DE3812227C1

DE3812227C1 - Axial fan

Info

Publication number: DE3812227C1
Application number: DE19883812227
Authority: DE
Inventors: Helmut 7920 Heidenheim De Bronowski
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1988-04-13
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1989-09-28
Also published as: DE8815383U1

Abstract

The fan has moving blades which are mounted with their spar in a support ring arranged coaxially in an impeller hub. The mounting comprises an axial bearing, against which the spar is supported with a nut on the side of the support ring facing away from the blades. The axial bearing is designed as an annular disc made of a self-lubricating sliding bearing material. The annular disc is supported, with its side facing away from the spar nut, on a spherical disc located on the support ring. An arrangement for blade adjustment during operation engages on the spar. During operation in the open position, a centrifugal moment acts on the moving blades. As a result of the relatively great static friction coefficient of the bearing material, the axial bearing is self-locking. The restoring moment is thus absorbed by the bearing. The blade adjustment arrangement remains free of the effect of the restoring moment. Compensating weights can thus be dispensed with so that the impeller hub can be of axially short construction. A lubricant supply in the impeller hub is likewise no longer necessary.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an axial fan according to the Oberbe handle of claim 1.

Aus der DE-OS 23 50 486 ist ein derartiger Axialventilator be kannt, bei dem die Laufschaufeln einen angeformten Holm haben, der durch entsprechende Formgebung unter Reib- und Formschluß in der Laufradnabe gehalten ist. Unter Berücksichtigung dieser Formgebung, des Reibungskoeffizienten der beteiligten Werkstof fe sowie des Anpreßdrucks des Holmes an die Nabe aufgrund Fe derkraft sowie Zentrifugalkraft wird hierdurch erreicht, daß eine durch während des Betriebes auftretende Torsions- und Rückstellmomente hervorgerufene, ungewollte Verstellung der Schaufeln ausgeschlossen ist. Eine im Stillstand des Ventila tors vorzunehmende Schaufelverstellung ist dagegen nach Über windung des in diesem Betriebszustand sehr viel niedrigeren Haftmomentes zwischen Schaufelholm und Laufradnabe möglich. Dennoch kann dieses Haftmoment Ursache dafür sein, daß das Er zielen der gewünschten Schaufelstellung aufgrund des sogenann ten Ruckgleitens häufig nicht exakt möglich ist. Da aber die Laufschaufeln mit Holm und die Laufradnabe als Metallgußteile ohne spanende Nachbearbeitung ausgebildet sein sollen, sind die Anforderungen an die Lagerung dieses Ventilators relativ ge ring. Im übrigen ist die Lagerung der Laufschaufeln schmiermit telfrei.From DE-OS 23 50 486 such an axial fan is be knows, in which the blades have a molded spar, by appropriate shaping with friction and positive locking is held in the impeller hub. Taking this into account Shaping, the coefficient of friction of the materials involved fe and the contact pressure of the spar on the hub due to Fe derkraft and centrifugal force is achieved in that a caused by torsion and during operation Restoring moments caused, unwanted adjustment of the Shoveling is excluded. One with the Ventila at a standstill The bucket adjustment to be carried out, however, is over winding of the much lower one in this operating state Holding moment possible between the shovel spar and the impeller hub. Nevertheless, this moment of detention can cause the Er aim the desired blade position based on the so-called stuck slip is often not exactly possible. But there Blades with spar and the impeller hub as metal castings should be trained without machining post-processing, are Storage requirements for this fan are relatively high ring. The rest of the blades are lubricated telfrei.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Axialventilator der eingangs genannten Art eine hochbe lastbare Lagerung der Laufschaufeln mit definierten Reibungs verhältnissen zu schaffen. In contrast, the invention is based on the object an axial fan of the type mentioned a hochbe durable bearing of the blades with defined friction create relationships.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichne ten Merkmale gelöst.This object is characterized in that in claim 1 characteristics solved.

Die Lösung hat folgende Vorteile: Zum einen werden aufgrund der Kugelscheibe Toleranzen und Bearbeitungsfehler zwischen der Holmmutter und dem Tragring ausgeglichen, welche eine schäd liche Kantenpressung im Axiallager zur Folge haben könnten. Zum anderen ist durch die Wahl des Gleitlagerwerkstoffs und die Lagerbemessung die Größe eines bei Ventilatorbetrieb die Schau felstellung sichernden Haftmomentes genau bestimmbar. Mit der Kugelscheibe werden somit durch den Ausgleich von Paralleli tätsfehlern zwischen den einander zugeordneten Flächen von Holmmutter, Ringscheibe und Kugelscheibe selbst Überlastung und vorzeitiger Verschleiß des Axiallagers vermieden und die Lager tragfähigkeit erhalten. Selbstschmierende Gleitlagerwerkstoffe, wie sie für die Ringscheibe des Axiallagers vorgesehen sind, haben einen relativ niedrigen Gleitreibungskoeffizienten, der bei sehr geringen Gleitgeschwindigkeiten besonders niedrige Werte annimmt. Eine Verstellung der Laufschaufeln kann daher nach Überwindung des Haftmomentes mit geringen Kräften ruck frei vorgenommen werden.The solution has the following advantages: On the one hand, due to the Ball disc tolerances and machining errors between the Holm nut and the support ring balanced, which is harmful edge pressure in the thrust bearing could result. To the other is due to the choice of the plain bearing material and the Bearing dimensioning is the size of a show in fan operation the position of the holding moment that secures the position can be precisely determined. With the Ball disc are thus by balancing paralleli errors between the areas of Holm nut, washer and ball washer itself overload and premature wear of the thrust bearing avoided and the bearings maintain sustainability. Self-lubricating plain bearing materials, as they are intended for the washer of the thrust bearing, have a relatively low coefficient of sliding friction, the particularly low at very low sliding speeds Assumes values. An adjustment of the blades can therefore after overcoming the moment of adhesion with low forces be made freely.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist im Patentan spruch 2 angegeben.An expedient development of the invention is in the patent saying 2 specified.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt im Längsschnitt zur Hälfte ein Laufrad eines Axialventilators mit verstellbaren Laufschaufeln.An embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. This shows in longitudinal section Half an impeller of an axial fan with adjustable Blades.

Ein mit 1 bezeichnetes Laufrad hat eine bezüglich seiner Dreh achse 2 rotationssymmetrische Nabe 3. In der einen relativ gro ßen Durchmesser aufweisenden Laufradnabe 3 ist koaxial zu ihrer Drehachse 2 ein Tragring 4 angeordnet. Die umfangsseitige Wan dung 5 der Laufradnabe 3 ist mit in gleichmäßiger Teilung ange ordneten, im rechten Winkel zur Drehachse 2 verlaufenden Boh rungen 6 großen Durchmessers versehen. Der Tragring 4 weist ebenfalls mit den Bohrungen 6 in der Nabenwandung 5 fluchtende Bohrungen 7 kleineren Durchmessers auf. In den Bohrungen 6 der Nabenwandung 5 sind mit ihrer Drehachse 8 radial (bezogen auf die Laufraddrehachse 2) angeordnete Laufschaufeln 9 mit ihrem flanschartig ausgebildeten Fuß 10 aufgenommen. An den Lauf schaufeln 9 wirkt während des Betriebes des Axialventilators bei geöffneten Schaufeln ein Zentrifugalmoment. An impeller designated 1 has a rotationally symmetrical hub 3 with respect to its axis of rotation 2 . In the relatively large diameter impeller hub 3 , a support ring 4 is arranged coaxially with its axis of rotation 2 . The circumferential wall 5 of the impeller hub 3 is provided with a uniform pitch, at right angles to the axis of rotation 2 bores 6 large diameter stanchions. The support ring 4 likewise has holes 7 of smaller diameter aligned with the holes 6 in the hub wall 5 . In the bores 6 of the hub wall 5 , with their axis of rotation 8 , rotor blades 9 arranged radially (with respect to the axis of rotation of the impeller 2 ) are received with their flange-shaped base 10 . Blade 9 acts on a centrifugal moment during operation of the axial fan when the blades are open.

Die nachfolgend beschriebene Lagerung einer Laufschaufel 9 ist bei allen Schaufeln des Laufrades 1 gleich ausgebildet.The storage of a rotor blade 9 described below is of the same design for all blades of the impeller 1 .

Die Laufschaufel 9 ist mit ihrem Schaufelfuß 10 in der Bohrung 6 der Nabenwandung 5 durch ein Radiallager in Form einer aus selbstschmierendem Gleitlagerwerkstoff (auch als "Trockenlager" bezeichnet) gebildeten Buchse 11 geführt. Außerdem sind zwi schen dem Schaufelfuß 10 und der Nabenwandung 5 Dichtungen 12 angeordnet, welche das Eindringen von Verunreinigungen in das Laufradinnere verhindern.The blade 9 is guided with its blade root 10 in the bore 6 of the hub wall 5 through a radial bearing in the form of a bushing 11 formed from self-lubricating plain bearing material (also referred to as a "dry bearing"). In addition, 5 seals 12 are arranged between the blade root 10 and the hub wall 5 , which prevent the penetration of contaminants into the interior of the impeller.

Mit dem Fuß 10 der Laufschaufel 9 ist durch Schrauben 13 ein koaxial zur Drehachse 8 verlaufender Holm 14 verbunden. Dieser erstreckt sich durch die Bohrung 7 im Tragring 4, wo er durch ein zweites Radiallager in Form einer gleichfalls aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwerkstoff bestehenden Buchse 15 gelagert ist. Die Lagerung umfaßt außerdem ein von einer Ring scheibe 16 gebildetes Axiallager, gegen das der Holm 14 auf der schaufelabgewandten Seite des Tragringes 4 mit einer Mutter 17 abgestützt ist. Die Ringscheibe 16 besteht ebenso wie die Buch sen 11 und 15 der Radiallager aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwerkstoff. Auf ihrer von der Holmmutter 17 abge wandten Seite ist die Ringscheibe 16 auf einer am Tragring 4 sitzenden Kugelscheibe 18 abgestützt. Die Kugelscheibe 18 gleicht Parallelitätsfehler zwischen den einander zugeordneten Flächen von Holmmutter 17, Ringscheibe 16 und der Kugelscheibe 18 aus, so daß Kantenpressung im Axiallager vermieden ist. Die Ringscheibe 16 nimmt aufgrund ihres Haftreibungskoeffizienten und der dadurch gegebenen Selbsthemmung des Lagers das Zentri fugalmoment der Laufschaufel 9 auf.With the foot 10 of the blade 9 , a spar 14 extending coaxially to the axis of rotation 8 is connected by screws 13 . This extends through the bore 7 in the support ring 4 , where it is supported by a second radial bearing in the form of a bushing 15 which likewise consists of a self-lubricating plain bearing material. The storage also includes a washer 16 formed by a thrust bearing against which the spar 14 is supported on the side of the support ring 4 facing away from the blade with a nut 17 . The annular disc 16 consists, like the book sen 11 and 15 of the radial bearing made of a self-lubricating plain bearing material. On its side facing away from the spar nut 17 , the annular disk 16 is supported on a spherical disk 18 seated on the supporting ring 4 . The spherical disk 18 compensates for parallelism errors between the mutually associated surfaces of the spar nut 17 , the annular disk 16 and the spherical disk 18 , so that edge pressure in the axial bearing is avoided. The annular disc 16 takes up the centrifugal moment of the rotor blade 9 due to its coefficient of static friction and the resulting self-locking of the bearing.

Auf der vom Axiallager abgewandten Seite des Tragringes 4 weist der Holm 14 einen Bund 19 auf, gegen den ein Gegenring 20 mit einer Anschlagscheibe 21 abgestützt ist. Zwischen dieser An schlagscheibe 21 und dem Tragring 4 sitzt eine vorgespannte Tellerfeder 22. Diese bewirkt eine spielfreie Axiallagerung der Laufschaufel 9 sowohl im Stillstand als auch bei niedrigen Drehzahlen des Laufrades 1.On the side of the support ring 4 facing away from the axial bearing, the spar 14 has a collar 19 , against which a counter ring 20 is supported with a stop disk 21 . Between this washer 21 and the support ring 4 is a preloaded plate spring 22nd This causes a play-free axial bearing of the rotor blade 9 both at a standstill and at low speeds of the impeller 1 .

Zur Einstellung des Schaufelwinkels während des Betriebes des Axialventilators ist eine Verstelleinrichtung 23 im Nabenzen trum vorgesehen. Die Einrichtung 23 hat eine gleichachsig zur Drehachse 2 verschiebbare Stellscheibe 24, welche mit einer Stellstange 25 verbunden ist. Die Stellscheibe 24 ist umfangs seitig mit einer Nut 26 versehen, in welche ein Gleitstein 27 am Ende eines mit dem Schaufelholm 14 verbundenen Hebelarmes 28 eingreift. Ein außerhalb der Laufradnabe 3 angeordneter hydrau lischer Servomotor (nicht dargestellt) steht mit der alle Lauf schaufeln 9 des Laufrades 1 synchron verstellenden Einrichtung 23 in Verbindung.To adjust the blade angle during the operation of the axial fan, an adjusting device 23 is provided in the hub center. The device 23 has an adjusting disc 24 which can be moved coaxially with the axis of rotation 2 and which is connected to an adjusting rod 25 . The adjusting disc 24 is circumferentially provided with a groove 26 into which a sliding block 27 engages at the end of a lever arm 28 connected to the shovel spar 14 . An arranged outside the impeller hub 3 hy metallic servomotor (not shown) is with the all blades 9 of the impeller 1 synchronously adjusting device 23 in connection.

Stirnseitig ist die Laufradnabe 3 durch einen Deckel 29 ver schlossen, nach dessen Entfernen die Bauteile in der Laufradna be zur Wartung zugänglich sind.The end of the impeller hub 3 is closed by a cover 29 , after removal of which the components in the impeller are accessible for maintenance.

Claims

1. Axial fan with the following features:

a) rotor blades ( 9 ) are mounted with their spar ( 14 ) in a support ring ( 4 ) arranged coaxially in an impeller hub ( 3 ),
b) the bearing comprises an axial bearing, against which the spar ( 14 ) is supported on the side of the support ring ( 4 ) facing away from the blade, causing a holding moment about the blade axis,
c) a device ( 23 ) for the blade adjustment acts on the spar ( 14 ),

characterized by the other features:

d) the axial bearing is designed as an annular disk ( 16 ) made of a self-lubricating slide bearing material ("dry bearing"), on which the spar ( 14 ) engages with a nut ( 17 ),
e) the annular disc ( 16 ) of the axial bearing is supported with its side facing away from the spar nut ( 17 ) on a spherical disc ( 18 ) seated on the support ring ( 4 ).

2. Axial fan according to claim 1, with radially both on the support ring and on the circumference of the impeller hub run blades, characterized in that the radial bearings in the form of gebil-made bushings made of self-lubricating plain bearing material ( 15 , 11 ) are formed.