Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Im pellers. Der Impeller umfasst ein Impellergehäuse und ein im Impellergehäuse angeordnetes Motorgehäuse. Mit einem in dem Motorgehäuse angeordneten Motor wird ein Impellerrotor ange trieben, um einen Luftstrom entlang eines zwischen dem Im pellergehäuse und dem Motorgehäuse eingeschlossenen Ringraums zu erzeugen. Die Erfindung betrifft außerdem einen zum Durch führen des Verfahrens geeigneten Impeller.

Der Impellerrotor ist über eine Motorwelle an den Motor ange schlossen. Da die Motorwelle sich aus dem Innenraum des Motor gehäuses nach außen erstreckt, kann der Innenraum des Motorge häuses nicht hermetisch von der Umgebung getrennt werden. Wenn der Impeller unter widrigen Umgebungsbedingungen betrieben wird, besteht die Gefahr, dass durch einen Spalt zwischen der Motorwelle und dem Motorgehäuse Verunreinigungen wie Staub oder Flüssigkeiten in den Innenraum des Motorgehäuses eindrin- gen können.

Wenn der Spalt zwischen dem Motorgehäuse und der Motorwelle durch einen in schleifendem Kontakt stehenden Wellendichtring abgedichtet wird, erhöht sich die Reibung. Außerdem wirken Wellendichtringe im Allgemeinen nur bis zu einer Drehzahl von etwa 25.000 U/min zuverlässig. Impeller können aber mit höhe ren Drehzahlen von beispielsweise 40.000 U/min betrieben wer den.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impeller und ein Verfahren zum Betreiben eines Impellers vorzustellen, mit denen das Risiko vermindert wird, dass im Betrieb des Impel lers Verunreinigungen in den Innenraum des Motorgehäuses ein- dringen. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen an gegeben .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Überdruck im In nenraum des Motorgehäuses angelegt, so dass durch einen zwi schen der Motorwelle und dem Motorgehäuse angeordneten Dicht spalt hindurch ein Leckfluss erzeugt wird, der vom Innenraum des Motorgehäuses nach außen gerichtet ist.

Durch den von innen nach außen gerichteten Leckfluss in dem Dichtspalt wird einem Eindringen von Verunreinigungen in den Innenraum des Motorgehäuses entgegengewirkt. Der Impeller kann unter widrigen Umgebungsbedingungen betrieben werden, ohne dass der Motor durch Verunreinigungen im Innenraum des Motor gehäuses beeinträchtigt wird.

Die Motorwelle kann über ein oder mehrere Lager drehbar gegen über dem Motorgehäuses gelagert sein. Eines der Lager (Haupt lager) kann bezogen auf die Axialrichtung zwischen dem Motor und dem mit der Motorwelle angetriebenen Impellerrotor ange ordnet sein. Der Motor kann ein Elektromotor sein. Das Haupt lager kann zwischen den den magnetischen Komponenten des Elek tromotors und dem Impellerrotor angeordnet sein. Der Dicht spalt kann zwischen dem Hauptlager und dem Impellerrotor ange ordnet sein.

Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass der Dichtspalt zwischen der Außenschale des Hauptlagers und der Innenschale des Hauptlagers angeordnet ist, so dass der Leckstrom sich durch das Hauptlager hindurch erstreckt. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass die Schmierung des Hauptlagers beein trächtigt werden kann, wenn mit dem Leckstrom auch Schmiermit tel aus dem Hauptlager abgetragen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtspalt in ei- ner axialen Position zwischen dem Hauptlager und dem Impeller rotor angeordnet. Der Dichtspalt kann berührungsfrei gestaltet sein, so dass es keine über den Dichtspalt hinweg reichende Berührung zwischen der Motorwelle und dem Motorgehäuse gibt. Der Querschnitt des Dichtspalts sollte so klein sein, wie es fertigungstechnisch möglich ist. Ist der Dichtspalt ein Ring spalt zwischen einem kreisförmigen Umfang der Motorwelle und einer kreisförmigen Ausnehmung im Motorgehäuse, so ist die Ausnehmung vorzugsweise konzentrisch zur Motorwelle. Die Quer schnittsfläche des Dichtspalts hängt dann vom radialen Abstand zwischen der Motorwelle und dem Motorgehäuses ab. Der größte Abstand zwischen der Motorwelle und dem Motorgehäuse über den Dichtspalt hinweg ist vorzugsweise kleiner als 100 gm, vor zugsweise kleiner als 50 gm, weiter vorzugsweise kleiner als 20 gm. Der Überdruck in dem Motorgehäuse kann angelegt werden, indem ein gasförmiges Medium in den Innenraum des Motorgehäuses ein geleitet wird. Im Innenraum des Motorgehäuses kann eine Aus trittsöffnung ausgebildet sein, aus der das gasförmige Medium austritt . Die Austrittsöffnung kann in einen vorderen Hohlraum münden, der zwischen dem Hauptlager und dem Dichtspalt angeordnet ist. Ausgehend von dem vorderen Hohlraum kann der Leckstrom ohne Umweg direkt zum Dichtspalt gelangen und dort aus dem Innen raum des Motorgehäuses austreten. Der vordere Hohlraum kann sich über den Umfang der Motorwelle erstrecken. Der vordere Hohlraum kann in einer axialen Positi on zwischen dem Impellerrotor und dem Hauptlager, insbesondere in einer axialen Position zwischen dem Dichtspalt und dem Hauptlager angeordnet sein. Wenn der Dichtspalt eine größere Ausdehnung in axialer Richtung hat, kann es auch eine axiale Überschneidung zwischen dem vorderen Hohlraum und dem Dicht spalt geben.

Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass der Überdruck in erster Linie in dem vorderen Hohlraum angelegt wird und dass der restliche Innenraum (Hauptraum) des Motorgehäuses von dem vorderen Hohlraum getrennt ist. Es entsteht dann kein we sentlicher Gasstrom aus dem vorderen Hohlraum in den Hauptraum.

Möglich ist auch, dass zwischen dem vorderen Hohlraum und dem Hauptraum des Motorgehäuses ein Ausgleichskanal besteht, so dass ein Druckausgleich zwischen dem vorderen Hohlraum und dem Hauptraum stattfinden kann. Der Ausgleichskanal kann sich durch das Hauptlager hindurch erstrecken, was aber den Nach teil haben kann, dass Schmierstoff aus dem Hauptlager abgetra gen wird.

In einer Ausführungsform ist der Ausgleichskanal am Hauptlager vorbeigeführt. Das Hauptlager kann eine Abdeckung aufweisen, so dass der Strömungswiderstand durch das Hauptlager hindurch erhöht wird.

Die Außenschale des Hauptlagers kann in einer Lageraufnahme des Motorgehäuses aufgenommen sein. Die Lageraufnahme kann ei ne Aufnahmefläche aufweisen, an der eine Umfangsfläche des Hauptlagers anliegt. In der Aufnahmefläche kann eine Ausneh mung ausgebildet sein, so dass ein Abschnitt des Ausgleichska- nals zwischen der Ausnehmung und der Umfangsfläche einge schlossen ist.

Der Impeller kann eine Mehrzahl von Ausgleichskanälen zwischen dem vorderen Hohlraum und dem Hauptraum fassen. Die Mehrzahl von Ausgleichskanälen kann über den Umfang des Hauptlagers verteilt sein, insbesondere über den Umfang des Hauptlagers gleichverteilt sein. Beispielsweise kann der Impeller mindes tens zwei, vorzugsweise mindestens drei, weiter vorzugsweise mindestens vier Ausgleichskanäle umfassen.

Die Austrittsöffnung für das gasförmige Medium kann auch im Hauptraum des Motorgehäuses münden, wenn das Motorgehäuse so gestaltet ist, dass ein ausreichender Fluss des gasförmigen Mediums von der Austrittsöffnung zu dem Dichtspalt gewährleis tet ist.

Wird auch der Hauptraum des Motorgehäuses unter Überdruck ge setzt, so hat dies den Vorteil, dass ein Schutz gegen Eindrin gen von Verunreinigungen auch dann besteht, wenn das Motorge häuse abgesehen von dem Dichtspalt weitere Undichtigkeiten aufweist. Das Motorgehäuses kann so gestaltet sein, dass es in regulärem Zustand keine weiteren Undichtigkeiten hat. Es kann also das Motorgehäuse abgesehen von dem Dichtspalt zwischen der Motorwelle und dem Motorgehäuse rundherum abgedichtet sein. Insbesondere können alle Gehäusefugen zwischen zwei Ge häuseteilen des Motorgehäuses mit einer zwischenliegenden Dichtung abgedichtet sein. Undichtigkeiten können entstehen, wenn das Motorgehäuse einen Schaden hat oder eine Dichtung fehlerhaft ist. Entsteht auf diese Weise ein weiterer Durch trittskanal zwischen dem Innenraum des Gehäuses und dem Außen raum, so wird auch dieser durch den Überdruck im Innenraum des Motorgehäuses vor dem Eindringen von Verunreinigungen ge schützt . Der Impeller kann ein Reservoir eines gasförmigen Mediums um fassen, aus dem der Gasstrom zum Erzeugen des Überdrucks ge speist wird. Das Reservoir kann unter Überdruck stehen, so dass der Gasstrom durch den Überdruck angetrieben werden kann. Der Impeller kann ein Ventil umfassen, um den Gasstrom freizu geben oder zu sperren. Beispielsweise kann das unter Überdruck stehende Reservoir eine gasgefüllte Druckpatrone sein. Das Re servoir kann innerhalb des Motorgehäuses angeordnet sein. Mög lich ist auch, dass das Reservoir außerhalb des Impellergehäu ses und gegebenenfalls vom dem Impellergehäuse beabstandet an geordnet ist und dass der Gasstrom durch eine Leitung in den Innenraum des Motorgehäuses geleitet wird.

Möglich ist auch, den Gasstrom durch eine Pumpe anzutreiben. Der Impeller kann zu diesem Zweck zusätzlich oder alternativ zu dem Reservoir eine Pumpe, insbesondere eine Membranpumpe umfassen. Mit der Pumpe können Gas aus dem Reservoir und/oder Luft aus der Umgebung angesaugt werden und unter Überdruck in den Innenraum des Motorgehäuses geleitet werden.

Für den Transport des Gasstroms in den Innenraum des Motorge häuses kann eine Leitung vorgesehen sein, die sich zwischen einer Einlassöffnung und der Auslassöffnung im Inneren des Mo torgehäuses erstreckt. Die Pumpe kann in der Leitung zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet sein, um den Gasstrom durch die Leitung in Richtung der Auslassöffnung anzutreiben. Die Einlassöffnung kann an das Reservoir ange schlossen sein oder frei in die Umgebung münden.

Es kann von Vorteil sein, wenn eine Ansaugöffnung, durch die Luft aus der Umgebung angesaugt wird, von dem Impellergehäuse beabstandet ist. Besteht beispielsweise ein Risiko, dass der Impeller im Einsatz kurzzeitig in Wasser eingetaucht wird, so kann die Einlassöffnung in einer Position angeordnet werden, aus der trotz des eingetauchten Impellers noch Luft angesaugt werden kann. Der Abstand zwischen der Ansaugöffnung und dem Impellergehäuse kann mindestens doppelt so groß sein, vorzugs weise mindestens fünfmal so groß sein, weiter vorzugsweise mindestens zehnmal so groß sein wie der Durchmesser des Impel lerrotors. Die Ansaugöffnung kann eine Position haben, die be zogen auf die Richtung der Schwerkraft oberhalb des Impellers angeordnet ist.

Der Impeller kann einen Stator umfassen, der das Motorgehäuse relativ zu dem Impellergehäuse hält. Im Inneren des Stators kann sich eine Leitung erstrecken, durch die der Gasstrom zum Erzeugen des Überdrucks von außerhalb des Impellergehäuses zu geführt wird.

Der Überdruck im Motorgehäuse hängt von den am Dichtungsspalt herrschenden Umgebungsbedingungen ab. Der Überdruck kann bei spielsweise um 0,5 mbar bis 20 mbar, vorzugsweise ein mbar bis 10 mbar höher sein als Atmosphärendruck, wenn am Dichtungs- spaltsatmosphärendruck anliegt. Der Überdruck kann beispiels weise um 20 mbar bis 500 mbar, vorzugsweise 50 mbar bis 100 mbar höher sein als Atmosphärendruck, wenn der Dichtspalt 0,5 m in Wasser eingetaucht ist.

Der Impeller kann so betrieben werden, dass der Überdruck im Motorgehäuse anliegt, wenn auch der Impeller in Betrieb ist, also der Impellerrotor des Impellers sich dreht. Eine solche Betriebsweise kann beispielsweise zweckmäßig sein, um zu ver hindern, dass durch den Impeller aufgewirbelter Staub in den Innenraum des Motorgehäuses eindringen kann. In dieser Be triebsweise kann mit dem Ausschalten des Impellers auch der Überdruck im Innenraum des Motorgehäuses aufgegeben werden. Aufgeben des Überdrucks bedeutet, dass die Pumpe ausgeschaltet wird und/oder die Verbindung zu einem unter Überdruck stehen- den Reservoir unterbrochen wird, so dass der Überdruck sich abbaut.

Möglich ist auch, den Überdruck im Motorgehäuse unabhängig vom Betrieb des Impellerrotors zu steuern. Es kann einen Zustand geben, in dem der Impellerrotor in Betrieb ist, während kein Überdruck im Innenraum des Motorgehäuses anliegt. Es kann einen Zustand geben, in dem der Impellerrotor nicht in Betrieb ist, während ein Überdruck im Innenraum des Gehäuses anliegt.

Das Anlegen des Überdrucks im Innenraum des Motorgehäuses kann in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen gesteuert werden. Es kann ein Sensor vorgesehen sein, der auf Umgebungsbedingun gen reagiert und mit dem das Anlegen des Überdrucks angesteu ert wird. Beispielweise kann der Sensor auf Wasser reagieren, so dass der Überdruck automatisch angelegt wird, wenn der Im peller in Wasser eingetaucht wird.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Anlegen des Über drucks im Innenraum in Abhängigkeit von Parametern innerhalb des Motorgehäuses gesteuert werden. Herrscht beispielsweise eine hohe Luftfeuchtigkeit im Inneren des Motorgehäuses, so kann der Überdruck angelegt werden, um den Innenraum des Mo torgehäuses zu trocknen.

Der Impeller kann eine Steuereinheit umfassen, mit dem das An legen des Überdrucks gesteuert wird. Das Anliegen des Über drucks kann in Abhängigkeit von Sensordaten und/oder nach festgelegten Programmen erfolgen. Beispielsweise könnte die Steuereinheit vorgeben, dass der Überdruck nach Deaktivieren des Impellerrotors für eine vorgegebene Zeitspanne aufrechter halten bleibt, um zu verhindern, dass durch Abkühlen des Mo tors ein Unterdrück im Motorgehäuse entsteht, durch den Feuch tigkeit angesaugt wird. Die Erfindung betrifft außerdem einen Impeller mit einem Im pellergehäuse und einem in dem Impellergehäuse angeordneten Motorgehäuse. In einem Innenraum des Motorgehäuses ist ein Mo tor angeordnet, wobei mit dem Motor ein Impellerrotor ange trieben wird, um einen Luftstrom entlang eines zwischen dem Impellergehäuse und dem Motorgehäuse eingeschlossenen Ringraums zu erzeugen. Im Innenraum des Motorgehäuses liegt ein Überdruck an, so dass durch einen zwischen der Motorwelle und dem Motorgehäuse angeordneten Dichtspalt hindurch ein Leckfluss erzeugt wird, der vom Innenraum des Motorgehäuses nach außen gerichtet ist.

Der Impeller kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrie ben sind. Das Verfahren kann mit weiteren Merkmalen fortgebil det werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Impel lers beschrieben sind.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beige fügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen bei spielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Impeller;

Fig. 2: eine schematische Schnittdarstellung des Impel- lers aus Fig. 1;

Fig. 3: ein Detail des Impellers aus Fig. 1 in vergrößer ter Darstellung;

Fig. 4: eine Komponente des Impellers aus Fig. 1 in ver größerter Darstellung;

Fig. 5: eine alternative Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Impellers; Fig. 6: eine schematische Darstellung eines erfindungsge mäßen Impellers;

Fig. 7: die Ansicht gemäß Fig. 6 bei einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Impel lers.

Ein erfindungsgemäßer Impeller umfasst gemäß Fig. 2 einen Im pellerrotor 14, der in einem Impellergehäuse 15 angeordnet ist. Ein Elektromotor 16 treibt eine Motorwelle 17 an, so dass der mit der Motorwelle 17 verbundene Impellerrotor 14 in Dre hung versetzt wird. Der Motor 16 ist in einem Motorgehäuse 19 gehalten, das im Innenraum des Impellergehäuses 15 angeordnet ist.

In einem Ringraum 31, der radial außerhalb des Motorgehäuses 19 und radial innerhalb des Impellergehäuses 15 eingeschlossen ist, ist eine Mehrzahl von Statoren 20 ausgebildet, mit denen das Motorgehäuse 19 relativ zu dem Impellergehäuse 15 in Posi tion gehalten wird. Der Impellerrotor 14 umfasst eine Mehrzahl von Rotorblättern 21, die an einem stromaufwärts gelegenen En de des Ringraums 31 umlaufen. Durch die Drehung des Impeller rotors 14 wird ein Luftstrom erzeugt, der sich ausgehend von dem Impellerrotor 14 durch den Ringraum 31 hindurch bis zum entgegengesetzten, stromabwärts gelegenen Ende des Impellers erstreckt. Das stromaufwärts gelegene Ende ist das vordere En de des Impellers, das stromabwärts gelegene Ende ist das hin tere Ende 30 des Impellers.

Das vordere Ende 28 des Impellergehäuses 15 ist weiter strom aufwärts gelegen als das vordere Ende 22 des Motorgehäuses 19. Das Impellergehäuse 15 umgibt den stromaufwärts des Motorge häuses 19 angeordneten Impellerrotor 14, so dass der Impeller rotor sich im Innenraum des Impellergehäuses 15 dreht. Das hintere Ende des Motorgehäuses 19 ist weiter stromabwärts ge legen als das hintere Ende des Impellergehäuses 15. Das Motor gehäuse 19 umfasst auf diese Weise einen hinteren Abschnitt, der nach hinten über das Impellergehäuse 15 hinausragt. Auf der Außenseite des Motorgehäuses 19 sind Kühlrippen 21 ausgebildet, die sich in Längsrichtung zwischen dem vorderen Ende 22 und dem hinteren Ende 23 des Motorgehäuses erstrecken. In Fig. 2 sind die Kühlrippen 21 nur schematisch angedeutet. Der Luftstrom in dem Ringraum 31 überstreicht die Oberfläche der Kühlrippen 21 und führt Wärme von Kühlrippen 21 ab. Die im Betrieb des Impellers vom Motor abgegebene Wärme breitet sich durch das Motorgehäuse 19 hindurch zu den Kühlrippen 21 aus und wird dort von dem Luftstrom aufgenommen.

Die Motorwelle 17 ist mit einem ersten Lager 32 und einem zweiten Lager 33 gegenüber dem Motorgehäuse 19 gelagert, wobei das zweite Lager 33 als Hauptlager 33 bezeichnet wird. Das Hauptlager 33 ist in einer Lageraufnahme 34 des Motorgehäuses 19 gehalten. Zwischen dem Hauptlager 33 und einer vorderen Wand 35 des Motorgehäuses 19 ist ein vorderer Hohlraum 36 ein- geschlossen. Der zwischen dem ersten Lager 32 und dem Hauptla ger 33 eingeschlossene Abschnitt des Motorgehäuses 19 wird als Hauptraum 38 des Motorgehäuses 19 bezeichnet. Die vordere Wand 35 des Motorgehäuses 19 ist nahe an die Motorwelle 17 herange führt, so dass zwischen dem Motorgehäuse 19 und der Motorwelle 17 ein Dichtspalt 37 eingeschlossen ist.

Wenn im Innenraum des Motorgehäuses 19 ein Überdruck anliegt, so wird ein Gasstrom erzeugt, der durch den Dichtspalt 37 hin durch nach außen führt und ein Eindringen von Verunreinigungen verhindert . In Fig. 3 ist der Bereich des Hauptlagers 33 des Impellers aus Fig. 1 in einer vergrößerten Schnittdarstellung gezeigt. In dem Motorgehäuse ist eine Öffnung 39 ausgebildet, durch die die Motorwelle 17 hindurchgeführt ist. Der Umfang der Öffnung 39 entspricht dem Umfang des Dichtspalts 37.

Das Hauptlager 33 ist in einer Lageraufnahme 34 gehalten, die gemäß Fig. 4 in der vorderen Wand 35 des Motorgehäuses 19 an geordnet ist. Die Lageaufnahme 34 hat drei über den Rand ver teilte Ausnehmungen 40, so dass innerhalb der Ausnehmungen 40 ein Freiraum zwischen dem Motorgehäuse und dem kreisrunden Um fang des Hauptlagers 33 bleibt. Mit dem Freiraum wird ein Aus gleichskanal 41 geschaffen zwischen dem Hauptraum 38 und dem vorderen Hohlraum 36 des Motorgehäuses 19. Ein im Hauptraum 38 anliegender Überdruck pflanzt sich durch den Ausgleichskanal 41 hindurch fort bis in den vorderen Hohlraum 36, so dass ein kontinuierlicher Luftstrom durch den Dichtspalt 37 hindurch nach außen angetrieben wird. Das Hauptlager ist mit einer Ab deckung 29 versehen, so dass der Luftstrom nicht durch das Hauptlager 33 hindurchtritt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist im Innenraum des Mo torgehäuses 19 eine unter Überdruck stehende Gaspatrone 42 an geordnet, die über eine Leitung 43 mit einem Ventil 44 verbun den ist. Wenn das Ventil 44 im geöffneten Zustand ist, tritt das Gas aus der Gaspatrone 42 über eine Austrittsöffnung 46 der Leitung 43 aus und erzeugt den Überdruck im Innenraum des Motorgehäuses 19. Eine Steuereinheit 45 steuert das Ventil 44 an, so dass abhängig vom Betriebszustand des Impellers das Ventil 44 geöffnet bzw. geschlossen wird.

In Fig. 7 ist die Leitung 43 zum Zuführen des Gasstroms durch den Ringraum 31 hindurch nach außen geführt bis zu einer An saugöffnung 47, die frei in der Umgebung mündet. Mit einer Membranpumpe 48 wird an der Ansaugöffnung 47 Luft angesaugt und durch die Leitung 43 zur Austrittsöffnung 46 gefördert, um einen Überdruck im Innenraum des Motorgehäuses 19 zu erzeugen. Die Steuereinheit 44 steuert die Membranpumpe 48 in Abhängig- keit von einem Sensor 49 an, der Messwerte über Umgebungsbe dingungen liefert.

Gemäß Fig. 5 ist die Leitung 43 im Bereich des Ringraums 31 durch den Innenraum eines Stators 20 hindurch geführt. Die Leitung 43 kann auf diese Weise den Ringraum 31 passieren, oh- ne den mit dem Impellerrotor 14 erzeugten Luftstrom zu beein trächtigen .