CN114635873A - 具有加强环的风扇叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风扇叶轮，其具有至少一个底部圆盘和围绕所述风扇叶轮的旋转轴线形成的多个风扇叶轮叶片，所述风扇叶轮叶片沿轴向方向从所述底部圆盘延伸，并且每个风扇叶轮叶片在所述风扇叶轮叶片之间和所述底部圆盘一起形成流动通道，其中在所述底部圆盘的内部布置有加强环，所述加强环具有多个轴向突出部，所述多个轴向突出部沿轴向方向延伸到所述风扇叶轮叶片中，从而增强所述底部圆盘和所述风扇叶轮叶片。

Description

具有加强环的风扇叶轮
技术领域
本发明涉及一种具有加强环的鼓风机风扇叶轮。
背景技术
现有技术中已知用于鼓风机或通风机的通用风扇叶轮有多种变体，例如具有底部圆盘的轴向、径向或对角线叶轮，在底部圆盘上布置有多个风扇叶片，以及任选的覆盖风扇叶轮叶片的盖盘。
由于运行过程中的高转速，强度对于现有类型的风扇叶轮至关重要。在重负载的情况下，从底部圆盘到风扇叶轮叶片的过渡区域尤为关键。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种特别是在上述关键区域中强度增加的风扇叶轮。
该目的通过根据专利权利要求1的特征组合来实现。
根据本发明，提出一种风扇叶轮，其具有至少一个底部圆盘和围绕所述风扇叶轮的旋转轴线形成的多个风扇叶轮叶片，所述风扇叶轮叶片在轴向方向上从底部圆盘延伸，并且每个风扇叶轮叶片在所述风扇叶轮叶片之间和所述底部圆盘一起形成流动通道。所述底部圆盘内部布置有加强环，所述加强环具有多个轴向突出部，所述轴向突出部沿轴向方向延伸到所述风扇叶轮叶片中，从而加强所述底部圆盘和所述风扇叶轮叶片。
在所述底部圆盘的盘体中容纳专门设计有轴向突出部的加强环，其中所述轴向突出部恰好在与所述风扇叶轮的旋转轴线轴向平行的点上延伸，使得所述风扇叶轮叶片包围所述轴向突出部。这增加了风扇叶轮的局部强度和整体强度，并实现了更高的负载。此外，风扇叶轮的材料选择更具多样性。通过使用加强环，还可以为风扇叶轮主体使用更具成本效益的材料，而通过使用加强环仍满足技术要求。叶轮叶片设计以及底部圆盘与风扇叶轮叶片之间的过渡等关键区域的设计自由度也有所增加。加强环的几何设计也是可变的，可以适应各个操作中的不同负载。例如，各个风扇叶轮所需的加强环可以从一组加强环中选择。
特别是使用塑料材料制成的风扇叶轮，可以达到所需的强度。同时，根据材料的不同，风扇叶轮具有高度的耐腐蚀性。因此，在风扇叶轮的一个有利实施例中，形成加强环的材料的强度高于风扇叶轮主体材料。所选择的材料组合优选地为用于风扇叶轮的塑料材料和用于加强环的金属。
风扇叶轮的示例性实施例也是有利的，其中轴向突出部的几何形状对应于风扇叶轮叶片的几何形状，风扇叶轮叶片完全包围轴向突出部。风扇叶轮叶片可以具有多种设计，例如直线延伸、向前弯曲延伸或向后弯曲延伸。轴向突出部优选地设计成相同的形状，并且不仅在某些点上而且至少在沿其延伸长度的分段地加强风扇叶轮叶片。
有利的风扇叶轮的设计在于，其中风扇叶轮叶片的内部的轴向突出部延伸超过风扇叶轮叶片从风扇叶轮的径向外侧到径向内侧的总延伸长度的至少30％，更优选的至少50％，还更优选的至少70％。风扇叶轮叶片和轴向突出部在其各自的延伸长度重叠的部分越长，加强效果就越大。
原则上，有利的是，轴向突出部延伸超过风扇叶轮叶片从风扇叶轮的径向内侧到径向外侧的总延伸长度的中心。
此外，风扇叶轮的有利实施例规定，风扇叶轮叶片内的轴向突出部延伸超过风扇叶轮叶片的从底部圆盘开始的总轴向延伸长度的至少10％，更优选的至少20％，还更优选的至少30％。轴向延伸长度平行于旋转轴线延伸。即使在轴向方向上的小的延伸也具有积极的影响，因为从底部圆盘到风扇叶轮叶片的关键过渡区域由加强环增强。轴向突出部的较长的轴向延伸长度特别地增强风扇叶轮叶片并因此增强整个风扇叶轮。
在进一步的改进方案中，风扇叶轮的独特之处加强环设计为一体式封闭环。因此，整个底部圆盘在其整个圆周上得以增强。
一个有利的实施例还规定，加强环具有孔图案的多个孔。这些孔降低了材料成本并因此降低了加强环的重量。这进而又减少了风扇叶轮的质量和运行期间作用的力。此外，这些孔改善了与风扇叶轮主体的连接。
风扇叶轮的进一步改进方案的独特之处，孔图案设计成使得每个径向相邻的孔在圆周方向上彼此偏置地定位。在圆孔的情况下，它们可以更紧密地排列在一起。此外，由相应孔产生的材料弱化不重叠。尽管这种孔图案具有大量的孔，但加强环作为整体仍保持稳定。加强环中的总的孔横截面积优选为大于50％，特别是大于75％的加强环的面积。另一种孔形状的通过六边形表征，孔图案特别地是蜂窝图案。
风扇叶轮的另一有利实施例规定，加强环在圆周方向上局部具有有限的径向外延部。这种径向外延部相对于风扇叶轮的外圆周边缘的环形走向以在局部以有限的方式突出，并且通过径向扩大加强环的延伸长度来局部地增加环形表面。
风扇叶轮的一个特别有利的实施例的独特之处在于，相应的径向外延部设置在加强环的形成轴向突出部的区域中。换言之，径向外延部和轴向突出部位于穿过风扇叶轮的旋转轴线的径向平面中。为了增加强度，加强环因此在恰好形成轴向突出部的区域中具有增加的面积和材料堆积。
在风扇叶轮的一个特别的实施例中，轴向突出部沿圆周方向观察相对于径向外延部偏心地设计。由于风扇叶轮在运行过程中的旋转，风扇叶轮叶片的叶片前缘和叶片后缘所承受的载荷是不同的。这也导致在过渡到底部圆盘的关键区域中产生不同的负载。偏心定位考虑到了这一点，并能够特别明显地增加强度，这对操作，即风扇叶轮的旋转具有积极影响。
在进一步的改进方案中，径向外延部分别具有两个专门设计的圆周边缘部分。在此规定，圆周边缘部分相对于加强环的外边缘处的切线分别具有不同的角度。不同的角度还考虑了负载根据风扇叶轮的旋转方向而不同的事实。风扇叶轮的特别有利的设计在于，角度与风扇叶轮叶片相对于旋转轴线的倾斜角相匹配。例如，在向后弯曲的风扇叶轮叶片的情况下，倾斜角在相同的向后方向上匹配，使得圆周边缘部分中的一个和风扇叶轮叶片彼此配合，特别是径向向外平行或基本平行地伸出。
附图说明
本发明的其它有利改进方案在从属权利要求中表征或在下文参照附图连同本发明的优选实施例的描述一起更详细地示出。附图中示出：
图1示出根据本发明的风扇叶轮的局部截面的第一截面图；
图2示出图1中的风扇叶轮的第二截面图，
图3示出图1中风扇叶轮的加强环的透视图。
具体实施方式
图1和图2示出风扇叶轮1的示例性实施例的截面图，为了更好地理解本发明，被覆盖的边缘也在图1中示出。风扇叶轮1由底部圆盘2、盖盘3和围绕旋转轴线RA形成的多个风扇叶轮叶片4形成，这些风扇叶轮叶片在底部圆盘2和盖盘3之间沿轴向方向延伸并且每个风扇叶轮叶片在其之间形成流动通道。风扇叶轮叶片4显示为弯曲的，但也可以例如成形为直线。底部圆盘2在其面向旋转轴线RA的径向内侧并入用于连接风扇叶轮1的驱动器的容纳部5中。盖盘3、底部圆盘2和风扇叶轮叶片4形成风扇叶轮体，并且使用铸造工艺、特别是注塑工艺由塑料材料以一件式生产。加强环6被布置成被底部圆盘2包围，加强环6优选地由金属形成，并且结合在铸造过程、特别是注塑过程中。
加强环6在图1中单独示出。其设计成具有扁平环体77的一体式封闭环，其具有多个沿圆周方向分布的相同形状的径向外延部8。在径向外延部8的区域中，环体77的表面局部扩大。每个径向外延部8形成两个圆周边缘部分9、9'，由此增加加强环6的总半径。在所示的实施例变体中，圆周边缘部分9、9'各自相对于加强环6的外边缘处的切线具有不同的角度α和β，其中α＜β。角度α和β与风扇叶轮叶片4相对于旋转轴线RA的相应倾斜角向匹配，即如果叶轮叶片4的曲率改变，则角度可以改变。两个圆周边缘部分9、9'之间的径向外延部8的走向对应于径向外延部8之间的环体77的其余部分的走向。
此外，多个轴向突出部7从环体77的表面沿轴向方向延伸。轴向突出部7以与风扇叶轮叶片4相同的方式在圆周方向上弯曲。从图1中可以清楚地看出，轴向突出部7沿轴向方向延伸到风扇叶轮叶片4中。图2示出轴向突出部7的几何形状对应于风扇叶轮叶片4的几何形状，并且风扇叶轮叶片4完全包围轴向突出部7。在加强环7的环体77上，轴向突出部7和径向外延部8设置在相同的圆周部分中。在这种情况下，在投影中观察，相应的轴向突出部7与相应的圆周边缘部分9'重叠。因此，在圆周方向上观察，轴向突出部7相对于径向外延部8偏心地形成。每个轴向突出部7具有至少一个从相应轴向突出部7的内壁表面、外壁表面突出的接头21，接头21与风扇叶轮叶片4的风扇叶轮主体接合。
加强环6的环体77具有分布在整个圆周上的多个六边形孔10，这些六边形孔以孔图案定位，使得每个径向相邻的孔10对于其各自的中心在周向方向上彼此偏移。这导致孔10的蜂窝结构。本公开还可以包括孔10，在径向投影中观察，孔10彼此部分重叠地布置在环体77上。径向外延部8没有孔10。
参考图1和图2，还示出了轴向突出部7相比于叶轮叶片4的的尺寸。在所示实施例中，轴向突出部7在风扇叶轮叶片4的内部延伸超过风扇叶轮叶片4的从风扇叶轮1的径向内侧到径向外侧的总延伸长度S的60％的长度L。轴向突出部7在风扇叶轮叶片4内部居中地定位，并且因此也延伸超过整个延伸长度的中心，特别是参见图2。在轴向方向上，轴向突出部7沿着旋转轴线RA在风扇叶轮叶片4内部延伸超过风扇叶轮叶片4的总轴向延伸长度H的至少15％，参见图1。
本发明的实施例不限于上文指定的优选的示例性实施例。相反，本发明包括即使在根本不同的设计的情况下使用所示方案的多种变体。在图中完整地示出了大量公开的特征，这有助于更好地理解。然而，也包括仅考虑某些公开特征的设计，例如孔不一定必须具有特定的孔图案。此外，可以在指定区域调整比例。

Claims (14)

1.一种风扇叶轮(1)，其具有至少一个底部圆盘(2)和围绕所述风扇叶轮(1)的旋转轴线(RA)形成的多个风扇叶轮叶片(4)，所述风扇叶轮叶片沿轴向方向从所述底部圆盘(2)延伸，并且每个风扇叶轮叶片在所述风扇叶轮叶片之间和所述底部圆盘一起形成流动通道，其中在所述底部圆盘(2)的内部布置有加强环(6)，所述加强环具有多个轴向突出部(7)，所述多个轴向突出部沿轴向方向延伸到所述风扇叶轮叶片(4)中，从而增强所述底部圆盘(2)和所述风扇叶轮叶片(4)。
2.根据权利要求1所述的风扇叶轮，其特征在于，形成所述加强环(6)的材料的强度高于限定所述风扇叶轮(1)的风扇叶轮主体的材料的强度。
3.根据权利要求1或2所述的风扇叶轮，其特征在于，所述轴向突出部(7)的几何形状对应于所述风扇叶轮叶片(4)的几何形状，其中所述风扇叶轮叶片(4)完全包围所述轴向突出部(7)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(4)内部的所述轴向突出部(7)延伸超过所述风扇叶轮叶片(4)从所述风扇叶轮(1)的径向内侧到径向外侧的总延伸长度的至少50％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述轴向突出部(7)延伸超过所述风扇叶轮叶片(4)的整个延伸长度的中心。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述风扇叶轮叶片(4)内部的所述轴向突出部(7)延伸超过所述风扇叶轮叶片(4)的轴向延伸长度的至少10％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述加强环(6)设计成一体式封闭环。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述加强环(6)具有孔图案中的多个孔(10)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述孔图案设计成，每个径向相邻的孔(10)对于其各自的中心在圆周方向上彼此偏置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述加强环(6)在圆周方向上局部具有有限的径向外延部(8)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述径向外延部(8)设置在所述加强环(6)的形成所述轴向突出部(7)的区域中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，在所述圆周方向上观察，所述轴向突出部(7)相对于所述径向外延部(8)偏心地形成。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述径向外延部(8)均具有两个圆周边缘部分(9、9')，每个所述圆周边缘部分相对于所述加强环(6)的外边缘处的切线具有不同的角度(α、β)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的风扇叶轮，其特征在于，所述角度与所述风扇叶轮叶片(4)相对于所述旋转轴线(RA)的倾斜角相匹配。
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