DD205221A1

DD205221A1 - Schaufel fuer laufraeder von kreiselarbeitsmaschinen

Info

Publication number: DD205221A1
Application number: DD82240325A
Authority: DD
Inventors: Karl Resch; Dietmar Bazant
Original assignee: Plastluefter & Anlagenbau Veb
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1982-06-01
Publication date: 1983-12-21
Also published as: SE8303005D0; FR2527681A1; BE896672A; IT1168777B; IT8348277A0; NL8301662A; SE8303005L; DE3312933A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaufel, vorzugsweise aus Plasten, fuer die Laufraeder von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere fuer die Laufraeder von Radialventilatoren. Die Schaufel weist erfindungsgemaess innerhalb des Schaufelquerschnittes durchgehende Hohlraeume auf, die ueberraschend zu einer Erhoehung der Biegesteifigkeit der Schaufel fuehren. Damit tritt eine Materialeinsparung ein und das Einsatzgebiet solcher Radialventilatoren wird erweitert.

Description

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TITEL DER ERFINDUNG

Schaufel für Laufräder von Kreiselarbeitemaschinen

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Schaufel für die Laufräder von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere für die Laufräder von Radialventilatoren·

CHARAKTERISTIK DER BEKANNTEN TECHNISCHEN LÖSUNGEN

Es ist bekannt, in den Laufrädern von Radialventilatoren ebene oder gewölbte Platten konstanter Dicke aus Plasten oder metallischen Werkstoffen als Schaufeln anzuordnen·

Diese bekannten Schaufeln weisen den Nachteil auf, daß in Abhängigkeit von der Größe des Radialventilators und seiner Drehzahl sowie der Breite der Schaufeln und ihrer Anordnung Biegebeanspruchungen dieser Schaufeln auftreten, die beträchtliche Schaufeldicken erfordern« Solche Schaufeln bedingen dann schwere und materialintensive Ventilatorkonstruktionen und beeinträchtigen die Strömungsparameter des Laufrades erheblich·

Die Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades wird daher durch die Materialfestigkeit der Schaufeln begrenzt·

IHN

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So können beispielsweise Laufräder mit rückwärts gekrümmten Schaufeln bei einem ungünstigen Verhältnis von Schaufelbreite und Laufraddurchmesser nur mit einer relativ geringen Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden. Damit ist das Einsatzgebiet solcher Ventilatoren stark eingeschränkt·

Es ist bereits bekannt, zur Aussteifung der Schaufeln innerhalb des Laufrades eine oder mehrere Ringscheiben als Stützringe anzuordnen, die als zusätzliche Lagerung der Schaufeln dienen, deren Stützweite verringern und damit eine Reduzierung der Schaufeldicke ermöglichen·

Diese bekannten Ringscheiben führen jedoch zu einem beträ- ...-liehen Mehraufwand bei der Herstellung und insbesondere der Montage der Ventilatorbauteile und zugleich zu einer erheblichen Verschlechterung des Wirkungsgrades der Ventilatoren.

Es ist auch bekannt, die aerodynamischen Nachteile einer Schaufel konstanter Dicke durch eine entsprechende Profilierung des Schaufelquerschnittes zu beseitigen. In der DE-OS 27 54 582 werden dafür Schaufeln mit einem sichelförmigen Querschnitt vorgeschlagen.

Der Nachteil dieser bekannten Schaufeln besteht in der fehlenden Obereinstimmung zwischen der aerodynamisch günstigsten Form des Schaufelquerschnitte einerseits und der biegebeanspruchungsgemäß erforderlichen Schaufeldicke andererseits. So ist der Vorderkantenbereich der Schaufel nach der DE-OS 27 54 582 aerodynamisch günstig dünn und spitz und bei einer rückwärts gekrümmten Schaufel und einer gekrümmten Deckscheibe tritt gerade an dieser Vorderkante die größte Biegebeanapruchung auf. Der Einsatz solcher Schaufeln ist damit nur begrenzt möglich»

Es ist weiterhin bekannt, bei Schaufeln aus metallischen Werkstoffen die Kanten der Schaufeln umzubordein und damit biegebeanspruchungsgemäß auszusteifen.

Eine solche Aussteifung ist bei Schaufeln aus Plasten wegen der wesentlich größeren Schaufeldicken nicht möglich.

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ZIEL DER ERFINDUNG

Das Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung der angeführten Nachteile die Schaufeln der Laufräder von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere von Radialventilatoren, so auszubilden, daß der Einsatz solcher Laufräder mit höherer Umfangsgeschwindigkeit und größerem Laufraddurchmesser sowie bei höherer Betriebstemperatur möglich ist und damit, insbesondere bei der Verwendung von Plasten für die Ventilatorbauteile, eine materialökonomische Konstruktion dieser Bauteile mit der Einsparung von Material und Kosten erreicht wird und solchen Radialventilatoren neue Einsatzgebiete erschlossen werden.

DARLEGUNG OES WESENS OER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaufel für die Laufräder von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere für die Laufräder von Radialventilatoren, zu entwickeln, die eine hohe Biegesteifigkeit und eine hohe mechanische und thermische Belastbarkeit aufweist und vorzugsweise für die Herstellung aus Plasten geeignet ist·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:

Es wurde gefunden, daß der Einfluß der Eigenmasse der Schaufeln auf die Durchbiegung dieser Schaufeln wesentlich größer ist als der Einfluß des Trägheitsmomentes des Schaufelquerschnittes und im Gegensatz zu den Erkenntnissen der Leichtbauweise anderer Konstruktionselemente, bei denen die Reduzierung der Eigenmasse und damit auch des Trägheitsmomentes eines Vollprofils den Ausgleich durch eine größere Bauhöhe des Leichtbauprofils erfordert, mit der absoluten Reduzierung der Eigenmasse der Schaufeln bei gleicher oder sogar verringerter Schaufeldicke nur eine relative Reduzierung des Trägheitsmomentes eintritt und die Durchbiegung völlig überraschend geringer ist·

Die Schaufeln weisen bei gleicher oder gegenüber einem vollen Schaufelprofil sogar verringerter Schaufeldicke einen geschlossenen Mantel und innerhalb des Schaufelquerschnittes parallel zur

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Spannrichtung durchgehende, vorzugsweise zylinderförmige oder prismatische Hohlräume auf· Die zwischen benachbarten Hohlräumen vorhandenen Querrippen sind vorzugsweise radial oder annähernd radial angeordnet·

Diese Hohlräume können über den gesamten Schaufelquerachnitt verteilt oder an den Stellen der höchsten Biegebeanspruchung, vorzugsweise der Vorder- und/oder Hinterkante der Schaufel, konzentriert sein«

In einer Variante der Erfindung besteht die Schaufel mit einem oder mehreren Hohlräumen aus einem abgelängten Stück eines mittels Extruder, Spritzgießmaschine oder dgl. hergestellten Stranges· In einer anderen Variante der Erfindung besteht die Schaufel aus einzelnen Vollprofilen und/oder allseitig geschlossenen oder einseitig offenen Hohlprofilen, die vorzugsweise durch Schweiß- oder Klebverbindungen zum Schaufelquerschnitt zusammengefügt sind·

Die Hohlräume im Schaufelquerschnitt können unverfüllt oder mit einem Füllstoff geringer Dichte verfüllt sein«,

In einer Variante der Erfindung, insbesondere bei besonders hohen Biegebeanspruchungen, sind die Hohlräume der Schaufel, vorzugsweise die Hohlräume der Vorder- und/oder Hinterkante der Schaufel mit Einlegeteilen aus einem Werkstoff höherer Festigkeit, vorzugsweise mit Einlegeteilen aus Stahl, versehen·

Die erfindungsgemäße Schaufel wird in bekannter Weise durch Zapfenverbindung und/oder Schweiß- bzw· Klebverbindung oder dgl· mit der Grund- und Deckscheibe des Laufrades verbunden·

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaufel besteht in der überraschend höheren Biegesteifigkeit der mit Hohlräumen versehenen Schaufel gegenüber einem Vollprofil· Diese Leichtbauweise ermöglicht die Einsparung von Material für die Schaufeln und durch diese Reduzierung der Eigenmasse der Schaufeln im weiteren die Einsparung von Material für die übrigen Laufrad- und Ventilatorbauteile. Durch die Verringerung der Schaufeldicken werden außerdem die Strömungsparameter und damit der Wirkungsgrad der Radialventilatoren verbessert.

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Die höhere Biegefestigkeit der erfindungagemäßen Schaufel ermöglicht darüber hinaus die Verwendung größerer Laufräder und höhere Umfangsgeschwindigkeiten sowie die Anwendung bei höheren Betriebstemperaturen, so daß solchen Radialventilatoren, vorzugsweise aus Plasten, neue Einsatzgebiete erschlossen werden.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. l den Querschnitt einer Schaufel mit Hohlräumen

Fig. 2 den Querschnitt einer Schaufelkante mit einem angefügten Hohlprofil

Fig. 3 den Querschnitt einer Schaufelkante mit zwei angefügten Hohlprofilen

Fig. 4 den Querschnitt einer Schaufelkante mit Hohlraum und Einlegeteil

In der Fig· 1 ist eine Schaufel 1 aus Thermoplaste in vollständiger Leichtbauweise dargestellt« Diese Schaufel 1 mit einer aerodynamischen Querschnittsform besitzt einen geschlossenen Mantel 2 mit glatter Oberfläche und innerhalb des Schaufelquerschnittes parallel zur Spannrichtung durchgehende Hohlräume 3, die ihrer Lage innerhalb des Schaufelquerschnittes entsprechend annähernd drei- und viereckige Grundflächen aufweisen* Die zwischen benachbarten Hohlräumen 3 vorhandenen Querrippen 4 mit einer gleichmäßigen Rippendicke sind radial oder annähernd radial angeordnet· Der Mantel 2 weist eine ungleichmäßige Dicke auf; er ist jeweils in der Mitte zwischen den Querrippen 4, im Bereich des Feldmomentes, dünner und unmittelbar neben den Querrippen 4, im Bereich dee Stützmomentes, durch voutenartige Verstärkungen dicker ausgebildet. Alle Ecken und Kanten innerhalb der Hohlräume 3 sind gerundet«

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Ein solcher Schaufelquerschnitt in Leichtbauweise ist mittels Extruder als Strang herstellbar, von dem die einzelnen Schaufeln 1 abgelängt werden«

In den Fig« 2 und 3 sind Schaufeln 1 dargestellt, die aus einzelnen Vollprofilen 7 und Hohlprofilen 8 zusammengefügt sind, jedoch in gleicher oder ähnlicher Weise auch vollständig aus Hohlprofilen 8 herstellbar sind. Bei diesen Schaufeln 1 sind die Hohlräume 3 nur an den Stellen der größten Biegebeanspruchung, an der Vorderkante 5 und/oder der Hinterkante 6, angeordnet» Anstelle der einseitig offenen, u-förmigen Hohlprofile 8 sind auch allseitig geschlossene Hohlprofile 8, insbesondere außerhalb des unmittelbaren Bereichs der Vorder- oder Hinterkante 5 oder 6 der Schaufel 1 anwendbar. Die Verbindung der einzelnen Vollprofile 7 und Hohlprofile 8 untereinander, für die geeignete handelsübliche Thermoplastprofile verwendet werden können, erfolgt durch bekannte Schweiß- oder Klebverbindungen an den jeweiligen Stoß- oder Überlappungsflächen*

Die Möglichkeit der Erzielung einer besonders hohen Biegesteifigkeit ist in Fig. 4 dargestellt. Da Stahl neben der höheren Festigkeit einen mehrfach höheren Elastizitätsmodul als Thermoplaste besitzt, kann in einem Hohlraum 3 der Schaufel 1 an Stellen einer hohen Biegebeanspruchung, wie an der Vorderkante 5 und/oder der Hinterkante 6 der Schaufel 1 ein Einlegeteil 9 aus Stahl eingefügt sein. In der Fig. 4 sind die Hohlräume 3 der Schaufel 1 von zylindrischer Form und das Einlegeteil 9 ist ein Rundstab aus Stahl. Dieser Rundstab weist beidseitig eine größere Länge als die Schaufel 1 auf und wird in entsprechende Ausnehmungen der Grund- und der Deckscheibe eingelassen, während die Schaufel 1 selbst stumpf mit der Grund- und der Deckscheibe verbunden wird«

Die Anordnung solcher Einlegeteile 9 ist in gleicher Weise auch in den Hohlprofilen 8 der Fig. 2 und 3 möglich.

Claims

240325 3 E RFINDUNGSANSPRUCH

1, Schaufel, vorzugsweise aus Plasten, für die Laufräder von Kreiselarbeitsmaschinen, insbesondere für die Laufräder von Radialventilatoren,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Schaufel (1) einen geschlossenen Mantel (2) und innerhalb des Schaufelquerschnittes parallel zur Spannrichtung durchgehende, vorzugsweise zylinderförmige oder prismatische Hohlräume (3) aufweist und

die zwischen benachbarten Hohlräumen (3) vorhandenen Querrippen (4) vorzugsweise radial oder annähernd radial angeordnet sind»

2· Schaufel nach Punkt 1,
gekennzeichnet dadurch,

daß nur die Vorder- und/oder Hinterkante (5; 6) der Schaufel (1) einen oder mehrere Hohlräume (3) aufweist·

3, Schaufel nach Punkt 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Schaufel (1) mit einem oder mehreren Hohlräumen (3) aus einem Stück besteht.

4, Schaufel nach Punkt 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,

daß die Schaufel (1) mit einem oder mehreren Hohlräumen (3) aus einzelnen Vollprofilen (7) und/oder allseitig geschlossenen oder einseitig offenen Hohlprofilen (8) zusammengefügt ist.

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5. Schaufel nach Punkt 1 und 2 und einem der Punkte 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch,
daß die Hohlräume (3) der Schaufel (1) unverfüllt sind.

6» Schaufel nach Punkt 1 und 2 und einem der Punkte 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch,

daß die Hohlräume (3) der Schaufel (1) mit einem Füllstoff geringer Dichte verfüllt sind.

7. Schaufel nach Punkt 1 und 2 und einem der Punkte 3 oder 4, gekennzeichnet dadurch,

daß die Hohlräume (3) der Schaufel (1), vorzugsweise die Hohlräume (3) der Vorder- und/oder Hinterkante (5; 6) mit Einlegeteilen (9) aus einem Werkstoff höherer Festigkeit, vorzugsweise mit Einlegeteilen (9) aus Stahl, versehen sind.

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