DE102004028942B4

DE102004028942B4 - Gebläse für ein elektrisches Gerät sowie zugehöriges Baukastensystem

Info

Publication number: DE102004028942B4
Application number: DE102004028942A
Authority: DE
Inventors: Thomas MÄRLÄNDER
Original assignee: HELLMUT RUCK GmbH
Current assignee: HELLMUT RUCK GmbH
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2024-06-16
Also published as: DE102004028942A1

Abstract

Gebläse für ein elektrisches Gerät, insbesondere zur Absaugung für Fußpflege-, Dentalgeräte oder Geräte für den Einsatz im Kosmetikbereich oder Nail-Designbereich mit einem Gehäuse, in dem wenigstens ein Strömungskanal (11) durch Luftleitelemente (13, 14) begrenzt ist, sowie mit einem in dem Gehäuse drehbar gelagertem Laufrad (15), wobei dem Laufrad (15) in Strömungsrichtung eine Rückführeinheit (17) vorgeschaltet ist, die die zugeführte Luft dem Laufrad (15) radial mit Luftleitelementen (13, 14) etwa mittig zuleitet, und dem mit dem Laufrad (15) in Wirkverbindung stehende Leitschaufeln (18) nachgeschaltet sind, die so geformt sind, dass sich ein weiterer Strömungskanal (12) in Strömungsrichtung vorzugsweise stetig erweitert, bis er in einer zum Laufrad axialen Ableitung in Form von Durchbrüchen (19) endet, die den Übergang zum Eintritt in den Strömungskanal (11) der Rückführeinheit (17) eines bedarfsweise angeschlossenen weiteren Gebläses bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) etwa in den Ecken des im Querschnitt vieleckigen, vorzugsweise quadratischen Leitgehäuses (20) angeordnet...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Gebläse für ein elektrisches Gerät insbesondere zur Absaugung für Fußpflege-, Dentalgeräte oder Geräte für den Einsatz im Kosmetikbereich oder Nail-Designbereich nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein zugehöriges Baukastensystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.
Stand der Technik
Aus der dem Oberbegriff der DE 100 10 077 A1 ist eine Saugeinheit bekannt, die z.B. in Verbindung mit einem Speichelheber im Dentalbereich eingesetzt werden kann. Mehrere kaskadiert, in einem zylindrischen Leitgehäuse angeordnete Laufräder werden von einen Motor angetrieben. Zwischen den Laufrädern sind Distanzhülsen und Distanzstücke beabstandet, die auf der dem Laufrad abgewandten Seite Leiteinheiten aufweisen, die die Luft jeweils zur Innenseite des nächsten Laufrads radial nach innen leiten.
Die US 6244818 B1 beschäftigt sich mit einem Axialgebläse, das in einem viereckigen Gehäuse angeordnet ist. Durch geeignete Stellung der Gebläseschaufeln und der Motorhalterungen können bedarfsweise auch mehrere Gebläse hintereinander in zylindrischen Leitbereichen betrieben werden, ohnen die Ecken des Gehäuses für die Luftströmung zu nutzen.
Gebläse, wie sie z.B. aus der DE 100 20 878 C2 bekannt sind, bestehen üblicherweise aus einem Gehäuse, in dem durch Luftleitelemente Strömungskanäle gebildet sind. In dem Gehäuse ist ein Laufrad drehbar gelagert. Derartige Gebläse bringen je nach Einsatzgebiet Druck oder Unterdruck auf oder dienen auch lediglich zur Kühlung z.B. elektronischer Bauelemente.
Im Bereich der Fußpflegemotoren, bei Dentalgeräten oder bei Geräten für den Einsatz im Kosmetikbereich oder Nail-Designbereich ist es oft erforderlich, einen entsprechenden Unterdruck zur Absaugung aufzubringen. Hierfür ist bisher eine entsprechende Bauhöhe der Gebläse erforderlich, die zudem mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen und Laufgeräuschen arbeiten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes, energiesparendes Gebläse sowie ein Baukastensystem zum Aufbau eines derartigen Gebläses zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Gebläse mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Baukastensystem mit den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst.
Dadurch, dass die Ableitung der Luft durch den Anschlussbereich für den bedarfsweisen Anschluss eines weiteren Gebläses erfolgt, werden die baulichen Voraussetzungen für den Aufbau eines kaskadierbaren Gebläses geschaffen. Es sind keine weiteren Umlenkmittel erforderlich, um die Luft von einem Gebläse einem weiteren zuzuführen. Diese Elemente stören aber auch nicht, wenn das Gebläse nur einstufig betrieben wird. Luftleitelemente sind so vorgesehen, dass der Pumpendrall positiv beeinflusst wird. Ausgehend vom Laufrad wird die Luft in das Leitrad überführt, wobei sich der Strömungskanal stetig aufweitet, so dass der dynamische Druck zum Teil wieder in statischen Druck umgewandet wird. Gelangt die so beeinflusste Luft dann in den Strömungskanal der Zuführeinheit des nächsten Gebläses, weitet sich dieser dort weiter auf. Erst dann wird die Luft wieder dem weiteren Laufrad des nächsten Motors zugeführt. Der in den Ecken des Leitgehäuses zur Verfügung stehende Raum wird ebenfalls dazu benutzt, den dynamischen Druck in statischen Druck zu verwandeln, so dass dieser Raum nicht nutzlos verloren geht, sondern zum energiesparenden und geräuscharmen Aufbau beiträgt. Dadurch lassen sich deutliche Energiereserven freisetzen, so dass mit geringeren Drehzahlen und einem damit verbundenem geringeren Geräuschpegel die entsprechenden Drücke bzw. Unterdrücke bereitgestellt werden können.
Bei einer Ausgestaltung nach den Ansprüchen 3 bis 5 wird ein kompaktes Leitgehäuse geschaffen, das auf der einen Seite die Rückführeinheit und auf der anderen Seite die Leitschaufeln aufweist. Durch gegen den Drall gekrümmten Flächen wird die Luft nochmals dahingehend beeinflusst, dass der Pumpendrall weiter abgebaut wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine teilweise geschnittene, dreidimensionale Ansicht des Gebläses mit Blick auf die Rückführeinheit,
2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Gebläses gemäß 1,
3 eine Draufsicht auf das Leitgehäuse aus Richtung der Rückführeinheit,
4 eine Draufsicht auf das Leitrad,
5 eine Draufsicht auf das Leitgehäuse in Richtung auf die Leitschaufeln und damit in entgegengesetzter Richtung zur Rückführeinheit gemäß 2,
6 eine Draufsicht auf die Trägerplatte für den Motor in Strömungsrichtung,
7 eine Explosionsdarstellung auf das Gebläse mit Strömungsrichtung von unten nach oben,
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Die Figuren zeigen ein Gebläse, dass mit einem Motor 22, insbesondere einem Synchronmotor antreibbar ist und zum Aufbringen von Druck oder Unterdruck oder auch nur zur Erzeugung eines Luftstroms an einem elektrischen Gerät bestimmt ist. Der bevorzugte Einsatz des vorliegenden Gebläses liegt im Bereich der Absaugung insbesondere bei Fußpflege-, Dentalgeräten oder Geräten für den Einsatz im Kosmetikbereich oder Nail-Designbereich.
Das Gebläse besitzt ein Gehäuse, in dem wenigstens ein Strömungskanal 11, 12 durch Luftleitelemente 13, 14 begrenzt ist. In dem Gehäuse ist ein vorzugsweise radial wirkendes Laufrad 15 drehbar gelagert. Das Gebläse ist dafür ausgelegt, mit einem weiteren Gebläse verbunden, bzw. kaskadiert zu werden. Zu diesem Zweck ist im Gehäuse oder genauer gesagt innerhalb der Vertikalprojektion des Gehäuses eine Ableitung zur Ableitung der Luft durch den Anschlussbereich 16 vorgesehen, an dem bedarfsweise ein weiteres Gebläse angeschlossen werden kann. Der Anschlussbereich 16 bildet dabei die Trennebene zwischen mehreren vorzugsweise deckungsgleichen, kaskadierbaren Gebläsen G1. Die Ableitung selbst wird durch Durchbrüche 19 gebildet, die in der Motorträgerplatte 21 vorgesehen sind.
1 zeigt von schräg oben und teilweise geschnitten eine Rückführeinheit 17, die insofern dem Laufrad 15 vorgeschaltet ist. Die Rückführeinheit 17 führt die zugeführte Luft dem Laufrad 15 radial mit Luftleitelementen 13, 14 etwa mittig zu, was insbesondere aus 3 deutlich wird. Die Rückführeinheit dient damit der Fluidrückführung insbesondere von der Vorgängerstufe zum darunterliegenden Laufrad 15.
Die Luftleitelemente 13, 14 sind Teil eines vorzugsweise einstückigen Leitgehäuses 20, dass auf der einen Seite die die Luftleitelemente 13, 14 aufweisende Rückführeinheit 17 und auf der anderen Seite mit dem Laufrad 15 in Wirkverbindung stehende Leitschaufeln 18 aufweist. Die Durchbrüche 19 sind in der Trennebene zur Ableitung und Umlenkung der Luft vorgesehen, wobei diese Trennebene durch die Motorträgerplatte 21 (6) gebildet wird. Legt man die Draufsichten gemäß 3, 4 und 6 übereinander und ordnet die Darstellung gemäß 5, die entgegen der Strömungsrichtung aufgenommen ist, spiegelverkehrt dazu an, ergibt sich ein Strömungsweg, der ausgehend vom Strömungskanal 11 der Rückführeinheit 17 gemäß 1 durch die mittige Öffnung zum Laufrad 15 gelangt. Die Luft wird von dort aus in die Leitschaufeln 18 gemäß 5 gesogen, wobei sie von dort in weitere Strömungskanäle 12 gelangt. Am Ende der Strömungskanäle sind dann die Durchbrüche 19 angeordnet.
Wird das so aufgebaute Gebläse G1 mit einem weiteren Gebläse kaskadiert, dient die Rückführeinheit 17 der Fluidrückführung von der Vorgängerstufe zum Laufrad 15. Die Luftleitelemente 13, 14 sind gemäß 1 und 3 so angeordnet, dass sie im Übergangsbereich zum Laufrad so geformt sind, dass sie die Luft mit einem zur Laufrichtung des Laufrads gegenläufigen Drall beaufschlagen. Gemäß 3 weitet sich zudem der Strömungskanal 11 radial von außen nach innen im Wesentlichen bei vorzugsweise gleichbleibender Höhe auf, so dass das Fluid dort mehr und mehr zur Ruhe kommt und von einem dynamischen zu einem nahezu statischen Druck umgewandelt werden kann. Die Luftleitelemente 13, 14 sind dazu insgesamt gegenläufig zum Drall des Fluids gekrümmt. Dies wird z.B. auch dadurch deutlich, dass im Bereich der Kante 13a (3) die Luftleitelemente mit einer Krümmung enden, wobei eine an den Endbereich der Krümmung angelegte Tangente in Laufrichtung des Laufrads 15 hinter dem Mittelpunkt M des Laufrads zu liegen kommt. Die Luft wird also in eine der Laufrichtung des Laufrads entgegengesetzte Richtung gelenkt, bevor sie über die mittige Öffnung zum Laufrad gelangt.
Das Laufrad selbst hat in Laufrichtung rückwärts gekrümmte Schaufeln 15a und dreht sich damit im Gegenuhrzeigersinn. 5 zeigt die Rückseite des Leitgehäuses, also einen Blick entgegen der Strömungsrichtung des Fluids durch das Gehäuse. Die Fluidbeschleunigung erfolgt von der Öffnung in der Mitte durch das nicht dargestellte Laufrad 15 nach außen in die hier vier Leitschaufeln 18, die das mit dem Pumpendrall behaftete Fluid aufnehmen und durch die vorzugsweise stetige Kanalerweiterung verzögern. Dadurch wandelt sich der dynamische Druck zum Teil bereits hier in statischen Druck um, die Leitschaufeln haben also die Funktion eines Diffusors. Am Ende dieser weiteren Strömungskanäle 12 wird das Fluid durch die entsprechenden Durchbrüche 19 in der Trägerplatte 21 für den Motor 22 in die Rückführeinrichtung 17 einer folgenden Stufe überführt.
Das Leitgehäuse 20 ist im Querschnitt vieleckig, vorzugsweise wie im Ausführungsbeispiel quadratisch. Der in den Ecken zur Verfügung stehende Raum kann wie bereits erläutert dazu genutzt werden, die Strömungskanäle systematisch aufzuweiten, und damit zunächst im weiteren Strömungskanal 12, dann aber auch nach dem Durchbruch 19 im Strömungskanal 11 der Rückführeinheit 17 den dynamischen Druck zumindest teilweise in statischen Druck umzuwandeln, so dass das Fluid bereits mit entsprechendem Druck dem weiteren Gebläse zur Verfügung steht. Die Durchbrüche 19 sind etwa in den Ecken des Leitgehäuses 20 angeordnet, wobei die Außenkanten 20a des Vielecks des Leitgehäuses 20 den weiteren Strömungskanal 12 begrenzen.
Die Trägerplatte 21 für den Motor 22 bildet gemäß 2 den Anschlussbereich 16 für ein weiteres Gebläse. Dennoch kann das raumsparende Gebläse auch einstufig betrieben werden. Bei einem mehrstufigen Betrieb ragt der Motor 22 des einen Gebläses G1 in eine mittige Ausnehmung des Laufrads 15 des weiteren Gebläses hinein, wie insbesondere 2 verdeutlicht. Dadurch und durch die Anordnung der Durchbrüche 19 in der Vertikalprojektion des Leitgehäuses 20 ergibt sich ein raumsparender kaskadierbarer Aufbau des Gebläses, wobei durch die entsprechenden strömungstechnischen Maßnahmen gleichzeitig ein energiesparender Betrieb ermöglicht wird. Die Trägerplatte 21 für den Motor ist aus ebenem Blech gearbeitet, kann gestanzt oder geschnitten werden und dichtet die Laufrad-Leitrad-Ebene sehr einfach ab. Damit kann mit einer geringen Anzahl an verschiedenen Teilen eine mehrstufige Pumpe für ein mehrstufiges Gebläse gebaut werden. Insbesondere der geschachtelte Luftweg in Verbindung mit der Diffusortechnik trägt dazu bei, den Drall der Luft abzubauen und in erhöhten Druck umzusetzen, was die Energieeinsparung bewirkt. Dadurch kann ein hoher Druck mit niedrigen Drehzahlen erreicht werden.
Ein entsprechendes Baukastensystem für den Aufbau kaskadierbarer Gebläse G1 oder Pumpen besitzt Motoren 22, den Motoren zugeordnete Laufräder 15 und Leitgehäuse 20 mit Luftleitelementen 13, 14, die entsprechende Strömungskanäle 11, 12 ausbilden. Das Leitgehäuse 20 besitzt auf der einen Seite die Rückführeinheit 17, auf der anderen Seite mit dem Laufrad 15 in Wirkverbindung stehende Leitschaufeln 18. Eine Ableitung zur Ableitung der Luft von einem durch die Leitschaufeln 18 gebildeten weiteren Strömungskanal 12 zur Rückführeinheit 17 eines weiteren Gebläses wird durch den Anschlussbereich 16 weiteren Gebläses gebildet. Die Ableitung befindet sich vorzugsweise innerhalb der Vertikalprojektion des Leitgehäuses 20, wobei die Leitgehäuse 20 verschiedener Gebläse G1 vorzugsweise deckungsgleich sind. Leitgehäuse 20 und Motorträgerplatte 21 sind aufgebaut, wie oben erläutert.
Bei einem kaskadierbaren Gehäuse gelangt die Luft über die Rückführeinheit 17 von oben und über die mittige Öffnung zunächst ins erste Laufrad 15. Das Laufrad fördert die Luft radial nach außen in den weiteren Strömungskanal 12, der durch die Leitschaufeln 18 begrenzt ist. Von dort gelangt die Luft über die Durchbrüche 19 der oberen Motorträgerplatte 21 in die zeichnerisch nicht zu sehende Rückführeinheit 17 des weiteren Gebläses. Von dort gelangt sie wiederum in das untere Laufrad 15 und über den unteren weiteren Strömungskanal 12 durch die Durchbrüche 19 der unteren Motorträgerplatte 21 aus dem Gebläse heraus.

11: Strömungskanal
12: Strömungskanal
13, 14: Luftleitelement
13a: Kante
15: Laufrad
15a: Schaufel
16: Anschlussbereich
17: Rückführeinheit
18: Leitschaufeln
19: Durchbruch
20: Leitgehäuse
20a: Außenkante
21: Trägerplatte
22: Motor
G1: Gebläse
M: Mittelpunkt des Laufrads

Claims

Gebläse für ein elektrisches Gerät, insbesondere zur Absaugung für Fußpflege-, Dentalgeräte oder Geräte für den Einsatz im Kosmetikbereich oder Nail-Designbereich mit einem Gehäuse, in dem wenigstens ein Strömungskanal (11) durch Luftleitelemente (13, 14) begrenzt ist, sowie mit einem in dem Gehäuse drehbar gelagertem Laufrad (15), wobei dem Laufrad (15) in Strömungsrichtung eine Rückführeinheit (17) vorgeschaltet ist, die die zugeführte Luft dem Laufrad (15) radial mit Luftleitelementen (13, 14) etwa mittig zuleitet, und dem mit dem Laufrad (15) in Wirkverbindung stehende Leitschaufeln (18) nachgeschaltet sind, die so geformt sind, dass sich ein weiterer Strömungskanal (12) in Strömungsrichtung vorzugsweise stetig erweitert, bis er in einer zum Laufrad axialen Ableitung in Form von Durchbrüchen (19) endet, die den Übergang zum Eintritt in den Strömungskanal (11) der Rückführeinheit (17) eines bedarfsweise angeschlossenen weiteren Gebläses bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) etwa in den Ecken des im Querschnitt vieleckigen, vorzugsweise quadratischen Leitgehäuses (20) angeordnet sind und der durch die Luftleitelemente (13, 14) gebildete Strömungskanal (11) sich ausgehend von den Durchbrüchen (19) radial von außen nach innen aufweitet.
Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) in einem Anschlussbereich (16) vorgesehen sind, der die Trennebene zwischen mehreren vorzugsweise deckungsgleichen, kaskadierbaren Gebläsen (G1) ist.
Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente (13, 14) in einem Übergangsbereich zum Laufrad (15) so geformt sind, dass sie die Luft mit einem zur Laufrichtung des Laufrads (15) gegenläufigen Drall beaufschlagen.
Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente (13, 14) am Übergangsbereich mit einer Krümmung enden, wobei eine an diese Krümmung angelegte Tangente in Laufrichtung des Laufrads (15) hinter dem Mittelpunkt (M) des Laufrads zum Liegen kommt.
Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente (13, 14) Teil eines vorzugsweise einstückigen Leitgehäuses (20) sind, das auf der einen Seite die die Luftleitelemente (13, 14) aufweisende Rückführeinheit (17) und auf der anderen Seite die Leitschaufeln (18) aufweist.
Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Luftleitelemente (13, 14) gebildete Strömungskanal (11) sich radial von außen nach innen bei gleicher Höhe aufweitet.
Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) in einer Trägerplatte (21) für einen Motor (22) vorgesehen sind, die zugleich den Anschlussbereich (16) für das weitere Gebläse bildet.
Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) des einen Gebläses (G1) in eine mittige Ausnehmung des Laufrads (15) des weiteren Gebläses hineinragt.
Baukastensystem für kaskadierbare Gebläse (G1) mit – Motoren (22), – den Motoren (22) zugeordneten Laufrädern (15), – Leitgehäusen (20) mit Luftleitelementen (13, 14), durch die wenigstens ein Strömungskanal (11) gebildet ist, wobei das Leitgehäuse 20 auf der einen Seite eine dem Laufrad (15) in Strömungsrichtung vorgeschaltete Rückführeinheit (17), die die zugeführte Luft dem Laufrad (15) radial mit Luftleitelementen (13, 14) etwa mittig zuleitet, und auf der anderen Seite mit dem Laufrad (15) in Wirkverbindung stehende und diesem nachgeschaltete Leitschaufeln (18) aufweist, die so geformt sind, dass sich ein weiterer Strömungskanal (12) in Strömungsrichtung vorzugsweise stetig erweitert, bis er in einer zum Laufrad axialen Ableitung in Form von Durchbrüchen (19) endet, die den Übergang zum Eintritt in den Strömungskanal (11) der Rückführeinheit (17) eines weiteren Gebläses bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) etwa in den Ecken des im Querschnitt vieleckigen, vorzugsweise quadratischen Leitgehäuses (20) angeordnet sind und der durch die Luftleitelemente (13, 14) gebildete Strömungskanal (11) sich ausgehend von den Durchbrüchen (19) radial von außen nach innen aufweitet.
Baukastensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (16) die Trennebene zwischen mehreren vorzugsweise deckungsgleichen Gebläsen (G1) ist.
Baukastensystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seiten des Leitgehäuses (20) einstückig sind.
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) in einer Trägerplatte (21) für einen Motor (22) vorgesehen sind, die zugleich den Anschlussbereich (16) für das weitere Gebläse bilden.
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) des einen Gebläses (G1) in eine mittige Ausnehmung des Laufrads (15) des weiteren Gebläses hineinragt.