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Die
Erfindung betrifft ein Laufrad für
Gebläse umfassend
einen Laufradboden, einen Laufraddeckel und sich zwischen dem Laufraddeckel
und dem Laufradboden von einem Eintrittsbereich des Laufrads zu
einem Austrittsbereich des Laufrads erstreckende Laufradschaufeln.
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Derartige
Laufräder
für Gebläse sind
aus der
US 5,336,050A kannt.
Bei diesen bilden der Laufraddeckel und der Laufradboden zusammen
mit den Laufradschaufeln aufgrund ihrer festen Verbindung miteinander
eine in sich stabile Einheit. Diese Einheit hat jedoch die Tendenz,
insbesondere bei hohen Drehzahlen des Laufrads, zu Schwingungen
zu neigen, die sowohl aufgrund der bei diesen auftretenden mechanischen
Belastungen des Laufrads als auch der Geräuschentwicklung unerwünscht sind.
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Außerdem sind
aus der
DE 38 11 742
A1 Reibungsdämfer
als Federbein bekannt.
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Der
Erfindung liegt daher ausgehend von der
US 5,336,050A die Aufgabe
zugrunde, ein Laufrad der gattungsgemäßen derart zu verbessern, daß Schwingungen
des Laufrads in einem möglichst
geringen Umfang auftreten.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Laufrad der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß nahe
von zwischen aufeinanderfolgenden Laufradschaufeln liegenden Austrittsbereichen
des Laufrads ein sich vom Laufradboden zum Laufraddeckel erstreckender
und eine Abstandsvariation derselben bewirkende Schwingungen dämpfender
Schwingungsdämpfer
angeordnet ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung hat
sich gezeigt, daß der
größte Teil
der auftretenden Schwingungen gerade derartige, zu einer Abstandsvariation zwischen
dem Laufradboden und dem Laufraddeckel führende Schwingungen sind, so
daß der
erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer in
der Lage ist, auftretende Schwingungen des Laufrads in einem nennenswerten
Umfang zu unterdrücken.
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Der
Schwingungsdämpfer
kann in unterschiedlichster bekannter Art und Weise ausgebildet sein.
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Eine
besonders für
Laufräder
von Gebläsen geeignete
einfache und auch geringe Masse aufweisende Lösung sieht vor, daß der Schwingungsdämpfer ein
durch mechanische Reibung wirkender Dämpfer ist.
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Eine
derartiger Schwingungsdämpfer
ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er mindestens eine Reibeinheit
aufweist, welche ein erstes und ein zweites Reibelement umfaßt, die
relativ zueinander unter mechanischer Reibung bewegbar sind.
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Bei
einer derartigen Reibeinheit ist vorzugsweise vorgesehen, daß eines
der Reibelemente mit dem Laufradboden oder dem Laufraddeckel verbunden
ist, während
das andere Reibelement direkt oder indirekt mit dem Laufraddeckel
bzw. dem Laufradboden verbunden ist, so daß durch die Relativbewegung
von Laufradboden und Laufraddeckel die Reibelemente der mindestens
einen Reibeinheit aneinander reiben.
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Um
die dämpfende
Wirkung der Reibeinheiten zu steigern, ist vorzugsweise vorgesehen,
daß eines
der Reibelemente mit mindestens einem Reibeinsatz versehen ist,
welcher an dem anderen Reibelement reibend anliegt.
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Das
erste und zweite Reibelement könnten in
beliebiger Weise relativ zueinander wirken. Beispielsweise können das
erste und das zweite Reibelement in Richtung aufeinanderzu kraftbeaufschlagt sein,
so daß sich
durch die Kraftbeaufschlagung die Reibung zwischen diesen sicherstellen
läßt.
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Eine
konstruktiv besonders einfache Lösung sieht
vor, daß das
erste Reibelement eine Aufnahme aufweist, in welche das zweite Reibelement
eingreift, so daß sich
die Kraftbeaufschlagung zwischen dem ersten und dem zweiten Reibelement
zur Erzeugung der Reibung konstruktiv sehr einfach realisieren läßt.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, daß das erste
Reibelement das zweite Reibelement im Bereich der Aufnahme umschließt, so daß dadurch
in besonders einfacher Art und Weise die Reibung zwischen beiden
dauerhaft sichergestellt werden kann.
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Vorzugsweise
ist bei einer derartigen Lösung vorgesehen,
daß das
erste Reibelement den mindestens einen Reibeinsatz im Bereich der
Aufnahme aufweist, so daß sich
dadurch in einfacher Weise die Reibung zwischen den Reibelementen
sicherstellen läßt.
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Besonders
günstig
ist es dabei, wenn der Reibeinsatz als das zweite Reibelement umgebender Reibring
ausgebildet ist.
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Der
Schwingungsdämpfer
kann dabei – wie bereits
beschrieben – nur
eine Reibeinheit aufweisen, was zur Erreichung der Schwingungsdämpfung ausreichend
ist.
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Besonders
wirksam ist der Schwingungsdämpfer
jedoch, wenn dieser zwei Reibeinheiten aufweist.
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Um
die Reibeinheiten in einfacher Weise anordnen zu können, sieht
eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
vor, daß der
Schwingungsdämpfer jeweils über eine
erste Reibeinheit mit dem Laufradboden und über eine zweite Reibeinheit
mit dem Laufraddeckel verbunden ist.
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Besonders
günstig
läßt sich
ein derartiger Schwingungsdämpfer
ausbilden, wenn die erste und die zweite Reibeinheit jeweils in
einem Endbereich einer sich zwischen dem Laufradboden und dem Laufraddeckel
erstreckenden Dämpferstrebe
angeordnet sind.
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Hinsichtlich
der Ausbildung der Dämpferstrebe
selbst wurden bislang keine näheren
Angaben gemacht. Da die Dämpferstrebe
radial weit außenliegend
am Laufrad angeordnet ist, ist es günstig, wenn diese als Hohlkörper ausgebildet
ist und damit eine geringe Masse aufweist, so daß auf die Dämpferstrebe nur geringe Zentrifugalkräfte wirken.
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Eine
konstruktiv besonders einfache Lösung sieht
vor, daß die
Dämpferstrebe
als Rohr ausgebildet ist.
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Um
möglichst
geringe, auf die Dämpferstrebe
wirkende Fliehkräfte
zu erhalten, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Dämpferstrebe aus einem Leichtbauwerkstoff
gebildet ist. Ein derartiger Leichtbauwerkstoff kann beispielsweise
Titan sein, es sind aber auch faserverstärkte Werkstoffe denkbar.
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Um
einen erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer mit
einer erfindungsgemäßen Dämpferstrebe
einfach nahe der jeweiligen Austrittsbereiche in das Laufrad einbauen
zu können,
ist vorzugsweise vorgesehen, daß die
Dämpferstrebe
durch eine der Reibeinheiten hindurchführbar und in Wirkverbindung
mit der anderen Reibeinheit bringbar ist.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, daß die Dämpferstrebe
durch das erste Reibelement der einen Reibeinheit hindurchführbar ist.
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Grundsätzlich könnte die
Dämpferstrebe
jeweils mit einem separaten Reibelement versehen sein. Eine besonders
günstige
Lösung
sieht jedoch vor, daß die
Dämpferstrebe
endseitig jeweils ein Reibelement bildet.
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Vorzugsweise
sind die von der Dämpferstrebe
endseitig gebildeten Reibelemente zweite Reibelemente im Sinne der
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Ferner
ist vorzugsweise vorgesehen, daß das
erste Reibelement der einen Reibeinheit, durch welche die Dämpferstrebe
hindurchführbar
ist, verschließbar
ist.
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Dabei
könnte
das erste Reibelement der anderen Reibeinheit ebenfalls verschließbar sein.
Eine besonders einfache Lösung
sieht jedoch vor, daß das erste
Reibelement der anderen Reibeinheit ein Hindurchführen der
Dämpferstrebe
verhindert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Schnitt längs Linie
1-1 in 2 durch das Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Laufrads;
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2 eine Draufsicht in Richtung
des Pfeils A in 1;
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3 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung
eines Bereichs B in 1 und
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4 eine vergrößerte Darstellung
eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers.
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Ein 1 dargestelltes erfindungsgemäßes Laufrad 10 umfaßt eine
Laufradnabe 12, über
welche ein Antrieb des Laufrads zu einer Drehbewegung um eine Laufradachse 14 erfolgt.
An der Laufradnabe 12 ist ein als Ganzes mit 16 bezeichneter
Laufradboden gehalten, welcher sich ausgehend von der Laufradnabe 12 in
radialer Richtung zur Laufradachse 14 bis zu einer Außenkontur 18 erstreckt,
welche üblicherweise
kreisringförmig
zur Laufradachse 14 verläuft.
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Über dem
Laufradboden 16 erheben sich Laufradschaufeln 20,
die in einer azimutalen Richtung 22 aufeinanderfolgender
angeordnet sind und sich vom Laufradboden 16 bis zu einem
Laufraddeckel 24 erstrecken, wobei der Laufraddeckel 24 in
einem äußeren Bereich 26 ungefähr parallel
oder konisch geneigt zum Laufradboden 16 verläuft, und
mit einem inneren Bereich 28 eine koaxial zur Laufradachse 14 ausgerichtete
und einen Eintrittsbereich 30 umschließende Eintrittshülse mit
einer Eintrittsöffnung 31 bildet, über welche
Luft oder Gas in das Laufrad 10 eintritt. Die Laufradschaufeln 20 erstrecken
sich vorzugsweise nicht nur zwischen dem Laufradboden 16 und
dem äußeren Bereich 26 des Laufraddeckels 24,
sondern auch bis zu einer Mantelseite 32 der Laufradnabe 12 und
zwischen der Mantelseite 32 der Laufradnabe 12 und
dem inneren Bereich 28 des Laufraddeckels 24,
welcher die Eintrittshülse
bildet. Die Laufradschaufeln 20 sind dabei vorzugsweise
stoffschlüssig
sowohl mit der Laufradnabe 12, dem Laufradboden 16 und
dem Laufraddeckel 24 verbunden, vorzugsweise mit diesen
verschweißt,
so daß die
Laufradnabe 12, der Laufradboden 16 und der Laufraddeckel 24 eine
in sich steife Einheit bilden.
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Die
Laufradschaufeln 20 weisen ferner eine der Eintrittsöffnung 31 zugewandte
eintrittsseitige Kante 34 auf, sowie eine im Bereich der
Außenkontur 18 des
Laufradbodens 16 liegende austrittsseitige Kante 36 und
verlaufen vorzugsweise in radialer Richtung zur Laufradachse 14 nicht
geradlinig, sondern gekrümmt,
beispielsweise in Form einer Evolute, wie in 2 dargestellt.
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Zwischen
in der azimutalen Richtung 22 aufeinanderfolgenden austrittsseitigen
Kanten 36 der Laufradschaufeln 20 sowie dem Laufradboden 16 und
dem Laufraddeckel 24 liegen jeweils Austrittsbereiche 38 des
Laufrads 10, die im Bereich des Laufradbodens 16 durch
die Außenkontur 18 desselben begrenzt
sind und im Bereich des Laufraddeckels 24 durch zwischen
den austrittsseitigen Kanten der Laufradschaufeln 20 verlaufende
radial zurückspringende
Ausschnitte 40 im äußeren Bereich 26 des Laufraddeckels 24.
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Um
Schwingungen in sich zwischen in der azimutalen Richtung 22 aufeinanderfolgenden
Laufradschaufeln 20 nahe der Austrittsbereiche 38 liegenden
Bodenbereichen 42 des Laufradbodens 16 und zwischen
in der azimutalen Richtung 22 zwischen aufeinandertolgenden
Laufradschaufeln 20 und nahe der Austrittsbereiche 38 liegenden
Deckelbereichen 44 im äußeren Bereich 26 des Laufraddeckels 24 zu
unterdrücken,
sind zwischen den Bodenbereichen 42 und den Deckelbereichen 44 wirksame Schwingungsdämpfer 50 vorgesehen,
welche, wie in 3 dargestellt,
einerseits mit dem jeweiligen Bodenbereich 42 und andererseits
mit dem jeweiligen Deckelbereich 44 verbunden sind.
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Vorzugsweise
sind derartige Schwingungsdämpfer 50 in
jedem Austrittsbereich 38 vorzugsweise in einem mittigen
Bereich 46, noch besser mittig eines sich zwischen den
in der azimutalen Richtung 22 aufeinanderfolgenden Laufradschaufeln 20 erstreckenden
und durch die radiale Position des Schwingungsdämpfers 50 hindurch
verlaufenden Bogensegments 48 angeordnet und umfassen,
wie in 3 und 4 dargestellt, eine erste
Reibeinheit 52 mit einem ersten Reibelement 54,
welches als Hülse ausgebildet
ist, welche eine Bohrung 56 im Bodenbereich 42 durchsetzt
und in diese eingeschweißt
ist. Ferner umfaßt
die erste Reibeinheit 52 ein zweites Reibelement 58,
welches in einen zentralen Durchbruch 60 des ersten Reibelements 54 eingreift
und eine Mantelfläche 62 aufweist,
die eine zweite Reibfläche
bildet.
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Diese
zweite Reibfläche 62 liegt
an ersten Reibflächen 64, 66 von
Reibeinsätzen 68, 70 an,
welche beispielsweise durch O-Ringe aus elastischem Material gebildet
sind, die in den Durchbruch 60 umgebende Nuten 72 und 74 im
ersten Reibelement 54 eingelegt sind und somit mit dem
ersten Reibelement 54 bewegbar sind und bei einer Relativbewegung zum
zweiten Reibelement 58 mit ihren ersten Reibflächen 64 und 66 an
der zweiten Reibfläche 62 reiben, um
eine Relativbewegung des ersten Reibelements 54 zum zweiten
Reibelement 58 zu dämpfen.
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Das
zweite Reibelement 58 wird dabei vorzugsweise gebildet
durch einen Endbereich einer Dämpferstrebe 80,
welche sich von der ersten Reibeinheit 52 zu einer zweiten
Reibeinheit 82 erstreckt, die ebenfalls ein erstes Reibelement 84 aufweist, welches
eine Bohrung 86 in dem dem Bodenbereich 42 gegenüberliegenden
Deckelbereich 44 durchsetzt und in diese eingeschweißt ist.
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Ferner
bildet die Dämpferstrebe 80 mit
ihrem dem zweiten Reibelement 58 der ersten Reibeinheit 52 gegenüberliegenden
Ende ein zweites Reibelement 88 der zweiten Reibeinheit 82,
welches ebenfalls in einen zentralen Durchbruch 90 des
ersten Reibelements 84 eingreift und mit einer Mantelfläche 92 eine
zweite Reibfläche
der zweiten Reibeinheit 82 bildet, die ihrerseits wiederum
an ersten Reibflächen 94, 96 von
Reibeinsätzen 98, 100 anliegt,
welche ebenfalls vorzugsweise durch O-Ringe aus elastischem Material
gebildet sind, die in den zentralen Durchbruch 90 umschließende Nuten 102 und 104 im ersten
Reibelement 84 der zweiten Reibeinheit 82 liegen
und somit mit dem ersten Reibelement 84 relativ zum zweiten
Reibelement 88 bewegbar sind.
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Ferner
ist vorzugsweise der zentrale Durchbruch 90 des ersten
Reibelements 84 der zweiten Reibeinheit 82 auf
seiner dem in diesen eindringenden zweiten Reibelement 88 gegenüberliegenden Seite
mit einem Deckel 106 verschlossen, während der zentrale Durchbruch 60 des
ersten Reibelements 54 der ersten Reibeinheit 52 auf
seiner dem eindringenden zweiten Reibelement 58 gegenüberliegenden
Seite eine Öffnung 108 aufweist,
an welche sich ein Gewindeabschnitt 110 anschließt.
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Die Öffnung 108 und
ein Innendurchmesser des Gewindeabschnitts 110 sind dabei
so dimensioniert, daß durch
diese die Dämpferstrebe 80 mit
dem zweiten Reibelement 88 der zweiten Reibeinheit 82 vorweg
in das erste Reibelement 54 einführbar und durch den zentralen
Durchbruch 60 hindurchschiebbar ist, und zwar mit dem gesamten,
sich zwischen den Reibelementen 88 und 58 erstreckenden
Bereich der Dämpferstrebe 80 so
weit, bis das zweite Reibelement 88 in das erste Reibelement 84 der zweiten
Reibeinheit 82 eingreift und mit der zweiten Reibfläche 92 an
den ersten Reibflächen 94, 96 der zweiten
Reibeinheit 82 anliegt. Dabei ist die Dämpferstrebe 80 hinsichtlich
ihrer Länge
so bemessen, daß in
diesem Fall auch die zweite Reibfläche 62 an den ersten
Reibflächen 64, 66 der
ersten Reibeinheit 52 reibend anliegt. Bei einer derart
eingeschobenen Dämpferstrebe 80 läßt sich
die Öffnung 108 durch
einen in den Gewindeabschnitt 110 mit einem Gewindezapfen 112 einschraubbaren
Verschlußstopfen 114 verschließen, so
daß bei
derart verschlossenem ersten Reibelement 54 der ersten
Reibeinheit 52 die Dämpferstrebe 80 weder
aus dem ersten Reibelement 54 der ersten Reibeinheit 52 noch
aus dem ersten Reibelement 84 der zweiten Reibeinheit 82 heraustreten
kann und somit mit ihren beiden zweiten Reibelementen 58 und 88 jeweils
in die ersten Reibelemente 54 und 84 der ersten
Reibeinheit 52 bzw. der zweiten Reibeinheit 82 in
Eingriff bleibt.
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Treten
nunmehr im Bodenbereich 42 und/oder im Deckelbereich 44 Schwingungen
dergestalt auf, daß diese
zu einer Abstandsänderung
zwischen dem Bodenbereich 42 und dem Deckelbereich 44 führen, so
wird diese Schwingungsenergie durch den erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer 50 sowohl
in der ersten Reibeinheit 52 als auch in der zweiten Reibeinheit 82 dadurch
zumindest teilweise vernichtet, daß jeweils die zweiten Reibflächen 62, 92 an
den ersten Reibflächen 64, 66 bzw. 94, 96 reiben
und somit Schwingungsenergie vernichten.
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Da
die Schwingungsdämpfer 50 jeweils
bezogen auf die Laufradachse 40 durch ihre Anordnung nahe
den Austrittsbereichen 38 gegenüber der Laufradachse 14 sehr
weit radial außenliegend
angeordnet sind, treten im Bereich der Schwingungsdämpfer 50 sehr
starke Zentrifugalkräfte
auf, die sich insbesondere auf die Dämpferstrebe 80 auswirken.
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Aus
diesem Grund ist die Dämpferstrebe 80 als
hohles Rohr ausgebildet, und zwar aus einem Material, welches bei
möglichst
großer
Festigkeit ein möglichst
geringes spezifisches Gewicht aufweist.
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Ein
derartiges Material ist beispielsweise Titan. Es sind aber auch
andere Leichtbauwerkstoffe, wie beispielsweise auch faserverstärkte Werkstoffe, zur
Ausbildung der Dämpferstrebe 80 denkbar.