DE2537834A1 - Laufrad und verfahren zur herstellung eines solchen - Google Patents

Description

(Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung Serial No. 502 097 vom 30. August 1974 in Anspruch genommen.)

(Zusatzanmeldung zur gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung Akt.-Z. )

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für Gebläse oder Lüfter der in der Patentschrift des gleichen

Anmelders (gleichzeitig eingereichte deutsche Patentanmeldung mit dem Titel "Laufrad, insbesondere für Querstromgebläse, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Laufrads", Akt.-Z. ) beschriebenen Ausführung, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Laufrads.

Wie in der genannten Patentschrift offenbart, werden bestimmte Maßnahmen zur sicheren Befestigung der vom Umfang einer Ronde her mit einer Schmalkante voran in vom Rand der Ronde nach innen verlaufende Öffnungen eingesetzten Laufrad- oder Lüfterschaufeln vorgesehen. Die durch diese Maßnahmen erzielte Befestigung der Laufradschaufeln bewirkt normalerweise eine einwandfreie starre Befestigung der Laufradschaufeln in ihren Verbindungsbereichen mit den Ronden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei schnelldrehenden Laufrädern großen Durchmessers

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der Rondenumfang hohen Beanspruchungen ausgesetzt und es schwierig ist, in diesem Laufradbereich eine zufriedenstellende Festigkeit zu erzielen, da die in Richtung der Laufradschaufeln verformten und die Befestigung bildenden Rondenumfangsbereiche voll und ganz die an den Laufradschaufeln angreifenden Zentrifugalkräfte aufnehmen und verhindern müssen, daß sich die Laufradschaufeln lockern. Aus diesem Grunde muß bei zusammengebautem Laufrad verhindert werden, daß die verformten Umfangsrandabschnitte aufgrund der an diesen angreifenden Kräfte nachgeben und sich nach außen verbiegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das in der vorgenannten Patentschrift beschriebene Laufrad in der Weise zu verbessern, daß die hier beschriebenen Probleme vermieden werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird das Laufrad erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß im äußeren Bereich jeder Öffnung in Nähe der Mündung auf der dem Vorsprung gegenüberliegenden Seite der öffnung eine Aussparung von größerer Breite als der Breite der Mündung und des sich nach innen hin anschließenden, zur Aufnahme eines Abschnitts der Laufradschaufel dienenden Bereichs der öffnung ausgebildet und ein Teil des Vorsprungs über den außenliegenden Schaufelrand des Laufradschatifelabschnitts in die Aussparung hinein verformbar ist.

Das Laufrad weist wenigstens eine Ronde und mehrere in die öffnung derselben eingesetzte Laufradschaufeln auf, wobei entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der außenliegende Rand jeder Laufradschaufel sich innenseitig von der Aussparung befindet, und jede Laufradschaufel vermittels eines in die Aussparung eingepaßten Einsatzes gesichert ist, der aus einem Teil der Ronde von der der Aussparung gegenüberliegenden Seite der öffnung bestellt.

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Entsprechend dem weiterhin vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines Laufrads wird der Umfang der Laufradronde nach Einsetzen der Laufradschaufeln in die öffnungen derart walzverformt, daß zunächst die Vorsprünge an den Rändern in die Aussparung hineingedrückt werden, und durch weitere Walzverformung der Rondenumfang auf der mit der Aussparung versehenen Seite der öffnung zusammengedrückt, nach innen gegen den Einsatz angedrückt und der letztere gegen die Laufradschaufel gedrückt wird.

Der Erfindungsgegenstand wird im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispxels näher erläutert, in welcher

Fig. 1 eine geschnittene Stirnansicht eines Teils

eines erfindungsgemäß ausgebildeten Laufrads mit zwei Laufradschaufeln, von denen die eine im Zustand während des Zusammenbaus, und die andere im fertigen Zustand des Laufrads dargestellt ist, und

Fig. 2 eine dem linken Teil der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der Laufradronde ist.

In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 die Ronde eines Lüfter- oder Gebläselaufrads einer insbesondere für Querstromgebläse geeigneten Ausführung bezeichnet. Das Laufrad kann beispielsweise entsprechend den Patenten und (deutsche Patentanmeldung Akt.-Z.

P 23 17 083.4 bzw. gleichzeitig eingereichte deutsche Patentanmeldung mit dem Titel "Laufrad, insbesondere für Querstromgebläse, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Laufrads", Akt.-Z. ) desselben Anmelders ausgebildet sein. Die Ronde wird vorzugsweise durch Stanzen aus Metallblech hergestellt und erhält dabei eine im wesentlichen kreisförmige Formgebung mit zur Laufraddrehachse konzentrischen, kreisbogenförmigen Umfangsrandabschnitten 2. Jedes

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Laufrad weist eine oder mehrere radial ausgerichtete Ronden auf. In jeder Ronde 1 sind in gleichen gegenseitigen Abständen um den Umfang herum mehrere zum Umfang hin offene öffnungen 3 ausgebildet, welche in Verbindung mit den Umfangsrandabschnitten 2 Mündungen 4 bilden. Die öffnungen 3 erstrecken sich von ihrer Mündung 4 nach innen zu einem innenliegenden Bodenrand 5 unter einem von dem jeweiligen Einsatzzweck abhängigen Winkel, jedoch normalerweise schräg zum Umfangsrand im Mündungsbereich, so daß die öffnungen auf einer Seite 6 einen spitzen Winkel, und auf der gegenüberliegenden Seite 7 der öffnung einen stumpfen Winkel mit dem Umfangsrand einschließen. Durch die öffnungen wird die Lage der Laufradschaufeln 8 vorgegeben, da diese in die öffnungen eingesetzt und in diesen befestigt werden.

Auf einer Seite jeder öffnung und vorzugsweise der den spitzen Winkel einschließenden Seite 6 ist der hier mit 9 bezeichnete Umfangsrand in einem im Vergleich zu dem Umfangsrandabschnitt 2 kurzen Bereich radial nach außen versetzt und bildet einen der Mündung 4 benachbarten Vorsprung 10. Entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Vorsprung 10 einen geraden Rand 11 auf, der in gleicher oder nahezu gleicher Richtung wie die öffnung 3 verläuft und beispielsweise entsprechend der Darstellung in gerader Linie in den auf der gleichen Seite 6 befindlichen Rand 12 der öffnung übergeht. Die Ronde 1 weist damit ein etwa kreissägeblattartiges Profil mit mehr oder weniger spitzwinkligen äußeren Ecken 13 auf, durch, welche das zunächst kreisförmige Profil der Ronde unterbrochen ist.

Auf der anderen und vorzugsweise der den stumpfen Winkel einschließenden Seite 7 der öffnungen wird beim Stanzen der Ronde erfindungsgemäß eine Aussparung 14 ausgebildet, die sich unmittelbar innerhalb jeder Mündung 4 und gegenüber dem Vorsprung 10 befindet. Entsprechend der Ausführungsform von Fig. 1 ist die Aussparung 14 durch einen von dem benach-

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harten Umfangsrandabschnitt 2 schräg nach innen verlaufenden, zum Rand 12 der öffnung und von der Mündung 4 weg weisenden ersten Rand 15 und einen schräg zur Mündung nach außen weisenden und an einer scharfen Innenecke 17 auf den ersten Rand 15 treffenden zweiten Rand 16 begrenzt. Innenseitig schließt sich an den Rand 16 ein konvex gekrümmter Randabschnitt 18 an, der in den auf der Aussparungsseite befindlichen Seitenrand 19 der öffnung übergeht.

Die Laufradschaufeln 8 werden mit ihrer Schmalkante voran durch die Mündungen 4 hindurch in vorbestimmte Lage in den öffnungen 3 eingeschoben, in welcher die Laufradteile anschließend fest miteinander verbunden werden. Die Lage der Laufradschaufeln 8 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch den Eingriff der konkaven Seite der Schaufel mit dem innenseitig von der Aussparung 14 befindlichen Randabschnitt 18 und durch den Eingriff des Schaufelinnenrands mit dem innenliegenden Bodenöffnungsrand 5 vorgegeben (siehe untere Schaufel in Fig. 1). Die Schaufelverbindung kann entsprechend dem Patent (Patentanmeldung Akt.-Z. P 23 17 083.4) vermittels einer Sicke oder einer Einkerbung in der Schaufel erfolgen, durch welche eine sich quer zur Schaufellängsricntung ganz oder teilweise über die Breite des Schaufelprofils erstreckende Rückwand 20 ausgebildet ist, die zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Rändern 12 und 19 jeder öffnung 3 eingepaßt ist und außerdem schräg verlaufende, zueinander parallele und an die Rückwände 20 anschließende Seitenwände 21 aufweist, welche bei in die öffnung eingesetzter Schaufel die Ränder und die angrenzenden Rondenseiten umgreifen und somit die Schaufel gegen Axialverstellung in bezug auf die Ronde sichern. Die Schaufelverbindung braucht jedoch nicht aus geradlinigschlitzförmigen öffnungen in Verbindung mit praktisch ebenen Rückwänden zu bestehen, sondern kann auch entsprechend dem Patent (gleichzeitig eingereichte

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deutsche Patentanmeldung rait dem Titel "Laufrad, insbesondere für Querstromgebläse, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Laufrads", Akt.-Z. ) anderweitig

beschaffen sein. Die Erfindung ist anwendbar auf sämtliche Ausfuhrungsformen, bei denen die Laufradschaufel mit einer Schmalseite voran in die entsprechende Rondenöffnung eingeführt und zumindest während des Laufradzusammenbaus in Axialrichtung in diesem gesichert oder gehalten wird.

Durch die anschließenden Verfahrensschritte bei der Herstellung des Laufrads werden die Laufradschaufeln in Radialrichtung gesichert und einwandfrei gehalten, indem das im Hauptpatent beschriebene Verfahren wie folgt verbessert wird:

Nach Zusammenbau der Ronden und Laufradschaufeln in der im unteren Teil von Fig. 1 dargestellten Lage wird auf die Umfangsrandabschnitte der Ronden eine Druckkraft vermittels einer oder mehrerer Walzen 22 ausgeübt, welche sich bei umlaufendem Laufrad in Radialrichtung zu dessen Mitte hin verstellen lassen, wobei die Druckkräfte in Pfeilrichtung 23, d.h. von der den spitzen Winkel einschließenden und mit dem Vorsprung 10 versehenen Seite zu der den stumpfen Winkel einschließenden und die Aussparung 14 aufweisenden Seite hin ausgeübt werden. Zu Beginn des Walzvorgangs werden die Druckkräfte lediglich zur Einwirkung auf die äußersten Umfangsrandabschnitte 9 gebracht, wodurch die Ronden im Bereich der Vorsprünge 10 nach vorn und innen über die Mündung 4 der öffnung 3 hinweg verformt werden, wobei der verformte Werkstoff am schrägen Rand 15 vorbei in die Mündung hineingedrückt wird und nach und nach die ganze öffnung 3 und die Aussparung 14 ausfüllt. Bei kontinuierlichem Walzen wird außerdem der keilförmige Schlitz zwischen der konvexen Außenseite der Laufradschaufel 8 und dem Seitenrand 12 zugesetzt, wobei der äußere Abschnitt zur Anlage gegen den konvex gekrümmten Randabschnitt 18 gebracht wird. Der Vorsprung wird so lange verformt, bis die äußere Ecke 13 an dem außen-

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liegenden Schaufelrand 24 vorbei in den Bereich der Innenecke 17 gelangt und somit der Vorsprung in einen Einsatz übergeführt worden ist, der (wie im oberen Teil von Fig. 1 dargestellt) die Aussparung wenigstens bis zur Stelle, an der sich zuvor die Mündung 4 befand, praktisch ganz ausfüllt.

Bei weiterer Walzverformung wirkt oder wirken die eine Walze bzw. die mehreren Walzen auf den ganzen Rondenumfang einschließlich der .unmittelbar hinter den öffnungen 3 befindlichen Ümfangsrandabschnitte 2 ein, wodurch der Umfang noch weiter zusammengedrückt wird. Dadurch wird der Einsatz 25 durch den radial außerhalb der Aussparung befindlichen Umfangsrandabschnitt fest nach innen gedrückt, so daß die Schaufel vermittels der durch den Einsatz übertragenen Kräfte noch stärker nach innen beaufschlagt ist. Dabei wird entlang dem Rand 15 eine aufgrund des sehr hohen Flächendrucks zwischen den sich gegenüberliegenden Randabschnitten nahezu unsichtbare Naht erhalten. Wenn die Walze 22 ein U-förmiges Profil aufweist, kann der Rondenumfang in an sich bekannter Weise in der abschließenden Phase des Walzvorgangs zu einem Umfangswulst 26 verformt werden, welcher die hergestellte Verbindung noch weiter verstärkt. Der Einsatz 25 wird dabei wie bei 27 im oberen Teil von Fig. 1 dargestellt durch zur Seite 7 gehörenden Werkstoff des Umfangsrandabschnitts überlagert und "verriegelt".

Die in Fig. 2 dargestellte weitere Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen lediglich in der anfänglichen Formgebung von Aussparung 14 und Vorsprung 10. Der letztere ist in seinem äußeren Abschnitt 28 abgerundet und bildet anstelle der spitzwinkligen äußeren Ecke 13 von Fig. 1 eine Nase, und die Aussparung 14 ist vom Rand 15 an entsprechend abgerundet, wodurch gewährleistet ist, daß der Nasenabschnitt 28 bei Ausbildung des Einsatzes den Raum zwischen dem Rand 15 der Aussparung und dem außenliegen-

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den Schaufelränd 24 voll ausfüllt. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Rand 15 in bezug auf die Richtung der öffnung 3 geneigt angeordnet, so daß die Einsätze und damit auch die Laufradschaufeln aufgrund der im Betrieb an diesen angreifenden Zentrifugalkräfte keine Radialverlagerung ausführen können.

Da jeder Vorsprung 10 nach Verformung durch Eingriff mit einem anderen Abschnitt der Ronde einwandfrei gehalten ist, sind die Laufradschaufeln bei dem erfindungBgemässen Laufrad außergewöhnlich fest in den Rondenscheiben verankert. Außerdem wird durch die gegenseitige Verbindung der Rondenumfangsabschnitte auf beiden Seiten der Schaufeln eine bisher nicht erzielbar hohe Laufradöteifigkeit erhalten.

Oben ist ausgeführt, daß die Schaufelverbindung vermittels einer Sicke oder einer Einkerbung der Schaufel erfolgen kann, durch welche eine sich quer zur Schaufellängsrichtung ganz oder teilweise über die Breite des Schaufelprofils erstreckende Rückwand ausgebildet ist, die zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Rändern jeder öffnung eingepasst ist. Die Einkerbungen brauchen jedoch nicht die Form einer einzigen, durchgehenden Wand aufzuweisen, und das gleiche Ergebnis läßt sich auch mit einer Einkerbung mit mehreren, in Höhenrichtung in gegenseitigen Abständen zueinander parallel angeordneten Rückwände lementen erzielen. Zu diesem %\fe ck kann die Rückwand beispielsweise mit einem hutartigen Profil versehen werden, das aus einem in der Mitte des Schaufelprofils befindlichen und von der konvexen Seite her eingedrückten "Hutdeckelabschnitt" mit auf beiden Seiten angrenzenden schrägen Wandabschnitten besteht, die in parallel zum "Hutdeckelabschnitt" verlaufende und von der konvexen Seite her gesehen niedrigere Handabschnitte übergehen. Die Unterseiten der Randabschnitte werden natürlich zur Anlage gegen die eine Seite der Rondenöffmingen, nämlich den Rand 19, gebracht, während die Oberseite des "Hutdeckelabschnitts" gegen den anderen Öffnungsrand 12 anliegt, so daß die öffnungen eine grössere und gegenüber der Ausführungsform von Fig. 1 etwa doppelte Breite aufweisen können.

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Claims (5)

1. Patentansprüche :

   1ΛLaufrad, insbesondere für Querstromgebläse, mit einer oder — mehreren, zur Drehachse konzentrischen, im Profil kreisförmigen und in Radialrichtung des Laufrads ausgerichteten Ronden, die auf ihrem Umfang mehrere in gleichen gegenseitigen Abständen ausgebildete öffnungen zur Aufnahme jeweils einer parallel zur Drehachse durch die Ronde hindurchgreifenden Laufradschaufel aufweisen, wobei die Öffnungen vom Rand der Ronde nach innen verlaufen und eine Formgebung aufweisen, derart, daß jede Laufradschaufel vom Umfang der Ronde her in etwa Radialrichtung der Ronde mit einer Schmalkante voran in die entsprechende öffnungbis in eine Lage, in der sie sich ganz innerhalb des Umfangs der Ronde befindet, einführbar und in dieser Lage feststellbar ist, wobei gemäss Patent (deutsche Patentanmeldung ) an einer Seite jeder Öffnung

   der Umfangsrand nach aussen versetzt ist und einen über das Rondenprofil vorstehenden Vorsprung bildet, der nach Einsetzen der Laufradschaufel verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im äusseren Bereich jeder Öffnung (3) in Nähe der Mündung (4·) auf der dem Vorsprung (10) gegenüberliegenden Seite (7) der öffnung eine Aussparung (I²I-) von grösserer Breite als der Breite der Mündung und des sich nach innen hin anschliessenden, zur Aufnahme eines Abschnitts (20) der Laufradschaufel (8) dienenden Bereichs der öffnung (3) ausgebildet und ein Teil des Vorsprungs (10) über den außenliegenden Schaufelrand (24·) des Laufradschaufelabschnitts in die Aussparung verformbar ist.
2. 2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (14·) durch einen von dem Umfang der Ronde (1) schräg nach innen verlaufenden, zur Innenseite der öffnung (3) weisenden ersten Rand (15) und einen an diesen

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   anschliessenden, schräg zur Mündung (4) nach außen weisenden und über einen konvex gekrümmten Randabschnitt (18) mit dem Rand (19) im innenliegenden Bereich der Öffnung (3) verbundenen zweiten Rand (16) begrenzt ist.
3. 3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine Ronde (l) und mehrere in die Öffnungen (3) derselben eingesetzte Laufradschaufeln

   (8) aufweist, deren außenliegender Rand (24) sich innenseitig von der Aussparung (14) befindet, und jede Laufradschaufel (8) vermittels eines in die Aussparung (14) eingepassten Einsatzes (25) gesichert ist, der aus einem Teil der Ronde (l) von der der Aussparung gegenüberliegenden Seite (6) der Öffnung (3) besteht.
4. 4. Laufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konvex gekrümmte Abschnitt (18) des zweiten Öffnungsrandes (16) als Auflager für den außenliegenden Teil der konkaven Seite der Laufradschaufel (8) ausgebildet ist, der übrige Teil des zweiten Randes (16) und der außenliegende Rand (24) der Laufradschaufel (8) gegen den Einsatz (25) anliegen, und der letztere im radial äusseren Aussparungsbereich fest mit dem Umfang (2) der Ronde (l) auf der die Aussparung aufweisenden Seite (7) der Öffnung (3) in Eingriff steht.
5. 5. Verfahren zur Herstellung eines Laufrads nach Anspruch 3 oder 4_t dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Laufradronde (1) nach Einsetzen der Laufradschaufeln (8) in die Öffnungen (3) derart walzverformt wird, daß zunächst die Vorsprünge (10) an den Ronden in die Aussparung (14) hineingedrückt werden, und durch weitere Walζverformung der Rondenumfang (2) auf der mit der Aussparung versehenen Seite (7) der Öffnung (3) zusammengedrückt, nach innen gegen den Einsatz (25) angedrückt und der letztere gegen die Laufradschaufel (8) gedrückt wird. 6098 3 0/0213