EP0473779A1

EP0473779A1 - Lüfter

Info

Publication number: EP0473779A1
Application number: EP90902571A
Authority: EP
Inventors: Petr Ivanovich Belomestnov
Original assignee: INSTITUT TEORETICHESKOI I PRIKLADNOI MEKHANIKI SIBIRSKOGO OTDELENIA AKADEMII NAUK SSSR; Xeme Inc; INST TEORETICHESKOI I PRIKLADN
Current assignee: Xeme Inc
Priority date: 1989-10-16
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1992-03-11
Anticipated expiration: 2009-10-16
Also published as: EP0473779B1; DE58909374D1; FI912890A0; JPH06502464A; WO1991005956A1; US5240371A; EP0473779A4

Abstract

Der Lüfter besitzt ein Gehäuse (7), dessen Wände einen durchgehenden Kanal bilden, in dem ein Mehrscheibenrotor (1) um die eigene Achse (3) drehbar angeordnet ist. Im Kanal sind ferner Trennwände vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Rotors (1) entlang der Achse (3) dessselben angeordnet sind. Erfindungsgemäss ist das Gehäuse (7) um die Achse (3) des Rotors (1) drehbar angeordnet. Der Lüfter wird vorwiegend im Haushalt zur Regelung des Luftaustausches angewendet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, die einen Luft- bzw. einen Gasüberdruck zur Bewegung von Luft bzw. Gas erzeugen und betrifft insbesondere zweckdienliche Lüfter.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Es ist ein Axiallüfter bekannt,der einen Elektromotor enthält, auf dessen Welle ein beschaufeltes Laufrad angeordnet ist. Der Lüfter ist mit einer Sondereinrichtung zur Durchführung einer periodischen Drehung des Elektromotorgehäuses ausgestattet. Dieser Lüfter erzeugt während des Betriebes ein fühlbares aerodynamisches Geräusch, das durch ein für sämtlichen Kreiselgebläse charakteristisches Umströmen der Schaufeln des umlaufenden Laufrades mit Strömungsablösung bedingt ist. Dabei stellen die Schaufeln des funktionierenden Lüfters öfters eine Verletzungsquelle bei unachtsamer Annäherung an das Lüfterlaufrad dar.
Darüber hinaus erzeugt der Läfter einen Wirbelstrom in einer bestimmten Richtung gerichteten, d.h., der Lüfter bestreicht einen bestimmten kleinen Raumbereich, der durch periodisches Drehen des Motorgehäuses etwas vergrössert werden kann. Diese enge Ausrichtung des Wirbelstromes bedingt eine Unterkühlung bestimmter Körperteile beim Menschen, der sich in der nahen Wirkungszone des Lüfters befindet, und ruft also Erkältungen hervor.
Der vorliegenden Erfindung kommt nach seinem Grundgehalt ein Lüfter (PCT/SU 88/00025) am nächsten, der ein Gehäuse besitzt, dessen Wände einen durchgehenden Kanal bilden. Im Kanal befindet sich ein Mehrscheibenrotor, der in Form einer Vielzahl von miteinander mit einem bestimmten Spalt relativ zueinander achsgleich fest verbundenen Scheiben ausgebildet ist. Der Rotor ist mit einer Antriebswelle beispielsweise mit der Elektromotorwelle verbunden und um seine Achse drehbar angeordnet. Darüber hinaus sind im durchgehenden Kanal Trennwände vorgesehen, die auf den beiden gegenüberliegenden Rotorseiten entlang der Rotorachse angebracht sind. Diese Trennwände bilden mit den Gehäusewänden Saug- und Druckgebiete. Ein solcher Lüfter erzeugt dank den in den Grenzschichten neben den Oberflächen der rotierenden Rotorscheiben wirkenden Viskosreibungskräften zwei entgegengesetzt gerichtete Luftströme. Da in der Arbeitszone desselben keine grösseren Ablösungs- und Wirbelströmungen auftreten, die die bekannten Strömungsmaschinen charakterisieren, wird in diesem Lüfter ein niedriger Pegel des entstehenden aerodynamischen Geräusches gewährleistet. Die Lüfterkonstruktion sieht eine verdeckte Anordnung des Laufrades vor, was die Gefahr einer zufälligen Berührung der Scheiben des umlaufenden Rotors ausschliesst. Die Übertragungsart der Bewegungsenergie auf die Luft bedingt in diesem Lüfter die Entstehung von laminaren Strömungen am Austritt aus dem Lüfter innerhalb eines weiten Rotordrehzahlbereiches infolge geringer Werte der hydraulischen Durchmesser der Strömungskanäle, die schmale Spalte zwischen den benachbarten Scheiben darstellen. Laminare Luftströme vermindern etwas den Unterkühlungsgrad einzelner Körperteile in der Wirkungszone des Lüfters und reduzieren die Erkältungswahrscheinlichkeit. Ausserdem verringert das Vorhandensein zweier Paare von Saug- und Druckgebieten, die aneinander stossen und auf den gegenüberliegenden Rotorseiten im Gehäuse bestehen, die Ausrichtungsschärfe der austretenden Ströme dank der Luftüberströmung aus den Druckgebieten in die benachbarten Sauggebiete, was dazu beiträgt, dass die Ströme zerstreut und die schädlichen Einwirkung auf den menschlichen Organismus vermindert werden.
Allerdings wird angesichts einer exakten Umverteilung der zwei parallelen Luftströme in zwei entgegengesetzte Richtungen, bei denen die Querschnittsflächengrösse den Grössen der im durchgehenden Kanal vorgesehenen Bohrungen etwa gleich ist, die scharfe Ausrichtung dieser Ströme aufrechterhalten, so dass dadurch keine für den Menschen komfortablen Bedingungen im jeweiligen Raum geschaffen werden können, die durch einen geringen, in gesamten Raumvolumen verteilten Luftaustausch zwecks Herstellung einer günstigen und für die menschlichen Gesundheit ungefährlichen Umgebung, insbesondere bei erhöhter Temperatur und Feuchtigkeit, gekennzeichnet sind.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter mit einer solchen Konstruktion zu schaffen, durch die eine freie Umdrehung des Lüftergehäuses um die Rotorachse dank wirkenden aerodynamischen Kräften gewährleistet, werden kann, sodass eine Zerstreuung des Luftstromes im gesamten Raumvolumen stattfinden könnte.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Lüfter, der ein Gehäuse enthält, dessen Wände einen durchgehenden Kanal mit einem in demselben untergebrachten Mehrscheibenrotor, der mit einer Antriebswelle um die eigene Achse drehbar verbunden ist, sowie mit vorhandenen Trennwänden bilden, die auf zwei gegenüberliegenden Rotorseiten entlang der Rotorachse angeordnet sind und mit den Gehäusewänden Saug- und Druckgebiete bilden, erfindungsgemäss das Gehäuse um die Rotorachse drehbar angeordnet ist.
Im erfindungsgemässen Lüfter wird das Gehäuse dank der Ausführung dieses Gehäuses mit einer Drehungsmöglichkeit um die Rotorachse auf Kosten von aerodynamischen Kräften in Drehung versetzt, wodurch im Raum zerstreute Luftströme erzeugt werden, die einen günstigen Luftaustausch im gesamten Raumvolumen gewährleisten, so dass dadurch komfortable und für die menschliche Gesundheit ungefährliche Bedingungen geschaffen werden.

Kurze Beschreibung von Zeichnungen

In folgendem wird die Erfindung in der Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemässen Lüfters, im Längsschnitt;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A von Fig. 1:

Bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung

Der in Fig. 1, 2 dargestellte Lüfter enthält einen Mehrscheibenrotor 1 in Form einer Vielzahl von achsgleichen Scheiben 2, deren Achse 3 mit einer Antriebswelle 4 verbunden ist. Als Drehantrieb dient in der Regel ein Elektromotor 5, wie dies im vorliegenden Beispiel beschrieben ist.
Die Scheiben 2 des Rotors 1 sind an einer Welle 6 mit einem bestimmten Spalt relativ zueinander befestigt, die in der vorliegenden Ausführungsform mit der Welle 4 des Elektromotors 5 starr verbunden ist. Denkbar ist eine Ausführungsform mit der Verbindung der Welle 6 des Rotors 1 mit der Welle 4 des Elektromotors 5 beispielsweise mit Hilfe einer Kupplung. Der Rotor 1 befindet sich in einem Gehäuse 7, dessen Wände einen zur Achse 3 des Rotors 1 senkrechten durchgehenden Kanal 8 (Fig. 2) bilden. Im Kanal 8 sind zwei Trennwände 9, 10 befestigt, die auf den zwei gegenüberliegenden Seiten des Rotors 1 entlang der Achse 3 des Rotors 1 angeordnet sind. Die Länge der Trennwände 9, 10 (Fig. 1, 2) ist der Höhe des durchgehenden Kanals 8 gleich, und die Breite derselben ist etwa dem Abstand der Bohrung des Kanals 8 von den Scheiben 2 des Rotors 1 gleich.
Die Trennwände 9, 10 unterteilen den Innenraum des Kanals 8 auf jeder Seite des Rotors 1 in jeweilige Sauggebiete 11, 12 und Druckgebiete 13, 14.
Das Gehäuse 7 (Fig. 1) ist an dem Ständer 15 des Elektromotors 5 in einem Lager 16 drehbar montiert. Der Elektromotor 5 ist in einem Sockel 15 in Dämpfern 18 installiert.
Im Sockel 17 ist eine Reibungsbremse 19 angeordnet.
Der in Fig. 1, 2 dargestellte Lüfter wird wie folgt betrieben.
Bei der Umdrehung des am Ende der Welle 4 des Elektromotors 5 befestigten Rotors 1 in der durch einen Pfeil B angedeuteten Richtung (Fig. 2) bewegt sich die Luft im Gehäuse 7 des Lüfters dank den wirkenden Viskosreibungskräften, die in den Grenzschichten an den Oberflächen der Scheiben 2 entstehen, in zwei entgegengesetzten Richtungen, wobei zwei durch die Pfeile C und D angedeutete Gegenströme entstehen. In der einen Richtung bewegt sich die Luft aus dem Sauggebiet 11, die von der Wand des Gehäuses 7 und der Trennwand 10 gebildet ist, in das Druckgebiet 13, das von derselben Wand des Gehäuses 7 und der Trennwand 9 gebildet ist. In der anderen Richtung bewegt sich die die Luft aus dem Sauggebiet 12, das von der Wand des Gehäuses 7 und der Trennwand 9 gebildet ist, über die Zwischenscheibengebiete des Rotors 1 in das Druckgebiet 14, das von derselben Wand des Gehäuses 7 und der Trennwand 10 gebildet ist. Die im Gehäuse 7 entstehenden Gegenströme umströmen, die Innenflächen der Wände des Gehäuses 7 und die Oberflächen der Trennwände 9 und 10, die den Druckgebieten 13 und 14 zugewandt sind, und erzeugen dank der vorhandenen Viskosreibung ein Kräftepaar, bei dem die Kräfte an der Konstruktion des Gehäuses 7 angelegt und in der Drehrichtung des Rotors 1 ausgerichtet sind.
Ausserdem wirken die in die Sauggebiete 11 und 12 eintretenden Luftströme mit den Oberflächen der Trennwände 9 und 10 die den genannten Sauggebieten zugewandt sind, zusammen, wodurch ein Kräftepaar erzeugt wird, bei dem die Kräfte an der Konstruktion des Gehäuses 7 angelegt sind und in der zur Umlaufrichtung des Rotors 1 entgegengesetzten Richtung wirken. Aus der Bedingung der Stetigkeit der Strömungen in den Sauggebieten 11 und 12, die grössere Querschnittsflächen als die Druckgebiete 13, 14 besitzen, ergibt sich, dass die Geschwindigkeit der Luftströme in den Sauggebieten 11, 12 geringer als in den Druckgebieten 13, 14 ist. Darüber hinaus sind auch die Flächeninhalte der von diesem Strömen umströmten Oberflächen der Trennwände 9 und 10 bedeutend kleiner als die Summe der Flächeninhalte der Oberflächen der gegenüberliegenden Seiten der Trennwände 9 und 10 sowie der Wände des Gehäuses 7. Deshalb fällt das resultierende Moment, das an der Konstruktion des Gehäuses 7 angelegt wird, mit der Drehrichtung des Rotors 1 zusammen, so dass das Gehäuse 7, indem es sich im Lager 16 relativ zum Ständer 15 des Elektromotors 5 dreht, eine Drehbewegung in dieser Richtung erhält. Infolge einer ununterbrochenen Kreisbewegung des Lüftergehäuses 7 zerstreuen sich die aus demselben austretenden Luftströme im umgebenden Raum. Bei der Umdrehung des Rotors 1 und des Gehäuses 7 nehmen die Dämpfer 18, auf denen der Elektromotor 5 im Sockel 17 angeordnet ist, die Vibrationen auf, die infolge einer eventuell auftretenden Unwucht des Rotors 1 entstehen, und setzen den Pegel des erzeugten Geräusches herab.
Die experimentelle Prüfung eines Versuchsmusters in einer Tischausführung des erfindungsgemässen Lüfters mit der angemeldeten Konstruktion ergab, dass dank einer ununterbrochenen Kreisbewegung des Gehäuses 7, die sich durch die Zusammenwirkung von in demselben bei der Umdrehung des Mehrscheibenrotors 1 entstehenden, gegeneinander gerichteten Luftströmen und von diesen umströmten Oberflächen einzelner Elemente des Gehäuses 7 ergibt, eine effektive Verringerung der Ausrichtungsschärfe der austretenden Luftströme bei deren Zerstreuung im umgebenden Raum erzielt wird, wodurch die Gefahr von durch Erkältungen hervorgerufenen Erkrankungen in der Wirkungszone des Lüfters beseitigt ist. Durch den Lüfter werden komfortable Bedingungen geschaffen, seine Funktion ist der eines Fächers (Grossfächers) ähnlich. Es ist so gut wie kein Geräusch hörbar. Die Anwendung einer Reibungsbremse 19 ermöglicht eine Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Gehäuses, wodurch ein günstigster Lüftungszustand eingestellt werden kann. Darüber hinaus besitzt die Einrichtung die Eigenschaft, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Gehäuses in einem beliebigen Betriebszustand automatisch erhöhen zu können, so bei der Annäherung von Händen bzw. anderen Körperteilen an ein bzw. an die beiden Druckgebiete, und zwar nur für die Zeit, in welcher sich diese in unmittelbarer Nähe der Austrittskanäle des Lüfters befinden. Diese Eigenschaft, die bei einem Anstieg des Gesamtdruckes in den Druckgebieten aufgrund von in der Nähe der Luftaustrittskanäle erscheinenden Hindernissen (beispielsweise menschlichen Händen u.ä.) und demnach wirksam werdenden Viskosreibungskräften zwischen den Luftströmen und den Oberflächen der von denselben umströmten Gehäuseteilen zutage tritt, die das an der Gehäusekonstruktion angelegte Drehmoment steigern und die Umdrehung des Gehäuses beschleunigen, gewährleistet eine kurzzeitige Einwirkung der Luftströme auf die in der Nähe sogar der nächstliegenden Wirkungszone der Lüfters zufällig erscheidenden Körperteile, was deren Unterkühlung ausschliesst und somit die durch dieselbe bedingten Erkältungen verhindert.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Der Lüfter kann in der Haushaltstechnik zum Regeln des Luftaustausches in Räumen, zum Schaffen einer für den Menschen günstigen und ungefährlichen Luftumgebung angewendet werden.
Der Lüfter kann auch zum Aufrechterhalten der für die Durchführung technologischer Prozesse in Produktionsräumen erforderlichen Luftumgebung eingesetzt werden.

Claims

Lüfter, der ein Gehäuse (7) enthält, dessen Wände einen durchgehenden Kanal (8) mit einem in demselben untergebrachten Mehrscheibenrotor (1), der mit einer Antriebswelle (4) um die eigene Achse (3) drehbar verbunden ist, und Trennwänden (9, 10) bilden, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Rotors (1) entlang der Rotorachse (3) angeordnet sind und mit den Wänden des Gehäuses (7) Saug- und Druckgebiete bilden, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) um die Achse (3) des Rotors (1) drehbar angeordnet ist.