DE4104129A1 - Ergometer mit einer wirbelstrombremse - Google Patents

Description

Die Erfindung geht von einem Ergometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.

Es ist ein derartiges Ergometer bekannt (Arzt und Wirtschaft, 1988, Heft 3, Seite 34), bei dem die in der Wirbelstrombremse entstehende Erwärmung durch natürliche Konvektion aus dem Ergo­ metergehäuse abgeführt wird. Diese Art der Wärmeableitung läßt sich bis zu einer Verlustleistung von etwa 500 W anwenden. In der Sportmedizin werden jedoch auch Hochleistungs-Ergometer ein­ gesetzt, bei denen der Proband Leistungen bis zu 1000 W aufbringt. Die dieser hohen Leistung entsprechende Verlustleistung könnte durch den Einsatz von Lüftermotoren entsprechend hoher Leistung abgeleitet werden. Zum Betreiben der Lüftermotoren muß jedoch eine Netzspannung zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus müssen, wenn die Ergometer in verschiedene Länder exportiert wer­ den sollen, die Lüftermotoren auf verschiedene Netzspannungen und Frequenzen umschaltbar sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ergometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Wärme­ ableitung bei Ergometern, insbesondere bei Hochleistungs-Ergome­ tern, mit möglichst einfachen Mitteln bewerkstelligt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Ergometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs an­ gegebenen Merkmale gelöst. Damit ist der Vorteil verbunden, daß keine zusätzlichen Lüftermotoren erforderlich sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Ergometers nach Anspruch 1 besteht darin, daß der Rotor auf mindestens einer Außenseite Lüfterflügel trägt. Damit ist der Vorteil verbunden, daß die beim Betreiben des Ergometers im Innern der Wirbelstrombremse erwärmte Kühlluft mittels der Lüfter­ flügel, bezogen auf die Rotorachse, radial nach außen befördert wird. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Lüfterflügel Turbinenschaufeln. Diese bewirken einen effizienten Luft­ transport bei geringer Geräuscherzeugung. Besonders vorteilhaft ist auch ein Ergometer, das zusätzlich die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 6 aufweist. Bei einem derartigen Ergometer sorgt das Luftfüh­ rungsgehäuse nicht nur für das gezielte Heranführen der Kühlluft an die Wirbelstrombremse, sondern auch bei stillstehender Wirbelstrombremse für einen Kamineffekt, durch den ein durch die Wirbelstrombremse hindurch verlaufender Luftstrom entsteht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand meh­ rerer Figuren dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ergometers,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 mit Wirbelstrombremse und Luftführungsgehäuse und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Wirbelstrombremse und des Luftführungsgehäuses.

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Antriebseinheit eines Sitz-Ergometers mit einem Ergometergehäuse 11, das im wesentlichen eine Wirbelstrombremse 12, ein Luftführungsgehäuse 13 und einen Tretmechanismus 14 enthält. Aus dem Ergometergehäuse tritt eine Sitzsäule 15 mit einem am oberen Ende der Säule angebrachten Sattel 16 heraus. Das Ergometergehäuse 11 ruht auf einem Bodenteil 17, an dessen vorderen Ende eine aufrechtstehende Stütz­ säule 18 angeordnet ist, die am oberen Ende einen Handgriff 19 trägt.

Der Tretmechanismus 14 umfaßt eine Zahnscheibe 20 mit zwei Pedalen 21. Die Zahnscheibe steht über einen Zahnriemen 22 mit einem Ritzel 23 (vgl. auch Fig. 3) eines Rotors 24 der Wirbelstrombremse 12 in Verbindung. Der Rotor 24 ist vorzugsweise schalenförmig ausgebildet und enthält in sei­ ner Bodenwand 25 mehrere Durchbrüche 26. Er umfaßt einen koaxial ange­ ordneten Stator 27 mit Magnetspulen 28. An der oberen Innenseite 29 des Ergometergehäuses 11 ist das Luftführungsgehäuse 13 befestigt, dessen Querschnitt zu einer Luftaustrittsöffnung 30 hin kontinuierlich zunimmt und das zu beiden Seiten der Wirbelstrombremse offen ist. An der Vorder­ seite des Ergometergehäuses 11 sind erste Öffnungen 31, an der Rückseite zweite Öffnungen 32 und an der Oberseite dritte Öffnungen 33 angeordnet. Der Rotor 24 weist auf seiner der Bodenwand 27 abgewandten Stirnfläche 34 LüfterfIügel auf, das sind vorzugsweise Turbinenschaufeln 35.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Sitz-Ergometers ist folgende.

Betätigt ein auf dem Ergometer sitzender Proband den Tretmechanismus 14, so wird der Rotor 24 über den Zahnriemen 22 und das Ritzel 23 in Bewegung versetzt; vgl. Pfeilrichtung B in Fig. 2. Die Wirbelstrombremse 22 be­ wirkt, daß der Drehbewegung des Rotors 24 eine durch Wirbelströme hervor­ gerufene Bremskraft entgegenwirkt. Dabei entsteht Verlustwärme im Rotor. Mit der Rotorbewegung ist eine Luftbewegung verbunden, durch welche Kühl­ luft durch die ersten Öffnungen 31 und die zweiten Öffnungen 32 hindurch in axialer Richtung des Rotors 24 angesaugt wird; vgl. gestrichelte Pfeil­ linien a, b in Fig. 1. Die beiden Kühlluftströme gelangen zu beiden offe­ nen Seiten des Luftführungsgehäuses 13 auf den erwärmten Rotor 24, werden erwärmt und mittels der Turbinenschaufeln 35 aus den oberen Öffnungen 33 hinausbefördert.

Beendet der Proband die Drehung des Rotors 24, so ist noch eine erheb­ liche Wärmekapazität im Rotor 24 gespeichert, die mangels geförderter Kühlluft nicht abgeführt wird. In diesem Fall wirkt das Luftführungs­ gehäuse 13 durch seine Formgebung in Verbindung mit in der Zeichnung nicht gezeigten Seitenverkleidungen des Ergometers wie ein Kamin, durch den die vom Rotor abgestrahlte Wärme nach oben fließt; vgl. Pfeilrich­ tung c in den Fig. 1 und 2. Die ersten, zweiten und dritten Öffnungen 31, 32 und 33 sind vorzugsweise Schlitze, anstelle der Schlitze können jedoch auch Filtermaterialstücke treten. Das Luftführungsgehäuse 13 be­ steht vorzugsweise aus Stahlblech.

Claims (11)

1. Ergometer mit einer Wirbelstrombremse, die aus einem Stator und einem durch einen Probanden in Umdrehungen versetzten Rotor besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergometer mit Mitteln versehen ist, die eine Wärmeableitung der erzeugten Verlustwärme bei stehendem Rotor (24) durch Konvektion und bei laufendem Rotor durch Luftbewegung bewirken.

2. Ergometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (24) auf mindestens einer Außenseite Lüfterflügel (35) trägt.

3. Ergometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (24) den Stator (27) schalenförmig umgibt.

4. Ergometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterflügel (35) auf der Stirnseite (34) der offenen Seite des Rotors (24) angeordnet sind.

5. Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lüfterflügel die Form von Turbinenschaufeln (35) haben.

6. Ergometer nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand (25) des Rotors (24) Durchbrüche (26) aufweist.

7. Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (24) von einem Luftführungsgehäuse (13) umgeben ist, das oben eine Öffnung (30) zum Austritt der erwärmten Luft aufweist, daß das Luftführungsgehäuse zum axialen Eintritt der Kühlluft seit­ lich offen ist und daß das Luftführungsgehäuse derart geformt ist, daß es in Verbindung mit seitlichen Abdeckungen des Ergometers einen Kamineffekt bei stillstehender Wirbelstrombremse (12) erzeugt.

8. Ergometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Querschnitt zwischen dem Rotor (24) und dem Lüftergehäuse (13) zur Öffnung (30) hin kontinuierlich zunimmt.

9. Ergometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelstrombremse (12) einschließlich des Luftführungsgehäu­ ses (13) von dem Ergometergehäuse (11) umgeben ist, das im unteren, vorderen und hinteren Bereich sowie im oberen Bereich erste, zweite und dritte Öffnungen (31, 32, 33) aufweist.

10. Ergometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten bis dritten Öffnungen (31, 32, 33) Schlitze sind.

11. Ergometer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (31, 32, 33) durch Filter gebildet sind.