DE2443726A1

DE2443726A1 - Verfahren zur herstellung von ventilatorfluegeln

Info

Publication number: DE2443726A1
Application number: DE19742443726
Authority: DE
Inventors: Karl Frank
Original assignee: Mueller & Co Helios App
Current assignee: Mueller & Co Helios App
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1974-09-12
Publication date: 1976-03-25

Description

Verfahren zur Herstellung von Ventilatorflügeln Verfahren zur Herstellung von Ventilatorflügeln mit arnierten Harzflächen, wobei ein Kern mit Arnierungsmitteln umwickelt wird und der so entstandene umwickelte Kern in eine Form eingelegt wird, worauf flüssiges Kunstharzgemisch unter Wirkung einer Druckdifferenz in den Formhohlraum gegeben wird, das die Arnierung tränkt, worauf nach dem Aushärten des Kunstharzes der Ventilatorflügel aus der Form genommen wird.
Ein derartiges Verfahren ist durch die DL-TS 100 058 bekannt geworden. Dort wird das Kunstharzgemisch unter der Wirkung von Überdruck aus einem Vorratsgefäß in den Formhohlraum eingebracht.
Für die Herstellung von derartigen Véntilatorflügel aus Glasfaser verstärktem Kunststoff ist es #wichtig, daß der Ventilatorflügel einen möglichst hohen Glasteil hat, um den beim Betrieb auftretenden zentrifugal Kräften gut wiederstehen zu können. Dies gilt insbesondere für Flügel von Großventilatoren mit Durchmessern beispielsweise zwischen 1 und 10 m. Außerdem ist eine sehr intensive Verbindung zwischen der Armierung, d.h0den Glasfasern und dem Kunstharz #wichtig, ebenfalls um die angestrebete hohe Belastbarkeit zu erreichen.
Bei dem genannten Fobkantenverfahren läßt sich jedoch die insbesondere für Großventilatoren notwendige Belastbarkeit nicht optimal erreichen, weil wagen des einbringens des flüssigen Kunstharzgemisches unter Überdruck in die Hohlform nicht vollständig dafür gesorgt werden kann, daß Gaseinschlüsse in der Hohlform und der Armierung entfernt werden. Derartige Gaseinschlüsse schwächen aber den Querschnitt des betreffenden Ventilatorflügels und setzen damit seine Belastbarkeit herab.
Dieser Nachteil wird noch dadurch verstärkt, daß bei dem bekannten Verfahren ein vorgeschäumter Kunststoffkern verwendet wird, der somit notwendigerweise in hohem Maße Gaseinschlüsse enthält.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, Ihr liegt die Aufm gabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Ventilatorflügeln vorzuschlagen, mit dem hochbelastbare Ventilatorflügel wirtschaftlich herstellbar sind, Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharzgemisch mittels Unterdruck in den Formhohlraum eingebracht wird, Dadurch kann eine sehr intensive Verbindung zwischen Glasfaser bzw. Armierung und Kunstharz erzielt werden. Des weiteren kann dadurch der größtmögliche Glasanteil im Werkstück untergebracht werden bis etwa 80 Gewichtsteile Glas. Beim geschilderten Fobkantenverfahren werden vergleichsweise nur etwa 20 bis 30 # Glasfasergewichtsanteile erreicht. Der hohe Glasfaseranteil bringt einen minimalen Materialaufwand in den Wandstärken des Werkstückes und läßt andererseits maximale Festigungswerte erreichen. Je höher der Glasanteil ist, desto höher ist nämlich die mechanische Festigkeit. Dem Werkstück können damit sehr hohe Zugbeanspruchungen durch Zentrifugalkräfte zugemutet werden. Es bleibt dabei formstabil und besteht keine Bruchgefahr. Danach hergestellte Ventilatorflügel verbinden also ein sehr geringes Gewicht mit hoher mechanischer Festigkeit. Die Flügelblätter laufen mit einer Geschwindigkeit bis 100 m pro Sekunde und mehr um. Die auftretenden Zentrifugalkräfte sind umso größer, je mehr Masse vorhanden ist. Mit dem geschilderten Verfahren wird ein relativ sehr leichtes Flügelblatt hergestellt, daß gleichzeitig aus einem Stück besteht, sodaß eine sehr hohe Standfestigkeit und Lebensdauer hat.
Insbesondere ist es wichtig, daß die Luftanströmkannte des Flügels im Vergleich zu den bekannten zweiteiligen Flügelblättern, die an dieser Kante zusammengeleimt werden, eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer hat.
Hierzu wird es bevorzugt, wenn die Anströmkante des Ventilatroflügels einstückig gegossen und zusätzlich armiert wird, beispielsweise durch Hinterlegung einer zusätzlichen Glasfasermatte.
Eine wichtige Ausgestaltung des Gegenstands der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Kern ein unter Einwirkung von Wärme schmelzbarer Kern, beispielsweise ein Wachskern, verwendet wird. Dieser Wachskern kann ohne Lufteinschlüsse hergestellt werden, wodurch wegen der erwähnten Beziehungen die Festigkeit des danach hergestellten Ventilatorflügels weiterhin erhöht wird. Ein Ventilatorflügel erhöht auf Festigkeit kann wiederum eine geringe Wandstärke haben und damit kleineren Zentrifugalkräften ausgesetzt sein.
Weil der Wachskern nach dem aushärten des Kunstharzgemisches ausgeschmolzen wird, wird dadurch das Gewicht des fertigen Ventilatorflügels weiterhin beträchtlich verringert.
Die Erfindung wird im folgenden ernannt eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt: Schematisch einen Schnitt durch eine Anlage zur Herstellung von Ventilatorflügeln Fig. 2 einen Querschnitt durch einen nach dem Verfahren hergestellten Ventilator flügel Fig. 3 eine Ansicht eines dabei verwendeten Wachskernes Fig. 4 perspektivisch eine Ansicht eines Ventilatorflügels.
Fig. 1 zeigt eine Vakuumdichte Gießkammer 1, in der mehrere Hohlformen 2 untergebracht werden können. In die Gießkammer 1 mündet eine Leitung 3 mit einem Ventil 42 deren anderes Ende mit einer Vakuumpumpe verbunden werden kann. Von der Leitung 3 zeigt weitere Leitung 5 mit einem weiteren Ventil 6 ab.
In die Leitung 5 ist außerdem ein Manometer 7 eingesetzt.
Mit der Leitung 5 ist eine Mischkammer 8 verbunden, in die von einem Getriebemotor 9 angetriebener Rührflügel 10 eingesetzt ist. Im konischen Auslaßende 11 der Mischkammer 8 befindet sich ein Gießventil 12.
In der Mischkammer 8 befindliches Kunstharzgemisch gelangt bei öffnen des Ventils 12 über ein Rohr 13 in die Eingußöffnung 14 der Hohlform 2.
Die Hohlform 2 ist zweiteilig aufgebaut. An die Eingußöffnung 14 schließt sich ein Eingußkanal 15 an, der in die Unterseite des Hohlraumes 16 der Hohlform 2 einmündet~ Die beiden Hälften der Hohlform 2 sind durch eine ringsum laufende Dichtschnur 17 abgedichtet.
Vor dem Eingießen des Kunstharzes in den Hohlraum 16 wird ein entsprechend profilierter Wachskern 18 ( vergleiche Fig.3) hergestellt, der als Vorformling in seinen Dimensionen um einige Millimeter kleiner ist, als der später fertige Flügel.
Das Differenzmaß wird mit Glas bzw. Harz ausgefüllt. Hierzu wird der Wachskern 18 in ansich bekannter Weise mit Glasfaser bewickelt. Dieses Teil, eventuell mit einem an der Narbe 19 (vergleiche Fig. 4) eingelegten Befestigungsring 20 aus Metall wird in den Hohlraum 16 eingesetzt. Anschließend wird die Gießkammer 1 über die Leitung 3 evakuiert, wobei das Ventil 4 geöffnet ist. Da in der Zwischenzeit verflüssigte Kunstharzgemisch 8 wird dann durch öffnen des Gießventils 12 und gegebenenfalls des Ventils 6 über die Eingußöffnung 14 und den Eingußkanal 15 in den Hohlraum 16 gebracht, wo es die Armierung, das heißt die Glasfasern, intensiv drängt. Dabei steigt das Kunstharzgemisch von der unten vorgesehenen Holmseite des Flügels zur Flügelblattspitze nach oben. Nach dem Aushärten des Gemisches sind alle Glasfaserteile intensiv getränkt.
Als Harzgemisch wird ein Gemisch aus Kunstharz, Härter und Beschleuniger verwendet. Vor dem Vergießen wird diese Mischung aufbereitet und entgast. Damit wird verhindert, daß Gaseinschlüsse in die Hohlräume der Form kommen.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein derartiges Flügelprofil. Es ist ersichtlich, daß eine Außenhaut 21 aus intensiv getränkter Glasfaser hergestellt wird. Gegebenenfalls wird das Profil durch einen Doppel-T-Träger der ebenfalls aus mit Kunstharz intensiv getränkter Glasfaser besteht, hergestellt. Die Flügelanstromkante 23 wird einstückig hergestellt und kann durch eine hinterlegte Glasfasermatte 24 verstärkt sein.
Fig. 4 zeigt das fertige Teil nämlich einen Ventilatorflügel 25, dessen Nabe 26 an ihrem Ende den Befestigungsring 20 trägt0 Der Vorformling 18 wurde mit Glasfasergewebe oder Glasfasermatten und Rohwingsträngen umwickelt.
Die Glasfaserstränge oder Rohwings werden parallel zur Hauptlastrichtung eingelegt, d.h. vom Befestigungsholm über den Anschlußflansch in Richtung Blattebene bis zur Flügelspitze. Das einzelne Flügelblatt selbst wird dabei an seiner Nabe gehalten, d.h. der Holm steckt in einer Bohrung. Der Befestigungsflansch wird mittels Spannringen an der Nabe festgehalten. Dadurch wird erreicht, daß die Zentrifugalkräfte im Anschlußflansch richtig aufgenommen werden. Im übrigen wird der Vorformling rundum mit diesen Glasfaserteilen umwickelt. Dadurch wird rundum in den beiden Deckblattschichten und an den Flügelkanten sowie an der Luftströmkante eine hohe mechanische Festigkeit erreicht, sowie weiterhin die für die aerodynamische Wirkung notwendige Blattprofilierung und Blattverwindung.
Das anschließende Ausschmelzen des Wachskernes 18 erfolgt in einer Wärmekammer. Das geschmolzene Wachs tritt durch eine geeignete Öffnung aus. Bei diesem Vorgang wird das Flügelblatt qualitativ verbessert, da das Kunstharz unter dem Temperatureinfluß völlig aushärtet und seine beste mechanische Festigkeit erhält.
Sofern eine Län#gsrippe 22 eingebaut sein soll, muß der Vorformling 18 entsprechend ausgestaltet werden. Eine derartige Verrippung bringt eine optimale mechanische Festigkeit. Von großer Bedeutung ist es dabei, daß alle Teile aus Glasfaser verstärktem Kunststoff gefertigt sind, d.h, es sind keine weiteren metallischen Einlagen zur Herstellung solcher Verrippungen notwendig. Die Verrippung 22 soll sich in starken Dimension auf der Flanschseite beginnend zur Flügelspitze konisch verjüngen.
Mittels des Ringes 20 kann man die Rohwingsstränge oder Glasfasern besser einlegen und positionieren. Der Ring kann aber auch entfallen.
Die Herstellung eines Wachskerns als Vorformling ist wirtschaftlicher und billiger als die Herstellung eines geschäumten Kernes. Außerdem ändert ein geschäumter Kern während des Gießvorganges seine Oberfläche, sodaß das gegossene Werkstück Glunkerbildung, Blasen und ähnliches aufweist.
Das Verfahren nach der Erfindung kann mit Vorteil auch für die Herstellung anderer Werkstücke Verwendung finden, wobei diese Werkstücke bevorzugt Hohlräume haben, die vorher mit einem Wachskern gefüllt werden, der anschließend ausgeschmolzen wird.
Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Ventilatorflügeln mit armierten Harzflächen, wobei ein Kern mit Armierungsmitteln umwickelt wird und der so entstandene umwickelte Kern in eine Form eingelegt wird, worauf flüssiges Kunstharzgemisch unter Wirkung einer Druckdifferenz in den Formhohlraum gegeben wird, das die Armierung tränkt, worauf nach dem Aushärten des Kunstharzes der Ventilatorflügel aus der Form genommen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kunstharzgemisch mittels Unterdruck in den Formhohlraum (16) eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -r z e i c h n e t, daß als Kern unter Einwirkung von Wärme schmelzbare Kern (18) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anström-Kante (23) des Ventilatorflügels einstückig gegossen und zusätzlich armiert wird. Leerseite