DE3247453C1 - Ventilatorlaufrad und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

• Die Schaufeln werden also nicht mehr als Separate Teile gefertigt und zwischen die Radscheiben eingesetzt, sondern sie werden in jeder Scheibe teilweise durch Tiefziehen ausgeformt. Die damit erzielten Vorteile sind beträchtlich: Jedes Laufrad wird nur noch aus zwei separaten Teilen gefertigt. Die Anzahl der Schweißnähte wird im Vergleich zur Einschweißung separater Schaufeln auf die Hälfte reduziert Insgesamt ergibt sich dadurch -eine Verringerung der Fertigungszeit in der Größenordnung von 1 Stunde- (bei einem Laufraddurchmesser von 350 minr Das Tiefziehen bzw. Streckformen der Paltte zwecks Ausbildung der Schaufelteile erfolgt bei den für den jeweiligen Kunststoff üblichen Umformtemperaturen, die im Bereich von 120 bis 180°C liegen können. Die Schweißtemperaturen liegen im allgemeinen in dem Bereich von 150 bis 210°C. Das Tiefziehen erfolgt zweckmäßigerweise auf ldehrfachwerkzeugen, so daß bei jedem Arbeitstakt die Schaufelteile in mehreren Bodenscheiben bzw. Ringscheiben ausgeformt werden.
• Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens formt man in der Bodenscheibe und in der Ringscheibe Schaufelteile aus, deren Breite etwa der halben Breite der Laufradschaufel ist Da die auf beiden Scheiben ausgebildeten Schaufteile etwa gleiche Breite bzw. Tiefe haben, liegen die Schwei-ßflächen in der Symmetrieebene des Laufrades.
• Jede Schaufel ist somit flächemmäßig etwa zur Hälfte an der antriebsseitigen Scheibe angeformt und nur zur Hälfte angeschweißt. Die Schweißverbindungen werden erheblich weniger beansprucht als übliche Schweißnähte unmittelba@an der antriebsseitigen Scheibe, da entsprechend der geringeren SchaufeIfläche eine geringere- Leistung durch die Schweißfläche übertragen wird. Selbstverständlich können die Breiten der Schaufelteile auf den beiden Platten auch unterschiedlich sein. Im Grenzfall könnten' die Schaufeln in voller Breite B. aus der Bodenplatte tiefgezogen werden wobeidann lediglich eine ebene Ringscheibe stumpf auf die Kammflächen der Schaubeln aufzuschweißen wäre.
• Nach der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt man die beiderseits einer Heizplatte (Heizspiegel) auf ihren Tiefziehwerkzeugen spiegelbildlich zueinander angeordnete Bodenplatte und Ringplatte an den Kammflächen mit der einen bzw. anderen Seite der Heizplatte in Berührung, entfernt die Heizplatte nach dem Erhitzen der Kammflächen auf die Schweißtemperatur und führt dann die Kammflächen von Boden- und- Ringplatte unter Druck spiegelbildlich zusammen. Die Kammflächen beider Platten werden zusammen in- einem Arbeitstakt durch den gleichen Heizspiegel auf die Schweißtemperatur gebracht: Nach dem Auseinanderfahren der Platten und Ausschwenken des Heizspiegels werden in einem Arbeitstakt alle Kamm'flächen verschweißt. Da die-Kammflächen parallel zur Platte verlaufen, ergibt sich eine flächige Schweißverbindung von guter Haltbarkeit.
• Weiterhin ist vorgesehen, daß man zugleich mit dem oder anschließend-- an das Ausformen der Schaufelteile den Innenrand der Ringplatte- nach außen zieht und die Außenränder der Platten nach außen abwinkelt. An der Ringplatte entsteht so ein nach außen gerichteter Einströmstutzen der sich= an die Einströmdüse der Gehäusestirnwand anschließt Das Ventilatorlaufrad mit einer Mehrzahl- von Schaufeln zwischen' einem Boden und einer zum Boden parallelen Ringscheibe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel doppelwandig ausgebildet ist. und der Spalt zwischen den beiden Schaufelwandungen beiderseits des Laufrades bis zu den Außenflächen des Bodens bzw. der Ringscheibe reicht und im Inneren der Schaufel geschlossen ist Die Doppelwandigkeit verleiht den Schaufeln eine erhöhte Stabilität Durch die Vermeidung der Schweißnähte zwischen der antriebsseitigen Radscheibe und den Schaufeln ergibt sich auch eine größere Haltbargkeit bzw. es sind höhere Betriebsdrehzahlen möglich Vorzugsweise ist der- Spalt in der Mittel enge zwischen der Bodenscheibe und der Ringscheibe geschlossen, insbesondere durch zwei Kammwandungen. Zweckmäßigerweise besteht jede Schaufel aus einem an- dem. Boden und einem e - m an der Ringscheibe ausgebüdeten Schaufelteil und sind beide Schzufelteile längs hrer Kammfläcben verschweißt Hierbei ergeben sich ferugungstechnische Vereinfachungen In der Bodenscheibe und in der' Rirlgsch-eilie- können-die Scliaufefteile -in einern. Arbeitsgang urch Tiefziehen' bzw Strecktormen ausgeformt werden. Dann ist es nur noch erforderlich, Boden und Ringscheibe zum Laufrad zu verbinden, indem man: die Schaufeiteile ah- ihren Kammflächen verschweißt. Es ergibt sich somitvin Bereich der Schaufel eine flächiger Verschweißung, die wesentlich haltbarer ist als die bekannten linearen Schweißnähte an den beiden Radscheiben Die großere Haltbarkeit resultiert zudem aus' der geringereri Anzahl der Verschweißu-ngen. und der Verlagerung der Schweißstellen vom antriebsseitigen Schaufelrad zur Schaufelmittel.
• Weiterhin ist vorgesehen, daß an die Boden scheibe außenseitig eine Nabe mit Stahlkern angesetzt ist, dessen Bohrung für den Eingriff der Antriebswelle eingerichtetist. Die nabe ist insbesondere mit mehreren Zapfen ausgestattet, welche die Bodenscheibe durchdringen. So ist sichergestellt, daß die Nabe nieht infolge hoher Drehimpulse von der Bodenscheibe abreißen kann. Zusätzlich kann die Nabe durch Klebung nit, der Außenseite der Bodenscheibe verbunden sein. Der Stahlkern: ist mit Preßsitz in die Nabe eingelassen und ermöglicht eine verschleißarme Verbindung zwischen Antriebswelle des Motors und Laufrad.
• Am- Innenrand der Rin-gscheib t ist vorzugsweise ein kurzer nach außen ragender Einströmstutzen ausgebüdet, der sich an die Einströrmdüse der Gehäusestirnwänd anschließt, so daß die Leckverluste geringbleiben.
• Das Laufrad kann aus den verschiedensten thermoplastischen Kunststoffen gefertigt werden, insbesondere au Polyäthylen, Poypropylen oder Polyvinylchlorid.
• Die Erfindung wird nachfolgend: an Hand der Zeichnung näher beschrieben, in der eine Ausführungsform dargestellt ist. Es zweigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventilatorlaufrades, Fig.2 eine Vorderan'sicht des erfindungsgemäßen Laufrades; F i g; 3 einen Axialschnitt des Laufrades nach F i g. 2; F i g. 4 einen- Schnitt nach der Linie lV-IV der Fig. 2, und F; g: 5 einen Schnitt der Schweißverbindung - in vergrößertem Maßsta Wie aus den. Fi g. 1 und 2 entnommen werden kann ist das erfindungsgemäße Laufrad. s aus einer kreisrunden Bodenscheibe 2 und einer ebenfalls kreisrunden Ringscheibe 12 zusammengesetzt. In der Bodenscheibe 2 wie auch in der Ringscheibe 12 sind je sechs Streckformen gebildete Schaufelteile 3 bzw. 13 ausgeformt, die gleichmäßig über den Scheibenumfang verteilt sind und im übrigen gleiche Form und Größe haben, aber spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
• Die je sechs Schaufelteile 3 und 13 sind durch Schweißllächen 9 unter Bildung des Laufrades 1 unlösbar mitcinander verbunden. Am Innenrand der Ringscheibe 12 ist ein Einströmstutzen 19 angeformt.
• der die Einströmöffnung 20 umgibt und sich nach dem Einbau des Laufrades 1 in das GehäuSe mit geringem Spalt an die Einströmdüse der Gehäusestirnwand (nicht dargestellt) anschließt Aus dem in F i g. 3 dargestellten Axialschnitt Ist ersichtlich, daß die Schaufelteile 3, 13 doppelwandig ausgebildet sind. Die Schaufelteile 13 bestehen aus den zur Mittelebene 25 etwas schräg zulaufenden Schaufelwandungen 17, die an der Mittelebene 25 durch die Kammwandung 15 verbunden sind (Fig. 5). Zwischen den Schaufelwandungen 17 der Schaufelteile 13 befinden sich Luftspalte 14, die zur Außenseite 18 der Ringscheibe 12 offen sind. In gleicher Weise sind die Schaufelteile 3 in der Bodenscheibe 2 ausgebildet. Die Schaufelwandungen 7 erstrecken sich mit geringer Schräge bis zur Mittellinie 25 und sind dort durch die Kammwandung 5 (vergl. Fig. 5) Verbunden. Die Luftspalte 4 zwischen den Schaufelwandungen 7 sind zur Außenseite 8 der Bodenscheibe 2 hin offen. Aus Fig 5 ist erkennbar, daß die Kammflächen 16 und 6 flächig verschweißt sind (Schweißfläche 9).
• An die Außenfläche 8 der Bodenscheibe 2 ist koaxial eine Nabe 21 angesetzt, die mit insgesamt sechs Zapfen 22 durch entsprechende Bohrungen der Scheibe 2 faßt.
• Außerdem ist die Nabe 21 mit der Außehseite 8 der Bodenscheibe verklebt In der Nabe 21 sitzt ein Stahlkern 23 mit Bohrung 24. Die Bohrung 24 kann eine Axialnut aufweisen, so daß die Welle des Antriebsmotors in der Bohrung 24 verkeilt werden kann, Fig.4 zeigt das Profil der sechs Schaufeln. Es ist ersichtlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebig aerodynamisch geformte Hohlschaüfeln von geringer Masse und guter Stabilität mit einem Mindestmaß an Schweißverbindungen gefertigt werden können. Die Schaufelform läßt sich der jeweiligen Aufgabe, die der Ventilator zu erfüllen hat, leicht anpassen. Das erfindungsgemäße Laufrad kann daher bei geringem Fertigungsaufwand mit der jeweils besten aerodynamischen Schaufelform hergestellt werden, wobei gegenüber den bekannten Laufrädern aus Kunststoff noch eine beachtliche Steigerung der Haltbarkeit bzw. zulässigen Betriebsdrehzahl erreicht wird.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstelldng eines Ventilatorlaufrades aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Mehrzahl von Schaufeln zwischen einem Boden und einer zu diesem parallelen Ringscheibe, d a d u r c h gekennzeichnet, daß man in einer Bodenplatte nach Erwärmen auf Formungstemperatur durch Tiefziehen Schaufelteile ausformt, in einer Ringplatte nach Erwärmen auf Formungstemperatur durch Tiefziehen in der Anordnung, Zahl und Form gleiche Schaufelteile wie die Schaufelteile in der Bodenplatte, jedoch spiegelbildlich zu diesen ausformt, nach Abkühlung die Kammflächen der Schaufelteile beider Platten auf Schweißtemperatur erhitzt und die Kammflächen der Bodenplatte mit denen der Ringplatte unter Bildung des Laufrades verschweißt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Bodenplatte und in der Ringplatte Schaufelteile ausformt, deren Breite etwa der halben Breite der Laufradschaufel ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiderseits einer Heizplatte auf ihren tiefziehwerkzeugen spiegelbildlich zueinander angeordnete Bodenplatte und Ringplatte an den Kammflächen mit der einen bzw.

   anderen Seite der Heizplatte in Berührung bringt, nach dem Erhitzen der Kammflächen die Heizplatte entfernt und dann die Kammflächen von Boden- und Ringplatte unter Druck zusammenführt
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zugleich mit dem oder anschließend an das Ausformen der Schaufelteile der Innenrand der Ringplatte nach außen zieht und die Außenränder beider Platten nach außen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilatorlaufrades aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Mehrzahl von Schaufeln zwischen einer Bodenscheibe und einer zu dieser parallelen Ringscheibe be. Die Erfindung betrifft ferner das nach diesem Verfahren hergestellte Verltilatorladfrad.

   Aushermoplastischen Kunststoffen gefertigte Ventilatoren sind bekannt. Das Laufrad besteht dabei im allgemeinen aus einer antriebsseitigen Bodenscheibe und einer anströmseitigen Ringscheibe, die durch mehrere radiale oder gekrümmte über den Scheibenumfang gleichmäßig verteilte Schaufeln unlösbar verbunden sind. Die Herstellung derartiger Laufräder aus thermoplastischem Kunststoff ist zeitaufwendig, da vielfach noch jede Schaufel einzeln auf beiden Seiten an die Scheiben angeschweißt wird. Es ist auch schon bekannt, alle Schaufeln in einem Arbeitstakt an eine Radscheibe anzuschweißen. Hierfür sind der Schaufelform angepaßte Heizelemente erforderlich, und auch in diesem Fall muß jede Schaufel beidseitig angeschweißt werden. Die Haltbarkeit derartiger Laufräder ist wegen der zahlreichen Schweißnähte begrenzt, insbesondere, wenn im Betrieb Erschütterungen auftreten und der Ventilator mit vergleichsweise hoher Drehzahl gefahren wird. Insbesondere die Schweißnähte an der antriebsseitigen Randscheibe sind so stark beansprucht, da die Förderleistung über sie auf die Schaufeln übertragen wird.

   abwinkelt.
5. 5. Ventilatorlaufrad aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Mehrzahl von Schaufeln zwischen einem Boden und einer zum Boden parallelen Ringscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (3, 13) doppelwandig ausgebildet ist und der Spalt (4, 14) zwischen den beiden Schaufelwandungen (7, 17)- bis zu den Außenflächen (8, 18) des Bodens (2) bzw. der Ringscheibe (12) reicht und im Inneren der Schaufel geschlossen ist.
6. 6. Laufrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeiehnet, daß der Spalt (4, 14) in der Mittelebene (25) zwischen dem Boden (2) und der Ringscheibe (12) geschlossen ist.
7. 7. Laufrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (4, 14) zwischen den Schaufelwandungen (7, 17) durch zwei Kammwandungen (6, 15) geschlossen ist.
8. 8. Laufrad nach einem der Ansprüche bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (3, 13) aus einem an dem Boden (2) und einem an der Ringscheibe (12) ausgeformten Schaufelteil (3 bzw.

   13) besteht und beide Schaufelteile längs ihrer Kammflächen (6, 16) verschweißt sind.
9. 9. Laufrad nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Bodenscheibe (2) außenseitig eine Nabe (21) mit Stahlkern (23) angesetzt ist, dessen Bohrung für den Kupplungseingriff der Antriebswelle eingerichtet ist.
10. 10. Laufrad nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Innenrand der Ringscheibe (12) ein kurzer Einströmstutzen (19) ausgebildet ist.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits die Fertigung eines Ventilatorlaufrades aus thermopla stischem Kunststoff zu vereinfachen und damit zu verbilligen. Andererseits soll das Laufrad eine größere Haltbarkeit im Vergleich zu den bisher bekannten Laufrädern aufweisen und demzufolge einen Betrieb mit höherer Drehzahl erlauben, Das Verfahren zur Herstellung des Ventilatorlaufra des mit einer Mehrzahl von Schaufeln zwischen einem Boden und einer dazu parallelen Ringscheibe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Bodenplatte nach Erwärmen auf Formungstemperatur durch Tiefziehen (Streckformen) Schaufelteile ausformt, in einer Ringplatte nach Erwärmen auf Formungstemperatur durch Tiefziehen in der Anordnung Zahl und Form-gleiche Schaufelteile wie die in der Bodenplatte, jedoch spiegelbildlich zu diesen, ausformt, nach Abkühlen die Kammflächen der Schaufelteile beider Platten auf Schweißtemperatur erhitzt und dann die Kammflächen der Bodenplatte mit denen der Ringplatte unter Bildung des Laufrades verschweißt.