DE3707437A1 - Laufrad fuer einen axialventilator - Google Patents
Laufrad fuer einen axialventilatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Axialventi
lator mit einer drehfest auf der Abtriebswelle des elek
trischen Antriebsmotors sitzenden Polygonnabe, an deren
Facetten je eine Laufradschaufel lösbar befestigt ist.
Laufräder dieser Art für Axialventilatoren sind allgemein
bekannt, wobei die Schaufeln solcher Laufräder wegen ihrer
komplizierten Form in der Regel als Gußteile hergestellt
werden.
Soweit solche Schaufeln ausMetall, z. B. Stahl oder Bronze
bestehen, ist nicht nur die Fertigung der Schaufeln auf
wendig und teuer, sondern es werden auch die Laufräder sehr
schwer, und es treten im Betrieb hohe Fliehkräfte auf, die
zu einer entsprechend stabilen Konstruktion der Laufrad
naben zwingen. Zwar kann eine Gewichtsersparnis dadurch
erzielt werden, daß die Laufradschaufeln aus Kunststoff ge
fertigt werden, jedoch haben diese dann eine weitaus ge
ringere Abriebfestigkeit und sind dann für viele Einsatz
zwecke nicht mehr geeignet. Die Verwendung gegossener
Schaufeln ist auch aus fertigungstechnischen Gründen un
günstig, da man in der Regel auf Zulieferung solcher Schau
feln angewiesen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Laufrad der
eingangs genannten Art zu schaffen, das hinsichtlich
der Belastbarkeit seiner Schaufeln allen praktischen
Erfordernissen gerecht wird, daß sich durch ein ge
ringes Gewicht auszeichnet und auch fertigungstechnisch
mit einfachen in der Blechbearbeitung üblichen Werk
zeugen herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn
zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merk
male gelöst.
Hiernach mit als Hohlprofilkörpern ausgebildeten Schau
feln versehene Laufräder können in einem für die Blech
bearbeitung ausgerüsteten Betrieb auf einfache Weise
hergestellt werden, haben ein günstig niedriges Gewicht,
sodaß auch die Nabenkörper in Leichtbauweise ausgeführt
werden können, wodurch sowohl unter dem Gesichtspunkt
der Materialeinsparung als auch unter Gesichtspunkten
der Fertigungstechnik erhebliche Vorteile erzielt werden.
Erfindugsgemäß ausgebildete Lüfterräder genügen mindestens
denselben Anforderungen hinsichtlich Stabilität und Ver
schleißfestigkeit wie bekannte, mit massiv gegossenen
Schaufeln ausgerüstete Lüfterräder.
In der durch die Merkmale des Anspruchs 2 angegebenen
Gestaltung der Lüfterradschaufeln ist eine strömungs
günstige Gestaltung derselben erzielt, die eine Rück
strömung von Förderluft von der Druckseite zur Saugseite
des Lüfterrades hin verhindert und insoweit zu einer Ver
besserung des Wirkungsgrades eines mit dem erfindungsge
mäßen Lüfterrad ausgerüsteten Axialventilators führt.
Die durch die Merkmale des Anspruchs 3 angegebene Ge
staltung der Lüfterradschaufeln und der Radnabe er
möglicht auf einfache Weise eine bedarfsgerechte Ein
stellung des Anstellwinkels der Radschaufeln bezüg
lich der Förderrichtung.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung erge
ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines spe
ziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es
zeigt:
Fig. 1 einen Axialventilator mit einem erfindungs
gemäßen Lüfterrad in einer Ansicht von der
Anströmseite her,
Fig. 2 den Ventilator gemäß Fig. 1 in Seitenansicht,
mit teilweise abgebrochenem Ventilatorgehäuse,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Lüfterradschaufel des
Laufrades gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine radiale Draufsicht auf die Laufradschau
fel gemäß Fig. 3 in Richtung der zentralen
Achse 39 der Fig. 3 und
Fig. 5 eine Basisplatte der Schaufel gemäß den Fi
guren 3 und 4 zu deren Befestigung am Naben
körper.
Der in der Fig. 1 in einer Ansicht von der Anströmseite
aus gesehen, in der Fig. 2 in einer Seitenansicht je
weils in vereinfachter, schematischer Darstellung wie
der gegebene Axialventilator 10 umfaßt in üblicher Ge
staltung und Anordnung ein als Luftleitkanal ausgebil
detes, insgesamt mit 11 bezeichnetes Gehäuse, das sei
nerseits ein sich zwischen einer Einströmdüse 12 und
einer Abströmdüse 13 erstreckendes, kreiszylindrisches
Mittelstück 14 umfaßt, innerhalb dessen der elektrische
Antriebsmotor 16 und das von diesem angetriebene, ins
gesamt mit 17 bezeichnete Lüfterrad angeordnet sind.
Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß das
Lüfterrad 17, in der Darstellung der Fig. 1 gesehen,
in der durch den Pfeil 18 repräsentierten Drehrichtung,
d.h. im Gegenuhrzeigersinn angetrieben sei. Der Motor 16
ist beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel
mittels insgesamt vier radialer Streben 19 an dem Mit
telstück 14 des Ventilatorgehäuses 11 gehalten, wobei
dieses Streben 19 als Luftleitelemente ausgebildet sein
können, die eine drallkompensierende Funktion haben und
bewirken, daß der Förderluftstrom mit zur zentralen
Längsachse 21 des Ventilators 10 im wesentlichen paralle
ler Strömungsrichtung zur Abströmdüse 13 hin geleitet wird.
Die zur Befestigung des Lüfterrades 17 an der Motorwelle 22
vorgesehene Nabe 23 ist als Polygon-Nabe ausgebildet, de
ren Mantel die Form eines regelmäßig-polygonalen Zylin
ders hat, der beim dargestellten, speziellen Ausführungs
beispiel zwölf Polygon-Facetten 24 hat, an denen je eine
von insgesamt zwölf Lüfterrad-Schaufeln auswechselbar be
festigt sind. Der insoweit anhand der Fig. 1 und 2
erläuterte Aufbau des Ventilators 10 kann als bekannt
vorausgesetzt werden.
Zur Erläuterung als erfindungswesentlich erachteter Merk
male des Laufrades 17 des Ventilators 10 sei nunmehr auf
die Einzelheiten der Fig. 3-6 verwiesen.
Die in der Fig. 3 in einer Seitenansicht und in der
Fig. 4 in Draufsicht dargestellte Laufradschaufel 26
hat, wie der Darstellung der Fig. 4 entnehmbar, ein
Tragflügelprofil mit einer abgerundeten Profilnase 27
und einer spitz zulaufenden Abströmkante 28. Die Schau
fel 26 ist als Hohlprofilkörper ausgebildet, der einen
aus einem einstückigen Blech gebogenen Mantel 29, eine
radial äußere, in ihrer Kontur dem Innenquerschnitt des
Hohlprofils entsprechende, spantenförmige Endstrinplatte 31
und eine Basisplatte 32 umfaßt, die die Laufradschaufel 26
an ihrer der Nabe 23 zugewandten Basisseite, abgesehen von
einem kleinen, spitzwinklig-dreiecksförmigen, der Abström
kante benachbarten Bereich abschließt und mit seitlich
abstehenden Befestigungsflanschen 34 und 36 versehen ist;
mittels derer die Laufradschaufel 26 insgesamt an der die
ser zugeordneten Facette 24 der Polygon-Nabe 23 des Lauf
rades 17 befestigbar ist. Die Endstirnplatte 31 und die
Basisplatte 32 sind mittels eines zentralen Holms 37,
der in der Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet ist, mitein
ander verbunden, wobei dieser Holm 37 einen nach unten aus
der Basisplatte 32 herausragenden Endabschnitt 38 auf
weist, der durch eine zur Zentrierung der zentralen Achse 39
der Laufradschaufel 26 vorgesehene Zentrierbohrung 39′ der
jeweiligen Facette 24 der Laufradnabe 23 hindurchtritt:
Die - ebenen - Facetten 24 der Laufradnabe 23 sind mit
zu der Zentrierbohrung 39′ konzentrischen, in der Fig. 4
gestrichelt eingezeichneten Langlöchern 41 und 42 ver
sehen, durch die zur Befestigung der Laufradschaufel 26
an der jeweiligen Facette 24 der Polygon-Nabe 23 vor
gesehene Befestigungsschrauben hindurchtreten können,
wobei diese Langlöcher 41 und 42 in einem hinreichend
weiten Variationsbereich die Einstellung des Anstellwin
kels α ermöglichen, unter welchem z. B. die Profil-Mit
tellinie 43 des Profilquerschnittes im radial äußeren
Bereich der Schaufel zu der die zentralen Achsen 39 der
einzelnen Laufradschaufeln enthaltenden, senkrecht zur
Laufradachse 21 verlaufenden Ebene angestellt ist. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anstell
winkel α, unter dem die Profilmittellinie 46 des Basis
bereiches der Laufradschaufel die die zentralen Achsen 29
der Laufradschaufeln 26 enthaltende Ebene 44 schneidet,
etwas größer als der vorerwähnte Anstellwinkel α, d. h.
das Profil der Laufradschaufel 26 ist, von innen nach
außen gesehen, geringfügig "verschränkt".
Zur Herstellung einer Schaufel wird zunächst die radial
äußere Endstirnplatte 31 an einen flach zusammengequetsch
ten äußeren Endabschnitt 46 des zentralen Holms 37 an
geschweißt, und zwar an der Außenseite der Endstirnplatte 31.
Diese vorgefertigte Einheit 31, 37 wird - von der Basis
seite her - in den vorgebogenen Schaufelmantel 29 einge
steckt und anschließend von der Basisseite her die Basis
platte ebenfalls in den Basisbereich des Mantels einge
führt. Der Mantel 29 ist an seinen nabenseitigen Basis
rändern mit in ihrer Höhe etwa der halben Dicke der Basis
platte 32 entsprechenden, flachen Ausklinkungen 47 ver
sehen, durch welche die Befestigungsflansche 34 und 36 der
Basisplatte 32 seitlich austreten können, wobei die
in der Darstellung der Fig. 3 vertikalen Ränder 48 und
49 der Ausklinkungen 47 sich formschlüssig an die
Ränder der Befestigungsflansche 34 und 36 anschließen.
Dann werden die Abströmkanten-seitigen Ränder 28′ und
28′′ des Schaufelmantels in unmittelbare Anlage aneinan
der gebogen und entlang des an der Abströmseite der
Schaufel angeordneten Randes 28′′ des Schaufelmantels 29
miteinander verschweißt. Dadurch wird auch die Basis
platte, die beidseits der Befestigungsflansche 34 und
36 dem Profilquerschnitt an der Basisseite entsprechen
de Abschnitte aufweist, die etwa mit ihrer halben Dicke
in das durch den Schaufelmantel 26 gebildete Hohlprofil
hineinragen, in ihre Soll-Lage gebracht, in der sie nun
mehr ihrerseits längs der Basisrandabschnitte 51 und 52
sowie der dazu parallelen Ränder der Ausklinkungen 47
mit dem Schaufelmantel umlaufend verschweißt werden kann.
Anschließend wird die Basisplatte 32 längs des Randes ihrer
zentralen Bohrung 38′ (Fig. 5), durch die der untere End
abschnitt 38 des Holms 37 hindurchtritt, mit diesem ver
schweißt.
Abschließend wird dann die Endstirnplatte 31 entlang
ihres Randes an die innere Mantelfläche des Schaufelman
tels 29 angeschweißt. Dadurch wird insgesamt ein hinsicht
lich Formstabilität und Abriebfestigkeit den praktischen
Erfordernissen in vollem Umfang genügender Schaufelkörper
erzielt.
Zur Befestigung der einzelnen Laufradschaufeln 26 am Nabenkör
per 23 sind an der Innenseite der Nabe angeordnete Gegen
platten 53 vorgesehen, deren Außenkontur in der Fig. 5 ge
strichelt angedeutet ist. Diese Gegenplatten sind
- in deckungsgleicher Anordnung mit Bohrungen 54
versehen, die zur Fixierung der Schaufeln 26 mit
tels durchgehender Schraubbolzen ausnutzbar sind.
Die Schaufeln 26 können aus Stahl-, Edelstahl-, Alu
minium- oder Bronzeblech gefertigt werden.
Die Polygon-Nabe 23 kann in an sich bekannter Weise
ebenfalls aus den genannten Materialien hergestellt
sein, wird jedoch vorzugsweise aus Stahlblech herge
stellt, während die Schaufeln 26 bevorzugt aus demje
nigen Material hergestellt werden, aus dem der das
Laufrad 17 unmittelbar umgebende Teil 14′ des Mittel
abschnittes 14 des Ventilatorgehäuses 11 besteht,
dessen übrige Teile aus einem anderen Material gefer
tigt sein können.
Claims (3)
1. Laufrad für einen Axialventilator, mit einer dreh
fest auf der Abtriebswelle eines elektrischen An
triebsmotors sitzenden Polygon-Nabe, an deren Fa
cetten je eine Laufradschaufel lösbar befestigt
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (26) als
Hohlprofilkörper mit einem Tragflügelprofil ausge
bildet sind, daß diese Hohlprofile an ihrer radial
äußeren Seite jeweils mit einer dem Hohlprofilquer
schnitt entsprechenden Endstirnplatte (31) abge
schlossen sind und an ihrer Basisseite mit einer
mit seitlich abstehenden Befestigungsflanschen (34
und 36) versehenen Basisplatte abgeschlossen sind,
wobei diese Endstirnplatte (31) und die Basisplat
te (32) entlang ihrer entsprechend dem Profil
querschnitt verlaufenden Ränder an den aus einem
Metallblech bestehenden Schaufelmantel (29) ange
schweißt sind, und daß innerhalb des Schaufel-Hohl
profils ein sich entlang einer zentralen, radialen
Achse (39) erstreckender Holm (37) vorgesehen ist,
der seinerseits mit der Endstirnplatte (31) und
der Basisplatte (32) fest verbunden ist und einen
basisseitigen Endabschnitt (38) aufweist, der in
eine Zentrierbohrung (38′) der jeweiligen Facet
te (24) der Polygon-Nabe (23) einsteckbar ist.
2. Laufrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Endstirnplatte (31),
in radialer Richtung gesehen, gegenüber dem freien
Rand des Schaufelmantels (29) um 2 bis 5 mm, vor
zugsweise um 3mm radial nach innen versetzt ist.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß an den einzelnen Facet
ten (24) der Polygon-Nabe (23) mit der Zentrierboh
rung (38′) konzentrische, gekrümmt verlaufende
Langlöcher (41 und 42) vorgesehen sind, durch wel
che die zur Befestigung der Radschaufeln (26) be
nutzten Schraubbolzen hindurchtreten.
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