DE102008054497A1

DE102008054497A1 - Flügelrad für einen Ventilator

Info

Publication number: DE102008054497A1
Application number: DE102008054497A
Authority: DE
Inventors: Rastislav Andrejco; Adolf Dr. Feinauer; Michaela Malisi
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-17
Also published as: US20110229341A1; CN102245905A; RU2011124742A; KR20110089407A; JP2012511657A; EP2376787A1; WO2010066540A1

Abstract

Ein Flügelrad für einen Ventilator hat eine Nabe (1), in der eine Aufnahme (8) für eine Welle gebildet ist, und eine Mehrzahl von an der Nabe (1) befestigten Flügeln (2). An der Nabe (1) ist wenigstens ein zwischen der Aufnahme (8) und den Flügeln (2) angeordneter elastischer Dämpfungskörper (6) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flügelrad für einen Ventilator, wie etwa für einen Zimmerventilator oder einen Einbauventilator zur Kühlung und/oder Luftumwälzung in einem elektrischen Gerät.
Insbesondere bei kleinformatigen, schnell laufenden Ventilatoren kann es dazu kommen, dass Vibrationen eines Antriebsmotors, die auf das Flügelrad eines Ventilators übertragen werden, eine Eigenfrequenz des Flügelrades anregen. Dies führt zu einem starken Betriebsgeräusch des Ventilators, und darüber hinaus kann die Vibration im Laufe der Zeit zu Materialermüdung des Flügelrades und zu dessen Zerstörung führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Flügelrad für einen Ventilator anzugeben, das unempfindlich gegen eventuelle Vibrationen eines Antriebsmotors ist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Flügelrad für einen Ventilator mit einer Nabe, in der eine Aufnahme für eine antreibende Welle gebildet ist, und einer Mehrzahl von an der Nabe befestigten Flügeln die Nabe wenigstens einen zwischen der Aufnahme und den Flügeln angeordneten elastischen Dämpfungskörper aufweist.
Um einerseits die Übertragung von Schwingungen von der Welle auf die Flügel zu dämpfen, andererseits aber Schwingungen der Flügel in Bezug zueinander möglichst zu unterbinden, sind vorzugsweise die Flügel an einem äußeren Ring der Nabe befestigt, der mit einem die Aufnahme aufweisenden Innenabschnitt der Nabe über den Dämpfungskörper verbunden ist.
Einer ersten konkreten Ausgestaltung zufolge kann der Dämpfungskörper einen ringförmigen Zwischenraum zwischen dem äußeren Ring und dem Innenabschnitt ausfüllen.
Alternativ können auch mehrere Dämpfungskörper in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem äußeren Ring und dem Innenabschnitt in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sein.
Vorzugsweise besteht der Dämpfungskörper aus einem anderen Werkstoff als der äußere Ring und/oder der Innenabschnitt, insbesondere aus einem Werkstoff mit höherer Elastizität. Bei diesem Werkstoff kann es sich insbesondere um ein Silikon oder um einen Gummi handeln.
Denkbar ist aber auch eine Ausführung, bei der die mehreren, in Umfangsrichtung verteilten Dämpfungskörper einstückig mit dem äußeren Ring und dem Innenabschnitt ausgeführt sind. In diesem Fall kann die benötigte Elastizität der Dämpfungskörper erreicht werden, indem diese eine geringere Wandstärke als der äußere Ring bzw. der Innenabschnitt aufweisen.
Wenn die Dämpfungskörper nicht einteilig mit dem Ring oder dem Innenabschnitt ausgebildet sind, ist es zweckmäßig, dass der Ring und/oder der Innenabschnitt Aussparungen aufweisen, in die die Dämpfungskörper formschlüssig eingreifen, damit Ring und Innenabschnitt nicht gegeneinander verdrehbar sind.
Um einen festen Halt der Dämpfungskörper zu gewährleisten, können die Aussparungen hinterschnitten sein.
Der Innenabschnitt umfasst vorzugsweise eine die Aufnahme bildende zentrale Hülse und eine in einem Abstand rings um die Hülse verlaufende Ringwand. So kann zur Befestigung des Flügelrades an einer Welle eine ringförmige Feder die geschlitzte Hülse umklammernd angebracht werden.
Die zentrale Hülse und die Ringwand können der einfacheren Fertigung wegen einstückig verbunden sein.
Ein Verbindungsstück, das die zentrale Hülse und die Ringwand verbindet, ist vorzugsweise an einer Stirnseite der Nabe angeordnet. So kann zwischen der zentralen Hülse und der Ringwand ein in axialer Richtung ausgedehnter Zwischenraum geschaffen werden, der eine zur Befestigung der Nabe an der Welle wirksame, in axialer Richtung ausgedehnte Feder bequem aufnehmen kann.
Einer alternativen Ausgestaltung zufolge kann eine ringförmige Feder auch den Innenabschnitt umklammern, und der wenigstens eine Dämpfungskörper ist in einen ringförmigen Zwischenraum zwischen dem äußeren Ring und dem Innenabschnitt axial versetzt zu der Feder angeordnet.
Bevorzugt ist das Flügelrad bei einem in einem Haushaltsgerät, wie einem Kältegerät, angeordneten Ventilator eingesetzt. Dadurch wird ein unangenehmer Geräuschpegel beim Ventilatorbetrieb, insbesondere während einer Stillstandsphase des Verdichters eines Kältegeräts vermieden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Schnittansicht eines Flügelrades gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 einen radialen Schnitt durch die Nabe eines Flügelrades gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
3 einen zu 2 analogen Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung;
4 einen zu 2 analogen Schnitt gemäß einer vierten Ausgestaltung; und
5 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Flügelrades gemäß einer fünften Ausgestaltung.
Das in 1 gezeigte Flügelrad hat eine Nabe 1 von im Wesentlichen zylindrischer Gestalt, von deren äußerem Umfang mehrere Flügel 2 abstehen. Die Zahl der Flügel 2 ist weitgehend beliebig, im hier dargestellten Beispiel sind es vier Flügel 2, von denen in der Figur nur zwei sichtbar sind. Diese Flügel 2 sind einstückig verbunden mit einem äußeren Ring 3 der Nabe 1. In einem ringförmigen Hohlraum 4 zwischen dem äußeren Ring 3 und einem darin angeordneten Innenabschnitt 5 der Nabe 1 sind mehrere Dämpfungskörper 6 aus Silikon in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet. Von den hier insgesamt vier Dämpfungskörpern sind in der Figur drei zu sehen, davon zwei im Schnitt. Die Dämpfungskörper 6 stellen die einzige kraftschlüssige Verbindung zwischen dem äußeren Ring 3 und dem Innenabschnitt 5 dar.
Der Innenabschnitt 5 umfasst eine äußere Ringwand 7 und, von dieser umgeben und zu ihr konzentrisch, eine Hülse 8, die zu einer vom Betrachter abgewandten Stirnfläche der Nabe 1 hin offen ist, um eine (nicht dargestellte) Welle eines Antriebsmotors aufzunehmen. Quer durch die Hülse 8 erstreckt sich ein zur dem Betrachter zugewandten Stirnfläche hin offener Schlitz 9. Die Ringwand 7 und die Hülse 8 sind an der vom Betrachter abgewandten Stirnfläche durch eine radial orientierte Wand 10 einteilig verbunden. Die Wand 10, die Ringwand 7 und die Hülse 8 bilden jeweils den Boden bzw. zwei Seitenwände einer Ringnut 11, die zur dem Betrachter zugewandten Stirnseite des Innenabschnitts 3 hin offen ist, um eine geschlitzt ringförmige Spannfeder 12 aufzunehmen. Indem die Spannfeder 12 die zwei Hälften der Hülse 8 gegeneinander drückt, sorgt sie für einen festen Klemmsitz des Flügelrades auf der in der Hülse 8 aufgenommenen Antriebswelle.
Ungleichmäßigkeiten der Bewegung der Welle werden über die Dämpfungskörper 6 allenfalls gedämpft an den äußeren Ring 3 bzw. die Flügel 2 übertragen. Indem die Dämpfungskörper 6 jegliche Relativbewegung der Ringwand 7 und des Innenabschnitts 5 gegeneinander dämpfen, unterdrücken sie auch den Aufbau von Resonanzschwingungen der Flügel 2.
Je nach Elastizität und Dämpfungsvermögen der Dämpfungskörper 6 kann es zweckmäßig sein, deren Zahl oder ihre Ausdehnung in Umfangsrichtung zu vergrößern, bis hin zu dem in 2 in einem Querschnitt entlang der in 1 mit II bezeichneten Linien gezeigten Extremfall, dass der Hohlraum 4 von einem einzigen ringförmigen Dämpfungskörper 6 komplett ausgefüllt ist.
Bei den Ausgestaltungen der 1 und 2 verhindert im Wesentlichen die Reibung zwischen den Dämpfungskörpern 6 und dem äußeren Ring 3 bzw. dem Innenabschnitt 5 eine dauerhafte Verdrehung des Rings 3 gegen den Innenabschnitt 5. Hierfür ist es erforderlich, dass die Dämpfungskörper 6 ständig elastisch verformt sind, um den nötigen Druck gegen den Ring 3 und den Innenabschnitt 5 aufzubauen. Dies kann insbesondere dann problematisch sein, wenn der Ventilator niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist, beispielsweise bei Verwendung zum Umwälzen von Kaltluft in einem Haushaltskältegerät, da bei vielen für die Dämpfungskörper 6 geeigneten gummielastischen Werkstoffen die Elastizität bei niedrigen Temperaturen stark abnimmt. Auch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Werkstoffe können dazu beitragen, dass die Reibung zwischen den Dämpfungskörpern 6 und dem Ring 3 bzw. dem Innenabschnitt 5 stark temperaturabhängig ist.
Um unabhängig von der Temperatur eine gedämpft elastische aber doch drehfeste Kopplung zwischen dem äußeren Ring 3 und dem Innenabschnitt 5 zu erreichen, sind gemäß einer weiter entwickelten Ausgestaltung Aussparungen an den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Innenabschnitts 5 und des Rings 3 vorgesehen, in die die Dämpfungskörper 6 eingreifen. Eine besonders feste Verankerung der Dämpfungskörper wird erreicht, wenn, wie in 3 in einem zu 2 analogen Schnitt dargestellt, die Aussparungen am äußeren Ring 3 und dem Innenabschnitt 5, mit 13 bzw. 14 bezeichnet, hinterschnitten sind und die Dämpfungskörper 6, hier von H-förmigem Querschnitt, formschlüssig in die Hinterschneidungen der Aussparungen 13, 14 eingreifen. Bei dieser Ausgestaltung ist keine Vorspannung der Dämpfungskörper 6 im Gleichgewichtszustand erforderlich, so dass die Dämpfungskörper 6 einem zwischen dem Ring 3 und dem Innenabschnitt 5 wirkenden Drehmoment leicht nachgeben können. Je nachgiebiger die Dämpfungskörper 6 sind, umso niedriger ist die Resonanzfrequenz einer Drehscherung des Rings 3 und des Innenabschnitts 5 gegeneinander. Indem diese Resonanzfrequenz in ausreichender Entfernung von jeder Frequenzkomponente der Motorbewegung gewählt wird, können Drehscherungen des Rings 3 gegen den Innenabschnitt 5 wirksam unterbunden bzw. auf ein für die Geräuschentwicklung nicht relevantes Ausmaß gedämpft werden.
Eine vereinfachte Abwandlung ist in 4 dargestellt. Hier sind die an den Wänden des Rings 3 bzw. des Innenabschnitts 5 verankerten Dämpfungskörper 6 aus Silikon ersetzt durch schmale Stege 15, die einstückig mit dem Ring 3 und dem Innenabschnitt 5 abgeformt sind und deren Elastizität aus ihrer im Vergleich zu dem äußeren Ring 3 und dem Innenabschnitt 5 wesentlich geringeren Wandstärke herrührt.
Eine weitere vereinfachte Ausgestaltung ist in 5 in einer zu 1 analogen Ansicht dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Ringwand 7 der bisher betrachteten Ausgestaltungen entfallen, und die geschlitzte Hülse 8 ist mit dem die Flügel 2 tragenden äußeren Ring 3 einstückig über eine radiale Wand 16 an der dem Motor der Welle zugewandten Stirnseite der Nabe 1 verbunden. Die Stärke der Wand 16 ist deutlich geringer als die der Wand 10 in den zuvor betrachteten Ausgestaltungen, sie lässt eine Schwingung des äußeren Rings 3 in Bezug auf die Hülse 8 um eine quer zur Drehachse der Nabe 1 verlaufende Achse zu. Gleichzeitig wird eine solche Schwingung stark gedämpft durch einen ringförmigen Dämpfungskörper 17, der in eine Ringnut 18 zwischen der Hülse 8 und dem Ring 3 eingepresst ist.
Wie mit Bezug auf 1 erläutert, ist auf die Hülse 8 eine Spannfeder 12 auf die Hülse 8 axial aufgeschoben, um eine in der Hülse 8 aufgenommene Welle zu klemmen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Spannfeder 12 fortzulassen und den zum Klemmen der Welle benötigten Druck auf die Hülse 8 nur mit Hilfe des eingepressten Dämpfungskörpers 17 auszuüben.

Claims

Flügelrad für einen Ventilator, insbesondere einem bei Haushaltsgeräten zur Anwendung kommenden Ventilators, mit einer Nabe (1), in der eine Aufnahme (8) für eine Welle gebildet ist, und einer Mehrzahl von an der Nabe (1) befestigten Flügeln (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (1) wenigstens einen zwischen der Aufnahme (8) und den Flügeln (2) angeordneten elastischen Dämpfungskörper (6, 15) aufweist.
Flügelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (2) an einem äußeren Ring (3) der Nabe (1) befestigt sind, der mit einem die Aufnahme (8) aufweisenden Innenabschnitt (5) der Nabe über den Dämpfungskörper (6, 15) verbunden ist.
Flügelrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (6) einen ringförmigen Zwischenraum (4) zwischen dem äußeren Ring (3) und dem Innenabschnitt (5) ausfüllt.
Flügelrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dämpfungskörper (6, 15) in einem ringförmigen Zwischenraum (4) zwischen dem äußeren Ring (3) und dem Innenabschnitt (5) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
Flügelrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (3) und/oder der Innenabschnitt (5) Aussparungen (13, 14) aufweisen, in die die Dämpfungskörper (6) formschlüssig eingreifen.
Flügelrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (13, 14) hinterschnitten sind.
Flügelrad nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (6) aus einem Werkstoff mit höherer Elastizität besteht als der äußere Ring (3) und/oder der Innenabschnitt (5).
Flügelrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Dämpfungskörpers (6) ein Silikon oder ein Gummi ist.
Flügelrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskörper einstückig (15) mit dem äußeren Ring (3) und dem Innenabschnitt (5) ausgeführt sind.
Flügelrad nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenabschnitt (5) eine die Aufnahme bildende zentrale Hülse (8) und eine in einem Abstand rings um die Hülse (8) verlaufende Ringwand umfasst.
Flügelrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Feder (12) die geschlitzte Hülse (8) umklammert.
Flügelrad nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Hülse (8) und die Ringwand (5) einstückig verbunden sind.
Flügelrad nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsstück (10, 16), das die zentrale Hülse (8) und die Ringwand (3) verbindet, an einer Stirnseite der Nabe (1) angeordnet ist.
Flügelrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Feder (12) den Innenabschnitt (5) umklammert und dass der wenigstens eine Dämpfungskörper (17) in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem äußeren Ring (3) und dem Innenabschnitt (5) axial versetzt zu der Feder (12) angeordnet ist.
Ventilator mit einem Flügelrad nach einem der Ansprüche 1 bis 14.