DE4042127C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad aus Kunststoff für einen Ventilator zur Förderung aggressiver Gase, mit einer Bodenscheibe und einer Deckringscheibe, zwischen denen Schaufeln angeordnet sind, und einer in eine Nabe der Bodenscheibe eingebetteten, ringförmigen Metallnabe mit einem außenseitig angeformten Flansch mit Verzahnungsflächen, wobei die Bodenscheibe an dem den Flansch einbettenden Teil der Nabe angeformt ist.

Bei Kunststoffventilatoren zur Förderung aggressiver, insbe­ sondere korrosiver Gase ist es wesentlich, daß mit den Gasen in Berührung kommende Metalloberflächen so weit wie möglich vermie­ den werden. Andererseits ist die mit der metallischen Antriebs­ welle in Eingriff befindliche Nabe des Ventilatorlaufrades aus Metall und daher der Korrosion durch die Gase ausgesetzt.

Es ist bekannt, die Bodenscheibe des Laufrades an die Metall­ nabe anzuschrauben. In diesem Falle muß die freie Metallfläche der Nabe anschließend kunststoffbeschichtet werden und auch die Köpfe der Schrauben müssen mit Kunststoffplättchen abgedeckt werden. Diese Methode ist aufwendig, und die Kunststoffbeschich­ tung der Metallflächen kann leicht schadhaft werden.

Aus der DE-OS 30 26 775 ist es bekannt, die Nabe eines Kunststofflaufrades auf einen metallischen Ringkörper aufzugießen, wobei Bohrungen in der Zylinderwand des Ringkörpers seine feste Verankerung in der Kunststoffnabe bewirken sollen. Dieser metal­ lische Ringkörper liegt nach dem Eingießen an den Stirnflächen frei und ist daher dem Angriff korrosiver Gase ausgesetzt. Das Aufgießen ist schwierig, da der Ringkörper auch innen kunststoff­ beschichtet ist.

Aus dem DE-GM 19 13 723 ist eine Spannhülsenbefestigung eines Lüfterrades auf einer Motorwelle bekannt. Dabei werden zwei geschlitzte oder verformbare konische Spannhülsen mittels einer Spannmutter übereinander geschoben, wodurch die Verspan­ nung nach innen mit der Welle und nach außen mit der Radnabe erreicht wird. Dieses Spannsystem ist nicht für Ventilatoren zur Förderung aggressiver Gase geeignet, da es nicht korrosions­ geschützt ist und insbesondere die Spannmutter und das sie tra­ gende Gewinde in den korrosiven Gasstrom ragen würde.

Aus der US-PS 26 52 190 ist ein Ventilatorlaufrad aus Kunststoff bekannt, bei dem eine ringförmige Metallnabe teilweise in die an der Bodenscheibe des Rades angeformte Kunststoffnabe eingebettet ist. Die Metallnabe hat außenseitig einen Flansch mit Verzahnungsflächen, durch welche die Metallnabe in der Nabe der Bodenscheibe verankert ist. Der größte Teil der Metallnabe ragt ungeschützt in das Innere des Laufrades, so daß dieses zur Förderung aggressiver Gase nicht geeignet ist. Die Wellenbefesti­ gung in der Metallnabe erfolgt punktuell mittels einer radialen Schraube. Die Schraube ist schwer zugänglich und zudem kann sich das Laufrad durch Drehmomentstöße leicht lockern, so daß hiermit keine optimale Wellenbefestigung erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad aus Kunststoff für einen Ventilator zur Förderung korrosiver Gase zu schaffen, dessen Metallnabe und zur Befestigung auf der Motor­ welle dienende Metallteile vor der Korrosion durch die zu för­ dernden Gase geschützt ist und darüber hinaus eine sichere Befe­ stigung des Rades auf der Welle erreicht wird. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Laufrad erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit einer kegelstumpf­ förmigen Innenfläche versehene Metallnabe durch eine Spannhülse auf der Antriebswelle lösbar befestigt ist, in den Teil der Metall­ nabe mit kegelstumpfförmiger Innenfläche die mit einem Längsschlitz versehene Spannhülse mit kegelstumpfförmiger Außenflächen eingesetzt ist, in der Innenfläche und der Außenfläche sich ergänzende Teil­ bohrungen ausgebildet sind, in die zur Befestigung auf der Antriebs­ welle Schrauben einschraubbar sind, und an der abtriebseitigen Stirnfläche der Nabe zur Anbringung eines Verschlußteiles ein ring­ förmiger Vorsprung ausgebildet ist, dessen Außenfläche kegelstumpf­ förmig mit kleinem Öffnungswinkel ist. Durch diese Art der Befe­ stigung wird eine ausreichende Flächenpressung erreicht, so daß eine zusätzliche Nut/Feder-Verbindung zwischen der Metallnabe und der Welle nicht erforderlich ist. Das Laufrad kann mühelos wieder von der Antriebswelle gelöst werden, wenn man die Schrau­ ben aus ihren Gewinden entfernt und ggfs. in andere Gewinde um­ setzt. Der Vorsprung, dessen Außenfläche z. B. einen Öffnungs­ winkel von 10° hat, kann zur Anbringung eines Verschlußteils dienen, um dadurch das Innere der Metallnabe und das Spannsystem, insbesondere die Schrauben und die Teilbohrungen, von den das Laufrad durchströmenden korrosiven Gasen abzuschirmen.

Zweckmäßigerweise ist die kegelstumpfförmige Innenfläche antriebseitig in der Metallnabe ausgebildet und in Richtung zur Abtriebseite der Metallnabe kegelig erweitert, und ist ferner in der Metallnabe abtriebseitig eine zylindrische Innenfläche aus­ gebildet und durch eine radiale Stufe von der genannten kegel­ stumpfförmigen Innenfläche nach außen abgesetzt. Diese innere Ausbildung der ringförmigen Metallnabe ermöglicht eine leichte Montage des Laufrades auf der Antriebswelle. Insbesondere sind die Schrauben für die Betätigung des Spannsystems leicht zugäng­ lich.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufrades ist auf der Außenseite der Kunststoffnabe ein koaxialer ring­ förmiger Vorsprung mit vorzugsweise kegelstumpfförmiger Innen­ fläche ausgebildet. Dieser zur Innenfläche des Ventilatorgehäu­ ses gerichteter Vorsprung kann zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse dienen, indem beispielsweise auf den Vorsprung eine Dichtungsmanschette aufgesteckt wird oder aber an dem Gehäuse wenigstens ein diesen Vorsprung überlappender ringförmiger Vor­ sprung ausgebildet ist. Dadurch werden die Antriebswelle und die Antriebseite der Metallnabe und des Spannsystems von den korrosiven Gasen abgeschirmt.

Das an dem abtriebseitigen Vorsprung anzubringende Verschluß­ teil kann als Kappe oder als Stopfen ausgebildet sein.

Zweckmäßigerweise ist der Flansch an dem abtriebseitigen Ende der Metallnabe ausgebildet. So wird vermieden, daß die Nabe unerwünscht weit in das Laufrad hineinragt.

Durch den Flansch auf der Metallnabe wird die Berührungs­ fläche zwischen Metall und Kunststoff vergrößert. Durch die gegenseitige Verzahnung in Umfangsrichtung zwischen dem Metall­ flansch und dem umgebenden Kunststoff wird die Festigkeit der gegenseitigen Verbindung verbessert. Durch die Kunststoffeinbet­ tung wird die Metallnabe vor Korrosion geschützt. Dabei sind auch die Stirnflächen der Metallnabe wenigstens teilweise einge­ bettet. Zur Herstellung wird in die Bodenscheibe durch Spritz­ gießen die Metallnabe direkt eingespritzt. Das Laufrad wird aus dieser Bodenscheibe, der ringförmigen Deckscheibe und den Schau­ feln durch Schweißen hergestellt.

Der bei Drehmomentstößen besonders beanspruchte Bereich am Übergang von der Kunststoffnabe zur Bodenscheibe wird durch den eingebetteten Metallflansch verstärkt und gesichert. Die Ver­ zahnungsflächen auf dem Flansch können durch Ausnehmungen am Flanschrand gebildet sein, oder sie können als Durchbrechungen des Flansches oder als Vertiefungen auf den radialen Seiten­ flächen des Flansches gebildet sein. Die drei genannten Verzah­ nungsmöglichkeiten können alternativ oder in irgendeiner Kom­ bination miteinander Anwendung finden.

Geeignete Kunststoffe für die Herstellung des Laufrades sind Polyvinylchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid, Poly­ vinylidenfluorid, Polypropylen oder schwer entflammbares Poly­ propylen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades auf der Antriebswelle, wobei das äußere Teil des Rades weggebrochen ist;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-IlI der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform des Laufrades mit geänderter Flansch­ ausbildung; und

Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Fig. 2 einer dritten Ausführungsform des Laufrades mit geänderter Flansch­ ausbildung.

Nach Fig. 1 besteht das Laufrad im wesentlichen aus einer Bodenscheibe 1 und einer Deckringscheibe 2 aus Kunststoff, die über mehrere Kunststoffschaufeln 3 durch Schweißung verbun­ den sind. An der Bodenscheibe 1 ist eine ebenfalls aus Kunst­ stoff bestehende Nabe 1a angeformt, in die ein metallischer Nabenkörper 5 eingebettet ist. Der Nabenkörper 5 weist auf der Abtriebsseite einen Flansch 5a auf, der ebenfalls von der Kunst­ stoffnabe 1a umschlossen ist. Der Rand des Flansches 5a hat eine Mehrzahl von Ausnehmungen 5 ^b, deren Form aus Fig. 2 er­ sichtlich ist. Die Randausnehmungen 5 ^b gewährleisten die feste Verbindung zwischen der Metallnabe 5 und der diese Nabe umhül­ lenden Kunststoffnabe 1a.

Die Metallnabe 5 hat ferner einen antriebseitigen Bereich mit kegelstumpfförmiger Innenfläche 5 ^c. Zwischen der Innen­ fläche 5 ^c und der Antriebswelle 4 ist eine Spannhülse 6 mit einer der Fläche 5 ^c entsprechenden kegelstumpfförmigen Außen­ fläche 6a und einem Längsschlitz 7 (vergl. Fig. 3) eingesetzt. Die Metallnabe 5 enthält zwei Teilgewindebohrungen 5 ^d, und die Spannhülse 6 enthält zwei komplementäre Teilbohrungen 6 ^c ohne Gewinde. Die Teilbohrungen 6 ^c erstrecken sich jedoch von der Innenseite nur über einen Teil, beispielsweise etwa die Hälfte der Länge der Hülse 6 und enden in einer Anschlagfläche, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. In die aus den komplementären Teil­ bohrungen 5 ^d und 6 ^c bestehenden Bohrungen sind Madenschrauben 8 eingeschraubt. Die Anordnung der Schrauben 8 und des Schlitzes 7 ist aus der Schnittdarstellung der Fig. 3 ersichtlich. Die Spannhülse 6 liegt der Außenfläche der Antriebswelle 4 an. Beim Eindrehen der Schrauben 8 in die Bohrungen 5 ^d/6 ^c stoßen diese schließlich an die Endanschlagflächen der Teilbohrungen 6 ^c, so daß sich beim weiteren Eindrehen der Schrauben die Spannhülse dann in der Fig. 1 nach rechts bewegt, bis sie zwischen der Nabe 5 und der Welle 4 fest eingespannt ist und die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle 4 und der Nabe 5 und damit dem Laufrad hergestellt ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, hat das Spannsystem außer den beiden einander diagonal gegenüberliegenden Bohrun­ gen 5 ^d/6 ^c zwei weitere einander diagonal gegenüberliegende Bohrungen 5 ^k/6 ^b, die ebenso aus komplementären Teilbohrungen zusammengesetzt sind, wobei jedoch abweichend von den Bohrun­ gen 5 ^d/6 ^c die Hülsenteilbohrungen 6 ^b mit Gewinde versehen sind und die Nabenteilbohrungen 5 ^k gewindefrei sind. Diese Bohrungen 5 ^k/6 ^b sind beim Einspannen frei von Schrauben und dienen dazu, die Spannverbindung wieder zu lösen. Hierzu wer­ den die Madenschrauben aus den Bohrungen 5 ^d/6 ^c entfernt und in die Bohrungen 5 ^k/6 ^b eingeschraubt. Wenn die Schrauben dem Endanschlag der Teilbohrungen 5 ^k anliegen, wird die Spann­ hülse 6 beim weiteren Eindrehen aus dem keilförmigen Ring­ spalt zwischen der Nabe 5 und der Welle 4 herausgezogen, so daß die Spannverbindung mühelos auch nach langer Zeit wieder getrennt werden kann.

Die Metallnabe 5 hat am abtriebseitigen Teil eine zylin­ drische Innenfläche 5 ^e, die von der antriebseitigen kegelstumpf­ förmigen Innenfläche 5 ^c durch eine radiale Stufe 5 ^f abgesetzt ist. Durch die innere Erweiterung der Metallnabe von der Kegel­ fläche 5 ^c zur zylindrischen Innenfläche 5 ^e hin ist eine mühelose Montage des Laufrades auf der Welle möglich. Insbesondere sind die Schrauben 8 gut zugänglich.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß auch die radialen Stirn­ flächen 5 ⁱ der Metallnabe kunststoffbekleidet sind. Die Kunst­ stoffnabe 1a hat auf der Innenseite einen ringförmigen Vor­ sprung 1 ^b, auf den zum Schutz der Metallteile 4-6, 8 eine Kappe (nicht dargestellt) aufgesetzt werden kann. Auf der Kunststoff­ nabe 1a ist ferner außenseitig ein ringförmiger Vorsprung 1 ^c ausgebildet, der zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse bzw. zur Abschirmung der Metallteile 4-6 von dem aggressiven Gas dient. Hierzu kann auf den Vorsprung 1 ^c eine Manschette aufgesetzt werden, oder eine am Gehäuse angebrachte Manschette kann in die Ringausnehmung 1 ^d eingreifen.

Bei der Flanschausführung nach Fig. 4 sind anstelle der in Fig. 2 gezeigten Randausnehmungen 5 ^b in dem Flansch 5a Durchbrechungen 5 ^g in Form zylindrischer Durchgangsbohrungen vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 enthält der Flansch 5a radial ausgerichtete Rillen 5 ^h, die vorzugsweise auf beiden Seiten des Flansches versetzt angeordnet sind.

Bei der Herstellung der Bodenscheibe 1 durch Spritz­ gießen wird die Metallnabe 5 in der in Fig. 1 gezeigten Form umspritzt. Dabei werden die Ausnehmungen 5 ^b bzw. die Durch­ brechungen 5 ^g bzw. die Rillen 5 ^h mit Kunststoff ausgefüllt, wodurch sich eine haltbare Verankerung der Bodenscheibe 1 und damit des Laufrades auf der Metallnabe 5 ergibt.

Claims (4)

1. Laufrad aus Kunststoff für einen Ventilator zur Förderung aggressiver Gase, mit einer Bodenscheibe (1) und einer Deckring­ scheibe (2), zwischen denen Schaufeln (3) angeordnet sind, und einer in eine Nabe (1a) der Bodenscheibe (1) eingebetteten, ring­ förmigen Metallnabe (5) mit einem außenseitig angeformten Flansch (5a) mit Verzahnungsflächen, wobei die Bodenscheibe (1) an dem den Flansch (5a) einbettenden Teil der Nabe (1a) angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche (5 ^c) versehene Metallnabe (5) durch eine Spannhülse (6) auf der Antriebswelle (4) lösbar befestigt ist, in den Teill der Metallnabe (5) mit kegelstumpfförmiger Innenfläche (5 ^c) die mit einem Längsschlitz (7) versehene Spannhülse (6) mit kegelstumpf­ förmiger Außenfläche (6a) eingesetzt ist, in der Innenfläche (5 ^c) und der Außenfläche (6a) sich ergänzende Teilbohrungen (5 ^d bzw. 6 ^c) ausgebildet sind, in die zur Befestigung auf der Antriebs­ welle (4) Schrauben (8) einschraubbar sind, und an der abtrieb­ seitigen Stirnfläche der Nabe (1a) zur Anbringung eines Verschluß­ teils ein ringförmiger Vorsprung (1 ^b) ausgebildet ist, dessen Außenfläche kegelstumpfförmig mit kleinem Öffnungswinkel ist.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Innenfläche (5 ^c) antriebseitig in der Metallnabe (5) ausgebildet und in Richtung zur Abtriebsseite der Metallnabe erweitert ist und daß in der Metallnabe (5) abtriebsseitig eine zylindrische Innenfläche (5 ^e) ausgebildet und durch eine radiale Stufe (5 ^f) von der kegelstumpfförmigen Innenfläche (5 ^c) nach außen abgesetzt ist.

3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Nabe (1a) ein koaxialer ringförmiger Vorsprung (1 ^c) mit vorzugsweiser kegelstumpfförmiger Innenfläche ausgebildet ist.

4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußteil als Kappe oder Stopfen ausgebildet ist.