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Antriebsvorrichtung für eine Pumpe und einen Lüfter
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Beschreibung Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Antriebsvorrichtung
und insbesondere auf eine Antriebsvorrichtung für eine Pumpe und einen Lüfter, die
einen Lüfter bzw ein Gebläse und eine Pumpe alternativ mittels eines Elektromotors
antreibt.
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Vorrichtungen, clie dazu dienen, eineii Lüfter ulltl L tII( Pumpe
wechselweise anzutreiben, werden heute auf zahlreichen Gebieten der Technik benötigt.
Als Beispiel hierfür wird ein Spülabort genannt, bei dem die Antriebsvorrichtung
dazu dient, eine Pumpe nach dem Ausscheiden anzutreiben und das Gesäß mit warmem
Wasser zu spülen bzw. zu waschen, und dann einen Lüfter anzutreiben und den gewaschenen
Bereich des Gesäßes zu trocknen. Bei herlcömmlicher Ausbildung der Antriebsvorrichtung
gehören
zur Pumpe und zum Lüfter jeweils ein eigener Elektromotor. In der Abortschüssel,
die aus Steingut hergestellt wird, steht jedoch nur geringer Raum zur Unterbringung
der Antriebsvorrichtung zur Verfügung. Wegen der Leitung, durch die das Waschwasser
zugeführt wird, ist es schwierig, den Elektromotor einzubauen. Die Pumpe und der
Lüfter werden nicht gleichzeitig angetrieben. Wenn die Pumpe und der Lüfter von
einem Elektromotor abwechselnd angetrieben werden können, kann daher genug Raum
zur Unterbringung des Elektromotors geschaffen werden und wird außerdem die Herstellung
der Antriebsvorrichtung wirtschaftlicher.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der herkömmlichen
Antriebsvorrichtung für eine Pumpe und einen Lüfter zu beseitigen. Insbesondere
soll eine Antriebsvorrichtung für eine Pumpe und einen Lüfter geschaffen werden,
bei der der Lüfter und die Pumpe alternativ von einem einzigen Elektromotor angetrieben
werden. Die zu schaffende Antriebsvorrichtung soll mit verhältnismäßig einfachen
mechanischen Bauteilen auskommen, wirtschaftlich herstellbar sein und im Betrieb
hohe Zuverlässigkeit haben.
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Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen
gekennzeichnete Antriebsvorrichtung gelöst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Antriebsvorrichtung für eine Pumpe
und einen Lüfter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 ein Diagramm
der elektrischen Schaltung für
die Antriebsvorrichtung gemäß Figur
1; Figuren 3, ein Beispiel für die Anwendung der Antriebsvor-4 und 5 richtung gemäß
Figur 1, wobei eine Draufsichtr eine Seitenansicht sowie eine Rückansicht dargestellt
sind.
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Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 eingegangen, in der ein Elektromotor
1 erkennbar ist, der einen Rotor R aufweist, dessen Welle 2 drehbar in einem Gehäuse
3 gelagert ist. Die beiden Enden 4 und 5 der Welle 2 stehen aus dem Gehäuse 3 vor.
Auf der Innenseite der Wand des Gehäuses 3 ist eine Ständerwicklung 6 befestigt.
Wie Figur 2 erkennen läßt, besteht die Ständerwicklung 6 des Elektromotors 1 aus
zwei Wicklungen 6A und 6B, die gleich ausgebildet sind und jeweils als Hauptwicklung
oder Hilfswicklung arbeiten. Die Wicklungen 6A und 6B sind parallel zu einem Kondensator
7 geschaltet und sind alternativ über einen Umschalter 8 an eine elektrische Stromquelle
9 angeschlossen. Der Umschalter 8 weist einen bewegbaren Kontaktarm 8C auf, der
in Berührung mit einem stationären Kontakt 8A stehen kann, so daß dann die Wicklung
6A die Hauptwicklung ist, während die Wicklung 6B die Hilfswicklung ist. Dadurch
dreht sich der Rotor R in einer Richtung. Wenn der bewegbare Kontaktarm 8C des Umschalters
8 in Berührung mit einem anderen stationären Kontakt 8B steht, arbeitet die Wicklung
6B als Hauptwicklung, während die Wicklung 6A als Hilfswicklung arbeitet, so daß
sich dann der Rotor R in der anderen bzw. entgegengesetzten Richtung dreht.
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Der Elektromotor 1 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß der elektrische
Widerstand des Rotors R groß ist, daß die Kapazität des Kondensators 7 groß ist
und daß das Drehmoment groß ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der
Elektromotor 1 somit ein umsteuerbarer Motor mit hohem Drehmoment.
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Das Gehäuse 3 des Elektromotors 1 weist an seinen beiden Enden scheibenförmige
Lagerschilde 33 und 34 auf, die jeweils in ihrer Mitte einen kronenförmigen, konischen
Wandabschnitt 31 bzw. 32 aufweisen. Ferner gehört zum Gehäuse 3 ein zylindrisches
Wandteil 35, das an den Rändern der Lageschilde 33 und 34 auf geeignete Weise befestigt
ist. Die Welle 2 ist in mittigen Bohrungen der Wandabschnitte 31 und 32 mit Hilfe
von
Kugellagern drehbar gelagert. Die Ständerwicklung 6 ist auf der Innenseite des zylindrischen
Wandteils 35 befestigt.
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Am einen Ende der Welle 2 des Elektromotors 1 ist über eine erste
Einweg- bzw. Freilaufkupplung 10 ein Flügelrad 12 eines Lüfters 11 angebracht. Das
Flügelrad 12 ist fest mit einer Nabe 14 verbunden, die am einen Ende einer Lüfterwelle
13 mittels einer Schraube 15 befestigt ist. Am anderen Ende der Lüfterwelle 13 ist
eine zylindrische Wand 16 ausgebildet, die eine axiale, zur Längsachse der Lüfterwelle
13 koaxiale Öffnung umschließt. Auf der Innenseite der zylindrischen Wand 16 ist
ein äußerer Laufring 101 der ersten FreilaufkupP-lung 10 befestigt, deren innerer
Laufring 102 auf der Außenseite des Endes 4 der Welle 2 befestigt ist. Zwischen
dem äußeren Laufring 101 und dem inneren Laufring 102 sind Rollen 103 angeordnet.
Die erste Freilaufkupplung 10 ist innerhalb des Raumes angeordnet, den der Wandabschnitt
31 des Lagerschildes 33 freiläßt und der die Form eines kronenartigen Kegels, d.h.
eines Kegelstumpfes, hat. Zum Lüfter 11 gehört ein Gehäuse 17, das am Lagerschild
33 befestigt ist und zusammen mit dem Flügelrad 12 ein Radialgebläse (Siloccogebläse)
bildet, das die Luft durch eine Einlaßöffnung 18 ansaugt und durch einen Auslaßkanal
19 abgibt.
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Mit dem anderen Ende 5 der Welle 2 des Elektromotors 1 ist mittels
einer zweiten Einweg- bzw. Freilaufkupplung 20 ein Rotor 22 einer Pumpe 21 verbunden.
Der Rotor 22 ist über Nut und Feder am einen Ende einer Welle 23 befestigt. Am anderen
Ende der Welle 23 ist eine zylindrische Wand 24 ausgebildet, die eine axiale Öffnung
umgibt, die sich in Richtung der Mittelachse der Welle 23 erstreckt. Ein äußerer
Laufring 201 der zweiten Freilaufkupplung 20 ist auf der Innenseite der zylindrischen
Wand 24 befestigt, und ein innerer Laufring 202 der zweiten Freilaufkupplung 20
ist auf der Außenseite des Endes 5 der Welle 2 befestigt. Zwi-
schen
den äußeren Laufring 201 und den inneren Laufring 202 sind Rollen 203 angeordnet.
Die zweite Freilaufkupplung 20 ist in dem Raum angeordnet, den der Wandabschnitt
32 des Lagerschildes 34 des Gehäuses 3 freiläßt und der die Form eines kronenförmigen
Kegels hat. Am Lagerschild 34 ist ein Gehäuse 25 für die Pumpe befestigt. Im Gehäuse
25 ist eine Pumpenkammer 26 ausgebildet, in der sich der Rotor 22 befindet.
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Eine mechanische Wasserdichtung 27 ist zwischen der Welle 23 und dem
Gehäuse 25 angeordnet und sorgt dafür, daß kein Wasser aus der Pumpenkammer 26 nach
außen durchsickern kann.
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Die Pumpe 21 arbeitet somit in der Weise, daß sie durch eine Einlaßöffnung
28 die Flüssigkeit ansaugt, in der Pumpenkammer 26 unter Druck setzt und in die
Förderleitung 29 abgibt. Die Lüfterwelle 13 ist mittels eines Kugellagers 38 am
Gehäuse 17 abgestützt, und die Welle 23 der Pumpe ist mittels eines Kugellagers
39 am Gehäuse 25 abgestützt.
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Im folgenden wird die Beziehung zwischen der ersten Freilaufkupplung
10 und der zweiten Freilaufkupplung 20 erläutert. Wenn die Welle 2 des Elektromotors
1 sich in der einen Richtung dreht, weil der bewegbare Kontaktarm 8C des Umschalters
8 aus seiner Neutralstellung in Berührung mit dem Kontakt 8A gebracht worden ist,
arbeitet die erste Freilaufkupplung 10 in der Weise, daß sie das Ende 4 der Welle
2 mit der Lüfterwelle 13 verbunden hält, so daß das Flügelrad 12 von der Welle 2
gedreht wird und so daß Luft durch die Einlaßöffnung 18 angesaugt und durch den
Auslaßkanal 19 abgegeben werden kann. Während dessen ist die zweite Freilaufkupplung
20 nicht geschaltet, d.h. sie läuft frei. Aus diesem Grunde ist die Welle 2 nicht
direkt mit der Welle 23 der Pumpe 21 verbunden. Wenn die Welle 2 des Elektromotors
1 sich in der anderen Richtung dreht, weil der bewegbare Kontaktarm 8C des Umschalters
8 in Berührung mit dem Kontakt 8B gebracht worden ist, arbeitet die zweite Freilaufkupplung
20 in der Weise, daß sie das Ende 5 der Welle 2 mit der Welle
23
des Rotors 22 der Pumpe 21 verbunden hält, so daß der Rotor 22 in der Pumpenkammer
26 gedreht wird und so daß die Flüssigkeit durch die Einlaßöffnung 28 der Pumpe
21 angesaugt und in die Förderleitung 29 gefördert werden kann.
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Während dessen befindet sich die erste Freilaufkupplung 10 in ihrem
freilaufenden Zustand. Dies hat zur Folge, daß die Welle 2 nicht direkt mit der
Lüfterwelle 13 verbunden ist.
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Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, kann dadurch, daß mittels des
Umschalters 8 die Drehrichtung der Welle 2 des umsteuerbaren Elektromotors 1 gewählt
wird, mittels des Elektromotors alternativ entweder der Lüfter oder die Pumpe 21
angetrieben werden.
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Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Antriebsvorrichtung für eine Pumpe und einen Lüfter bei einem Spülabort europäischer
Art. Der Spülabort umfaßt eine Abortschüssel 40, einen Spülkasten 41, einen Sitz
42 sowie einen Deckel 43. Die kombinierte Antriebsvorrichtung, bei der der Elektromotor
1, der Liifter 11 und die Pumpe 21 zu einer Einheit zusammengefaßt sind, ist in
einer Mechanikkammer 44 der Abortschüssel 40 angeordnet. Der Auslaßkanal 19 des
Lüfters 11 ist mit einer Austrittsöffnung 45 der Abortschüssel 40 verbunden. Im
Auslaßkanal 19 ist eine elektrische Spule 46 angeordnet, die an den Kontakt 8A des
Umschalter parallel zur Wicklung 6A angeschlossen ist. Die vom Lüfter 11 erzeugte
Luftströmung wird somit erwärmt und als Warmluft zum Gesäß bzw. Körper des Benutzers
des Aborts geleitet. Die Förderleitung 29 der Pumpe 21 ist mit einem Warmwasser-Speicherbehälter
47 verbunden, der in der Mechanikkammer 44 angeordnet ist. Im Warmwasser-Speicherbehälter
47 ist eine Heizung 48 mit einer elektrischen Heizspule vorgesehen, so daß das Wasser
im Warmwasser-Speicherbehälter 47 kontinuierlich erwärmt werden kann. Wenn aufgrund
der Drehung des Rotors 22 der Pumpe 21 Druckwasser in den unteren Bereich des
Warmwasser-Speicherbehälters
47 eingeleitet wird, wird das Warmwasser zu einem an den oberen Bereich des Speicherbehälters
47 angeschlossenen Zylinder 49 gedrückt. Verschiebbar im Zylinder 49 sitzt ein Rohr
51, das eine nicht dargestellte Feder ständig in den Zylinder 49 hineinzuziehen
oder hineinzudrücken versucht. Das Rohr 51 wird entgegen der Kraft der Feder vom
Förderdruck der Pumpe 21 herausgeschoben, so daß es nach außen vorsteht, wie dies
in Figur 3 gezeigt ist. Das Warmwasser 33 tritt in Form eines Strahls oder mehrerer
Strahlen aus einer Düse 50 in Richtung zum Körper des Benutzers aus. Die Düse 50
ist am freien Ende des Rohres 51 ausgebildet.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann der Elektromotor 1 in einem Raum
hinter dem Abflußrohr 52 in der Mechanikkammer 44 angeordnet werden. Da der Auslaßkanal
19, die Förderleitung 29 und der Warmwasser-Speicherbehälter 47 unter Ausnutzung
der beiden Räume seitlich neben dem Abflußrohr angeordnet werden können, kann der
Raum der Mechanikkammer 44 günstig ausgenutzt werden und ist er darüberhinaus ausreichend.
Dies hat zur Folge, daß die Unterbringung der Antriebsvorrichtung räumlich keine
Schwierigkeiten macht.
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Im folgenden wird die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen
und dargestellten Spülaborts erläutert. Nach Benutzung des Spülaborts betätigt der
Benutzer zunächst den Umschalter 8, der frei zugänglich an der Abortschüssel 40
angebracht ist, so, daß der bewegbare Kontaktarm 8C in Berührung mit dem Kontakt
8B tritt. Dies hat zur Folge, daß die Welle 2 des Elektromotors 1 über die zweite
Freilaufkupplung 20 in Drehverbindung mit der Welle 23 der Pumpe 21 kommt, so daß
der Rotor 22 gedreht wird. Dadurch wird Warmwasser aus dem Warmwasser-Speicherbehälter
47 zum Zylinder 49 gefördert, wird das Rohr 51 aufgrund des Förderdrucks der Pumpe
21 aus dem Zylinder 49 ausgefahren, wird Warmwasser aus der Düse 50
zum
Gesäß des Benutzers gespritzt und wird dadurch das Gesäß gespült bzw. gewaschen.
Während dessen läuft die erste Freilaufkupplung 10 frei. Danach betätigt der Benutzer
den Umschalter 8 so, daß der bewegbare Kontaktarm 8C in Berührung mit dem Kontakt
8A kommt, so daß die Welle 2 des Elektromotors 1 sich in entgegengesetzter Richtung
dreht und über die erste Freilaufkupplung 10 in Drehverbindung mit der Lüfterwelle
13 des Lüfters 11 steht. Da während dessen die zweite Freilaufkupplung 20 in ihrem
freilaufenden Zustand gehalten wird, arbeitet die Pumpe 21 nicht mehr und wird kein
Warmwasser mehr verspritzt. Das Flügelrad 12 des Lüfters 11 wird jedoch gedreht,
so daß warme Luft, die von der elektrischen Spule 46 erwärmt worden ist, aus der
Austrittsöffnung 45 zum Gesäß des Benutzers geblasen wird und dieses trocknet.
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Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgen das Verspritzen
von Warmwasser aufgrund der arbeitenden Pumpe 21 und das Ausblasen warmer Luft aufgrund
des arbeitenden Lüfters 11 nicht gleichzeitig. Vielmehr geschieht dies alternativ
bzw. nacheinander. Demzufolge können der Lüfter 11 und die Pumpe von einem umsteuerbaren
Elektromotor alternativ angetrieben werden, was zur Folge hat, daß der Raum zur
Aufnahme der Antriebsvorrichtung besser ausgenutzt werden kann.
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Da der Lüfter und die Pumpe von einem einzigen Elektromotor abwechselnd
angetrieben werden können, wie dies vorstehend erläutert ist, unterbleibt ferner
der unnötige Antrieb der jeweils nicht gewählten Vorrichtung, d.h. der Pumpe oder
des Lüfters. Dies führt zu einer Verringerung des Verschleißes.
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Außerdem kann die Vorrichtung klein dimensioniert werden und kann
das Gewicht der Vorrichtung gering sein. Dies heißt mit anderen Worten, daß die
erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung wirtschaftlich herstellbar ist, nur verhältnismäßig
einfache mechanische Teile benötigt und im Betrieb zuver-
lässig
ist. Ferner ist der elektrische Energieverbrauch h Betrieb der Vorrichtung verrinqert.
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Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind die Lüfterwelle
13 und die Welle 23 für den Rotor 22 auf der gleichen Achse angeordnet wie die Welle
2 des Elektromotors 1.
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Zwischen diesen Wellen sind die erste Freilaufkupplung 10 und die
zweite Freilaufkupplung 20 angeordnet. Daher kann die Drehung direkt mittels der
Freilaufkupplungen übertragen werden, ohne daß zusätzliche Antriebsmittel wie Riemen
oder Ketten erforderlich sind. Dies wird im folgenden ausführlicher erläutert. An
den Enden der Lüfterwelle und der Welle des Rotors der Pumpe ist jeweils eine zylindrische
Wand ausgebildet. Jede zylindrische Wand weist eine axiale Öffnung auf, die entlang
der Mittelachse der Lüfterwelle bzw. der Welle des Rotors der Pumpe verläuft. Die
Enden der Welle des Elektromotors sind in den zylindrischen Wänden mittig, d.h.
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koaxial, angeordnet. Die erste Freilaufkupplung ist zwischen dem drehbaren
Element des Lüfters und der Motorwelle angeordnet, wogegen die zweite Freilaufkupplung
zwischen dem Rotor der Pumpe und der Welle des Motors angeordnet ist. Somit ermöglicht
eine einfache Konstruktion, den Lüfter und die Pumpe alternativ mittels eines einzigen
Elektromotors anzutreiben. Da die Gehäuse des Lüfters und der Pumpe am Gehäuse des
Elektromotors befestigt sind und somit eine Einheit bilden, ist die Antriebsvorrichtung
kompakt. Bei der Antriebsvorrichtung sind der Elektromotor, der Lüfter und die Jttne
somit zu einer Einheit zusammeny-efaßt.
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Eine Antriebsvorrichtung für eine Pumpe und einen Lüfter treibt wahlweise
den Lüfter oder die Pumpe mittels eines einzigen Elektromotors an. Die Antriebsvorrichtung
umfaßt den Elektromotor, der umsteuerbar ist, eine erste Freilaufkupplung, die nur
eine Drehrichtung der Welle des Elektromotors überträgt, ein Flügelrad, das mit
einem Ende der Welle des Elektromotors mittels der ersten Freilaufkupplung
verbunden
ist, eine zweite Freilaufkupplung, die nur eine Drehrichtung der Welle des Elektromotors
überträgt, sowie einen Pumpenrotor, der mit dem anderen Ende der Motorwelle mittels
der zweiten Freilaufkupplung verbunden ist.