DE2408377A1

DE2408377A1 - Ventilator bzw. geblaeselaeufer

Info

Publication number: DE2408377A1
Application number: DE19742408377
Authority: DE
Inventors: Noel Christopher Chamberlain
Original assignee: Perkins Engines Ltd
Current assignee: Perkins Ltd
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1974-02-21
Publication date: 1974-08-29
Also published as: JPS5041112A; FR2219319B1; GB1466863A; FR2219319A1

Description

Die Erfindung, betrifft Gebläse zum Erzeugen eines Luftstroms und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich Axialgebläse bzw. Ventilatoren zum Kühlen von Verbrennungskraftmaschine n-ü?riebwerken .

Ein Kühlgebläse für eine Verbrennungskraftmaschine bzw· einen Verbrennungsmotor ist gewöhnlich hinter oder vor einem Kühler angeordnet, wenn es sich um einen flüssigkeitsgekühlten Motor handelt, oder .am Eingang eines Eühlluftkanals, wenn ein luftgekühlter Llotor gekühlt werden soll. Bei dem Motor kann es sich um ein Hodell handeln, das in eine bestimmte Fahrzeugart, z.B. Personenkraftwagen eines bestimmten Typs, eingebaut wird, die jährlich zu Zehntausenden hergestellt werden, und bei denen stets die gleiche Kühlleistung benötigt wird. In solchen Fällen ergeben sich für die Ventilatoren nur,geringe Kos'ten je Einheit. Ist es dagegen erforderlich, Motoren herzustellen, die den verschiedensten Erfordernisse bezüglich Drehzahl, leistung, Lufttemperatur, Luftdruck und Einbauweise bei einer entsprechenden." Pehlzahl unterschiedlicher Fahrzeug—

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typen entsprechen müssen, kommt den Kosten der Bereitstellung von den jeweiligen Verhältnissen angepaßten Ventilatoren eine erhebliche Bedeutung zu. Als Alternative könnte man allerdings gegebenenfalls Ventilatoren.verwenden, die nicht für alle Arten von triebwerken gleich gut geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Schwierigkeiten möglichst weitgehend auszuschalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung ein Kühlgebläse oder Ventilator geschaffen worden,' der mehrere Flügel aufweist, von denen jeder mit einem ersten Formelement versehen ist, ferner zwei Einspannteile, von denen jedes mindestens die gleiche Anzahl von zu den genannten Formelementen passenden Formelementen aufweist, sowie Befestigungseinrichtungen, die dazu dienen, die Einspannteile so miteinander zu verspannen, daß die ersten Fo rmelemente der Flügel mit den dazu passenden Formelementen der Einspannteile zusammenarbeiten, um die verschiedenen Flügel zwischen den Einspannteilen so festzuhalten, daß sie mit einem vorbestimmten Anstellv/inkel arbeiten, und daß sie sich gegenüber den Einspannteilen nicht verdrehen können.

Vorzugsweise gehören zu dem ersten Formelement jedes Flügels mehrere zusätzliche Formelemente, die es ermöglichen, jeden Flügel jeweils unter einem bestimmten von mehreren wählbaren Anstellwinkeln gegenüber den Einspannteilen anzuordnen .

Ferner sind die zu den Formelementen der Flügel passenden Formelemente der Einspannteile so ausgebildet und angeordnet, daß jeder Flügel gegenüber den Einspannteilen aus entweder in der Hauptenene der Einspannteile unter einem solchen Winkel nach au£en ragt, daß eine -I'angente vorhanden ist, die einen Kreis berührt, dessen Hittelpunkt auf der Drehachse des Ventilators liegt, oder aber

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in einer gegenüber der Drehachse des genannten Gebläses unter einem Winkel nach außen ragenden Fläche, so daß sämtliche Flügel gegenüber den Einspannteilen in einer solchen Richtung vorspringen, daß sie in der Mantelfläche eines gedachten geraden runden Kegelstumpfes liegen, dessen Achse mit der Drehachse des Ventilators zusammenfällt.

Weiterhin werden die Einspannteile vorzugsweise durch zwei Nabenteile gebildet, und die zu den genannten Formelementen der Flügel passenden Formelemente sind nahe den äußeren Händern der allgemein plattenförmigen Nabenteile so ausgebildet, daß die Flügel von ihnen aus radial nach außen ragen können; hierbei weist jeder Flügel ein zweites Formelement auf, und die Einspannteile sind mit dazu passenden zweiten Formelementen versehen, die mit den zweiten Formelementen der Flügel zusammenarbeiten und jede Verlagerung der Flügel gegenüber den Einspannteilen nach dem Einspannen verhindern.

Die Einspannteile sind vorzugsweise gleichartig ausgebildet.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Vorderansicht eines Ventilators mit zehn Flügeln;

Fig. 2a, 2b und 2c in einem etwas größeren liakstab eine Seitenansicht bzw. die V_orderseite einer Hälfte der Ventilatornabe bzw. diese Hälfte in einem Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2b;

Fig. $ einen vergrößerten Seilschnitt längs der Linie B-B in Fig. 2b;

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie C-C in Fig. 2b;

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Pig. 5a und 5>b jeweils einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie D-D in Fig. 1, wobei ein Teil einer vollständigen Nabe nach dem losen Zusammenfügen der beiden Hälften bzw. nach der endgültigen Vereinigung der Habenteile dargestellt ist;

Pig. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenarbeitens jedes Ventilatorflügels mit Teilen der zweiteiligen Habe;

Pig. 7 eine Stirnansicht eines Ventilatorflügeis mit dem zugehörigen Teil der Nabe bei Betrachtung dieser An-.Ordnung in Richtung des Pfeils E in Pig. 1;

Pig. 8 einen in einem noch größeren Maßstab gezeichneten Teilschnitt längs der Linie P-P in Pig. 1;

Pig. 9 einen Teil der Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform eines Ventilators;

Pig. 10 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Ventilators; und

Pig. 11 die Vorderseite einer weiteren abgeänderten Ausführungsform eines Ventilators.

In Pig. 1 ist ein Ventilator mit zehn Plügeln dargestellt, der sich aus zehn einzelnen Plügeln 1 und zwei gleichartigen Nabenplatten 2 zusammensetzt. In jede der Nabenplatten können vier auf einem gemeinsamen Teilkreis liegende Befestigungslöcher 3 (Pig· 2b) oder sechs auf einem Teilkreis von größerem Durchmesser liegende Befestigungslöcher eingestanzt sein.

Gemäß Pig. 2 bis 6 weist jede Nabenplatte 2 einen flachen Mittelabschnitt 5 auf, an dessen äußeren Rand sich ein wulstähnlicher Abschnitt 6 mit einer ebenen Oberseite anschließt. An dem wulstähnlichen Abschnitt 6 sind zehn gekrümmte Ansätze 7 ausgebildet, die in gleichmäßigen Winkelabständen verteilt sind und sich von einem Punkt nahe

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der Oberseite des wulstähnlichen Abschnitts aus zum äußeren Rand der betreffenden Wabenplatte 2 erstrecken. Jeder der gekrümmten Ansätze 7 bildet eine Hälfte eines sich radial nach außen verjüngenden geraden Kegelstumpfes. Diese Ansätze 7 bilden Jeweils ein zweites Formelement, das zu einem entsprechenden Formelement des zugehörigen Ventilatorflügels paßt. An die Ansätze 7 und den wulstähnlichen Abschnitt 6 schließt sich ein flacher Randabschnitt 8 an.

Gemäß !ig. 6 sind an dem Randabschnitt 8 Zungen 9 ausgebildet, die bei den in flache Anlage aneinander gebrachten Nabenplatten vor dem endgültigen Verbinden der Nabenplatten die aus Fig. 5a ersichtliche relative Lage einnehmen. Soll der Ventilator zusammengebaut werden, werden die Zungen 9 so aufeinander zu umgebogen, daß sie die in Fig. Jb gezeigte Lage einnehmen, um die beiden Nabenplatten 2 zusammenzuhalten.

In die flache Oberseite jedes wulstähnlichen Abschnitts 6 der beiden Nabenplatten sind zehn gegenüber den gekrümmten Ansätzen 7 radial nach innen versetzte rechteckige Öffnungen eingestanzt.

Gemäß Fig. 6 weist jeder Flügel 1 einen Abschnitt 11 zum Fördern von Luft und einen Fußabschnitt 12 auf. Zu dem Fußabschnitt 12 gehört ein sich nach außen verjüngender konischer Abschnitt 13» dessen Kegelwinkel etwas kleiner ist als der Kegelwinkel der zugehörigen gekrümmten Abschnitte 7» so daß dann, wenn die beiden Nabenplatten 2 miteinander verspannt werden, während die Flügelabschnitte 1$ zwischen ihnen angeordnet sind, das Bestreben entsteht, den betreffenden Flügel radial nach innen zu drücken. Durch diese Anordnung werden die Flügel gleichzeitig daran gehindert, sich unter der Wirkung von Fliehkräften nach außen zu bew.egen. Der konische Abschnitt 13» der ein zweites Formelement jedes Flügels 1 bildet, geht am einen Ende in den eigentlichen Flügel 11 und am anderen Ende in eine Verdickung 14 über. Die Verdickung 14 hat eine zylindrische

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Umfangsfläche Λ3, an der vier Sätze von Qe fünf axialen Nuten 16 (Fig. 8) von V-förmigem Querschnitt ausgebildet sind; die vier Sätze von Nuten 16 sind auf der zylindrischen Fläche 15 in Umfangsabständen von 90° verteilt. Gemäß Fig. 8 sind zwischen benachbarten Hüten 16 jedes dervier Sätze jeweils Winkelabstände von 10° vorhanden. Die Wände jeder Nut 16 schließen an der Basis der Nut einen Winkel von 90° ein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 8 bilden die Nuten 16 an der Verdickung 14 jedes Flügels 1 die genannten ersten Formelemente.

Die dazu passenden Formelemente werden- bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Ränder 17 der beiden Habenplatten 2 an den Enden der betreffenden rechteckigen öffnungen 10 gebildet. V/erden die Nabenplatten 2 miteinander verspannt, arbeiten die Ränder 17 der Öffnungen 10 jeweils mit den gewählten Nuten 16 zusammen, so daß jeder Flügel 1 unter Einhaltung des gewählten Anstellwinkels des eigentlichen Flügels gegenüber den Nabenplatten 2 fest in seiner Lage gehalten wird und gegen Drehbewegungen gesichert ist.

Die Schaufeln 1 sind vorzugsweise aus einem formbaren Kunststoff hergestellt, und der Abschnitt 11 hat die Form eines unsymmetrischen Tragflügelprofils, bei dem die Unterseite 18 gemäß Fig. 8 eben ist, um die Herstellung der Formen zu erleichtern. Die von der flachen Unterseite 18 abgewandte Oberseite 19 des Tragflügelprofils ist normalerweise dem Strom der zu fördernden Luft zugewandt. In Fig. 8 ist der Tragflügelprofilabschnitt 11 eines Flügels 1 zusammen mit seiner Sehne 20 dargestellt. Die nicht mit Nuten 16 versehenen Teile der allgemein zylindrischen Umfangsflache 15 oder die axial gerichteten Stirnflächen der Verdickung 14, die diesen Teilen der Umfangsfläche entsprechen, können benutzt werden, um Markierungen anzubringen, welche die Lage der Nuten 16 anzeigen. Es ist zweckmäßig, nur einen der keine Nuten aufweisenden Abschnitte mit solchen Markierungen zu versehen, um zu gewährleisten, daß jeder Flügel in der richtigen Weise ein-

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gebaut wird. Gemäß Fig. 6 ermöglichen es z.B. in die Oberseite des wulstähnlichen Abschnitts 6 eingeschlagene Pfeile 21, die Markierung 2 jedes Flügels auf die Pfeile auszurichten, so daß sämtliche Flügel unter dem gleichen Anstellwinkel angeordnet werden.

In Fig. 8 verläuft die Sehne 20 des dargestellten Flügels unter einem Winkel von 27,5° gegen die-Hauptebene der Nabe, die durch die ebene Stoßfläche 22 der Nabenplatten 2 bestimmt ist, wenn die Markierung 2 auf die Pfeile 21 ausgerichtet ist. Der Winkel zwischen der Sehne 20 und der Stoßfläche 22 beträgt dann, wenn der Flügel in die Stellung O gebracht wird, 7»5°» da zwischen benachbarten Hüten 16 Winkelabstände von je 10° vorhanden sind. Man kann dafür sorgen, daß die Form zum Gießen oder Spritzen des Fußabschnitts 12 des Flügels gegenüber der Form zum Gießen oder Spritzen des Hauptabschnitts 11 winkelverstellbar ist, so daß man diejenige Nut 16 die der Stellung O, d.h. dem Beginn des verfügbaren Bereichs, entspricht, wählen kann. Die Winkel zwischen den benachbarten Iiul^r< 16 können durch entsprechende Gestaltung der Form festgelegt werden.

In Fig. 6 ist bei 23 mit gestrichelten Linien angedeutet, daß man mit Hilfe ein und derselben Form für den Fußabschnitt 12 Flügel 1 herstellen kann, die sich bezüglich der Länge des Tragflügelprofilabschnitts 11 unterscheiden.

Fig. 9 zeigt eine mögliche Abwandlung, bei der die Flügel je nach ihrer Drehrichtung nach der einen oder anderen Seite geneigt angeordnet werden können. Die Achse jedes Flügels tangiert hierbei einen Kreis 25, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse 26 des Ventilators liegt.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Ventilators, bei dem die Flügel allgemein auf der Mantelfläche eines Kegels liegen, dessen Achse mit der Drehachse 27 des Ventilators zusammenfällt. In Fig. 10 ist der Kegelwinkel der Kegelfläche durch den Kreisbogen 28 bezeichnet.

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Dieser Ventilator erzeugt einen .Luftstrom, der eine nach außen gerichtete Komponente aufweist. Dies ist dann zweckmäßig, wenn der Ventilator in unmittelbarer Nähe eines Endes eines Motors angeordnet ist und dafür gesorgt sein muß, daß sich der Luftstrom schnell und zügig verteilt. Bei dem Ventilator nach Fig. 10 können die gleichen Flügel verwendet werden, wie bei dem Axialventilator nach Fig. 1 bis 8, doch muß die Nabe entsprechend abgeändert werden.

Erforderlichenfalls ist es auch möglich, die Erfindung bei einem Gebläseläufer oder Ventilator anzuwenden, bei dem die Flügel 29 zwischen zwei Eingen $0 eingespannt sind, wie es in Fig. 11 schematisch gezeigt ist. Man könnte einen solchen Ventilator in einen Eingkanal einbauen, um ein Flud durch den Eingkanal zu fördern. Bei einer solchen Konstruktion würde der Ventilator gemäß Fig. durch Laufrollen 51 unterstützt.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sie es ermöglicht, Jeweils einen Ventilator herzustellen, der sich weitgehend optimal der Form anpassen läßt, die bei einem bestimmten Kühler eines bestimmten Verbrennungsmotors benötigt wird, Bei den Naben und den zehn Flügeln nach Fig. bis 8 ist es möglich, sechs verschiedene Ventilatorkonstruktionen zu schaffen, die in Beziehung zu ihrer Drehbewegung ausgewuchtet sind. Da Jeder Flügel in fünf verschiedene WinkelStellungen gebracht werden kann, stehen somit JO verschiedene Ventilatorbauarten zur Verfügung. Würde man zwei Nabenplatten mit größeren Abmessungen verwenden, könnte man eine entsprechend größere Anzahl von unterschiedlichen Ventilatorkonstruktionen schaffen.

Verwendt man Nabenteile, die 12 Flügel aufnehmen können, sowie Flügel von unterschiedlicher Länge, ergibt sich natürlich eine noch größere Auswahl von Möglichkeiten.

Zu den Vorteilen der Erfindung gehört ferner die Tatsache, daß es möglich ist, Ventilatoren mit geringerer

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Massenträgheit herzustellen, so daß die .belastung der Lager geringer wird, daß sich "bei den Ventilatoren ein höherer Wirkungsgrad ergibt, und daß die Ventilatoren daher eine geringere Antriebsleistung benötigen.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Ansprüche: 409835/0348

Claims

ANSPRÜCHE

Λ,J Ventilator bzw. Gebläseläufer mit mehreren Flügeln, von denen jeder an einer Nabe befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (1) ein erstes Formelement (16) aufweist, und daß sich die Nabe aus zwei Einspannteilen (2) zusammensetzt, die beide jeweils mit der gleichen Anzahl von zu den Formeleinenten der Flügel passenden Formelementen (17) versehen sind und Befestigungseinrichtungen (8) aufv/eisen, die es ermöglichen, die Einspannteile derart in einer miteinander verspannten Lage zu halten, daß die ersten Formelemente der Flügel und die dazu passenden Formelemente der Einspannteile zusammenarbeiten, um jeden Flügel· zwischen den Einspannteilen unter einem vorbestimmten Anstellwinkel festzuhalten und Drehbewegungen der Flügel gegenüber den Einspannteilen zu verhindern.
2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den ersten Formelementen (16) jedes Flügels (1) weitere ähnliche Formeieinente (16) vorhanden sind, die es ermöglichen, jeden Flügel gegenüber den Einspannteilen (2) so einzuspannen, daß er eine von mehreren wählbaren Stellungen einnimmt, von denen jede einem anderen Anstellwinkel entspricht.
3. Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Formelesienten (16) der Flügel (1) passenden Formelemente (17) der Einspannteile (2) so angeordnet sind, daß sich jeder Flügel allgemein in der Hauptebene der i«abe längs einer Linie (24·) erstreckt, die eine Tangente eines Kreises (25) bildet, dessen kittelpunkt auf der Drehachse (26) des Ventilators liegt (Fig. 9).

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4. Ventilator nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Formelemente (17) der Einspannteile (2) so angeordnet sind, daß jeder Flügel (1) gegenüber den Einspannteilen in deren Hauptehene radial zur Drehachse des Ventilators nach außen ragt.
5· Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente der Einspannteile so angeordnet sind, daß alle Flügel gegenüber den Einspannteilen in solchen Richtungen nach außen ragen, daß sie allgemein auf der Mantelfläche eines gedachten geraden Exeiskegels liegen, dessen Achse mit der Drehachse (27) des Ventilators zusammenfällt (Fig. 10).
6. Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einspannteile (2) als zwei Nabenteile ausgebildet sind, und daß die zugehörigen Formelemente (17) den äußeren Rändern der allgemein plattenförmigen Nabenteile benachbart sind, so daß die Flügel (1) gegenüber den Einspannteilen nach außen ragen.
7. Ventilator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Nabenteile (2) mit Befestigungseinrichtungen (3) versehen sind, damit sich der Ventilator antreiben und in Drehung versetzen läßt.
8. Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (1) einen Fußabschnitt (12) aufweist, der mit den genannten, sich jeweils über einen vorbestimmten Bereich erstreckenden Formelementen (16) versehen ist, und daß zu den dazu passenden Formelementen der Einspannteile (2) Ränder (17) der Einspannteile gehören, die in den Einspannteilen ausgebildete Öffnungen (10) abgrenzen, so daß der Fußabschnitt jedes Flügels in einander zugeordnete Öffnungen beider Einspannplatten einbaubar ist, damit jeder der genannten Ränder der öffnungen mit einem der Formelemente des betreffenden Flügels zusammenarbeitet, wenn die Einspannteile miteinander verspannt werden, um jeweils einen bestimmten Anstellwinkel

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für den betreffenden Flügel festzulegen.
9. Ventilator nach Anspruch δ, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Formelementen an jedem Flügel (1) mehrere Sätze von Nuten (16) gehören, mit denen die Ränder (17) der öffnungen (10) der Einspannteile beim Verspannen der Einspannteile miteinander in Eingriff kommen.
10. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (1) aus einem formbaren Werkstoff geformt ist und einen Luftförderabschnitt (11) und einen Fußabschnitt (12) aufweist, und daß der Fußabschnitt mit einem Ansatz (13) versehen ist, der sich längs der Achse des Flügels erstreckt und um diese Achse drehbar ist, um vor dem Verspannen der Einspannteile (2) miteinander das Wählen einer bestimmten der verschiedenen möglichen Winkelstellungen des Flügels zu ermöglichen.
11. Ventilator nach Anspruch 1C, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftförderabschnitt (11) jedes Flügels (1) einen Querschnitt in Form eines Tragflügelprofils hat, daß der Anfangspunkt des Bereichs, innerhalb dessen die Winkelstellung jedes Flügels 7.^rählbar ist, so angeordnet ist, daß er einen kleinen Anstellwinkel des Luftförderabschnitts gegenüber seiner Bewegungsbahn bestimmt, und daß sich der Anstellv/inkel beim Wählen aufeinander folgender Stellungen innerhalb des verfügbaren Bereichs jeweils um gleich große Winkelbeträge vergrößert.
12. Ventilator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Traflügelprofil jedes Flügels (1) unsymmetrisch ist, und daß die Unterseite (18) des Tragflügelprofils im wesentlichen eben ist.

13· Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (1) ein zweites Formelement (13) aufv/eist, und daß die Linspannteile (2) mit zweiten, dazu passenden Formelementen (7) versehen sind, die geeignet sind, mit den zweiten Eormelementen der Flügel

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zusammenzuarbeiten, um Jede Bewegung der Flügel gegenüber den Einspannteilen nach dem gegenseitigen Verspannen derselben zu verhindern.

14·. Ventilator nach- Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Einspannteile (2) aus einem allgemein plattenförmigen Material hergestellt und so geformt sind, daß sie die ersten Formeleinente (17) und die zweiten Formelemente (7) aufweisen und mit damit zusammenhängenden Befestigungseinrichtungen (9) versehen sind, die es ermöglichen, die Einspannteile miteinander zu verspannen und in ihrer relativen Lage zu halten.

15· Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, die Nabe bildenden Einspannteile (2) die gleiche Form haben.

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