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Patent Searching and Data


Title:
CROSS-FLOW FAN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/038884
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cross-flow fan having a bearing tube (92) and an air duct (50), which has an air inlet (44), an air outlet (52), an outer wall (48) and an inner wall (56). The cross-flow fan further comprises an external rotor motor (75) with an internal stator (100) and an external rotor (72). The internal stator (100) is connected to the bearing tube (92), and the external rotor (72) has a shaft (90) which is mounted in the bearing tube (92). Furthermore, the cross-flow fan has an impeller (66) which is provided with blades (58) which are arranged on a supporting structure (54) which has a drive connection to the external rotor (72) and which forms the inner wall (56) of the air duct (50), into which air duct (50) the blades (58) of the impeller (66) extend. The cross-flow fan has balancing pockets (62, 76), which are accessible from the pressure side of the impeller (66) and of which a first plurality (76) is arranged on the inner side of the impeller (66) in a first plane in the vicinity of the air inlet (44), and of which a second plurality (62) is arranged on the inner side of the impeller (66) in a second plane in the vicinity of the air outlet (52), in order to permit balancing of the impeller (66) in both planes from the same side (52) of the impeller (66).

Inventors:
SCHMID HARALD (DE)
EIMER GEORG (DE)
KARWATH ARNO (DE)
HAAS WERNER (DE)
HOGG GERALD (DE)
ZIEBOLL NICOLAS (DE)
POYRAZ SERKAN (DE)
MAIER TOBIAS (DE)
SEIDLER SIEGFRIED (DE)
WEISS MATTHIAS (DE)
SCHMITZ MICHAEL (DE)
SCHNEIDER STEFAN (DE)
STROHM RAINER (DE)
MUELLER MARTIN (DE)
KIENZLER RICHARD (DE)
LAUFER WOLFGANG (DE)
WINTER BJOERN (DE)
Application Number:
PCT/EP2010/005906
Publication Date:
April 07, 2011
Filing Date:
September 28, 2010
Export Citation:
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Assignee:
EBM PAPST ST GEORGEN GMBH & CO (DE)
SCHMID HARALD (DE)
EIMER GEORG (DE)
KARWATH ARNO (DE)
HAAS WERNER (DE)
HOGG GERALD (DE)
ZIEBOLL NICOLAS (DE)
POYRAZ SERKAN (DE)
MAIER TOBIAS (DE)
SEIDLER SIEGFRIED (DE)
WEISS MATTHIAS (DE)
SCHMITZ MICHAEL (DE)
SCHNEIDER STEFAN (DE)
STROHM RAINER (DE)
MUELLER MARTIN (DE)
KIENZLER RICHARD (DE)
LAUFER WOLFGANG (DE)
WINTER BJOERN (DE)
International Classes:
F04D25/06; F04D17/06; F04D25/08; F04D29/28; F04D29/66
Foreign References:
DE102006057087B32008-06-19
US20070205676A12007-09-06
DE4127134A11993-02-18
DE4136293A11992-05-07
DE102006041122A12007-04-12
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RAIBLE, Hans et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Diagonalventilator, welcher aufweist:

Ein Lagerrohr (92);

einen Luftkanal (50), der einen Lufteinlass (44) und einen Luftauslass (52) aufweist und der eine äußere Wand (48) und eine innere Wand (56) aufweist;

einen Außenläufermotor (75) mit einem Innenstator (100) und einem Außenrotor

(72),

- welcher Innenstator (100) mit dem Lagerrohr (92) verbunden ist und

- welcher Außenrotor (72) eine Welle (90) aufweist, die im Lagerrohr (92) drehbar gelagert ist;

ein Laufrad (66), das mit Flügeln (58) versehen ist, welche an einer mit dem

Außenrotor (72) in Antriebsverbindung stehenden Tragestruktur (54) angeordnet sind, welch letztere die innere Wand (56) des Luftkanals (50) bildet, in welchen Luftkanal (50) sich die Flügel (58) des Laufrads (66) erstrecken;

Auswuchttaschen (62, 76), welche von der Druckseite des Laufrads (66) zugänglich sind und von denen eine erste Pluralität (76) auf der Innenseite des Laufrads (66) in einer ersten Ebene in der Nähe des Lufteinlasses (44)

und von denen eine zweite Pluralität (62) auf der Innenseite des Laufrads (66) in einer zweiten Ebene in der Nähe des Luftauslasses (52) angeordnet ist,

um ein Auswuchten des Laufrads (66) in beiden Ebenen von derselben Seite des Laufrads (66) aus zu ermöglichen.

Diagonalventilator nach Anspruch 1, bei welchem auf der dem Lufteinlass (44) zugewandten Seite des Laufrads (66) eine zusätzliche Lüfteranordnung (1 20) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, im Betrieb Luft durch den

Außenläufermotor (75) zu transportieren.

Diagonalventilator nach Anspruch 2, bei welchem die zusätzliche Lüfteranordnung (120) nach Art eines Radiallüfters (124) ausgebildet und so angeordnet ist, dass sie im Betrieb Luft durch den Außenläufermotor (75) saugt.

4. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Herstellung der Antriebsverbindung zwischen dem Motor (75) und dem Laufrad (66) ein Verbindungsglied (74) vorgesehen ist,

und die Wuchttaschen (76) der einen Ebene an diesem Verbindungsglied (74) vorgesehen sind.

5. Diagonalventilator nach Anspruch 4, bei welchem die Wuchttaschen (76) auf der radial äußeren Seite des Verbindungsglieds (74) vorgesehen sind.

6. Diagonalventilator nach Anspruch 4 oder 5, bei welchem das Verbindungsglied (74) auf seiner dem Außenrotor (72) zugewandten Seite (70) mit einem äußeren Abschnitt des Außenrotors (72) verbunden ist,

und Versteifungselemente (83) vorgesehen sind, welche den motorseitigen Abschnitt des Verbindungsglieds (74) mit der Tragestruktur (54) des Laufrads (66) verbinden.

7. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die

Tragestruktur (54) des Laufrads (66) etwa die Form einer Kuppel hat.

8. Diagonalventilator nach Anspruch 7, bei welchem die Kuppel einen Abschnitt (60) großen Durchmessers hat, von dem aus ihr Durchmesser abnimmt,

und bei welchem die Kuppel an ihrem Abschnitt (60) großen Durchmessers mindestens bereichsweise nach Art eines Hohlzylinders ausgebildet ist.

9. Diagonalventilator nach Anspruch 8, bei welchem die Auswuchttaschen (62) einer der beiden Ebenen auf der Innenseite dieses Hohlzylinders (60) angeordnet sind.

1 0. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Laufrad (66) aus Kunststoff gegossen ist.

1 1 . Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die

Lüfterflügel (58) überlappend an der Tragestruktur (54) des Laufrads (66) angeordnet sind.

2. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zwischen den Lüfterflügeln (58; 158) zusätzliche Lüfterflügel (1 59), so genannte Splitter, an der

Tragestruktur (54) des Laufrads (66) angeordnet sind. 3. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die

Lüfterflügel (1 58) gewunden ausgebildet sind. 4. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die

Lüfterflügel (58; 1 58) auf ihrer in Drehrichtung gesehen vorderen Seite (180) einen etwa S- förmigen Verlauf (80; 180) haben. 5. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem auf der

Auslassseite (52) des Luftkanals (50) ein Nachleitapparat (1 1 0) für die aus dem Lüfter (40) austretende Luftströmung (132) vorgesehen ist. 6. Diagonalventilator nach Anspruch 1 5, bei welchem der Nachleitapparat (1 1 0) als Teil einer Verbindung zwischen dem Lagerrohr (92) und einem stationären Trägerteil (1 18) ausgebildet ist. 7. Diagonalventilator nach Anspruch 16, bei welchem auf der Außenseite des Luftkanals (50) ein Axialgehäuse (42; 42') vorgesehen ist, welches mit dem Nachleitapparat (1 1 0) und dem Lagerrohr (92) verbunden ist, an welch letzterem der Antriebsmotor (75) und das Laufrad (66) angeordnet sind,

und auf der Innenseite (47; 208) des Axialgehäuses (42; 42') ein Einsatz (46) befestigt ist, bei welchem der Durchmesser der Innenseite (48; 68') in Richtung zur Saugseite (44) des Lüfters abnimmt. 8. Diagonalventilator nach Anspruch 17, bei welchem der Übergang von der Innenseite des Einsatzes (46; 46') zur Innenseite (47; 208) des Axialgehäuses (42; 42') stufenarm ausgebildet ist.

19. Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Lüfterflügel (58) des Laufrads (66) auf ihrer Außenseite mit einem Ring (1 36; 136') verbunden sind, welcher sich um das Laufrad (66) herum erstreckt.

Diagonalventilator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Laufrad (66'; 66") aus zwei oder mehr Teilen zusammen gesetzt ist.

Description:
Diagonalventilator

Die Erfindung betrifft einen Diagonalventilator, der oft auch als Diagonallüfter bezeichnet wird. Solche Ventilatoren haben günstige Eigenschaften, denn sie sind kompakt und haben eine hohe Luftleistung, so dass sie sich besonders für Kühlaufgaben eignen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Diagonalventilator bereit zu stellen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1 . Dadurch, dass die Auswuchttaschen für beide Ebenen von der Innenseite des Laufrads zugänglich sind, wird das Auswuchten erleichtert, und die Außenseite des Laufrads bleibt frei für die Anbringung der Lüfterflügel und ggf. für das Anbringen einer zusätzlichen Lüfteranordnung, welche eine verbesserte Kühlung des Antriebsmotors für den

Diagonallüfter und dadurch eine erhöhte Lüfterleistung ermöglicht. Auch ergibt sich eine Geräuschreduzierung.

Durch die Auswuchtung im Inneren des Laufrads bleibt dessen Außenseite frei, weshalb dort die Luftströmung nicht durch Wuchttaschen oder dgl. behindert wird und man folglich die Flügel weiter in Richtung zur Einlassseite verlängern kann. Hierdurch wird der Lüfter lufttechnisch verbessert.

Die Lüfterflügel können sich also über einen großen Bereich der Außenseite des Laufrads erstrecken, was den Druckaufbau im Luftkanal des Diagonalventilators unterstützt und dessen Leistung verbessert.

Eine ggf. vorgesehene zusätzliche Lüfteranordnung im Inneren des Laufrads dient zur Erhöhung der Lüfterleistung, weil sie die Kühlung des Außenläufermotors wesentlich verbessert. Sie bewirkt eine Kühlluftströmung von der Auslassseite des Lüfters durch den Antriebsmotor zur Einlassseite. Da sich die Lüfterflügel über einen großen Teil der

Tragestruktur erstrecken, erhält man am Auslass einer solchen zusätzlichen Lüfteranordnung einen niedrigen Saugdruck, welcher den Kühlluftstrom durch den Außenläufermotor zusätzlich erhöht und deshalb eine bessere Ausnutzung dieses Motors ermöglicht.

Da eine zusätzliche Lüfteranordnung an einer Stelle des Laufrads angeordnet werden kann, an der sie die Strömung durch den Luftkanal kaum beeinträchtigt, ergibt sich mit geringem Mehraufwand eine erhöhte Lüfterleistung.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Diagonalventilators,

Fig. 2 einen Längsschnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Lüfters nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 4 eine raumbildliche Darstellung des Laufrads, im Schnitt ,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Lagerrohr und den Nachleitapparat,

Fig. 6 eine Ansicht, gesehen in Richtung des Pfeils VI der Fig. 1 ,

Fig. 7 eine Draufsicht, gesehen in Richtung des Pfeils VII der Fig. 6,

Fig. 8 eine Variante, bei der statt eines stationären Gehäuses ein rotierendes Gehäuse verwendet wird, welches mit den Spitzen der Lüfterflügel verbunden ist, gesehen von der Saugseite 44 des Lüfters, Fig. 9 eine Darstellung des Lüfters nach Fig. 8, aber gesehen von der Druckseite; der Antriebsmotor und die Teile für die Lagerung sind in Fig. 9 nicht dargestellt und sind identisch mit den Figuren 2 und 3,

Fig. 10 eine Darstellung analog Fig. 7,

Fig. 1 1 einen Ausschnitt aus der Darstellung der Fig. 1 0,

Fig. 12 eine Variante zu Fig. 7; der Unterschied liegt in der größeren Zahl der

Lüfterflügel 48 und deren Anordnung am Rotor,

Fig. 13 einen Schnitt durch den Lüfter der Fig. 12, in raumbildlicher Darstellung,

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Laufrads eines Diagonallüfters; zwischen den Hauptflügeln des Laufrades sind Hilfsflügel angeordnet,

Fig. 1 5 einen Längsschnitt durch das Laufrad der Fig. 14,

Fig. 16 eine Draufsicht auf das Laufrad der Figuren 14 und 1 5, gesehen von der

Druckseite,

Fig. 17 eine raumbildliche Darstellung des Laufrades der Figuren 14 bis 1 6, gesehen von der Druckseite und im Längsschnitt,

Fig. 18 eine schematische, perspektivische Darstellung eines axial geteilten Laufrades

66', das auf seiner Peripherie mit einem Venturigehäuse versehen ist,

Fig. 19 einen Längsschnitt durch das Laufrad 66' der Fig. 18,

Fig. 20 eine raumbildliche Darstellung des Laufrads der Figuren 18 und 19 im

zusammengebauten Zustand, gesehen von der Saugseite, Fig. 21 eine raumbildliche Darstellung des Laufrades der Fig. 18 bis 20, gesehen von der Druckseite,

Fig. 22 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Laufrades der Figuren 18 bis 21 , gesehen von der Druckseite,

Fig. 23 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Laufrades

66" eines Diagonallüfters, bei dem die Flügel auf ihrer Peripherie nicht mit einem Venturigehäuse versehen sind,

Fig. 24 eine perspektivische Darstellung des Laufrades 66" der Fig. 23 im montierten

Zustand,

Fig. 25 die Darstellung des Axialgehäuses eines Diagonalventilators; dieses

Axialgehäuse hat einen Einsatz 46, der dem Luftkanal den Verlauf gibt, welcher für einen Diagonalventilator erforderlich ist,

Fig. 26 eine Darstellung der Befestigung des Einsatzes durch Einrasten,

Fig. 27 einen Einsatz 46 für ein Axialgehäuse, teils in Draufsicht, teils im Längsschnitt,

Fig. 28 eine Variante zu Fig. 25 oder 26, bei welcher das eigentliche Axialgehäuse nur die Form eines relativ kurzen Rings 42' hat; dieser Ring hat eine konische Ausnehmung, in der ein Einsatz 46' befestigt ist, dessen Innenwand 68' kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und

Fig. 29 eine Darstellung des Einsatzes 46' der Fig. 28; der Einsatz ist oben im

Längsschnitt und unten in der Draufsicht dargestellt.

In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich Begriffe wie links, rechts, oben, unten auf die betreffende Figur. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Diagonallüfters 40 gemäß der vorliegenden Anmeldung, und Fig. 2 zeigt diesen Lüfter im Längsschnitt.

Der Lüfter 40 hat ein Axialgehäuse 42 aus Metall, in dessen Innerem auf der Einlassseite 44 ein Kunststoffteil 46 montiert ist. Dieses bildet die Außenwand 48 eines Luftkanals 50, der sich von einem Einlass 44 schräg nach außen bis zu einem Auslass 52 erstreckt.

Die Innenwand 56 des Luftkanals 50 wird gebildet von einer etwa kuppel- oder kugelkalottenförmigen Tragestruktur 54 (Fig. 2), an welcher Innenwand 56 Lüfterflügel 58 befestigt sind, deren Form besonders gut aus Fig. 1 hervorgeht. Diese drehen sich in Richtung eines Pfeiles 60, also, bezogen auf Fig. 1 , im Uhrzeigersinn.

Die Tragestruktur 54 hat in Fig. 2 unten einen etwa zylindrischen Abschnitt 60, auf dessen Innenseite Auswuchttaschen 62 für eine erste Auswuchtebene vorgesehen sind. In diese Taschen 62 werden beim Auswuchtvorgang so genannte Auswuchtgewichte (nicht dargestellt) eingesteckt. Fig. 4 zeigt diese Taschen 62 besonders klar.

Die Flügel 58 sind überlappend ausgebildet. Zusammen mit der Tragestruktur 54 bilden sie das Laufrad 66 des Lüfters 40. Das Laufrad wird bevorzugt durch Kunststoffguss hergestellt. Nachfolgend werden Varianten beschrieben, die für die Herstellung dieses komplizierten Bauteils besonders günstig sind.

Auf seiner Innenseite 68 hat das Laufrad 66 einen zylindrischen Fortsatz 70, vgl. Fig. 4, in welchem der magnetische Rückschluss 72 eines Außenläufermotors 75 befestigt ist.

Dieser zylindrische Fortsatz 70 geht oben über ein ringförmiges Verbindungsteil 74 in die Tragestruktur 54 des Laufrads 66 über.

In dem Verbindungsteil 74 sind Wuchttaschen 76 einer zweiten Auswuchtebene

vorgesehen, welche einen axialen Abstand von den Taschen 62 haben. Sie ermöglichen ein Auswuchten in zwei Ebenen von der gleichen Seite des Laufrads 66 her.

Ein solcher Aufbau des Lüfters 40 ermöglicht also das Auswuchten des Laufrads 66 von einer einzigen Seite, nämlich der in Fig. 2 unteren Seite, so dass auf der Außenseite 56 der Tragestruktur 54 keine Auswuchttaschen vorgesehen werden müssen. Dies ermöglicht eine optimale Gestaltung der Tragestruktur 54 und der Lüfterflügel 58, deren radial innere Enden näher bei der Drehachse 78 des Laufrads 66 liegen können, was Geräuschvorteile mit sich bringt, d.h. die so genannte Anbindungsfläche der Lüfterflügel 58 auf der

Tragestruktur 54 des Laufrads 66 kann hier besonders groß sein, und was auch den aerodynamischen Wirkungsgrad verbessert.

Auch können die Lüfterflügel 58 an ihrem Einlauf ein S-Profil 80 haben, was in Fig. 1 am besten erkennbar ist, und sie können Einbuchtungen 82 haben, was ebenfalls zur

Reduzierung der Lüftergeräusche beiträgt.

Wie Fig. 4 besonders klar zeigt, sind zwischen dem zylindrischen Fortsatz 70 und dem zylindrischen Abschnitt 60 viele Versteifungselemente 83 vorgesehen, welche das Laufrad 66 verstärken und verhindern, dass es im Betrieb seine Form verändert. Dies ermöglicht die Verwendung eines kleinen Luftspalts 84 zwischen der Außenwand 48 des Luftkanals 50 und den Spitzen der Flügel 58, vgl. Fig. 2.

Der Lüfter 40 wird vom elektronisch kommutierten Außenläufermotor (ECM) 75

angetrieben. Der magnetische Rückschluss 72 des Rotors 75 ist, wie beschrieben, mit dem zylindrischen Fortsatz 70 des Verbindungsteils 74 verbunden. Er steht seinerseits mit einer Welle 90 in Antriebsverbindung, die in einem Lagerrohr 92 gelagert ist, hier mittels zwei Kugellagern 94, 96, die mittels einer Druckfeder 98 gegeneinander verspannt sind. Der magnetische Rückschluss 72 dreht sich im Betrieb um die Drehachse 78.

Der Motor 75 hat einen Innenstator 1 00, der auf der Außenseite des Lagerrohres 92 befestigt ist. Unterhalb des Innenstators 1 00 befindet sich eine Leiterplatte 1 02, auf der elektronische Bauelemente 104 für den Motor 75 angeordnet sind. Das Lagerrohr 92 ist mit einer Flanschplatte 106 verbunden, die ihrerseits in einem Nachleitapparat 1 1 0 befestigt ist.

Der Zweck des Nachleitapparats 1 1 0 ist folgender: Die Luft, die im Betrieb aus dem Auslass 52 des Luftkanals 50 austritt, hat eine starke rotatorische Komponente, die man als Drall bezeichnet. Dieser Drall trägt nicht zum Staudruck bei, und deshalb hat der Nachleitapparat 1 10 einige stationäre Luftleitelemente (Schaufeln) 1 1 2, deren Aufgabe es ist, die aus dem Auslass 52 ausströmende Luft zu beruhigen und dadurch den Staudruck zu erhöhen und eine beruhigte Luftströmung zu erzeugen. Ein solcher Nachleitapparat kann ggf. auch auf der Saugseite 44 des Lüfters vorgesehen werden. Dabei wird der Nachleitapparat 1 1 0 bevorzugt an das verwendete Laufrad 66 angepasst, z.B. durch Anpassung an die Form des Luftkanals 50, um am Auslass 52 eine für die Kühlung gut geeignete Form der Luftströmung zu erzielen. Der Nachleitapparat 1 10 dient auch als Träger für die (nicht dargestellten)

Verbindungskabel des Motors 75. Die Zahl seiner Schaufeln 1 1 2 hängt u.a. von der Baugröße des Lüfters 40 ab.

Die Luftleitelemente 1 1 2 erstrecken sich quer zum Luftauslass 52 zwischen einem

Außenring 1 14 und einem Innenring 1 1 6.

Der Außenring 1 14 ist an einem Flansch 1 18 auf der Luftaustrittsseite 52 des Gehäuses 42 befestigt, und auf dem Innenring 1 1 6 ist der Flansch 106 befestigt, d.h. bei dieser

Ausführungsform haben die Luftleitelemente 1 1 2 auch die Funktion, den

Außenläufermotor 75 und das Laufrad 66 zu tragen. Wegen seiner einfachen Form und seiner Mehrfachfunktion ist der Nachleitapparat kostenneutral, bringt aber eine merkliche Verbesserung des Lüfters.

In der Praxis können Lagerrohr 92, Flansch 106, Nachleitwerk 1 1 0 und Axialgehäuse 42 als einstückiges Aluminium-Druckgussteil oder als einstückiges Kunststoff teil ausgeführt werden.

Da der Außenläufermotor 75 im Inneren der Tragestruktur 54 angeordnet ist, wird er relativ schlecht gekühlt. Deshalb ist in den Fig. 1 bis 3 oberhalb des Motors 75 eine zusätzliche Lüfteranordnung 120 nach Art einer Scheibe vorgesehen, die hier direkt von der Welle 90 angetrieben wird. Sie sitzt direkt auf dem Außenrotor 72 und saugt Luft durch Öffnungen 122 an, die im becherförmigen Teil 72 vorgesehen sind, vgl. Fig. 3.

Diese Luft durchströmt zuerst den Motor 75 und kühlt diesen dadurch. Im Betrieb hat der Diagonallüfter 40 der Fig. 2 oben einen Druck P1 und unten einen höheren Druck P2, welche die Luft nach oben durch den Motor 75 presst und diesen dadurch kühlt.

Vom Motor 75 strömt die Kühlluft durch die Öffnung 1 22 (Fig. 3) des becherförmigen Teils 72 zum Einlass der Luftscheibe 1 20, die als Radialventilatorrad ausgebildet ist. Diese unterstützt die Wirkung des Drucks P2 und saugt Luft durch die Öffnungen 122.

Die Luftscheibe 1 20 kann entweder am Laufrad 66 bei dessen Herstellung direkt hergestellt werden, z.B. durch Spritzguss, oder sie kann am Laufrad 66 angebaut werden.

Im vorliegenden Fall sind an der Luftscheibe 1 20 Fortsätze 1 23 (Fig. 4) vorgesehen, und diese werden durch Löcher 1 22 (Fig. 3) im Teil 72 durchgesteckt und dort z.B. mittels Ultraschall angeschweißt. Bei komplizierten Laufrädern 66 ist das vorteilhaft.

Von der Luftscheibe 120 wird die Kühlluft radial durch Austrittsöffnungen 126 (Fig. 2, 4) ausgeblasen.

Der Diagonalventilator 40 hat auf seiner Lufteintrittsseite 44 im Bereich der Scheibe 1 20 einen niedrigen Druck P4, der gewöhnlich etwas niedriger ist als der Druck P1 , da von dort die Luft zur Eintrittsöffnung 44 angesaugt wird.

Diese angesaugte Luft strömt über die Austrittsöffnungen 126 und erzeugt dort durch den Venturieffekt einen zusätzlichen Unterdruck, der die Strömung der Kühlluft durch den Motor 75 verstärkt und dadurch die Kühlung des Motors 75 weiter verbessert.

In der Sprache der Physiologie wird also der Kühlluftstrom durch den Motor 75 einerseits angetrieben durch die vis a tergo, nämlich den Druck P2, und zum anderen durch drei Arten von vis a fronte, nämlich einmal den Sog der rotierenden Scheibe 1 20, also

vis a fronte I,

ferner durch den niedrigen Druck im Bereich der Oberseite der Scheibe 120, also vis a fronte II, und durch den Unterdruck (Venturieffekt), der verursacht wird durch die in die Ansaugöffnung 44 strömende Luft, die über die Austrittsöffnungen 1 26 hinwegströmt und dort durch den Venturieffekt den Druck reduziert, also

vis a fronte III.

Da auf der Außenseite des Laufrads 66 keine Auswuchttaschen vorgesehen sind, ergibt sich dort eine Luftströmung, die nicht durch Hindernisse gestört wird, und die Wurzeln der Flügel 58 können bis weit nach oben gezogen werden, was die Lüfterleistung verbessert und die Lüftergeräusche reduziert.

Wie Fig. 4 zeigt, ist die zusätzliche Lüfteranordnung 120 als Radiallüfter ausgebildet und hat Radiallüfterschaufeln 1 24, welche Luft in axialer Richtung durch die Öffnungen 122 (Fig. 3) ansaugen und dann radial durch Austrittsöffnungen 126 ausblasen. Da sich an der Stelle der Austrittsöffnungen 1 26 die Eintrittsöffnung 44 des Laufrads 66 befindet, herrscht dort ein niedriger Druck, so dass die Luftströmung durch den Außenläufermotor 75 ausreichend groß ist, um diesen gut zu kühlen.

Außerdem dient die Scheibe 1 20 auch als Schutz, der in den Fig. 1 bis 3 die obere Seite des Laufrads 66 verschließt und auch als mechanische Sicherung für die radial inneren Enden der Lüfterflügel 58 dient.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch das Lagerrohr 92 und den Nachleitapparat 1 1 0. Der Flansch 1 06, an dem das Lagerrohr 92 angeordnet ist, ist in dem Ring 1 1 6 des Nachleitapparats 1 1 0 befestigt, z.B. durch Schweißen, Schrauben, Kleben oder dergleichen. Die Schaufeln 1 12 des Nachleitapparats 1 1 0 sind so ausgestaltet, dass sie geförderte Luft 130, die in Drehrichtung 60 rotiert, in Achsrichtung 1 32 umlenken und dadurch den nutzbaren

Luftstrom vergrößern.

(Die Strömungsrichtung der in Drehrichtung 60 rotierenden Luft 1 30 ist in Fig. 5 im unteren Teil so zu denken, dass die Luft aus der Zeichenebene herauskommt, und im oberen Teil so, dass die Luft in die Zeichenebene eintritt. Deshalb ist diese Luftströmung unten bei 130 durch eine Pfeilspitze symbolisiert, und oben durch das Ende eines Pfeiles.) Fig. 6 zeigt eine Ansicht des Lüfters, gesehen in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 1. Man sieht den Verlauf der fünf Schaufeln 1 1 2 des Nachleitapparats 1 1 0, die außerdem die Funktion haben, das Laufrad 66 und den Motor 75 zu tragen. Außerdem sieht man die Lage der neun Lüfterflügel 58, die sich im Betrieb in Richtung des Pfeiles 60 drehen.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf das Laufrad 66, gesehen in Richtung des Pfeiles VII der Fig. 4, also ohne den Motor 75. Die Wuchttaschen 62 und 76 der beiden Wuchtebenen sind dargestellt, ebenso die sechs Versteifungselemente 83, die neun Lüfterflügel 58, und die Radiallüfterflügel 1 24 der zusätzlichen Lüfteranordnung 1 20, welche zur Kühlung des Motors 75 (Fig. 2) vorgesehen ist.

Die Fig. 8 bis 1 1 zeigen eine Variante des Diagonallüfters nach den Figuren 1 bis 7. Bei dieser Variante wird nicht notwendig ein stationäres Axialgehäuse (42 in Fig. 1 und 2) verwendet, sondern diese Variante verwendet ein„rotierendes Gehäuse" 136, nämlich eine Art Bauchbinde, die sich um die Lüfterflügel 58 herum erstreckt und mit deren äußeren Enden verbunden ist, wie das in Fig. 1 1 besonders klar dargestellt ist. Das rotierende Gehäuse 1 36 hat etwa die Form eines Hohlkegelstumpfs. Man kann es auch als rotierende Venturianordnung bezeichnen.

Der Innenaufbau (innerhalb der Tragestruktur 54) stimmt mit den Fig. 1 bis 7 überein und wird deshalb nicht nochmals beschrieben.

Wie Fig. 1 1 gut zeigt, sind die Flügel 58 bevorzugt einstückig mit dem rotierenden

Gehäuse 136 ausgebildet, d.h. ihre äußeren Enden sind mit dem rotierenden Gehäuse 1 36 verbunden. Dadurch können keine Luftverluste an den Flügelspitzen auftreten, was die Geräuschbildung bei einem solchen Lüfter reduziert, und den Wirkungsgrad verbessert.

In manchen Fällen kann um das rotierende Gehäuse 1 36 herum ein stationäres Gehäuse (analog dem Gehäuse 42 der Fig. 1 bis 6) vorgesehen werden, wobei das Gehäuse 136 vom Gehäuse 42 mit einem kleinen Spalt umgeben wird, so dass die Luftströmung von der Druckseite 52 des Lüfters zu dessen Saugseite 44 noch weiter reduziert wird. Dabei ist vorteilhaft, dass sich die Flügel 48 im Betrieb kaum verformen können, so dass man mit sehr kleinen Toleranzen arbeiten kann. In diesem Fall kann ebenfalls ein Nachleitapparat (analog dem Nachleitapparat 1 1 0 der Fig. 3, 5 und 6) vorgesehen werden, um den Drall der ausströmenden Luft zu reduzieren.

Fig. 1 2 zeigt einen Lüfter mit rotierendem Gehäuse 1 36, bei dem 1 6 Lüfterflügel 58 vorgesehen sind. Diese sind zur Geräuschreduzierung in ungleichmäßigen Abständen angeordnet. Im Übrigen stimmt die Anordnung mit Fig. 10 überein.

Fig. 1 3 zeigt einen Schnitt durch den Lüfter der Fig. 12, in raumbildlicher Darstellung analog Fig. 1 1 . Der Vorteil des rotierenden Gehäuses 136 ist, dass sich die Flügel 58 bei einer solchen Anordnung im Betrieb wenig verformen, und dass Verluste durch eine Strömung von der Auslassseite 52 zur Einlassseite 44 stark reduziert werden. Dies gilt im besonderen Maß, wenn sich das Laufrad 66 in einem (hier nicht dargestellten) Gehäuse dreht, welches z.B. aussehen kann wie das Axialgehäuse 42 der Fig. 1 und 2.

Auch hier ist eine zusätzliche Lüfteranordnung 120 vorgesehen, die an einem (nicht dargestellten) Antriebsmotor (analog dem Antriebsmotor 75 der Fig. 2) befestigt ist und sich mit diesem dreht. Die Radiallüfterflügel 124 sind zu diesem Zweck mit Vorsprüngen 1 23 versehen, die durch Löcher 1 22 (Fig. 3) im magnetischen Rückschluss 72

durchgesteckt und dort verschweißt werden.

Die Fig. 14 bis 1 7 zeigen das Laufrad 66 eines Diagonallüfters 140. Das Laufrad 66 hat acht Hauptflügel 1 58, die auf der Außenseite der kugelkalottenförmigen Tragestruktur 54 befestigt sind und sich dort nach oben bis zu den Öffnungen 1 26 erstrecken. Diese Flügel 1 58 sind überlappend angeordnet, und ihre in Drehrichtung vorderen Kanten haben ein S- Profil 1 80, und sie haben Einbuchtungen 182. Diese Einbuchtungen beeinflussen die Sekundärströmung an den Flügeln in positiver Weise.

Die Wurzeln der Flügel 1 58 erstrecken sich bis zu dem in Fig. 1 4 und 15 unteren Rand der Tragestruktur 54. In dem unteren Bereich der Tragestruktur 54 sind Hilfsflügel (splitter blades) 1 59 zwischen den Hauptflügeln 1 58 angeordnet, deren Wurzeln sich ebenfalls bis zu dem in Fig. 14 und 1 5 unteren Rand der Tragestruktur 54 erstrecken, aber nach oben nur etwa bis zur Mitte der Höhe der Tragestruktur 54. Diese Hilfsflügel oder Hilfsschaufeln 1 59 verbessern die Leistung des Diagonallüfters. Durch sie wird die wirksame Fläche der Lüfterflügel vergrößert, und das ergibt einen höheren aerodynamischen Wirkungsgrad. Die Ausformung der Hilfsflügel wird so gewählt, dass die Lüftergeräusche möglichst klein sind.

Beim Lüfter nach den Figuren 14 bis 1 7 ist ebenfalls ein zusätzlicher Radiallüfter 120 vorgesehen, wie er bereits bei den Figuren 1 , 2, 4 und 7 beschrieben wurde. Dieser dient zur Kühlung des Antriebsmotors 75 (Fig. 2) und seiner Elektronik. Seine Radiallüfterflügel 1 24 haben Fortsätze 1 23, die zur Befestigung am Außenrotor 72 des Antriebsmotors 75 dienen.

Fig. 18 zeigt eine Variante eines zweigeteilten Laufrads 66', das mit einem rotierenden Gehäuse 1 36' versehen ist, das man auch als rotierende Venturianordnung 136'

bezeichnen kann. (Eine solche wird auch bei den Figuren 8 bis 1 1 verwendet.) Ein solches Laufrad ist durch Gießen oder Spritzguss schwierig in einem einzigen Stück herzustellen, und deshalb ist in Fig. 18 das Laufrad 66' axial geteilt.

Das Laufrad 66' der Fig. 18 hat acht Hauptflügel 58, deren Befestigung an der

Tragestruktur 54 sich bis zu den Öffnungen 1 26 erstreckt, und zwischen diesen acht Hauptflügeln 58 liegen acht Hilfsflügel 59.

Die Flügel 58, 59 überlappen sich gegenseitig. Die Flügel 58 haben an ihrem Einlauf ein S- Profil 80, und sie haben Einbuchtungen 82. Alle Flügel sind mit der Venturianordnung 136' verbunden, so dass sich ihre Form bei rotierendem Ventilator nur wenig ändern kann, und das ermöglicht die Verwendung eines sehr kleinen Luftspalts zwischen der

Venturianordnung 136' und dem (nicht dargestellten) nicht rotierenden Axialgehäuse, wie es z.B. bei 42 in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Fig. 19 zeigt das Laufrad 66' der Fig. 1 8 im zusammengebauten Zustand und im

Längsschnitt. Die Trennlinie ist mit 200 bezeichnet. Längs dieser Trennlinie 200 sind die beiden Hälften des Laufrads miteinander verbunden, z.B. durch Zusammenstecken, Kleben, Schweißen etc. Fig. 20 zeigt das Laufrad 66' der Fig. 18 und 19, ebenfalls in zusammengebautem Zustand und in perspektivischer Darstellung. Die Trennfuge ist auch hier mit 200 bezeichnet. Die Lage eines der Hilfsflügel 59 ist gut zu erkennen. Auch erkennt man die Kegelstumpfform der Venturianordnung 1 36', welche für einen Diagonalventilator besonders gut geeignet ist.

Fig. 21 zeigt das Laufrad 66' der Fig. 18 bis 20, gesehen von der Druckseite 52. Man erkennt die insgesamt 1 6 Lüfterflügel. Die Stützwände 83 sind in axialer Richtung ebenfalls geteilt.

Fig. 22 zeigt das Laufrad 66' in einer Explosionsdarstellung, wobei die Verbindungen von den Flügeln 58, 59 zur Venturianordnung 136' aufgetrennt dargestellt sind. Die

Darstellung nach Fig. 22 dient dazu, Form und Lage der Flügel 58 und 59 gut sichtbar und verständlich zu machen. Die Trennfuge 200 ist nur an der Venturianordnung 136' dargestellt.

Fig. 23 und 24 zeigen, dass die axiale Teilung eines Laufrads 66" auch ohne Verwendung einer Venturianordnung (vgl. die Anordnung 136' der Fig. 18 bis 22) möglich ist, besonders, wenn die verwendeten Flügel 58 eine sehr komplizierte Form haben.

Besonders geeignet sind hier Laufräder mit dicken Flügeln, die sich im Betrieb nur wenig verformen, wie das bei den Figuren 23 und 24 der Fall ist.

Die Trennlinie ist hier mit 200' bezeichnet. Ohne eine solche axiale Trennung wäre das Laufrad 66" wegen der unregelmäßigen und stark überlappenden Form der Flügel 58 nur sehr schwierig und mit hohen Kosten herstellbar.

Fig. 25 zeigt ein Axialgehäuse 42 analog dem Axialgehäuse 42 der Fig. 2, das dort nur schematisch dargestellt ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sollte zwischen dem Laufrad 66 und der Innenwand 48 des Axialgehäuses 42 nur ein kleiner Luftspalt 84 vorhanden sein. Dies macht es dort notwendig, den Motor 75 und das Laufrad 66 von der Druckseite 52 her in das

Axialgehäuse 42 einzuführen. Dadurch wird die Montage kompliziert. Die Version nach den Fig. 25 bis 27 ermöglicht eine Montage von der Saugseite 44 her.

Hierzu erhält in den Fig. 25 und 26 das Axialgehäuse 42 eine zylindrische Innenwand 47, und in diese wird nach der Montage des Motors 75 und des Laufrads 66 von der Saugseite 44 her ein Einsatz 46 eingesetzt und befestigt, z.B. durch Einrasten oder durch Kleben, und dieser Einsatz 46 ist so bemessen, dass zwischen den Spitzen der Flügel 58 und der Innenwand 48 des Einsatzes 46 ein Luftspalt 84 der gewünschten Größe verbleibt, der möglichst klein ist. Auf diese Weise wird die Montage bei einem Diagonalventilator sehr erleichtert, da das Axialgehäuse 42, der Nachlaufapparat 1 1 0, der Flansch 106 und das Lagerrohr 92 mit dem Stator 100 fertig montiert werden können. In dieses vormontierte Bauteil wird dann das Laufrad 66 von der Saugseite 44 her eingesetzt, und erst dann wird - quasi als Abschluss - der Einsatz 46 von der Saugseite 44 her eingesetzt, wie das die Fig. 25 und 26 zeigen.

Fig. 27 zeigt den Einsatz 46, oben im Längsschnitt, unten in der Draufsicht. Er hat auf der Seite 44 einen Flansch 45, der in der in Fig. 25 und 26 dargestellten Weise gegen das Axialgehäuse 42 anliegt. Auf seiner Außenseite ist der Einsatz 46 mit Verstärkungsrippen 49 versehen.

Fig. 26 zeigt ein bevorzugtes Beispiel einer Verrastung. Dazu hat das Axialgehäuse 42 in seiner zylindrischen Innenwand 47 Rastausnehmungen 47 A, und der Einsatz 46 hat auf seiner Außenseite Rastvorsprünge 46A, die nach der Montage in diese Ausnehmungen 47A eingreifen und dadurch den Einsatz 46 im Axialgehäuse 42 festhalten. Naturgemäß könnten die Rastausnehmungen auch auf der Außenseite des Einsatzes 46 vorgesehen sein, und die Rastvorsprünge würden sich dann an der Innenwand 47 befinden.

Fig. 28 zeigt eine sehr vorteilhafte Variante, bei der das Axialgehäuse zu einem relativ kurzen Ring 42' geschrumpft ist, der auf seiner der Saugseite 44 zugewandten Seite mit einer hohlkegelstumpfförmigen Ausnehmung 208 versehen ist. In dieser Ausnehmung 208 ist ein dazu komplementäres Ende 21 0 eines Einsatzes 46' befestigt. Letzterer erstreckt sich von dort in Richtung zur Saugseite 44, und der Durchmesser seiner Innenseite 68' nimmt in Richtung zur Saugseite 44 ab, so dass der Abstand 84 zu den Spitzen der nur schematisch dargestellten Flügel 58 sehr klein sein kann. Diese Variante ermöglicht eine besonders einfache Montage, da das Laufrad 66 während seiner Montage frei zugänglich ist, und der Einsatz 46' erst nach dem Einbau des Laufrads 66 montiert wird.

Fig. 29 zeigt den Einsatz 46', oben im Längsschnitt und unten in der Draufsicht. Die Befestigung am Ring 42' kann z.B. durch Kleben, Schweißen oder durch eine

Rastverbindung analog Fig. 26 erfolgen.

Naturgemäß können die verschiedenen Ausführungsbeispiele bei Bedarf kombiniert werden. Z.B. können die Verstärkungsrippen 49 gemäß Fig. 27 auch beim Einsatz 46' der Fig. 29 verwendet werden. Auch sonst sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.