AT401410B - Einrichtung zur rücklaufsperre des laufrades eines querstromlüfters - Google Patents

Description

AT 401 410 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Rücklaufsperre eines von einem Antrieb trennbaren Laufrades einer Strömungsarbeitsmaschine, insbesondere eines Querstromlüfters, mit einem Laufrad, an dessen Stirnseite mindestens zwei Sperrelemente schwenkbar gelagert sind, die mit einem feststehenden, zur Achse des Laufrades konzentrisch angeordneten Sperrkörper Zusammenwirken, wobei die Sperrelemente mittels Federn in Richtung zur Sperrsteilung vorgespannt sind, in der sie eine Drehung des Laufrades entgegen der Antriebsrichtung blockieren.

Bei in einem Fahrzeug, z.B. zu Kühlzwecken vorgesehenen Querstromlüfter, ergibt es sich, daß der Antrieb des Querstrom lüfters abgeschaltet wird, sobald aufgrund der Fahrgeschwindigkeit die Durchströmung des nachgeordneten Wärmetauschers genügend groß ist. Dabei kommt es aber zu einem Antrieb des Laufrades entgegen seiner Betriebsdrehrichtung durch die durchströmende Luft. Dies führt nun zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes des Querstromlüfters, wodurch sich die Staudruckausnutzung erheblich verschlechtert.

Es wurde daher schon in der EP 0 233 174 A1 vorgeschlagen, ein Drehen eines Querstromlüfters entgegen seiner Antriebsrichtung zu verhindern.

Bei sehr hohen Fahrgeschwindigkeiten wäre eine Erhöhung des Strömungswiderstandes des Querstromlüfters zwar wiederum nützlich, da sie einer unnötig starken Kühlung entgegenwirkt und eine Verringerung der Kühlluftströmung den Luftwiderstand des Fahrzeugs etwas herabsetzt. Beim Antrieb des Laufrades entgegen seiner Betriebsdrehrichtung auftretende hohe Geräuschentwicklung und unkontrollierte Laufraddrehzahlen verbieten jedoch generell derartige Betriebszustände.

Aus der US 1 516 681 A ist eine als Kreiselpumpe ausgelegte Strömungsmaschine der eingangs genannten Art bekannt, bei welcher die Sperrelemente durch Klinkenelemente mit sägezahnförmigen Klinkenansätzen gebildet sind, die mit einem feststehenden Sperrad, das mit einer feststehende Achse fest verbunden ist, Zusammenwirken. Das Sperrad weist eine Verzahnung oder Ausnehmungen für die Klinkenansätze auf, wobei die Klinkenelemente in die entsprechenden Ausnehmungen des Sperrades einfallen können. Dabei ist ein weiteres Drehen des Laufrades lediglich in einer Richtung möglich, u. zw. in jener in der die Klinkenansätze den flacheren Abschnitt aufweisen. Dies ermöglicht es, das Laufrad bei abgeschaltetem Antrieb desselben gegen ein Drehen in die entgegengesetzte Richtung zu blockieren. Durch Optimieren der Anlenkpunkte der Kippelemente kann der Drehwiderstand und die Geräuschentwicklung bei hohen Drehzahlen minimiert werden. Allerdings treten im unteren Drehzahlbereich des Laufrades weiterhin relative hohe Geräusche und ständiges Pendeln der Sperrelemente auf, da sich diese über die Zähne bzw. Ausnehmungen des Sperrades hinwegbewegen müssen.

Ferner ist aus der US-3 522 795 A ein Lüfterantrieb bekannt, bei dem ab einer gewissen Drehzahl infolge Fliehkraftwirkung die Kupplungselemente außer Eingriff kommen. Bei dieser Patentschrift wird die Fliehkraft allerdings genützt, um eine Funktionsänderung zu bewirken (Trennung von An- und Abtriebswelle) und dient nicht zur Vermeidung von Geräusch und verschleißverursachender Berührung zwischen stehenden und bewegten Teilen des Querstromlüfters.

Ziel der Erfindung ist es daher eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, welche unerwünschte Betriebszustände selbsttätig vermeidet und sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und auch im niedrigen Drehzahlbereich geräuscharm betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Sperrelemente als Reibelemente ausgebildet sind, die mit der Mantelfläche der feststehenden Achse bzw. des rohrförmigen Ansatzes Zusammenwirken. Dies stellt eine Verminderung der Geräuschentwicklung in den unteren Drehzahlbereichen des Laufrades des Querstromlüfters sicher. Außerdem wird dadurch auch ein ständiges Pendeln der Sperrelemente im unteren Drehzahlbereich des Laufrades vermieden, da diese sich nicht über die für die Klinkenelemente der zuvor beschriebenen Lösung erforderlichen Ausnehmungen hinwegbewegen müssen.

Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß die Reibfläche der Reibelemente einen einer logarithmischen Spirale entsprechenden Verlauf aufweist, die vorzugsweise der Gleichung r = a . e“4 entspricht wobei p den Reibungswinkel für die Materialpaarung des Reibbelages und der Achse bzw. dem rohrförmigen Ansatz, a den Abstand zwischen der Mitte der Lagerung des Reibelementes und der Stelle der Reibfläche, die den kürzesten Abstand zur Mitte der Lagerung aufweist, und r den Abstand zu einer anderen Stelle der Reibfläche bedeuten, wobei r und a den Winkel ψ einschließen. Bei dieser Lösung kommt es bei einer Drehung des Laufrades in der einen Richtung zu einem Verklemmen der Reibelemente mit der Mantelfläche der Achse, wodurch eine entsprechende Bremswirkung gegeben ist. In der anderen Drehrichtung kommt es dagegen zu einer Beaufschlagung der Reibelemente im Sinne des Abhebens von der Achse aufgrund der sehr geringen Reibkräfte. Außerdem ist durch diese Ausgestaltung der Reibfläche 2

AT 401 410 B sichergestellt, daß diese in jedem Falle mit der Gegenfläche stets einen konstanten Winkel einschließen, wodurch sich auch trotz der unvermeidlichen Abnützung der Reibfläche eine praktisch konstante Bremswirkung ergibt. ln diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß die Fläche, welche die einen logarithmi-schen Verlauf aufweisende Reibfläche trägt sich bis zu der dem äußeren Umfang des Laufrades zugekehrten Außenkontur des Reibelementes erstreckt. Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine große Bewegungsmöglichkeit und ein hoher Toleranz- bzw. Verschleißausgleich, da sich ein solches Sperrelement weitgehend verdrehen kann und dabei in der Bremsstellung stets den gleichen Winkel mit der Gegenfläche einnimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Reibelemente einen abstehenden Arm aufweisen, der sich gegen die Drehrichtung des Laufrades des Querstromlüfters vom Anlenkpunkt des entsprechenden Reibelementes erstreckt. Durch die Masse dieser Arme wirken entsprechende Fliehkräfte auf die Sperrelemente und heben diese entgegen der Wirkung der Vorspannung von der Achse, deren Mantelfläche die Gegenfläche für die Sperrelemente bildet, ab.

Weiters kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, daß die mit den Sperrelementen zusammenwirkende Achse durch einen rohrförmigen Fortsatz einer Lagerwand gebildet ist, wobei diese Lagerwand einen Bördelrand aufweist, in dem eine Halteplatte zentrisch gehalten ist, die einen Lagerzapfen zentrisch aufnimmt, auf dem die Stirnwand des Laufrades des Querstromlüfters über ein Lager abgestützt ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil einer einfachen Konstruktion, bei der es auch möglich ist, ohne sonstige Demontagearbeiten nach dem Abbau der Halteplatte und des mit dieser verbundenen, den Fortsatz beinhaltenden Lagerwand den Verschleißzustand der Reibelemente zu kontrollieren, falls die Sperrelemente durch Reibelemente gebildet sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 eine Rücklaufsperreinrichtung der bekannten Art mit als Klinkenelemente ausgebildeten Sperrelementen in Stirnansicht und einem Teilschnitt, und Fig. 3 und 4 eine erfindungsgemäße Rücklaufsperreinrichtung in Stirnansicht und einem Teilschnitt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Das Laufrad 1 des Querstromlüfters ist sowohl bei der bekannten, und auch bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform durch Ringe 2 gebildet, durch welche die Schaufeln 3 gehalten sind. Diese Ringe 2 sind je über eine mit einem rohrförmigen Ansatz 4 versehenen Seitenteil 5, in dem ein Wälzlager 6 gehalten ist, abgestützt. Mit 3' ist die feststehende Leitschaufel bezeichnet. In dem Seitenteil 5 sind die Zapfen 7 befestigt, an denen Sperrelemente schwenkbar gelagert sind. Diese Zapfen 7 sind über eine ebene Halteplatte 21 und eine gekröpfte Halteplatte 22 mittels Schrauben 23 am Laufrad 1 festgemacht.

Bei der bekannten Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 sind diese Sperrelemente durch Klinkenelemente 8 gebildet, deren Klinkenansätze 9 in der durch den Pfeil 10 angedeuteten Drehrichtung des Laufrades 1 flach gegen die Tangente an deren Berührungspunkt mit der durch den rohrförmigen Ansatz 11 gebildeten Achse zu liegen kommt. Durch die Schraubverbindung 24 zwischen dem Gehäuse 12’ und der Halteplatte 18 sowie durch die zentrale Schraube 25, wird eine feste Verbindung zwischen der Halteplatte 18 und dem Zapfen 12 sowie, mit dem Gehäuse 12' hergestellt. Der feststehende Zapfen 12 ist mit dem die Achse bildenden rohrförmigen Ansatz 11 der Lagerwand 13 koaxial und fest verbunden. Der feststehende Zapfen 12 trägt das Wälzlager 6.

Dieser rohrförmige Ansatz 11 weist Ausnehmungen 14 auf, in die die Klinkenansätze 9 bei einer entsprechend geringen Drehzahl des Laufrades 1 einfallen können. Dadurch wird eine Drehung des Laufrades 1 entgegen der durch den Pfeil 10 angedeuteten Betriebsdrehrichtung sicher verhindert, da die Klinkenelemente 8 in einem solchen Fall weiter in die Ausnehmungen 14 hineingezogen werden und es daher zu einem sicheren Blockieren des Laufrades 1 kommt.

Die Klinkenelemente 8 sind mittels der Federn 15 in Richtung zur Sperrsteilung, in der sie an der Achse, die durch den rohrförmigen Ansatz 11 gebildet ist, anliegen, vorgespannt. Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, liegen die Anlenkpunkte der Klinkenelemente 8, die durch die Zapfen 7 gebildet sind, in Drehrichtung des Laufrades 1, vor den Klinkenansätzen 9.

Wird nun das Laufrad 1 mit einer entsprechend hohen Drehzahl angetrieben, so heben die Klinkenelemente 8 von der Achse entgegen der Kraft der Feder 15 ab, sodaß sich keine Beeinflussung des Laufrades 1 durch die Klinkenelemente mehr ergibt. Bei geringer Drehzahl hingegen kann es zum Pendeln, mit entsprechender Geräuschentwicklung zwischen den Klinkenelementen 8 und den Ausnehmungen 14 kommen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 sind die Sperrelemente durch Reibelemente 16 gebildet, die an den Zapfen 7 schwenkbar gelagert sind. Weiters steht der die mit den Reibelementen 16 zusammenwirkende Achse bildende rohrförmige Ansatz 11 von einer Lagerwand 17 ab, die mit ihren Böraelrand 17' eine Halteplatte 18 zentrisch hält, die den mit dem Gehäuse 12' fest 3

Claims (5)

1. AT 401 410 B verbundenen Lagerzapfen 12 hält. Die Reibelemente 16 weisen einen gemäß einer logarithmischen Spirale geformten Abschnitt 19 auf, der mit dem rohrförmigen Ansatz 11, der die Achse bildet, zusammenwirkt, deren Mantelfläche als Gegenfläche wirkt. In Fig. 3 sind bei einem Reibelement 16 dessen mögliche extrem ausgelenkte Stellungen gestrichelt eingezeichnet. Man ersieht daraus, daß auch bei Abnützung der Reibflächen innerhalb eines großen Bereiches immer noch die blockierende Funktion der Reibelemente 16 erhalten bleibt. Dabei liegt das Reibelement 16 in jeder Lage unter dem gleichen Winkel an dem rohrförmigen Ansatz 11 an. Die Reibelemente 16 weisen einen abstehenden Arm 20 auf und sind mittels Federn 15 gegen deren Bremsstellung vorgespannt. Wird nun das Laufrad 1 mit einer entsprechenden Drehzahl in Richtung des Pfeiles 10 angetrieben, kommt es zu einem Abheben der Reibelemente 16 von dem die Achse bildenden rohrförmigen Ansatz 11. Bei einer geringen Drehung des Laufrades 1 entgegen der durch den Pfeil 10 angedeuteten Drehrichtung nach einem Stillstand des Laufrades, kommt es dagegen zu einem immer stärkeren Anlegen des Reibelementes 16 am rohrförmigen Ansatz 11, sodaß ein Weiterdrehen des Laufrades verhindert wird. Patentansprüche 1. Einrichtung zur Rücklaufsperre eines von einem Antrieb trennbaren Laufrades einer Strömungsarbeitsmaschine, insbesondere eines Querstromlüfters, mit einem Laufrad (1), an dessen Stirnseite mindestens zwei Sperrelemente (8,16) schwenkbar gelagert sind, die mit einem feststehenden, zur Achse des Laufrades (1) konzentrisch angeordneten Sperrkörper Zusammenwirken, wobei die Sperrelemente (8, 16) mittels Federn (15) in Richtung zur Sperrstellung vorgespannt sind, in der sie eine Drehung des Laufrades (1) entgegen der Antriebsrichtung blockieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente als Reibelemente (16) ausgebildet sind, die mit der Mantelfläche des feststehenden, zylindrisch ausgebildeten Sperrkörpers Zusammenwirken.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibfläche (19) der Reibelemente (16) einen einer logarithmischen Spirale entsprechenden Verlauf aufweist, die vorzugsweise der Gleichung r = a · ep* entspricht, wobei p den Reibungswinkel für die Materialpaarung des Reibbelages und des Sperrkörpers, a den Abstand zwischen der Mitte der Lagerung des Reibelementes (16) und der Stelle der Reibfläche, die den kürzesten Abstand zur Mitte der Lagerung aufweist, und r den Abstand zu einer anderen Stelle der Reibfläche bedeuten, wobei r und a den Winkel <t> einschließen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, welche die einen logarithmischen Verlauf aufweisende Reibfläche (19) trägt, sich bis zu der dem äußeren Umfang des Laufrades (1) zugekehrten Außenkontur des Reibelementes (16) erstreckt.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibelemente (16) einen abstehenden Arm (20) aufweisen, der sich gegen die Drehrichtung (Pfeil 10) des Laufrades (1) vom Anlenkpunkt (Zapfen 7) des entsprechenden Reibelementes (16) erstreckt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Reibelementen (16) zusammenwirkende feststehende Sperrkörper durch einen rohrförmigen Ansatz (11) einer Lagerwand (13,17) gebildet ist, welche Lagerwand (13,17) einen Bördelrand (13',17’) aufweist, in dem eine Halteplatte (18) zentrisch gehalten ist, die einen Lagerzapfen (12) zentrisch aufnimmt, auf dem die Stirnwand des Laufrades (1) über ein Lager (6) abgestützt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4