DE69119854T2

DE69119854T2 - Side channel blower

Info

Publication number: DE69119854T2
Application number: DE69119854T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Asabuki; Yukio Chihara; Ito Eiichi; Masayuki Fujio; Hajime Fujita; Kengo Hasegawa; Kazuo Kobayashi; Susumu Yamazaki; Toshiharu Yoshidomi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1996-10-10
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: EP0477650A2; EP0477650A3; DE69119854D1; KR920006657A; KR100190424B1; EP0477650B1

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wirbelströmungsgebläse der Art, auf die im Oberbegriff des Anspruches 1 Bezug genommen wird. Ein solches Wirbelströmungsgebläse ist aus der US-A-4 583 656 bekannt.The present invention relates to a vortex flow fan of the type referred to in the preamble of claim 1. Such a vortex flow fan is known from US-A-4 583 656.

Herkömmliche Vorrichtungen sind so beschaffen, daß, wie in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 49-130406 offenbart ist, ein Elektromotor von einem Ventilatorgehäuse beabstandet ist und ein Platz dazwischen als Belüftungsdurchlaß genutzt wird, der die Kühlung der Wicklungen und Lager des Elektromotors ermöglicht.Conventional devices are designed such that, as disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 49-130406, an electric motor is spaced from a fan housing and a space therebetween is used as a ventilation passage that enables cooling of the windings and bearings of the electric motor.

Ferner sind in herkömmlichen Wirbelgebläsen wie etwa in Strömungspumpen entweder ein Laufrad- oder Gebläsegehäuse, ein Motorgehäuse und ein Geräuschdämpfergehäuse als getrennte Teile ausgebildet oder aber ein Gebläsegehäuse und ein Geräuschdämpfergehäuse sind als eine Baueinheit ausgebildet, während ein Motorgehäuse als getrenntes Teil ausgebildet ist. Ferner sind an einem Gebläsegehäuse und an einem Motorgehäuse in Abständen Wärmeabstrahlungsrippen ausgebildet, wie im amtlichen Text der japanischen Patentanmeldung Nr. 57-50952 und im amtlichen Text der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 47-26314 offenbart ist.Furthermore, in conventional vortex blowers such as flow pumps, either an impeller or fan casing, a motor casing and a silencer casing are formed as separate parts, or a fan casing and a silencer casing are formed as a unit while a motor casing is formed as a separate part. Further, heat radiation fins are formed at intervals on a fan casing and a motor casing, as disclosed in the official text of Japanese Patent Application No. 57-50952 and the official text of Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 47-26314.

Wie weiterhin beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. 46-33658 offenbart ist, weist eine herkömmliche Wirbelpumpe in der Umgebung eines Einlaßkanals eine Konstruktion auf, derart, daß die Querschnittsfläche in der Umgebung des Einlaßkanals größer als die Querschnittsfläche eines Zwischenabschnitts einer ringförmigen Rille ist, so daß nur der Widerstand eines Strömungsdurchlasses gegenüber Wind oder Luft reduziert ist. Ein herkömmliches Wirbelströmungsgebläse verwendet außerdem einen herkömmlichen Geräuschdämpfer oder Schalldämpfer, der sowohl an einem Einlaßkanal als auch an einem Auslaßkanal angebracht ist, wobei in jeden der Geräuschdämpfer ein akustisch hochgestimmtes poröses Diffusionsrohr eingebaut ist, wie beispielsweise in dem amtlichen Text der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 56-109690 offenbart ist. Ferner ist in dem amtlichen Text der offengelegten japanischen Anmeldung Nr. 58-4795 eine weitere Struktur offenbart, in der ein Geräuschdämpfer, der aus einem röhrenförmigen Gehäuse gebildet ist, an einem Ausstoßkanal eines Gebläses vorgesehen ist und an einer inneren Umfangsfläche des Gehäuses ein röhrenförmiges Schalldämpfungsmaterial mit einer Wärmeisolationseigenschaft vorgesehen ist. Außerdem ist die häufige Verwendung eines Geräuschdämpfers des Expansionstyps und eines Geräuschdämpfers des verzweigten Typs als Geräuschdämpfer für Kraftfahrzeuge bekannt.Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 46-33658, a conventional vortex pump has a structure in the vicinity of an intake port such that the cross-sectional area in the vicinity of the intake port is larger than the cross-sectional area of an intermediate portion of an annular groove so that only the resistance of a flow passage to wind or air is reduced. A conventional vortex flow blower also uses a conventional silencer or muffler attached to both an intake port and an exhaust port, with an acoustically up-tuned porous diffusion tube built into each of the silencers, as disclosed in, for example, the official text of Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 56-109690. Further, another structure is disclosed in the official text of Japanese Application Laid-Open No. 58-4795 in which a silencer formed of a tubular casing is provided at a discharge port of a blower, and a tubular sound-absorbing material having a heat-insulating property is provided at an inner peripheral surface of the casing. In addition, the common use of an expansion type silencer and a branched type silencer as a silencer for automobiles is known.

Weiterhin enthält ein herkömmliches Wirbelgebläse, das als Zentrifugenpumpe verwendet wird, ein Geräuschdämpfer- oder Schalldämpfergehäuse, dessen Form einem rechtwinkligen Parallelepiped gleich oder ähnlich ist, um ein Volumen für die Geräuschdämmung zu schaffen, wobei sich die Seitenwände von der Grundfläche gerade nach oben erstrekken, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 52600/1981 gezeigt ist.Furthermore, a conventional vortex blower used as a centrifuge pump includes a silencer or muffler housing having a shape equal to or similar to a rectangular parallelepiped to provide a volume for sound insulation, with the side walls extending straight upward from the base, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52600/1981.

Der obenbeschriebene Stand der Technik schenkt der Größenreduzierung und der Massenproduktion des Wirbelströmungsgebläse keinerlei Aufmerksamkeit, ferner bestehen aufgrund der Tatsache, daß ein Elektromotorgehäuse und ein Gebläsegehäuse miteinander durch eine Verbindungsstruktur gekoppelt sind, die einen Zwischenraum aufweist und in der eine Wärmeisolationswand angeordnet ist, insofern Probleme, als die Abmessungen des Wirbelströmungsgebläses (insbesondere die Abmessung in Richtung der Rotorwelle des Elektromotors) hoch sind, als die Anzahl der Teile groß ist und als das Massenproduktionsvermögen niedrig ist. Da ferner die Anzahl der Teile groß ist, ist die Anzahl der Operationsschritte bei der Montage groß, so daß die Qualität nicht gleichmäßig ist und die Zuverlässigkeit niedrig ist, weil eine hohe Genauigkeit bei der Montage nicht erzielt wird.The above-described prior art does not pay any attention to the size reduction and mass production of the vortex flow fan, furthermore, due to the fact that an electric motor housing and a fan casing are coupled to each other by a connecting structure having a gap and in which a heat insulating wall is arranged, there are problems in that the dimensions of the vortex flow fan (particularly the dimension in the direction of the rotor shaft of the electric motor) are large, the number of parts is large, and the mass production capability is low. Furthermore, since the number of parts is large, the number of operation steps in assembly is large, so that the quality is not uniform and the reliability is low because high accuracy in assembly is not achieved.

Weiterhin schenkt der obenerwähnte Stand der Technik der Reibungswirkung, die während der Laufraddrehung in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des Laufrades wirkt, keinerlei Aufmerksamkeit, wobei ein derartiger Stand der Technik ein geringes Vermögen zur Erhöhung der Fluid- oder Luftströmungsmenge besitzt.Furthermore, the above-mentioned prior art does not pay any attention to the friction effect acting during impeller rotation in the same direction as the rotation direction of the impeller, and such prior art has little ability to increase the fluid or air flow rate.

Ferner besitzen die obenbeschriebenen herkömmlichen Wirbelströmungsgebläse die Nachteile, daß der Strömungswirkungsgrad nicht stets hoch ist und daß sie im allgemeinen einen hohen Geräuschpegel besitzen.Furthermore, the conventional vortex flow fans described above have the disadvantages that the flow efficiency is not always high and that they generally have a high noise level.

Faktoren, die die Erzeugung von Geräuschen durch ein Wirbelströmungsgebläse zur Folge haben, sind (a) durch Kollisionsgeräusche an einem Auslaßkanal, (b) durch Kollisionsgeräusche zwischen einer Wirbelströmung in einem Gehäuseströmungsdurchlaß und einer Vorderkante einer Schaufel des Laufrades, (c) durch Expansionsgeräusche und Mischgeräusche an einem Einlaßkanal, (d) durch Unordnungsgeräusche während der Verwirbelung einer Wirbelströmung usw. gegeben. Von diesen Faktoren ist der Geräuscherzeugungsbeitrag von (a) und (b) viel größer als der Erzeugungsbeitrag von (c) und (d), so daß es zur Reduzierung des Geräusches wichtig ist, (a) und (b) zu reduzieren oder das Geräusch durch einen Geräuschdämpfer zu reduzieren.Factors that result in the generation of noise by a vortex flow fan are (a) collision noise at an outlet port, (b) collision noise between a vortex flow in a casing flow passage and a leading edge of a blade of the impeller, (c) expansion noise and mixing noise at an inlet port, (d) disorder noise during swirling of a vortex flow, etc. Of these factors, the noise generation contribution of (a) and (b) is much larger than the generation contribution of (c) and (d), so that it is To reduce the noise it is important to reduce (a) and (b) or to reduce the noise by using a silencer.

Wenn eine relative Strömung w&sub1;, die auf die Schaufeln des Laufrades auftrifft, aus einer Einwärtsströmung (absolute Strömung) c&sub1; auf die Schaufeln und aus einer Schaufelumfangsgeschwindigkeit u&sub1; experimentell bestimmt wird, ist die relative Strömung w&sub1; ungefähr gleich der 2,5fachen Schaufel-Umfangsgeschwindigkeit u&sub1; und stellt eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit dar. Aufgrund einer solchen Einströmgeschwindigkeit w&sub1; werden beim Strömen auf die Vorderkante der Schaufeln Unordnungen hervorgerufen, die den Wirkungsgrad des Wirbelströmungsgebläses absenken und Geräusche erzeugen. Die Beziehung zwischen den Geräuschen eines Wirbelströmungsgebläses und einer Einlaßströmungsrate besitzt eine Charakteristik, derart, daß bei ansteigender Strömungsrate die Geräusche absinken und der Geräuschpegel in einem Abschaltpunkt am höchsten ist. Da ein Wirbelströmungsgebläse meistens in einem Bereich mit niedriger Strömungsrate verwendet wird, ist der Geräuschpegel am Betriebspunkt des Wirbelströmungsgebläses hoch, wobei der Geräuschpegel ungefähr 85 bis 95 dB (ohne Geräuschdämpfer) beträgt und daher hoch ist, wenn beispielsweise die Leistung der Welle eines Motors in der Größenordnung von 400 W liegt. Weiterhin ist die Geräuschcharakteristik in diesem Fall von der Art, daß bei einer Frequenz (Rotationsgeräusch) von [Schaufelanzahl x Drehzahl], bei der Geräusche aus schrillen Tönen erzeugt werden, ein dominanter Schalldruckpegel wie in einem Kamin auftritt. In dem Wirbelströmungsgebläse, das in dem amtlichen Text der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 56-109690 offenbart ist, ist sowohl an der Einlaßseite als auch an der Auslaßseite ein Geräuschdämpfer vorgesehen, wobei die Wirkung der Geräuschdämpfer derart ist, daß dann, wenn Geräuschdämpfer sowohl an der Einlaßseite als auch an der Auslaßseite vorgesehen sind, der Geräuschpegel auf ungefähr 65 bis 70 dB reduziert ist, daß jedoch die Rotationsgeräusche von [Schaufelanzahl x Drehzahl] noch immer wie in einem Kamin dominant bleiben und einen schrillen, unangenehmen Ton besitzen. Daher ist die Reduzierung derartiger Rotationsgeräusche erwünscht.When a relative flow w₁ impinging on the blades of the impeller is experimentally determined from an inflow (absolute flow) c₁ on the blades and from a blade peripheral speed u₁, the relative flow w₁ is approximately equal to 2.5 times the blade peripheral speed u₁ and represents a very high flow velocity. Due to such an inflow velocity w₁, when flowing onto the leading edge of the blades, disorder is caused, which lowers the efficiency of the vortex flow fan and generates noise. The relationship between the noise of a vortex flow fan and an inlet flow rate has a characteristic such that as the flow rate increases, the noise decreases and the noise level is highest at a cut-off point. Since a vortex flow blower is mostly used in a low flow rate area, the noise level at the operating point of the vortex flow blower is high, the noise level being approximately 85 to 95 dB (without silencer) and therefore being high when, for example, the power of the shaft of a motor is on the order of 400 W. Furthermore, the noise characteristic in this case is such that at a frequency (rotation noise) of [number of blades x rotation speed] at which noises of shrill tones are generated, a dominant sound pressure level like in a chimney occurs. In the vortex flow blower disclosed in the official text of Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 56-109690, a silencer is provided on both the inlet side and the outlet side, and the effect of the silencers is such that when silencers provided on both the inlet side and the outlet side, the noise level is reduced to approximately 65 to 70 dB, but the rotational noise of [number of blades x speed] still remains dominant as in a chimney and has a shrill, unpleasant tone. Therefore, the reduction of such rotational noise is desirable.

Es ist bekannt, in einem Kraftfahrzeug Schalldämpfer vorzusehen, um Geräusche (Pulsationsschall) und die Pulsation des Abgases eines Motors zu reduzieren, wobei derartige Schalldämpfer Funktionen und eine Struktur besitzen, um (a) die Schalldämpfung unter Ausnutzung von Interferenzen im Schalldämpfer zu ermöglichen, um (b) zur Reduzierung der Pulsation einen Belüftungswiderstand hinzuzufügen, und um (c) die Tatsache zu berücksichtigen, daß ein poröser, elastischer Werkstoff (Schalldämpfungsmaterial) nicht verwendet werden kann, weil das Abgas eine hohe Temperatur besitzt. Wo beispielsweise ein Schalldämpfungsmaterial wie in dem obenbeschriebenen Fall (c) nicht verwendet werden kann, wird daher eine Luftströmung direkt auf die Expansionskammer gerichtet, die einen hohen Belüftungswiderstand aufweist, so daß im Ergebnis ein Belüftungswiderstand ähnlich hoch ist wie in dem Fall, in dem ein Belüftungswiderstand ausgeübt wird.It is known to provide mufflers in a motor vehicle to reduce noise (pulsation sound) and pulsation of exhaust gas from an engine, such mufflers having functions and a structure to (a) enable sound attenuation by utilizing interference in the muffler, (b) add ventilation resistance to reduce pulsation, and (c) take into account the fact that a porous elastic material (sound attenuation material) cannot be used because the exhaust gas has a high temperature. For example, where a sound attenuation material cannot be used as in the above-described case (c), an air flow is therefore directed directly to the expansion chamber which has a high ventilation resistance, so that as a result, a ventilation resistance is similar to that in the case where a ventilation resistance is applied.

Weiterhin ist bisher irgendwelchen Maßnahmen zur Erleichterung des manuellen Transports des als Zentrifugenpumpe arbeitenden Wirbelströmungsgebläses oder der Ermöglichung einer Reduzierung der Bauhöhe der Pumpe zur Erzielung einer geringeren Gesamtgröße keine Beachtung geschenkt worden. Daher sind die bekannten Pumpen schwierig zu transportieren gewesen, wobei eine Reduzierung ihrer Höhe eine Zunahme der Breite des Geräuschdämpfergehäuses und daher eine Größenzunahme zur Folge hat.Furthermore, no attention has been paid to any measures to facilitate manual transport of the vortex flow blower operating as a centrifuge pump or to enable the height of the pump to be reduced in order to achieve a smaller overall size. Therefore, the known pumps have been difficult to transport, and a reduction in their height results in an increase in the width of the silencer housing and therefore an increase in size.

Die US-A-4 483 656 offenbart ein Wirbelströmungsgebläse, das ein Gebläsegehäuse mit einem ringförmigen Strömungsdurchlaß, der sich von einem Einlaßkanal für die Aufnahme von Fluid zu einem Auslaßkanal für die Ausgabe des Fluids erstreckt, wobei der Auslaßkanal in der Nähe des Einlaßkanals angeordnet ist, ein Laufrad, das im Gebläsegehäuse untergebracht ist, um eine Wirbelströmung des Fluids im ringförmigen Strömungsdurchlaß zu erzeugen, eine Einrichtung zum Antreiben des Laufrades sowie eine Ermöglichungseinrichtung enthält, die wenigstens entweder eine Reduzierung der Temperatur des vom Wirbelströmungsgebläse abgegebenen Fluids oder eine Erhöhung wenigstens entweder der Strömungsrate oder des Drucks des abgegebenen Fluids, eine Reduzierung des Geräuschpegels des Wirbelströmungsgebläses oder eine kompakte Konfiguration des Wirbelströmungsgebläses ermöglicht.US-A-4 483 656 discloses a vortex flow blower comprising a blower housing having an annular flow passage extending from an inlet channel for receiving fluid to an outlet channel for discharging the fluid, the outlet channel being located near the inlet channel, an impeller housed in the blower housing for creating a vortex flow of the fluid in the annular flow passage, means for driving the impeller and enabling means for at least one of reducing the temperature of the fluid discharged from the vortex flow blower and increasing the flow rate or pressure of the discharged fluid, reducing the noise level of the vortex flow blower or making the vortex flow blower compact.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wirbelströmungsgebläse zu schaffen, das eine geringe Größe besitzt und ohne weiteres für die Massenproduktion geeignet ist.It is an object of the present invention to provide a vortex flow blower which is small in size and easily suitable for mass production.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wirbelströmungsgebläse zu schaffen, das durch Absenken der Temperatur des vom Gebläse abgegebenen Fluids bessere aerodynamische Betriebseigenschaften besitzt.It is a further object of the present invention to provide a vortex flow fan having improved aerodynamic performance by lowering the temperature of the fluid discharged from the fan.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die obigen Aufgaben durch ein Wirbelströmungsgebläse gelöst, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist.According to the present invention, the above objects are achieved by a vortex flow blower as claimed in claim 1.

Die abhängigen Ansprüche sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungsformen gerichtet.The dependent claims are directed to features of preferred embodiments.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung bei Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die lediglich zur Erläuterung mehrere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following Description with reference to the accompanying drawings which show, for illustration only, several embodiments according to the present invention.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Fig. 1 und 2 sind eine perspektivische Vorderansicht bzw. eine perspektivische Rückansicht eines Wirbelströmungsgebläses gemäß der vorliegenden Erfindung.Figures 1 and 2 are a front perspective view and a rear perspective view, respectively, of a vortex flow fan according to the present invention.

Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht, die eine Konstruktion eines Wirbelströmungsgebläses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing a structure of a vortex flow blower according to an embodiment of the present invention.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A von Fig. 3.Fig. 4 is a sectional view taken along line A-A of Fig. 3.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B von Fig. 3.Fig. 5 is a sectional view taken along line B-B of Fig. 3.

Fig. 6 ist eine Seitenschnittansicht des Wirbelströmungsgebläses der vorliegenden Ausführungsform.Fig. 6 is a side sectional view of the vortex flow blower of the present embodiment.

Fig. 7 ist eine Tabelle, die eine Temperatur beim Abschalten des Betriebs des Wirbelströmungsgebläses der vorliegenden Ausführungsform zeigt.Fig. 7 is a table showing a temperature at stopping the operation of the vortex flow blower of the present embodiment.

Fig. 8 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Wellenleistung und eine Temperatur in bezug auf die Fluidmenge des Wirbelströmungsgebläses der vorliegenden Ausführungsform zeigt.Fig. 8 is a characteristic diagram showing a shaft power and a temperature with respect to the fluid amount of the vortex flow fan of the present embodiment.

Fig. 9 ist ein Kennliniendiagramm, das einen Unterschied der aerodynamischen Charakteristiken in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen eines Kühlungsbelüftungsdurchlasses zeigt.Fig. 9 is a characteristic diagram showing a difference in aerodynamic characteristics depending on the presence or absence of a cooling ventilation passage.

Fig. 10 ist eine Längsschnittansicht einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform.Fig. 10 is a longitudinal sectional view of a modification of the present embodiment.

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptabschnitt einer weiteren Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zeigt.Fig. 11 is a cross-sectional view showing a main portion of another modification of the present embodiment.

Die Fig. 12 und 13 sind eine Längsschnittansicht bzw. eine Querschnittsansicht einer weiteren Modifikation der vorliegenden Ausführungsform.Figs. 12 and 13 are a longitudinal sectional view and a cross-sectional view, respectively, of another modification of the present embodiment.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Nun wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen in sämtlichen Ansichten gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Teile zu bezeichnen. Die Fig. 1 und 2 sind eine perspektivische Vorderansicht bzw. eine perspektivische Rückansicht eines Wirbelströmungsgebläses gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei das Gehäuse 2 des Motorgebläses ein Gebläse- oder Laufradgehäuse 3, ein Motorgehäuse 4 sowie ein Geräuschdämpfer- oder Schalldämpfergehäuse 5 enthält.Referring now to the drawings, in which like reference numerals are used throughout the several views to designate like parts, Figures 1 and 2 are a front perspective view and a rear perspective view, respectively, of a vortex flow blower according to the present invention, wherein the housing 2 of the motor blower includes a blower or impeller housing 3, a motor housing 4 and a silencer or muffler housing 5.

Wie in Fig. 3, die eine Längsschnittansicht des Wirbelstromgebläses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, gezeigt ist, umfaßt ein als Antrieb dienender Elektromotor 30 ein Laufrad 1 des Gebläses, das mit einem Ende einer Drehwelle 14 verbunden ist, während mit dem anderen Ende der Drehwelle 14 ein Kühlgebläserad 18 verbunden ist. Der Elektromotor 30 enthält einen Rotor 16, der an der Drehwelle 14 angebracht ist, und einen Stator 17, der am Motorgehäuse 4 angebracht ist. Die Welle 14 ist durch ein Radiallager 14a, das in der Nähe des Laufrades 1 vorgesehen ist, sowie durch ein weiteres Radiallager 14b, das in der Nähe des Kühlgebläserades 18 vorgesehen ist, unterstützt. Das Laufrad 1 ist im Gebläsegehäuse 3 untergebracht, das mit einer Abdeckung 15 versehen ist.As shown in Fig. 3, which is a longitudinal sectional view of the vortex blower according to an embodiment of the present invention, an electric motor 30 serving as a drive comprises a blower impeller 1 connected to one end of a rotary shaft 14, while a cooling fan wheel 18 is connected to the other end of the rotary shaft 14. The electric motor 30 includes a rotor 16 attached to the rotary shaft 14 and a stator 17 attached to the motor housing 4. The shaft 14 is supported by a radial bearing 14a provided near the impeller 1 and another radial bearing 14b provided near the cooling fan wheel 18. provided. The impeller 1 is housed in the fan housing 3, which is provided with a cover 15.

Das Gebläsegehäuse 3 besitzt einen ringförmigen Strömungsdurchlaß 3a, der gegenüber den Schaufeln des Laufrades 1 vorgesehen ist und sich von einem Einlaßkanal 3b zu einem Auslaßkanal 3c erstreckt. Wenn der Stator 17 des Elektromotors 30 mit Energie versorgt wird, wird der an der Drehwelle 14 angebrachte Rotor 16 gedreht, weshalb das Laufrad 1 vom Einlaßkanal 3b Luft ansaugt, die Luft im ringförmigen Durchlaß 3a mit Druck beaufschlagt und die Luft aus dem Auslaßkanal 3c ausgibt. Das Geräuschdämpfergehäuse 5 zur Reduzierung von Geräuschen ist sowohl für den Einlaßkanal 3b als auch für den Auslaßkanal 3c vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Gebläsegehäuse 3 einteilig mit einem Elektromotorgehäuse 4 und dem Geräuschdämpfergehäuse 5 durch Aluminiumdruckguß gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, zwischen dem Elektromotorgehäuse und dem Geräuschdämpfergehäuse 5 ein axialer Kühlungsbelüftungsdurchlaß oder -spalt 36 ausgebildet, während zwischen dem Einlaßkanal 3b und dem Auslaßkanal 3c des Gebläsegehäuses 3 angrenzend an den Kühlungsbelüftungsdurchlaß 36 ein radialer Kühlungsbelüftungsdurchlaß 34 ausgebildet ist, der als radialer Kühlungsdurchlaß dient, wie in Fig. 5 gezeigt ist.The fan housing 3 has an annular flow passage 3a provided opposite to the blades of the impeller 1 and extending from an intake port 3b to an exhaust port 3c. When the stator 17 of the electric motor 30 is energized, the rotor 16 attached to the rotary shaft 14 is rotated, whereby the impeller 1 sucks air from the intake port 3b, pressurizes the air in the annular flow passage 3a, and exhausts the air from the exhaust port 3c. The silencer housing 5 for reducing noise is provided for both the intake port 3b and the exhaust port 3c. In the present embodiment, the fan housing 3 is integrally formed with an electric motor housing 4 and the silencer housing 5 by aluminum die-casting. In the present embodiment, as shown in Figs. 3 and 4, an axial cooling ventilation passage or gap 36 is formed between the electric motor housing and the silencer housing 5, while a radial cooling ventilation passage 34 serving as a radial cooling passage is formed between the inlet duct 3b and the outlet duct 3c of the fan housing 3 adjacent to the cooling ventilation passage 36, as shown in Fig. 5.

Durch das Kühlgebläserad oder den Ventilator 18 wird Außenluft 13 angesaugt und durch den axialen Kühlungsbelüftungsdurchlaß 36 zum Gebläsegehäuse 3 nach vorn befördert, damit sie an eine Stelle in der Nähe des Lagers 14a gelangt, das an den ringförmigen Strömungsdurchlaß angrenzt, woraufhin sie ihre Richtung ändert und in den radialen Kühlungsbelüftungsdurchlaß 34 eintritt, sich anschließend zwischen dem Einlaßkanal 3b und dem Auslaß kanal 3c bewegt und anschließend nach außen abgegeben wird.Outside air 13 is sucked in by the cooling fan or the fan 18 and is conveyed forward to the fan housing 3 through the axial cooling ventilation passage 36 to reach a position near the bearing 14a which is adjacent to the annular flow passage, whereupon it changes its direction and enters the radial cooling ventilation passage 34, then moved between the inlet channel 3b and the outlet channel 3c and then discharged to the outside.

Hierbei wird die eintretende und die austretende Wärme des Wirbelströmungsgebläses untersucht. Die Wärmeerzeugung geschieht durch den Elektromotor 30, der sie in einem Teil des Gebläses erzeugt, während die Abgabe von Wärme hauptsächlich durch Wärmeübertragung mittels Belüftung erfolgt, wobei der Kühlungsventilator oder das Kühlgebläserad 18 und das Laufrad 1 des Gehäuses als Belüftungsquellen dienen. Die Wärmeerzeugung steigt kontinuierlich an, wenn sich der Gebläsebetriebszustand von einem offenen Zustand zu einem Abschaltzustand bewegt, weil die Leistung der Welle kontinuierlich ansteigt. Was die Kühlungsleistung betrifft, so sinkt die Wärmeabgabe durch die vom Gebläse abgegebene Luft kontinuierlich ab, bis sie beim Abschalten gleich 0 wird, während die Wärmeabgabe durch das Kühlgebläserad 18 im wesentlichen konstant ist. Im Ergebnis besitzt der Temperaturanstieg des Lagers 14 aufgrund eines Einflusses des obenbeschriebenen Wärmeeingangs und -ausgangs eine Kurve, die bis zum Abschalten ansteigt, wie in Fig. 8 gezeigt ist.Here, the incoming and outgoing heat of the vortex flow fan is examined. The heat generation is done by the electric motor 30 which generates it in a part of the fan, while the heat dissipation is mainly done by heat transfer by means of ventilation, with the cooling fan or impeller 18 and the impeller 1 of the housing serving as ventilation sources. The heat generation increases continuously as the fan operating state moves from an open state to a shut-off state because the power of the shaft increases continuously. As for the cooling power, the heat dissipation by the air discharged by the fan decreases continuously until it becomes equal to 0 at shut-off, while the heat dissipation by the cooling impeller 18 is substantially constant. As a result, the temperature rise of the bearing 14 due to an influence of the above-described heat input and output has a curve that increases until shutdown as shown in Fig. 8.

In der vorliegenden Ausführungsform wird die Umgebungsluft mit geringerer Temperatur dazu veranlaßt, zwischen dem Elektromotor 30 und dem Einlaßkanal 3b, dem Auslaßkanal 3c und Abschnitten des Schaltergehäuses 5, in dem die Temperatur ansteigt und das mit dem ringförmigen Strömungsdurchlaß 3a in Verbindung steht, in welchem die Temperatur aufgrund des Gebläsebetriebs hoch wird, zu strömen, um die Möglichkeit einer thermischen Verschlechterung der isolierenden Isolatoren, des Schmierfetts usw. zu reduzieren. Da ferner die im Gebläseabschnitt erzeugte Wärmeenergie an der Stelle zwischen den Geräuschdämpferabschnitten 5 und dem Einlaßkanal 3 sowie dem Auslaßkanal 3c abgeführt wird, werden die Temperaturen im ringförmigen Strömungsdurchlaß 30 und im Gebläse 1 indirekt abgesenkt. Folglich wird das spezifische Gewicht des Fluids (Gas) (Luft) im ringförmigen Strömungsdurchlaß 3a und am Laufrad 1 erhöht, so daß die vom Laufrad 1 gelieferte Energie ansteigt. Im Ergebnis zeigt das Gebläse eine aerodynamische Charakteristik mit hohem statischen Druck. Weiterhin ist es vom Gesichtspunkt der Produktionstechnologie aus möglich, den axialen Kühlungsbelüftungsdurchlaß 36 und den radialen Kühlungsbelüftungsdurchlaß 34 einteilig im Gehäuse 2 auszubilden, was vorteilhaft ist, wenn es als gegossener oder geformter Gegenstand (Kunststoff, Druckguß usw.) hergestellt wird. Die Charakteristiken des Wirbelströmungsgebläses der vorliegenden Ausführungsform werden mit Bezug auf die Fig. 7 bis 9 beschrieben. Die Oberflächentemperatur des Kühlungsbelüftungsdurchlasses des Wirbelströmungsgebläses der vorliegenden Ausführungsform sowie die Temperatur der Luft nach dem Durchgang durch den Kühlungsbelüftungsdurchlaß wurden an den Punkten C bzw. D von Fig. 3 gemessen; die Temperatur an der äußeren Oberfläche des Gebläsegehäuses und die Temperatur der Luft nach ihrer Vorbeibewegung an der äußeren Oberfläche des Gebläsegehäuses wurden an den Punkten E bzw. F von Fig. 6 gemessen; schließlich wurde die Temperatur des Lagers 14a auf seiten des Gebläsegehäuses im Punkt G von Fig. 3 gemessen, wobei die Kurven, die die Ergebnisse dieser Messungen zeigen, in Fig. 8 dargestellt sind. Ferner sind die Meßwerte an den Meßpunkten C, D, E und F im Abschaltbetrieb in Fig. 7 angegeben.In the present embodiment, the ambient air having a lower temperature is caused to flow between the electric motor 30 and the intake duct 3b, the exhaust duct 3c and portions of the switch housing 5 in which the temperature rises and which communicates with the annular flow passage 3a in which the temperature becomes high due to the fan operation, in order to reduce the possibility of thermal deterioration of the insulating insulators, grease, etc. Furthermore, since the heat energy generated in the fan section is absorbed at the location between the muffler sections 5 and the inlet duct 3 and the outlet duct 3c, the temperatures in the annular flow passage 30 and the fan 1 are indirectly lowered. Consequently, the specific gravity of the fluid (gas) (air) in the annular flow passage 3a and the impeller 1 is increased so that the energy supplied by the impeller 1 increases. As a result, the fan exhibits aerodynamic characteristics with high static pressure. Furthermore, from the viewpoint of production technology, it is possible to form the axial cooling ventilation passage 36 and the radial cooling ventilation passage 34 integrally in the casing 2, which is advantageous when it is manufactured as a molded or formed article (plastic, die-cast, etc.). The characteristics of the vortex flow fan of the present embodiment will be described with reference to Figs. 7 to 9. The surface temperature of the cooling ventilation passage of the vortex flow fan of the present embodiment and the temperature of the air after passing through the cooling ventilation passage were measured at points C and D of Fig. 3, respectively; the temperature at the outer surface of the fan casing and the temperature of the air after passing the outer surface of the fan casing were measured at points E and F of Fig. 6, respectively; finally, the temperature of the bearing 14a on the fan casing side was measured at point G of Fig. 3, and the curves showing the results of these measurements are shown in Fig. 8. Furthermore, the measured values at measuring points C, D, E and F in the shutdown mode are shown in Fig. 7.

Wie in Fig. 7 gezeigt, beträgt der Temperaturanstiegswert der durch die Kühlungsbelüftungsdurchlässe 36 und 34 sich bewegenden Luft im Abschaltbetrieb 65 ºC, was darauf hinweist, daß es sich um eine Kühlungskapazität handelt, die bei gleicher Strömungsrate dreimal so hoch wie der Temperaturanstiegswert von 20 ºC der entlang der äußeren Oberfläche des Gebläsegehäuses 3 strömenden Luft ist. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Temperatur im Punkt C auf der Oberfläche des Kühlungsbelüftungsdurchlasses erheblich höher als die Temperatur im Punkt E auf der äußeren Oberfläche des Gebläsegehäuses ist und daß, obwohl im Kühlungsbelüftungsdurchlaß eine Ablösung der Belüftungsluft von der Oberfläche des Belüftungsdurchlasses sehr gering ist, die Ablösung der Belüftungsluft von der äußeren Oberfläche des Gehäuses auf der äußeren Oberfläche des Ventilatorgehäuses auftritt.As shown in Fig. 7, the temperature rise value of the air moving through the cooling ventilation passages 36 and 34 in the shutdown mode is 65 ºC, which indicates that it is a cooling capacity, which, at the same flow rate, is three times the temperature rise value of 20 ºC of the air flowing along the outer surface of the fan casing 3. This is due to the fact that the temperature at point C on the surface of the cooling ventilation passage is considerably higher than the temperature at point E on the outer surface of the fan casing and that, although in the cooling ventilation passage separation of the ventilation air from the surface of the ventilation passage is very small, separation of the ventilation air from the outer surface of the casing occurs on the outer surface of the fan casing.

Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Ausführungsform wegen des vorgesehenen Kühlungsbelüftungsdurchlasses 34 eine große Kühlungskapazität im Vergleich zu dem Fall erzielen, in dem die Luft nur längs der äußeren Oberfläche des Gebläsegehäuses geleitet wird. Aufgrund eines derartigen Unterschiedes der Kühlungskapazität wird auch die Luft im Gebläsegehäuse 3 und im Laufrad 1 abgesenkt, so daß das spezifische Gewicht der Luft erhöht wird. Im Ergebnis kann die Luftleistung im Vergleich zu einer Vorrichtung, die keinen Kühlungsbelüftungsdurchlaß besitzt, verbessert werden, wie durch die Kurven von Fig. 9 gezeigt ist.As described above, the present embodiment can achieve a large cooling capacity compared with the case where the air is only passed along the outer surface of the fan casing 3 due to the provision of the cooling ventilation passage 34. Due to such a difference in cooling capacity, the air in the fan casing 3 and the impeller 1 is also lowered so that the specific gravity of the air is increased. As a result, the air performance can be improved compared with an apparatus having no cooling ventilation passage, as shown by the curves of Fig. 9.

Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch den radialen Kühlungsbelüftungsdurchlaß 34 Luft strömt, die sich durch den axialen Kühlungsbelüftungsdurchlaß 36 zwischen dem Auslaßkanal 3c und dem Einlaßkanal 3b bewegt hat, welche beide einen im wesentlichen maximalen Temperaturanstieg bewirken, wird eine bessere Kühlungsleistung erhalten und da ferner ein Platz zwischen dem Auslaßkanal 3a und dem Einlaßkanal 3b, der eine Unterbrechung des ringförmigen Strömungsdurchlasses 3c darstellt, effektiv genutzt wird, kann der Abstand in axialer Richtung minimiert werden.According to the present embodiment, since air which has moved through the axial cooling vent passage 36 between the outlet channel 3c and the inlet channel 3b, both of which cause a substantially maximum temperature rise, flows through the radial cooling vent passage 34, a better cooling performance is obtained and furthermore, since a space between the outlet channel 3a and the inlet channel 3b, which is an interruption of the annular flow passage 3c, is effectively is used, the distance in the axial direction can be minimized.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 10 eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, in der die axiale Länge des radialen Kühlungsbelüftungsdurchlasses 34 erhöht ist, um den Bereich zu vergrößern, über dem die Kühlungsluft einen Hochtemperaturabschnitt berührt und die Wärmeisolierung zwischen der vom Auslaßkanal 3c ausgegebenen Luft und der vom Einlaßkanal 3b angesaugten Luft verbessert ist, um den Temperaturanstieg der Ansaugluft zu reduzieren, um die Kühlungsleistung zu verbessern.Now, referring to Fig. 10, a modification of the present embodiment will be described in which the axial length of the radial cooling ventilation passage 34 is increased to enlarge the area over which the cooling air contacts a high-temperature portion and the heat insulation between the air discharged from the exhaust port 3c and the air sucked in from the intake port 3b is improved to reduce the temperature rise of the intake air to improve the cooling performance.

Mit Bezug auf Fig. 11 wird eine weitere Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, in der für den axialen Belüftungsdurchlaß 36 ein Deckelabschnitt 5a vorgesehen ist, um eine unabhängige Rohrleitung zu bilden, um den Luftstrom in den radialen Belüftungsdurchlaß 34 zu erhöhen, um so die Kühlungsleistung zu verbessern.Referring to Fig. 11, a further modification of the present embodiment will be described in which a cover portion 5a is provided for the axial ventilation passage 36 to form an independent piping to increase the air flow into the radial ventilation passage 34 so as to improve the cooling performance.

Eine weitere Modifikation der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf die Fig. 12 und 13 beschrieben, in denen unter dem Gebläsegehäuse 3 eine Führung 3d vorgesehen ist, so daß die aus dem radialen Belüftungsdurchlaß 34 geblasene Kühlungsluft durch die Führung 3j geführt wird, so daß sie längs einer äußeren Umfangsfläche des Gebläsegehäuses 3 strömt, wie in Fig. 13 durch die Pfeilmarkierungen gezeigt ist. Falls das Wirbelströmungsgebläse der vorliegenden Modifikation auf einem Anbringungssockel angebracht ist, die in Fig. 12 durch eine Strichpunktlinie gezeigt ist, trifft die aus dem radialen Belüftungsdurchlaß 34 ausgeblasene Luft auf den Anbringungssockel auf und ändert ihre Richtung, so daß sie sich zum Deckel 15 vorwärtsbewegt. Am Deckel 15 ist ein Drosselabschnitt 15a vorgesehen, so daß eine derartige Luftströmung in gerader Richtung blockiert wird. Folglich ändert die Luftströmung ihre Richtung und strömt entlang der äußeren Oberfläche des Gebläsegehäuses 3. Daraufhin kann eine Ablösung der Luftströmung durch die Führung 3d begrenzt werden.Another modification of the present embodiment will be described with reference to Figs. 12 and 13, in which a guide 3d is provided under the fan casing 3 so that the cooling air blown out of the radial ventilation passage 34 is guided by the guide 3j to flow along an outer peripheral surface of the fan casing 3 as shown by the arrow marks in Fig. 13. If the vortex flow fan of the present modification is mounted on a mounting base shown by a chain line in Fig. 12, the air blown out of the radial ventilation passage 34 strikes the mounting base and changes its direction to advance toward the cover 15. A throttle portion 15a is provided on the cover 15 so that such Air flow in a straight direction is blocked. Consequently, the air flow changes its direction and flows along the outer surface of the fan housing 3. Then, separation of the air flow can be limited by the guide 3d.

Wie oben beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung ein Wirbelströmungsgebläse oder eine Zentrifugenpumpe, die nicht nur für Luft, sondern auch für Flüssigkeiten verwendbar ist, die einfach zu transportieren ist, die ein äußerst gutes Ergebnis bei der Geräuschdämmung bietet und die sowohl eine geringe Höhe als auch eine geringe Breite des Schalldämpfergehäuses besitzt.As described above, the present invention provides a vortex flow blower or a centrifugal pump which is applicable not only to air but also to liquids, which is easy to transport, which offers an extremely good result in sound insulation, and which has both a small height and a small width of the silencer housing.

Obwohl Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, ist diese selbstverständlich nicht darauf beschränkt, sondern kann in zahlreichen Weisen geändert und abgewandelt werden, wie dem Fachmann bekannt ist, so daß die Erfindung nicht auf die hier gezeigten und beschriebenen Einzelheiten eingeschränkt ist, sondern all diese Änderungen und Abwandlungen, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, abdecken soll.Although embodiments according to the present invention have been shown and described, it is to be understood that the invention is not limited thereto, but may be changed and modified in numerous ways as will be apparent to those skilled in the art, so that the invention is not limited to the details shown and described herein, but is intended to cover all such changes and modifications as come within the scope of the appended claims.

Claims

1. Vortex flow fan comprising a fan housing (3) with an annular flow passage (3a) extending from an inlet channel (3b) for receiving fluid to an outlet channel (3c) for discharging the fluid, the outlet channel (3c) being arranged near the inlet channel (3b), an impeller (1) housed in the fan housing (3) to generate a vortex flow of the fluid in the annular flow passage (3a), means (30) for driving the impeller (1), the drive means (30) comprising an electric motor, the impeller (1) being connected to one end of the shaft (14) of its rotor (16) and a cooling fan wheel (18) being connected to the other end of the shaft (14) of the rotor (16), and an enabling device which enables at least either a reduction in the temperature of the fluid discharged by the vortex flow fan, or an increase in at least either the flow rate or the pressure of the discharged fluid, or a reduction in the noise level of the vortex flow fan, or a compact configuration of the vortex flow fan, characterized in that

the enabling means includes means defining a cooling passage (36) disposed between the inlet channel (3b) and the outlet channel (3c) to cool at least one surface of a portion of the annular flow passage (3a) extending between the inlet channel (3b) and the outlet channel (3c),

the cooling fan wheel generates a cooling air flow through the cooling passage (36), and

a device is provided which delimits a ventilation passage (34) and is connected to the cooling passage (36), wherein the device delimiting the ventilation passage is a pipe element.

2. A vortex flow blower according to claim 1, in which the blower housing includes a guide means for guiding cooling air along an outer peripheral surface of the blower housing, the cooling passage (36) allowing fluid discharged therefrom to be guided by the guide means such that the fluid flows along the outer peripheral surface of the blower housing (4).

3. A vortex flow blower according to claim 1, in which the blower casing (4) includes a pair of annular flow passages (3a) arranged on opposite sides of the impeller (1), the impeller having blades located opposite the pair of annular passages.