<Desc/Clms Page number 1>
In gevallen, waar bij centrifugaalwaaiers de grootte van de centrifugaalkracht of van de optredende temperatuurver- schillen leidt tot hoge spanningen in de waaierschoepen of tussen de schoepen, de naaf en de voor- en achterplaat van de waaier, moeten bij materiaalkeuze en constructie bijzondere voorzorgen worden genomen. Bij grote centrifugaalkrachten moet de verhouding: sterkte/ soortelijk gewioht van het materiaal zo hoog mogelijk zijn. Doch juist bij dergelijke materialen wordt de bevestiging een probleem. Bij hoge temperatuurspan- .ningen moeten de verschillende delen elkanders uitzetting zonder schade kunnen opnemen of toelaten.
Zou men deze materialen lassen, dan loopt de sterkte aanzienlijk achteruit, niet alleen
<Desc/Clms Page number 2>
omdat het lasmateriaal zelf dikwijls van lagere sterkte gekozen moet worden ter wille van de lasbaarheid, maar ook omdat door de lasbewerking, bijvoorbeeld bij hoge temperatuur, de sterkte, van het moedermateriaal sterk terugloopt, terwijl ook aan de las zelf zelden dezelfde sterkte mag worden toegekend als aan het moedermateriaal.
Zou men de schoepen uit materiaal met grote sterkte door klinken willen bevestigen, dan heeft men langs de rand der nagelgaten steeds te maken met spanningsconcentraties, die meestal meer dan een verdubbeling van de oorspronkelijk aan- wezige materiaalspanning betekenen. Deze spanningsconcentraties zijn juist bij deze materialen met hun hoge trekvastheid nadelig, omdat deze meestal een lage rek hebben, zodat sapnningsverminde- ring door vloeien niet plaatsvindt of aanleiding geeft tot een begin van scheurvorming.
De uitvinding beoogt deze nadelen door een bevesti- gingsconstructie der schoepen op te heffen, waarbij de overbrenging van de grote centrifugaalkrachten geschiedt zonder .klink- of las- verbindingen terwijl de vrije uitzetting der onderdelen van de waaier in alle richtingen zo goed als geheel gewaarborgd wordt.
De constructie volgens de uitvinding is speciaal doelmatig bij , toepassing op waaiers met radiaal of ongeveer rediaal geplaatste schoepen. @
De waaier volgens de uitvinding is in hoofdzaak ge- kenmerkt, doordat de schoepen uit bandvormig materiaal zijn vervaardigd en de schoepen vormende banden zodanig om axiale of in hoofdzaak axiale pennen op de naaf zijn geslagen, dat de centrifugallkracht in de schoepen geheel of grotendeels op deze pennen wordt overgebracht,
Doelmatig bezitten hierbij de schoepen zoveel axiale speling tussen op de naaf bevestigde steunringen voor de pennen, dat een vrije uitzetting der schoepen in axiale richting gewaar- borgd is.
Teneinde de bewegingsvrijheid der schoepen in tangen-
<Desc/Clms Page number 3>
iale richting te beperken, kunnen volgens de uitvinding aan de achterplaat van de waaier bevestigde strippen, nokken, pennen ef dergelijke zijn aangebracht.
Voor hetzelfde doel is het volgens de uitvinding tevens mogelijk spaakvormige strippen toe te passen, welke bevestigd zijn aan de pennen of nokken, om welke de bandvormige schoepen gelegd zijn, of aan de delen, welke deze pennen of nokken dragen.
De uitvinding zal thans worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enige uitvoeringsvormen van cen- trifugaalwaaiers volgens de uitvinding zijn afgebeeld.
Fig. 1 toont een gedeeltelijk zijaanzicht van een waaier volgens de uitvinding.
Fig. 2 toont een zijaanzicht van een variante
Fig. 3 toont een zijaanzicht van een tweede variant.
Fig. 4 is een radiale doorsnede over de naaf van een waaier, waarin verschillende bevestigingsmethoden voor de schoepen zijn afgebeeld.
Fig. 5 toont een zijaanzicht van een derde variant van de waaier.
Fig. 6 toont een vierde variant in axiale doorsnede.
Fig. 7 toont een vijfde variant van de waaier in zij- aanzicht.
In de figuur 1 worden de schoepen 1 elk gevormd door één band van materiaal, bijvoorbeeld metaal of plastic, welke om een pen 2 is dubbelgevouwen. Zou de dikte der schoepen, welke door de omvouwing ontstaat, stromings-technisch een bezwaar zijn, dan kan men de banden om de pennen 2 buigen en schoepvormen verwezenlijken, zoals afgebeeld in de figuren 2 en 3.
De pennen 2 kunnen worden bevestigd in flenzen of, ringen 3 op de naaf, zoals in figuur 4 in de bovenste helft is aangegeven. Eventueel kunnen de pennen 2 schuin ten opzichte van de as van de waaier in de naaf worden aangebracht, als dit
<Desc/Clms Page number 4>
@ stromings-technische redenen gewenst is, zoals in figuur 6 is afgebeeld. Voorts kunnen naar gelang van de omstandigheden holle of massieve pennen 2 worden toegepast..
Voorts is het voor de uitvinding niet essentieel losse pennen te gebruiken. De pennen vervullen hun functie even doel- matig als zij uit één stuk met de naaf gevormd zijn, bijvoor- beeld doordat zij zijn aangefreesd of aangegoten. In plaats van ronde pennen,kunnen ook pennen met een andere dwarsdoorsnede worden toegepast. Evenmin is het noodzakelijk, dat de schoepen 1 over de volle breedte worden gesteund. In bepaalde gevallen kan het bijvoorbeeld voldoende zijn voor de ondersteuning der schoepen gebruik te maken van korte pennen 5, of korte nokken'6, zoals in de onderste helft van figuur 4 links, respectievelijk rechts is afgebeeld. Bij toepassing van nokken 6 kan het nodig zijn de naaf te delen.
Bij toepassing van ronde pennen, zoals in het bovenste gedeelte van figuur 4 is afgebeeld, zijn de pennen aan de beide einden in de flenzen van de naaf gesteund en is de band 1 in radiale richting tussen de pen 2 en het cylindrische naafgedeelte geklemd.
De verbindingen, nodig om de sohoepen verder op hun plaats te houden, behoeven slechts krachten over te brengen, welke klein zijn ten opzichte van de centrifugaalkracht. Uit- zettingen kunnen bij de beschreven constructies ongehinderd plaats vinden, zonder de sterkte of vorm van de waaier in ge- vaar te brengen.
Luchtkrachten op ventilatorschoepen zijn in de regel te verwaarlozen ten opzichte van de optredende centrifugale krachten op de schoepen zelve. Voor hoge omtrekssnelheden kunnen de schoepen bijvoorbeeld van hoogwaardige band van verenstaal worden vervaardigd. In een ander geval kunnen de schoepen van harde PVC-plaat (polyvinyl-chloride plaat) worden vervaardigd, welke door verwarmen nagenoeg zonder sterkteverlies om de pen 2 gebogen kan worden.
Waaiers voor hoge temperaturen worden uiteraard
<Desc/Clms Page number 5>
evormd met schoepen van een materiaal, dat tegen hoge tem- peraturen bestand is.
Teneinde, indien nodig, de centrifugale spanningen zoveel mogelijk te verminderen, kan aan de waaierbanden met voordeel, zoals in figuur 5 is afgebeeld, een van binnen naar buiten afnemende dikte worden gegeven, waarvan het beste verloop, teneinde een ongeveer constante spanning te verkrijgen, gemakke- lijk kan worden berekend.
Bij de eenvoudigste vorm van de afnemende dikte, n.l. een lineair naar buiten afnemende dikte, kan bereikt worden, dat de grootste centrifugaalspanning optreedt op enige afstand van de pennen 2, hetgeen gunstig is voor het ontlasten van het materiaal, dat om de pen ligt. Bij de pen 2 treedt namelijk een kleine spanningsverhoging op tengevolge van het feit, dat hier een min of meer sterk gekromde band wordt belast.
Voor hoge omtrekssnelheden is het doelmatig de voor- plaat van de waaier weg te laten. De waaier wordt dan aan de open zuigzijde afgedekt door een stilstaande, ringvormige dekplaat, of door het huis van het werktuig zelf.
De achterplaat van de waaier kan om verzwakking tegen te gaan, zonder doorboring langs de pennenhoudende naaf geleid worden en ongeveer kegelvormig worden uitgevoerd om een schijf van maximale sterkte te verkrijgen. Bij waaiers voor de hoogste omtrekssnelheden kan eventueel ook de achterplaat weggelaten worden. In gevallen, dat het gewenst wordt de schoepen in tangentiale richting op hun plaats te houden of hun bewegings- vrijheid althans te beperken, kunnen volgens de uitvinding v66r, tussen of achter de schoepwanden nokken, strippen of pennen aan de aohterplaat van de waaier bevestigd' worden, die bij voorkeur met de schoepen niet vast worden verbonden, 'teneinde zettingen en uitzettingen vrij spel te laten.
In de uitvoeringsvorm volgens de figuur 2 is tussen de schoepwanden een nok of strip 7 aangebracht, die op de on-
<Desc/Clms Page number 6>
verzwakte achterplaat 10 van de waaier is gelast.
Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 zijn aan weerszijdenven de schoepwand nokken 8 en 9 gelegen, die op de onverzwakte achterplaat 10 zijn gelast.
Ook kan men volgens de uitvinding, in het bijzonder indien de achterplaat van de waaier ontbreekt, dezelfde beper- king der bewegingsvrijheid in tangentiale richting bereiken door het toepassen van op de naaf aangebrachte spaken, die tussen de schoepwanden zijn aangebracht en bevestigd zijn aan de pennen 2, om welke de schoepbanden zijn gevouwen, of aan delen van de naaf, welke deze pennen dragen. Tijdens het bedrijf zullen de dunne schoepwanden sneller eventuele temperatuur- variaties volgen dan de dikkere naafdelen. Om het verschil in uitzetting tussen de naaf, de pennen 2 en de schoepen 1 op te vangen, moet de nodige speling tussen deze delen aanwezig zijn.
Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 7 vormt elke om een pen 2 van de naaf omgevouwen bgnd twee opeenvolgende schoepen van de waaier. Bij deze uitvoeringsvorm is dus het aantal pennen op de naaf de helft van het aantal schoepen van de waaier.
<Desc / Clms Page number 1>
In cases where, with centrifugal impellers, the magnitude of the centrifugal force or of the occurring temperature differences leads to high stresses in the impeller blades or between the blades, the hub and the front and rear plates of the impeller, special precautions must be taken in material selection and construction. taken. With high centrifugal forces, the ratio: strength / specific weight of the material must be as high as possible. However, it is precisely with such materials that fastening becomes a problem. At high temperature stresses, the different parts must be able to accommodate or allow each other's expansion without damage.
If one would weld these materials, the strength would decrease considerably, not only
<Desc / Clms Page number 2>
because the welding material itself often has to be chosen of lower strength for the sake of weldability, but also because the strength of the parent material decreases sharply as a result of the welding operation, for example at high temperature, while the weld itself may rarely be assigned the same strength as to the parent material.
If one wants to fasten the blades made of high-strength material by riveting, one always has to deal with stress concentrations along the edge of the nail holes, which usually mean more than a doubling of the material stress originally present. These stress concentrations are disadvantageous especially with these materials with their high tensile strength, because they usually have a low elongation, so that saponification reduction by flow does not occur or gives rise to the initiation of cracking.
The object of the invention is to obviate these drawbacks by means of a fastening construction for the blades, whereby the transmission of the large centrifugal forces takes place without riveting or welding connections, while the free expansion of the parts of the impeller in all directions is virtually guaranteed. .
The construction according to the invention is especially effective when used on impellers with radially or approximately radially disposed blades. @
The impeller according to the invention is mainly characterized in that the blades are made of band-like material and the blades forming the blades are wrapped around axial or substantially axial pins on the hub such that the centrifugal force in the blades is wholly or largely on this. pens is transferred,
In this case, the blades expediently have so much axial clearance between pin support rings mounted on the hub that free expansion of the blades in the axial direction is ensured.
In order to allow freedom of movement of the blades in pliers
<Desc / Clms Page number 3>
In accordance with the invention, strips, cams, pins or the like attached to the rear plate of the impeller may be provided.
For the same purpose, it is also possible according to the invention to use spoke-shaped strips which are attached to the pins or cams around which the band-shaped blades are placed, or to the parts carrying these pins or cams.
The invention will now be explained with reference to the drawing, in which some embodiments of centrifugal impellers according to the invention are shown.
FIG. 1 shows a partial side view of a fan according to the invention.
FIG. 2 shows a side view of a variant
FIG. 3 shows a side view of a second variant.
FIG. 4 is a radial section through the hub of an impeller illustrating various blade attachment methods.
FIG. 5 shows a side view of a third variant of the fan.
FIG. 6 shows a fourth variant in axial section.
FIG. 7 shows a fifth variant of the fan in side view.
In figure 1 the blades 1 are each formed by one band of material, for instance metal or plastic, which is folded over a pin 2. If the thickness of the blades resulting from the folding would be a flow-technical drawback, the bands can be bent around the pins 2 and blade shapes can be realized, as shown in Figures 2 and 3.
The pins 2 can be mounted in flanges or rings 3 on the hub, as shown in Figure 4 in the upper half. Optionally, the pins 2 can be arranged obliquely with respect to the axis of the impeller in the hub, like this
<Desc / Clms Page number 4>
@ flow-technical reasons, as shown in Figure 6. Furthermore, hollow or solid pins 2 can be used, depending on the circumstances.
Furthermore, it is not essential for the invention to use loose pins. The pins perform their function just as effectively if they are formed in one piece with the hub, for example by being milled or molded. Instead of round pins, pins with a different cross-section can also be used. Nor is it necessary for the blades 1 to be supported over the full width. In certain cases, for example, it may be sufficient to use short pins 5, or short cams 6, to support the blades, as shown in the lower half of figure 4 on the left and right, respectively. When using cams 6, it may be necessary to divide the hub.
When using round pins, as shown in the upper part of Figure 4, the pins are supported at both ends in the flanges of the hub and the band 1 is clamped in a radial direction between the pin 2 and the cylindrical hub portion.
The connections necessary to further hold the sohoops in place need only transmit forces that are small relative to the centrifugal force. Expansion can take place in the described constructions without hindrance, without compromising the strength or shape of the impeller.
Air forces on fan blades are as a rule negligible in relation to the occurring centrifugal forces on the blades themselves. For high circumferential speeds, the blades can be manufactured, for example, from high-quality spring steel strip. In another case, the blades can be made of hard PVC sheet (polyvinyl chloride sheet), which can be bent around pin 2 by heating substantially without loss of strength.
Fans for high temperatures are, of course
<Desc / Clms Page number 5>
formed with blades of a material that can withstand high temperatures.
In order to reduce the centrifugal stresses as much as possible, if necessary, the fan belts can advantageously be given, as shown in Figure 5, a thickness decreasing from the inside to the outside, the best of which is to obtain an approximately constant stress, can be easily calculated.
In the simplest form of the decreasing thickness, namely a linearly outwardly decreasing thickness, it can be achieved that the greatest centrifugal stress occurs at some distance from the pins 2, which is favorable for relieving the material surrounding the pin. Namely, at the pin 2, a small increase in tension occurs as a result of the fact that a more or less strongly curved band is loaded here.
For high peripheral speeds it is effective to omit the front plate of the impeller. The impeller is then covered on the open suction side by a stationary annular cover plate, or by the housing of the tool itself.
The back plate of the impeller to prevent weakening can be guided along the pin-holding hub without penetration and can be made approximately cone-shaped to obtain a disc of maximum strength. For impellers for the highest circumferential speeds, the back plate may also be omitted. In cases where it is desired to keep the blades in place in a tangential direction or at least to limit their freedom of movement, according to the invention cams, strips or pins can be attached to the rear plate of the impeller before, between or behind the blade walls. which are preferably not rigidly connected with the blades, in order to allow free play of settlement and expansion.
In the embodiment according to figure 2, a cam or strip 7 is arranged between the blade walls, which
<Desc / Clms Page number 6>
weakened back plate 10 of the impeller is welded.
In the embodiment according to figure 5, the vane wall lugs 8 and 9, which are welded to the non-weakened rear plate 10, are located on either side.
Also according to the invention, especially if the back plate of the impeller is missing, the same restriction of freedom of movement in tangential direction can be achieved by using spokes arranged on the hub, which are arranged between the blade walls and fixed to the pins. 2, around which the paddle tires are folded, or on parts of the hub carrying these pins. During operation, the thin blade walls will follow any temperature variations more quickly than the thicker hub parts. To compensate for the difference in expansion between the hub, the pins 2 and the blades 1, the necessary play must be present between these parts.
In the embodiment according to figure 7, each bend folded over a pin 2 of the hub forms two successive blades of the impeller. Thus, in this embodiment, the number of pins on the hub is half the number of blades of the impeller.