DE4427115C1 - Laufrad für ein Radialgebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für ein Radialgebläse, insbesondere für motorbetriebene Kleingeräte mit Lüfter, wie Küchenmaschinen, Haartrockner, Staubsauger, Elektrowerkzeuge, mit einem auf einer Welle angeordneten Nabenkörper, einer Mehrzahl von Laufschaufeln, einer Deckscheibe und einer Bodenscheibe, wobei Nabenkörper, Laufschaufeln und Deckscheibe einstückig aus einem axial entformbaren, gießtechnisch hergestellten ersten Bau­ teil bestehen.

Derartige Laufräder werden je nach Anwendungszweck und Ferti­ gungsstückzahl nach unterschiedlichen Gesichtspunkten ausgelegt, wobei die Forderungen nach optimalem Wirkungsgrad und kosten­ günstiger Produktion einander entgegenstehen.

Für größere Radiallüfter wählt man häufig eine "gebaute Ausfüh­ rung", bei der das Laufrad aus für sich hergestellten Deck­ scheiben, Schaufeln, Bodenscheiben und gegebenenfalls Nabenteilen besteht und durch Kleben, Schweißen oder andere Verbindungs­ methoden zusammengefügt wird (vgl. DE-OS 37 00 230). Eine der­ artige Konzeption ist z. B. erforderlich, wenn besondere Maßnahmen zum Verschleißschutz an den luftführenden Oberflächen vorgenommen werden müssen. Sie bietet sich auch dann an, wenn eine gieß­ technische Herstellung wegen der Größe der erforderlichen Formen oder wegen der zu fertigenden Stückzahlen unwirtschaftlich ist. Sie ist aber verhältnismäßig aufwendig, weil eine große Zahl von Verbindungspunkten hergestellt werden muß und weil dies im Hin­ blick auf das Vermeiden von Unwuchten erhebliche Sorgfalt er­ fordert.

Kleinere Radiallüfter werden aus Kostengründen im allgemeinen nur aus einem axial leicht entformbaren, gießtechnisch hergestellten Bauteil gefertigt, wobei üblicherweise ein aus Bodenscheibe mit Nabe und Schaufeln bestehendes Bauteil gewählt wird und die Strömungsleitfunktion der Deckscheibe vom umgebenden, still­ stehenden Gehäuse übernommen wird. Vorgeschlagen wurde auch schon ein Laufrad, bei dem Deckscheibe, Nabe und Laufschaufeln ein­ stückig aus einem axial leicht entformbaren Gießteil bestehen und bei dem die Bodenscheibe von einem feststehenden Teil des Ge­ häuses gebildet wird (vgl. DE-OS 41 09 646). Auf diese Weise ge­ winnt man zwar eine gewisse Freiheit für die strömungstechnisch günstige Gestaltung der Laufschaufeln, muß aber in Kauf nehmen, daß Spaltverluste zwischen Schaufeln und Bodenscheibe entstehen, die den Wirkungsgrad negativ beeinflussen. Je nach Anwendungsbe­ reich und Werkstoffauswahl muß nämlich ein endliches Axialspiel zwischen Laufschaufeln und stillstehenden Teilen der Luftführung vorgesehen werden, weil durch das Axialspiel der Motorwelle und unter Berücksichtigung aller Fertigungstoleranzen sowie betriebs­ bedingter Wärmedehnung und mechanischer Belastung auf jeden Fall eine Berührung zwischen Laufschaufeln und stillstehenden Gehäuse­ teilen vermieden werden muß.

Eine einstückige gießtechnische Herstellung der Laufräder mit Deckscheibe, Laufschaufeln, Bodenscheibe und Nabe ist nur mit Einschränkungen bezüglich der Formgebung möglich, dazu sind aber aufwendige Formen mit zusätzlichen radialen Schiebern erforder­ lich. Dieses Herstellungsverfahren kommt auch im Hinblick auf zu geringe Wirkungsgrade nicht in Betracht.

Es besteht somit die Aufgabe, ausgehend von dem eingangs be­ schriebenen Laufrad eine Gestaltung vorzuschlagen, bei der die genannten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll das Laufrad so ausgestaltet werden, daß man die bei gieß­ technischer Herstellung mit axialer Entformung möglichen Vorteile bei der störungstechnisch günstigen Formgebung nutzen kann, ohne sich Nachteile durch komplizierte Fügeverfahren oder Wirkungsgradeinbußen einzuhandeln.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei dem gattungsmäßigen Laufrad die Bodenscheibe aus einem axial entformbaren, gießtechnisch hergestellten zweiten Bauteil besteht und mittels einer axial zusammenfügbaren Steckverbindung auf der Welle und/oder dem Nabenkörper befestigt ist.

Damit ist ein aus nur zwei Bauteilen bestehendes Laufrad ge­ schaffen, bei dem sowohl für die Deckscheibe mit Laufschaufeln und Nabenkörper wie auch für die Bodenscheibe alle Formgebungs­ möglichkeiten der Gießtechnik genutzt werden können, soweit sie einer axialen Entformung nicht entgegenstehen. Außerdem ist eine sehr einfache, kostengünstige Verbindung der beiden Bauteile vor­ gesehen, bei der keinerlei Unwuchten zu befürchten sind. Bei ent­ sprechend präziser Herstellung kann sogar auf eine spangebende Bearbeitung der Fügeflächen an den Gießteilen verzichtet werden. Wird das zweite Bauteil auf der Nabe des ersten Bauteils be­ festigt, hat man den Vorteil, daß das Laufrad insgesamt als einstückiges Bauteil gehandhabt, gelagert und verschickt werden kann. Wird das zweite Bauteil auf der Welle befestigt, kann letztere zur radialen und axialen Ausrichtung zwischen erstem und zweitem Bauteil herangezogen werden. Das zweite Bauteil muß nach der Erfindung zwar in axialer Richtung an den Schaufeln des ersten Bauteils anliegen, es muß aber nicht drehfest mit dem ersten Bauteil verbunden sein. Dies führt zu einer weiteren Montagevereinfachung.

Bei der Realisierung des Erfindungsgedankens besteht außerdem die Möglichkeit, am zweiten Bauteil kürzere Laufschaufeln einstückig anzuformen, die am montierten Laufrad in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Laufschaufeln des ersten Bauteils angeordnet sind, wobei beide Bauteile drehfest einander zugeordnet sind. Dadurch kann der Luftstrom im außenliegenden Bereich besser geführt werden, was sich positiv auf den Wirkungsgrad auswirkt.

Es besteht auch die Möglichkeit, die freien Enden der an den Deckscheiben angeformten Laufschaufeln und/oder die freien Enden der an den Bodenscheiben angeformten Laufschaufeln in Nuten der Bodenscheibe bzw. der Deckscheibe zu führen. Damit wird die Stabilität des Laufrades verbessert, die drehfeste Zuordnung ge­ währleistet und ein Flattern der freien Laufschaufelenden ver­ mieden, was zu Geräuschbelästigungen führen könnte.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist ferner vor­ gesehen, daß die Deckscheibe in ihrem äußeren, einem umgebenden Gehäuse gegenüberliegenden Bereich in axialer Richtung eine deutlich größere Erstreckung aufweist als die Dicke der Deck­ scheibe im übrigen Bereich.

Der Durchmesser der Deckscheibe ist im Eintrittsbereich zweck­ mäßigerweise größer als der größte Durchmesser des einstückig an­ geformten Nabenkörpers, wodurch eine günstige Gestaltung der Gießform im Hinblick auf das axiale Entformen möglich ist.

Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn zur Wirkungsgradver­ besserung und Laufgeräuschverminderung die Eintritts- und Austrittskanten der Laufschaufeln vorzugsweise senkrecht zur Strö­ mungsrichtung verlaufen.

Die Erfindung wird anhand des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch ein vereinfacht dargestelltes Lauf­ rad gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Einzelheit am äußeren Rand des Laufrades nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Einzelheit am Eintrittsquerschnitt des Laufrades nach Fig. 1.

Das Laufrad 10 gemäß Fig. 1 umfaßt ein erstes Bauteil 9, be­ stehend aus einer ringförmigen Deckscheibe 4 und einem Naben­ körper 2, die durch Laufschaufeln 3 miteinander verbunden sind, und ein zweites Bauteil, bestehend aus einer Bodenscheibe 5. Dar­ gestellt ist ferner eine Welle 1 mit Anschlag 6 und teilweise ein das Laufrad 10 umgebendes Gehäuse 7. Der Nabenkörper 2 hat im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes, vorteilhaft mit einer gekrümmten Mantelfläche an der Deckscheibe 4 sowie an dem Naben­ körper.

Die linke Seite der Darstellung zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die Nabe 2 des ersten Bauteils 9 und des als Bodenscheibe ausgebildeten zweiten Bauteils 5 auf der Welle 1 befestigt sind, wozu die Bauteile 9, 5 nacheinander oder gemeinsam von oben auf die Welle 1 aufgeschoben werden, bis sie am Anschlag 6 anliegen. Dabei können die Abmessungen so gewählt werden, daß die Rück­ stellkräfte der beim Aufschieben elastisch verformten Bauteile für eine dauerhafte Befestigung ausreichen. Selbstverständlich können aber auch alle für derartige Fälle bekannten Fügehilfs­ mittel benutzt werden (z. B. Keil, thermisches Aufweiten etc.).

Die rechte Seite der Darstellung zeigt eine zweite Ausführungs­ form, bei der die Bodenscheibe 5 auf dem Nabenkörper 2 des ersten Bauteils 9 befestigt ist. Diese Version hat den Vorteil, daß nur noch ein Bauteil 10 auf die Welle 1 aufgeschoben werden muß und daß man für die Befestigung des zweiten Bauteils 5 auf dem ersten 9 andere Fügehilfsmittel verwenden kann als für die Befestigung der Nabe 2 auf der Welle 1. Zwischen den Laufschaufeln 3 können zur besseren Strömungsführung noch weitere Laufschaufeln 8 (ge­ strichelt dargestellt) angeordnet sein, die am zweiten Bauteil 5 vorzugsweise angespritzt sind und die an der Innenwandung 11 der Deckscheibe 4 entweder anliegen oder gegenüber dieser einen geringen Spalt S aufweisen.

Fig. 2 zeigt im Ausschnitt, daß die Deckscheibe 4 randseitig eine größere Erstreckung 4a aufweist als die Dicke der Deckscheibe 4 im übrigen Bereich beträgt. Dadurch wird der zwischen Laufrad 10 und Gehäuse 7 bestehende Spalt 12 verlängert und - bei gleichem radlalen Abstand - der Spaltverlust durch Rückströmung verringert.

Fig. 3 zeigt im Ausschnitt, wie der Eintrittsbereich gestaltet werden kann, wenn die Eintrittskanten 13 der an der Deckscheibe 4 angeformten Laufschaufeln 3 mit der Hauptachse des Laufrades 10 einen Winkel a < 45° einschließen. Der Eintrittsquerschnitt der Deckscheibe 4 wird zur Verbesserung der Strömungsführung zweck­ mäßigerweise mit einem ringförmigen Teil 4b verändert, wobei dann der Zuströmquerschnitt 16 kleiner ist als der Querschnitt bei D1. Der Querschnitt 16 muß dabei nicht mehr kreisrund sein.

Wesentliches Merkmal aller Ausführungsformen ist, daß der Innen­ durchmesser D1 der Deckscheibe 4 gleich oder größer ist als der Außendurchmesser D2 des Nabenkörpers 2. Auf diese Weise ist es möglich, mit einfachen, axial ineinandersteckbaren Formteilen das erste, die Deckscheibe 4, die Laufschaufeln 3 und den Nabenkörper 2 umfassende Bauteil 9 In einem Stück gießtechnisch herzustellen. Für die einfache Formgestalt der Bodenscheibe 5 gilt dies gleichermaßen.

Claims (7)

1. Laufrad für ein Radialgebläse, insbesondere für motorbe­ triebene Kleingeräte mit Lüfter, wie Küchenmaschinen, Haar­ trockner, Staubsauger, Elektrowerkzeuge, mit einem auf einer Welle (1) angeordneten Nabenkörper (2), einer Mehrzahl von Laufschaufeln (3), einer Deckscheibe (4) und einer Boden­ scheibe (5), wobei Nabenkörper (2), Laufschaufeln (3) und Deckscheibe (4) einstückig aus einem axial entformbaren, gießtechnisch hergestellten ersten Bauteil (9) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenscheibe (5) aus einem axial entformbaren, gieß­ technisch hergestellten zweiten Bauteil besteht und mittels einer axial zusammenfügbaren Steckverbindung auf der Welle (1) und/oder dem Nabenkörper (2) befestigt ist.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Bauteil (5) kürzere Laufschaufeln (8) ein­ stückig angeformt sind, die am montierten Laufrad in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Laufschaufeln (3) des ersten Bauteils (9) angeordnet sind und daß beide Bauteile drehfest einander zugeordnet sind.

3. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der an der Deckscheibe (4) angeformten Laufschaufeln (3) und/oder die freien Enden der an der Bodenscheibe (5) angeformten Laufschaufeln (8) in Nuten der Bodenscheibe bzw. der Deckscheibe geführt sind.

4. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe (4) in ihrem äußeren, einem umgebenden Gehäuse (7) gegenüberliegenden Bereich in axialer Richtung eine deutlich größere Erstreckung (4a) aufweist als die Dicke der Deckscheibe (4) im übrigen Bereich.

5. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (D1) der Deckscheibe (4) im Ein­ trittsbereich gleich oder größer ist als der größte Außen­ durchmesser (D2) des einstückig angeformten Nabenkörpers (2).

6. Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittskanten der Laufschaufeln (3) vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung (15) verlaufen.

7. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquerschnitt der Deckscheibe (4) durch ein angesetztes ringförmiges Teil (4b) verändert ist.