DE2350486A1

DE2350486A1 - Vorrichtung zum einstellbaren befestigen der schaufeln von axialventilatoren

Info

Publication number: DE2350486A1
Application number: DE19732350486
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Ing Behr; Hermann Dipl Ing Menhorn; Karl Meyer; Rolf Erich Ocken; Harald Dipl Ing Reiter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-08
Filing date: 1973-10-08
Publication date: 1975-04-10
Also published as: SE7412465L; JPS5064806A; NL7412415A; FR2246758A1; ES430758A1; FR2246758B3; IT1022637B; DK505674A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, ^r^ 6^'·'JS73 Berlin und München Werner-von-.Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: VPA 73/3286

Hnn/Po

Vorrichtung zum einstellbaren Befestigen der Schaufeln von Axialventilatoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum einstellbaren Befestigen der Schaufeln von Axialventilatoren, bei denen die Schaufeln durch Zusammenwirken von elastischen Elementen und den im Betrieb auftretenden Fliehkräften,sowie einem kegelstumpfförmig ausgebildeten Schaufelfuß mit einem entsprechend geformten Halteteil sowohl im Stillstand als auch während des Betriebes in einer vorbestimmten Lage festlegbar sind.

Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise durch die DT-OS 1 816 874 bekanntgeworden. Abgesehen davon, daß bei dieser Vorrichtung jedem Schaufelfuß ein besonderer, durch Schrauben befestigter Bügel zugeordnet ist, gestaltet sich die Montage des Schaufelrades insofern schwierig und umständlich, als jeder einzelne Bügel zusammen mit der unter Vorspannung stehenden Anpreßfeder montiert werden muß. Außerdem erfordert diese Konstruktion, auf jede einzelne Schaufel einen mehr oder weniger großen Druck oder Schlag in Richtung der Laufradmitte, d.h. gegen den Druck der Feder, auszuüben, damit die Verbindung zwischen dem kegelstumpfförmigem Schaufelfuß und dessen Halteteil gelöst wird. Erst dann ist es möglich, jede Schaufel einzeln in die gewünschte Lage zu bringen. Hieraus ist zu ersehen, daß die Federn bei verhältnismäßig großen und schweren Schaufeln ziemlich kräftig ausgebildet werden müssen und die gesamte Konstruktion dadurch und auch im Hinblick auf die obenerwähnten MontageSchwierigkeiten recht kompliziert und teuer wird.

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Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Lösungen zu entwickeln, die die geschilderten Nachteile wenigstens zum Teil nicht mehr aufweisen. So sind beispielsweise Schaufelräder bekanntgeworden (DT-OS 1 628 400), bei denen der Radkörper nicht geteilt, sondern aus einem einzigen Bauteil besteht und deren Schaufelfüße nicht kegelstumpfförmig, sondern einen zylindrischen Plansch aufweisen, dessen Durchmesser größer als die Bohrung im Radkörper ist. Alle S.chaufelfüße werden dabei gleichzeitig durch einen gemeinsamen federnden Spannring gegen die Mantelinnenfläche des Radkörpers gedrückt. Diese Konstruktion verlangt - wenn eine definierte und vorher eingestellte Schauffellage gewährleistet werden soll - eine paßgerechte Bearbeitung des Schaufelfußes mit der zugehörigen Bohrung im Tragkörper, denn sonst würde sich bei Zulassung einer reichlichen Toleranz ein Flattern der Schaufeln während des Betriebes nicht vermeiden lassen. Hinzu kommt, daß eine solche Konstruktion für große Schaufellängen unbrauchbar ist, da diese von der Innenseite des Radkörpers durch dessen Bohrung gesteckt werden müssen. Außerdem muß die Schaufelbreite bei dieser bekannten Vorrichtung stets kleiner als die Breite des Tragkörpers sein. Somit ist außer den genannten technischen Nachteilen auch ein stark eingeschränkter Anwendungsbereich zu verzeichnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe außer einer erleichterten und schnellen Montage des gesamten Schaufelrades auch noch eine schnelle Verstell- und Auswechselbarkeit der Schaufeln möglich ist. Die Verstellbarkeit der Schaufeln soll dabei möglich sein, ohne daß vorher auf die Schaufeln in Richtung zur Radmitte ein Druck oder ein Schlag zwecks Lösung des Schaufelfußes aus seinem Halteteil ausgeübt werden muß. Außerdem soll im Stillstand des Schaufelrades sowohl eine Schaufelverstellung von Hand als auch bei geringstmöglichen zusätzlichen Aufwand an einfachen, mechanischen Mitteln eine Zentralverstellung sämtlicher Schaufeln

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"bei geringstem Kraftaufwand möglich sein. Schließlich sollen beliebig lange und beliebig breite Schaufeln verwendet werden können, bei denen zwischen Schaufelfuß und deren Halteteil eine Maßtoleranz zugelassen werden kann, wie sie sich ■ beim Herstellen von Metallgußkonstruktionen ergibt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Neigungswinkel des kegelstumpfförmigen Schaufelfußes und des diesen aufnehmenden Halteteiles und der Reibungskoeffizient der hierfür verwendeten Werkstoffe sowie der Anpreßdruck des Schaufelfußes an das Halteteil im Stillstand und Betrieb so gewählt sind, daß eine im Stillstand des Schaufelrades vorzunehmende Einzel- oder Zentralverstellung des Schaufelwinkels ohne Ausrücken des kegelstumpfförmigen Schaufelfußes aus seinem Halteteil erfolgt, während eine durch die im Betrieb auftretenden !Torsions- und Rückstellmomente hervorgerufene, ungewollte Verstellung der Schaufeln ausgeschlossen ist. Um den Zusammenbau des Schaufelrades zu erleichtern und die Montagezeit zu verkürzen, ist es von Vorteil, daß zur Erzeugung des Anpreßdruckes für den Schaufelfuß im Stillstand in an sich bekannter Weise eine Feder dient, die im zusammengebauten Zustand des kompletten Schaufelrades durch einen Schlitz im Halteteil von außen in den Raum unterhalb des Schaufelfußes einführbar ist. Damit die Feder aus dem Raum nicht herausfallen kann, ist es vorteilhaft, daß die Höhe des Schlitzes zum Einführen der Feder kleiner als die Höhe des Raumes unterhalb des Schaufelfußes, jedoch größer als die Feder im zusammengepreßten Zustand ist. Aus Raumersparnisgründen ist es von Vorteil, daß die Feder als Tellerfeder ausgebildet ist. Um die Schaufeln mit einer, aus Bolzen und Ring bestehenden, zentralen Verstellvorrichtung betätigen zu können, ist es mit Rücksicht auf eine geringe Zahl von einfach herstellbaren Einzelelementen vorteilhaft , daß der Bolzen einseitig im kegelstumpf förmigen Schaufelfuß befestigt und mit dem anderen -Ende in einem, in Umfangsrichtung des Halteteiles verlaufen-

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den Schlitz geführt ist und daß die dem kegelstumpfförmigen Teil des Schaufelfußes zugeordneten Gleitflächen des Halteteiles, sowie die eingeschobene Feder gleichzeitig als Drehlagerung für die verstellbaren Schaufeln dienen. Mit Vorteil ist der Bolzen mit einem außerhalb des Halteteiles in Wirkverbindung stehenden, mit dem Schaufelrad umlaufenden Ring verstellbar. Ebenso ist es vorteilhaft, daß der Kopf des verstellbaren Bolzens in einer Ausnehmung des Ringes mit Spiel führbar ist. Schließlich ist es von Vorteil, daß der Kopf des Bolzens kugelförmig ausgebildet ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung beispielhafter, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht im Schnitt des erfindungsgemäßen Schaufelrades,

Fig. 2 einen Teilausschnitt der entsprechenden Seitenansicht, Fig. 3 einen Teilausschnitt der Draufsicht im Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1.

Mit 1 sind die Schaufeln eines Schaufelrades 2 für einen Axialventilator bezeichnet. Die Schaufeln weisen einen Schaufelfuß 3 auf, der bei 4 kegelstumpfförmig ausgebildet ist und der in einer Ausnehmung 5 untergebracht ist, die von einem ebenso geformten Halteteil 6 gebildet wird. Das Halteteil 6 besteht aus zwei Teilen und zwar aus dem Nabenteil 7 und dem den Schaufelfuß 3 halbkreisförmig umfassenden Gegenstück 8. Das Nabenteil 7 und das Gegenstück 8 sind vorzugsweise einstückige (fußteile, die ohne Nachbearbeitung verwendet werden. Als Werkstoff dient beispielsweise eine Legierung GKALSi 12 (Kokillenguß, bestehend aus einer Legierung von Aluminium und Silizium mit 12#Lgem Anteil an Silizium) mit einem Reibungskoeffizienten von 0,35. Bevor das Gegenstück 8 mit Hilfe von Schrauben 9 oder sonstigen Befestigungsmittel auf dem Nabenteil 7 befestigt wird, werden die Schaufel-

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fuße 3 in die entsprechend geformten Teile des Nabenteiles 7 eingebracht, so daß'diese - wegen der noch fehlenden Feder 10 - lose beweglich sind. Wenn die Anzahl der Schaufeln verringert werden soll, werden die entsprechenden Ausnehmungen mit zeichnerisch nicht dargestellten Blindstopfen verschlossen. Erst wenn die Feder 10, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Tellerfeder ausgebildet ist, durch den Schlitz 11 im zusammengedrückten Zustand in den Raum unterhalb des Schaufelfußes 3 geschoben ist, wird der Schaufelfuß mit seinem kegelstumpfförmigen Teil 4 gegen den gleichgeformten Naben- und Gegenstückteil 7 und 8 gepreßt und eine stabile Lagerung der Schaufeln erzielt. Der Schlitz

11 zum Einschieben der Feder 10 ist im Ausführungsbeispiel im Gegenstück 8 eingebracht; er kann jedoch auch auf der gegenüberliegenden Seite bedenkenlos im Nabenteil 7 angeordnet werden. Damit die Feder, die auch als konische Schraubenfeder o.dgl. ausgebildet sein kann, aus ihrer Einbaulage nicht ohne weiteres entfernbar ist, ist die Höhe H des zum Unterbringen der teilweise entspannten Feder dienenden Raumes

12 größer als die Höhe h des Schlitzes 11 gewählt.

Mit Hilfe der Feder 10 wird der kegelstumpfförmige Teil 4 des Schaufelfußes 3 gegen die gleichgeformte Schulter des Halteteiles 6 gepreßt, wobei der Neigungswinkel oCzwischen 20 und 45 liegen kann. Die Neigung ist so zu wählen, daß eine Verdrehung der Schaufeln 1 auch nach längerer Betriebszeit ohne Druck oder Schlag in radialer Richtung erfolgen kann. Letzteres ist erreichbar, wenn beispielsweise die Größe des Neigungswinkels «#30°; der Reibungskoeffizient für das Nabenteil 7 und für das Gegenstück 8 etwa 0,35 und der Anpreßdruck für den Schaufelfuß etwa 200 kp beträgt.

Statt der von Hand im Stillstand des Schaufelrades vorzunehmenden Einzelverstellung läßt sich mit geringem Aufwand auch eine im Stillstand des Schaufelrades vorzunehmende zentrale Verstellung für alle Schaufeln durchführen, wobei der

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Schaufelwinkel (Einstellwinkel) bei allen Schaufeln gleich ist. Zu diesem Zwecke wird ein Bolzen 13 mit dem Schaufelfuß 3 fest verbunden, z.B. durch Einschrauben. Der andere Bolzenteil, der kugelförmig ausgebildete Bolzenkopf H durchragt einen im Halteteil 6 angebrachten Schlitz 15 und wird in einer,in einem mit dem Schaufelrad 2 umlaufenden Ring 16 angebrachten Bohrung 17 mit Spiel geführt. Je nach der Größe des Schaufelverstellwinkels muß das Spiel größer gewählt werden. In vielen Fällen genügt auch eine in Richtung der Schaufeiachse (nach oben und unten) sich nach beiden Seiten weiter ausdehnende Bohrung z.B. in Form eines Langloches. Der Ring 16 wird in einer Nut 18 geführt, die in dem Gegenstück 8 eingebracht ist. Damit sich der Eing 16 während des Betriebes aus seiner Sollage nicht verschieben kann, ist dieser mit einer Schraube 19 festlegbar. Zum Verstellen sämtlicher Schaufeln 1 wird der Ring 16 bei gelöster Schraube 19 durch Verschieben in Richtung des Pfeiles 20 bewegt. Hierdurch wird der Bolzen 13 mitgenommen und der Schaufelfuß 3 in Richtung des Pfeiles 21. verdreht.

Der Gegenstand der Erfindung beschränkt sich nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel, sondern er kann in mehrfacher Weise abgewandelt werden. So ist es z.B. möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, nach dem gleichen Prinzip auch leitschaufeln zu verstellen. Ferner ist es in manchen Fällen vorteilhaft, die Schaufeln von Halbaxialrädern und die Vorleitschaufeln von Radialventilatoren auf diese Weise zu verstellen. Schließlich ist es möglich, die Schlitze 11 und 15 sowie die Nut 18 - nicht wie zeichnerisch dargestellt im Gegenstück 8 sondern im Nabenteil 7 anzubringen.

3 Figuren

8 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

/1J Vorrichtung zum einstellbaren Befestigen der Schaufeln von Axialventilatoren, bei denen die Schaufeln durch Zusammenwirken von elastischen Elementen und den im Betrieb auftretenden Fliehkräften,sowie einen kegelstumpfförmig ausgebildeten Schaufelfuß mit einem entsprechend geformten Halteteil sowohl im Stillstand als auch während . des Betriebes in einer vorbestimmten Lage festlegbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Neigungswinkel ( o^·) des kegelstumpfförmigen Schaufelfußes (3) und des diesen aufnehmenden Halteteiles (6) und der Reibungskoeffizient der hierfür verwendeten Werkstoffe sowie der Anpreßdruck des Schaufelfußes (3) an das Halteteil (6) im Stillstand und Betrieb so gewählt sind, daß eine im Stillstand des Schaufelrades (2) vorzunehmende Einzel- oder Zentraleinstellung des Schaufelwinkels ohne Ausrücken des kegelstumpfförmigen Schaufelfußes (3) aus einem Halteteil (6) erfolgt, während eine durch die im Betrieb auftretenden Torsions- und Rückstellmomente hervorgerufene, ungewollte Verstellung der Schaufeln (1) ausgeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Anpreßdruckes für den Schaufelfuß (3) im Stillstand in an sich bekannter Weise eine Feder (10) dient, die im zusammengebauten Zustand des kompletten Schaufelrades durch einen Schlitz (11) im Halteteil (6) von außen in den Raum (12) unterhalb des Schaufelfußes (3) einführbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe, (h) des Schlitzes (11) zum Einführen, der Feder (10) kleiner als die Höhe (H) des Raumes (12) unterhalb des Schaufelfußes (3), jedoch größer als die Feder (10) im zusammengepreßten Zustand ist.

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4. Torrichtung nach. Anspruch 1 his 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (10) als Tellerfeder ausgebildet ist.
5. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 4» mit einer aus Bolzen und Ring bestehenden, zentralen Verstellvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) einseitig im kegelstumpfförmigen Schaufelfuß (3) befestigt und mit dem anderen Ende in einem, in Umfangerichtung des Halteteiles (6) verlaufenden Schlitz (11) geführt ist und daß die dem kegelstumpfförmigen Teil (4) des Schaufelfußes (3) zugeordneten Gleitflächen des Halteteiles (6), sowie die eingeschobene Feder (10) gleichzeitig als Drehlagerung für die verstellbaren Schaufeln (1) dienen.
6. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (13) mit einem außerhalb des Halteteiles (6) in Wirkverbindung stehenden, mit dem Schaufelrad (2) umlaufenden Hing (16) verstellbar ist.
7. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (14) des verstellbaren Bolzens (13) in einer Ausnehmung des Ringes (17) mit Spiel ftihrbar ist.
8. Torrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (14) des Bolzens (13) kugelförmig ausgebildet ist.

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