DE2046486C3 - Schaufelrad für Lüfter - Google Patents

Description

rangen jeweils einen rechteckigen, halbrunden oder ovalen, keil- oder schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen oder statt dessen jeweils bis zur benachbarten, zum Schaufelkranz parallelen Stirnebene des jeweiligen Fußstücks sich erstrecket: und eine Ebene, zur Seitenfläche senkrechte oder geneigte, oder eine gewölbte Schulter bzw. einen solchen Boden aufweisen.

Durch eine solche Ausgestaltung ist auf einfachste Weise dem Unistand Rechnung getragen, daß die radialen Seitenflächen der Fußstücke nicht als zum Schaufelkranz senkrechte Radialebenen ausgebildet werden können, da die einander überlappende Anordnung der Schaufeln dies verhindert. Mit der vorstehend angegebenen Ausgestaltung der Erfindung ist trotzdem sichergestellt, daß die Seitenflächen jedes Fußstücks selbst oder die entsprechenden Flächen der Formen bei der Herstellung der Schaufeln mit Fußstücken aus Kunststoff leicht hervorgebracht werden können. Im letzteren Fall werden alle mit einem Fußstück versehenen Schaufeln, welche hinterher zu einem Schaufelrad vereinigt werden, in ein und derselben Form erzeugt, welche also voll ausgenutzt wird, im übrigen auch noch billiger ist als eine Form tür die Herstellung eines ganzen Schaufelrades.

In weiterer Vervollkommnung der Erfindung können die beiden radialen Seitenflächen jedes Fußstücks jeweils eine etwa senkrecht zum Kranz von Schaufeln verlaufende Feder bzw. eine entsprechende Nut aufweisen. Dabei können die Nuten und Federn vorteilhafterweise jeweils einen rechteckigen, quadratischen, halbkreisförmigen, ovalen, schwalbenschwanz- oder keilförmigen Querschnitt aufweisen.

Das vorstehend charakterisierte Schaufelrad kann erfindungsgemäß so hergestellt werden, daß zunächst die Schaufeln mit den Fußstücken zu einem geschlossenen, ebenen Ring zusammengesetzt werden, worauf die Nabe aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff mit dem Randwulst um den Ring herum angebracht wird.

Bei der oben geschilderten erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Schaufelrades mit sich zumindest in der Nähe des Fußstückringes überlappenden Schaufeln bilden alle Fußstücke mit Schaufeln nach ihrem Zusammenfügen eine Windung einer Schraubenlinie. Werden auch die letzten beiden Fußstücke dieser Windung ineinander eingeschnappt, und zwar unter leicht elastischer Verformung der Windung, dann ergibt sich ein geschlossener Fußslückring mit Schaufelkranz, der ohne weitere Hilfsmittel zusammenhält und handhabungsfähig ist, bevor er mit der Nabe versehen wird.

Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 die teilweise geschnittene perspektivische Darstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Schaufelrades,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer Schaufel mit angeformtem Fußstück des Schaufelrades nach Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht des Schaufelteiles mit angeforrntem Fußstück nach Fig. 2 von links und in perspektivischer Wiedergabe,

Fig. 4 bis 9 jeweils die perspektivische Darstellung der rechten unteren Ecke des Schaufelfußstücks nach Fig. 2, jeweils in anderer erfindungsgemäßer Ausgestaltung,

Fig. 10 bis 13 jeweils die Draufsicht auf zwei benachbarte Fußstücke, die jeweils nur teilweise dargestellt sind und eine andere Ausgestaltung der in Längsrichtung der beiden gegenüberliegenden Seitenflächen der Schaufelfußstücke verlaufenden Feder bzw. Nut aufweisen,

F i g. 14 bis 19 jeweils die Ansicht einer Seitenfläche eines Fußsiücks mit anschließendem Teil der zugehörigen Schaufel, wobei die oben und unten am Fußstück ίο vorgesehenen Nuten jeweils eine andere Ausgestaltung haben,

Fig. 20 und 21 jeweils einen Teil eines Axialschnitts durch ein erfindungsgemäßes Schaufelrad.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist das erfindungsge-

mäße Schaufelrad einen Kranz von Schaufeln 1 auf, an denen jeweils ein Fußstück 2 angeformt ist. Die

Fußstücke 2 bilden einen geschlossenen Ring 2', der vom Randwulst 3' einer mittleren Nabe 3 umfaßt ist.

Die Nabe 3 besteht aus einem thermoplastischen ao Kunststoff und ist um den Fußstückring 2' herumgespritzt, welcher im Randwulst 3' fest eingeschlossen ist, bO daß die Schaufeln 1 mit Fußstücken 2 einerseits und die Nabe 3 ein festes, starkes Bauteil bilden.

Auch die Schaufeln 1 mit Fußstücken 2 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff und sind alle in derselben Gieß- oder Spritzform hergestellt, um dann zusammengesetzt zu werden, so daß sich der Ring 2' ergibt, der anschließend mit der Nabe 3 versehen wird.

Wie aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 und 3 besonders deutlich wird, ist jedes Fußstück 2 an einer radialen Seitenfläche 4 mit einer etwa senkrecht zum Kranz von Schaufeln 1 verlaufenden Nut 7 und an der anderen Seitenfläche S mit einer ebenfalls etwa senkrecht zum Kranz von Schaufeln 1 verlaufenden Feder 6 versehen, so daß beim fertigen Schaufelrad nach Fig. 1 in jede Nut 7 die entsprechende Feder des benachbarten Fußstücks 2 eingreift.

Die Federn 6 und zugehörigen Nuten 7 weisen eine

komplementäre Gestalt, denselben Querschnitt auf.

Gemäß Fig. 10 bis 13 kann dieser quadratisch bzw. schwalbenschwanz- bzw. halbkreis- bzw. keilförmig sein.

Weiterhin ist jedes Fußstück 2 auf jeder der beiden zum Kranz von Schaufeln 1 parallelen Stirnebenen mit zwei Nuten 8 versehen, welche jeweils zusammen mit den entsprechenden Nuten 8 der anderen, noch den geschlossenen Fußstückring 2' bildenden Fußstücke 2 eine umlaufende Ringnut bilden. In die auf diese Weise auf jeder Stirnfläche des Ringes 2' ausgebildeten und konzentrisch zueinander umlaufenden beiden Ringnuten greift die Nabe 3 mit entsprechenden, nach innen gerichteten Ringvorsprüngen 8' (Fig. 20 und 21) am Randwulst 3' ein.

Nach Fig. 14 bis !7 können die Nuten 8 einen rechteckigen oder quadratischen bzw. halbkreisförmigen oder ovalen bzw. schwalbenschwanz- bzw. keilförmigen Querschnitt aufweisen, wobei dann auch die Vorsprünge 8' am Ringwulst 3' mit einem entsprechenden Querschnitt versehen sind. Weiterhin können die Nuten 8 auf jeder Stirnebene jedes Fußstücks in gleicher Höhe (Fig. 18) oder in unterschiedlicher Höhe angeordnet sein, und zwar kann die der jeweiligen Schaufel 1 entfernter liegende Nut 8 entweder einen kleineren (Fig. 14 bis 17) oder einen größeren (Fig. 19) Abstand von der Mittelebene 9 der jeweiligen Schaufel 1 mit Fußstück 2 haben, als die etwa in Höhe oder geringfügig unterhalb der Schaufelkanten verlaufende zweite, der jeweiligen Schaufel 1 benach-

barte Nut 8.

Insbesondere dann, wenn die Schaufeln 1 einander überlappend angeordnet sind, d. h. eine de/ beiden radialen Kanten jeder Schaufel 1 die benachbarte radiale Kante der angrenzenden Schaufel 1 bei Draufsicht auf das fertige Schaufelrad zumindest in der Nähe der Fußstücke 2 überdeckt, wie bei dem Schaufelrad gemäß Fig. 1 der Fall, dann verlaufen die beiden radialen Seitenflächen 4 und 5 jedes Fußstücks 2 schräg und schließen jeweils mit der radialen, zur Nabe 3 senkrechten Ebene an der jeweiligen Fußstückseite einen spitzen Winkel ein. Dies ist besonders deutlich aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich, und zwar durch Vergleich der Lage der Seitenflächen 4 und 5 mit der Lage der rechteckigen Aussparung 10 in den Fußstücken 2, welche Aussparung 10 genau in Umf angsrichtung des Schaufelrades verläuft und dazu senkrechte Seitenflächen 10' sowie Verstärkungsrippen 11 aufweist. Die Aussparungen 10 nehmen axiale Kräfte in der Nabe 3 auf. In die Aussparungen 10 ragen entsprechend gestaltete Vorsprünge der Nabe 3 hinein, welche beispielsweise bei der Herstellung der Nabe 3 durch Umpressen oder Umspritzen des Ringes 2' mit einem Duro- bzw. Thermoplast sich ausbilden. Statt der rechteckigen Gestalt mit senkrechten Seitenflächen 10' können die Aussparungen 10 auch anders geformt sein und anders angeordnete oder ausgebildete Seitenflächen 10' aufweisen.

Auf diese Weise ist erreicht, daß die Schaufeln 1 an ihrer Wurzel jeweils vollständig, d. h. bis zu beiden radialen Kanten in das zugehörige Fußstück übergehen, und zwar bei einfachster Gestalt der Seitenflächen 4 und S. Letzteres ist insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen von Bedeutung, und zwar unabhängig davon, ob die Schaufeln 1 mit Fußstükken 2 spanabhebend oder durch Gießen, Pressen oder Spritzen hergestellt werden. Im letzteren Fall wirkt sich nämlich die einfache Gestaltung bei der Herstellung der Preß- bzw. Gieß- bzw. Spritzformen günstig aus.

Jedes Fußstück 2 weist an einer radialen Seitenfläche 4 einen in Umfangsrichtung des Fußringes 2' vorragenden Vorsprung 12 auf, dessen Erstreckung in Umfangsrichtung des Ringes 2' von der Innenfläche 13 des Fußstücks 2 zur zugehörigen Schaufel 1 hin stetig wächst. An der anderen radialen Seitenfläche 5 jedes Fußstücks 2 ist eine komplementär gestaltete Aussparung 14 vorgesehen, in welche der Vorsprung 12 des benachbarten Fußstücks 2 eingreift, wenn die Fußstücke 2 zu dem geschlossenen Ring 2' zusammengesetzt sind.
Werden ausgehend von einer Schaufel 1 mit Fuß-

S stück 2 sämtliche zu einem Schaufetrad gehörigen Schaufeln 1 mit den Fußstücken 2 aneinandergesetzt, dann ergibt sich auf Grund der oben geschilderten Lage der radialen Seitenflächen 4 und 5 jedes Fußstücks 2 eine Windung einer Schraubenlinie. Werden

ίο deren beide endständigen Fußstücke 2 dann unter elastischer Verformung dieser Windung ineinander eingerastet, so ergibt sich der geschlossene Ring 2\ Darin sind die einzelnen Fußstücke 2 durch den gegenseitigen Eingriff von Nut 7 und Feder 6 sowie

Vorsprung 12 und Aussparung 14 fest gehalten.

Gemäß den Fig. 1 bis 3 können die Vorsprünge 12 und die zugehörigen Aussparungen 14 jeweils bis zur benachbarten, zum Schaufelkranz parallelen Stirnebene des jeweiligen Fußstücks 2 sich erstrecken

ao und eine ebene, zur Seitenfläche 4 bzw. S senkrechte Schulter 15 bzw. einen solchen Boden 16 aufweisen.

Entsprechend Fig. 8 und 9 können Schulter IS und Boden 16 statt dessen auch gewölbt bzw. geneigt sein.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig.4 bis 7

as weisen die Vorsprünge 15 jeweils einen rechteckigen bzw. halbrunden oder ovalen bzw. keil- bzw. schwalbenschwanzförmigen Querschnitt auf. Die gleiche Gestalt hat dann auch der Querschnitt der zugehörigen Aussparungen 14.

Bei der Ausführungsform gemäß Fi g. 20 besteht die Nabe aus zwei identischen Teilen 3, welche nach dem Zusammenfügen des Fußstückringis 2' in dessen mittlere Öffnung von beiden Seiten eiingesetzt und durch gleichmäßig entlang des Umfsings verteilte Schrauben 17 miteinander verbunden und verspannt werden, so daß der Kranz von Schaufeln 1 mit Fußstücken 2 fest gehalten ist. Die beiden Nabenteüe 3 können aus Metall bestehen oder aus einem duroplastischen Kunststoff gepreßt sein.

Bei der der Fig. 1 entsprechenden Ausführungsform gemäß Fig. 21 ist der geschlossene Ring 2' von Fußstücken 2 mit dem Kranz von Schaufeln 1 in einer einteiligen Nabe 3 untergebracht, welche durch Umpressen des Ringes 2' mit einem duroplastischen ♦5 Kunststoff oder durch Umspritzen mit einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sein kann.

Für die Merkmale der Unteransprüche wird Schulz nur in Verbindung mit Anspruch 1 beansprucht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaufelrad für Lüfter, insbesondere von Kühlanlagen für Brennkraftmaschinen oder für Klimaanlagen, bei dem die Schaufeln als Einzelteile ausgebildet sind und die an den Schaufeln angefonnten Fußstücke zusammen einen geschlossenen Ring bilden, der vom Randwulst einer Nabe umfaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden radialen Seitenflächen (4 und 5) jedes Fußstücks (2) schräg verlaufen und jeweils mit der radialen, zum Kranz von Schaufeln

(1) senkrechten Ebene an der jeweiligen Fußstückseite einen spitzen Winkel einschließen, so daß die lose aneinandergesetzten Fußstücke (2) eine Windung einer Schraubenlinie bilden, und daß die beiden radialen Seitenflächen (4 und 5) jedes Fußstücks (2) jeweils einen in Umfangsrichtung des Fußstückringes (2') vorragenden Vorsprung (12) mit einer von der Innenfläche (13) des jeweiligen Fußstückes (2) zur zugehörigen Schaufel (1) hin stetig wachsenden Erstreckung in Umfangsrichtung des Ringes (2') bzw. eine komplementär gestaltete Aussparung (14) aufweisen, in welcher der Vorsprung (12) des benachbarten Fußstückes (2) eingreift, so daß bei gegenseit.gem Eingriff aller Vorsprünge (12) und Aussparungen (14) aus der besagten Schraubenlinien-Windung ein geschlossener, ebener Ring (2') gebildet ist.

2. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12) und die zugehörigen Aussparungen (14) jeweils einen rechteckigen, halbrunden oder ovalen, keil- oder schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Schaufelrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12) und die zugehörigen Aussparungen (14) jeweils bis zur benachbarten, zum Schaufelkranz parallelen Stirnebene des jeweiligen Fußstücks (2) sich erstrecken und eine Ebene, zur Seitenfläche (4 bzw. 5) senkrechte oder geneigte, oder eine gewölbte Schulter (15) bzw. einen solchen Boden (16) aufweisen.

4. Schaufelrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden radialen Seitenflächen (5 und 4) jedes Fußstücks (2) jeweils eine etwa senkrecht zum Kranz von Schaufeln (1) verlaufende Feder (6) bzw. eine entsprechende Nut (7) aufweisen.

5. Schaufelrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7) und Federn (6) jeweils einen rechteckigen, quadratischen, halbkreisförmigen, ovalen, schwalbenschwanz- oder keilförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Schaufelrades nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Schaufeln (1) mit den FußstUcken

(2) zu einem geschlossenen, ebenen Ring (2') zusammengesetzt werden, worauf die Nabe (3) aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff mit dem Randwulst (3') um den Ring (2') herum angebracht wird.

Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad für Lüfter, insbesondere von Kühlanlagen für Brennkraftmaschinen oder für Klimaanlagen, bei dem die Schaufeln als Einzelteile ausgebildet sind und die an den Schaufeln angeformten Fußstücke zusammen einen geschlossenen Ring bilden, der vom Randwulst einer Nabe umfaßt ist.

Derartige Schaufelräder werden aus Metall, Leichtmetall, duroplastischem oder thermoplastischem Kunststoff für Ventilatoren, Pumpen u. dgl. hergestellt, insbesondere mit einer solchen Anordnung der Schaufeln, daß eine der beiden radialen Kanten jeder Schaufel die benachbarte radiale Kante der angrenzenden Schaufel bei Draufsicht auf den Schaufelkrani zumindest in der Nähe des Fußringes überdeckt.

Es ist ein Schaufelrad bekannt, wie aus der deutschen Auslegeschrift 1098 960 hervorgeht, bei dem einzelne Laufschaufeln mit ihrem Schaufelfuß in einen Läufer eingesetzt und mit diesem mittels Durchsteckbolzen befestigt sind.

Aus der USA.-Patentschrifl 2805 838 ist ein Schaufelrad mit einzelnen Schaufeln bekannt, welche mit Hilfe von Befestigungsstiften miteinander verbunden und zwischen zwei Nabenscheiben mittels Spannbolzen eingespannt werden. Dabei weisen die Fußstücke jeweils auf jeder der beiden zum Schaufelkranz parallelen Stirnebenen mindestens eine Nut auf, wobei die zusammengehörigen Nuten aller zu einem geschlossenen Ring zusammengesetzten Fußstücke eine umlaufende Ringnut bilden. Diese Nuten können einen rechteckigen, quadratischen, halbkreisförmigen, ovalen, schwalbenschwanz- oder keilförmigen Querschnitt aufweisen.

Bei den bekannten Schaufelrädern ist es jedoch nachteilig, daß die einzelnen vorgefertigten Schaufelblätter in vorgefertigte Nabenkörper bzw. Laufscheiben genau eingepaßt und mittels Bolzen od. dgl. in aufwendiger Arbeitsweise befestigt werden müssen.

Ferner ist es nachteilig, daß die vielen Bauteile eine aufwendige Bearbeitung erforderlich machen, damit eine präzise Festlegung aller Bauteile zueinander möglich ist, weil dies für einen geräuscharmen und verschleißfreien Beitrieb erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaufelrad der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Vormontage der einzelnen Schaufelblätter zu einem in sich festen Schaufelkranz ohne weitere Bauteile

. möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden radialen Seitenflächen jedes Fußstücks schräg verlaufen und jeweils mit der radialen, zum Kranz von Schaufeln senkrechten Ebene an der jeweiligen Fußstückseite einen spitzen Winkel einschließen, so daß die lose aneinandergesetzten Fußstücke eine Windung einer Schraubenlinie bilden und daß die beiden radialen Seitenflächen jedes Fußstükkes jeweils einen in Umfangsrichtung des Fußstückringes vorragenden Vorsprung mit einer von der Innenfläche des jeweiligen Fußstücks zur zugehörigen Schaufel hin stetig wachsenden Erstreckung in Umfangsrichtung des Ringes bzw. eine komplementär gestaltete Aussparung aufweisen, in welcher der Vorsprung des benachbarten Fußstücks eingreift, so daß bei gegenseitigem Eingriff aller Vorsprünge und Aussparungen aus der besagten Schraubenlinien-Windung ein geschlossener ebener Ring gebildet ist. Dabei können die Vorsprünge und die zugehörigen Ausspa-