NL1014485C2 - HVLP motorsamenstel. - Google Patents

Description

β < HVLP motorsamenstel

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het gebied van luchtturbinemotorsamenstellen, in het bijzonder die welke worden gebruikt voor toepassingen waarbij grote vo-5 lumina en lage drukken (High Volume and Low Pressure, HVLP) nodig zijn, zoals bij verfsproeiers en dergelijke. In de tot nu toe bekende HVLP toepassingen, is het gebruikelijk om een gemodificeerde stofzuigermotor-ontwerp te gebruiken om de gewenste luchtstroom te creëren. Stofzuigers hebben echter gro-10 te volumina aan luchtstroming nodig, en dergelijke motoren zijn ontworpen voor grote luchtstroomopeningen, zoals werk-plaats-vacuümslangen en toebehoren daarvoor. Wanneer dergelijke stof zuigermotoren worden gekoppeld aan HVLP sproeipi-stolen met kleine slangdiameters, interne doorgangen en 15 luchtopeningen, wordt de resulterende stroom aanzienlijk verlaagd, overeenkomstig de principes van fluïdummechanica. Dergelijke motoren werken gewoonlijk goed buiten het traject van de gewenste bedieningsomstandigheden, zelfs bij minder dan 10% efficiëntie.

20 Naast de hiervoor genoemde verliezen aan efficiën tie, veroorzaakt de verminderde stroom in de bekende systemen een terugslagdruk welke de temperatuur van de luchtturbine verhoogt, waardoor een toename in de beladingsluchttemperatuur naar het sproeipistool wordt verkregen en waardoor de 25 luchtslang wordt opgewarmd en zelfs het sproeipatroon nadelig kan beïnvloeden. Sommige bekende systemen maken gebruik van een afzonderlijke koelventilator om koelende lucht over de motor te trekken tijdens de werking daarvan. Een afzonderlijke koelventilator is op zich echter niet voldoende om de be-30 ladingslucht tot de gewenste temperatuur af te koelen.

1014485 t 2

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

In het zicht van de hiervoor genoemde nadelen en tekortkomingen die worden verkregen met de bekende inrichtingen, is er derhalve een behoefte aan een HVLP motorsamenstel 5 met een verbeterde efficiëntie.

Er is eveneens een behoefte aan een luchtmotorsamen-stel met een verlaagde beladingsluchttemperatuur.

Tevens is er behoefte aan een HVLP motorsamenstel met verbeterde luchtstroomkenmerken.

10 Deze behoeften alsmede andere worden verkregen door het onderhavige motorsamenstel waarbij een motor rotationeel wordt verbonden met een impeller voor het verkrijgen van een fluïdumstroom, bij voorkeur een luchtstroom. Een venturi-doorgang is voorzien voor het geleiden van een luchtstraal 15 uit de luchtstroom met een hoge snelheid. Een leischot is verbonden aan de venturi-doorgang om een luchtwassing over de motor heen te trekken om koeling daaraan te verschaffen, en om de temperatuur van de beladingslucht te verminderen.

Zoals duidelijk zal zijn kan de uitvinding in andere 20 en verschillende uitvoeringsvormen worden ondergebracht en de verscheidene details kunnen worden gemodificeerd op verschillende manieren, alle zonder buiten de uitvinding te treden. Dienovereenkomstig dienen de tekeningen en de beschrijving slechts als illustratief te worden opgevat en niet als re-25 strictief.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Fig. 1 is een gedeeltelijk zijaanzicht van het motorsamenstel volgens de onderhavige uitvinding.

30 Fig. 2 is een zijaanzicht welke de behuizing van de onderhavige uitvinding toont.

Fign. 3A, 3B en 3C zijn respectievelijk een bovenaanzicht, zijaanzicht en een perspectivisch aanzicht van het motorsamenstel en de behuizing van de onderhavige uitvinding. 35 Fign. 4A, 4B en 4C zijn respectievelijk een perspec tivisch aanzicht, een zijaanzicht en een vooraanzicht van de diffuser van de onderhavige uitvinding.

10144.', 3 f 3

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVIMDIMG

Zoals weergegeven in de figuren, waar dezelfde ver-wijzingscijfers dezelfde elementen aantonen, omvat het onderhavige motorsamenstel een motor 10 voor het verzorgen van een 5 rotatie rond een as 12. De motor 10 bevindt zich bij voorkeur in een behuizing 14 met een van een filter voorziene bëhui-zingsluchtinname 16. Verdere bijzonderheden van de behuizing 14 zullen hierna uitgebreid worden beschreven.

Het onderhavige motorsamenstel omvat een motorhuis 10 of een turbinekamer 20 welke een impellersamenstel omsluit, dat rotationeel is verbonden aan de motor 10 voor het verzorgen van een fluïdumstroom, waarbij het fluïdum bij voorkeur lucht is. Het impellersamenstel omvat bij voorkeur een eerste stadium-impeller 22 met een impellertoevoer 26 en een tweede 15 stadium-impeller 24. Het impellersamenstel trekt lucht door de behuizingsluchttoevoer 16, naar de impellertoevoer 26, en voert de lucht door naar de eerste stadium-impeller 22. Een eerste stadium-collector/redirector 28 richt de lucht naar een tweede stadium-impeller 24. De tweede stadium-impeller 24 20 verhoogt de luchtdruk en voert de lucht af naar een diffuser-collector 70. Een uitlaat 40 ontvangt de luchtstroom uit de diffuser/collector 70 en geleidt deze door naar een afvoer.

De uit laat 40 is bij voorkeur verbonden met een slangadaptor 42 en de afvoer is bij voorkeur een slang 44 verbonden met 25 een toepassing, bij voorkeur een verfsproeier, welke lucht ontvangt uit het motorsamenstel bij een hoog volume en een lage druk.

De onderhavige uitvinding berust op het principe van een venturi voor het aantrekken van koelende lucht over de 30 turbinekamer 20. Één of meer venturi-doorgangen 50 (bij voorkeur twee) zijn voorzien voor het geleiden van een lucht-straal met een hoge snelheid (A) uit de uitlaat 40. Bij voorkeur zijn de venturi-doorgangen 50 integraal gevormd in de behuizing 14. De uitlaat 40 is gevormd met een respectief 35 aantal venturi aftapgaten 52 om een luchtstraal met een specifieke gewenste snelheid en druk van de toevoerlucht toe te laten. De venturi-doorgangen 50 zijn in fluïdumverbinding met 1014 4 8 ώ

t I

4 een respectief aantal leischotten 54, welke bij voorkeur integraal zijn gevormd in de behuizing. De leischotten 54 omgeven de turbinekamer 20 voor het geleiden van een koelende luchtstroom (B) welke wordt ontvangen uit een toevoeropening 5 66, door behuizingsdoorgangen 58 en rondom de turbinekamer 20. Wanneer de luchtstralen met een hoge snelheid (A) door de venturi-doorgangen 50 gaan, trekt deze de luchtwassing door de behuizingsdoorgangen 58 mee, door een venturi-doorgangsopening 56 en in de venturi-doorgang 50. Deze lucht-10 wassing 54 geleidt warmte weg van de turbinekamer 20, waardoor de temperatuur van de toevoerlucht wordt verlaagd. Het is gebleken dat met de onderhavige uitvinding de temperatuur van de toevoerlucht wordt verlaagd met 7-10 °C ten opzichte van bekende inrichtingen.

15 Naast de venturi-doorgangen 50 en de behuizingsdoor gangen 58 voor het koelen van de turbinekamer 20 omvat de onderhavige uitvinding bij voorkeur een radiale stromingsventilator 60, welke eveneens werkt vanaf de motor voor het koelen van de elektrische bestanddelen van de motor 10, d.w.z. de 20 stator 62 en de veldkern 64. De radiale stromingsventilator 60 trekt koelende lucht, samen met de toevoerlucht door de behuizing 14 en door de behuizingsluchttoevoer 16. Een gezamenlijke luchtstroom wordt verdeeld in een plaats langs de motoras, nabij de impellertoevoer 26, en koelende lucht wordt 25 langs de as getrokken, door de elektrische componenten 62, 64. De radiale stromingsventilator 60 blaast de koelende lucht radiaal naar beneden toe door stroomdoorgangen welke worden gedefinieerd door de leischotten, en uit de koelende lucht-aflaatventilatoren 68 in de behuizing 14, waardoor de 30 elektrische componenten worden gekoeld.

De turbinekamer 20 omsluit én omvat de toevoerlucht en richt deze naar een diffuser-collector 70, welke zich bevindt in de uitlaat 40, en welke de radiaal gerichte stroming ontvangt en deze in een axiale richting dirigeert. Zoals in 35 het bijzonder weergegeven in de Fign. 4A, 4B en 4C, omvat de diffuser 70 een veelvoud aan vinnen welke uitsteken vanuit het oppervlak van de diffuser 70 voor het verminderen van de 1014 1H 5 5 turbulentie in de luchtstroom. De diffuser 70 omvat een taps toelopend deel 72, toelopend in axiale richting, bij voorkeur in het algemeen conisch of frusto-conisch in uitvoering.

Het taps toelopendé deel 72 omvat een veelvoud aan 5 zich axiaal uitstrekkende overbrengvinnen 74, die overbreng-vin-kanalen 82 definiëren, om de radiale luchtstroom te verdelen en deze in een axiale richting te dirigeren. De weergegeven uitvoeringsvorm toont vier zich axiaal uitstrekkende vinnen 74, maar elk aantal kan worden gebruikt zonder buiten 10 de uitvinding te treden. De diffuser 70 is vast gemonteerd om rotatie te verhinderen, aan de turbinekamer 20 door een top-plaat 76, welke openingen omvat om de luchtstroom uit het im-pellersamenstel te ontvangen. De topplaat 76 omvat een veelvoud aan spiraalvormige vinnen 78, bij voorkeur acht, voor 15 het definiëren van een respectievelijk aantal stroomkanalen 80 daartussen. In de weergegeven uitvoeringsvorm eindigen vier alternerende spiraalvormige vinnen 78 bij een naar binnen gericht radiaal deel nabij de as 12 om zodoende samen te worden gevoegd bij de vin-stroomkanalen 80 met een minimale 20 turbulentie en waardoor een gewenst dwarsdoorsnede-oppervlak wordt verschaft om de gewenste luchtstroom en -druk te behouden. De overblijvende vier spiraalvormige vinnen 78 eindigen nabij de vier zich axiaal-uitstrekkende overbrengvinnen 74 langs het taps toelopende deel 72 om zodoende de richting van 25 de luchtstroom te veranderen van radiaal in axiaal terwijl de luchtstroom wordt verlengd naar een in hoofdzaak laminaire stroom voor toevoer aan de slang 44 en de sproeier.

De diffuser verbetert de efficiëntie van het systeem ten opzichte van de bekende inrichtingen doordat een effici-30 ente vincurve voor het draaien van de lucht wordt verschaft en welke niet-beperkende schuine hoeken omvat, alsmede nïet-beperkende toevoergroeven en -lijsten om niet-turbulente stroomdoorgangen te verschaffen. De algemene curve van de spiraalvormige vinnen 78 bepalen de wijze waarop de roterende 35 luchtstroomkop kan worden omgezet in een drukkop. Het is gebleken dat de werking en de efficiëntie kunnen worden verbeterd door de vinnen zodanig te ontwerpen dat de vinradius 1014485 6 voor een referentievin op een bepaald punt varieert met een hoek langs een coördinatenrefentiesysteem van de topplaat 76, gezien vanaf het deel van de uitlaat, waarbij de oorsprong van het coördinatensysteem het centrum van de plaat is, vol-5 gens de formule: R = A(1-cos9) (voor een rotatie in de richting van de kiok) R = A( 1 +cos9) (voor een rotatie tegen de richting van de klok in) 10 waarin R staat voor de radius, Θ staat voor de hoek en A is een proportionaliteitsconstante.

De onderhavige uitvinding verschaft derhalve een superieure koeling en vermindering van turbulentie waardoor hitte wordt gevormd. Deze eigenschappen verschaffen een ver-15 lengde levensduur voor de motor, lage sproeitemperaturen en een verlengde levensduur voor de slangen, waardoor een verbeterde werking en efficiëntie wordt verkregen. Hoewel een twee-stapssysteem is weergegeven, met een afzonderlijke impeller en een koelventilator, kan elk aantal meervoudige 20 stappen worden gebruikt. De onderhavige uitvinding kan ook worden gebruikt om in een enkele stap (stadium) te werken, waarbij koeling wordt verschaft zonder een afzonderlijke koelventilator, zonder buiten het bereik van de uitvinding te vallen. Bovendien kan het ontwerp worden aangepast voor een 25 tangentiale, radiale uitvoer, in plaats van de axiale uitvoer zoals hier beschreven, ook zonder buiten het bereik van de uitvinding te vallen.

Zoals hiervoor beschreven, geeft de onderhavige uitvinding oplossingen voor veel problemen welke bestonden met 30 de bekende systemen en levert de uitvinding bovendien een verbeterde efficiëntie en werkzaamheid. Het zal echter duidelijk zijn dat verschillende veranderingen in de details, de materialen en de plaatsing van de delen kunnen worden gemaakt ten opzichte van de wijze waarop ze hier zijn beschreven en 35 getoond, welke weergave slechts was bedoeld voor het uitleggen van de aard van de uitvinding, door deskundigen in de 7 techniek binnen het bereik en het principe van de uitvinding zoals uitgedrukt door de bijgevoegde conclusies.

lui‘k-io o

Claims (13)

1. Motorsamenstel, omvattende: een motor voor het leveren van een rotatie rond een as; een turbinekamer omvattende een impeller, welke 5 rotationeel is verbonden met de motor, voor het leveren van een fluïdumstroom; ten minste één leischot, welke de turbinekamer omgeeft, voor het geleiden van een koelende fluïdumwassing rond de turbinekamer; 10 een uitlaat voor het ontvangen van de fluïdumstroom van de impeller en het geleiden daarvan naar een aflaat; ten minste één venturi-doorgang voor het geleiden van een fluïdumstraal met hoge snelheid vanuit de uitlaat, waarbij de ten minste ene venturi-doorgang in fluïdumverbin- 15 ding staat met het ten minste ene leischot voor het trekken . van de flüïdumwassing rond de turbinekamer.

2. Motorsamenstel volgens conclusie 1, verder omvattende een behuizing voor het vasthouden van de motor en de . turbinekamer, waarbij het ten minste ene leischot en de ten 20 minste ene venturi-doorgang integraal zijn gevormd in de behuizing.

3. Motorsamenstel volgens conclusie 1, waarbij de ten minste ene venturi-doorgang ten minste één venturi-aftap-gat omvat welke is gevormd in de uitlaat.

4. Motorsamenstel volgens conclusie 1, waarbij het fluïdum lucht is en de uitlaat een slangadaptor omvat, waarbij de aflaat een slang omvat voor het toeleveren van lucht aan een toepassing.

5. Motorsamenstel volgens conclusie 4, waarbij de 30 toepassing een verfsproeier is en waarbij het motorsamenstel lucht levert bij een hoog volume en een lage druk.

6. Motorsamenstel volgens conclusie 1, verder omvattende een diffuser voor 'het geleiden van de fluïdumstroom vanaf de impeller naar de uitlaat, waarbij de diffuser ten 1014 J 8 ö minste één vin omvat voor het verminderen van turbulentie in de £luÏdumstroom.

7. Motorsamenstel volgens conclusie 6, waarbij de impeller een axiale opening omvat voor het toelaten van fluï- 5 dum, en een veelvoud aan radiale stroomdoorgangen voor het geleiden van de fluïdumstroom in een richting radiaal naar de as, waarbij de diffuser fluïdumstroom ontvangt en geleid in een axiale richting.

8. Motorsamenstel volgens conclusie 7, waarbij de 10 diffuser een toelopend deel heeft dat toeloopt in een axiale richting.

9. Motorsamenstel volgens conclusie 7, waarbij de ten minste ene vin een veelvoud aan vinnen omvat welke uit-steken vanuit het oppervlak van de diffuser, met inbegrip van 15 ten minste één zich axiaal uitstrekkende overbrengvin langs het toelopende deel van de diffuser, waarbij ten minste één respectief overbrengvin-kanaal wordt gedefinieerd, om de flu-idumstroom in een axiale richting te geleiden.

10. Motorsamenstel volgens conclusie 9, waarbij de 20 'diffuser een in het algemeen vlakke topplaat omvat, boven- strooms van het toelopende deel, waarbij de topplaat omvat een, veelvoud aan in het algemeen spiraalvormige vinnen, waarbij een respectief aantal spiraalvormige vin-kanalen daartussen wordt gedefinieerd, waarbij ten minste één spiraalvormig 25 vin-kanaal samenkomt met een respectief overbrengvin-kanaal langs het toelopende deel.

11. Motorsamenstel volgens conclusie 10, waarbij de veelvoud aan spiraalvormige vinnen acht spiraalvormige vinnen omvat, waarbij vier alternerende spiraalvormige vinnen eindi- 30 gen bij een naar binnen toe gericht radiaal deel en de respectievelijke overblijvende spiraalvormige vin-kanalen samenkomen met vier respectievelijke overbrengvin-kanalen.

12. Motorsamenstel volgens conclusie 10, waarbij de spiraalvormige vinnen een vorm hebben die in hoofdzaak over- 35 eenkomt met: i 0 i ‘i <*.> Ό « R = A(1-cos0) (voor een rotatie in de richting van de klok) R = A(1 +cos0) (voor een rotatie tegen de richting van de klok in) waarbij R de radius is van een centrum van de topplaat, Θ een 5 referentiehoek is met een oorsprong in het centrum van de topplaat, en A een proportionaliteitsconstante is, waarbij de rotatie wordt gezien in de richting van de uitlaat.

13. Motorsamenstel volgens conclusie 1, omvattende een radiale stroomventilator voor het koelen van elektrische 10 componenten van de motor. / *' \ 1014 4 h 5