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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft einen Gebläsemotor für einen
Staubsauger und dergleichen, und die Verbesserung ist bei sowohl
Durchfluss- als auch Bypassgebläsemotoren
anwendbar.
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BISHERIGER
STAND DER TECHNIK
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Gebläsemotoren
für Staubsauger
und dergleichen sind gut bekannt und werden im Allgemeinen in zwei
Typen eingeteilt, den Durchflusstyp, wo Arbeitsluft über und
durch den Elektromotor geblasen wird, und den Bypasstyp, wo die
Arbeitsluft nicht direkt den Motor kühlt, was ein separates Kühlsystem für den Motor
erfordert. Das Arbeitsprinzip ist jedoch mehr oder weniger das gleiche.
Der Motor, im Allgemeinen ein Universalmotor, kann ein Gleichstrommotor
sein, entweder mit oder ohne Bürsten,
weist einen Stator, einen Rotor, einen Motorkörper oder -gehäuse und
eine Diffusorplatte auf. Ein Gebläsedeckel ist am Motor angebracht.
Der Motor treibt ein Zentrifugalgebläse, das als das Flügelrad bekannt
ist, mit hoher Drehzahl an, um ein Vakuum im Eintritt zum Gebläsedeckel
zu erzeugen und stößt die Luft
durch Entlüftungsöffnungen
entweder im Gebläsedeckel
im Fall des Bypassgebläses
oder in der Diffusorplatte im Fall des Durchflussgebläses aus.
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Der
Wirkungsgrad des Gebläses
hängt davon
ab, wie wirksam die Luft vom Eintritt zu den Austrittsentlüftungsöffnungen
bewegt werden kann. Frühe
Konstruktionen verwendeten ein Flügelrad, das axial getrennt
von der Diffusorplatte innerhalb des Gebläsedeckels angeordnet wurde.
Das wurde verbessert, indem Flügel
zur Diffusorplatte hinzugefügt wurden,
die sich axial in den Bereich längsseits
oder radial vom Flügelrad
erstrecken, um den Luftstrom vom Flügelrad zu den Austrittsentlüftungsöffnungen zu
lenken, wodurch das Verwirbeln und die Turbulenz im Hohlraum zwischen
dem Flügelrad
und dem Gebläsedeckel
verringert werden.
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Das
erhöhte
den Wirkungsgrad des Gebläses
vor allem, komplizierte aber die Baugruppe. Während der Motor mit hoher Drehzahl
arbeitet, beispielsweise bei einigen Anwendungen bis zu 45000 U/min.,
ist es wichtig, dass der Motor und das Flügelrad ausgewuchtet sind, um
heftige Schwingungen zu vermeiden. Das erfolgt durch Auswuchten
des Rotors während
der Herstellung des Rotors und danach durch dynamisches Abgleichen
der Rotor- und Flügelradkombination,
wenn das Flügelrad
am Motor angebracht wird, bevor der Gebläsedeckel installiert wird.
Das Auswuchten wird bewirkt, indem eine geringe Menge des Materials
vom äußeren Rand
des Flügelrades
an der richtigen Stelle entfernt wird. Mit zusätzlichen Flügeln an der Diffusorplatte
kann jedoch das Nibblingwerkzeug oder das Schneidwerkzeug nicht
einen Zugang zum Rand des Flügelrades
erhalten, um die Rotor/Flügelrad-Baugruppe
auszuwuchten. Eine Lösung
ist, dass ein Spalt in den Flügeln
gelassen wird, um dem Werkzeug einen Zugang zum Flügelrad zu
gestatten, aber das beeinflusst nachteilig die Leistung oder den
Wirkungsgrad des Luftströmungsweges.
Eine weitere Möglichkeit,
wie im JP 2003-49799A und JP 2000-291592A von Toshiba Tec Corp.
gezeigt wird, ist die Herstellung der Flügel als separater Posten, der
nach dem Auswuchten und vor dem Anbringen des Gebläsedeckels
installiert wird. Diese Verfahrensweise liefert das beste Ergebnis,
aber diese zwei Methoden komplizieren die Konstruktion und verzögern die
Montage des fertigen Gebläses
infolge der zusätzlichen
Teile, die sorgfältig
an die Diffusorplatte angepasst werden müssen; anderenfalls wird der
Gebläsedeckel
nicht richtig sitzen.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
wird gewünscht,
ein Gebläse
für einen
Staubsauger oder dergleichen zur Verfügung zu stellen, bei dem Luftführungsflügel benachbart
dem Flügelrad
vorhanden sind, die nicht das dynamische Auswuchten der Rotor/Flügelrad-Baugruppe
stören,
und das leicht zu montieren ist (in entweder einer Durchfluss- oder
Bypassanordnung).
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Die
vorliegende Erfindung erreicht das, indem die Luftführungsflügel als
Teil des Gebläsedeckels
bereitgestellt werden. Das wird vorzugsweise durch die Verwendung
eines separaten Formteils erreicht, das am Gebläsedeckel angepasst wird. Der Gebläsedeckel
und die Flügel
können
miteinander befestigt werden oder nicht, aber es gibt keine direkte Befestigung
zwischen den Flügeln
und dem Diffusor, obgleich der Gebläsedeckel am Diffusor oder einem Motorgehäuseteil
befestigt werden könnte.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung eine Gebläsemotorbaugruppe bereit, die
aufweist: eine Motorbaugruppe, die ein Gehäuse umfasst und einen Stator
und einen Rotor aufweist, die vom Gehäuse getragen werden; und eine
Arbeitsluftgebläsebaugruppe,
die mit dem Gehäuse
verbunden ist und einen axialen Eintritt und mindestens einen Entlüftungsaustritt
aufweist, wobei die Gebläsebaugruppe
aufweist: einen becherförmigen
Gebläsedeckel
mit einem Loch, das den Eintritt bildet; ein Zentrifugalgebläse, das
am Rotor für
eine Drehung damit befestigt ist; eine Diffusorplatte für das Führen der
Arbeitsluft zu dem mindestens einen Entlüftungsaustritt; und eine Flügelplatte
für das
Führen
der Arbeitsluft vom Gebläse
zur Diffusorplatte, wobei die Flügelplatte
eine ringförmige
Platte und eine Vielzahl von Flügeln
aufweist, die um den radialen Umfang des Gebläses angeordnet sind: dadurch
gekennzeichnet, dass die Flügelplatte
am Gebläsedeckel
als eine Presspassung gegen eine Umfangswand des Gebläsedeckels
befestigt ist und zwischen der Diffusorplatte und einer Basis des
Gebläsedeckels
eingeklemmt wird, um eine axiale Bewegung zu verhindern.
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Vorzugsweise
weist die Basis des Gebläsedeckels
mindestens einen sich nach innen erstreckenden Vorsprung auf, und
die Flügelplatte
weist eine entsprechende Aussparung auf, die mit dem mindestens
einen Vorsprung in Eingriff kommt, um die Flügelplatte am Gebläsedeckel
zu befestigen.
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Vorzugsweise
wird der Gebläsedeckel
an einem Teil der Motorbaugruppe befestigt, um die Flügel der
Flügelplatte
mit den Durchgängen
der Diffusorplatte peripher auszurichten.
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Vorzugsweise
weist die Flügelplatte
einen ringförmigen
Basisabschnitt auf, von dem die Flügel axial herabhängen, wobei
der Basisabschnitt eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Vorsprüngen aufweist,
die um seinen Umfangsrand beabstandet sind, die mit dem Gebläsedeckel
in Eingriff kommen und ihn halten.
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Vorzugsweise
ist der Gebläsedeckel
ein gezogenes Metallteil, und die Vorsprünge sind in die Basis gepresst,
die Blindlöcher
in der Außenfläche des
Gebläsedeckels
bilden, wobei die Blindlöcher nicht
durch den Gebläsedeckel
hindurchgehen.
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Vorzugsweise
weist die Diffusorplatte eine Vielzahl von Durchgängen für das Lenken
der Arbeitsluft von den Flügeln
zu dem mindestens einen Entlüftungsaustritt
auf.
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Vorzugsweise
erstrecken sich die Durchgänge
der Diffusorplatte von einer Seite der Diffusorplatte zur anderen
Seite und lenken die Arbeitsluft vom Gebläsedeckel und in das Motorgehäuse, um
den Motor abzukühlen.
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Vorzugsweise
weist der mindestens eine Entlüftungsaustritt
eine Vielzahl von Öffnungen
auf, die in der zylindrischen Wand des becherförmigen Gebläsedeckels gebildet werden,
und die Durchgänge
der Diffusorplatte lenken die Arbeitsluft in Richtung der und aus
den Öffnungen.
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Vorzugsweise
sind die Öffnungen
axial vom Gebläsedeckel
beabstandet, und die Durchgänge lenken
die Arbeitsluft axial und radial nach außen.
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Alternativ
könnte
die Flügelplatte
zusammenhängend
mit dem Gebläsedeckel
geformt werden, vorzugsweise als ein einzelnes monolithisches Formteil
(Ausformung).
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zwei
bevorzugte Ausführungen
der Erfindung werden jetzt nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
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1 eine
Ansicht eines Gebläsemotors,
bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
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2 eine
auseinandergezogene Darstellung des Motors aus 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Gebläsedeckels des Motors aus 2;
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4 eine
Draufsicht einer Flügelplatte
des Motors aus 2;
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5 eine
Darstellung von unterhalb der Flügelplatte
aus 4;
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6 eine
Darstellung gleich 2 eines Gebläsemotors entsprechend einer
zweiten Ausführung;
und
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7 eine
perspektivische Darstellung eines alternativen Gebläsedeckels.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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1 veranschaulicht
einen Durchflussgebläsemotor 10 vom
Universalmotortyp, wie er beispielsweise in Staubsaugern, Gartengebläsen und anderen
Geräten
eingesetzt wird, die die Bildung eines Vakuums oder die Bewegung
der Luft unter Druck erfordern.
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Das
Gebläse 10 weist
einen Motor auf, der ein Flügelrad
antreibt. In 1 sind der Motor 11 und ein
Gebläsedeckel 13 sichtbar. 2 ist
eine auseinandergezogene Darstellung des Gebläses 10. Von oben in 2 weist
das Gebläse
einen Gebläsedeckel 13,
eine Flügelplatte 14,
ein Flügelrad 12,
eine Diffusorplatte 15, einen Rotor 16, einen
Stator 17, Bürstenbaugruppen 18 und
ein hinteres Motorgehäuse 19 auf.
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Der
Gebläsedeckel 13 ist
ein gezogenes Metallteil mit einer zylindrischen Wand 20 und
einem geschlossenen Ende 21. Das geschlossene Ende 21 weist
eine mittlere Öffnung
auf, die den Eintritt 22 für das Gebläses bildet. Das geschlossene
Ende 21 wird im Wesentlichen flach mit einer Reihe von
erhabenen Ringen 23 konzentrisch mit und benachbart dem
Eintritt 22 gezeigt. Das geschlossene Ende 21 weist ebenfalls
vier gleich beabstandete runde Vertiefungen 25 auf, die
durch Pressen gebildet werden. Diese Vertiefungen bilden geschlossene
oder Blindlöcher
in der Außenfläche des
Deckels 13 und erhabene Vorsprünge 24 auf der Innenfläche der
Endwand 21. Da es Blindlöcher sind, verliert der Deckel 13 in
diesem Bereich nicht seine Luftdichtheit.
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Die
Vorsprünge 24 bilden
Keile, um die Flügelplatte 14 mit
dem Gebläsedeckel
auszurichten. Eine Aussparung 26 wird im freien Rand der
zylindrischen Wand 20 für
das Befestigen des Deckels 13 am Motorkörper gebildet, beispielsweise
dem Motorgehäuse 19 oder
der Diffusorplatte 15.
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Die
Flügelplatte 14 ist
ein Formteil aus Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Nylon. Sie weist
einen plattenartigen Ring 27 mit Luftführungsflügeln 28 auf, die von
der unteren Fläche
des Ringes 27 herabhängen.
Der Ring 27 weist vier Löcher 29 auf, die Blindlöcher sein
können,
die sich mit den vier Vorsprüngen 24 in
der Innenfläche
des Gebläsedeckels 13 ausrichten
und sie aufnehmen. Diese dienen dazu, die Flügelplatte 14 am Gebläsedeckel 13 drehungsmäßig zu verriegeln
und zu befestigen. Der Ring 27 weist ebenfalls vier radiale
Vorsprünge 30 auf,
die sich vom äußeren Umfang
des Ringes 27 benachbart den Löchern 29 erstrecken.
Diese Vorsprünge 30 bilden
eine Presspassung innerhalb des Gebläsedeckels 13 und halten
die Flügelplatte 14 am Deckel 13.
Ein fünfter
Vorsprung 31 ist ebenfalls vorhanden, der während der
Montage benutzt wird, um die Platte 14 mit dem Gebläsedeckel 13 auszurichten.
Sobald die Flügelplatte 14 in
den Gebläsedeckel 13 gepresst
ist, werden der Gebläsedeckel 13 und die
Flügelplatte 14 zu
einem Teil für
die Endmontage. Wenn sie montiert sind, umfassen die Flügel 28 den äußeren Umfang
des Flügelrades 12.
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Das
Flügelrad 12 ist
eine normale einstufige Zentrifugalgebläsebaugruppe, die in Gebläsemotoren
verwendet wird. Das Flügelrad 12 weist
einen Eintritt auf, der mit dem Gebläsedeckeleintritt 22 ausgerichtet
ist, und in Abhängigkeit
von der Anwendung kann der Flügelradeintritt
mit einer Dichtung (nicht gezeigt) in Eingriff kommen oder nicht,
die am Gebläsedeckel 13 um
den Eintritt 22 herum angebracht ist.
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Die
Diffusorplatte 15 bildet ein oberes Ende des Motorgehäuses und
trägt ein
Lager 32 für
die Motorwelle 33, wie es im Allgemeinen bekannt ist. Der
Diffusor 15 weist eine im Wesentlichen flache obere Fläche 34 auf,
die zum Flügelrad 12 hin
liegt. Bei dieser Ausführung
ist das Gebläse
ein Durchflusstyp, und der Diffusor 15 weist einen äußeren Rand 35 auf,
der diskontinuierlich den Gebläsedeckel 13 an
peripher beabstandeten Stellen berührt. Zwischen den Berührungspunkten
sind Öffnungen 36 zwischen
dem Gebläsedeckel 13 und
der Diffusorplatte 15 vorhanden, die Austritte für das Hindurchgehen
der Arbeitsluft vom Flügelrad 12 in
das Motorgehäuse
bilden.
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Das
Motorgehäuse
weist die Diffusorplatte 15, wie es vorangehend erwähnt wird,
und ein hinteres Gehäuse 19 auf.
Die Diffusorplatte 15 ist am Motorgehäuse 19 mittels vier
Schrauben (nicht gezeigt) befestigt, die durch Löcher 37 (nur drei
sind sichtbar) in der Diffusorplatte 15 benachbart dem äußeren Umfang
hindurchgehen. Bei dieser Ausführung
weist das hintere Gehäuse 19 ein
becherartiges Aussehen mit einem offenen Ende, das zur Diffusorplatte 15 passt,
und ein halbgeschlossenes Ende auf, das ein zweites Lager 38 für die Motorwelle
trägt.
Das hintere Gehäuse 19 trägt das Statorblechpaket 17 des
Motors. Einer der zwei Vorsprünge 34 für das Montieren des
Statorblechpaketes ist in 2 sichtbar.
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Das
offene Ende des hinteren Gehäuses 19 weist
einen Flansch 40 auf. Der Flansch 40 stößt an die
Diffusorplatte 15, oder genauer eine Vielzahl von Luftführungsflügeln 47,
die auf der unteren Fläche der
Diffusorplatte 15 gebildet werden, und Luftdurchgänge 46 für die Arbeitsluft
bilden. Der Flansch 40 nimmt ebenfalls das offene Ende
des Gebläsedeckels 13 auf.
Der Gebläsedeckel 13 wird
auf eine Wand oder äußeren Rand 41 des
Flansches gepresst, die ein axiales Maß aufweist, das ausreichend ist,
um eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung oder Sitz zwischen dem
Flansch 40 und dem Gebläsedeckel 13 zu
bilden. Eine Wulst 42 wird auf dem äußeren Umfang des Flansches
gebildet, um den Gebläsedeckel 13 axial
richtig zu positionieren. Vier Aussparungen 43 in der Flanschwand 41 und
die Wulst 42 gestatten, dass der Gebläsedeckel 13 auf das
hintere Gehäuse 19 gequetscht
wird, um ein Entfernen und/oder eine Ablösung zu verhindern. Ein Vorsprung
oder Ausrichtungsblock 44 wird auf der Wand des Flansches 40 für einen
Eingriff mit der Aussparung 26 im offenen Ende des Gebläsedeckels 13 gebildet,
um den Deckel 13 mit dem Motorgehäuse 19 peripher auszurichten.
Das ist nur wichtig, wenn die Konstruktion der Flügelplatte 14 so
ist, dass sie körperlich
drehungsmäßig oder
peripher mit der Diffusorplatte 15 ausgerichtet werden
sollte, da keine Vorkehrung getroffen wurde, um die Flügelplatte 14 mit der
Diffusorplatte 15 direkt auszurichten.
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Beim
Montieren des Gebläses
wird der Rotor 16 hergestellt und ausgewuchtet, der Stator 17 und die
Bürstenkäfigbaugruppen 18 werden
am hinteren Gehäuse 19 angebracht.
Der Rotor 16 und die Lager 38, 32 werden
am hinteren Gehäuse 19 und
der Diffusorplatte 15 angebracht, und die Diffusorplatte 15 wird
am hinteren Gehäuse 19 befestigt.
Das Flügelrad 12 wird
danach auf der Motorwelle 22 angebracht, und der Motor
wird dynamisch ausgewuchtet. Der Gebläsedeckel 13 wird komplett
mit der Flügelplatte 14 am
Motor angebracht und auf den Flansch 40 gequetscht, wodurch
das Gebläse
fertiggestellt wird.
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Beim
Anbringen des Deckels 13 wird die Flügelplatte 14 zwischen
den Gebläsedeckel 13 und
die Diffusorplatte 15 gequetscht oder durch sie eingeklemmt,
wodurch jegliche Bewegung der Flügelplatte verhindert
wird.
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Folglich
liefert die vorliegende Erfindung ein leicht zu montierendes und
dynamisch auswuchtbares Gebläse
mit Flügelradführungsflügeln für einen Staubsauger
oder dergleichen.
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Eine
zweite Ausführung
wird in 6 gezeigt. Bei dieser Ausführung ist
das Gebläse
ein Bypassgebläse,
bei dem die Arbeitsluft den Motorabschnitt des Gebläses umgeht.
Der Gebläsedeckel 13 weist
eine Vielzahl von Öffnungen 45 auf,
die die Entlüftungsaustritte
bilden, die in seiner zylindrischen Wand 20 gebildet werden.
Die Diffusorplatte 15 weist eine Vielzahl von offenen Durchgängen 45 auf,
die die Arbeitsluft axial nach unten und radial nach außen durch
die Entlüftungsöffnungen 45 lenken.
Die Flügelplatte 14 ist
die gleiche wie bei der ersten Ausführung, die den Luftstrom vom
Flügelrad
und in die in der Diffusorplatte 15 gebildeten Durchgänge 46 lenkt.
Die Flügelplatte 14 ist
am Gebläsedeckel 13 in der
gleichen Weise befestigt, wie es in der ersten Ausführung zur
Anwendung gebracht wird. Die zwei Ausführungen sind im Wesentlichen
die gleichen mit der Ausnahme der Entlüftungsaustritte oder Öffnungen 45 im
Gebläsedeckel 13 und
einer etwas neu umgestalteten Diffusorplatte 15. Ein Kühlgebläse (nicht
gezeigt) würde
der Motorwelle 33 hinzugefügt, um einen separaten Luftstrom
zu liefern, um den Motor abzukühlen.
Dieser Motortyp wird oftmals bei Nass- und Trockenstaubsaugern und
der Teppichwaschvorrichtung eingesetzt.
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Die
vorangehend beschriebenen Ausführungen
werden nur als Beispiel vorgelegt, und für die Fachleute werden verschiedene
Abwandlungen offensichtlich sein, ohne dass man vom Bereich der
Erfindung abweicht, wie er in den als Anhang beigefügten Patentansprüchen definiert
wird.
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Beispielsweise
könnten
der Gebläsedeckel 13 und
die Flügelplatte 27 zusammenhängend ausgebildet
werden, vorzugsweise als ein monolithisches Formteil hergestellt,
vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Harzmaterial,
wie beispielsweise BMC, Nylon oder dergleichen. Eine derartige Alternative
wird in 7 gezeigt, wo der Gebläsedeckel 13 integriert
geformte Luftführungsflügel 28 aufweist,
die sich nach innen vom Gebläsedeckel 13 erstrecken, sowohl
von der Basis 21 als auch von der zylindrischen Wand 20,
um eine starre Halterung für
die einzelnen Flügel
bereitzustellen. Als solche sind Vorsprünge 24 und Blindlöcher 25 bei
dieser Ausführung nicht
erforderlich.