichstrom -als elektrische Bremse- blockiert wird und der zweite Rotorträger 6 in Drehung versetzt wird, sodass das Führungselement 13 in der Führungsbahn 14 rotatorisch bewegt wird und dadurch die Antriebswelle 2 axial nach vorn oder hinten, je nach Drehfeldrichtung bzw. Stromrichtung der Spulen, geschoben wird, um die Zuordnung der Durchmesserstufe 12 zu den Wälzlagern 10, 11 zu verändern.Due to the design of the proposed fan arrangement, absolute freedom from maintenance and also low noise emissions are realized by the coaxial shaft arrangement with a simultaneous arrangement that is economical in terms of installation space. In addition, an axial displacement of the drive shaft 2 for changing the roller bearings 10, 11 can also be carried out in the fan arrangement during operation by appropriate control of the two rotor carriers 4, 6 via the associated coil arrangements 5, 7. An almost uninterrupted flow of air is ensured. It is also possible for the roller bearings 10, 11 to be changed during stationary operation, in which, for example, the first rotor carrier 4 is blocked with direct current -as an electric brake- and the second rotor carrier 6 is rotated so that the guide element 13 in of the guide track 14 is moved in rotation and thereby the drive shaft 2 is pushed axially forwards or backwards, depending on the rotating field direction or current direction of the coils, in order to change the assignment of the diameter stage 12 to the roller bearings 10, 11.

Durch die beiden unabhängigen Elektronikeinheiten ergibt sich eine vollständige Redundanz bei dem elektrischen Antrieb und auch bei den mechanischen Komponenten. Durch die Integration der Lüfteranordnung in das Luftkanalrohr 1 kann ein Kühlluftstrom für das Steuergerät zur Verfügung gestellt werden.The two independent electronic units result in complete redundancy in the electric drive and also in the mechanical components. By integrating the fan arrangement into the air duct pipe 1, a flow of cooling air can be made available for the control device.

Zudem ist die Drehzahlansteuerung ohne zusätzliche Motoreinheit aufgrund der unabhängig ansteuerbaren Rotorträger 4, 6 möglich, um die beispielsweise an den beiden Enden der Antriebswelle 2 vorgesehenen Lüfterräder anzusteuern. Auf diese Weise kann auch bei geringer Drehzahl ein hoher Druckaufbau bei besonders geringen Geräuschemissionen realisiert werden.In addition, the speed control is possible without an additional motor unit due to the independently controllable rotor carrier 4, 6 in order to control the fan wheels provided, for example, at the two ends of the drive shaft 2. In this way, a high pressure build-up with particularly low noise emissions can be achieved even at low speeds.

BezugszeichenlisteReference List

11
Luftkanalrohrair duct pipe
22
Antriebswelledrive shaft
33
Federelementspring element
44
erster Rotorträgerfirst rotor carrier
55
erste Spulenanordnungfirst coil assembly
66
zweiter Rotorträgersecond rotor carrier
77
zweite Spulenanordnungsecond coil assembly
88th
Mitnahmeverzahnungdriving teeth
99
Kopplungsverzahnungcoupling teeth
1010
erstes Wälzlagerfirst rolling bearing
1111
zweites Wälzlagersecond roller bearing
1212
Durchmesserstufediameter step
1313
Führungselementguide element
1414
Führungsbahnguideway
1515
erster Einrastabschnittfirst latching section
1616
zweiter Einrastabschnittsecond latching section
1717
Luftstromairflow
1818
erstes Lüfterradfirst fan wheel
1919
zweites Lüfterradsecond fan wheel
2020
GehäuseHousing

Claims (13)

Lüfteranordnung mit einer elektrisch angetriebenen und drehbar gelagerten Antriebswelle (2) mit zumindest einem Lüfterrad, wobei der Antriebswelle (2) ein redundanter elektrischer Antrieb und eine redundante Lagerung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) zum Wechseln der Lagerung axial bewegbar angeordnet ist.Fan arrangement with an electrically driven and rotatably mounted drive shaft (2) with at least one fan wheel, with the drive shaft (2) being assigned a redundant electrical drive and a redundant bearing, characterized in that the drive shaft (2) is arranged so that it can move axially in order to change the bearing is. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebswelle (2) als redundanter elektrischer Antrieb ein erster Rotorträger (4) mit einer ersten zugeordneten gehäuseseitigen Spulenanordnung (5) und ein zweiter Rotorträger (6) mit einer zweiten zugeordneten gehäuseseitigen Spulenanordnung (7) zugeordnet ist.fan arrangement claim 1 , characterized in that the drive shaft (2) is assigned as a redundant electrical drive, a first rotor support (4) with a first associated housing-side coil arrangement (5) and a second rotor support (6) with a second associated housing-side coil arrangement (7). Lüfteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotorträger (4) und der zweite Rotorträger (6) hülsenförmig ausgeführt sind und koaxial zu der Antriebswelle (2) angeordnet sind.fan arrangement claim 2 , characterized in that the first rotor support (4) and the second rotor support (6) are sleeve-shaped and are arranged coaxially to the drive shaft (2). Lüfteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotorträger (4) drehfest und axial verschiebbar an der Antriebswelle (2) angeordnet ist und dass der zweite Rotorträger (6) derart mit dem ersten Rotorträger (4) gekoppelt ist, dass der zweite Rotorträger (6) über einen vorbestimmten Drehwinkelbereich relativ zu dem ersten Rotorträger (4) zum Wechseln der Lagerung verdrehbar angeordnet ist.fan arrangement claim 2 or 3 , characterized in that the first rotor carrier (4) is arranged on the drive shaft (2) in a rotationally fixed and axially displaceable manner and in that the second rotor carrier (6) is coupled to the first rotor carrier (4) in such a way that the second rotor carrier (6) is arranged such that it can be rotated through a predetermined angle of rotation range relative to the first rotor carrier (4) in order to change the bearing. Lüfteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rotorträger (4) und der zweite Rotorträger (6) stirnseitig eine korrespondierende Kopplungsverzahnung (9) zum Koppeln der Rotorträger (4, 6) aufweisen, wobei die Kopplungsverzahnung (9) derart ausgeführt ist, dass eine Relativdrehung des zweiten Rotorträgers (6) in Bezug auf den ersten Rotorträger (4) von etwa 90° als Drehwinkelbereich vorgesehen ist.fan arrangement claim 4 , characterized in that the first rotor carrier (4) and the second rotor carrier (6) have a corresponding coupling toothing (9) on the end face for coupling the rotor carrier (4, 6), the coupling toothing (9) being designed in such a way that a relative rotation of the second rotor carrier (6) in relation to the first rotor carrier (4) of approximately 90° is provided as the angle of rotation range. Lüfteranordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) ein an ihrem Außenumfang vorgesehenes Führungselement (13) aufweist, wobei das Führungselement (13) mit einer Führungsbahn (14) am Innendurchmesser des zweiten Rotorträgers (6) in Wirkverbindung steht, sodass bei einer Relativdrehung des zweiten Rotorträgers (6) eine axiale Verschiebung der Antriebswelle (2) zum Wechseln der Lagerung vorgesehen ist.fan arrangement claim 4 or 5 , characterized in that the drive shaft (2) has a guide element (13) provided on its outer circumference, the guide element (13) being operatively connected to a guide track (14) on the inner diameter of the second rotor support (6), so that when the second rotor carrier (6) an axial displacement of the drive shaft (2) is provided for changing the bearing. Lüfteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als redundante Lagerung jedem Ende der Antriebswelle (2) ein erstes Wälzlager (10) und ein zweites Wälzlager (11) zugeordnet sind, wobei eines der Wälzlager (10, 11) einer den Außendurchmesser reduzierenden Durchmesserstufe (12) der Antriebswelle (2) zugeordnet ist, sodass nur eines der axial nebeneinander angeordneten Wälzlager (10, 11) zum Lagern in Wirkverbindung mit der Antriebswelle (2) steht.Fan arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a first roller bearing (10) and a second roller bearing (11) are assigned to each end of the drive shaft (2) as a redundant bearing, one of the roller bearings (10, 11) being one that reduces the outer diameter Diameter stage (12) is assigned to the drive shaft (2), so that only one of the roller bearings (10, 11) arranged axially next to one another is in operative connection with the drive shaft (2) for storage. Lüfteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die nach der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers (6) bewirkte axiale Verschiebung der Antriebswelle (2) das der Durchmesserstufe (12) zugeordnete zweite Wälzlager (11) in Wirkverbindung mit der Antriebswelle (2) bringbar ist und das erste Wälzlager (10) der Durchmesserstufe (12) zugeordnet wird.fan arrangement claim 7 , characterized in that the axial displacement of the drive shaft (2) caused by the relative rotation of the second rotor carrier (6) can bring the second roller bearing (11) assigned to the diameter step (12) into operative connection with the drive shaft (2) and the first roller bearing (10) is assigned to the diameter step (12). Lüfteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (14) an dem zweiten Rotorträger (6) zumindest einen ersten Einrastabschnitt (15) und einen zweiten Einrastabschnitt (16) aufweist, wobei das Führungselement (13) an der Antriebswelle (2) in dem ersten Einrastabschnitt (15) der Führungsbahn (14) vor der Relativdrehung des zweiten Rotorträgers (6) gehalten ist und wobei das Führungselement (13) an der Antriebswelle (2) in dem zweiten Einrastabschnitt (16) nach beendeter Relativdrehung des zweiten Rotorträgers (6) gehalten ist.fan arrangement claim 6 , characterized in that the guide track (14) on the second rotor support (6) has at least a first latching section (15) and a second latching section (16), wherein the guide element (13) on the drive shaft (2) in the first latching section ( 15) of the guide track (14) before the relative rotation of the second rotor carrier (6) is held and wherein the guide element (13) is held on the drive shaft (2) in the second latching section (16) after the end of the relative rotation of the second rotor carrier (6). Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste und axial verschiebbare Verbindung zwischen der Antriebswelle (2) und dem ersten Rotorträger (4) durch eine am Außenumfang der Antriebswelle (2) und am Innenumfang des ersten Rotorträgers (4) angeordnete Mitnahmeverzahnung (8) vorgesehen ist.Fan arrangement according to one of Claims 4 until 9 , characterized in that the non-rotatable and axially displaceable connection between the drive shaft (2) and the first rotor carrier (4) is provided by a driving toothing (8) arranged on the outer circumference of the drive shaft (2) and on the inner circumference of the first rotor carrier (4). Lüfteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) durch ein Federelement (3) axial vorgespannt ist.Fan arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft (2) is axially pretensioned by a spring element (3). Luftkanalrohr (1) mit einer integrierten Lüfteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche.Air duct pipe (1) with an integrated fan arrangement according to one of the preceding claims. Luftkanalrohr (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es einem Steuergerät zum Kühlen zugeordnet ist.Air duct pipe (1) to claim 12 , characterized in that it is associated with a control unit for cooling.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20030178954A1 (en) 2002-01-02 2003-09-25 Winkel Casey R. Multiple fault redundant motor
US20050082927A1 (en) 2003-10-15 2005-04-21 Conrady Clint E. Motor assembly using redundant bearings and support elements
EP3839264A2 (en) 2019-12-17 2021-06-23 Systemair GmbH Sound-insulated fan assembly

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