DE3535795A1 - Geblaese fuer die luftumwaelzung in z.b. backoefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläse für die Luftum­ wälzung in z. B. Backöfen, sogenannten Heißluft- bzw. Umluftherden, sowie für Grill- und ähnliche Geräte wie z. B. kombinierte Mikrowellenöfen.

Gebläse für derartige Anwendungen sind bereits aus mehreren Veröffentlichungen bekanntgeworden. So zeigt z. B. die DE-PS 22 59 326 einen Lüfter mit einem Außenläufermotor mit zwei dem Außenläufermotor zu­ geordneten Laufrädern. Zwischen den beiden Laufrädern ist eine Trennwand angeordnet, wobei jenseits der Trenn­ wand der mit Kühlrippen und einem Radialrad versehene Rotor angeordnet ist. Das Radialrad läuft in einem Spiralgehäuse um und sorgt für einen Kühlluftstrom sowohl für die Kühlung des Motors als auch für die Geräteteile.

Die DE-PS 24 60 294 beschreibt einen Garbehälter zum Backen, Braten und Grillen mit einem Umwälzgebläse für Heißluft. Das Heißluftgebläse ist außerhalb des Gar­ behälters angeordnet und besitzt eine die Garbehälter­ rückwand durchsetzende Achse, die im Innenraum des Garbehälters ein Lüfterrad trägt. Zwischen Motor und Außenwand des Garbehälters befindet sich ein Kühlrad zur Kühlung des Antriebsmotors, damit die bei der­ artigen Garbehältern bestehende Gefahr der thermischen Überlastung des Antriebsmotors vermieden wird.

Ein weiteres Umluftgebläse für Garbehälter ist aus dem DE-GM 79 31 467 bekannt. Dieses Gebläse besteht aus einem Gebläsemotor, auf dessen Antriebswelle ein Gebläserad sowie in unmittelbarer Nähe des Gebläse­ motors ein eine Wärmesenke bildendes Lüfterrad be­ festigt ist. Auch bei dieser Veröffentlichung dient das als Wärmesenke dienende Lüfterrad der Vermeidung der thermischen Überlastung des Motors.

In der Praxis hat sich nun aber gezeigt, daß es wünschens­ wert ist, in bestimmten Anwendungsfällen, wie z. B. bei bestimmten Back-, Brat- oder Grillvorgängen, die Luftumwälzung in der Backofenmuffel zu unterbrechen. Die Unterbrechung der Luftumwälzung erfolgt durch Abschaltung des Heißluftgebläses. Dadurch entfallen sowohl die Kühlung der Gehäusewand einschließlich der eingebauten Armaturen, wie z. B. der Schalter, als auch die Kühlung des Motors durch das zusätzlich angebrachte Kühlluftrad, so daß unzulässig hohe Ober­ flächentemperaturen am Gehäusemantel bzw. an den eingebauten Armaturen entstehen. Dieses Problem tritt in verstärktem Maße vor allem bei Einbauherden auf, da hier die Wärmeabführung durch die engen Platzver­ hältnisse sehr beeinträchtigt wird. Auch besteht die Gefahr einer thermischen Zerstörung des Motors durch die eventuell durch Strahlungsheizkörper erzeugte Wärme, insbesondere bei Gebläsen mit pyrolytischer Selbst­ reinigung, die infolge von Körperleitung oder Strömung über die Antriebswelle und Lagerstellen in den Bereich des thermisch nicht sehr hoch belastbaren Motors ge­ langt. Außerdem kann durch die thermische Belastung des Lagers dessen Lebensdauer erheblich vermindert werden. Um diese Mantel- und Motorkühlung aufrecht­ zuerhalten, sind einige Hersteller derartiger Geräte dazu übergegangen, ein weiteres Gebläse, vornehmlich ein Querstromgebläse, einzusetzen. Dieses Gebläse kann ständig in Betrieb sein oder auch nur im Bedarfsfalle, d.h. bei Abschaltung des Heißluftgebläses, zugeschal­ tet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Heiß­ luftgebläse zu schaffen, das auch bei Abschaltung des Betriebszustandes "Luftumwälzung" eine Kühlung des Gehäusemantels, z. B. eines Herdes, sowie eine Kühlung des Motors sicherstellt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Heiß­ luftgebläse realisiert, dessen zur Luftumwälzung die­ nendes Lüfterrad über einen Freilauf, vorzugsweise einen an sich bekannten Klemmkörperfreilauf, an der Welle des Antriebsmotors befestigt ist, und zwar ins­ besondere mit Preßsitz am Innen- und Außenring des Klemmkörperfreilaufs bzw. mit Preßsitz am Außenring und Schiebesitz am Innenring.

Die Klemmkörperfreiläufe sind Richtungskupplungen, die in einer Richtung ein Drehmoment durch Kraft­ schluß übertragen und in der Gegenrichtung Leerlauf zulassen. Das der Kühlung des Gehäusemantels bzw. des Motors dienende Kühlrad wird im Falle der Verwendung eines Außenläufermotors fest mit dem Rotor verbunden, während es bei Verwendung eines Innenläufermotors fest mit der Welle des Antriebsmotors verbunden ist.

Die Erfindung ermöglicht, daß bei normalem Betrieb mit Luftumwälzung im Backofen das Lager blockiert ist. Dies führt in diesem Fall zu einer kraftschlüs­ sigen Verbindung des Lüfterrades mit der Welle, so daß ein Betrieb mit voller Funktion sowohl des Umluft- als auch des Kühlluftbetriebes vorliegt.

Soll nun bei bestimmten Anwendungsfällen eine Luft­ umwälzung im Backofen unterbleiben, so wird eine Umschaltung der Drehrichtung des Motors vorgenommen. Dadurch tritt der Freilauf des Lagers des Lüfter­ rades in Aktion. Bei dieser Umkehrdrehung des Motors und damit der Antriebswelle bleibt das der Luftum­ wälzung dienende Lüfterrad des Gebläses in Ruhe bzw. dreht sich in unschädlicher Weise aufgrund der Kugel­ lagerreibung und Gleitreibung des Freilaufes nur sehr langsam auf der Welle mit.

Soll die Drehung des Lüfterrades vollständig unter­ bleiben, könnte der Freilaufbetrieb durch einen besonderen Mechanismus auch total blockiert werden. Dies wird z. B. durch einen ausfahrbaren, sich am Gehäuse des Ofens oder dergleichen Festlager abstützen­ den Bolzen möglich, der z. B. durch eine Magnetspule betätigt wird und den Flügel des Lüfterrades fest­ hält und blockiert.

Das der Kühlung des Motors bzw. des Gehäusemantels dienende, fest mit der Antriebswelle bzw. dem Rotor gekoppelte Kühlluftrad sorgt dabei weiterhin für eine ausreichende Kühlung des Motors und des Gehäuse­ mantels z. B. des Backofens.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Fig. 1 bis 8 abgebildeten Beispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Heiß­ luftgebläse mit der erfindungs­ gemäßen Lagerung des Lüfterrades,

Fig. 2 und 3 das Gehäuse und Kühlluft-Lüfter­ räder für die Mantelkühlung des Herdes sowie für die Motorkühlung gemäß dem Schnitt II-II in Fig. 1,

Fig. 4 das Heißluft-Lüfterrad mit er­ findungsgemäßer Lagerung sowie mit Axiallüfter als Kühlluft- Lüfterrad,

Fig. 5 die Anordnung des Lagers auf der Welle mit Heißluft-Lüfter­ rad,

Fig. 6 eine Ansicht eines Ausschnittes des Klemmkörperfreilaufes,

Fig. 7a und b verschiedene Ausführungsformen der Lagerung des Heißluft-Lüfterrades,

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der Lagerung des Heißluft-Lüfterrades.

Das Heißluftgebläse gemäß Fig. 1 besteht aus einem Außenläufermotor 1 mit zwei diesem Außenläufermotor zugeordneten Lüfterrädern 2, 3. Das erste Lüfterrad 2 ist auf dem rotorseitigen Wellenende 4 des Außen­ läufermotors 1 angebracht und kann sowohl als vorwärts oder rückwärts gekrümmtes Radialrad aus Druckguß oder auch als Edelstahlrad, eventuell auch mit geraden Schaufeln, ausgeführt sein. Dieses Heißluft-Lüfterrad dient der Luftumwälzung im Backofen. Das zweite Lauf­ rad bzw. Lüfterrad 3 ist auf dem Außenmantel des Rotors befestigt und ist vorzugsweise aufgepreßt. Dieses Kühlluft-Lüfterrad 3 ist als Radialrad ausgebildet und läuft innerhalb eines den Außenläufermotor um­ gebenden Gehäuses 5, wobei die eine Begrenzungsseite dieses Gehäuses 5 von der Rückwand 6 eines nicht dar­ gestellten Backofens gebildet wird.

Auf der dem Backofen abgewandten Stirnseite dieses Lüftergehäuses 5 befindet sich eine kreisförmige Einlaßöffnung 7. Die Auslaßöffnung 5 a befindet sich auf einer seitlichen Mantelfläche des Gehäuses 5. Der Motor selbst ist über Streben oder ähnliche flanschartige Befestigungsteile mit dem Gehäuse 5 verbunden.

Die Montage dieser Einheit am Backofen erfolgt derart, daß das freie Wellenende 4 des Motors 1 durch eine Öffnung 6 a an der Rückwand 6 des Backofens so weit eingeschoben wird, bis das Gehäuse 5 an der Rückwand 6 des Backofens anliegt. Nach der Befestigung des Ge­ häuses erfolgt die Montage des Heißluft-Lüfterrades 2.

Das zur Kühlung des Gehäusemantels bzw. der eingebau­ ten Armaturen und des Antriebsmotors dienende Kühl­ luft-Lüfterrad 3 ist - wie bereits erwähnt - auf den Rotor aufgepreßt. Es kann - wie in Fig. 2 dargestellt - als Radialrad mit geraden Schaufeln ausgebildet sein, das in einem Gehäuse 5 mit in der Draufsicht auf der einen Seite halbkreisförmigen Kontur, auf der anderen Seite rechteckigen Kontur, umläuft. Man erhält dabei in beiden Drehrichtungen des Motors den gleichen Luft­ strom.

In Fig. 3 ist ein Gehäuse 5 in Spiralform dargestellt, das alternativ zu dem Gehäuse nach Fig. 2 eingesetzt werden kann. Man verwendet hierbei als Kühlluft-Lüfter­ rad 3 vorwiegend ein Laufrad mit vorwärts gekrümmten Schaufeln. Bei dieser Anordnung erhält man allerdings bei unterschiedlichen Drehrichtungen verschiedene Volumenströme. Die Zuordnung von Spiralgehäuse, Kühl­ luft-Lüfterrad und Drehrichtung wird man dabei vorzugs­ weise so wählen, daß der Hauptluftstrom beim Betrieb mit Heißluft-Lüfterrad erreicht wird und der verminder­ te Luftstrom bei umgekehrter Drehrichtung mit stehendem Heißluft-Lüfterrad auftritt.

Es besteht gemäß Fig. 4 auch die Möglichkeit, den Außen­ läufermotor mit einem Axialrad 17 auszustatten. Die Luft zur Kühlung des Gehäusemantels und des Motors wird nun bei Umluftbetrieb des Heißluft-Lüfterrades 2 in axialer Richtung A durch einen z. B. an der Rück­ wand 6 befestigten Einlaßring 18 angesaugt. Bei Dreh­ richtungsumkehr, also bei stehendem Heißluft-Lüfterrad 2, erfolgt eine Luftströmung in umgekehrter Richtung.

In Fig. 5 ist die Verbindung der Welle 4 mit dem Heiß­ luft-Lüfterrad 2 dargestellt. Zu diesem Zweck weist das Lüfterrad 2 eine Nabe 8 auf, in die ein sogenannter Kugellagerfreilauf 20, bestehend aus Klemmkörperfreilauf 15 a und Lagerung 14, eingepreßt ist, wobei die Verbin­ dungsstelle des Außenrings 12 des Kugellagerfreilaufs 20 mit der Innenbohrung der Nabe 8 des Heißluft-Lüf­ terrades 2 noch zusätzlich verklebt sein kann. Das Lüfterrad 2 bzw. der Innenring 13 des Kugellagerfrei­ laufs 20 ist auf die Welle des Antriebsmotors bis zu einem Sicherungsring 9 aufgeschoben und am Wellenende mit einer Mutter 10 gesichert. Dabei ist zweckmäßiger­ weise zwischen Mutter und Innenring 13 eine Unterleg­ scheibe 11 angeordnet, die jedoch ebenso wie der Siche­ rungsring 9 an der anderen Seite nur den Innenring 13 übergreift. Dadurch wird das Heißluft-Lüfterrad 2 durch die Verspannung zwischen Sicherungsring 9 und Mutter 10 über den Innenring 13 des Kugellagerfreilaufs 20 befe­ stigt.

Um eine zusätzliche Abdichtung der Lagerstellen im Bereich der Stirnseite des Heißluftrades zu erreichen, befindet sich im Bereich zwischen Mutter 10 und Außenring 12 des Kugellagerfreilaufs eine Labyrinthdichtung 21, die durch einen sich radial nach innen erstreckenden Ringsteg 22 gebildet wird.

Anstelle des Kugellagerfreilaufs mit Preßsitz am Innen- und Außenring oder Preßsitz am Außenring und Schiebesitz am Innenring kann auch einer mit Paßfedernut am Innen­ ring und Preßsitz am Außenring verwendet werden.

Der Kugellagerfreilauf 20 setzt sich aus einem üblichen Kugellager 14 mit eingebautem Freilauf 15 a zusammen und ist in diesem Falle als einteiliges Bauteil ausgebildet.

Mit diesem Kugellagerfreilauf sind nun zwei Betriebs­ arten realisierbar. Dabei ist die Funktionsweise der­ art, daß sich im normalen Heißluft- bzw. Umluftbetrieb das Lüfterrad 2 entsprechend der Drehzahl des Antriebs­ motors 1 dreht, wobei durch Klemmkörper 16, wie sie in Fig. 6 schematisch dargestellt sind, eine kraftschlüs­ sige Verbindung zwischen Welle und Lüfterrad hergestellt wird. Das Kugellager 14 wird in diesem Falle durch die Klemmkörper 16 des Lagers blockiert. In Fig. 6 tritt dieser Zustand bei linksdrehender Welle 4 auf.

Wird nun eine Back-, Brat- bzw. Grillfunktion des Backofens gewählt, bei der eine Luftumwälzung im Ofen unerwünscht ist, so wird eine Umschaltung der Drehrichtung des Antriebsmotors vorgenommen. Dadurch wird der Freilauf des Lagers aktiviert. Wie aus Fig. 6 entnehmbar, wird hier bei rechtsdrehender Welle die Blockierung des Lagers aufgehoben. Zwischen Innenfläche des Innenrings 13 und Unterkante Klemm­ körper 16 ist dabei die Gleitreibung wirksam, die durch geeignete Schmierung vermindert werden kann. Die infolge dieser Gleitreibung auftretenden, tangen­ tial zur Wellenoberfläche wirkenden Kräfte können zu einem leichten Mitdrehen mit der Welle des Lüfter­ rades 2 führen, was aber durch die nur relativ geringe Drehbewegung zu keiner Beeinträchtigung das Back-, Brat- bzw. Grillvorganges führt. Dieses Mitdrehen kann aber auch durch eine mechanische Sperre unterbunden werden.

Durch die Drehrichtungsumschaltung des Motors wird dabei erreicht, daß im Gegensatz zum Stand der Technik auch bei stehendem bzw. nahezu stehendem Heißluft- Lüfterrad eine Kühlung sowohl des Gehäusemantels als auch des Antriebsmotors ohne zusätzliches Gebläse er­ möglicht wird.

In Fig. 7a und 7b sind zwei weitere einfache Möglich­ keiten der Heißluft-Lüfterradbefestigung dargestellt. Danach sind Kugellager 14 und Klemmkörperfreilauf 15 als getrennte Bauteile ausgeführt und einzeln in die Nabe 8 eingepreßt und eventuell mit ihr verklebt. Zwischen Welle 4 und den Innenringen 13 a, 13 b gemäß Fig. 7a bzw. dem Innenring 13 a des Kugellagers 14 nach Fig. 7b besteht ein Schiebesitz.

In Fig. 7b ist eine bevorzugte Ausführungsform ohne Innenring des Klemmkörperfreilaufs 15 dargestellt. Dieser kann entfallen, wenn eine oberflächenvergütete Welle vorliegt.

Zur Dämpfung von Schwingungen der Welle in axialer Richtung ist es zweckmäßig, zwischen Kugellager und Freilauf eine Dämpfungsscheibe 19 vorzusehen, die sich im Falle der Fig. 7a entweder über die radiale Breite von Innenring oder Außenring bzw. im Falle der Fig. 7b nur über die Breite des Außenrings erstreckt.

Die Funktion der Ausführungsformen nach Fig. 7 entspricht der bereits im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 beschriebenen Funktion.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform sind das Kugellager 14 und der Freilauf 15 auf einer gemein­ samen, metallischen, gehärteten Hülse 20 a befestigt. Dabei kann beim Freilauf auf den Innenring verzichtet werden. Das Lager und der Freilauf werden, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, in der Nabe 8 des Lüfter­ rades 2 befestigt, wobei vorzugsweise die Nabe so ge­ formt ist, daß das Kugellager im Schwerpunkt des Lüfter­ rades liegt. Diese als Einheit ausgeführte Raumform wird auf die Welle 4 bis zum Sicherungsring 9 aufgeschoben und mittels der Schraube 10 verspannt.

Bei den in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbei­ spielen kann das Kugellager 14 auch durch Gleitlager ersetzt sein.

Die Erfindung ist nicht auf Außenläufermotoren beschränkt; es ist selbstverständlich möglich, diese Anordnung auch mit Innenläufermotoren zu realisieren. Das Kühlluft- Lüfterrad zur Gehäusekühlung wird dann nicht mit dem Motor, sondern unmittelbar mit der Welle starr ver­ bunden, während das Heißluft-Lüfterrad entsprechend der bereits beschriebenen Art gelagert wird. Die Befe­ stigung des Motors erfolgt dann ebenfalls mittels ge­ eigneter flanschartiger Befestigungsteile.

Als Antriebsmotor für diese Heißluftgebläse werden z.B. Wechselstrommotoren mit Betriebskondensator eingesetzt.

Claims (17)

1. Gebläse für die Luftumwälzung in z.B. Backöfen, so­ genannten Heißluft- bzw. Umluftherden, sowie für Grill- und ähnliche Geräte wie z.B. kombinierte Mikrowellenöfen mit einem Motor und zwei dem Motor zugeordneten Lüfterrädern, zwischen denen eine Trenn­ wand vorgesehen ist, wobei das eine Lüfterrad für die Kühlluft mit dem Rotor des Motors in Verbindung steht und das andere Lüfterrad für die Heißluft auf dem rotorseitigen Wellenende des Motors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißluft-Lüfterrad (2) über einen Freilauf (Richtungskupplung) mit dem Wellenende (4) in Ver­ bindung steht.

2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf ist.

3. Gebläse nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißluft-Lüf­ terrad (2) eine Nabe (8) aufweist, in die ein eine Lagerung enthaltender Kugellagerfreilauf (20) ein­ gepreßt ist.

4. Gebläse nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungsstelle des Außenrings (12) des Kugellagerfreilaufs (20) mit der Innenbohrung der Nabe (8) des Heißluft-Lüf­ terrads (2) verbunden, vorzugsweise verklebt ist.

5. Gebläse nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenring (13) des Freilaufs (20) auf die Welle des Antriebsmotors bis zu einem Sicherungsring (9) aufgeschoben und am Wellenende mit einer Mutter (10) gesichert ist.

6. Gebläse nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen Mutter (10) und Innenring (13) eine Unterlegscheibe (11) ange­ ordnet ist, die ebenso wie der Sicherungsring (9) an der anderen Seite nur den Innenring (13) über­ greift.

7. Gebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kugellagerfreilauf (20) sich aus einem üblichen Kugellager (14) mit eingebauten Klemmkörpern (16) zusammensetzt und als einteiliges Bauteil aus­ gebildet ist.

8. Gebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß Kugellager (14) und Klemmkörperfreilauf (15) als getrennte Bauteile ausgeführt und einzeln in die Nabe (8) eingepreßt und vorzugs­ weise mit der Nabe verklebt sind.

9. Gebläse nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Welle (4) und den Innenringen (13 a, 13 b) bzw. dem Innen­ ring (13 a) des Kugellagers (14) ein Schiebesitz besteht.

10. Gebläse nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper­ freilauf (15) ohne Innenring ausgeführt ist, wobei die Welle als Innenring fungiert.

11. Gebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen Kugellager und Freilauf eine Dämpfungsscheibe (19) vorgesehen ist.

12. Gebläse nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungsscheibe (19) sich über die radiale Breite von Innenring oder Außenring erstreckt.

13. Gebläse nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Dämpfungs­ scheibe (19) nur über die Breite des Außenrings erstreckt.

14. Gebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kugellager (14) und der Freilauf (15) auf einer gemeinsamen, vorzugsweise metalli­ schen und gehärteten Hülse (20 a), befestigt sind.

15. Gebläse nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nabe (8) so ge­ formt ist, daß das Kugellager (14) im Schwerpunkt des Lüfterrads liegt.

16. Gebläse nach Anspruch 14 und/oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die als Einheit ausgeführte Raumform auf die Welle (4) bis zum Sicherungsring (9) aufgeschoben und mittels der Schraube (10) verspannt ist.

17. Gebläse nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß anstelle eines Kugellagers (14) ein Gleitlager verwendet wird.