DE102006001909A1 - Laufrad eines Ventilators - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Axial-Ventilator oder einen Axial-Lüfter DOLLAR A - mit einer Tragscheibe; DOLLAR A - mit mehreren Schaufeln, die jeweils einen Schaufelfuß und ein Schaufelblatt aufweisen; DOLLAR A - zum Einspannen einer jeden Schaufel ist ein Klemmbackenpaar vorgesehen; DOLLAR A - die beiden Klemmbacken eines jeden Klemmbackenpaares sind beidseits der Tragscheibe angeordnet und mit dieser verschraubt; DOLLAR A - alle Klemmbacken sind bezüglich ihrer Gestalt ebenfalls insoweit identisch, dass sie gegeneinander austauschbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet der Axial-Ventilatoren oder Axial-Lüfter. Solche Ventilatoren werden beispielsweise in Straßentunneln eingesetzt. Ein solcher Axialventilator besteht in der Regel aus einem Rotor und einem Gehäuse mit einem Nachleitapparat. Der Rotor weist eine Anzahl von Schaufeln auf, die auf einer Laufradnabe angeordnet sind. Jede Schaufel besteht aus einem Schaufelblatt und einem Schaufelfuß.
• Die Schaufel überträgt erhebliche Kräfte auf die Nabe, die einmal durch die Förderarbeit des Laufrades bestimmt werden, jedoch überwiegend durch die Fliehkraft der rotierenden Massen. Die Schaufel kann aus verschiedenen Materialien bestehen und auf verschiedene Weise hergestellt werden. Im vorliegenden Falle geht es wesentlich um gegossene Schaufeln, die zusammen mit einer Nabe aus identischen Klemmbacken, einer Tragscheibe und Wellennabe ein Laufrad bilden.
• Es sind Laufräder bekannt, die wie folgt aufgebaut sind: Das Laufrad umfasst eine kreisrunde Tragscheibe. An der Tragscheibe sind die Schaufeln in gepresstgen Halbschalen durch Klemmung fixiert. Im Stillstand lassen sich die Schaufeln verdrehen, so dass bestimmte Schaufelwinkel eingestellt werden können.
• Laufräder der genannten Art werden in größeren Stückzahlen hergestellt. Bei starkem internationalem Wettbewerb und entsprechend hohem Kostendruck strebt man nach Lösungen, die kostengünstig, aber zugleich zuverlässig sind. Beim Betrieb von Axialventilatoren kann es zu extremen Betriebsbedingungen kommen, die von solchen Ventilatoren ohne Ausfall der Funktion beherrscht werden müssen. Ein besonderer Extremfall liegt zum Beispiel dann vor, wenn es in einem extern belüfteten Tunnel zu einem Brand kommt. Entsprechend vorgegebener Sicherheitsvorschriften muss ein Ventilator mit all seinen Komponenten bei extrem hohen Temperaturen von beispielsweise 400 Grad über eine längere Zeitspanne hinweg noch voll betriebsfähig bleiben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad anzugeben, das für einen Axialventilator oder einen Axiallüfter einsetzbar ist, das allen Anforderungen bezüglich der Festigkeit und der Zuverlässigkeit im Betrieb genügt, und das sich kostengünstig herstellen lässt.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
• Demgemäß umfasst ein solches Laufrad die folgenden Bauteile:
• – eine Tragscheibe
• – mehrere Schaufeln mit je einem Schaufelfuß und einem Schaufelblatt
• – zum Einspannen des Schaufelfußes einer jeden Schaufel ist ein Paar von Klemmbacken vorgesehen
• – die beiden Klemmbacken eines jeden Klemmbackenpaares sind beidseits der Tragscheibe angeordnet und mit dieser verschraubt
• – alle Klemmbacken sind bezüglich ihrer Gestalt identisch, jedenfalls in soweit, dass sie gegeneinander austauschbar sind.
• Die Tragscheibe und auch der Schaufelfuß einer Schaufel befinden sich sandwichartig zwischen zwei Klemmbacken eines Klemmbackenpaares.
• Die Identität der Klemmbacken hat folgende Vorteile:
• – Gegenüber herkömmlichen Laufrädern sind die Einzelteile bezüglich ihrer Gestalt wesentlich vereinfacht. Die Klemmbacken werden als Pressteil in größeren Stückzahlen hergestellt, so dass die Fertigung rationalisiert werden kann.
• – Wenn alle Klemmbacken miteinander identisch sind, kommt es nicht zu Verwechslungen beim Montieren.
• – Die Lagerhaltung wird einfacher.
• – Ein- und dasselbe Klemmbacken-Muster lässt sich auch für verschieden große Durchmesser des Laufrades verwenden. So ist beispielsweise eine Verwendung identischer Klemmbacken möglich bei folgender Nabendurchmesserreihe (Normzahlreihe R20):
  
• Für die exemplarisch vorgenannte Nabendurchmesserreihe mit den dazugehörenden Laufrad-Abmessungen lassen sich jeweils dieselben Klemmbacken verwenden. Damit ergeben sich große Chancen für eine Mengenrationalisierung.
• Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
• 1 ist ein Ausschnitt aus einem Laufrad für einen Axialventilator, in einem Axialschnitt, jedoch ohne Schaufel.
• 2 ist eine Draufsicht in Blickrichtung A in 1.
• In 1 erkennt man im einzelnen eine Tragscheibe 1. Diese ist im vorliegenden Falle kreisrund. Sie ist mit einer antreibbaren Wellennabe 2 drehfest verbunden. Siehe die Zentralschrauben 3 und die Unterlegscheibe 4.
• Beidseits der Tragscheibe befindet sich je ein Klemmbacken 5.1 und 5.2. Beide Backen sind von absolut identischer Gestalt. Sie schließen einen radial äußeren Bereich der Tragscheibe 1 sandwichartig zwischen sich ein. Tragscheibe 1, Klemmbacken 5.1 und Klemmbacken 5.2 sind mittels einer Durchsteckschraube 6 sowie mittels zweier Distanzstücke 7.1 und 7.2 sowie einer Spannhülse 7.3 zur Übertragung der Fliehkräfte auf die Tragscheibe fest miteinander verbunden.
• Die beste Lösung besteht darin, dass sämtliche Klemmbacken eine absolut identische Gestalt haben. Es sind aber auch Abweichungen denkbar. So ist es möglich, allein die Klemmbacken eines Klemmbackenpaares miteinander identisch zu machen.
• Die beiden Klemmbacken 5.1 und 5.2 bilden miteinander ein Aufnahmenest 8 zur Aufnahme des Fußes einer hier nicht dargestellten Schaufel. Bei der Montage wird der Schaufelfuß in das Aufnahmenest 8 eingesetzt, so lange die Durchsteckschraube 6 und die Klemmschrauben 10 noch nicht angezogen sind. Dabei lässt sich die Schaufel um ihre eigene Längsachse verdrehen, womit sich der Schaufelwinkel einstellen lässt.
• Wie man sieht, ist jeder Klemmbacken 5.1, 5.2 in seinem radial äußeren Bereich nach außen abgekröpft und bildet eine Schürze 5.1.1 beziehungsweise 5.2.1. Die Schürze verläuft annähernd senkrecht zur Tragscheibenebene, so dass die Schürzen aller Klemmteile auf jeder Seite einen umlaufenden Nabenring zur Strömungsführung bilden.
• Man erkennt eine Anströmhaube 9. Diese ist auf der einen Seite der Tragscheibe 1 aufgesetzt, und zwar derart, dass sie mit der Schürze 5.1.1 einen bündigen Übergang bildet.
• Aus 2 erkennt man wiederum die Tragscheibe 1 – siehe deren Außenumfang 1.1. Es versteht sich, dass unter dem Ausdruck „Tragscheibe" jedes Gebilde zu verstehen ist, das deren Funktion übernehmen könnte. Somit wäre auch ein Speichenrad denkbar.
• Man erkennt ferner die Durchsteckschrauben 6 mit den Distanzstücken 7.1, 7.2 und die Spannhülse 7.3.
• Man erkennt die Klemmbacken 5.2, die sich in 1 auf der rechten Seite der Tragscheibe 1 befindet. Die Klemmbacken weisen Ausbuchtungen 5.2.3 und 5.2.4 auf. Dabei überlappt jeweils eine Ausbuchtung 5.2.3 des einen Klemmbackens eine Ausbuchtung 5.2.4 des benachbarten Klemmbackens. Im Überlappungsbereich weisen die Klemmbacken Langlöcher auf. Diese dienen zur Aufnahme von Klemmschrauben 10, die sich radial außerhalb des Außenumfangs 1.1 der Tragscheibe 1 befinden und die die beiden einander gegenüberliegenden Klemmbacken 5.1 und 5.2 eines Klemmbackenpaares miteinander verbinden. Diese beiden weiter außen liegenden Klemmschrauben 10 bringen die Klemmkraft zum Einspannen des Fußes einer Schaufel auf. Naturgemäß müssen bei der Montage der einzelnen Schaufeln auch die Klemmschrauben 10 nacheinander angezogen werden.
• Eine Überlappung einander benachbarter Klemmbacken findet nicht nur im Bereich der Ausbuchtungen 5.2.3 und 5.2.4 statt, sondern auch im radial äußersten Bereich der Schürzen 5.2.1.
• Die Klemmbacken 5.1 und 5.2 lassen sich aufgrund ihrer identischen Gestaltung bei Schaufelrädern unterschiedlicher Durchmesser einsetzen. Dabei braucht nur die Tragscheibe 1 im Durchmesser verändert zu werden, gegebenenfalls auch die Welle 2. Wichtig ist, dass die Klemmbacken 5.1 und 5.2 stets gleich bleiben.
• Die Klemmbacken 5.1 und 5.2 sind vorzugsweise Pressteile, Gussteile oder Schmiedeteile, desgleichen die Schaufeln.

1

Tragscheibe

1.1

Außenumfang der Tragscheibe

2

Wellennabe

3

Zentralschrauben

4

Unterlegscheiben

5.1

Klemmbacken

5.2

Klemmbacken

5.1.1

Schürze

5.2.1

Schürze

5.2.3

Ausbuchtung

5.2.4

Ausbuchtung

6

Durchsteckschraube

7.1

Distanzstück

7.2

Distanzstück

8

Aufnahmenest

9

Anströmhaube

10

Klemmschrauben

Claims (10)

1. Laufrad für einen Axial-Ventilator oder einen Axial-Lüfter 1.1 mit einer Tragscheibe (1); 1.2 mit mehreren Schaufeln, die jeweils einen Schaufelfuß und ein Schaufelblatt aufweisen; 1.3 zum Einspannen einer jeden Schaufel ist ein Klemmbackenpaar (5.1, 5.2) vorgesehen; 1.4 die beiden Klemmbacken (5.1, 5.2) eines jeden Klemmbackenpaares sind beidseits der Tragscheibe (1) angeordnet und mit dieser verschraubt; 1.5 alle Klemmbacken (5.1, 5.2) sind bezüglich ihrer Gestalt ebenfalls in soweit identisch, dass sie gegeneinander austauschbar sind.
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (5.1, 5.2) eines jeden Klemmbackenpaares identisch sind.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Klemmbacken (5.1, 5.2) identisch sind.
4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4.1 die Schaufelzapfen weisen einen runden Querschnitt auf, quer zur Schaufel-Längsachse gesehen; 4.2 das Aufnahmenest für den einzelnen Schaufelzapfen ist komplementär zum Schaufelzapfen.
5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einander benachbarte Klemmbacken (5.1, 5.1; 5.2, 5.2) einander überlappen.
6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (5.1, 5.2) Langlöcher, und die Tragscheibe Rundbohrungen zum Hindurchführen von Durchsteckschrauben (6) aufweisen.
7. Laufrad nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Langlöcher im Überlappungsbereich der Schaufeln (5.1, 5.1; 5.2, 5.2) vorgesehen sind.
8. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmbacken (5.1, 5.2) in seinem radial äußeren Bereich in eine Schürze (5.1.1, 5.2.1) übergeht, die nach außen weist.
9. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Umfangs (1.1) der Tragscheibe Klemmschrauben (10) vorgesehen sind, die die Schaufeln zwischen den einander gegenüberliegende Klemmbacken (5.1, 5.2) einspannen und die Klemmbacken gegenseitig zusammenspannen.
10. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (5.1, 5.2) Schmiedeteile, Gussteile oder Pressteile sind.