WO2007112814A1 - Saugmaschine - Google Patents

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WO2007112814A1
WO2007112814A1 PCT/EP2007/001835 EP2007001835W WO2007112814A1 WO 2007112814 A1 WO2007112814 A1 WO 2007112814A1 EP 2007001835 W EP2007001835 W EP 2007001835W WO 2007112814 A1 WO2007112814 A1 WO 2007112814A1
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WO
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suction machine
separating unit
suction
machine according
rotor
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PCT/EP2007/001835
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Thoms
Jürgen Schnepf
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Duerr Dental SE
Original Assignee
Duerr Dental SE
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Publication date
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Priority to EP07711761A priority patent/EP1998709A1/de
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Priority to US12/294,291 priority patent/US20090298011A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
    • A61C17/06—Saliva removers; Accessories therefor
    • A61C17/065—Saliva removers; Accessories therefor characterised by provisions for processing the collected matter, e.g. for separating solids or air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F01M2013/026—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure with pumps sucking air or blow-by gases from the crankcase

Definitions

  • the present invention relates to a suction machine with a separating unit for separating liquid and optionally solid constituents from a sucked air / liquid mixture and with a suction fan which is connected to an air outlet of the separating unit.
  • Such a suction machine is known from EP 0 400 431 A1.
  • the suction machine described there consists of a separation unit, which is connected to a suction fan.
  • the separation unit has a cyclone and a centrifuge arranged coaxially.
  • Suction machines are used in dental or surgical extraction systems.
  • the extracted by the dentist or surgeon from the mouth of the patient or the surgical area air / liquid mixture must first be separated in the separation unit in its liquid and optionally solid components on the one hand and the air portions on the other.
  • suction machines can be integrated directly into the treatment unit, while larger, centrally positioned suction machines can be used to simultaneously supply multiple treatment stations.
  • the side channel blowers used today have a relatively poor efficiency of only about 0.25-0.3 per level at best.
  • their power requirement increases with the desired negative pressure.
  • a suction machine for four dental treatment stations requires an electric motor with a connected load of approximately 1.5 kW.
  • suction aspirators for dental or surgical suction machines today are powered by single-phase or three-phase motors which achieve a maximum efficiency of 60-70%.
  • the object of the invention is therefore to provide a suction machine of the type mentioned, which has a better efficiency and which is particularly suitable for the supply of multiple treatment stations.
  • the suction fan is designed as a radial fan in a suction machine of the type mentioned, the impeller is driven by an electrically commutated electric motor (EC motor).
  • EC motor electrically commutated electric motor
  • a radial blower has a much higher efficiency of about 0.6-0.7 per level at best.
  • the power requirement of a radial blower in the partial load range is lower because radial blowers require more power the higher the volume flow. At high negative pressure but low volume flow, as is typically the case with dental or surgical suction, the power requirement is relatively low.
  • the radial fan in operation is less sensitive to sucked liquid residue, foam or dust. Due to the lower mass of the impeller of a radial fan compared to a side channel blower faster startup is also guaranteed.
  • the electrically commutated motor has a higher efficiency of about 80-85% compared to conventional single-phase or three-phase motors. As a result, power consumption and waste heat are lower.
  • the electronics required for the operation of an electrically commutated motor permit speed control, by means of which demand-dependent suction power control can be realized without great effort.
  • the separating unit and the radial fan are mechanically coupled to one another, preferably such that the separating unit runs slower than the radial fan. So can be operated with the EC motor both the radial fan and the separating unit and different speed requirements of the two subunits are taken into account.
  • the coupling can be performed by a gear transmission.
  • a gear transmission is also a coupling via a V-belt, a toothed belt or a friction gear into consideration.
  • the one gear made of plastic and an engaging second gear made of metal so it is possible to realize a particularly quiet gear coupling and the gear is also without lubrication.
  • control electronics of the EC motor is housed in a motor chamber, resulting in a particularly compact design, it is expedient to provide a fan for cooling the engine electronics.
  • the fan can be advantageously arranged on the drive shaft of the separating unit.
  • the air outlet of the separating unit can be easily connected via an external line with a suction nozzle of the radial fan.
  • the separating unit comprises a cyclone stage and a pump or a centrifugal stage arranged coaxially.
  • a good separation of the extracted air / liquid mixture is achieved.
  • the suction machine can be built very compact.
  • an external rotor motor enables the transmission high torques and can be operated at high speeds.
  • Figure 1 is a sectional drawing of a suction machine
  • FIG. 2 shows an isometric view of the suction machine from FIG. 1 in a view rotated by approximately 120 °
  • FIG. 3 shows a side view of the suction machine rotated by 90 ° with respect to FIG. 1,
  • Figure 4 is a plan view of the suction machine of Figure 1 and
  • Figure 5 is a view of the suction machine of Figure 1 from below.
  • the suction machine shown in Figures 1 to 5 has a lower housing cover 11, on the top of a cup-shaped housing segment 21 of a separating unit 20 is screwed.
  • the housing segment 21 is closed by an annular intermediate flange 30 which has in the middle a suspended outlet nozzle 92 for air-freed air.
  • An inlet connection 29 of the separating unit 20 leads tangentially laterally into the housing 21 (see FIG. 2) and opens in a spiral passage 35, which terminates in the interior of the housing 21.
  • a y-shaped branch piece 29 ' is screwed to the example, two dental aspirator can be connected separately.
  • the intermediate flange 30 is screwed to a two-chambered housing segment 31, the lower chamber of which serves as the air outlet chamber of the separating unit 20 and which laterally carries an outlet connection 37 (see FIG. 3).
  • the upper chamber of the housing 31 serves to receive a gear transmission 36.
  • the housing segment 31 is closed by a further housing segment 41, which serves as a motor chamber, which is attached laterally offset and whose underside is designed as a cover 47 for the upper chamber of the housing segment 31.
  • the housing segment 41 is closed by a cover 51.
  • the lid 51 projects radially beyond the housing segment 41 and at the same time forms the bottom for a spiral housing 61 of a radial fan 60.
  • the spiral housing 61 together with the lid 51 forms a working chamber 67 for an impeller 62.
  • a round air passage 65 which opens into an inlet chamber 66, which communicates with a tubular intake manifold 63.
  • the working chamber 67 which otherwise has a circular cross section, has a tangential air outlet opening 68 (see FIG. 2) which extends into a spiral passage 69 which leads around the working chamber 67 to a tubular air outlet 64.
  • the course of the spiral passage 69 can be seen in plan view.
  • the spiral housing 61 is closed by a round upper sheet metal cover (not shown).
  • Separation unit 20 via an external line, not shown here, which may be a hose or pipe, connected to the intake port 63 of the radial fan 60.
  • an external line not shown here, which may be a hose or pipe, connected to the intake port 63 of the radial fan 60.
  • a pump impeller 23 and a bell-shaped downwardly widening rotor 22 of a cyclone stage are arranged one above the other on a common drive shaft 34.
  • a web surrounding the rotor 22 in the form of a ring helix is provided which, together with an opposing web on the inner wall of the housing 21, forms the spiral passage 35, via which the aspirated air / liquid mixture is conducted into the separating unit 20 ,
  • the rotor 22 has a larger number of circumferentially distributed radial pump vanes 19 which have a narrow rectangular recess in the middle and together with a correspondingly shaped rib of the intermediate flange 30 form a dynamic seal with a return pumping action, so that no direct flow connection from the interior of the housing 21 to the central passage opening of the intermediate flange 30 consists.
  • the rotor 22 In its interior, the rotor 22 has a plurality (eg, six) in the vertical and radial direction between the drive shaft 34 and the inner wall of the rotor 22 flat extending wings 25, which the interior of the rotor 22 divided into several, laterally closed sectors.
  • a ring-shaped pump impeller 23 Under the rotor 22 is a ring-shaped pump impeller 23, whose outer wall extends obliquely upwards over the lower edge of the rotor 22. Inside the pump impeller 23 a plurality of radial webs 26 are arranged. At the outer edge of the pump impeller 23 are distributed over the circumference a larger number of pump blades 27, each having a narrow rectangular recess in the middle.
  • the diameter of the housing segment 21 decreases in a shoulder 28, which in this way together with the bottom lid 11 delimit a liquid outlet chamber.
  • a blocking web 81 projects annularly downwards and projects into the rectangular recesses of the pumping blades 27.
  • the pumping blades 27 thus form a dynamic together with the shoulder 28 and the blocking web 81 protruding therefrom into the recess of the pumping blades 27 poetic.
  • the pump vanes 27 extend inwardly beyond the shoulder 28 into the pump impeller 23, thus conveying liquid dripping from the rotor 22 into the pump impeller 23 and forced outwardly by the centrifugal force to a liquid outlet port 24 (see Figure 3). which extends tangentially from a lower peripheral wall of the Gepatiusegmantes 21, which lies under the shoulder 28.
  • the drive shaft 34 of the separating unit 20 extends through the air outlet opening in the intermediate flange 30 and the air outlet chamber of the housing segment 31 up to the
  • the gear 33 is seated on a shaft 42 which extends centrally through the housing segment 41 up to the impeller 62. Within the housing segment 41 sits on the shaft 42, a rotor 44 of an electrically commutated electric motor
  • EC motor 43 which is designed as external rotor motor.
  • an internal rotor rotates in an electric motor, and the outer housing is stationary. In the external rotor motor used here, this is reversed.
  • the outer, permanent magnet motor housing serves as a rotor 44 and rotates, while the armature 45 (stator), which consists of several air coils, stands in the interior. This leads to a particularly compact design and enables high torques.
  • an internal rotor EC motor can be used.
  • the cup-shaped rotor 44 is at the bottom with the
  • a bearing sleeve 53 down over, in which the shaft 42 is mounted and sitting on the outside of the armature 45 with its air coils.
  • the motor control is housed on two circuit boards 46 inside the housing segment 41, of which the lower circuit board concentrically extends around the rotor 44 while the other is mounted above the armature 42 on the bearing sleeve 53.
  • the motor control can also be accommodated in an external housing.
  • a fan in order to cool the motor control, a fan, not shown here, can additionally be accommodated in the housing segment 41, which is preferably driven by the shaft 42.
  • the motor control can be used to regulate the suction power of the suction machine relatively simply by controlling the speed according to the current demand at the treatment stations (for example 1-4 treatment places). For this purpose, the negative pressure in the suction line can be measured and the speed can be regulated accordingly.
  • the motor control has a motor current limit (blocking protection).
  • the impeller 62 of the radial fan 60 On the upper end of the shaft 42 sits the impeller 62 of the radial fan 60. It comprises a lower flat disc 72 and an upper frusto-conical disc 72. The disc spacing is thus reduced from the inside to the outside.
  • the upper disc 71 of the impeller 62 has centrally an air inlet, which opens into the air passage 65 of the spiral housing 61.
  • a vertical nozzle 74 is attached to the air inlet, which encloses a corresponding, downwardly reaching collar 75 at the air passage 65 with little play.
  • Fan 62, shaft 42 and EC motor 43 are designed for very high rotational speeds in the range 12,000 to 15,000 l / min.
  • the drive shaft 34 runs, and with it the rotor 20 and the pump impeller 23 of the separating unit 20 run only at relatively lower rotational speeds in FIG.
  • Range from 2,800 to 4,000 l / min, as preferred for separation.
  • the gear 32 may be made of plastic such as plastic.
  • PTFE or PE are running
  • the gear 33 is made of metal, for example made of brass or stainless steel. With this material combination, lubrication of the transmission 36 can be dispensed with.
  • toothed gearing 36 it is also possible to use a planetary gearing, a V-belt or a toothed belt gearing or a friction gear for coupling the separating unit 20 and the radial fan 60.
  • the high speed rotating parts of the radial fan 60 must be well balanced.
  • the ball bearings, not shown here, with which the shaft 42 is mounted, must be kept small in diameter. additionally it may be necessary to have a bearing cooling system, as well as the use of high-temperature grease and a seal on the ball bearings.
  • the axial operating gaps of the radial blower 60 can be relatively large in the range of approximately 1-3 mm. This simplifies assembly, as accurate spacing is not required, and renders the radial fan 60 insensitive to aspirated foam and dust.
  • Housing parts such as the spiral housing 61 or the housing segment 41 can be made of plastic, which leads to lower production costs.
  • the impeller 62 itself can be relatively easily, preferably made of aluminum. This allows a fast startup of the suction machine.
  • the lower disc 72 of the impeller may be made of aluminum and the upper disc 71 with the blades 73 made of plastic, wherein the two discs 71, 72 are thermally riveted.
  • the engine power for a suction machine designed to supply up to four treatment stations is only 0.95 kW in the exemplary embodiment.
  • the pump impeller 23 is replaced by a centrifuge drum, the bottom of which has a sludge discharge opening, through which the solids content can fall when the centrifuge is discharged into a collection container.

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Abstract

Es wird eine Saugmaschine für eine zahnärztliche oder chirurgische Absauganlage angegeben, die eine einen Rotor (22) enthaltende Separiereinheit (20) zur Abtrennung flüssiger und gegebenenfalls fester Bestandteile aus einem angesaugten Luft/Flüssigkeits/ und ggf. Feststoff-Gemisch und ein Sauggebläse (60) umfasst, das an einen Luftauslass (37) der Separiereinheit (20) angeschlossen ist und ein Gehäuse (61) sowie ein Laufrad (62) aufweist. Das Sauggebläse (60) ist dabei als Radialgebläse ausgeführt, dessen Lüfterrad (62) von einem elektrisch kommutierten Elektromotor (43) angetrieben wird, der über ein Getriebe (36) den Rotor (22) der Separiereinheit (20) mit antreibt.

Description

Saugmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Saugmaschine mit einer Separiereinheit zur Abtrennung flüssiger und gegebenenfalls fester Bestandteile aus einem angesaugten Luft/- Flüssigkeitsgemisch und mit einem Sauggebläse, das an einen Luftauslass der Separiereinheit angeschlossen ist.
Eine solche Saugmaschine ist aus der EP 0 400 431 Al bekannt . Die dort beschriebene Saugmaschine besteht aus einer Abscheideeinheit, die an ein Sauggebläse angeschlos- sen wird. Die Abscheideeinheit weist einen Zyklon und eine Zentrifuge auf, die koaxial angeordnet sind.
Saugmaschinen werden in zahnärztlichen oder chirurgischen Absauganlagen eingesetzt. Das vom Zahnarzt oder Chirurg aus dem Mund des Patienten bzw. dem Operationsgebiet abgesaugte Luft/Flüssigkeitsgemisch muss dabei zunächst in der Abscheideeinheit in seine flüssigen und gegebenenfalls festen Bestandteile einerseits und die Luftanteile andererseits getrennt werden.
Als Sauggebläse mit dem die Luftanteile vom Ausgang der Abscheideeinheit abgezogen und ein Unterdruck für das Absaugen erzeugt wird, kommen derzeit vielfach leise laufende Seitenkanalgebläse zum Einsatz.
Kleinere Saugmaschinen können direkt in der Behandlungs- einheit integriert werden, während größere, zentral aufgestellte Saugmaschinen zur gleichzeitigen Versorgung mehrerer Behandlungsplätze vorgesehen werden können. Die heute eingesetzten Seitenkanalgebläse haben einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad von nur etwa 0,25- 0,3 pro Stufe im Bestpunkt . Außerdem steigt ihr Leistungsbedarf mit dem gewünschten Unterdruck. Bei einer Saugma- schine für vier zahnärztliche Behandlungsplätze muss beispielsweise ein Elektromotor mit einer Anschlussleistung von etwa 1,5 kW vorgesehen werden.
Üblicherweise werden Sauggebläse für zahnärztliche oder chirurgische Saugmaschinen heute mit Einphasen- oder Drehstrommotoren angetrieben, die einem maximalen Wirkungsgrad von 60-70% erreichen.
Hinzu kommt, dass gerade bei Mehrplatzgeräten eine be- darfsabhängige Regelung der Saugleistung wünschenswert wäre, um das Sauggebläse nicht ständig im Volllastbereich betreiben zu müssen. Dies erfordert jedoch eine technisch aufwendige und teure Steuerelektronik.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Saugmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die einen besseren Wirkungsgrad aufweist und die insbesondere für die Versorgung mehrerer Behandlungsplätze geeignet ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Saugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist bei einer Saugmaschine der eingangs genannten Art das Sauggebläse als Radialgebläse ausgeführt, dessen Laufrad von einem elektrisch kommutierten Elektromotor (EC-Motor) angetrieben wird. Im Gegensatz zu einem Seitenkanalgebläse weist ein Radialgebläse einen deutlich höheren Wirkungsgrad von etwa 0,6- 0,7 pro Stufe im Bestpunkt auf. Außerdem ist der Leistungsbedarf eines Radialgebläses im Teillastbereich geringer, denn Radialgebläse benötigen mehr Leistung je höher der Volumenstrom wird. Bei hohem Unterdruck aber geringem Volumenstrom, wie dies bei zahnärztlichen oder chirurgischen Absauganlagen typisch der Fall ist, ist der Leistungsbedarf hingegen relativ gering. Außerdem ist das Radialgebläse im Betrieb weniger empfindlich bezüglich angesaugten Flüssigkeitsresten, Schaum oder Staub. Durch die geringere Masse des Laufrades eines Radialgebläses gegenüber einem Seitenkanalgebläse ist zudem ein schnelleres Hochlaufen gewährleistet.
Auch der elektrisch kommutierte Motor weist im Vergleich zu herkömmlichen Einphasen- oder Drehstrommotoren einen höheren Wirkungsgrad von etwa 80-85% auf. Dadurch sind Stromverbrauch und Abwärme geringer.
Da ein elektrisch kommutierter Motor bürstenlos arbeitet, ist er praktisch verschleißfrei und hat eine höhere Lebensdauer .
Außerdem erlaubt die für den Betrieb eines elektrisch kommutierten Motors erforderliche Elektronik eine Drehzahlsteuerung, über die ohne großen Aufwand eine bedarfs- abhängige Saugleistungsregelung realisiert werden kann.
Erfindungsgemäß sind die Separiereinheit und das Radialgebläse mechanisch miteinander gekoppelt, vorzugsweise derart, dass die Separiereinheit langsamer läuft als das Radialgebläse. So kann mit dem EC-Motor sowohl das Radialgebläse als auch die Separiereinheit betrieben werden und unterschiedlichen Drehzahlanforderungen der beiden Teil- einheiten Rechnung getragen werden.
Zweckmäßig kann die Kopplung durch ein Zahnrad-Getriebe ausgeführt werden. Alternativ kommt aber auch eine Kopplung über ein Keilriemen-, ein Zahnriemen- oder über ein Reibradgetriebe in Betracht .
Als besonders vorteilhaft erweist sich der Einsatz eines schräg verzahnten Zahnradgetriebes.
Wird das eine Zahnrad aus Kunststoff und ein darin eingreifendes zweites Zahnrad aus Metall ausgeführt, so lässt sich eine besonders leise Getriebekopplung realisieren und das Getriebe kommt auch ohne Schmierung aus.
Wenn die Steuerelektronik des EC-Motors in einer Motorenkammer untergebracht wird, was zu einer besonders kompakten Bauform führt, wird zweckmäßig ein Lüfter zur Kühlung der Motorelektronik vorgesehen. Der Lüfter kann vorteilhaft auf der Antriebswelle der Separiereinheit angeordnet werden.
Der Luftauslass der Separiereinheit kann auf einfache Weise über eine externe Leitung mit einem Ansaugstutzen des Radialgebläses verbunden werden.
Vorzugsweise umfasst die Separiereinheit eine Zyklonstufe und eine Pumpen- oder eine Zentrifugenstufe, die koaxial angeordnet sind. Dadurch wird eine gute Trennung des abgesaugten Luft/Flüssigkeitsgemischs erreicht.
Wenn der Elektromotor als Außenläufermotor ausgeführt ist, lässt sich die Saugmaschine besonders kompakt aufbauen. Außerdem ermöglicht ein Außenläufermotor die Übertragung hoher Drehmomente und kann bei hohen Drehzahlen betrieben werden .
Weitere Vorteile sind der Beschreibung des folgenden Ausführungsbeispiels der Erfindung zu entnehmen, das anhand der Zeichnungen nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt :
Figur 1 eine SchnittZeichnung einer Saugmaschine
Figur 2 eine isometrische Darstellung der Saugmaschine aus Figur 1 in einer um ca. 120° gedrehten Ansicht,
Figur 3 eine gegenüber Figur 1 um 90° gedrehte Seitenansicht der Saugmaschine,
Figur 4 eine Draufsicht auf die Saugmaschine aus Figur 1 und
Figur 5 eine Ansicht der Saugmaschine aus Figur 1 von unten.
Die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Saugmaschine besitzt einen unteren Gehäusedeckel 11, auf den von oben ein becherförmiges Gehäusesegment 21 einer Separiereinheit 20 geschraubt ist .
Oben ist das Gehäusesegment 21 durch einen ringförmigen Zwischenflansch 30 verschlossen, der in der Mitte einen herabhängenden Auslassstutzen 92 für von Flüssigkeitsanteilen befreite Luft aufweist.
Ein Einlassstutzen 29 der Separiereinheit 20 führt tangen- tial seitlich in das Gehäuse 21 (siehe Figur 2) und mündet in einem Spiralgang 35, der ins Innere des Gehäuses 21 ausläuft. Auf den Einlassstutzen 29 ist ein y-förmiges Verzweigungsstück 29' aufgeschraubt, an das beispielsweise zwei zahnärztliche Absauger getrennt angeschlossen werden können.
Von oben ist der Zwischenflansch 30 mit einem zweikammeri- gen Gehäusesegment 31 verschraubt, dessen untere Kammer als Luftauslasskammer der Separiereinheit 20 dient und die seitlich einen Auslassstutzen 37 (siehe Figur 3) trägt. Die obere Kammer des Gehäuses 31 dient zur Aufnahme eines Zahnradgetriebes 36.
Nach oben hin ist das Gehäusesegment 31 von einem weiteren Gehäusesegment 41, dass als Motorkammer dient, verschlossen, das seitlich versetzt angebracht ist und dessen Unterseite als Deckel 47 für die obere Kammer des Gehäusesegmentes 31 ausgebildet ist. Nach oben ist das Gehäusesegment 41 von einem Deckel 51 verschlossen.
Der Deckel 51 ragt radial über das Gehäusesegment 41 hinaus und bildet gleichzeitig den Boden für ein Spiralgehäuse 61 eines Radialgebläses 60. Das Spiralgehäuse 61 bildet zusammen mit dem Deckel 51 eine Arbeitskammer 67 für ein Laufrad 62.
Im Zentrum des Spiralgehäuses 61 befindet sich ein runder Luftdurchlass 65, der in eine Einlasskammer 66 mündet, die mit einem rohrförmigen Ansaugstutzen 63 kommuniziert. Die Arbeitskammer 67, die ansonsten einen runden Querschnitt aufweist, weist eine tangentiale Luftauslassöffnung 68 (siehe Figur 2) auf, die sich in einen Spiralgang 69 erstreckt, der um die Arbeitskammer 67 herum zu einem rohrförmigen Luftauslass 64 führt. In Figur 4 ist der Verlauf des Spiralgangs 69 in der Draufsicht zu erkennen. Oben verschlossen wird das Spiralgehäuse 61 durch einen nicht gezeigten, runden oberen Blechsdeckel.
Unter Betriebsbedingungen ist der Luftauslass 37 der
Separiereinheit 20 über eine hier nicht gezeigte externe Leitung, die ein Schlauch oder Rohr sein kann, mit dem Ansaugstutzen 63 des Radialgebläses 60 verbunden.
In dem Gehäusesegment 21 der Separiereinheit 20 sind auf einer gemeinsamen Antriebswelle 34 übereinander ein Pumpenlaufrad 23 und ein sich glockenförmig nach unten erweiternder Rotor 22 einer Zyklonstufe angeordnet.
Im oberen Bereich des Rotors 22 ist ein in Form einer Ringwendel ausgebildeter den Rotor 22 umgebender Steg vorgesehen, der zusammen mit einem gegenüberliegenden Steg an der Innenwand des Gehäuses 21 den Spiralgang 35 bildet, über den das angesaugte Luft/Flüssigkeitsgemisch in die Separiereinheit 20 geleitet wird.
Am oberen Rand weist der Rotor 22 eine größere Anzahl in Umfangsrichtung verteilter, radialer Pumpflügel 19 auf, die in der Mitte eine schmale rechteckige Ausnehmung haben und zusammen mit einer entsprechend geformten Rippe des Zwischenflansches 30 eine dynamische Dichtung mit Rückpumpwirkung bilden, so dass keine direkte Strömungsverbindung vom Innenraum des Gehäuses 21 zu der zentralen Durchlassöffnung des Zwischenflansches 30 besteht.
In seinem Innenraum weist der Rotor 22 mehrere (z.B. sechs) sich in vertikale und radiale Richtung zwischen Antriebswelle 34 und Innenwand des Rotors 22 flächig erstreckende Flügel 25 auf, die den Innenraum des Rotors 22 in mehrere, seitlich gegen einander abgeschlossene Sektoren unterteilt .
Unter dem Rotor 22 befindet sich ein ringrinnenförmiges Pumpenlaufrad 23, dessen Außenwand sich schräg nach oben über den unteren Rand des Rotors 22 erstreckt . Im Inneren des Pumpenlaufrads 23 sind mehrere radiale Stege 26 angeordnet. Am Äußenrand des Pumpenlaufrads 23 befinden sich über den Umfang verteilt eine größere Anzahl Pumpflügel 27, die in der Mitte jeweils eine schmale rechteckige Ausnehmung haben .
Über dem Ring von Pumpflügeln 27 verkleinert sich der Durchmesser des Gehäusesegmentes 21 in einer Schulter 28, die auf diese Weise zusammen mit dem Bodendeckel 11 eine Flüssigkeitsauslasskammer begrenzen.
Von der Schulter 28 steht ringförmig ein Sperrsteg 81 nach unten und ragt in die rechteckige Ausnehmungen der Pump- flügel 27. Die Pumpflügel 27 bilden auf diese Weise zusammen mit der Schulter 28 und dem von dieser in die Ausnehmung der Pumpflügel 27 ragenden Sperrsteg 81 eine dynamische Dichtung.
Die Pumpflügel 27 reichen über die Schulter 28 hinaus nach innen in das Pumpenlaufrad 23 hinein und fördern so Flüssigkeit, die von dem Rotor 22 in das Pumpenlaufrad 23 tropft und durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt wird, zu einem Flüssigkeitsauslassstutzen 24 (siehe Figur 3) , der tangential von einer unteren Umfangswand des Gehäuseegmantes 21 ausgeht, die unter der Schulter 28 liegt.
Angesaugtes Luft/Flüssigkeitsgemisch, das von dem Einlass- stutzen 29 über den Spiralgang 35 in das Gehäusesegment 21 eintritt, strömt unter Drall nach unten und dann unter der Sogwirkung des an den Luftauslass 37 angeschlossenen Radialgebläses 60 von unten in die durch die Flügel 25 begrenzten sektorförmigen Kammern des Rotors 22. Flüssige Restanteile werden auf diesem Weg unter Zentrifugalkraft bei der Zyklon-Außenwand abgeschieden und tropfen dann direkt in das Pumpenlaufrad 23.
Im Rotor 22 werden etwa mitgeschleppte feine Flüssigkeits- tröpfchen und Schaumanteile durch die Zentrifugalwirkung gegen die Innenwand des Rotors 22 gedrängt und fließen an der sich nach unten aufweitenden Innenwand herunter. Von dort tropft die Flüssigkeit in das Pumpenlaufrad 23 und wird unter Zentrifugalwirkung nach außen gedrängt, wo sie durch die Pumpflügel 27 zum Flüssigkeitsauslassstutzen 24 gefördert wird.
Die Antriebswelle 34 der Separiereinheit 20 erstreckt sich durch die Luftaustrittsöffnung im Zwischenflansch 30 und die Luftauslasskammer des Gehäusessegmentes 31 bis zu dem
Getriebe 36.
Am oberen Ende der Antriebswelle 34 sitzt ein großes Zahnrad 32, das von einem kleineren Zahnrad 33 angetrieben wird. Das Untersetzungsverhältnis beträgt etwa 1:3.
Das Zahnrad 33 sitzt auf einer Welle 42, die mittig durch das Gehäusesegment 41 bis zu dem Laufrad 62 verläuft. Innerhalb des Gehäusesegmentes 41 sitzt auf der Welle 42 ein Rotor 44 eines elektrisch kommutierten Elektromotors
(EC-Motor) 43, der als Außenläufermotor ausgeführt ist.
Üblicherweise dreht sich bei einem Elektromotor ein innenliegender Rotor, und das äußere Gehäuse steht. Bei dem hier verwendeten Außenläufermotor ist dies umgekehrt. Das äußere, mit Permanentmagneten versehene Motorengehäuse dient als Rotor 44 und dreht sich, während der Anker 45 (Stator) , der aus mehreren Luftspulen besteht, im Inneren steht . Dies führt zu einer besonders kompakten Bauweise und ermöglicht große Drehmomente. Alternativ kann aber auch ein Innenläufer EC-Motor verwendet werden.
Herkömmliche Elektromotoren arbeiten meist mit Bürsten, um die Stromrichtung in der Wicklung immer zum richtigen Zeitpunkt zu wechseln. Dieser Bürstenapparat verursacht mechanische und elektrische Verluste, ist verschleißanfällig und verursacht elektromagnetische Empfangsstörungen. Bei elektrisch kommutierten Motoren wird die Stromwendung hingegen mit einer Steuerelektronik (Motorsteuerung) realisiert, die ein umlaufendes Magnetfeld durch die
Luftspulen des Ankers 45 erzeugt. Die genannten Nachteile der Bürsten treten hier nicht auf. Dadurch weist ein bürstenloser Motor einen besseren Wirkungsgrad auf.
Der becherförmige Rotor 44 ist an der Unterseite mit der
Welle 42 verbunden, während er auf der Oberseite offen ist .
Von oben steht von dem Deckel 51 eine Lagerhülse 53 nach unten über, in der die Welle 42 gelagert ist und auf deren Außenseite der Anker 45 mit seinen Luftspulen sitzt.
Die Motorsteuerung ist auf zwei Leiterplatten 46 im Inneren des Gehäusesegmentes 41 untergebracht, von denen die untere Leiterplatte sich konzentrisch um den Rotor 44 erstreckt während die andere oberhalb des Ankers 42 auf der Lagerhülse 53 angebracht ist. Alternativ kann die Motorsteuerung natürlich auch in einem externen Gehäuse untergebracht werden. Um die MotorSteuerung zu kühlen, kann zusätzlich ein hier nicht gezeigter Lüfter in dem Gehäusesegment 41 untergebracht werden, der vorzugsweise von der Welle 42 mit angetrieben wird.
Über die MotorSteuerung kann verhältnismäßig einfach durch Regelung der Drehzahl die Saugleistung der Saugmaschine entsprechend dem aktuellen Bedarf an den Behandlungsplätzen (z.B. 1-4 Behandlungsplätze) geregelt werden. Dazu kann der Unterdruck in der Saugleitung gemessen und entsprechend die Drehzahl geregelt werden.
Außerdem verfügt die Motorsteuerung über eine Motorstrombegrenzung (Blockiersicherung) .
Auf dem oberen Ende der Welle 42 sitzt das Laufrad 62 des Radialgebläses 60. Es umfasst eine untere ebene Scheibe 72 und eine obere kegelstumpfförmige Scheibe 72. Der Scheibenabstand verringert sich somit von innen nach außen.
Zwischen den beiden Scheiben 71, 72 befinden sich achsparallele Mantellinien aufweisende Schaufeln 73, die sich auf gebogenen Linien vom Zentrum radial bis zum Rand der Scheiben 71, 72 erstrecken. Alternativ sind auch radial endende Schaufeln möglich.
Die obere Scheibe 71 des Laufrads 62 hat mittig einen Lufteinlass, der in den Luftdurchlass 65 des Spiralgehäuses 61 mündet. Zur besseren Abdichtung gegen die Arbeits- kammer 67 ist an dem Lufteinlass ein vertikaler Stutzen 74 angebracht, der einen entsprechenden, nach unten reichenden Kragen 75 am Luftdurchlass 65 unter geringem Spiel umschließt . Wird das Laufrad 62 durch den EC-Motor 43 in schnelle Rotation versetzt, so wird Luft durch den mittigen Luft- einlass im Laufrad 62 angesaugt und von den gekrümmten Schaufeln 73 durch den Spalt zwischen den beiden Scheiben 71, 72 nach außen gedrängt, rotiert dann in der Arbeitskammer 67 und strömt durch die Luftauslassöffnung 68 und den Spiralgang 69 zu dem Luftauslass 64 und von dort über eine über Dach geführte Leitung ins Freie.
Lüfterrad 62, Welle 42 und EC-Motor 43 sind für sehr hohe Rotationsgeschwindigkeiten im Bereich 12.000 bis 15.000 l/min ausgelegt. Durch die Getriebeübersetzung (Zahnräder 32, 33) läuft die Antriebswelle 34 und mit ihr der Rotor 20 und das Pumpenlaufrad 23 der Separiereinheit 20 hinge- gen nur bei verhältnismäßig niedrigeren Drehzahlen im
Bereich von 2.800 bis 4.000 l/min, wie für die Separierung bevorzugt .
Durch die niedrigeren Geschwindigkeiten kann das Zahnrad 32 aus Kunststoff wie z.B. PTFE oder PE ausgeführt werden, das Zahnrad 33 hingegen ist aus Metall, beispielsweise aus Messing oder Edelstahl hergestellt. Bei dieser Material - kombination kann auf eine Schmierung des Getriebes 36 verzichtet werden.
Alternativ zu dem Zahnradgetriebe 36 kann auch ein Planetengetriebe, ein Keilriemen- oder ein Zahnriemengetriebe oder ein Reibradgetriebe zur Kopplung von Separiereinheit 20 und Radialgebläse 60 eingesetzt werden.
Die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Teile des Radialgebläses 60 müssen gut ausgewuchtet sein. Die hier nicht gezeigten Kugellager mit denen die Welle 42 gelagert ist, müssen im Durchmesser klein gehalten werden. Zusätzlich kann eine Lagerkühlung erforderlich sein sowie der Einsatz von Hochtemperaturfett und eine Abdichtung der Kugellager.
Die axialen Betriebsspalte des Radialgebläses 60 hingegen können verhältnismäßig groß im Bereich ca. l-3mm liegen. Dies vereinfacht die Montage, da eine akkurate Distanzierung nicht erforderlich ist, und macht das Radialgebläse 60 unempfindlich gegen angesaugten Schaum und Staub. Gehäuseteile wie das Spiralgehäuse 61 oder das Gehäuseseg- ment 41 können aus Kunststoff gefertigt werden, was zu niedrigeren Herstellungskosten führt.
Das Laufrad 62 selbst kann relativ leicht, vorzugsweise aus Aluminium ausgeführt werden. Dies ermöglicht ein schnelles Hochlaufen der Saugmaschine. Alternativ kann auch nur die untere Scheibe 72 des Laufrads aus Aluminium gefertigt sein und die obere Scheibe 71 mit den Schaufeln 73 aus Kunststoff, wobei die beiden Scheiben 71, 72 thermisch vernietet sind.
Aufgrund des besseren Wirkungsgrades von Radialgebläse 60 und EC-Motor 43 liegt die Motorleistung für eine Saugmaschine, die zur Versorgung von bis zu vier Behandlungs- plätzen ausgelegt ist, beim Ausführungsbeispiel bei nur 0,95 kW.
Zusätzlich kann in einer hier nicht gezeigten Weiterbildung eine Abscheidung von Feststoffanteilen wie beispielsweise ausgebohrtem Amalgam erfolgen.
Dazu wird das Pumpenlaufrad 23 durch eine Zentrifugentrommel ersetzt, deren Boden eine SchlammablaufÖffnung aufweist, durch die der Feststoffanteil beim Auslaufen der Zentrifuge in einen Sammelbehälter absinken kann.

Claims

Patentansprüche
1. Saugmaschine mit einer einen Rotor (22) enthaltenden Separiereinheit (20) zur Abtrennung flüssiger und gegebenenfalls fester Bestandteile aus einem angesaugten Luft/Flüssigkeits/ und ggf. Feststoff-Gemisch und mit einem Sauggebläse (60) , das an einen Luftauslass (37) der Separiereinheit (20) angeschlossen ist und ein Gehäuse (61) sowie ein Laufrad (62) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (62) von einem elektrisch kommutierten Elek- tromotor (43) angetrieben wird und letzterer über ein
Getriebe (36) den Rotor (22) der Separiereinheit (20) mit antreibt.
2. Saugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiereinheit (20) und das Radialgebläse
(60) derart durch das Getriebe (36) mechanisch miteinander gekoppelt sind, dass die Separiereinheit (20) langsamer läuft als das Radialgebläse (60) .
3. Saugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Getriebe (36) um ein Zahnradgetriebe oder ein Reibradgetriebe handelt .
4. Saugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Getriebe (36) um ein schräg verzahntes Zahnradgetriebe handelt .
5. Saugmaschine nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (36) ein Zahnnrad (32) aus Kunststoff und ein darin eingreifendes Zahnrad
(33) aus Metall aufweist.
6. Saugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (43) zusammen mit einer Motorsteuerung (46) in einem Gehäusesegment (41) untergebracht und ein Lüfter zur Kühlung der Motorsteuerung (46) vorgesehen ist.
7. Saugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter für die Motorsteuerung (46) durch die Antriebswelle (42) des Radialgebläses (60) angetrieben ist.
8. Saugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftauslass (37) der Separiereinheit (20) über eine externe Leitung mit einem Ansaugstutzen (63) des Sauggebläses (60) verbunden ist.
9. Saugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Separiereinheit (20) eine Zyklonstufe (22) und eine den Rotor (22) umfassende Zentrifugenstufe (23) umfasst, welche koaxial angeordnet sind.
10. Saugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (43) ein Außenläufermotor ist .
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