DE1428280A1

DE1428280A1 - Fluegel in Spantenkonstruktion in Schweiss-,Niet- oder Schraubausfuehrung,insbesondere fuer Axialgeblaese grosser Abmessungen und hoher Leistung

Info

Publication number: DE1428280A1
Application number: DE19631428280
Authority: DE
Inventors: Trinter Dipl-Ing Heinrich; Walter Stenner
Original assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Current assignee: Schmidtsche Heissdampf GmbH
Priority date: 1963-03-29
Filing date: 1963-03-29
Publication date: 1969-06-04
Also published as: GB983480A

Description

Flügel in Spantenkonstruktion in Schweiß-, Met- oder Schraubenstt&führung, insbesondere für Axialgebläse großer Abmessungen und hoher Leistung.

In vielen Anwendungsfällen werden Axialgebläse hoher Förderleistung zum Fördern großer Gas- oder Luftmengen, die auch vielfach eine erhebliche Temperatur haben, benötigt, z.B. als Gebläse bei Sinteranlagen o.dgl. Die Flügel derartiger Gebläse, die meist verstellbar sind, müssen sehr oft eine erhebliche Größe erhalten und werden mit verhältnismäßig hohen Umdrehungszahlen gefahren. Hierdurch werden die Flügel Belastungen unterworfen, denen Gebläseflügel normaler Bauart in den meisten Fällen nicht ausgesetzt werden. Diese Belastungen bestehen außer in der Einwirkung von betrieblich bedingten Wärmebeanspruchungen, in den infolge großer Umfangsgeschwindigkeiten, hervorgerufenen hohen Fliehkräften und der bei großen Flügelabmessungen besonders ins Gewicht fallenden Beanspruchung durch Schwingungen· Auch die hierbei aufzunehmenden Querkräfte erreichen ansehnliche Größen.

Bei dem Bau derartiger Gebläse hat sich herausgestellt, daß Flügel normaler Bauart, z.B. geschweißte Blechflügel, diesen Beanspruchungen nicht gewachsen sind. Auch dann nicht, wenn diese in bekannter Weise mit einer vom Flügelfuß radial nach außen abnehmenden Wandstärke ausgebildet werden oder die Flügel aus mindestens zwei verschieden starken Flügelteilen zusammengesetzt sind, die durch, quer zur Flügelachse verlaufende Schweißungen miteinander verbunden sind und sich für kleinere Gebläseflügel durchaus bewährt haben. Alle derart oder in anderer bekannter Ausbildung, z.B· mit keil- oder bogenförmigen Schweißverbindungen der einzelnen Flügelteile ausgestattenten Blechflügel rissen

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nach kurzer Betriebszeit auf Grund von Dauerschwingungsbrüchen ab. Die Zerstörung der Flügel erfolgte dabei meistens in der Nähe des Flügelfußes und auch in oder unmittelbar neben den Schweißnähten.. Es-.ist bisher nicht gelungen, haltbare Flügel dieser Bauweise in einer für die.;.-.' angegebenen Zwecke ausreichenden Größe herzustellen. Auch Profilflügel in Spantenkonstruktion, die an einem gesonderten Knaggen fest angeschweißt waren, kamen zu Bruch, und zwar meistens an der Schweißnaht aber auch vor der Schweißnaht im Bereich der auf einer Ebene eingespannten Holme. Es mußte also eine Lösung gefunden werden, den Schwerpunkt des Flügels so nahe wie möglich an die Einspannstelle zu legen, um den kleinsten Hebelarm in Bezug auf die Einspannebene zu erhalten bei gleichzeitiger Forderung des kleinsten Gewichtes zur Herabsetzung der Fliehkräfte und Vermeidung jeglicher Schweißung im Bereich der Einspann— stelle. Gleichzeitig müssen die Tragelemente (Holme), die schwingungsmäßig am größten belastet sind, in ihren Einspannstellen auf verschiedenen Ebenen liegen«

Es sind zwar Hohlflügel für Axialgebläse in geschweißter Bauweise bekannt geworden, die gewichtsarm mit von einem Mittelholm getragenen Spanten ausgeführt sind. Der Aufbau dieser Flügel ist aber verhältnismäßig kompliziert.und erfüllt die vorgenannten Bedingungen in keinem Punkt»

Ein ähnlicher bekannter Flügel besteht außer dem die Kräfte aufnehmenden Mittelholm aus einem Netzwerk von Spanten und einer Reihe von etwa senkrecht zu diesen angeordneten Profilleisten.

Derartige bekannte FlUgelkonstruktionen sind z.B. für Windkraftmaschinen und dergl., für die sie gedacht sind, durphaus geeignet, können aber Belastungen, wie sie Axialgebläse z.B. bei Gebläsen für Sinteranlagen und dgl. mit ihren hohen Drüoken sowie Umfangsgeschwindigkeiten ausgesetzt sind, nicht standhalten.

Jach der Erfindung können Flügel in Spantenkonstruktion dadurch verbessert und für eine Anwendung bei Axialgebläsen großer Abmessungen für rau-

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hen Betrieb geeignet ausgeführt werden, daß ein aus einem Flügelfuß mit an diesem angeordneten Einsteckzapfen "bestehender einstückiger massiver Flügelhalter als Träger eines als Rohr ausgebildeten Mittelholms sowie von rohrförmigen Hilfsholmen dient, die dem Mittelholm mit Abstand zu beiden Seiten zugeordnet sind, wobei der Mittelholm in eine den Flügelhalter und den Einsteckzapfen durchgreifende achsiale Bohrung eingesetzt und mit seinem den Einsteckzapfen durchgreifenden Ende mit diesem fest verbunden ist und die Hilfsholme in in dem Flügelhalter angeordneten Sacklöchern eingesetzt und befestigt sind, die auf einem Teil ihrer Länge so aufgebohrt sind, daß die Binspannungsebene der Hilfsholme näher zum Flügelfuß zu liegt als die des Mittelholmes, die durch die obere Kante des Flügelhalters gebildet wird, während ein auf die obere Kante des Flügelhalters der die Flügelvorderkante bildenden Seitenkante des Flügelhalters und fluchtend mit dieser aufgesetztes Rohr, sowie eine entsprechend auf die obere Kante des Flügelhalters der der Flügelhinterkante zugewandten Seitenkante des Flügelhalters aufgesetzte Leiste nebat mit Abstand zueinander über die Flügellänge verteilt angeordneten spantartigen Leisten zusammen mit dem Flügelhalter und den Holmen das Flügelgerüst bilden, das in bekannter Weise von einer die Flügeloberfläche bildenden Haut umhüllt wird.

Der erfindungsgemäße Flügelaufbau ist gegen die bei bekannten Flügelausbildungen immer wieder zu Brüchen und zum Abreißen der Flügel an der Flügelwurzel führenden Wechselbeanspruchungen, insbesondere durch Schwingungen, unempfindlich. Derartige Dauerschwingungsbrüche, um die es sich in den weitaus meisten Fällen handelt, treten erfahrungsgemäß im Bereich der Flügelwurzel auf, da hier die bekannten Flügelbauarten, bei denen an dieser Stelle eine Schweißverbindung zwischen Knaggen und Flügelwurzel diese Teile miteinander verbindet, bruchgefährdet sind. Diese Bruchgefährdung wird dadurch hervorgerufen, daß die von dem Flügel aufgenommenen Schwingungskräfte, insbesondere in einer Ebene an dieser Verbindungsstelle zur Auswirkung kommen. Damit sich nun bei der vorliegenden Flügelausbildung eine derartige durchgehende Schwingungsebene überhaupt nicht ausbilden kann, werden die die Kräfte aufnehmenden und auf den Flügelhalter übertragenden Holme· erfindungsgemäß so· in

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dem Flügelhalter eingespannt, daß die von den Holmen aufgenommenen. Kräfte in verschiedenen Ebenen auf den Flügelhalter übertragen werden. Hierdurch wird eine Schwingungsausbildung stark verkürzt, so daß grös-.· sere Kräfte in einer Ebene nicht auftreten können.

Ein weiterer Vorteil des Flügels nach der Erfindung besteht darin, daß durch seine Gliederung in einen leichtbauteil und einen schwereren einteiligen Flügelhalter eine Schwerpunktsverlagerung in den Bereich kleiner Umfangsgeschwindigkeit herbeigeführt wird, so daß somit nur ein besonders kleiner Hebelarm in Bezug auf die Einspannebene des Flügels gebildet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß der Flügelhalter stufenförmig von seinen beiden Seitenkanten bis zu einer höchsten mittleren Stufe ansteigend ausgebildet ist., wobei in der mittleren Stufe der Mitteiholm, in den der mittleren Stufe zu beiden · Seiten benachbarten Stufen die Hilfsholme und auf den den Seitenkanten 'zunächst liegenden Stufen das Vorderkantenrohr und die Hinterkantenleiste befestigt sind.

Durch diese Maßnahme wird ein wesentlich leichterer Flügelhalter erhal-,ten, der aber die gleichen Eigenschaften des oben beschriebenen Flügelhalters aufweist.

"Die Befestigung der Hilfsholme in den Sacklöchern des Flügelhalters erfolgt in einfacher und vorteilhafter Weise durch quer zur Längsachse der Hilfsholme angeordnete Stifte, Nieten o.dgl.

TJm einen Flügel in der Ausführung nach der Erfindung mit einer Steigung zu versehen und ihm außerdem einen stromlinienförmigen Querschnitt' zu geben, sind in bekannter Weise mit Abstand zueinander an den Holmen angebrachte Spanten vorgesehen, die fluchtend zur Flügelgrundfläche oder der .gewünschten Flügelstegung entsprechend um den Mittelholm versetzt angeordnet sind.

Ein Flügel nach der Erfindung eignet sich nicht nur für- Gebläselaufräder

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mit feststehenden oder einstellbaren Flügeln, sondern auch für Laufräder mit verstellbaren Flügeln, die während des Betriebes nach beiden Seiten über die Nullstellung hinaus verstellt werden können und bei denen infolge des Wechsels der Förderrichtung und sich daraus ergebender großer Wechselspannungen besonders starke Schwingungsbeanspruchungen auftreten·

Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 einen Flügel in Ansicht mit abgenommener Flügelhaut,

Fig. 2 einen Flügel in Ansicht mit abgenommener Flügelhaut und stufenförmigem Flügelhalter und

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Flügelhalter nach Fig. 2.

Der Flügelhalter 1 ist einstückig ausgebildet und umfaßt auch den Einsteckzapfen 2 und den Knaggen 3. Eine Bohrung 4· ist durch den Flügelhalter 1 bis zu ihrem Austritt aus der Stirnfläche des Einsteckzapfens 2 geführt. In diese Bohrung 4 ist der als Rohr ausgebildete Mittelholm 5 eingesetzt und am unteren Austrittsende der Bohrung 4 am Einsteckzapfen 2 mit diesem verschweißt« Zu beiden Seiten und mit Abstand zu dem Mittelholm 5 sind die Sacklöcher 6 in dem Flügelhalter 1 angeordnet. In diese Sacklöcher sind die Hilfsholme 7 eingesetzt und befestigt· Die Befestigung der Hilfsholme 7 in den Sacklöchern 6 erfolgt durch die Stifte 8 o.dgl. Die Sacklöcher 6 sind mit den Aufbohrungen 9 versehen.Durch diese Aufbohrungen 9 wird die Einspannungsebene der HilfBholme 7 näher zum Knaggen 3 zu verlegt als die des Mittelholmes 5» dessen Binspannungs ebene in der oberen Kante dee Flügelhalters 1 liegt. Auf die obere Kante des Flügelhalters 1 ist fluchtend mit der die Flügelvorderkante bildenden Seitenkante 10 des Flügelhalters ein Rohr 11 aufgesetzt. Entsprechend ist auf die obere Kante des Flügelhalters 1 eine leiste 12 aufgesetzt, die mit der der Flügelhinterkante zugewandten Seitenkante 13

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des Flügelhalters fluchtet. Über die Flügellänge verteilt sind spantartige Leisten 14 angeordnet, die zusammen mit dem Flügelhalter 1 und den Holmen 5 und 7 das Flügelgerüst bilden. Dieses Flügelgerüst wird von einer die Flügeloberfläche bildenden Haut 15 umhüllt.

Figur 2 zeigt einen Flügelhalter 1, der an seinem oberen Ende stufenförmig ausgebildet ist, und zwar derart, daß nach einer höchsten mittleren Stufe 16 zu ansteigend von beiden Seitenkanten 10 und 13 ausgehend wietere Stufen 17» 18, 19 und 20 vorgesehen sind_e Die Bohrung 4 geht von der oberen Kante der mittleren Stufe 16 aus und nimmt den Mittelholm 5 auf. In den zu beiden Seiten der mittleren Stufe 16 liegenden Stufen 19 und 20 sind die Sacklöcher 6 angeordnet, in die die Hilfsholme 7 eingesetzt und befestigt sind. Auf die unterste Stufe 17 ist fluchtend mit der die Flügelvorderkante bildenden Seitenkante 10 das Rohr 11 und entsprechend auf die unterste Stufe 18 der der Flügelhinterkante zugewandten Seitenkante 13 eine Leiste 12 aufgesetzt. Der weitere Aufbau des Flügels entspricht dem zu Figur 1 Beschriebenen.

An Stelle der spantartigen Leisten 14 können auch ein stromlienienförmiges Profil aufweisende Spanten an den Holmen angeordnet werden, die fluchtend zum Flügelgrundriß oder der gewünschten Flügelsteigung entsprechend um den Mittelholm 5 versetzt mit dem Rohr 11 den Holmen 5 und 7 und der Leiste 12 das Flügelgerüst bilden.

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Patentansprüche :

«■) Flügel in Spantenkontruktion in Schweiß-, Niet- oder Schraubausführung, insbesondere für Axialgebläse großer Abmessungen und hoher leistung, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Knaggen (3) mit an diesem angeordneten Einsteckzapfen (2) bestehender einstückiger massiver Flügelhalter (1) als Träger eines als Rohr ausgebildeten Mittelholms (5) sowie von rohrförmigen Hilfsholmen (7) dient, die dem Mittelholm (5) mit Abstand zu beiden Seiten zugeordnet sind, wobei der Mittelholm (5) in eine den Flügelhalter (1) und den Einsteckzapfen (2) durchgreifende achsiale Bohrung (4) eingesetzt und mit seinem den Einsteckzapfen (2) durchgreifenden Ende mit diesem fest verbunden ist und die Hilfsholme (7) in in dem Flügelhalter (1) angeordneten Sacklöchern (6) eingesetzt und befestigt sind, die auf einem Teil ihrer Länge so aufgebohrt sind, daß die Einspannungsebene der Hilfsholme (7) näher zum Knaggen (3) zu liegi als die des Mittelholms (5)» die durch die obere Kante des Flügelhalters (1) gebildet wird, während ein auf die obere Kante des Flügelhalters (1) der die Flügelvorderkante bildenden Seitenkante (10) des Flügelhalters (1) fluchtend mit dieser aufgesetztes Rohr (11) sowie eine entsprechend auf die obere Kante des Flügelhalters (1) der der Flügelhinterkante zugewandten Seitenkante (13) des Flügelhalters (1) aufgesetzte Leiste (12) nebst mit Abstand zueinander über die Flügellänge verteilt angeordneten spantartigen Leisten (H) zusammen mit dem Flügelhalter (1) und den Holmen (5, 7) das Flügelgerüst bildet, das in bekannter Weise von einer die Flügeloberfläche bildenden Haut (15) umhüllt wird.

>.) Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelhalter stufenförmig von seinen beiden Seitenkanfen (10, 13) bis zu einer höchsten mittleren Stufe (16) ansteigend ausgebildet ist, wobei in der mittleren Stufe (16) der Mittelholm (5), in den der mit leren Stufe (16) zu beiden Seiten benachbarten Stufen (19, 20) die

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Hilfsholme (17) und auf den den Seitenkanten (10, 13) zunächst liegenden Stufen (17, 18) das Vorderkantenrohr (11) und die Hinteikantenleiste (12) befestigt sind.

.) Flügel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsholme (7) in den Sacklöchern (6) des Flügelhalters (1) durch quer zu ihrer Längsachse angeordnete Stiite (8) gehalten werden·-

.) Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in "bekannter Weise mit Abstand zueinander an den Holmen ^#(5, 7) angebrachte Spanten vorgesehen sind, die fluchtend zur Flügelgrundfläche oder der gewünschten Flügelsteigung entsprechend um den Mittelholm (5) versetzt angeordnet sind·

Für die Anmelderin:

, ___'oeder) ^/ Generalvollmacht 20/1962

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