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Patent Searching and Data


Title:
AIR DELIVERY DEVICE WITH AXIAL FORCE MEASUREMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/198067
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an air delivery device (1) having one or more rotatable air delivery elements (2) which are driven by a motor and are connected to a shaft (3) mounted via at least one roller bearing (4), wherein a rotation of the air delivery element (2) exerts an axial force on the shaft (3) and transmits it to the at least one roller bearing (4), and having an electronic force measurement sensor (5) which is operatively connected to the at least one roller bearing (4) or to the shaft (3) and is designed to measure the axial force acting on the at least one roller bearing (4) or the shaft (3) through the force measurement sensor (5) and to transmit it as an electronic measurement signal (7) to a control unit (6), wherein the control unit (6) is designed to electronically evaluate the measurement signal (7), and wherein a rotational speed of the air delivery element (2) can be controlled on the basis of the electronic measurement signal (7) from the force measurement sensor (5) by controlling the motor.

Inventors:
DRUSCHEL ROBERT (DE)
SIEGER TOBIAS (DE)
LAUFER WOLFGANG (DE)
SCHULDE ARNOLD (DE)
MÜLLER MARTIN (DE)
RUPERTUS UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/057929
Publication Date:
October 07, 2021
Filing Date:
March 26, 2021
Export Citation:
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Assignee:
EBM PAPST ST GEORGEN GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F04D27/00; B64C11/46; F04D29/059
Attorney, Agent or Firm:
PETER, Julian (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Luftfördervorrichtung (1) mit einem oder mehreren durch einen Motor angetriebenen rotierbaren Luftförderelementen (2), das mit einer über mindestens ein Wälzlager (4) gelagerten Welle (3) verbunden ist, wobei eine Rotation des jeweiligen Luftförderelements (2) eine Axialkraft auf die Welle (3) ausübt und auf das mindestens eine Wälzlager (4) überträgt, und mit einem elektronischen Kraftmesssensor (5), der in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Wälzlager (4) oder der Welle (3) steht und ausgebildet ist, die an dem mindestens einen Wälzlager (4) oder der Welle (3) wirkende Axialkraft durch den Kraftmesssensor (5) zu messen und als elektronisches Messsignal (7) an ein Steuergerät (6) zu übertragen, wobei das Steuergerät (6) ausgebildet ist, das Messsignal (7) elektronisch auszuwerten, und wobei eine Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements (2) in Abhängigkeit von dem elektronischen Messsignal (7) des Kraftmesssensors (5) durch Regelung des Motors regelbar ist.

2. Luftfördervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wälzlager (4) unmittelbar an dem Kraftmesssensor (5) anliegend angeordnet ist.

3. Luftfördervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wälzlager (4) mittelbar über ein Druckstück (8) an dem Kraftmesssensor (5) anliegend angeordnet ist.

4. Luftfördervorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördervorrichtung (1) ein Gehäuse (9) aufweist, in dem das mindestens eine Wälzlager (4) positionsfest angeordnet ist.

5. Luftfördervorrichtung (1) nach dem vorigen Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass an dem Gehäuse (9) ein Fixierelement (10) in Form einer Fixierscheibe oder einem Fixierring vorgesehen ist, auf dem der Kraftmesssensor (5) angeordnet ist.

6. Luftfördervorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördervorrichtung (1) eine erste Feder

(11) aufweist, welche das Luftförderelement (2) gegenüber einem Wälzlager (4) verspannt.

7. Luftfördervorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wälzlager (4) vorgesehen sind, welche die Welle (3) lagern.

8. Luftfördervorrichtung (1) nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördervorrichtung (1) eine zweite Feder

(12) aufweist, welche die zwei Wälzlager (4) für einen spielfreien betrieb verspannt.

9. Luftfördervorrichtung nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass eine von der zweiten Feder (12) erzeugte axiale Federkraft stets um ein Vielfaches größer ist als eine von der ersten Feder erzeugte axiale Federkraft.

10. Luftfördervorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Welle (3) ein Sicherungsring (13) angeordnet ist, an dem das Wälzlager (4) axial abstützend angeordnet ist.

11. Luftfördervorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche 4 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (9) einstückig mindestens ein Absatz (17) ausgebildet ist, an dem sich mindestens eines der Wälzlager (4) unmittelbar axial abstützt.

12. Luftfördervorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Luftförderelement (2) unmittelbar mit der Wel le (3) verbunden ist.

13. Luftfördervorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftförderelement (2) als Gebläserad oder als Propeller ausgebildet ist.

14.Luftfördervorrichtung nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördervorrichtung eine Vielzahl von Luftförderelementen (2) umfasst, die als Propeller eines Flugkörpers ausgebildet sind, wobei in dem Steuergerät (6) Referenzwerte für das Mess- Signal (7) des jeweiligen Luftförderelements (2) hinterlegt sind, die einer axialen Kraft des jeweiligen Luftförderelements (2) auf die entsprechende Welle (3) entsprechen, bei der eine Rotationsgeschwindigkeit des jeweiligen Luftförderelements (2) einen stabilen Flug des Flugkörpers erzeugt, und wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements (2) mittels des Steuergeräts (6) in Abhängigkeit von dem elektronischen esssignal (7) an die dem jeweiligen Referenzwert entsprechende Rotationsgeschwindigkeit anpassbar ist.

Description:
Luftfördervorrichtung mit Axialkraftmessung

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Luftfördervorrichtung mit einem oder mehreren durch einen Motor angetriebenen rotierbaren Luftförderelementen, dessen im Betrieb erzeugte Axialkraft gemessen und zur Regelung einer Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements genutzt wird. Erfindungsgemäße Luftfördervorrichtungen betreffen insbesondere Gebläse, Ventilatoren und Flugkörper, welche Propeller nutzen, beispielsweise Drohnen oder Flugtaxis. Insbesondere bei der Anwendung der Luftfördervorrichtung als Flugkörper mit einem Propeller für Drohnen oder Flugtaxis ist die Gewährleistung einer Flugstabilität aufgrund von Druckschwankungen oder eines Druckabfalls problematisch. Nachteilig an bekannten Lösungen ist, dass diese für eine kontinuierliche bzw. automatische Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements für eine Anwendung als Flugkörper ungeeignet sind, da sie beispielsweise ein zu großes Gewicht aufweisen oder zu komplex und teuer sind.

Diese Luftfördervorrichtungen nutzen als Luftförderelemente Lüfterräder mit Lüfterradschaufeln oder Propeller mit Propellerschaufeln, durch die im Betrieb eine Axialkraft erzeugt wird. Diese Axialkraft ist abhängig von dem Umgebungsdruck, so dass auch Veränderungen im Umgebungsdruck Auswirkungen auf die im Betrieb erzeugte Axialkraft haben.

Auf dem vorstehenden technischen Effekt basiert die nachfolgend beschriebene Offenbarung.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10206679 C1 ist eine Vorrichtung zum Messen von Axialkräften auf Wellen oder Achsen unter Nutzung von Dehnmessstreifen bekannt. Derartige Lösungen sind für Luftfördervorrichtungen nicht anwendbar, da die erzeugten und zu verarbeitenden Kräfte zur gering sind.

Andere Lösungen nutzen Sensoren zur Messung des von Lüfterrädern erzeugten Differenzdrucks zwischen der Saug- und der Blasseite von Ventilatoren. Hierbei ist jedoch die Anordnung der Sensoren aufwändig und problematisch. Zudem sind derartige Sensoren sehr teuer.

Ferner werden im Stand der Technik Anemometer zur Bestimmung des Volumenstroms eines Gebläses eingesetzt. Dies funktioniert jedoch erst ab einer gewissen Baugröße der Gebläse.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine größenunabhängige Luftfördervorrichtung bereitzustellen, bei der kostengünstig der Volumen- ström messbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird eine Luftfördervorrichtung mit einem durch einen Motor angetriebenen rotierbaren Luftförderelement, das mit einer über mindestens ein Wälzlager gelagerten Welle verbunden ist, vorgeschlagen. Dabei übt eine Rotation des Luftförderelements eine Axialkraft auf die Welle aus und überträgt die Axialkraft auf das mindestens eine Wälzlager. Ferner weist die Luftfördervorrichtung einen elektronischen Kraftmesssensor auf, der in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Wälzlager oder der Welle steht und ausgebildet ist, die an dem mindestens einen Wälzlager oder der Welle wirkende Axialkraft durch den Kraftmesssensor zu messen und als elektronisches Messsignal an ein Steuergerät zu übertragen. Das Steuergerät ist ausgebildet, das Messsignal elektronisch auszuwerten. Darüber hinaus ist eine Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements in Abhängigkeit von dem elektronischen Messsignal des Kraftmesssensors durch Regelung des Motors regelbar.

Vorteilhaft daran ist, dass mit einem geringen technischen Aufwand eine Luftfördervorrichtung bereitgestellt wird, die bei sehr geringen Kräften und kleinen Abmessungen kostengünstig umsetzbar ist. Im Förderbetrieb des Luftförderelements entsteht je nach Förderrichtung der Luft eine axiale Kraft, die über die Welle auf das Wälzlager wirkt und bei jeder Drehzahl proportional zu dem vorliegenden externen Gegendruck der Umgebung ist. Eine Veränderung der externen Druckverhältnisse wirkt sich auf den Volumenstrom der Luftfördervorrichtung aus. Wird der Gegendruck größer, dann wird der Volumenstrom der Luftfördervorrichtung kleiner und gleichzeitig die auf die Welle wirkende axiale Kraft größer. Entsprechend wird der Volumenstrom größer und die axiale Kraft an der Welle kleiner, wenn der Gegendruck der Umgebung kleiner wird. Daraus resultiert ein Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom und der auf die Welle wirkenden axialen Kraft. Änderungen der axialen Kraft an der Welle werden direkt oder über das entsprechende Wälzlager mit dem elektronischen Kraftmesssensor erfasst. Demzufolge wird die resultierende Kraft auf den Sensor je nach Förderrichtung größer oder kleiner. Diese gemessenen Änderungen der resultierenden Kraft können von dem Steuergerät elektronisch ausgewertet und zur Regelung des Lüfters verwendet werden. Auf diese Weise ist der Volumenstrom der Luftfördervorrichtung anhand der Axialkraft des Luftförderelements auf die Welle regelbar. Entsprechend ist ein konstanter Volumenstrom bei sich ändernden externen Druckverhältnissen durch eine Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements bzw. der Lüfterdrehzahl regelbar. Dabei ist günstig, dass sämtliche Komponenten hinsichtlich ihres Bauraums in großem Maße dimensionierbar sind und auf diese Weise eine größenunabhängige Luftfördervorrichtung bereitgestellt ist, bei der der Volumenstrom messbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das mindestens eine Wälzlager unmittelbar an dem Kraftmesssensor anliegend angeordnet ist. Dadurch wird eine auf das Wälzlager resultierende Kraft direkt auf den Kraftmesssensor übertragen, wodurch die Messgenauigkeit gesteigert und der benötigte Bauraum der Luftfördervorrichtung gering gehalten ist.

In einer alternativen Ausführung der Luftfördervorrichtung ist ferner vorgesehen, dass das mindestens eine Wälzlager mittelbar über ein Druckstück an dem Kraftmesssensor anliegend angeordnet ist. Das Druckstück überträgt und verteilt die Kraft gleichmäßig. Vorteilhaft daran ist, dass das Druckstück an die Geometrie und den Aufbau der Luftfördervorrichtung anpassbar ist und dadurch der Kraftmesssensor an einer geeigneten Position angeordnet werden kann, ohne dass eine grundlegende Änderung der Konstruktion der Luftfördervorrichtung nötig ist. Vorzugweise ist die Luftfördervorrichtung derart ausgebildet, dass die Luftfördervorrichtung ein Gehäuse, insbesondere ein Lüftergehäuse, aufweist, in dem das mindestens eine Wälzlager positionsfest angeordnet ist. Vorteilhaft an dem Gehäuse ist, dass die Komponenten der Luftfördervorrichtung darin aufnehmbar und befestigbar sind. Dadurch werden die resultierenden Kräfte optimal übertragen und die Komponenten sind zueinander positionierbar. Ferner schützt das Gehäuse die Komponenten vor Fremdkörpern, die eine Funktion bzw. einen Betrieb der Luftfördervorrichtung negativ beeinträchtigen.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Luftfördervorrichtung ist vorgesehen, dass an dem Gehäuse ein Fixierelement in Form einer Fixierscheibe oder einem Fixierring vorgesehen ist, auf dem der Kraftmesssensor angeordnet ist. Das Fixierelement ist positionsfest an dem Gehäuse fixiert und dementsprechend auch der Kraftmesssensor. Auf diese Weise bewirkt eine aus der Rotation des Luftförderelements resultierende Axialkraft auf die Welle und das mindestens eine Wälzlager eine Positionsveränderung dieser Komponenten hinsichtlich des Kraftmesssensors, wodurch eine durch den Sensor messbare Kraft auf diesen wirkt. Als Fixierelement kann beispielsweise eine Anlageschulter dienen.

Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der die Luftfördervorrichtung eine ers te Feder aufweist, welche das Luftförderelement gegenüber einem Wälzlager verspannt. Die Vorspannkraft der ersten Feder bewirkt einen spielfreien Betrieb der Wälzlager hinsichtlich des Luftförderelements und der Welle. Außerdem wirkt dadurch die resultierende axiale Kraft neben der Welle auch über die erste Feder auf das Wälzlager. Auf diese Weise ist die Kraftübertragung verbessert und bei jeder Drehzahl proportional zu dem vorliegenden externen Gegendruck der Umgebung der Luftfördervorrichtung.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftför- dervorrichtung mindestens zwei Wälzlager umfasst, welche die Welle lagern. Aufgrund der beiden Wälzlager ist die Lagerung hinsichtlich des Führens der rotierenden Komponenten bzw. der Welle und des Luftförderelements und des Einleitens der durch die Betriebslast resultierenden Kräfte in die umge- benden Komponenten bzw. den Kraftmesssensor verbessert.

In einerweiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Luftfördervorrichtung eine zweite Feder aufweist, welche die zwei Wälzlager für einen spielfreien betrieb verspannt. Dadurch werden die Wälzlager mit einer Vorspannkraft der zweiten Feder in der vorgesehenen Positi- on gehalten. Ferner ist der Sensor mittelbar über die Feder, das Wälzlager und gegebenenfalls ein Druckstück mit der Vorspannkraft der zweiten Feder vorgespannt. Somit können Änderungen der axialen Kraft an der Welle bzw. dem mindestens einen Wälzlager von dem Kraftmesssensor mittels einer Änderung der auf den Sensor wirkenden Vorspannkraft der zweiten Feder bestimmt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine von der zweiten Feder erzeugte axiale Federkraft stets um ein Vielfaches, beispielsweise um mindestens das 5-fache, größer ist als eine von der ersten Feder erzeugte axiale Federkraft. Durch die sehr hohe Vorspannkraft der zweiten Feder wird eine mittelbare oder unmittelbare Übertragung der resultierenden Kraft auf den Kraftmesssensor direkter, da die zweite Feder die geringe resultierende axiale Kraft aufgrund ihrer Federstärke nicht wesentlich aufnimmt, sondern nahezu geradlinig bzw. direkt proportional weiterleitet. Eine geringere Vorspannkraft der ersten Feder ist hingegen für einen spielfreien Betrieb der Wälzlager ausreichend. Ferner genügt für die mittelbare Übertragung der resultierenden axialen Kraft von dem Luftförderelement in den Kraftmesssensor eine geringere Vorspannkraft aus, da ein großer Teil der axialen Kraft über die Welle geleitet wird. Darüber hinaus ist eine Ausführungsvariante günstig, bei der die Welle einen Sicherungsring umfasst, an dem das Wälzlager axial abstützend angeordnet ist. Vorteilhaft an dem Sicherungsring ist, dass dieser einen Freiheitsgrad der Welle hinsichtlich des mindestens einen Wälzlagers beschränkt. Dadurch kann ein geeignetes Lagerungskonzept der Welle umgesetzt und die Kraft unmittelbar von der Welle auf das Wälzlager übertragen werden.

In einer Weiterbildung der Luftfördervorrichtung ist ferner vorgesehen, dass an dem Gehäuse einstückig mindestens ein Absatz ausgebildet ist, an dem sich mindestens eines der Wälzlager unmittelbar axial abstützt. Dabei ist günstig, dass das mindestens eine Wälzlager in dem Gehäuse der Luftfördervorrichtung axial mittels der zweiten Feder und dem Absatz mit der Vorspannkraft der zweiten Feder in Position gehalten ist.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Luftförderelement unmittelbar mit der Welle verbunden ist. Vorteilhaft daran ist, dass die resultierende axiale Kraft von dem Luftförderelement direkt auf die Welle übertragen wird, wodurch die Messung der axialen Kraft mittels des Kraftmesssensors genauer ist.

Die erfindungsgemäße Luftfördervorrichtung ist in einer Ausführungsvariante ausgebildet, dass das Luftförderelement als Gebläserad oder als Propeller ausgebildet ist. Dadurch ist die Luftfördereinrichtung an den entsprechenden Anwendungsfall angepasst. Auf der einen Seite kann beispielsweise die Vo lumenstromregelung eines Lüfters umgesetzt werden und auf der anderen Seite ist beispielsweise die Stabilisierung von Flugdrohnen, Flugtaxis bzw. Quadrokoptern durch eine Regelung der Schubkraft an den einzelnen Pro- pellern möglich.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftfördervorrichtung eine Vielzahl von Luftförderelementen umfasst, die als Propeller eines Flugkörpers ausgebildet sind. Ferner sind in dem Steuer- gerät Referenzwerte für das Messsignal des jeweiligen Lüftförderelements hinterlegt, die einer axialen Kraft des jeweiligen Luftförderelements auf die entsprechende Welle entsprechen, bei der eine Rotationsgeschwindigkeit des jeweiligen Luftförderelements einen stabilen Flug des Flugkörpers erzeugt. Die Rotationsgeschwindigkeit des Luftförderelements ist mittels des Steuergeräts in Abhängigkeit von dem elektronischen Messsignal an die dem jeweiligen Referenzwert entsprechende Rotationsgeschwindigkeit anpassbar.

Vorteilhaft daran ist, dass die Stabilisierung des Flugkörpers, wie beispielsweise von Flugdrohnen oder Flugtaxis, durch eine Regelung der Schubkraft an den einzelnen Propellern optimiert ist. Da die Drehzahl des jeweiligen Luftförderelements proportional zu dem vorliegenden externen Gegendruck der Umgebung ist, wird das Luftförderelement aufgrund von Druckschwankungen oder eines Druckabfalls teilweise mit einer Rotationsgeschwindigkeit betrieben, bei der entsprechend der veränderten externen Druckverhältnisse kein stabiler Flug des Flugkörpers möglich ist. Die Referenzwerte umfassen Soll-Werte für die Rotationsgeschwindigkeit des jeweiligen Luftförderelements, die der auf die Welle wirkenden Axialkraft entsprechen, bei der mit den aktuellen externen Druckverhältnissen ein stabiler Flug gewährleistet ist. Das jeweilige Luftförderelement ist individuell regelbar und das Messsignal mittels einer Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit des jeweiligen Luftförderelements durch das Steuergeräts an den Referenzwert anpassbar. Folglich wird das jeweilige Luftförderelement nach der Anpassung durch das Steuergerät mit der für die vorliegenden externen Druckverhältnisse optimalen Rotationsgeschwindigkeit betrieben und die Stabilisierung des Flugkörpers ist verbessert.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Luftfördervorrichtung in einer ersten Ausführungsvariante,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der Luft- fördervorrichtung,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Luftfördervorrichtung und

Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Luftfördervorrichtung. In Figur 1 ist eine Schnittansicht einer Luftfördervorrichtung 1 mit einem durch einen Motor angetriebenen rotierbaren Luftförderelement 2, das als Gebläserad 2 ausgebildet und mit einer über zwei Wälzlager 4 gelagerten Welle 3 verbunden ist, und einem Kraftmesssensor 5 dargestellt. Das schematisch gezeigte Gebläserad 2 ist über die mit ihr fest verbundene Welle 3 in den Wälzlagern 4, die als Kugelrollenlager ausgebildet sind, drehbar geführt und über eine erste Feder 11 und einen Sicherungsring 13 axial in Position gehalten. Die erste Feder 11 sorgt dabei durch eine Vorspannkraft für einen spielfreien Betrieb der Wälzlager 4. Die beiden Wälzlager 4 sind an einer Innenwand des Gehäuses 9 radial passgenau geführt und sind axial durch eine zweite Feder 12, ein Druckstück 8 und ein Fixierelement 10 mit einer Vorspannkraft in Position gehalten. Eines der beiden Wälzlager 4 liegt dabei mit dem Außenring an einer durch das Gehäuse 9 ausgebildeten Schulter 14 an und das andere Wälzlager 4 steht durch den Außenring mit dem Druckstück 8 in Kontakt. Das Druckstück 8 weist an der Außenkante einen Vorsprung 15 auf, der sich entlang der Innenwand des Gehäuses 9 erstreckt und den Außenring des Wälzlagers 4 kontaktiert. Ferner ist das Druckstück 8 in axialer Richtung an der Innenwand des Gehäuses 9 verschiebbar und weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Zwischen den beiden Wälzlager 4 ist die zweite Feder 12 angeordnet, die mit der Vorspannkraft deren Außenringe gegen die Schulter 14 des Gehäuses 9 bzw. das Druckstück 8 drückt.

Das in Figur 1 dargestellte Fixierelement 10 ist eine Fixierscheibe, die an einem axialen Endbereich der Innenwand des Gehäuses 9 angeordnet ist und eine für die Montage vorgesehene Gehäuseöffnung verschließt. Ferner ist die Fixierscheibe 10 zur Aufnahme der resultierenden axialen Kräfte der Luftfördervorrichtung 1 an der Innenwand des Gehäuses 9 befestigt. Zwischen dem Druckstück 8 und der Fixierscheibe 10 befindet sich ein flacher, ringförmiger oder scheibenförmiger Kraftmesssensor 5.

Eine Rotation des Gebläserads 2 übt eine Axialkraft auf die Welle 3 aus, die auf die beiden Wälzlager 4 übertragen wird. Für eine möglichst vorteilhafte Übertragung der axialen Kräfte ist eine von der zweiten Feder 12 erzeugte axiale Federkraft stets um ein Vielfaches größer als eine von der ersten Fe- der 11 erzeugte axiale Federkraft. Dadurch wird eine mittelbare oder unmittelbare Übertragung der resultierenden Kraft auf den Kraftmesssensor 5 direkter, da die zweite Feder 12 die geringe resultierende axiale Kraft aufgrund ihrer Federstärke nicht wesentlich aufnimmt, sondern nahezu geradlinig bzw. direkt proportional weiterleitet. Im Lüftungsbetrieb fördert das Gebläserad 2 der Luftfördervorrichtung 1 die Luft und dabei entsteht je nach Förderrichtung eine axiale Kraft, die über die Welle 3 und die erste Feder 11 auf ein Wälzlager 4 bzw. über den Sicherungsring 13 auf das zweite Wälzlager 4 wirkt und über den gesamten Drehzahlbereich der Luftfördervorrichtung 1 proportional zu dem vorliegenden externen Gegendruck der Umgebung ist. Wenn sich die Drehzahl des Gebläserads 2 oder die externen Druckverhältnisse verändern, wirkt sich dies auf das Fördervolumen aus. Wird der Gegendruck größer, dann wird der Volumenstrom kleiner und gleichzeitig die axiale Kraft an der Welle 3 größer. Wird der Gegendruck kleiner, dann wird der Volumenstrom größer und gleichzeitig die axiale Kraft an der Welle 3 kleiner. Bei einer Erhöhung der Drehzahl des Gebläserads 2 verändert sich die axiale Kraft entsprechend. Daraus ergibt sich ein Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom und der axialen Kraft an der Welle 3. Der Kraftmesssensor 5 ist über die zweite Feder 12, ein Wälzlager 4 und das Druckstück 8 mit der konstanten Kraft der zweiten Feder 12 vorgespannt.

Änderungen der axialen Kraft an der Welle 3 werden über das entsprechende Wälzlager 4 auf die Kraft der zweiten Feder 12 addiert. Entsprechend der Förderrichtung ist die resultierende Kraft größer oder kleiner und die Änderung mit dem Kraftmesssensor 5 ermittelbar. Die gemessenen Änderungen können elektronisch ausgewertet und zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit des Gebläserads 2 verwendet werden. Zu diesem Zweck ist der elektronische Kraftmesssensor 5 ausgebildet, die an dem Wälzlager 4 oder der Welle 3 wirkende Axialkraft zu messen und als elektronisches Messsignal 7 an ein Steuergerät 6 zu übertragen. Darüber hinaus ist das Steuergerät 6 ausgebildet, das Messsignal 7 elektronisch auszuwerten und durch Regelung des das Gebläserad 2 antreibenden Motors ist eine Rotationsgeschwindigkeit des Gebläserads 2 in Abhängigkeit von dem elektronischen Messsignal 7 des Kraftmesssensors 5 regelbar.

Figur 2 zeigt eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der in Figur 1 dargestellten Luftfördervorrichtung 1. Aus diesem Grund wird nachfolgend nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Luftfördervorrichtungen 1 eingegangen.

Die beiden Wälzlager 4 in Figur 2 sind an der Innenwand des Gehäuses 9 radial passgenau geführt und werden axial durch die zweite Feder 12 und das Fixierelement 10 mit einer Vorspannkraft in Position gehalten. Eines der beiden Wälzlager 4 liegt dabei mit dem Außenring an der durch das Gehäuse 9 ausgebildeten Schulter 14 an und das andere Wälzlager 4 steht durch den Außenring unmittelbar anliegend mit dem Kraftmesssensor 5 in Kontakt. Zwischen den beiden Wälzlagern 4 ist die zweite Feder 12 angeordnet, die mit der Vorspannkraft deren Außenringe gegen die Schulter 14 des Gehäuses 9 bzw. den Kraftmesssensor 5 drückt. Der Kraftmesssensor 5 ist flach und ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet.

Das in Figur 2 dargestellte Fixierelement 10 ist ein Fixierring, der in einem axialen Endbereich des Gehäuses 9 angeordnet ist. Der Fixierring 10 steht senkrecht von der Innenwand des Gehäuses 9 hervor und bildet eine Anla- gefläche für den Kraftmesssensor 5 aus. Demzufolge ist der Fixierring 10 zur Aufnahme der resultierenden axialen Kräfte der Luftfördervorrichtung 1 an der Innenwand des Gehäuses 9 befestigt.

In Figur 3 ist eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der in Figur 1 beschriebenen Luftfördervorrichtung 1 dargestellt. Das Gebläserad 2 ist über die rotationsfest verbundene Welle 3 in den beiden Wälzlagern 4 drehbar geführt und ist über die zweite Feder 12, die zwischen dem Innenring des Wälzlagers 4 und dem Sicherungsring 13 angeordnet ist, sowie über das Druckstück 8 und die Fixierscheibe 10 axial in Position gehalten. Die erste Feder 11 sorgt durch die Vorspannkraft für einen spielfreien Betrieb der Wälzlager 4. Ferner sind die Wälzlager 4 in dem Gehäuse 9 radial passgenau geführt und axial durch einen Distanzring 16 zwischen den beiden Wälzlagern 4 und den Fixierung 10 in Position gehalten. Zwischen dem Druckstück 8 und der Fixierscheibe 10 befindet sich ein flacher, ringförmiger oder scheibenförmiger Kraftmesssensor 5. Des Weiteren zeigt Figur 4 eine Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Luftfördervorrichtung 1. Das Gebläserad 2 ist über die rotationsfest unmittelbar verbundene Welle 3 in den beiden Wälzlagern 4 drehbar geführt und wird überden Sicherungsring 13, an dem ein Wälzlager 4 axial abstützend angeordnet ist, axial in Position gehalten. An dem Gehäuse 9 ist einstückig ein Absatz 17 ausgebildet, an dem sich eines der Wälzlager 4 mit seinem Außenring unmittelbar axial abstützt. Die beiden Wälzlager 4 sind in dem Gehäuse 9 radial passgenau geführt und sind axial durch die zweite Feder 12, das Druckstück 8 und den Absatz 17 im Gehäuse 9 mit der Vorspannkraft der zweiten Feder 12 in Position gehalten. Ferner bewirkt die zweite Feder 12 einen spielfreien Betrieb der Wälzlager 4. Das Druckstück 8 der in Figur 4 gezeigten Ausführung ist als ein Druckring ausgebildet. Zwischen einem Außenring eines Wälzlagers 4 und dem Druckring 8 befindet sich ein flacher, scheibenförmiger oder ringförmiger Kraftmesssensor 5, der unmittelbar an dem Wälzlager 4 anliegend angeordnet ist. Alternativ ist der Kraftmesssensor 5 zwischen der zweiten Feder 12 und dem Absatz 17 im Gehäuse 9 oder zwischen dem Absatz 17 im Gehäuse 9 und einem Wälzlager 4 anordenbar. Die gezeigten Ausführungen sind unmittelbar auf Propeller anstelle von

Gebläserädern 2 und eine Anwendung beispielsweise bei Drohnen übertragbar.