DE2609006B2 - Aus faserverstärktem Kunststoff gegossener, hohler Ventilatorflügel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aus faserverstärktem Kunststoff gegossenen, hohlen VentilatorflügeL

Für die Herstellung von derartigen Ventilatorflügeln aus Glasfaser verstärktem Kunststoff ist es wichtig, daß der Ventilatorflügel einen möglichst hohen Glasanteil hat um den tsim Betrieb auftretenden Zentrifugal-Kräften gut widerstehen 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. h. den Glasfasern und dem Kunstharz wichtig, ebenfalls um die angestrebte hohe Belastbarkeit zu erreichen.

Ein eingangs genannter Ventilatorflügel ist beispielsweise mit der Druckschrift (Kunststoffe), Band 51,1961, Heft 5, Seite 295, bekanntgeworden.

Es handelt sich hierbei jedoch um ein zweistückig, zusammengeklebtes Teil, "nsbes. jei Großventilatoren wurde beobachtet, daß dieso wegen den im Betrieb an den Trennungsflächen auftretend* ι Trennungsspannungen den auftretenden, hohen Belastungen nicht immer gewachsen sind.

Mit der US-PS 24 84 141 ist ein weiterer Ventilatorflügel bekanntgeworden, bei dem nur der Kern einstückig hergestellt ist, die einstückige Schale ist dagegen zweistückig laminiert aufgebaut. Deshalb ist die Lebensdauer aufgrund der zwischen Schale und Kern auftretenden Trennungsspannungen begrenzt. Mit der FR-PS 21 65 274 ist ein Ventilatorflügel bekanntgeworden, bei dem Armierungsteile eingelegt sind. Hier besteht die Gefahr der Ablösung der eingelegten Armierungsteile während des Betriebes.

Bei der US-PS 38 92 612 sind in den Ventilatorflügel Schichten eingelegt, die getrennte Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, die zu Trennungsspannungen führen, und eine hohe Lebensdauer verhindern. Der dort gezeigte Ventilatorflügel wird als Kompressorschaufel verwendet, bei dem ohnehin eine hohe Lebensdauer nicht notwendig ist, weil solche Kompressorschaufeln routinemäßig nach einer bestimmten Betriebsdauer ausgewechselt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Veintilatorflügel der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Trennungsspannungen zwischen zweistückigen Teilen auf jeden Fall vermieden werden, und dadurch eine Verlängerung der Lebensdauer erzielt wird. Ferner soll die Einsetzbarkeit hinsichtlich der Temperaturfestigkeit im Vergleich zu geschäumten, einen Kern enthaltenden Ventilatorflügeln verbessert werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilatorf'Ugel aus einem einstöckigen,.mutlosen Teil besteht.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist also, daß mit der erfindungsgernlßen Ausbildung eine wesentlich längere Lebensdmjer erreicht wird, weil aufgrund der

einstockigen, nahtlosen Ausbildung des Ventilatorflügels ein zweistöckiges Teil mit den an den Trennungsflächen wirkenden Trennungsspannungen vermieden wird. Außerdem wird — wie bei der eingangs genannten Druckschrift — ein hohler Kern verwendet, mit dem Vorteil, daß das Gewicht des Ventflatorflügels -'ermindert werden kann.

Zur Herstellung des einstückigen, nahtlosen Ventilatorflügels wird das ansich bekannte Vakuum-Gießverfahren verwendet Dadurch kann eine sehr intensive Verbindung zwischen Glasfaser bzw. Armierung und Kunstharz erzielt werden. Desweiteren kann dadurch der größtmögliche Glasanteil im Werkstück untergebracht werden, bis etwa 80 Gewichtsteile Glas. Der hohe Glasfaseranteil bringt einen minimalen Materialaufwand in den Wandstärken des Werkstückes und läßt andererseits maximale Festigkeitswerte zu. Dem Werkstück können damit sehr hohe Zugbeanspruchungen durch Zentrifugalkräfte zugemutet werden. Es bleibt dabei formstabil und es 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 der erfindungsgemäßen Ausbildung des Ventilatorflügels wird ein relativ leichtes Flügelblatt hergestellt, das aus einem einzigen Stück besteht, so daß es eine sehr hohe Standfestigkeit und Lebensdauer hat.

Insbes. ist es wichtig, daß die Flügelanströmkante des Ventilatorflügels im Vergleich zu den bekannten, zweiteiligen Flügelblättern, die an dieser Kante zusammengeleimt werden, und dadurch aufplatzen, eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer hat. Zusätzlich kann die Anströmkante des Ventilatoi flügels armiert werden, beispielsweise durch Hinterlegung einer zusätzlichen Glasfasermatte.

Im folgenden wird die Erfindung von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventilatorflügel,

F i g. 2 eine Ansicht eines dabei verwendeten Wachskernes,

F i g. 3 perspektivisch eine Ansicht des Ventilatorflügels.

F i g. 1 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 Flügelanströmkante 23 wird einstückig hergestellt und kann durch eine hinterlegte Glasfasermatte 24 verstärkt sein.

F i g. 3 zeigt das fertige Teil, nämlich einen Ventilatorflügel 25, dessen Nabe 26 an ihrem Ende den Befestigungsring 20 trägt. Der profilierte Wachskern 18 (Fig.2) wurde mit Glasfasergewebe oder Glasfasermatten und Rowingsträngen umwickelt. Die Glasfaserstränge oder Rowings 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 gehaltenen, der Holm steckt in einer Bohrung. Der Befestigungsring 20 wird mittels Spannringen an der Nabe 19 festgehalten. Dadurch wird erreicht, daß die Zentrifugalkräfte im Anschlußflansch richtig aufgenommen werden. Im übrigen wird der Wachskern 18 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 ι ο 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 verbesseit, da das Kunstharz unter dem Temperatureinfluß völlig aushärtet und seine beste mechanische Festigkeit erhält

Sofern eine Längsrippe 22 gem. F i g. 1 eingebaut sein soll, muß der Wachskern 18 entsprechend ausgestaltet sein. Eine derartige Verrippung bringt eine optimale mechanische Festigkeit, Von großer Bedeutung ist es dabei, daß 4as ganze Werkstück einschließlich Verstärkungsrippen aus einem homogenen Teil aus Glasfaser verstärkten! Kunststoff gefertigt ist, d. h, es sind keine weiteren metallischen Einlagen zur Herstellung solcher Verrippungpn notwendig. Die Verrippung (Längsrippe 22) soll sich von starken Dimensionen auf der Flanschseite beginnend zur Flügelspitze hin konisch verjüngen.

Mittels dies Befestigungsringes 20 kann man die Rowingsstriinge oder Glasfasern besser einlegen und positionieren. Der Befestigungsring kann aber auch entfallen.

Die Herstellung eines Wachskernes als Vorformling ist wirtschaftlicher und billiger als die Herstellung eines geschäumten Kernes. Außerdem ändert ein geschäumter Kern während des Gießvorganges seine Oberfläche, so daß das gegossene Werkstück Lunkerbüdung, Blasen und ähnliches aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Aus faserverstärktem Kunststoff gegossener, hohler Ventilatprflügel, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilatorflügel aus einem einstockigen, nahtlosen Teil besteht-

   2, Ventflatorflügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsrippen (22) einstückig mit dem VentilatorflOgel (25) sind.

   3, Ventilatorflügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmkante (23) des Ventilator!lügeis (25) armiert ist