DE2818923A1

DE2818923A1 - Ventilator, insbesondere zur verwendung bei kuehltuermen mit kuenstlichem luftzug

Info

Publication number: DE2818923A1
Application number: DE19782818923
Authority: DE
Inventors: Tony Eugene Maynard; Joseph Michael Schwinn
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1978-11-09
Also published as: FR2389787A1; JPS53136709A; GB1595634A; AR214131A1; US4187056A; IT1102056B; CA1089822A; IT7849134A0; ES469205A1; FR2389787B3

Description

DK. ING. V.

BR.E. ν. PKCIlMANN

DR. ING. D. HEIIIiIiNS DIPL·. ING. It. GOIiTZ

PATENTANWÄLTE

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XKLEFON COSO) 0020 Sl

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I¹ItOTEOTPATENT M 1A-50 804

Patentanmeldung

Anmelder: ECODYNE CORPORATION

90 Half Day Road, Lincolnshire, Illinois 60015, U.S.A.

Titel: Ventilator, insbesondere zur Verwendung

bei Kühltürmen mit künstlichem Luftzug.

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n. ING. Ι·\ WUKSTHOFI«' I)H-E. ν. PKCHMANN

DU. ING. I). IiKIIRENS DIPL. ING. It. (JOETZ

PATENTANWÄLTE

SOOO MÜNCHEN 9O .sciiVVEicuoHSTHASSE a TKkEl-ON (080) GO 20 51 ,,,,,52,O₇O_2818923

ΤΚΙ.ΙίαίΙΛΒΙ MB I ^W

I¹ItOTKOTPATKNT MÜNCHEN

1A-50 804

Die Erfindung betrifft einen Ventilator, insbesondere zur Verwendung bei Kühltürmen mit künstlichem Luftzug, mit einer mittels einer Welle antreibbaren Nabe und mit dieser verbundenen, sich radial erstreckenden Flügeln,

Die horizontal angeordneten Ventilatoren zur Erzeugung eines künstlichen Zugs in Flüssigkeitskühltürmen haben üblicherweise grosse Durchmesser, beispielsweise von 6 bis 9 m« Die Ventilatorenflügel rotieren mit Geschwindigkeiten, bei denen sie erheblichen Spannungen, Schwingungen und zu Ermüdungserscheinungen führenden Belastungen ausgesetzt sind. Die Flügel müssen jedoch in einer Weise montiert werden, die einen Austausch der Flügel und eine universelle Einstellung der Steigung der Flügel durch Arbeiter am Ort ermöglicht. Die bisher bekannten Kupplungen zum Verbinden der Flügel mit der angetriebenen Nabe weisen Teile auf, die mit engen Toleranzen maschinell bearbeitet werden müssen, und es sind Spezialwerkzeuge erforderlich, um die Ventilatorflügel zu montieren, auszubauen oder einzustellen. Die Kraft, mit der bisher die Flügel in ihrer Anordnung gehalten werden, wird häufig von unter Druckspannung stehenden Befestigungsmitteln aufgebracht, die sich unter den auftretenden Beanspruchungen leichter lösen als unter Zugspannung stehende Befestigungsmittel. Ferner lassen sich bei der bisherigen Ausbildung die Längen der Flügel nicht

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einfach einstellen, wenn durch Verschleiss oder durch ein Verwerfen der Anordnung ein solcher Austausch erforderlich wird.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, den Ventilator hinsichtlich des Anschlusses der Flügel unter Beibehaltung der Einstellmöglichkeit der Flügelneigung bzw. des Anstellwinkels zu verbessern. Dabei soll die Flügelkupplung keine Spezialwerkzeuge erfordern« Ebenfalls sollen in eine Nut. einrastende Bauteile vermieden werden. Ferner soll die einstellbare Anordnung durch unter Zugspannung stehende Befestigungsmittel zusammengehalten sein. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, dass Passringe zur Änderung des Flügelspitzenspiels verwendet werden können. Ausserdem soll die Anordnung aus einfachen Bauteilen bestehen. Schliesslich soll die Anordnung auch stabil, dauerhaft sowie leicht einstellbar und zu warten sein, relativ niedrige Kosten machen und frei von Fehlern und Nachteilen sein, wie sie bei vergleichbaren bekannten Konstruktionen auftreten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht die Ventilatoranordnung mit weggebrochenen Teilen;

Fig. 2 in vergrösserter Darstellung einen Teilquerschnitt durch eine gemäss Fig. 1 verwendete Kupplung mit einem Flügelende;

Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung eine andere Ausführungsform einer kupplung mit einem Flügelende;

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 in Fig. 4;

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Fig. 6 in einer Fig. 2 und 4 entsprechenden Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Kupplung mit einem Flügelende; und

Fig. 7 einen Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine horizontal ausgerichtete 'Ventilatoranordnung 10, die dazu dient, Luft durch die Füllung 11 eines Wasserkühlturms mit mechanischem Zug zu ziehen. Die Nabe 12 ist mit einer Welle 13 verbunden, die durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird. Mehrere radiale Speichen 14 erstrecken sich von der Nabe 12 nach aussen und sind an ihren äusseren Enden mit der radial inneren Seitenwand 16 eines Kupplungsgehäuses 17 verschweisst. Mehrere Umfangsstreben 18 sind mit den sich gegenüberliegenden Seitenwänden 19 und 20 der Gehäuse 17 verschweisst. Die Umfangsstreben 18 verbinden daher die radialen Speichen zu einem steifen Rahmen, der die von der Welle 13 aufgebrachte Kraft auf die sich radial erstreckenden und nur mit ihren inneren Enden dargestellten Ventilatorflügel überträgt.

Die Kupplungsgehäuse 17 sind hohl und weisen in Ebenen senkrecht zur Längsache der Speichen 14, mit denen sie verbunden sind, einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Gehäuse 17 sind an ihrer in zur Speichenachse parallelen Ebenen liegenden Oberseite und Unterseite offen, und auch in solchen Ebenen ist der Querschnitt der Gehäuse allgemein rechteckig. Ein erstes kreisförmiges Loch 23 ist in der Mitte der radial äusseren Seitenwand 24 eines jedesn Gehäuses 17 angeordnet. Die radial innere Oberfläche 25 jeder Seitenwand 24 ist eben und glatt im das Loch 23 umgebenden Bereich, so dass eine das Loch 23 umgebende ebene Anlagefläche an der Innenseite des Gehäuses 17 vorhanden ist. Die Anlagefläche 25 liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Achse der Speiche 14 verläuft.

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Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, weist jeder Flügel 22 einen radial nach innen gerichteten Schaft 27 in Form eines geraden KreisZylinders mit einer vergrösserten kreisförmigen Schulter 28 an seinem Ende auf. Eine radial nach aussen gerichtete öbene Anlagefläche 29 springt rings um den Schaft 27 vor, und eine entsprechende ebene Anlagefläche 30 der Schulter 28 erstreckt sich rund um den Schaft 27 und ist nach innen gerichtet. Die Anlageflächen 29 und 30 liegen in Ebenen, die senkrecht zur Längsmittelachse des Schafts 27 verlaufen. Diese Schaftachse ist im wesentlichen auf die Längsachse der Speiche 14 ausgerichtet. Die Schulter 28 und ein Teil des Schafts 27 erstrecken sich durch das Loch 23 in das Gehäuse 17·

Ein geteilter Ring 32 umfasst zwei identische, getrennt ausgeführte halbkreisförmige Bauteile 33 und 34. Die Bauteile 33 und 34 können durch eines der beiden offenen Enden in das Gehäuse 17 eingeführt werden, oder aber sie können durch das Loch 23 vor dem Einsetzen des Flügelschafts 27 eingeführt werden. Jedes Bauteil 33 oder 34 besitzt einen nach aussen vorragenden vergrösserten Ringflansch 36, der eine radial nach aussen gerichtete ebene Anlagefläche 37 und eine nach innen gerichtete ebene Anlagefläche 38 aufweist. Die ebenen Anlageflächen 37 und 38 liegen in parallelen Ebenen, die senkrecht zu den Achsen des Schafts 27 und der Speiche 14 verlaufen» Der geteilte Ring 32 umgibt den Schaft 27 und füllt im wesentlichen das Loch 27 aus, wobei seine Innenfläche 39 am Schaft 27 anliegt und seine Aussenflache 40 an der Begrenzungsfläche 23 anliegt. Die Anlagefläche 37 liegt an der ebenen Anlagefläche 25 des Gehäuses 17 an, und die Anlagefläche 38 liegt an der Anlagefläche 29 der Schulter 28 an.

Ein Joch mit einer im wesentlichen dreieckförmigen ebenen Platte 42 ist so bemessen, dass es durch ein offenes Ende des Gehäuses 17 hindurch ein- und ausgebaut werden kann,

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wobei die Ecken der Platte 42 über den Flansch 36 hinaus vorragen, wenn die Platte 42 innerhalb des Gehäuses 17 angeordnet ist. Drei Schrauben 43 sind in Gewindebohrungen 44 eingeschraubt, die in jeder der Ecken der Platte 42 vorgesehen sind. Die Schrauben 43.erstrecken sich durch Öffnungen 45 in der radial äusseren Seitenwand 24 des Gehäuses 17, und diese Öffnungen 45 sind um das Loch 23 herum verteilt. Der Abstand und die Orientierung der Öffnungen 45 entspricht derjenigen der Gewindebohrungen 44, so dass die Gewindebohrungen 44 und die Öffnungen 45 aufeinander ausgerichtet werden können, um die drei Schrauben 43 aufzunehmen. Die Schrauben 43 spannen die Schulter 28 und die Bauteile 33 und 34 des geteilten Rings 32 gegen die Innenseite des Gehäuses 17. Das Anziehen der Schrauben 43 in den Gewindebohrungen 44 setzt die Schrauben unter Zugspannung, wobei die Platte 42 gegen die ebene Anlagefläche 30 der Schulter 28 angedrückt wird. Dadurch wird der Flansch 36 des geteilten Rings 32 zwischen der ebenen Anlagefläche 25 rund um das Loch 23 und der ebenen Anlagefläche 29 der Schulter 28 eingespannt. Der geteilte Ring 32 hindert die Flügelschulter 28 an einer Verlagerung durch das Loch 23 und verriegelt den Flügel 22 unter dem gewählten Anstellwinkel.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform, die in vielerlei Hinsicht der Ausführungsform gemäss Fig. 1 bis 3 entspricht, so dass gleiche oder entsprechende Teile mit demselben Bezugszeichen versehen sind. Jeder Flügel 22 hat einen radial nach innen weisenden kreisförmigen Schaftabschnitt 47 mit einer vergrösserten Schulter 48 von Kreisquerschnitt, die im Abstand radial ausserhalb seines Endes 49 angeordnet ist. Der Schaft 47 erstreckt sich durch ein erstes Loch 23, und das Ende 49 erstreckt sich durch ein zweites kreisförmiges Loch 50 in der radial inneren Wand des bzw. eines jeden Gehäuses 17. Die Löcher 23 und 50 sind koaxial angeordnet. Ein Joch mit einem behälterförmigen Aufnahmeteil 52 besitzt eine Öffnung 53, die das Schaftende 49 aufnimmt und umschliesst, Das Aufnahmeteil 52 erstreckt sich durch das zweite Loch 50

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und füllt dieses im wesentlichen aus. Dadurch ist eine zusätzliche Lagerfläche zur Unterstützung des Flügels 22 vorhanden. Der Boden 54 der Öffnung 53 liegt am Schaftende 49 an.

Eine ebene Anlagefläche 55 an der Schulter 48 ist direkt gegen die ebene Anlagefläche 38 an den Flanschen 36 von zwei identischen geteilten halbkreisförmigen Bauteilen 33 und angedrückt, die einen geteilten Ring 32 bilden. Der Ring umgibt den Schaft 47 und füllt im wesentlichen das erste Loch 23· Der Ring 32 kann sich radial nach aussen über das Gehäuse hinaus erstrecken» Eine ebene Anlagefläche 37 eines jeden Flansches 36 liegt an der ebenen Anlagefläche 25 des Gehäuses 17 rings um das Loch 23 an. Drei Schrauben 43 erstrecken sich durch Öffnungen 45 in der Seitenwand 24 und sind in Gewindebohrungen 44 des Aufnahmeteils 52 eingeschraubt. Beim Anziehen der Schrauben 43 werden diese unter Zugspannung gesetzt und drücken den Boden 54 desAufnahmeteils 52 gegen das Ende 49 des Schafts 47. Dadurch wird die Anlagefläche der Schulter 48 gegen die Anlagefläche 38 der Flansche 33 und 34 gedrückt, die dadurch gegen die ebene Fläche 25 rund um das Loch 23 angedrückt werden. Der Ring 32 hindert die Flügelschulter 48 an einer Verlagerung durch das Loch 23 und verriegelt den Flügel 22 dabei mit dem gewählten Anstellwinkel.

Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform, die in vielerlei Hinsicht den Ausführungsformen gemäss Fig. 1 bis 3 und 4 und 5 entspricht, so dass wiederum für gleiche oder entsprechende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Jeder Flügel 22 hat einen radial einwärts weisenden Schaftabschnitt von kreisförmigem Querschnitt mit einer vergrösserten kreisförmigen Schulter 58, die im Abstand radial ausserhalb des Schaftendes 59 angeordnet ist. Der Schaft 57 erstreckt sich durch ein erstes Loch 23, und das Schaftende 59 erstreckt sich durch ein zweites kreisförmiges Loch 50 in der radial

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inneren Seitenwand 16 des bzw. jedes Gehäuses, wobei das Schaftende 59 das Loch 50 im wesentlichen ausfüllt. Die Löcher 23 und 50 sind koaxial angeordnet und bilden Lagerflächen zur Unterstützung der Flügel 22.

Ein Joch mit einer Platte 60 nimmt den Schaft 57 mit einer eine konische Umfangsfläche aufweisenden Öffnung 61 auf, die den Schaft 57 umschliesst und eine sich radial nach innen verjüngende konische Umfangsfläche 62 aufweist. Die konische Umfangsfläche 62 liegt an einer entsprechend konischen Fläche 64 am radial inneren Ende der Schulter 58 an. Am radial äusseren Ende ist die Schulter 58 mit einer sich radial nach aussen verjüngenden konischen Fläche 65 versehen. Diese konische Fläche 65 liegt an einer entsprechend konischen Fläche 66 an den Flanschen 36 von zwei identischen, getrennten halbkreisförmigen Bauteilen 33 und 34 an, die einen geteilten Ring 32 bilden. Der Ring 32 umschliesst den Schaft 57 und füllt das erste Loch 23 im wesentlichen aus. Er kann radial nach aussen über das Gehäuse 17 hinaus vorragen. Eine ebene Anlagefläche 37 an jedem Flansch 36 liegt an der ebenen Anlagefläche 25 des Gehäuses 17 rund um das Loch 23 an.

Mehre Schrauben 43 erstrecken sich durch Öffnungen 45 in der Gehäusewand 24 und sind in Gewindebohrungen 44 der Platte eingeschraubt. Durch Anziehen der Schrauben 43 werden diese unter Zugspannung gesetzt und drücken die konische Umfangsfläche 62 der Platte 60 gegen die konische Fläche 64 der Schulter 58. Dadurch wird die konische Fläche 65 am anderen Ende der Schulter 58 gegen die konische Fläche 66 der Flansche 36 des geteilten Rings 32 gedrückt. Die Flansche werden gegen die ebene Fläche 25 rund um das Loch 23 angedrückt. Der Ring 32 hindert die Schulter 58 an einer Verlagerung durch das Loch 23 und verriegelt den Flügel 22 in den gewählten Anstellwinkel aufweisenden Stellung.

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Die vorstehende Beschreibung zeigt, dass mit der erfindungsgemässen Ausbildung Ventilatoren von grossem Durchmesser und mit einstellbaren Flügeln aus einfachen Bauteilen zusammengesetzt werden können. Diese Ventilatoranordnung kann zusammengebaut und zerlegt werden, und der Anstellwinkel der Flügel kann vom leicht zugänglichen radial äusseren Ende des Gehäuses 17 eingestellt werden, wozu nur ein einziger Schraubenschlüssel zum Erfassen der Köpfe der Schrauben 43 erforderlich ist. Die radiale Länge und damit das Flügelspitzenspiel eines jeden Flügels 22 kann auf einfache Weise dadurch angepasst werden, dass nicht-dargestellte Passringe zwischen dem geteilten Ring 32 und der Anlagefläche 25 eingesetzt werden. Die Schrauben 43 stehen unter Zugvorspannung, wodurch sichergestellt ist, dass keine Umkehrung der Belastung während des Belastungszyklus¹ auftritt, wodurch einer Lockerung durch Materialermüdung vorgebeugt wird.

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Claims

Patentansprüche

Ί Ventilator, insbesondere zur Verwendung "bei Kühlrmen mit künstlichem Luftzug, mit einer mittels einer Welle antreibbaren Nabe und mit dieser verbundenen, sich radial erstreckenden Flügeln, dadurch gekennzeichnet , dass mit der Nabe (12) eine Reihe von sich radial nach aussen streckenden Speichen (14) verbunden sind, mit deren äusserem Ende jeweils ein hohles Kupplungsgehäuse (17) verbunden ist, das ein Loch (23) durch seine radial äussere Wand (24) aufweist, dass benachbarte Speichen (14) durch Umfangsstreben (18) miteinander verbunden sind, dass mit jedem Gehäuse (17) ein .Ventilatorflügel (22) verbunden ist, der einen radial nach innen gerichteten Schaft (27,47,57) mit einer im Durchmesser vergrösserten Schulter (28,48,58) aufweist, die sich in das zugehörige Gehäuse (17) durch dessen Loch (23) erstreckt, dass zum Verbinden eines jeden Flügels (22) mit seinem Kupplungsgehäuse (17) ein aus zwei getrennten Hälften (33»34) gebildeter geteilter Ring (32) mit einem nach aussen vorragenden Flansch (36) vorgesehen ist, wobei sich der geteilte Ring (32) durch das Loch (23) des Gehäuses (17) erstreckt und der Ringflansch (36) durch die Schulter (28,48,58) des Flügelschafts (27,47,57) in Anlage an der Innenfläche (25) des Gehäuses (17) rings um das Loch (23) gehalten ist, der geteilte Ring (32) den Flügelschaft (27,47,57) umschliesst und das Loch (23) rings um den Schaft (27,47,57) im wesentlichen ausfüllt, und dass ein entfernbares Joch (42,52,60) innerhalb des Gehäuses (17) vorgesehen ist, das durch mehrere Schrauben (43) in

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ORIGINAL INSPECTED

reibungsflüssiger Anlage am Schaft (27,47,57) gehalten ist, die sich durch Öffnungen (45) im Gehäuse (17) erstrecken und verstellbar mit dem Joch (42,52,60) verbunden sind.
2. Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Loch (23) zur Aufnahme des Flügelschafts (27,47,57) in der radial äusseren Gehäusewand (24) angeordnet ist, in der auch die Öffnungen (45) zur Durchführung der Schrauben (43) rund um das Loch (23) verteilt angeordnet sind.
3. Ventilator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ekennzeichnet, dass die Innenfläche (25) der das .Loch (23) zur Aufnahme des Flügelschafts (27,47, 57) aufweisenden Gehäusewand (24) eine das Loch (23) umgebende ebene Anlagefläche bildet, die in einer zur Schaftachse senkrechten Ebene verläuft, wobei der Flansch (36) des geteilten Rings(32) an diese Anlagefläche (25) angedrückt ist.
4. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , dass die aneinander anliegenden Anlageflächen (66 und 65) des Ringflansches (36) bzw. der Schaftschulter (58) konisch sind.
5. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Joch (42,52,60) am inneren Ende (30,49,59) des Flügelschafts (27,47,57) anliegt.
6. Ventilator nach einem der Ansprühce 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Joch eine flache Platte (42,60) ist.

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7. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass das Joch ein behälterförmiges Aufnahmeteil (52) ist, welches das Schaftende (49) aufnimmt und umschliesst.
8. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass in der radial inneren Wand (16) des Gehäuses (17) ein zweites Loch (50) vorgesehen ist, das koaxial zum ersten Loch (23) in der radial äusseren Wand (24) angeordnet ist und das Ende (49,59) des Flügelschafts (47,57) aufnimmt.
9. Ventilator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass der Schaft (47,57) vom Joch (52, 60) umschlossen ist.
10. Ventilator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass sich das Schaftende (59) durch eine Öffnung (61,62) im Joch (60) erstreckt, das an einer zweiten Schulterfläche (64) des Schafts (57) anliegt.
11. Ventilator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schulterfläche (64) und die an ihr anliegende Fläche (62) des Jochs (60) konisch sind.
12. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , dass die Gehäuse £17) zum Anschliessen der Flügel (22) in Ebenen senkrecht zur Längsachse der Speichen (14) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und offene Enden aufweisen, die in zur Speichenachse parallelen Ebenen liegen.
13. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , dass jeder Flügelschaft (27,47,57) abgesehen von seiner erweiterten Schulter (28, 48,58) eine Umfangsfläche in Form eines geraden Kreiszylinders aufweist.

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14. Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Schrauben (43) zum Spannen des Jochs (42,52,60) in Gewindebohrungen (44) des Jochs (42,52,60) eingeschraubt sind.

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