DE102009025025A1

DE102009025025A1 - Räumliches Schutzgitter für Axiallüfter und Verfahren zur Herstellung des Schutzgitters

Info

Publication number: DE102009025025A1
Application number: DE102009025025A
Authority: DE
Inventors: Uwe Stadtmueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2009-12-17
Also published as: EP2133574A2; EP2133574A3

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem räumlichen Schutzgitter für Axiallüfter, dessen radiale Tragstreben zur Erzielung der räumlichen Gestalt des Schutzgitters mehrfach abgewinkelt sind und zur Gewährleistung einer hohen Biegefestigkeit aus über die hohe Kante gebogenen Flachprofilen bestehen, sowie einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Schutzgitters. Erfindungsgemäß sind der bzw. die sich zwischen innerem und äußerem Ende (4, 6) der Tragstrebe (1, 12, 14) befindlichen Abschnitte (5) aus der Ebene des Flachprofils (3, 15, 16) heraus ausgeformt, so dass dessen bzw. deren mit den Gitterringen (2) verbundenen Kanten als Gerade erhalten bleiben. Das hat den Vorteil, dass die einzelnen Abschnitte der mehrfach abgewinkelten Tragstreben linienförmig bleiben, so dass nach wie vor in jedem Bereich des Schutzgitters eine ebene Struktur zur Auflage der Gitterringe gegeben ist. Die Verschränkung der Geometrie der Tragstrebe allein im strömungstechnisch relevanten Bereich ermöglicht die Beibehaltung der Grundstruktur der Tragstrebe bei gleichzeitig deutlich verbesserten Strömungsverhältnissen des Schutzgitters.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem räumlichen Schutzgitter für Axiallüfter, dessen radiale Tragstreben zur Erzielung der räumlichen Gestalt des Schutzgitters mehrfach abgewinkelt sind und zur Gewährleistung einer hohen Biegesteifigkeit aus über die hohe Kante gebogenen Flachprofilen bestehen, sowie einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Schutzgitters.
Bei Schutzgittern für größere Axiallüfter, insbesondere ab einer Baugröße von 700 mm, müssen deren radiale Tragstreben eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen. Deshalb bestehen diese Tragstreben aus ein oder mehreren Flachprofilen, die hochkant auf dem Flanschring des Axiallüfters stehen. Zur Bildung der räumlichen Gestalt der Schutzgitter ist das bzw. sind die Flachprofile über ihre hohe Kante geformt, beispielsweise bei Verwendung von Flachprofilstählen über die hohe Kante gebogen ( DE 10 2004 034 587 A1 ). Auf die äußere Kante der Flachprofile sind Gitterringe aufgeschweißt. Um die Baugröße des Axiallüfters möglichst klein zu halten, ist das Schutzgitter mit kleinstmöglichem Abstand zu den Rotorblättern angeordnet. Der Nachteil derartiger Schutzgitter besteht darin, dass die hochkant stehenden Flachprofile der Tragstreben bei ihrem kleinen Abstand zum Rotor die Ausbreitung der vom Lüfterrotor erzeugten Luftströmung behindern. Sie bewirken einen hohen Staudruck und an ihren Kanten kommt es zum Abriss der Strömung. Dadurch erhöht sich der Energiebedarf derartiger Lüfter und sein Wirkungsgrad sinkt. Außerdem steigt durch die von den Kanten der Tragstreben erzeugten Turbulenzen der Geräuschpegel des Axiallüfters.
Zur günstigeren Gestaltung der Luftabströmverhältnisse hat man bereits bei ebenen Schutzgittern, deren Tragstreben aus Flachprofilen bestehen, diese entsprechend der mittleren Drallkomponente schräg zur Lüfterlängsachse gestellt. Der Querschnitt der Tragstrebe kann dabei als teilkreisbogenförmiges Element ausgebildet sein. Ebenso wurde zur Verringerung des Auftretens von Luftwirbeln vorgeschlagen, die vordere und hintere Stirnseite der Haltestrebe windschnittig zu gestalten ( DE 23 45 539 ).
Während sich bei der Herstellung von ebenen Schutzgittern durch die Schrägstellung der Tragstreben an ihrer Verbindung mit den konzentrischen Gitterringen technologisch kaum etwas ändert, gestaltet sich eine automatisierte Befestigung der Gitterringe an mehrfach gebogenen Tragstreben ohnehin schon schwieriger, ist aber bei Schrägstellung dieser Tragstreben mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden. Ebenso erschwert sich die Verbindung des inneren bzw. äußeren Endes der Tragstreben mit dem Flanschring bzw. dem äußeren Befestigungselement. Besonders kompliziert gestaltet sich die Herstellung solcher räumlichen Schutzgitter, bei denen die Tragstreben aus mehreren Flachprofilen bestehen.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße räumliche Schutzgitter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat den Vorteil, dass die einzelnen Abschnitte der mehrfach abgewinkelten Tragstreben linienförmig bleiben, so dass nach wie vor in jedem Bereich des Schutzgitters eine ebene Struktur zur Auflage der Gitterringe gegeben ist. Die Verschränkung der Geometrie der Tragstrebe allein im strömungstechnisch relevanten Bereich ermöglicht die Beibehaltung der Grundstruktur der Tragstrebe bei gleichzeitig deutlich verbesserten Strömungsverhältnissen des Schutzgitters. Dadurch können die sich bei der Herstellung des Schutzgitters bisher als fertigungstechnisch günstig erwiesenen Arbeitsschritte und Vorrichtungen im Wesentlichen beibehalten bzw. weiterhin angewendet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der bzw. die sich zwischen innerem und äußerem Ende der Tragstrebe befindlichen Abschnitte schräg zur Längsachse des Axiallüfters aus der Ebene des Flachprofils heraus abgewinkelt. Die Schrägstellung des strömungstechnisch relevanten Abschnitts der Tragstrebe ist eine fertigungstechnisch besonders einfach herzustellende Variante.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht eine Tragstrebe des räumlichen Schutzgitters aus zwei parallel geführten Flachprofilen, die an ihren Enden miteinander verbunden sind. Eine derartige Tragstrebe weist bereits ohne Verbindung mit dem Axiallüfter eine besonders hohe Eigenstabilität auf.
Nach einer anderweitigen Ausgestaltung der Erfindung besteht eine Tragstrebe des räumlichen Schutzgitters aus zwei parallel geführten Flachprofilen, wobei lediglich die äußeren Enden der Flachprofile miteinander verbunden sind. An ihrem inneren Ende ist die Tragstrebe dann nicht geschlossen, sondern lediglich mit Mitteln zur Verbindung mit dem Axiallüfter versehen. Derartige Mittel können beispielsweise aus einer mit einer Bohrung versehenen Abwinkelung des inneren Endes der beiden Flachprofile bestehen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das innere Ende der Tragstrebe mit einem Flanschring verbunden, an dem der Axiallüfter befestigt wird.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest an einem aus der Eben des Flachprofils heraus ausgeformten Abschnitt der Tragstrebe Stützelemente angeordnet. Dadurch lässt sich die Tragstrebe ohne Hilfsmittel stabil auf einer Ebene positionieren, wodurch sich Montagearbeiten leichter durchführen lassen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines räumlichen Schutzgitters mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 hat den Vorteil, dass sich die Tragstrebe selbst durch die Verschränkung lediglich des strömungstechnisch relevanten Bereichs verhältnismäßig einfach herstellen lässt, da die für die Verbindung mit dem Axiallüfter bzw. Wandring vorgesehenen Bereiche unverändert bleiben. Durch den Umformvorgang bleiben auch die Festigkeitseigenschaften der Tragstrebe erhalten.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung des räumlichen Schutzgitters für den Axiallüfter ist der bzw. sind die Abschnitte des Flachprofils um die Unterkante des Flachprofils abgewinkelt. Die Abwinkelung erfolgt hier also lediglich im Bereich unterhalb der Biegestellen des über die hohe Kante geformten Flachprofils über eine Länge die nur geringfügig größer ist als die Höhe des Flachprofils. Dadurch werden nur verhältnismäßig geringe Biegekräfte benötigt, so dass die Herstellungskosten einer solchen Tragstrebe gering sind.
Größere Biegekräfte sind erforderlich, wenn sich die Biegelinie innerhalb des strömungstechnisch relevanten Abschnitts des Flachprofils befindet, d. h. wenn dieser Abschnitt beispielsweise um seine radial verlaufende Mittellinie oder um eine schräg in der Ebene des Flachprofils verlaufende Linie umgeformt wird. Dann ist es aber auch möglich, den gesamten strömungstechnisch relevanten Bereich nicht nur abzuwinkeln, sondern ihm eine andere, ebenfalls strömungstechnisch günstige Form, beispielsweise eine Krümmung, zu verleihen. In jedem Fall muss aber gewährleistet sein, dass die mit den Gitterringen des Schutzgitters zu verbindende Oberkante des Flachprofils als Gerade erhalten bleibt damit das Schutzgitter in diesem Bereich eine ebene Gestalt aufweist.
Eine fertigungstechnisch besonders vorteilhafte Herstellung der Tragstrebe ist dadurch möglich, dass die Tragstrebe aus zwei parallel geführten Flachprofilen besteht, wobei jedes Flachprofil als Einzelteil hergestellt wird und die beiden Einzelteile an ihrem inneren und/oder äußeren Ende miteinander verbunden werden.
Sämtliche zuvor beschriebenen, durch einen Umformvorgang hergestellten Flachprofile bzw. Tragstreben können auch in einem Stück gusstechnisch hergestellt werden.
In einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das innere Ende jeder Tragstrebe mit einem Flanschring verbunden. Der Flanschring kann sowohl als geschlossener Ring ausgebildet als auch aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt sein. Besteht der Flanschring aus einzelnen Segmenten, so kann deren Verbindung untereinander zusammen mit der Befestigung der Tragstreben an dem Flanschring erfolgen. Die Segmente des Flanschringes können dann so ausgeführt sein, dass zwischen ihren beim Zusammenfügen gegenüberliegenden Stirnflächen jeweils eine Tragstrebe eingepasst wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Schutzgitters,
2 eine Tragstrebe des Schutzgitters mit möglicher Biegelinie,
3 eine Tragstrebe mit einer anderen Möglichkeit des Verlaufs der Biegelinie,
4 eine Tragstrebe mit Stützelementen,
5 eine zweite Ausführung einer Tragstrebe,
6 zwei Flachprofile, aus denen eine andere Ausführungsform einer Tragstrebe zusammengesetzt wird,
7 das äußere Befestigungsende der zusammengesetzten Tragstrebe aus 6 und
8 die Anordnung von vier Tragstreben der Ausführungsform aus den 6 und 7.
1 zeigt ein räumliches Schutzgitter, das aus vier Tragstreben 1 besteht, auf die konzentrische Gitterringe 2 aufgeschweißt sind. Jede Tragstrebe 1 besteht aus zwei parallel geführten, zweimal über die hohe Kante mit unterschiedlichen Winkeln abgewinkelten Flachprofilen 3. Durch das Abwinkeln entstehen drei Abschnitte, nämlich ein inneres Ende 4, ein strömungstechnisch relevanter Abschnitt 5 und ein äußeres Ende 6. Jeweils an ihrem inneren Ende 4 sind die Flachprofile 3 mit einem Flanschring 7, an ihrem äußeren Ende 6 mit einer Lasche 8 verbunden. Der strömungstechnisch relevante Abschnitt 5 ist am längsten und hat aufgrund der doppelten Abwinkelung der Flachprofile 3 den größten Abstand zu dem hier nicht dargestellten Lüfterrad. Wie aus der Zeichnung zu erkennen, sind die Flachprofile 3 in diesem Abschnitt 5 als ganze Fläche aus ihrer Ebene heraus abgewinkelt, stehen also schräg zur Längsachse des Axiallüfters. Durch dieses Verdrehen gegenüber dem äußeren und dem inneren Ende 6, 4, das nach wie vor senkrecht auf dem Flanschring 7, also parallel zur Lüfterachse steht, bleibt die Oberkante der Flachprofile 3 als Gerade erhalten, so dass die auf dieser aufliegenden Gitterringe 2 eine Ebene bilden. Die Herstellung der Tragstrebe 1 ist somit lediglich um diesen einen Arbeitsschritt des Abwinkelns dieses strömungstechnisch relevanten Abschnitts 5 aufwändiger geworden.
2 zeigt die Vorderansicht einer Tragstrebe 1 im Ausgangszustand, also noch vor der Verdrehung des strömungstechnisch relevanten Abschnitts 5. Eingezeichnet wurde eine Biegelinie 9, die mit der Unterkante des Flachprofils 3 zusammenfällt, um die in diesem Beispiel die Verdrehung des strömungstechnisch relevanten Abschnitts 5 erfolgen soll.
Im Unterschied dazu zeigt 3 die Vorderansicht dieser Tragstrebe 1, bei der eine Biegelinie 10 mittig durch das Flachprofil 3 verläuft, um die in diesem anderen Beispiel der strömungstechnisch relevante Abschnitt 5 der Tragstrebe 1 abgewinkelt bzw. verdreht werden soll.
4 zeigt eine räumliche Darstellung der Tragstrebe 1, an deren abgewinkelten Abschnitt 5 Stützelemente 11 angeordnet sind. Dadurch kann die Tragstrebe 1 trotz Schrägstellung dieses Abschnitts 5 ohne zusätzliche Hilfsmittel sicher stehen, was für ihre Positionierung in an sich vorhandenen Vorrichtungen, die für die nachfolgenden Schweißvorgänge zur Komplettierung der Tragstrebe 1 zum Schutzgitter bereits vorhanden sind, von Vorteil ist, d. h. diese Vorrichtungen können ohne aufwändige Änderungen weiterhin benutzt werden.
Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Tragstrebe 1 ist die in 5 gezeigte Tragstrebe 12 auch an ihrem inneren Ende durch eine innere Lasche 13 geschlossen, mit der sie auf einem Flanschring oder einem anderen, den Axiallüfter aufnehmenden Teil aufgeschraubt werden kann. Alle übrigen Teile dieser Tragstrebe 12, die gegenüber der Tragstrebe 1 aus 1 unverändert sind, wurden mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1.
Die 6 bis 8 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Tragstrebe 14, die an ihrem inneren Ende nicht geschlossen ist. Sie besteht aus zwei über die hohe Kante gebogenen Flachprofilen 15 und 16, wobei jedes der Flachprofile 15, 16 separat hergestellt wird. Jeweils an seinem inneren Ende 4 ist jedes Flachprofils 15, 16 rechtwinklig zu seiner Höhe, also über seine Materialdicke, nach außen abgewinkelt und das abgewinkelte Ende mit einer Bohrung versehen, so dass eine innere Befestigungsöse 17 entstanden ist. Demgegenüber ist das äußere Ende 6 lediglich eines der Flachprofile 15 in entgegengesetzter Richtung ebenfalls über seine Materialdicke rechtwinklig zu seiner Höhe nach innen abgewinkelt, während das äußere Ende 6 des zugehörigen Flachprofils 16 unverändert flach ausläuft. Die Länge der Abwinkelung bestimmt den Abstand zwischen den beiden Flachprofilen 15, 16. Auch diese Abwinkelung ist mit einer Bohrung versehen und bildet so die äußere Befestigungsöse 18 der Tragstrebe 14. Dieses flach auslaufende äußere Ende 6 wird mit der äußeren Befestigungsöse 18 des ersteren Flachprofils 15 beispielsweise durch Schweißen fest verbunden, so dass die innen offene Tragstrebe 14 mit jeweils zwei inneren Befestigungsösen 17 und einer äußeren Befestigungsöse 18 entstanden ist (7 und 8).
In 8 sind vier dieser Tragstreben 14 in Montageposition dargestellt. An den inneren Befestigungsösen 17 wird der Axiallüfter befestigt.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Tragstrebe
2: Gitteringe
3: Flachprofil
4: Inneres Ende
5: Strömungstechnisch relevanter Abschnitt
6: Äußeres Ende
7: Flanschring
8: Lasche
9, 10: Biegelinie
11: Stützelement
12: Tragstrebe
13: Innere Lasche
14: Tragstrebe
15, 16: Flachprofil
17: innere Befestigungsöse
18: äußere Befestigungsöse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004034587 A1 [0002]
- DE 2345539 [0003]

Claims

Räumliches Schutzgitter für Axiallüfter, bestehend aus radial angeordneten Tragstreben (1, 12, 14), die als mehrfach über die hohe Kante abgewinkelte Flachprofile (3, 15, 16) ausgebildet sind, und mit den Tragstreben (1, 12, 14) fest verbundenen konzentrischen Gitterringen (2), wobei die Kante jedes durch die Abwinkelung entstandenen Abschnitts (5) einer Tragstrebe (1, 12, 14), die mit den Gitterringen (2) verbunden ist, eine radiale Gerade bildet, das innere Ende (4) jeder Tragstrebe (1, 12, 14) mit Mitteln zur Verbindung mit dem Axiallüfter und ihr äußeres Ende (6) mit Mitteln zur Befestigung an einem Gehäuse versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die sich zwischen innerem und äußerem Ende (4, 6) der Tragstrebe (1, 12, 14) befindlichen Abschnitte (5) aus der Ebene des Flachprofils (3, 15, 16) heraus ausgeformt sind, so dass dessen bzw. deren mit den Gitterringen (2) verbundenen Kanten als Gerade erhalten bleiben.
Räumliches Schutzgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die sich zwischen innerem und äußerem Ende (4, 6) der Tragstrebe (1, 12, 14) befindlichen Abschnitte (5) schräg zur Längsachse des Axiallüfters aus der Ebene des Flachprofils (3, 15, 16) heraus abgewinkelt sind.
Räumliches Schutzgitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstrebe (12) aus zwei parallel geführten, an ihren Enden (4) miteinander verbundenen Flachprofilen (3) besteht.
Räumliches Schutzgitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstrebe (14) aus zwei parallel geführten Flachprofilen (15, 16) besteht, die lediglich an ihrem äußeren Ende (6) miteinander verbunden sind.
Räumliches Schutzgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Ende (4) jeder Tragstrebe (1, 12, 14) mit einem Flanschring (7) verbunden ist.
Räumliches Schutzgitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einem aus der Ebene des Flachprofils (3) heraus ausgeformten Abschnitt (5) der Tragstrebe (1) Stützelemente (11) angebracht sind, die eine stabile Positionierung der Tragstrebe (1) auf einer Ebene ohne Hilfsmittel ermöglicht.
Verfahren zur Herstellung eines räumlichen Schutzgitters für Axiallüfter, bei dem konzentrische Gitterringe (2) mit radial angeordneten, aus über die hohe Kante abgewinkeltem Flachprofil (3, 15, 16) bestehenden Tragstreben (1, 12, 14) fest verbunden werden, wobei die Kante jedes Abschnitts einer Tragstrebe (1, 12, 14), die mit den Gitterringen (2) verbunden wird, eine radiale Gerade bildet, und bei dem ferner das innere Ende (4) jeder Tragstrebe (1, 12, 14) mit Mitteln zur Verbindung mit dem Axiallüfter und ihr äußeres Ende (6) mit Mitteln zur Befestigung an einem Gehäuse versehen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die sich zwischen innerem und äußerem Ende (4, 6) der Tragstrebe (1, 12, 14) befindlichen Abschnitte (5) aus der Ebene des Flachprofils (3, 15, 16) heraus ausgeformt sind und danach die Gitterringe (2) auf die auch in diesem Abschnitt (5) immer noch als Gerade erhaltene Kante aufgesetzt und mit der Tragstrebe (1, 12, 14) verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Abschnitte (5) des Flachprofils (3, 15, 16) schräg zur Langsachse des Axiallüfters um die Unterkante (9) des Flachprofils (3, 15, 16) abgewinkelt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Abschnitte (5) des Flachprofils (3, 15, 16) um die radial verlaufende Mittellinie (10) des Flachprofils (3, 15, 16) umgeformt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Abschnitte (5) des Flachprofils (3, 15, 16) um eine schräg in der Ebene des Flachprofils (3 15, 16) verlaufende Linie umgeformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstrebe (1, 12, 14) aus zwei parallel geführten Flachprofilen (3, 15, 16) besteht, wobei jedes Flachprofil (3, 15, 16) als Einzelteil hergestellt wird und die beiden Einzelteile an ihrem inneren und/oder äußeren Ende (4, 6) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstreben (1, 12, 14) in einem Stück gusstechnisch hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Ende (4) jeder Tragstrebe (1, 12, 14) mit einem Flanschring (7) verbunden wird.