DE3707437C2 - Laufrad für einen Axialventilator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für einen Axialventilator mit einer drehfest auf der Abtriebswelle eines elektrischen Antriebsmotors sitzenden Polygonnabe, an deren Facetten je eine Laufradschaufel lösbar befestigt ist, die als Hohlprofilkörper mit Tragflächenprofil ausgebildet sind, wobei innerhalb des Schaufelhohlprofils ein sich entlang einer zentralen radialen Achse erstreckender, zur Fixierung der jeweiligen Schaufel an der Nabe dienender Holm vorgesehen ist.

Ein derartiges Laufrad ist durch das DE-GM 18 41 500 bekannt.

Bei dem bekannten Laufrad bestehen die als Hohlkörper ausgebildeten Schaufeln aus zwei miteinander verklebten Schalen, die als nach einem gängigen Gieß- oder Spritz- Gießverfahren hergestellte Kunststoffteile ausgebildet sind, die mit sogenannten Befestigungsaugen zur Aufnahme eines Stahlschaftes versehen sind, der in die fertige Schaufel mit eingeklebt ist und zur Befestigung derselben an der Laufradnabe dient. Derartige, im wesentlichen aus Kunststoff bestehende Laufradschaufeln sind, verglichen mit aus Stahl oder Bronze bestehenden Laufradschaufeln zwar erheblich leichter, haben gegenüber solchen jedoch eine weitaus geringere Abriebfestigkeit und sind daher für viele Einsatzzwecke nicht geeignet. Andererseits sind aus Stahl oder Bronze oder einem anderen gießfähigen Material bestehende Schaufeln hinsichtlich ihrer Fertigung sehr aufwendig und teuer, wobei es aus fertigungstechnischen Gründen auch ungünstig ist, daß solche Schaufeln in der Regel von zuliefernden Gießereibetrieben bezogen werden müssen. Auch das erwähnte relativ hohe Gewicht von Metallschaufeln ist wegen der im Betrieb des Ventilators auftretenden hohen Fliehkräfte, die zusätzlich zu einer entsprechend stabilen Konstruktion der Laufradnabe zwingen, ungünstig.

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, so daß 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. Erfindungsgemäß 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 Fig. 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 dergegebene 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 Endstirnplatte 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 drehfest auf der Abtriebswelle eines elektrischen Antriebsmotors sitzenden Polygon-Nabe, an deren Facetten je eine Laufradschaufel lösbar befestigt ist, die als Hohlprofilkörper mit Tragflügelprofil ausgebildet sind, wobei innerhalb des Schaufelhohlprofils ein sich entlang einer zentralen radialen Achse erstreckender, zur Fixierung der jeweiligen Schaufel an der Nabe dienender Holm vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofile an ihrer radial äußeren Seite jeweils mit einer dem Hohlprofilquerschnitt entsprechenden Endstirnplatte (31) abgeschlossen sind und an ihrer Basisseite mit einer mit seitlich abstehenden Befestigungsflanschen (34 und 36) versehenen Basisplatte (32) abgeschlossen sind, wobei diese Endstirnplatten (31) und die Basisplatte entlang ihrer entsprechend dem Profilquerschnitt verlaufenden Ränder an den aus einem Metallblech bestehenden Schaufelmantel (29) angeschweißt sind, und wobei der zentrale Holm (37) 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 Facette (24) der Polygonnabe (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, vorzugsweise um 3 mm radial nach innen versetzt ist.

3. Laufrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den einzelnen Facetten (24) der Polygon-Nabe (23) mit der Zentrierbohrung (38′) konzentrische, gekrümmt verlaufende Langlöcher (41 und 42) vorgesehen sind, durch welche die zur Befestigung der Radschaufeln (26) benutzten Schraubbolzen hindurchtreten.