DE102006041349A1 - Reversierfähiges Laufrad - Google Patents
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Abstract
Reversierfähiges Laufrad
eines axialen Ventilators, insbesondere eines Entrauchungsventilators,
bestehend aus Nabe (3) und verstellbaren Laufschaufeln (5) in verschraubter
Bauweise, wobei das Laufrad (2) aus zwei baugleichen, miteinander
verschraubten Nabenscheiben (4) besteht und die Nabenscheiben (4)
an ihrem Außenumfang
mit der Anzahl der Laufschaufeln (5) entsprechenden Nasen (8) versehen
sind. Dabei sind die Nasen (8) entlang einer tangential zum Laufrad
(2) verlaufenden Umkantlinie (9) um 90° parallel zur Drehachse des Laufrades
umgekantet. Jeweils eine umgekantete Nase (8) der einen Nabenscheibe
(4) liegt an einer umgekanteten Nase (8) der anderen Nabenscheibe
(4) entlang der Umkantlinie (9) an. Dabei bilden jeweils zwei Nasen
(8) eine Auflage, auf der die Laufschaufeln (5) durch eine die Nase (8)
und eine Lasche (15a, 15b) durchdringende Verschraubung verstellbar
befestigt sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein reversierfähiges Laufrad eines axialen Ventilators, insbesondere eines Entrauchungsventilators, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
- Für die Förderung von bis zu 400°C heißen Gasen in maschinellen Entrauchungsanlagen werden Axiallaufräder aus Stahl vorwiegend in Schweißkonstruktion ausgeführt. Neben unkalkulierbaren Schweißspannungen tritt bei diesen Axiallaufrädern als wesentlicher Mangel der Wegfall der Verstellfähigkeit der Laufschaufeln im Stillstand des Ventilators ein. Weiterhin ist das dynamische Auswuchten derartig gefertigter Axiallaufräder zwingend erforderlich.
- Axiallaufräder mit Aluminium-Druckgussschaufeln und entsprechendem Nabenkörper beheben zwar den Mangel der im Stillstand erforderlichen Laufschaufel-Verstellfähigkeit. Mit zunehmenden Heißgastemperaturen stoßen aber die Festigkeitseigenschaften schnell an die Grenzen des verwendeten Aluminiums.
- Aus der
DE 39 41 691 C2 ist ein Ventilator-Laufrad bekannt, bei dem die unter anderem aus Stahl gefertigten Laufschaufeln mittels einer einzigen Befestigungsschraube an speziell geformten Nocken des Rotors befestigt sind. Bei dem aus derDD 238 831 A1 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad aus Stahl herzustellen, welches reversierfähig ist und die Verstellung der Laufschaufel im Stillstand ermöglicht, dessen notwendige Verbindung von Schaufelkörpern und Nabenbaugruppe ohne thermische Fügeverfahren erfolgt und bei dem das Auswuchten der kompletten Laufräder entfallen kann.
- Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Laufrad erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die Erfindung und deren Vorteile werden an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen
-
1 den Längsschnitt durch ein Laufrad eines Ventilators mit einer Nabenscheibe nach der Erfindung; -
2 die Draufsicht einer vorgestanzten Nabenscheibe für das Laufrad nach1 ; -
3 die Draufsicht auf eine Laufschaufel des Laufrades nach1 ; -
4 die Seitenansicht einer Laufschaufel nach3 und -
5 die Draufsicht auf zwei aneinander anliegende Nasen mit einer darauf montierten Laufschaufel. - Ein axialer Ventilator, von dem in
1 nur ein Teil des Gehäuses1 dargestellt ist, dient vorzugsweise als Entrauchungsventilator. Das Gehäuse1 ist so auszulegen, dass der Ventilator im Brandfall Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 400°C fördern kann. Zu dem Zweck ist Laufrad2 , das in dem Gehäuse1 des Ventilators umläuft, aus Stahl gefertigt. Das Laufrad2 ist über einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben, der durch Polumschaltung in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren kann. Der Ventilator kann damit, je nach Drehrichtung des durch den Elektromotor angetriebenen, reversierfähigen Laufrades2 , in zwei Richtungen fördern. Innerhalb des Gehäuses1 des Ventilators ist dem Laufrad2 weder ein Vorleitrad vorgeschaltet noch ein Nachleitrad nachgeschaltet. - Das Laufrad
2 besteht aus einer Nabe3 , aus zwei baugleichen, mit der Nabe3 verbundenen Nabenscheiben4 und aus mit den Nabenscheiben4 verbundenen Laufschaufeln5 . Die Nabenscheiben4 sind mit einer ersten und einer zweiten, auf jeweils einem Kreis liegenden Reihe von Durchgangsbohrungen6 ,7 versehen, durch die nicht dargestellte Befestigungsschrauben geführt werden. Über die nicht dargestellten Befestigungsschrauben, die durch die Durchgangsbohrungen6 der ersten Reihe geführt sind, werden die Nabenscheiben4 mit der Nabe3 verbunden. Über die nicht dargestellten Befestigungsschrauben, die durch die Durchgangsbohrungen7 der zweiten Reihe geführt sind, werden die Nabenscheiben4 miteinander verbunden. - Beide Nabenscheiben
4 sind an ihrem Außenumfang mit tangential angeformten Nasen8 versehen. Die Umfangslinie jeder Nase8 besteht aus einer kreisbogenförmigen Linie8a , die in eine waagerechte Linie8b übergeht und in eine gradlinige abfallende oder aufsteigende Linie8c verläuft und in eine senkrechte Linie8d übergeht, mit Bezug auf die Nasen8 in der senkrechten Achse der2 . Die Anzahl der Nasen8 entspricht der Anzahl der Laufschaufeln5 . Die Nasen8 sind entlang einer Umkantlinie9 , die tangential zum Umfang der Nabenscheibe4 verläuft, um 90° nach außen umgekantet, und zwar parallel zur Drehachse des Laufrades2 . - Die beiden baugleichen Nabenscheiben
4 sind so miteinander verschraubt, dass jeweils eine Nase8 einer Nabenscheibe4 an einer Nase8 der anderen Nabenscheibe4 entlang der Umkantlinie9 anliegt (5 ). Aus den so paarweise angeordneten Nasen8 zweier Nabenscheiben4 entsteht auf die Weise eine Auflage, auf der jeweils eine der Laufschaufeln5 befestigt wird. - Aufgrund der Baugleichheit der Nabenscheiben
4 sind die Nasen8 eines jeden Paares spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, wobei die Umkantlinie9 die Symmetrieachse darstellt. Jede Nase8 ist mit einer Reihe von auf einem Kreisbogen liegenden Bohrungen10 unterhalb der kreisförmigen Linie8a und mit einem bogenförmigen Langloch11 unterhalb der Linie8b , aber noch unterhalb der Bohrungen10 versetzt angeordnet, versehen. Die Bohrungen10 und Langlöcher11 liegen innerhalb eines Paares der Nasen8 einander diametral gegenüber. Weiterhin ist jede umgekantete Nase8 in der Mitte der Umkantlinie9 mit einer Zentrieröffnung12 versehen. - Die Laufschaufel
5 ist aus einem Stahlblech geformt, das um eine zentrale Schaufeldrehachse13 gebogen ist. Dabei ist ein einem Schaufelfuß19 naher Abschnitt5a gegenüber einem der Schaufelspitze nahen Abschnitt5b entlang einer Biegelinie14 verdreht. Die Biegelinie14 durchläuft diagonal die beiden Abschnitte5a ,5b . Der Biegewinkel zwischen den Abschnitten5a ,5b zwischen 0° bis 20° liegt bevorzugterweise zwischen 6° bis 15°. Die vorteilhafte Schaufelform ermöglicht einen optimalen Reversierbetrieb des Ventilators. - An den Fuß der Laufschaufel
5 ist jeweils auf einer Seite eine Lasche15a und auf der anderen Seite eine Lasche15b angeformt, die jeweils mit einer Durchgangsbohrung16 versehen sind. In der Verlängerung der mit der Schaufeldrehachse13 zusammenfallenden Schaufellängsachse ist unterhalb des Schaufelfuß19 es eine Zentrierspitze17 angeordnet. An der Unterseite des Schaufelfußes19 sind außerdem zwei winkelförmige Kröpfungen18 angebracht. Die Kröpfungen18 liegen asymmetrisch zu der Schaufeldrehachse13 bzw. der Schaufellängsachse. - Bei der Montage des Laufrades
2 oder zur Veränderung der Anstellung der Laufschaufeln5 zur Längsachse des Laufrades2 während des Stillstandes des Ventilators wird die Laufschaufel5 so auf die durch ein Paar von Nasen8 gebildete Auflage aufgesetzt, dass zur Zentrierung der Laufschaufel5 die Zentrierspitze17 der Laufschaufel5 in die Zentrieröffnung12 der Nabenscheiben4 und jede Kröpfung18 der Laufschaufel5 in eine der einander gegenüber liegenden Bohrungen10 greift. Dadurch, dass mehrere Bohrungen10 vorgesehen sind, können die Laufschaufeln5 zur Einstellung der günstigsten Ventilatorkennlinie unter unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Laufrades2 angestellt werden. Die asymmetrisch zur Schaufeldrehachse13 angeordneten Kröpfungen18 ermöglichen eine verwechselungsfreie Montage der Laufschaufeln5 . - Die Laufschaufeln
5 werden dadurch an den Nabenscheiben4 befestigt, dass Befestigungsschrauben durch die Durchgangsbohrungen16 in den Laschen15a ,15b der Laufschaufeln5 und die mit ihnen fluchtenden Langlöcher11 in den Nasen8 geführt und angezogen werden. - Die oben beschriebene Gestalt der Nasen
8 ist so gewählt, dass möglichst wenig Masse parallel zur Rotationsachse des Laufrades2 vorhanden ist. Auf die bevorzugte Weise kann auf eine Auswuchtung des Laufrades2 nach der Montage verzichtet werden.
Claims (8)
- Reversierfähiges Laufrad eines axialen Ventilators, insbesondere eines Entrauchungsventilators, bestehend aus Nabe (
3 ) und verstellbaren Laufschaufeln (5 ) in verschraubter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (2 ) aus zwei baugleichen, miteinander verschraubten Nabenscheiben (4 ) besteht, dass die Nabenscheiben (4 ) an ihrem Außenumfang mit der Anzahl der Laufschaufeln (5 ) entsprechenden Nasen (8 ) versehen sind, dass die Nasen (8 ) entlang einer tangential zum Laufrad (2 ) verlaufenden Umkantlinie (9 ) um 90° parallel zur Drehachse des Laufrades umgekantet sind, dass jeweils eine umgekantete Nase (8 ) der einen Nabenscheibe (4 ) an einer umgekanteten Nase (8 ) der anderen Nabenscheibe (4 ) entlang der Umkantlinie (9 ) anliegt und dass jeweils zwei Nasen (8 ) eine Auflage bilden, auf der die Laufschaufeln (5 ) durch eine die Nase (8 ) und eine Lasche (15a ,15b ) durchdringende Verschraubung verstellbar befestigt sind. - Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite eines Schaufelfußes (
19 ) zwei winkelförmige Kröpfungen (18 ) angebracht sind, dass jede Nase (8 ) der Nabenscheiben (4 ) eine Reihe von auf einem Kreisbogen angeordneten Bohrungen (10 ) aufweist, dass in jeweils zwei aneinander anliegenden, umgekanteten Nase (8 ) sich die Reihen der Bohrungen (10 ) diametral gegenüberliegen und dass jeweils eine Kröpfung (18 ) des Schaufelfußes (19 ) in eine Bohrung (10 ) eingreift. - Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kröpfungen (
18 ) asymmetrisch zur Schaufellängsachse (13 ) angeordnet sind. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufschaufel (
5 ) in der Verlängerung der Schaufellängsachse (13 ) eine Zentrierspitze (17 ) aufweist, dass jede Nabenscheibe (4 ) in der Mitte der Umkantlinie (9 ) der umgekanteten Nasen (8 ) mit einer Zentrieröffnung (12 ) versehen ist und dass jede Zentrieröffnung (12 ) der Nabenscheiben (4 ) die Zentrierspitze (17 ) einer der Laufschaufeln (5 ) aufnimmt. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schaufelfuß (
19 ) der Laufschaufel (5 ) zwei Laschen (15a ,15b ) angeformt sind, dass jede Lasche (15a ,15b ) mit einer Durchgangsbohrung (16 ) versehen ist, dass jede umgekantete Nase (8 ) der Nabenscheiben (4 ) mit einem bogenförmigen Langloch (11 ) versehen ist und dass jeweils eine der Durchgangsbohrungen (16 ) mit einem der Langlöcher (11 ) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube fluchtet. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinie jeder Nase (
8 ) eine kreisbogenförmige Linie (8a ) und eine gradlinige Linie (8b ), eine geneigte Linie (8c ) und eine anschließende Linie (8d ) besteht und dass jeweils zwei aneinander anliegende, umgekantete Nasen (8 ) in bezug auf die Umkantlinie (9 ) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Schaufelfuß (
19 ) nahe Abschnitt (5a ) der Laufschaufel (5 ) gegenüber dem der Schaufelspitze nahen Abschnitt (5b ) um eine zentrale Schaufeldrehachse (13 ) entlang einer Biegelinie (14 ) verdreht ist, die diagonal beide Abschnitte (5a ,5b ) durchläuft, und dass der Biegewinkel zwischen beiden Abschnitten (5a ,5b ) im Bereich von 0° bis 20° liegt. - Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegewinkel zwischen beiden Abschnitten (
5a ,5b ) zwischen 6° bis 15° liegt.
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