EP1048904A2 - Lüftereinheit für Filter-Ventilationseinheiten, insbesondere in Reinraumsystemen - Google Patents

Lüftereinheit für Filter-Ventilationseinheiten, insbesondere in Reinraumsystemen Download PDF

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EP1048904A2 EP00109032A EP00109032A EP1048904A2 EP 1048904 A2 EP1048904 A2 EP 1048904A2 EP 00109032 A EP00109032 A EP 00109032A EP 00109032 A EP00109032 A EP 00109032A EP 1048904 A2 EP1048904 A2 EP 1048904A2
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Gerhard Dr.-Ing. Pollak-Diener
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Pcs Process Control Systems Gesellschaft fur Steuerungs- und Automationstechnik GmbH
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    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/24Means for preventing or suppressing noise

Definitions

  • the invention relates to a fan unit according to the preamble of claim 1.
  • an asynchronous motor is centered within a fan wheel and arranged on one of the fan wheel opposite support plate is attached to the fan to drive.
  • an asynchronous motor there is an internal one Stator and an outer rotor provided, the regulation of the Fan rotation speed occurs due to voltage change.
  • Another known fan unit uses an EC motor used, i.e. an electronically commutated motor, which drives the fan impeller and that described in the above Way on a support plate for driving the impeller is attached.
  • the commutation of the EC motor occurs in each case a bouncing moment on that wheel works and thus results in noise. This noise development is consequently on the surrounding Housing and transmits an unwanted noise during the operation of the fan unit concerned.
  • the invention has for its object a fan unit of the type mentioned in the introduction to the Conveying capacity and noise is improved.
  • the fan impeller rotatably supported by a shaft in the fan impeller opening.
  • the components of the drive motor are located here partly on a housing area facing the fan impeller is and partially on a fan impeller Ring.
  • the fan unit according to the invention described ensures that that the actual motor is peripheral on the outside to the fan impeller. As a result, the overall height of the entire Motor arrangement not compared to known arrangements increases while reducing noise and reduction of drive power.
  • the noise development can additionally thereby improved, i.e. be reduced that the fan impeller receiving shaft with a structure for sound insulation is provided without problems regarding the spacing or enlargement of the fan unit compared to the known fan units.
  • structure-borne noise insulation devices also decoupling by separating the one generated by the fan impeller Sound to the outside on the mounting units and causes the outer sheet metal housing.
  • the drawing shows a partially sectioned representation a fan unit, in particular for use in Clean room systems, for example for the production of semiconductors.
  • the fan unit has a housing 1, which consists for example of sheet metal and which is preferably provided on the inside with sound insulation 2 is.
  • this housing 1 there is preferably a central one Opening 3 for receiving a fan impeller 4.
  • Below The fan impeller 4 has a filter 5.
  • the housing 1 with filter 5 is in a conventional manner in a ceiling grid 6 used.
  • the storage units 8, 9 are each on trusses, carrier plates 10, 11 or the like attached, the trusses or support plates 10, 11th are connected by rods 13, 14 and the rods 13, 14 can result in a cage-like housing.
  • the rods 13, 14 extend parallel to the shaft of the fan impeller 4.
  • the crossbeam 10 or the carrier plate 10 is according to the drawing firmly connected to the housing 1 and is located approximately in the plane of the opening in the housing 1, i.e. about in the level or slightly above the level of the top facing housing area.
  • the fan impeller 4 attached to the shaft 7 and is opposite the in the drawing with 17 indicated inlet nozzle of the rotor in Flow direction offset downwards.
  • the flow direction is illustrated by arrows 15.
  • a ring is arranged on the fan impeller 4, which is denoted by 16 and compared to that denoted by 2a upper housing surface is spaced.
  • Larger diameter ring 16 are components of the Drive motor arranged, namely peripheral to the shaft 7.
  • 18 denotes a rotor carrier, 19 a non-metallic carrier.
  • a rotor armature 20 and a permanent magnet 21 is opposite the permanent magnet 21, a stator winding 22 provided, furthermore a stator core 23 made of transformer sheet, a non-metallic carrier 24 and a cover plate 25. All of the above engine components are therefore ring-shaped to the shaft 7 and are partially connected to the impeller 4 and partially fixed to the housing 1.
  • the drive motor formed peripheral components to the fan impeller 4 and preferably in the area of the inflow nozzle 13 of the rotor is provided.
  • the guide vanes belonging to the rotor are indicated in the drawing by reference numeral 27.
  • the inlet area of the impeller 4 lies within of the ring 16 and is indicated at 26.
  • the ring 16, which carries the motor components on the fan impeller side is sufficiently spaced from the housing 1, namely in the peripheral direction as well as in the axial direction.
  • the drive motor is generated by generating variable frequencies such as operated a synchronous motor and therefore has compared to no torque jumps for an EC motor, i.e. it is extraordinary low noise with low drive power guaranteed.
  • Ball bearings are provided with structure-borne noise insulation.
  • structure-borne noise insulation can, for example, rings on the outside of the ball bearings be provided, which the ball bearings at least in some areas overlap and insulation from the mounting cage and cause towards the outer sheet metal housing.
  • the shaft 7 is clamped axially either at the upper and / or at the lower end or in the upper and / or lower bearing unit 8, 9, with the bearing shaft 7 alternatively being axially and displaceably arranged on one side only can be.
  • the ring 16 is axially spaced from that plane which is defined by the housing front 2a, so that the housing-side motor components on the housing 1, running in a ring, can be arranged there.

Abstract

Eine Lüftereinheit mit einem Lüfterlaufrad und einem Antriebsmotor ist gegenüber einem Gehäuse gelagert. Das Lüfterlaufrad ist über eine mittige Welle im Verhältnis zum Gehäuse drehfähig gelagert und der Antriebsmotor ist durch teilweise am Gehäuse und teilweise am Umfang des Lüfterlaufrades angeordnete Antriebskomponenten gebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüftereinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Reinraumsystemen, in welchen insbesondere Halbleitereinrichtungen hergestellt werden, finden derzeit Lüftereinheiten Anwendung, bei welchen ein Asynchronmotor jeweils mittig innerhalb eines Gebläserades angeordnet und an einer dem Gebläserad gegenüberliegenden Trägerplatte befestigt ist, um den Lüfter anzutreiben. Bei einem solchen Asynchronmotor ist ein innerer Stator und ein äußerer Rotor vorgesehen, wobei die Regelung der Drehgeschwindigkeit des Lüfters durch Spannungsänderung erfolgt.
Infolge der Einengung des Innenraumes des Lüfterlaufrades entstehen Strömungsgeräusche. Antriebsgeräusche des Asynchronmotors werden über die Befestigungseinrichtungen auf das gesamte Außengehäuse übertragen, so daß im Betrieb der Lüftereinheit unerwünschte Umgebungsgeräusche entstehen.
Bei einer anderen bekannten Lüftereinheit wird ein EC-Motor verwendet, d.h. ein elektronisch kommutierter Motor, welcher das Lüfterlaufrad antreibt und der in der vorstehend beschriebenen Weise auf einer Trägerplatte zum Antrieb des Gebläserades befestigt ist. Durch die Kommutierung des EC-Motors tritt jeweils ein springendes Moment auf, das auf das betreffende Laufrad wirkt und dadurch eine Geräuschentwicklung zur Folge hat. Diese Geräuschentwicklung wird demzufolge auf das umgebende Gehäuse übertragen und ruft eine unerwünschte Geräuscherzeugung während des Betriebs der betreffenden Lüftereinheit hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lüftereinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich der Förderleistung und der Geräuschentwicklung verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lüftereinheit ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Lüftereinheit ist das Lüfterlaufrad durch eine Welle in der Lüfterlaufrad-Öffnung drehfähig gelagert. Die Komponenten des Antriebsmotors befinden sich hierbei teilweise an einem Gehäusebereich, der dem Lüfterlaufrad zugewandt ist und teilweise auf einem am Lüfterlaufrad ausgebildeten Ring.
Mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Lüftereinheit wird sichergestellt, daß der eigentliche Motor peripher außenseitig zum Lüfterlaufrad liegt. Hierdurch wird die Bauhöhe der gesamten Motoranordnung im Vergleich zu bekannten Anordnungen nicht erhöht bei gleichzeitiger Reduzierung der Geräuschentwicklung und Reduzierung der Antriebsleistung.
Die Geräuschentwicklung kann erfindungsgemäß zusätzlich noch dadurch verbessert, d.h. verringert werden, daß die das Lüfterlaufrad aufnehmende Welle mit einer Einrichtung zur Körperschallisolierung versehen wird, ohne daß sich hierbei Probleme hinsichtlich der Beabstandung oder Vergrößerung der Lüftereinheit gegenüber den bekannten Lüftereinheiten ergeben. Durch die Verwendung von Einrichtungen zur Körperschallisolierung wird auch eine Entkopplung durch Trennung des vom Lüfterlaufrad erzeugten Schalles nach außen auf die Befestigungseinheiten und das äußere Blechgehäuse bewirkt.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüftereinheit anhand der Zeichnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben.
Die Zeichnung zeigt eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer Lüftereinheit, insbesondere zur Verwendung in Reinraumsystemen, beispielsweise für die Herstellung von Halbleitern.
Gemäß der Zeichnung weist die Lüftereinheit ein Gehäuse 1 auf, welches beispielsweise aus Blech besteht und welches vorzugsweise an seiner Innenseite mit einer Schalldämmung 2 versehen ist. In diesem Gehäuse 1 befindet sich eine vorzugsweise mittige Öffnung 3 zur Aufnahme eines Lüfterlaufrades 4. Unterhalb des Lüfterlaufrades 4 befindet sich ein Filter 5. Das Gehäuse 1 mit Filter 5 ist in an sich bekannter Weise in ein Deckenraster 6 eingesetzt.
Wie sich aus der Zeichnung ergibt, befindet sich koaxial in der Öffnung 3 eine Lagerwelle 7, die an ihren beiden Enden durch Lagereinheiten 8, 9 eingespannt ist. Die Lagereinheiten 8, 9 sind jeweils auf Traversen, Trägerplatten 10, 11 oder dergleichen befestigt, wobei die Traversen oder Trägerplatten 10, 11 durch Stäbe 13, 14 miteinander verbunden sind und die Stäbe 13, 14 ein käfigartiges Gehäuse ergeben können. Die Stäbe 13, 14 erstrecken sich parallel zur Welle des Lüfterlaufrades 4.
Die Traversen 10 bzw. die Trägerplatte 10 ist gemäß der Zeichnung mit dem Gehäuse 1 fest verbunden und befindet sich etwa in der Ebene der im Gehäuse 1 befindlichen Öffnung, d.h. etwa in der Ebene oder geringfügig oberhalb der Ebene des nach oben weisenden Gehäusebereichs.
Wie sich aus der Zeichnung weiter ergibt, ist das Lüfterlaufrad 4 auf der Welle 7 befestigt und befindet sich gegenüber der in der Zeichnung mit 17 angedeuteten Einströmdüse des Rotors in Strömungsrichtung nach unten versetzt. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile 15 veranschaulicht. Im Bereich der Einströmdüse 17 des Rotors ist an dem Lüfterlaufrad 4 ein Ring angeordnet, der mit 16 bezeichnet ist und gegenüber der mit 2a bezeichneten oberen Gehäusefläche beabstandet ist. An diesem gegenüber dem Lüfterlaufrad 4 unterschiedlichen, vorzugsweise größeren Durchmesser aufweisenden Ring 16 sind Komponenten des Antriebsmotors angeordnet, und zwar peripher gegenüber der Welle 7. Mit 18 ist hierbei ein Rotorträger bezeichnet, mit 19 ein nichtmetallischer Träger. Oberhalb des Trägers 19 befindet sich ein Rotoranker 20 und ein Permanentmagnet 21. Gehäuseseitig ist, dem Permanentmagneten 21 gegenüberliegend, eine Statorwicklung 22 vorgesehen, weiterhin ein Statorkern 23 aus Trafoblech, ein nichtmetallischer Träger 24 und ein Abdeckblech 25. Sämtliche vorgenannten Motorkomponenten liegen daher ringförmig zur Welle 7 und sind teilweise mit dem Laufrad 4 verbunden und teilweise am Gehäuse 1 fest angeordnet.
Mit dem vorstehenden Aufbau wird somit erreicht, daß der aus den vorstehenden Komponenten gebildete Antriebsmotor peripher zum Lüfterlaufrad 4 und vorzugsweise im Bereich der Einströmdüse 13 des Rotors vorgesehen ist. Die zum Rotor gehörigen Leitschaufeln sind in der Zeichnung durch das Bezugszeichen 27 angedeutet. Der Einlaufbereich des Laufrades 4 liegt innerhalb des Ringes 16 und ist mit 26 angedeutet. Der die lüfterlaufradseitigen Motorkomponenten tragende Ring 16 ist hinreichend gegenüber dem Gehäuse 1 beabstandet, und zwar in peripherer Richtung wie auch in axialer Richtung.
Der Antriebsmotor wird durch Erzeugung variabler Frequenzen wie ein Synchronmotor betrieben und hat demzufolge im Vergleich zu einem EC-Motor keine Momentsprünge, d.h. es ist eine außerordentlich niedrige Geräuschentwicklung bei geringer Antriebsleistung gewährleistet.
Die Schallentwicklung kann weiterhin vorteilhafterweise dadurch reduziert werden, daß bei Verwendung von beispielsweise Rillenkugellagern zur Aufnahme der Welle 7 die die Welle 7 lagernden Kugellager mit einer Körperschallisolierung versehen sind. Die Anwendung eines Materials zur Körperschallisolierung in den Lagereinheiten 8, 9 ist erfindungsgemäß möglich, ohne daß sich Probleme hinsichtlich einer Beabstandung und hinsichtlich einer Vergrößerung der Lüftereinheit ergeben. Zur Körperschallisolierung können beispielsweise außenseitig zu den Kugellagern Ringe vorgesehen sein, welche die Kugellager zumindest bereichsweise übergreifen und eine Isolierung gegenüber dem Befestigungskäfig und in Richtung auf das äußere Blechgehäuse hervorrufen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lüftereinheit ist die Welle 7 axial entweder am oberen und/oder am unteren Ende bzw. in der oberen und/oder unteren Lagereinheit 8, 9 fest eingespannt, wobei alternativ hierzu die Lagerwelle 7 auch nur einseitig axial und verschiebbar angeordnet sein kann.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist der Ring 16 in Axialrichtung gegenüber derjenigen Ebene beabstandet, welche durch die Gehäusefront 2a festgelegt ist, damit die gehäuseseitigen Motorkomponenten am Gehäuse 1, ringförmig verlaufend, dort angeordnet sein können.

Claims (9)

  1. Lüftereinheit mit einem Lüfterlaufrad (4) und einem Antriebsmotor (18 bis 25), welche gegenüber einem Gehäuse (1) gelagert sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Lüfterlaufrad (4) über eine mittige Welle (7) im Verhältnis zum Gehäuse (1) drehfähig gelagert ist, und
    daß der Antriebsmotor (18 bis 25) durch teilweise am Gehäuse (1) und teilweise am Umfang des Lüfterlaufrades (4) angeordnete Antriebskomponenten gebildet ist.
  2. Lüftereinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Lüfterlaufrad (4) einen Ring (16) aufweist, der gegenüber dem Lüfterlaufrad (4) unterschiedlichen Durchmesser aufweist, wobei an dem Ring (16) peripher zum Lüf terlaufrad (4) verlaufende Motorkomponenten angeordnet sind.
  3. Lüftereinheit nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Einströmdüse (17) vorgesehen ist, innerhalb welcher Rotor-Leitschaufeln (27) angeordnet sind.
  4. Lüftereinheit nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Leitschaufeln (17) im Einlaufbereich (26) des Laufrades (4) vorgesehen sind.
  5. Lüftereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ring (16) des Laufrades (4) axial gegenüber dem Lüfterlaufrad (4) versetzt vorgesehen ist.
  6. Lüftereinheit nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der die Motorkomponenten tragende Ring (16) größeren Durchmesser als das Lüfterlaufrad (4) aufweist.
  7. Lüftereinheit nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß weitere Komponenten des Antriebsmotors (22 bis 25) am Gehäuse (1) angeordnet und konzentrisch zu den zugehörigen Motorkomponenten (18 bis 21) des Lüfterlaufrades (4) vorgesehen sind.
  8. Lüftereinheit nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Lagereinheiten (8, 9) für die Welle (7) vorgesehen und mit dem Gehäuse (1) verbunden sind.
  9. Lüftereinheit nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Lagereinheiten (8, 9) mit Mitteln zur Körperschallisolierung versehen sind.
EP00109032A 1999-04-30 2000-04-27 Lüftereinheit für Filter-Ventilationseinheiten, insbesondere in Reinraumsystemen Withdrawn EP1048904A3 (de)

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