DE2401894C2 - Schaufel mit Wellenzapfen für Axialgebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaufel mit Wellenzapfen für Axialgebläse mit einer Anzahl von Schaufeln, die mit Hilfe je eines mit dem Schaufelfuß durch Gewinde verbundenen und am Schaufelfuß fixierbaren Wellenzapfens im Nabenkranz des Schaufelrades drehbar gelagert sind und wobei die Wellenzapfen nabenseitig mit Mitteln zum Drehen sämtlicher Schaufeln um deren Achsen und die Achsen der zugehörigen Wellenzapfen bei laufendem Schaufelrad verbunden sind.

Bei derartigen Schaufeln von Axialgebläsen, insbesondere bei solchen mit großen Durchmessern, sind die Schaufeln äußerst großen Zentrifugalkräften ausgesetzt. Manchmal kann es sich um Kräfte bis zu 50 t je Schaufel oder mehr handeln. Wegen des entsprechend hohen Axiallagerdruckes und des sehr großen Drehmoments, welches bei in Betrieb befindlichem Schaufelrad auf jede Schaufel ausgeübt wird, werden sehr hohe Ansprüche an die Befestigung des Zapfens in der Schaufel gestellt. In der Regel ist es ausgeschlossen, Schaufel und Zapfen als eine Einheit herauszustellen, speziell wenn die Schaufel aus Gußmaterial besteht. Außerdem ist es, insbesondere wenn das Gebläse in staubhaltigen Gasen laufen soll, wobei ein erheblicher Verschleiß der Schaufeln auftreten kann, von Wichtigkeit, daß sich die Schaufeln von außen her auswechseln lassen, d. h. ohne daß Arbeiten im Inneren der Nabe vorgenommen werden müssen. Ferner muß gefordert werden, daß die Mittel, die eine sichere Befestigung gewährleisten, nicht zu aufwendig oder voluminös sind, da nur ziemlich wenig Platz zur Verfügung steht. Schließlich dürfen sie keine wesentliche Schwächung des Schaufelfußes mit sich führen.

Aus der englischen Patenschrift 6 27 258 (GB-PS) ist _b5 ein Schaufelrad bekannt, bei welchem jede Schaufel dadurch an einem Radkranz befestigt ist, daß der Schaufelfuß, der durch eine mit einem Lager versehene Bohrung im Radkranz hindurchgeführt ist, mit einer Sackbohrung mit einem bis zum Boden dieser Bohrung verlaufenden Gewinde versehen ist, in die eine Welle eingeschraubt ist, welche an ihrem entgegengesetzten Ende über ein Schlußstück mil Lagerung mit der Nabe verbunden ist. Bei einer derartigen Ausführung ist das Gewinde in der Sackbohrung im Schaufelfuß außer den in Axialrichtung wirkenden Zentrifugalkräften auch erheblichen Radialkräften ausgesetzt, welcher Umstand es insbesondere bei schnellaufenden Axialgebläse-Schaufelrädern mit großen Durchmessern notwendig macht, das Gewinde als Gewinde mit strammer Passung auszuführen. Ein solches Gewinde mit strammer Passung ist jedoch neben erhöhten Herstellungskosten auch, wie im folgenden näher besprochen wird, mit dem Mangel behaftet, daß das Einschrauben des Zapfens erschwert wird und daß die Gefahr der Beschädigung des Gewindes bei diesem Einschrauben erhöht wird.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaufel mit Wellenzapfen zu schaffen, bei dem der Wellenzapfen in einer solchen Art und Weise im Schaufelfuß befestigt ist, daß sämtliche auftretenden Kräfte, d. h. sowohl die Zentrifugalkräfte als auch die Radialkräfte und die Torsionskräfte aufgenommen werden können, ohne daß Zapfen und Schaufelfuß einstückig oder mittels eines Gewindes mit strammer Passung miteinander verbunden sein müssen. Dabei soll die Befestigung mit einfachen Mitteln erfolgen, die nur wenig Platz beanspruchen und keine wesentliche Schwächung des Schaufelfußes verursachen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jeder Wellenzapfen schaufelseitig neben seinem zum Einschrauben in die zugehörige Schaufel dienenden Gewinde ein Paßteil hat, dessen Durchmesser kleiner ist als der Fußdurchmesser des Gewindes und nabenseitig neben diesem Gewinde ein Paßteil hat, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Gewindes, daß die Bohrung im Schaufelfuß sowohl nabenseitig als auch schaufelseitig neben einem Stück mit einem zum Gewinde des Zapfens passenden Gewinde als entsprechende Paßlöcher ausgebildet ist, daß sich außerhalb der Unterseite des Schaufelfußes am Zapfen ein Fixierring befindet und daß durch den Schaufelfuß hindurch eine Fixierschraube eingeschraubt ist, deren eines Ende in eine Paßöffnung im Fixierring eingreift.

Die Ausführung des Wellenzapfens als Paßzapfen nabenseitig und schaufelseitig neben dem Gewinde in Verbindung mit den entsprechenden Paßbohrungen in der Schaufel dient zur Aufnahme von Radialkräflen, so daß das Gewinde lediglich die in Axialrichtung wirksame Zentrifugalkraft aufzunehmen braucht. Da das Gewinde somit keine Radialkräfte aufzunehmen braucht, ist es nicht erforderlich, dieses als Gewinde mit strammer Passung auszubilden, was von Vorteil ist, weil das Einschrauben des Zapfens hierdurch sehr erheblich erschwert werden und ferner die Gefahr bestehen würde, daß das Gewinde beim Einschrauben reißt und somit beschädigt würde, insbesondere das Gewinde in der Schaufel, wenn diese aus Leichtmetall hergestellt ist, und falls das Gewinde geschädigt wird, ist die Schaufel unbrauchbar, da praktisch keine Möglichkeit besteht, das Gewinde auszubohren und ein neues mit größerem Durchmesser zu schneiden, weil man dann sämtliche Schaufeln entsprechend ausbohren und sämtliche Zapfen durch Zapfen mit schwererem Gewinde ersetzen müßte. Die auftreienden Torsionskräfte

, werden bei stillstehendem Schaufelrad von der Fixierschraube durch den Fixierring aufgenommen, und da { sich die Fixierschraube in Axialrichtung durch den

j Schaufelfuß hindurch erstreckt, kann die Bohrung im

Schaufelfuß an einer Stelle und in einem derartigen ^: Abstand von der Achse angelegt werden, caß sie keine

merkbare Schwächung des Materials n.i: sich führt bzw.

' daß die von der Schraube ausgeübte Reaktion gegen die

Torsion sich auf einen ziemlich großen Radius auswirkt, , so daß eine verhältnismäßig dünne Schraube Anw^n-

j dung finden kann. Bei laufendem Rad bewirkt die sehr

große in Axialrichtung des Zapfens auf die Schaufel f wirksame Zentrifugalkraft, daß das Gewinde selbstsper-

*. rend ist und dadurch die Torsionskräfte aufnimmt.

' Der Fixierring kann einstückig mit dem Zapfen

ausgebildet sein, doch da er einen wesentlich größeren Durchmesser als der übrige Teil des Zapfens hat, führt dies eine erhebliche Materialvergeudung mit sich, so daß vorzuziehen ist, den Fixierring aufzuschrumpfen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der ' Fixierring auf den Zapfen aufgeschrumph und seine

öffnung in rechtwinklig zu seiner Ebene verlaufender Richtung in zwei kreisförmige, exzentrische Abschnitte unterteilt, während der Zapfen zwei zu diesen Abschnitten passende Teile hat, von denen der eine eine Exzentrizität aufweist, die der Exentrizität des zugeordneten Abschnitts entspricht.

ί Normalerweise sollte man annehmen, daß eine

Aufschrumpfung des Fixierringes eine ausreichende Sicherheit gewährleistet, doch wird dadurch, daß der Ring exzentrische Abschnitte und der Zapfen einen entsprechenden exzentrischen Teil hat, eine sehr erhebliche Vergrößerung der Sicherheit dagegen erzielt, daß sich der Fixierring und der Zapfen das kleinste bißchen relativ zueinander bewegen können.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erklärt. Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Teil eines Axialgebläse-Schaufelrades mit einigen Schaufeln und zugehörigen Wellenzapfen in einer Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in F i g. 1, in welcher Figur jedoch ein größerer Teil des Schaufelrades erfaßt ist.

Auf der Welle 1 des Schaufelrades ist die Nabe 2 '. desselben befestigt. Die Nabe ist in dieser Ausführungs-

,' form einstückig mit einer Nabenscheibe 3 und einem

Nabenkranz 4. Im Nabenkranz ist eine Anzahl Schaufeln 5 jeweils mit einem Lagerzapfen 6 in einem Axiallager 7 gelagert und mit einer Mutter 8 befestigt, die gleichzeitig ein Zwischenstück auf dem Wellenzapfen 6 mit einem Einstellarm 9 und zwei Massenausgleichsflügeln 10 festspannt, welche an ihren äußeren Enden zwecks Erzielung der erforderlichen Auswuchtung mit Blei 11 gefüllt sind. Jeder Einstellarm 9 ist mit Hilfe einer Gelenkstange 12 mit einer Einstellscheibe 13 verbunden, die in bezug auf das Rad axial verschiebbar ist, jedoch mit Hilfe von Mitnehmern, wovon Fig. 2 einen einzelnen Mitnehmer 14 zeigt, zusammen mit dem Schaufelrad umläuft.

Der Lagerzapfen 6 ist am Schaufelfuß 15 mit Hilfe eines Gewindes 16 an der Schaufel 5 befestigt. Schaufelseitig neben dem Gewinde 16 hat der Lagerzapfen 6 einen Paßteil 17, dessen Durchmesser kleiner als der Fußdurchmesser des Gewindes ist, und nabenseitig neben dem Gewinde hat der Lagerzapfen 6 einen Paßteil 18, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Gewindes ist. Diese Paßteile 17 und 18 passen in entsprechende Teile der Bohrung im Schaufelfuß 15, die schaufelseitig und nabenseitig neben dem Gewinde 16 vorgesehen sind.

Diese Paßteile dienen dazu, die Radialkräfte aufzunehmen, und zur Aufnahme der Torsionskräfte ist auf den Lagerzapfen 6 ein Fixierring 19 aufgeschrumpft, der mit einer Fixierschraube 20 zusammenwirkt, welche mit einem Gewindestück 21 durch den Schaufelfuß !5 hindurchgeschraubt ist und an ihrem Ende einen Paßteil 22 für entsprechende Paßlöcher im Schaufelfuß 15 und im Fixierring 19 hat.

Um zusätzlich zu sichern, daß sich der Legerzapfen 6 in bezug auf den Schaufelfuß 15 nicht drehen kann, ist die Öffnung des Fixierringes 19 in rechtwinklig zu der Ebene dieses Ringes verlaufender Richtung mit zwei Abschnitten ausgebildet, die untereinander exzentrisch sind, während der Lagerzapfen 6 zwei entsprechende, zu diesen Abschnitten passende Teile 23 und 24 hat, von denen der Teil 23 in bezug auf die Achse des Lagerzapfens exzentrisch ist, und zwar mit derselben Exzentrizität wie die beiden Abschnitte in der öffnung des Fixierringes 19.

Um sicherzustellen, daß sich die Fixierschraube 20 nicht durch Erschütterungen lösen und zwischen die Schaufeln hinausgeschleudert werden kann, wodurch diese völlig zerstört werden können, wird die Fixierschraube 20 im Schaufelfuß 15 mit Hilfe einer Sperrschraube 25 festgehalten, die in eine zwischen dem Gewindestück 21 und dem Paßteil 22 in der Fixierschraube 20 vorgesehene Ausnehmung 26 eingreift. Im Hinblick auf die Montage hat diese Ausnehmung 26 eine Länge, die so groß ist, daß sich die Fixierschraube 20 teils ungehindert aus dem Fixierring 19 herausschrauben und teils bis ganz in den Fixierring 19 hineinschrauben läßt, ohne die Sperrschraube 25 entfernt zu werden braucht.

Die auf der Zeichnung dargestellte Paßteile 17 und 18 sind zylindrisch, doch könnte jedenfalls der eine dieser Paßteile eventuell auch konische Form besitzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentanspruch:

Schaufel mit Wellenzapfen für Axialgeblase mit einer Anzahl von Schaufeln, die mit Hilfe je eines mit dem Schaufelfuß durch Gewinde verbundenen und am Schaufelfuß fixierbaren Wellenzapfen im Nabenkranz des Schaufelrades drehbar gelagert sind und wobei die Wellenzapfen nabenseitig mit Mitteln zum Drehen sämtlicher Schaufeln um deren Achsen und die Achsen der zugehörigen Wellenzapfen bei laufendem Schaufelrad verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wellenzapfen (6) schaufelseitig neben seinem zum Einschrauben in die zugehörige Schaufel (5) dienende Gewinde (16) ein Paßteil (17) hat, dessen Durchmesser kleiner ist als der Fußdurchmesser des Gewindes (16), und nabenseitig neben diesem Gewinde ein Paßteil (18) hat, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Gewindes (16), daß die Bohrung im Schaufelfuß (15) sowohl nabenseitig als auch schaufelseitg neben einem Stück mit einem Gewinde (16) des Zapfens passenden Gewinde als entsprechende Paßlöcher ausgebildet ist, daß sich außerhalb der Unterseite des Schaufelfußes (15) am Zapfen (6) ein Fixierring (19) befindet und daß durch den Schaufelfuß (15) hindurch eine Fixierschraube (20) eingeschraubt ist, deren eines Ende (22) in eine Paßöffnung im Fixierring eingreift.

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