DE2815986C3 - Kühlvorrichtung für Radialgebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kühlvorrichtung für Radialgebläse gemäß dem Oberbegriff vom Anspruch 1.

Eine Kühlvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist bereits aus der DE-PS 4 74 146 bekannt. Hierbei ist jedoch eine spannehmende Bearbeitung der Antriebswelle erforderlich, die zudem nicht der direkten Wärmeeinwirkung entzogen ist.

Sozialer Zweck der Erfindung ist es, normale Gebläse w) für den Einsatz in Extremfällen geeignet zu machen. Beispielsweise sind Gebläse von Klimatisierungseinrichtungen während der normalen Betriebszeit zum Fördern von Luft mit Raumtemperatur eingesetzt, während im Brandfalle jedoch Luft von erheblich &"> höherer Temperatur (etwa zwischen 300 und 500⁰C) gefördert werden muß. Obwohl dieser Extremfall möglichst überhaupt nicht eintreten sollte, muß gerade in diesem Sonderfalle die Kühlrichtung einwandfrei funktionieren. Normaltemperaturen können dagegen von richtig ausgelegten Lagern auch ohne Sendermaßnahmen beherrscht werden.

Ganz allgemein besteht bei Einrichtungen der hier betrachteten Art die durch die Erfindung zu beseitigende Gefahr, daß sich ständig offene Kanäle nach einiger Betriebszeit durch in der angesaugten Luft vorhandene Verunreinigungen zusetzen, so daß gerade im Brandfalle, wenn eine Kühlung der Antriebswelle besonders dringend ist, keine Kühlluft mehr befördert wird.

Aus diesem Grund war man bisher gezwungen, für solche Anwendungsfälle Hochtemperaturgebläse, die für industrielle Prozesse entwickelt worden waren, mit komplizierten, raumaufwendigen und teuren Kühleinrichtungen der verschiedensten Art anzuwenden.

Das Hauptproblem, wenn heißes Gas durch ein Radialgebläse strömt, besteht darin, daß das Gebläserad und dessen Nabe schnell erhitzt werden. Diese Hitze pflanzt sich dann durch die Gebläsewelle zu den Gebläselagern fort, und zwar in erster Linie zu dem Lager, das dem Gebläserad benachbart ist.

Wird das Lager derart durch die Welle erhitzt, so vermindert sich das Lagerspiel, wobei artunabhängig das Lager festläuft und somit eine weitere Rotation des Gebläses verhindert wird. Wurde hingegen das Lagerspiel größer als normgerecht gewählt, dann wird zunächst ein unmittelbares Festlaufen verhindert, jedoch werden im Verlauf der Zeit die Schmiermittel zerstört, was wiederum Lagerschäden als Folgen hat. Selbst wenn das Lager während einer gewissen Zeit ohne Schmiermittel betrieben werden könnte, so wird doch durch die Temperatureinwirkung die Tragfähigkeit des Lagers herabgesetzt und dadurch ebenfalls das Lager zerstört. Es ist somit gerade im Brandfalle zu verhindern, daß zu hohe Temperaturen das oder die Lager erreichen.

Eine verhältnismäßig einfache Lösung des genannten Problems ist zwar eine Sonderausführung des in der Z VDI Band 95, Nr. 2 vom 11. Januar 1953, Seite 55, Bild A bekannten Heißgaslüfters, wobei der Unterdruck im Laufradgehäuse zur Verstärkung der Kühlluftbewegung zur Kühlung der Lager herangezogen wird. Hierzu ist die Laufradnabenkappe mit ständig offenen Schlitzen versehen. Die bekannte Kühleinrichtung setzt jedoch eine verhältnismäßig lange hohle Antriebswelle voraus. Diese Lösung ist kostenaufwendig und läßt sich auch nachträglich nicht in vorhandene Anlagen noch einbauen. Ferner besteht die vorerwähnte Gefahr des Zusetzens ständig offener Kühlluftkanäle.

Demnach ist es Aufgabe der dem Patentanspruch 1 entnehmbaren Erfindung, die bekannten Kühlvorrichtungen für Radialgebläse insbesondere in der Richtung weiterzuentwickeln, daß man im Normalfalle jede Form von Nebenströmung vermeidet, jedoch sicherstellt, daß bei großer Temperatursteigerung Kühlkanäle freigegeben werden, so daß das Gebläse wenigstens noch eine Zeit lang weiterarbeiten kann, weil nunmehr die Welle und damit die Wellenlager gekühlt werden.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Lösung nicht wie die meisten anderen Kühleinrichtungen die Konstruktion der Gebläsewelle beeinflußt. Die Erfindung ist daher auch auf solche Fälle anwendbar, bei denen das Gebläserad auf der Welle eines Standardmotors angebracht ist. Besonders ausgebildete bzw. bemessene Lager werden nicht benötigt.

Die im Brandfalle sehr heißen Gase kommen überhaupt nicht in Berührung mit der Welle und es wird die um diese herum entstehende Wärme abgeleitet, bevor sie die Welle und über diese die Lager überhaupt erreichen kann. Somit ist sichergestellt, daß das Gebläse trotz hoher Wärme im Gebläsegehäuse wenigstens für eine gewisse Zeit in Betrieb bleiben kann.

Die kompakte Konstruktion kommt mit geringem Materialaufwand aus, und ist insbesondere auf Geblrse anwendbar, die nur unter außergewöhnlichen Betriebsbedingungen heiße Gase fördern.

Weiterhin ist beachtlich, daß tiefe !uftführende Bohrungen in der Antriebswelle nicht erforderlich sind. Abgesehen von der besonderen Anordnung der Luftkanäle allein in der die nicht mit einer Luftführung versehene und völlig geschützte Antriebswelle umfassenden Nabe sind die Kühlluftkanäle im Normalfall auf verschiedene Art und Weise verschlossen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert, in dieser zeigt

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Radialgcoläse mit einer ersten Ausführungsform der Kühlvorrichtung als Mittellängsschnitt,

F i g. 2 die eigentliche Nabenpartie gemäß F i g. 1 als vergrößerter Teilschnitt,

Fig.3 eine etwas abgeänderte Gestaltung der Nabenpartie analog F i g. 2,

Fig. 4 wieder eine andere Ausgestaltung der eigentlichen Nabe, geschnitten und

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Schnittlinie IX-IX in Fig. 4.

Die Erfindung bedient sich der Tatsache, daß beispielsweise in Abluftgebläsen im zentralen Bereich des Gebläserades gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck der Umgebung stets Unterdruck herrscht. F i g. 1 zeigt ein Gebläsegehäuse 1 mit Einlauf 2 und mit einem Radialgebläserad 3. Dieses wird von einer Gebläse-Welle 4 getragen und auch angetrieben. Die Welle ist ihrerseits von zwei Stützlagern 5 und 6 getragen und in diesen drehbar gelagert. Die beiden Lager können außerhalb des Gebläsegehäuses, wie in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt, oder zusammen mit dem einen Lager 5 beim Einlauf oder gegebenenfalls in anderer zweckmäßiger Weise angeordnet sein. Die Welle 4 ist auf eine an sich bekannte Weise mit Hilfe einer nicht dargestellten Kraftquelle, beispielsweise eines Elektromotors antreibbar.

Die Welle 4 ist massiv ausgeführt, d. h. im Querschnitt nicht reduziert und auch zu Luftführungszwecken nicht hohl ausgebildet (Fig. 1 bis 3). Die Weitervervendung einer ohnehin vorhandenen Hohlwelle in nicht erfindungsspezifischer Weise sieht jedoch der Anwendung des Erfindungsgegenstandes nicht entgegen. Der Erfindungsgegenstand ist somit universell einsetzbar.

Auf der Welle 4 ist in an sich bekannter Weise eine Nabe 8 befestigt, die erfindungsgemäß mit einer Anzahl längsverlaufender Naben-Kanäle 9 versehen ist. Dadurch ist bei Bedarf die Atmosphäre außerhalb des Gebläsegehäuses 1 mit dem Gebläseeinlauf 2 verbindbar. Nach dem dargestellten An·.' ;mngsbeispiel besitzt die Nabe etwa Zylinderform. Die Naben-Kanäle 9 erstrecken sich axial, in Umfangsrichtung der Nabe vorzugsweise gleichmäßig verteilt, durch die Nabe hindurch, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist. Welle und Nabe sind, wie erwähnt, auf an sich bekannte Weise drehfest miteinander verbunden, wie dies antriebsseitig beispielsweise durch eine Paßfeder 10 zum Anschluß eines Kuppiungsteiles eines Motors oder einer anderen Antriebsvorrichtung angedeutet ist. In Fig. 1 symbolisiert ferner 11 ein festes ortsfestes Widerlager für die Stützlager 5 und 6. Die Widerlager -. können auch vom Gebläsegehäuse 1 getragen sein. Alternativ könnte 11 auch einen Motorkörper bezeichnen, der die Lager 5 und 6 aufweist. In diesem Falle gehören Lager und Welle einem Motor oder einer anderen Antriebsquelle an, ohne einen Bestandteil des

ίο Gebläses zu bilden.

In F i g. 2 und 3 sind vergrößert Ausführungsbeispiele der in den Einlauf 2 mündenden Enden von Welle 4 und Nabe 8 gezeigt In beiden Fällen kann die Nabe 8 auf der Welle 4 durch eine Schraube 12, die unter Zwischenschaltern einer Scheibe 13 gegen das innere Ende der Nabe anliegt und gegen den inneren Scheibenbereich drückt, gesichert sein. Der Gewindeteil der Schraube 12 ist in die Welle 4 eingeschraubt. Gemäß F i g. 2 liegt die Scheibe nicht am vollen Nabenumfang an. Sie überdeckt also nicht die in diesem Bereich ausmündenden Naben-Kanäie 9. Um nun die Naben-Kanäie 9 nur in Spezialfällen freizugeben, beispielsweise bei Brand oder bei aus sonstigen Gründen erfolgender starker Temperatursteigerung, sind die zum Einlauf 2 weisenden Enden den Naben-Kanäle 9 durch «Pfropfen« 14 bzw. 17 abgedichtet. Diese »Pfropfen« bestehen vorzugsweise aus einem unter Einwirkung von Wärme schmelzenden Material, wie z. B. Woodsches Metall oder aus einem organischen Material, wie bestimmte Kunsistoffe.

Hierdurch wird erreicht, daß bei Normalbetrieb jede schädliche Form von Nebenströmung unterbunden ist. jedoch sichergestellt wird, daß die Naben-Kanäle 9 bei hohen Temperatursteigerungen frei sind, so daß das Gebläse dank der durch die Naben-Kanäle strömenden Luft wenigstens noch eine gewisse Zeit lang arbeiten kann. Die durch die Naben-Kanäle 9 strömende Luft kühlt dann die von der Naben 8 völlig eingeschlossene Welle 4.

Eine andere mögliche Ausführungsform dieses

M) Bereiches ist in F i g. 3 gezeigt. Hier liegt eine Scheibe 15 auf ähnliche Weise wie die Scheibe 13 am Nabenende an. In diesem Falle erstreckt sich die Scheibe 15 jedoch mit einem äußeren flanschähnlichen Teil 16 etwas in den Bereich vor den ausmündenden Na^K n-Kanälen 9. Die Scheibe hat jedoch einen solchen Abstand von den Naben-Kanälen, daß sie einen mit umlaufenden Ring 17 halten kann, der aus dem gleichen Material besteht, das im Zusammenhang mit den »Pfropfen« 14 beschrieben wurde. Alternativ kann der Ring 17 auch aus Bimetall

5(i gefertigt sein. Dies ist dann vorteilhaft, wenn mit einem öfteren Öffnen und Schließen der Naben-Kanäle 9 zu rechnen ist.

Schließlich kann man, wie in F i g. 4 und 5 gezeigt, die Nabe 8 derart ausführen, daß negative Auswirkungen der durch den Einlauf 2 kommenden Strömung und einer hieraus resultierenden örtlichen Drucksteigerung nicht vorkommen oder wenigstens beträchtlich vermindert werden. Das Innenende der Nabe ist hier mit einem Radialflansch 22 versehen, der vorzugsweise innerhalb

w) der übrigen Nabenkontur bleibt, sich im übrigen jedoch in Axialrichtung an die Nabe über einen ringförmigen Einschnitt bzw. Nut 23 anschließt. Dieser Einschnitt ist auf der Flanschseite vorzugsweise radial, jedoch in Richtung auf den Bereich, in dem die Nabe wieder ihren

b5 üblichen Durchmesser zeigt, schräg nach außen und rückwärts gerichtet. Die Naben-Kanäle 9 münden im Bereich dieser Nut 23 und werden auf diese Weise vom Radialflansch 22 abgeschirmt. Dadurch sind die

Naben-Kanäle 9 in axialer Richtung gegenüber dem vom Einlauf kommenden Luftstrom abgeschirmt. Damit wird ein schnelleres Abfließen der durch die Kanäle 9 angesaugten Luft erleichtert und eine stärkere Ventilation ermöglicht. In Fig.4 und 5 ist auch ein Radialloch 24 gezeigt, da eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Arretierschraube für die durch die Nabe sich erstreckende Welle sein kann. In diesem Bereich kann der benachbarte Naben-Kanal 9 mit einem gewissen Abstand vom Radialloch 24 blind enden. Die Nut bzw. der Einschnitt 23 eignet sich auch in vorteilhafter Weise zum Unterbringen der genannten Mittel zum temperaturabhängigen Abschirmen bzw. Verschließen der Naben-Kanäle 9.

Offensichtlich ist der Erfindungsgegenstand gleich

gut bei Neukonstruktionen wie bei vorhandenen

Anlagen anwendbar. Auch im letztgenannten Falle

besteht der Vorteil darin, daß man nicht gezwungen ist,

die vorhandene Gebläsewelle auszutauschen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht schließlich darin, das innere Nabenende zusätzlich durch einen ίο Schild abzuschirmen und auf diese Weise einen temperaturmindernden Abschirmeffekt zu erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung für Radialgebläse, wobei sich in den Einlaufbereich des Gebläsegehäuses ein Antriebsstummel erstreckt, der durch das entsprechende Ende der Antriebswelle sowie durch eine das Gebläserad tragende, auf der Welle befestigte Nabe gebildet ist, welche Nabe zur Wellenachse koaxiale, über den Umfang gleichmäßig verteilte Kanäle aufweist, deren eines Ende mit der Umgebungsluft und deren anderes Ende mit der Unterdruckzone des Gehäuseinneren verbunden ist, dadurch g kennzeichnet, daß die im Gehäuseinneren mündenden Enden der Naben-Kanäle (9) durch Mittel (z. B. 14, 17) verschlossen sind, die unter dem Einfluß von Wärme eine Verbindung zwischen Gehäuseinnerem und Äußerem ermöglichen.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel Woodsches Metall dient.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel ein organisches Material, insbesondere Kunststoff, dient.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanalenden Pfropfen (14) aus genanntem Material eingesetzt sind.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalenden durch einen Ring (17) aus genanntem Material oder aus Bimetall verschlossen sind, welcher Ring stumpf am Jo inneren Nabenende anliegt und mit seiner Innenkante festgesetzt ist mit Hilfe einer Scheibe (15), die mittels einer Schraube (12) in der Welle (4) verankert ist.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial durch die Nabe (8) sich erstreckenden Kanäle (9) auf Abstand von dem im Gehäuse (i) gelegenen freien Nabenende enden und in einer an diesem Ende angeordneten umlaufenden Nut (23) frei ausmünden, die in Radialrichtung offen ist.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Nutwände geneigt ausgeführt ist, insbesondere in Richtung von dem freien Nabenende weg.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut wenigstens teilweise von genanntem Mittel ausgefüllt ist.