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Die
Erfindung betrifft einen Lüfter
und, insbesondere, einen für
einen Reversierbetrieb geeigneten Lüfter.
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Mit
manchen Lüftern
können
Luftströme
in unterschiedlichen Strömungsrichtungen
erzeugt werden: einer Standard-Strömungsrichtung und einer Umkehr-Strömungsrichtung.
In Letzterer werden üblicherweise
geringere Volumenströme
und Luftdrücke
erreicht.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Lüfter bereit
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Lüfter gemäß Anspruch
1. Hierbei wird durch die Verwendung der um eine Flügeldrehachse
drehbar gelagerten Lüfterflügel eine
einfache und unkomplizierte mechanische Flügelverstellung im Lüfter ermöglicht,
wobei eine Verbesserung der Eigenschaften des Lüfters erreicht werden kann,
wenn dieser in Umkehr-Strömungsrichtung
arbeitet.
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Bevorzugte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lüfters sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weitere
Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten,
in keiner Weise als Einschränkung
der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen. Es zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen elektronisch kommutierten Außenläufermotor, der einen Betrieb
in beiden Drehrichtungen ermöglicht,
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1,
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3 eine
Draufsicht auf die Oberseite des Lüfters von 1,
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4 eine
Draufsicht auf die Unterseite des Lüfters von 1,
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5 eine
perspektivische Ansicht des Lüfters
von 1 mit der transparent dargestellten Einstelleinrichtung 10,
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6 eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Lüfterrads 23 von 1,
sowie eines zugeordneten Werkzeugs und Hilfswerkzeugs zur Flügelanstellwinkeleinstellung,
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Ausschnitts des Lüfters
von 1, gesehen in Richtung des Pfeils VII der 1,
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8 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Ausschnitts des Lüfters
von 1, gesehen in Richtung des Pfeils VIII der 1,
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9 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht des Lüfterflügels 26' von 6,
und
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10 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht des Lüfterflügels 26V von 6.
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In
der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links,
rechts, vorne, hinten, oben und unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur
und können
in Abhängigkeit
von einer jeweils gewählten
Ausrichtung (Hochformat oder Querformat) von einer Zeichnungsfigur
zur nächsten
variieren. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Lüfter 1 mit
einem elektronisch kommutierten Außenläufermotor 21, welcher
beispielhaft als Axiallüfter dargestellt
ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
ist der Lüfter 1 im
Reversierbetrieb, d. h. zur Erzeugung von Luftströmen in unterschiedlichen Strömungsrichtungen,
betreibbar und als Gerätelüfter verwendbar.
Hierbei ist der Lüfter 1 jedoch
nicht auf die Verwendung bestimmter Lüftertypen, wie z. B. Axiallüfter, beschränkt. Vielmehr
können
auch andere Lüftertypen,
wie beispielsweise Diagonallüfter
Anwendung finden.
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Der
Motor 21 hat einen Außenrotor 22,
einen Innenstator 50 und ein Lagerrohr 70. Der
Innenstator 50 ist auf der Außenseite des Lagerrohrs 70 befestigt.
Dieses hat ein unteres, freies Ende 77, welches z. B. mit
einem geeigneten Lüftergehäuse durch Kunststoffspritzen
verbunden werden kann. Im Inneren des Lagerrohrs 70 ist
eine Lageranordnung 60 angeordnet, die oben ein erstes
Wälzlager 72 und unten
ein zweites Wälzlager 76 hat.
Die Lageranordnung 60 ist hierbei jedoch nicht auf einen bestimmten Lagertyp
beschränkt,
vielmehr können
verschiedene Lagertypen verwendet werden, z. B. Gleitlager.
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Der
Außenrotor 22 ist
durch einen Luftspalt 25 vom Innenstator 50 getrennt
und hat eine nach Art eines Bechers ausgebildete Rotorglocke 24 aus
magnetisch leitendem Werkstoff, welche an ihrem Außenumfang
ein Lüfterrad 23 mit
Lüfterflügeln 26 zum Transport
von Luft aufweist. In 1 sind zwei Lüfterflügel 26' und 26'' gezeigt.
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Am
inneren Umfang der Rotorglocke 24 ist ein radial magnetisierter
Rotormagnet 28 befestigt, der z. B. vierpolig magnetisiert
sein kann. Die Rotorglocke 24 hat einen Boden 24a mit
einer zentralen Ausnehmung 24b, welche über eine Buchse 30 mit dem
oberen Ende 32 einer Rotorwelle 34 verbunden ist,
welche ein unteres, freies Wellenende 35 hat und zur Lagerung
im Lagerrohr 70 dient.
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Wie
aus 1 ersichtlich, definiert die Rotorwelle 34 eine
Drehachse 96 des Lüfterrads 23,
um die dieses im Betrieb des Lüfters 1 rotiert,
wie mit einem Pfeil 39 angedeutet. Das Lüfterrad 23 hat
ein Trägerelement 12 und
eine Einstelleinrichtung 10, welche durch einen ersten
an der Rotorwelle 34 gelagerten Befestigungsring 37 an
der Buchse 30 gehalten wird. Ein zweiter Befestigungsring 33 ist
am oberen Ende 32 der Welle 34 vorgesehen, um
zu verhindern, dass diese sich im Lüfter 1 nach unten
verschiebt.
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An
dem Trägerelement 12 sind
die Lüfterflügel 26 um
eine ihnen jeweils zugeordnete Flügeldrehachse 88 drehbar
gelagert, welche in einem vorgegebenen Winkel, hier etwa rechtwinklig,
zur Drehachse 96 des Lüfterrads 23 steht.
Die Einstelleinrichtung 10 dient zum Verdrehen der Lüfterflügel 26 um
deren jeweilige Flügeldrehachse 88,
wie nachfolgend am Beispiel des Lüfterflügels 26' beschrieben. Dessen Flügeldrehachse 88' wird von einem
mit diesem verbundenen Lagerglied 80 definiert, welches
zur Lagerung des Flügels 26' am Trägerelement 12 dient.
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Das
Trägerelement 12 ist
becherförmig
ausgebildet mit einem geschlossenen Ende bzw. Boden 16,
einer daran befestigten inneren Trägerwand 12'', und einer mit dieser verbundenen äußeren Trägerwand 12'. In der äußeren Trägerwand 12', welche z. B.
durch Falten der inneren Trägerwand 12'' hergestellt werden kann, ist eine Öffnung 14 zum
Aufnehmen des Lagerglieds 80 vorgesehen. Die Öffnung 14 wird
bei 6 näher
beschrieben. Die innere Trägerwand 12'' hat eine Ausnehmung 86 für einen
Endbereich 89 des Lagerglieds 80.
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Das
Lagerglied 80 hat eine mit einem Endbereich 89 versehene
Drehwelle 82'' und ist mit
einem Verstellglied 82 zum Einstellen eines Flügelanstellwinkels α (5)
des jeweiligen Lüfterflügels 26 relativ
zur Drehachse 96 des Lüfterrads 23 verbunden. Dieser
Flügelanstellwinkel α definiert
im Lüfter 1 eine zur
Erzeugung einer vorgegebenen Strömungsrichtung
der von dem Lüfter 1 bewegten
Luft oder zur Verbesserung von dessen Strömungseigenschaften erforderliche
Stellung des betreffenden Lüfterflügels 26.
In 1 ist das Verstellglied 82 ein auf der
Drehwelle 82'' befestigtes
Zahnrad 82'.
Dieses ist verdrehbar zwischen der äußeren Trägerwand 12' und der inneren
Trägerwand 12'' angeordnet.
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Das
Zahnrad 82' hat
an seinem Umfang eine axiale Verzahnung, welche in einen an der
Einstelleinrichtung 10 vorgesehenen Verstellmechanismus 18,
z. B. einen Zahnkranz 18' (5),
eingreift. Dieser hat eine Evolventen- oder Spitzverzahnung und ist
ringförmig
im inneren Bereich des freien Endes 10'' einer
hohl-zylindrischen Seitenwand 10' der Einstelleinrichtung 10 vorgesehen,
welche nach Art einer Kappe den Boden 16 des Trägerelements 12 umschließt.
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Die
Einstellkappe 10 hat eine Verdrehvorrichtung 19 mit
einer Ausnehmung 19' zur
Aufnahme eines geeigneten Werkzeugs 19'' (6).
Mittels des Werkzeugs 19'' (6)
kann die Kappe 10 um die Drehachse 96 des Lüfterrads 23 verdreht
werden. Um hierbei ein Verdrehen der Kappe 10 relativ zum Trägerelement 12 von 1 zu
ermöglichen,
hat das Trägerelement 12 eine
oder mehrere Öffnungen 17 – von denen
in 1 nur die Öffnungen 17', 17''' gezeigt
sind – zur
Aufnahme eines Hilfswerkzeugs 15 (6). Dieses
dient bei einem Verdrehen der Einstellkappe 10 zum Blockieren
des Trägerelements 12 von 1 in
einer vorgegebenen Drehstellung.
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Bei
einem derartigen Verdrehen der Einstellkappe 10 relativ
zum Trägerelement 12 wird
der Zahnkranz 18' bewegt.
Hierbei greift der Zahnkranz 18' in das Zahnrad 82' ein und dreht
dieses. Durch das Drehen des Zahnrads 82' wird der Lüfterflügel 26' über die Drehwelle 82'' um seine Flügeldrehachse 88' verdreht, sodass
ein vorgegebener Flügelanstellwinkel
des Lüfterflügels 26' relativ zur
Drehachse des Lüfterrads 23 für jede Betriebsart
des Lüfters 1 individuell
einstellbar ist und somit für
jede Betriebsart optimiert werden kann.
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Um
hierbei ein Verdrehen des Zahnrads 82' in vorgegebenen Winkelschritten
zu ermöglichen,
hat der Lüfter 1 eine
Blockiereinrichtung 84, welche eine stufenweise Drehung
der Einstellkappe 10 relativ zum Trägerelement 12 erlaubt.
Diese blockiert nach Einstellung des vorgegebenen Anstellwinkels
des Lüfterflügels 26' die Einstellkappe 10 relativ
zum Trägerelement 12.
Die Blockiereinrichtung 84 ist bei 5 und 6 im
Detail beschrieben.
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2 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt der
linken Seite des Lüfters 1 aus 1. 2 verdeutlicht
die drehbar in der Öffnung 14 des
Trägerelements 12 gelagerte
Drehwelle 82'' des Lagerglieds 80 und
deren drehbar in der Ausnehmung 86 gelagerten Endbereich 89,
sowie den Verstellmechanismus 18 mit dem am freien Ende 10'' der Einstelleinrichtung 10 vorgesehenen
Zahnkranz 18',
welcher mit dem Zahnrad 82' des
Lagerglieds 80 zusammenwirkt.
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3 zeigt
die Oberseite des Lüfters 1 von 1 mit
fünf Lüfterflügeln 26', 26'', 26''', 26IV und 26V .
In 3 sind die Drehachse 88' des Lüfterflügels 26' sowie die Drehachsen 88'', 88''' der Lüfterflügel 26'' bzw. 26''' angedeutet.
Wegen der Symmetrie der Anordnung wird hier und in den folgenden
Figuren auf eine Darstellung entsprechender Flügeldrehachsen der Lüfterflügel 26IV und 26V verzichtet.
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3 verdeutlicht
die Verdrehvorrichtung 19 mit der Ausnehmung 19' zur Aufnahme
eines geeigneten Werkzeugs 19'' (6).
Die Ausnehmung 19' ist
hier sechseckig, um die Aufnahme eines gebräuchlichen Sechskant-Schlüssels zum
Verdrehen der Einstelleinrichtung 10 zu ermöglichen.
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Die
Einstelleinrichtung 10 hat mindestens ein Blockierglied 85,
welches dazu ausgebildet ist, in vorgegebenen Positionen ein Blockieren
der Einstelleinrichtung 10 relativ zum Trägerelement 12 von 1 und 2 zu
ermöglichen.
In 3 hat das Blockierglied 85 fünf Rastzungen 85', 85'', 85''', 85IV , 85V ,
deren Funktionsweise unten bei 6 beschrieben
ist.
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4 zeigt
die Unterseite des Lüfters 1 von 1 zur
Verdeutlichung des Aufbaus des Innenstators 50. Dieser
kann ein gebräuchlicher,
vierpoliger Innenstator sein, sodass hier auf eine detaillierte
Beschreibung verzichtet wird. 4 verdeutlicht
die am Trägerelement 12 vorgesehenen Öffnungen 17', 17''' sowie
zwei weitere Öffnungen 17'', 17IV zur
Aufnahme des Hilfswerkzeugs 15 (6).
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5 zeigt
den Lüfter 1 von 1 in
einer perspektivischen Ansicht, in der die Einstelleinrichtung 10 transparent
dargestellt ist, um deren Funktionsweise sowie den Aufbau und die
Funktionsweise der Blockiereinrichtung 84 zu verdeutlichen.
Diese umfasst das an der Einstelleinrichtung 10 vorgesehene
Blockierglied 85 mit den Rastzungen 85', 85'', 85''', 85IV , 85V und
mindestens ein von diesen betätigbares
Blockierelement 84',
welches mit dem Trägerelement 12 verbunden
ist. Das Blockierelement 84' ist
hier ein am Boden 16 des Trägerelements 12 vorgesehener
Zahnkranz 84'', in welchen
die Rastzungen 85', 85'', 85''', 85IV , 85V eingreifen.
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Zum
Einstellen eines vorgegebenen Anstellwinkels der Lüfterflügel 26', 26'', 26''', 26IV und 26V wird
das Trägerelement 12 mittels
des Hilfswerkzeugs 15 (6) blockiert,
und die Einstelleinrichtung 10 wird mit dem in die Ausnehmung 19' eingeführten Werkzeug 19'' (6) gedreht.
Hierdurch werden die Lüfterflügel 26', 26'', 26''', 26IV und 26V wie
unten stehend beschrieben um ihre jeweiligen Flügeldrehachsen gedreht. Z. B.
werden die Lüfterflügel 26', 26'', 26''' wie mit Pfeilen 81', 81'', 81''' angedeutet
um ihre Flügeldrehachsen 88', 88'' bzw. 88''' gedreht, so
dass hierbei der vorgegebene Flügelanstellwinkel
eingestellt wird. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur die
Einstellung des Flügelanstellwinkels α des Lüfterflügels 26' beschrieben.
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Bei
einem Verdrehen der Einstelleinrichtung 10 relativ zum
Trägerelement 12 in
Richtung des Pfeils 39 wird der Zahnkranz 18' über das
Zahnrad 82' des
Lüfterflügels 26' bewegt. Hierbei
greift die Verzahnung des Zahnkranzes 18' in die Verzahnung des Zahnrads 82' ein, sodass
dieses um die Flügeldrehachse 88' des Lüfterflügels 26' gedreht wird. Durch
das Drehen des Zahnrads 82' wird
die Drehwelle 82'' des Lüfterflügels 26' verdreht, sodass
dieser ebenfalls um die Flügeldrehachse 88' verdreht wird,
bis der vorgegebene Flügelanstellwinkel α eingestellt
ist. Hierdurch können
die Strömungsrichtung des
Lüfters 1,
seine Luftleistung und/oder sein Luftdruckaufbau an die Erfordernisse
einer Anwendung angepasst und entsprechend optimiert werden.
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Bei
dem oben beschriebenen Verdrehen der Einstelleinrichtung 10 wird
auch der Zahnkranz 84' gegen
die Wirkung der Rastzungen 85', 85'', 85''', 85IV , 85V ,
welche mit diesem eine Schnapp-Rastung bilden, in Richtung des Pfeils 39 verdreht.
Da diese in den Zahnkranz 84' eingreifen,
kann durch eine geeignete Ausgestaltung dieser Rastzungen eine zum
Verdrehen der Einstelleinrichtung 10 erforderliche Kraft vorgegeben
werden. Somit kann ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Einstelleinrichtung 10 relativ
zum Trägerelement 12,
z. B. im Betrieb des Lüfters 1,
vermieden werden. Die Verzahnung des Zahnkranzes 84' kann derart
gewählt
werden, dass der Flügelanstellwinkel α nur in vorgegebenen
Winkeleinheiten, z. B. nur in 5°-Schritten,
verstellbar ist.
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6 zeigt
das Lüfterrad 23 von 1,
den Sechskant-Schlüssel 19'' und das Hilfswerkzeug 15. Dieses
hat einen oder mehrere Zapfen zum Einführen in die im Trägerelement 12 vorgesehenen Öffnungen 17 (1).
In 6 sind vier Zapfen 15', 15'', 15''', 15IV abgebildet, welche bevorzugt als
Stiftkronen ausgebildet sind und zum Eingreifen in die Öffnungen 17', 17'', 17''', 17IV von 4 dienen. Hierdurch
kann das Trägerelement 12 durch
das Hilfswerkzeug 15 in einer vorgegebenen Drehstellung
blockiert werden.
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6 zeigt
den am Boden 16 des Trägerelements 12 auf
dessen Oberseite vorgesehenen Zahnkranz 84'' und
eine Ausgestaltung der Öffnungen 14''', 14V für
die Lüfterflügel 26''' bzw. 26V . Entsprechende, für die Lüfterflügel 26''', 26V vorgesehene Öffnungen sind in 6 nicht
sichtbar. Diese, sowie die Öffnungen 14''', 14V , dienen zur Aufnahme von Lagergliedern 92'', 92''', 92IV bzw. 92V ,
welche den Lüfterflügeln 26'', 26''', 26IV und 26V zugeordnet
sind.
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Eine Öffnung 14 hat
jeweils einen unteren Abschnitt 14' und einen oberen Abschnitt 14''. Bei der Montage des Lüfterrads 23 wird
die dem betreffenden Lüfterflügel 26'' zugeordnete Drehwelle 82'' des Lagerglieds 80 über den
oberen Abschnitt 14'' in den unteren
Abschnitt 14' gedrückt, wobei
der Endbereich 89 der Welle 82'' in
die Ausnehmung 86 eingeführt wird. Hierbei verrastet
der obere Abschnitt 14'' die Welle 82'' in dem unteren Abschnitt 14'. Die Welle 82'' des Lagerglieds 80 ist
somit drehbar in dem unteren Abschnitt 14' gelagert und wird durch den Abschnitt 14'' daran gehindert, aus dem Abschnitt 14 heraus
zu gleiten.
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7 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Ausschnitts des Lüfters 1 von 1,
gesehen in Richtung des Pfeils VII der 1. Aus 7 ist
ersichtlich, wie die Einstelleinrichtung 10 nach Art einer Kappe
den Boden 16 des Trägerelements 12 umschließt.
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7 verdeutlicht
den im inneren Bereich des freien Endes 10'' der
hohlzylindrischen Seitenwand 10' der Einrichtung 10 als
Zahnkranz 18' ausgebildeten
Verstellmechanismus 18 und die Blockiereinrichtung 84 mit
dem als Rastzunge 85' ausgebildeten
Blockierglied 85 und dem als Zahnkranz 84'' ausgebildeten Blockierelement 84'.
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8 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht eines
Ausschnitts des Lüfters 1 von 1,
gesehen in Richtung des Pfeils VIII der 1. 8 verdeutlicht
den als Zahnkranz 18' ausgebildeten
Verstellmechanismus 18, welcher mit dem Zahnrad 82' des Verstellglieds 82 zusammenwirkt.
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9 zeigt
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des Lüfterflügels 26' von 6,
welche das an diesem befestigte Zahnrad 82' mit dem Endbereich 89 verdeutlicht.
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10 zeigt
eine vergrößerte perspektivische
Ansicht des Lüfterflügels 26' von 6,
welche die an diesem vorgesehene Drehwelle 82'' mit dem Endbereich 89 verdeutlicht,
an welcher das Zahnrad 82' befestigt
ist.
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Naturgemäß sind im
Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen
möglich.