DE102017117100A1

DE102017117100A1 - Laufradteilung eines zweiteiligen Ventilatorrades

Info

Publication number: DE102017117100A1
Application number: DE102017117100.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Eccarius
Original assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-01-31
Also published as: CN207363943U; WO2019020321A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilatorlaufrad mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Laufradschaufeln (4), wobei das Ventilatorlaufrad (1) gebildet ist aus zwei jeweils einstückigen Teilen, die durch eine einzige, sich durch das Ventilatorlaufrad erstreckende, durch zwei Raumrichtungen aufgespannte zweidimensionale Teilungsebene (A-A) oder durch drei Raumrichtungen erzeugte dreidimensional räumliche Teilungsebenenstruktur (B-B) aufgeteilt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Ventilatorlaufrad mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Laufradschaufeln mit einer speziellen Laufradteilung.
Aus dem Stand der Technik sind einteilige und mehrteilige Ventilatorlaufräder bekannt, wobei einteilige Laufräder im Spritzgussverfahren, mehrteilige Laufräder durch beispielsweise Urformen der Teile und anschließendes Fügen hergestellt werden. Beispielsweise sind solche mehrteiligen Laufräder für Ventilatoren gebildet durch eine Mehrzahl von Schaufeln sowie beispielsweise einer Bodenscheibe und/oder einer Deckscheibe oder einem Zentralkörper (Rotor o.ä.) zur Festlegung der Mehrzahl von Laufradschaufeln oder Flügeln.
Jede Ausführung hat Vor- und Nachteile. Einteilige bzw. einstückige Laufräder benötigen keine Fügeprozesse und weisen keine Festigkeitsverluste durch die Vielzahl von Fügestellen auf. Sie benötigen jedoch sehr kostenintensive Werkzeuge, da vorzugsweise Urformverfahren eingesetzt werden, insbesondere Spritzgussverfahren. Zudem unterliegt die Konstruktion des einteiligen Ventilatorrades erheblichen geometrischen Einschränkungen bei der Gestaltungsfreiheit durch Hinterschneidungen in der Teilungsebene. Es müssen geometrische Kompromisse bei der Gestaltoptimierung von Laufrädern gemacht werden, um die Herstell- und Entformbarkeit als Spritzgussteil zu ermöglichen. Auch der Einsatz gebauter oder mehrteiliger Spritzgusswerkzeuge mit Schiebern etc. kann die Gestaltungsrestriktionen nur eingeschränkt verbessern. Mehrteilige Laufräder sind diesbezüglich nicht beschränkt, unterliegen jedoch einem erheblichen Aufwand beim Fügen der Vielzahl von Einzelteilen. Ferner sind Festigkeitsverluste durch die Vielzahl von Fügestellen und Fügevorgängen hinzunehmen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein zweiteiliges Ventilatorrad bereit zu stellen, das eine optimierte Teilungsebene aufweist, so dass die jeweiligen Vorteile von einteiligen und mehrteiligen Laufrädern weitestgehend genutzt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Ventilatorlaufrad mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Laufradschaufeln vorgeschlagen, wobei das Ventilatorlaufrad gebildet ist aus zwei jeweils einstückigen Teilen, die durch eine einzige, sich durch das Ventilatorlaufrad erstreckende, durch zwei Raumrichtungen aufgespannte zweidimensionale Teilungsebene oder durch drei Raumrichtungen erzeugte dreidimensional räumliche Teilungsebenenstruktur aufgeteilt sind.
Als „Teil“ des Ventilatorrades ist dabei jedes einstückige Teilsegment definiert, so dass ausschließlich die beiden Teilsegmente das Ventilatorrad ergeben. Die Anzahl von Fügestellen bzw. Fügeflächen ist hiervon unabhängig.
Die erfindungsgemäße Lehre ist dahingehend vorteilhaft, dass durch die geometrische Lage der Teilungsebene bzw. Teilungsebenstruktur ein spritzgusstechnisch herstellbares Ventilatorlaufrad in einer zweiteiligen Form unterstützt ist. Die Notwendigkeit für kompliziert aufgebaute und insbesondere mehrteilige Spritzgusswerkzeuge ist reduziert, wobei durch die Zweiteiligkeit des Ventilatorrades die gestalterische Freiheit bei der geometrischen Formfestlegung verbessert bzw. unterstützt ist.
Für die dreidimensionale räumliche Teilungsebenenstruktur ist eine vorteilhafte Ausführung, wenn diese zumindest bereichsweise umlaufend symmetrisch, insbesondere achsensymmetrisch ausgebildet ist.
Bei der zweidimensionalen Teilungsebene ist eine Ausführung günstig, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zumindest bereichsweise entlang einer speziellen Schaufelgeometrie, insbesondere dem Schaufelrand der Laufradschaufeln verläuft. Als Ausführungsbeispiel wird die zweidimensionale Teilungsebene dabei durch eine senkrecht zu einer Rotationsachse verlaufenden Radialebene bestimmt.
In einer alternativen Ausführung ist für das Ventilatorlaufrad vorgesehen, dass die zweidimensionale Teilungsebene als Tangente oder Sekante entlang dem Schaufelrand der Laufradschaufeln und/oder einer Bodenscheibe des Ventilatorlaufrads und/oder einer Deckscheibe des Ventilatorlaufrads verläuft.
Zur Vermeidung der Trennung der Laufradschaufeln des Ventilatorlaufrads ist vorgesehen, dass zumindest eine der, vorzugsweise alle Laufradschaufeln außerhalb der Teilungsebene oder Teilungsebenenstruktur liegt bzw. liegen. In anderen Worten werden die Laufradschaufeln von der Teilungsebene oder Teilungsebenenstruktur nicht geschnitten.
Die Teilungsebenenstruktur ist nicht auf symmetrische Ausbildungen beschränkt, sie kann als ein Ausführungsbeispiel auch umlaufend asymmetrisch sein.
Die Erfindung erkennt weiterhin, dass die geometrische Lage der Teilungsebene bzw. die geometrische Ausgestaltung und Lage der Teilungsebenenstruktur wenigstens bereichsweise zur Optimierung der Fügeflächen der Teile des Ventilatorlaufrads konstuierbar ist, sodass eine zumindest in einer Raumrichtung realisierbare formschlüssige Verbindung der wenigstens zwei Laufradteile unterstützt ist.
Zunächst ist vorteilhaft, dass bei dem Ventilatorlaufrad jeweils zueinander korrespondierend ausgebildete Fügeflächen vorgesehen werden. Dies ermöglicht bzw. unterstützt eine leichtere Verbindung der beiden Teile des Ventilatorrades zu einer im Ergebnis einteiligen Baueinheit.
Die Fügeflächen sind plan, gewölbt (konkav, konvex) oder dreidimensional strukturiert ausgebildet, wobei bei Lösungen mit dreidimensional strukturierten Fügeflächen diese beispielsweise an zumindest einem der Teile durch Kegel- oder Pyramidenstümpfe, Kugelkalotten oder Vorsprünge ausgebildet sind.
In komplexeren Ausgestaltungen können an den Fügeflächen Hinterschneidungen zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung der Teile vorgesehen sein. Die Hinterschneidungen dienen zur Bildung von schnapphakenähnlichen Verbindungen, sodass formschlüssige Fügesituationen unterstützt sind.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigt:

1 eine seitliche Schnittansicht eines Ventilatorrads.

In 1 ist ein Ventilatorrad 1 ausgebildet als Radialventilatorrad mit einer axialen Ansaugöffnung 6 und einer radialen Ausblasöffnung 7 in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. Das Ventilatorrad 1 weist eine eine Nabe 8 ausbildende Bodenscheibe 3, einen Vielzahl von in Umfangsrichtung in einem Schaufelkranz angeordnete Laufradschaufeln 4 und eine die Stirnseite der Laufradschaufeln 4 abschnittsweise bedeckende Deckscheibe 2 auf.
Das Ventilatorlaufrad 1 ist aus zwei jeweils einstückigen Teilen 10, 11 gebildet, die in einem ersten Ausführungsbeispiel durch eine einzige, sich durch das Ventilatorlaufrad 1 erstreckende, durch zwei Raumrichtungen aufgespannte zweidimensionale Teilungsebene A-A aufgeteilt sind. 1 zeigt jedoch auch ein zweites Ausführungsbeispiel, wonach das Ventilatorlaufrad 1 aus zwei jeweils einstückigen Teilen 10, 11 gebildet ist, die durch eine einzige, sich durch das Ventilatorlaufrad 1 erstreckende, durch drei Raumrichtungen erzeugte dreidimensional räumliche Teilungsebenenstruktur B-B aufgeteilt sind.
In der Ausführung des Ventilatorrades 1, in dem es durch die Teilungsebene A-A aufgeteilt ist, erstreckt sich die Teilungsebene A-A entlang einer Oberseite der Nabe 8, so dass neben Anteilen der Laufradschaufeln 4 die gesamte Bodenscheibe 3 ein Bestandteil des unteren Teils 11 ist. Gleichzeitig ist neben den restlichen Anteilen der Laufradschaufeln 4 die gesamte Deckscheibe 2 ein Bestandteil des oberen Teils 10. Die Teilungsebene A-A verläuft als Radialebene geradlinig durch das Ventilatorrad 1 senkrecht zu seiner Rotationsachse RA.
In der Ausführung des Ventilatorrades 1, in dem es durch die dreidimensional räumliche achsensymmetrische Teilungsebenenstruktur B-B aufgeteilt ist, erstreckt sich die Teilungsebenenstruktur B-B aus zusammengesetzten Teilungsebenen mit unterschiedlichem Verlauf innerhalb des Ventilatorrades 1. Zunächst ist ihr Verlauf dreidimensional gekrümmt entlang der Unterseite der Deckscheibe 2 am Übergang zwischen den Laufradschaufeln 4 und der Deckscheibe 2 und anschließend, radial einwärts gesehen, zweidimensional geradlinig und senkrecht zur Rotationsachse RA entlang der zur Ansaugöffnung 6 weisenden Oberkante der Laufradschaufeln 4, so dass das obere Teil 10 ausschließlich durch die Deckscheibe 2, das untere Teil durch die Bodenscheibe 3 und die Laufradschaufeln 4 gebildet ist. Alle Laufradschaufeln 4 liegen mithin außerhalb der Teilungsebenenstruktur B-B.
Das in 1 dargestellte Ventilatorrad 1 wird an den durch die Teilungsebene A-A bzw. Teilungsebenenstruktur B-B gebildeten Schnittkanten und den draus resultierenden Fügeflächen des jeweils unteren und oberen Teils 10, 11 verbunden. Die Fügeflächen können dabei jeweils wahlweise eine der vorstehend beschriebenen Ausbildungen aufweisen. Die beiden Teile 10, 11 werden beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt und anschließend miteinander durch bekannte Fügeverfahren zusammengefügt.

Claims

Ventilatorlaufrad mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Laufradschaufeln (4), wobei das Ventilatorlaufrad (1) gebildet ist aus zwei jeweils einstückigen Teilen, die durch eine einzige, sich durch das Ventilatorlaufrad erstreckende, durch zwei Raumrichtungen aufgespannte zweidimensionale Teilungsebene (A-A) oder durch drei Raumrichtungen erzeugte dreidimensional räumliche Teilungsebenenstruktur (B-B) aufgeteilt sind.
Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Teilungsebenenstruktur (B-B) zumindest bereichsweise umlaufend symmetrisch, insbesondere achsensymmetrisch ausgebildet ist.
Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Teilungsebene (A-A) zumindest bereichsweise entlang einem Schaufelrand der Laufradschaufeln (4) verläuft.
Ventilatorlaufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Teilungsebene (A-A) durch eine senkrecht zu einer Rotationsachse (RA) verlaufenden Radialebene bestimmt ist.
Ventilatorlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Teilungsebene (A-A) als Tangente oder Sekante entlang einem Schaufelrand der Laufradschaufeln (4) und/oder einer Bodenscheibe (3) des Ventilatorlaufrads (1) und/oder einer Deckscheibe (2) des Ventilatorlaufrads (1) verläuft.
Ventilatorlaufrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Laufradschaufeln (4) außerhalb der Teilungsebene (A-A) oder Teilungsebenenstruktur (B-B) liegt.
Ventilatorlaufrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilungsebenenstruktur (B-B) umlaufend asymmetrisch ist.
Ventilatorlaufrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an den Teilen jeweils Fügeflächen aufweist, die jeweils zueinander korrespondierend ausgebildet sind.
Ventilatorlaufrad nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeflächen plan, gewölbt oder dreidimensional strukturiert ausgebildet sind.
Ventilatorlaufrad nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensional strukturierten Fügeflächen an zumindest einem der Teile durch Kegel- oder Pyramidenstümpfe, Kugelkalotten oder Vorsprünge ausgebildet sind.
Ventilatorlaufrad nach einem der vorigen Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Fügeflächen Hinterschneidungen zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung der Teile vorgesehen sind.