DE60015628T2

DE60015628T2 - Laufrad für Gebläse, dessen Herstellungsverfahren, und Gebläse

Info

Publication number: DE60015628T2
Application number: DE60015628T
Authority: DE
Inventors: Hironao Otsu-shi Numoto; Masaharu Youkaichi-shi Ota
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: EP1035330B1; MY122606A; EP1035330A2; EP1035330A3; JP2000257592A; DE60015628D1; ES2232339T3; CN1116522C; CN1266150A

Description

Erfindungsbezogener Bereich der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gebläse und insbesondere ein Laufrad, das in dem Gebläse verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Allgemeiner Stand der Technik
Bisher wurde das in einem Gebläse verwendete Laufrad durch Formpressen eines Metalls hergestellt. Insbesondere wurde in letzter Zeit das in dem Gebläse verwendete Laufrad durch Formen eines Harzes hergestellt, und aus Harz angefertigte Laufräder sind in großem Umfange zum Einsatz gelangt. Derartige Laufräder sind in GB-A-2 279 114 und US-A-3,647,317 offengelegt. Um die Leistungsfähigkeit dieser Art von Gebläse zu verbessern, wurde die Schnittform von Flügeln des Laufrades entsprechend der Theorie der Flügel entworfen, und das Laufrad, das eine gemäß der Theorie der Flügel gestaltete Form aufweist, ist in Entwicklung. Zum Beispiel hat das Laufrad, das in der Außeneinheit einer Haushalt-Klimaanlage verwendet wird, Abmessungen von 300 mm im Durchmesser und 15 mm in der maximalen Wandstärke des Flügels.
Wenn jedoch das Laufrad, das eine solche Dicke aufweist, unter Verwendung eines Harzes durch Spritzgießen hergestellt wird, dann kann die Flügeloberfläche wegen des Schrumpfens oder Verformens des Harzes durch thermischen Schwund Unebenheiten aufweisen. Wenn das Laufrad, das solche Flügel mit Unebenheiten aufweist, in der Klimaanlage verwendet wird, dann tritt eine Störung der laminaren Strömung längs der Flügelfläche auf, und das Geräusch verstärkt sich. Um einen solchen Schwund oder ein Verformen zu vermeiden, wurde andererseits versucht, schrittweise abzukühlen, indem die Abkühlungsdauer beim Spritzguss verlängert wird. In einem solchen Verfahren ist jedoch die Formungs-Taktzeit länger, und die Produktivität wird verringert.
In letzter Zeit wurden das Hohlformungsverfahren und das Zweischritt-Mehrschichtformungsverfahren vorgeschlagen. Das Hohlformungsverfahren des Laufrades umfasst einen Schritt zum Einspritzen des Harzes in den Hohlraum und einen Schritt zum Formen eines Hohlteils im Inneren einer Anzahl von Flügeln, indem ein Inertgas, wie z.B. komprimierter Stickstoff, in den Hohlraum eingeleitet wird. Das Mehrschichtformungsverfahren des Laufrades weist durch Unterteilen in zwei Schritte einen Ausformungsprozess des Laufrades auf.
Da das Laufrad ein Rotationskörper ist, ist es jedoch erforderlich, dass die Anzahl von Flügeln eine wechselseitig ausgewuchtete Form aufweist. Beim Hohlformungsverfahren ist es jedoch schwierig, die Wandstärke des Flügels genau bei der vorgeschriebenen Dicke zu halten. Das heißt, der Hohlteil des Flügels kann wegen der Korrelation von Gasdruck und Fließverhalten des Harzes nicht beeinflusst werden. Es ist folglich schwierig, Flügel zu erhalten, die eine wechselseitig ausgewuchtete Form aufweisen. Beim Hohlformungsverfahren kann deshalb nicht die gleiche Perfektion wie bei einem Spritzgussverfahren erwartet werden. In dem allgemeinen Mehrschichtformungsverfahren kann indessen nur ein Bauteil mit einer mittleren Dicke gegossen werden. Um eine hohe Leistungsfähigkeit der Klimaanlage zu erreichen, wird ein Laufrad mit einem großen Durchlass benötigt. Bei einem Ausformen eines Laufrades mit einem großen Durchlass durch ein Mehrschichtformungsverfahren wird für diese Zielstellung die Maximaldicke des dicken Teiles größer. Im Ergebnis nimmt das Gewicht das Laufrades zu, und das Anfangsdrehmoment sowie andere Belastungen beim Antrieb des Motors nehmen zu, wenn das Laufrad durch den Motor gedreht wird.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Laufrad mit einem geringen Gewicht und einer hohen Leistungsfähigkeit bei einer hohen Produktivität vorzustellen.
Darstellung der Erfindung
Das Laufrad, das in dem erfindungsgemäßen Gebläse verwendet wird, umfasst:
eine Nabe und
einen Flügel, der von der Nabe absteht;
in welchem der Flügel mehrere Schichten aufweist und mindestens eine der mehreren Schichten eine Schaumformschicht hat.
Das Herstellungsverfahren des Laufrades, das in dem erfindungsgemäßen Gebläse verwendet wird, umfasst:
einen ersten Schritt zum Ausformen einer Nabe und einer ersten Flügelschicht, die von der Nabe absteht, und
einen zweiten Schritt, um auf der ersten Flügelschicht eine zweite Flügelschicht aufzuschichten, die eine Schaumformschicht hat.
Das erfindungsgemäße Gebläse umfasst:
einen Motor,
eine Nabe, die mit dem Motor verbunden ist, und
einen Flügel, der von der Nabe absteht,
in welchem der Flügel eine Hartschicht und eine Schaumformschicht hat, die auf der Hartschicht aufgeschichtet ist, und
die Flügel mit dem Antrieb des Motors drehbar sind.
Die Außeneinheit der Klimaanlage der Erfindung umfasst:
einen Wärmetauscher und
ein Gebläse, das in der Nähe des Wärmetauschers installiert ist,
in welchem das Gebläse einen Motor, eine mit dem Motor verbundene Nabe und einen von der Nabe abstehenden Flügel einschließt, und
der Flügel eine Hartschicht und eine Schaumformschicht aufweist, die auf der Hartschicht aufgeschichtet ist, und
die Flügel zusammen mit dem Antrieb des Motors drehbar sind.
Bei diesem Aufbau wird ein Laufrad erhalten, das eine notwendige Wandstärke, eine notwendige Leichtheit des Gewichts, einen Durchlass der benötigten Größe sowie eine notwendige Form aufweist. Im Ergebnis wird ein Laufrad erhalten, das ein ausgezeichnetes Abblasvermögen aufweist. Außerdem wird eine Klimaanlage erhalten, die eine ausgezeichnete Wärmeaustauschfunktion aufweist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische auseinandergezogene Teilansicht einer Außeneinheit einer Klimaanlage mit einem Gebläse, das ein Laufrad gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet.
2 ist eine perspektivische Konturendarstellung eines Laufrades für ein Gebläse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Schnittansicht längs einer Linie 6A-6B der Flügel des Laufrades, das in 2 dargestellt ist.
Bezugsziffern:

1: Hauptkörper der Außeneinheit
2: Laufrad
3: Gebläsemotor
4: Gewindemutter
5: Nabe
6: Flügel
7: Hartschicht, erste Flügelschicht
8: Schaumformschicht, zweite Flügelschicht
10: Gebläse
12: Wärmetauscher
15: Luftaufnahmeseite
16: Luftabsonderungsseite
18: Hautschicht

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In einer Ausführungsform der Erfindung enthält ein Laufrad für ein Gebläse eine Nabe und Flügel, die mehrere Schichten aufweisen, und mindestens eine der mehreren Schichten hat eine Schaumformschicht, und mindestens eine der anderen Schichten hat eine Hartschicht. Die Schaumformschicht ist eine Schicht eines ausgeformten Körpers, die mehrere Poren, mehrere Schaumstoffe oder mehrere Hohlteile enthält. Die Schaumformschicht wird zum Beispiel durch Ausformen eines Formungsmaterials gebildet, das ein Schäummittel oder ein Treibmittel enthält. Die Hartschicht ist eine Schicht, die eine Steifigkeit sowie eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, um dem Luftdruck standzuhalten. Die Hartschicht ist zum Beispiel ein Plastikformkörper, der keine Löcher aufweist, ein Plastikformkörper, der eine Steifigkeit aufweist, oder ein Formkörper, der Verstärkungsfüllstoff enthält. Eine solche Hartschicht wird zum Beispiel durch ein gewöhnliches Spritzgussverfahren hergestellt.
Bei diesem Aufbau wird ein Laufrad erhalten, das eine notwendige Wandstärke, eine notwendige Leichtheit des Gewichts, einen Durchlass der benötigten Größe sowie eine notwendige Form aufweist.
Vorzugsweise weist das Laufrad zwei Schichten auf, und eine der beiden Schichten ist eine Schaumformschicht. Bei diesem Aufbau wird ein Laufrad erhalten, das die gleiche Leistungsfähigkeit wie oben aufweist.
Vorzugsweise wird die Schaumformschicht an der Seite angebracht, an der bei Rotation Luft abgeblasen wird. Bei diesem Aufbau weist die Luftaufnahmeseite eine größere Steifigkeit auf als die Luftabsonderungsseite. Demzufolge wird dann, wenn das Laufrad mit einer hohen Drehzahl rotiert, der Winddruck an der Luftaufnahmeseite aufgenommen, die eine hohe Steifigkeit aufweist, und es wird eine hochtourige Rotation ermöglicht, und selbst bei einer hohen Drehzahl wird ein ausgezeichnetes Abblasvermögen erreicht. Darüber hinaus ist das Gewicht der Luftabsonderungsseite geringer. Im Ergebnis wird im Großen und Ganzen ein Leichtbaulaufrad erhalten.
Vorzugsweise weist die Schaumformschicht eine größere Dicke als die anderen Schichten auf. Bei diesem Aufbau wird ein bedeutend leichteres Laufrad erhalten.
Ein Herstellungsverfahren des Laufrades in einer Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Schritt zum Ausbilden einer Hartschicht durch Spritzgießen sowie einen Schritt zum Aufschäumen und Ausformen. Bei diesem Aufbau kann das Laufrad in einem kontinuierlichen Prozess fertiggestellt werden.
Vorzugsweise werden das Aufschäumen und das Ausformen unmittelbar nach dem Ausbilden der Hartschicht mittels Spritzgießen ausgeführt.
Vorzugsweise weist eine erste Oberfläche der Hartschicht eine Oberflächenrauhigkeit Ra in einem Bereich von etwa 50 μm bis 500 μm auf. Das Aufschäumen und Ausformen wird auf der ersten Oberflächenseite ausgeführt, und eine Schaumformschicht wird verbunden und angebracht. Da die Oberflächenrauhigkeit der ersten Oberfläche der Hartschicht eine angemessene Rauhigkeit aufweist, wird die Schaumformschicht so mit der Hartschicht fest verbunden. Deshalb bleibt die Bindungsfestigkeit der Schaumformschicht, die einen starken Anteil ausmacht, und der Hartschicht ausreichend erhalten.
Vorzugsweise liegt der Aufschäumfaktor der Schaumformschicht bei dem 1,5 – bis 4 – fachen. Mit einem solchen Aufschäumungsfaktor wird ein Laufrad erhalten, das im Praxiseinsatz unproblematisch ist.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden unten ausführlich beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Beispielhafte Ausführungsform 1
1 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Laufrades, das in einem Gebläse einer Klimaanlage gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Laufrades in der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. 3 ist eine Schnittansicht längs einer Linie 6A-6B der Flügel des Laufrades, das in 2 dargestellt ist.
In 1 enthält ein Hauptkörper 1 einer Außeneinheit der Klimaanlage ein Gebläse 10 und einen Wärmetauscher 12, der nahe bei dem Gebläse 10 angeordnet ist. Das Gebläse 10 weist einen Gebläsemotor 3 und ein Laufrad 2 auf. Das Laufrad 2 ist am Gebläsemotor 3 mit einem Bolzen und einer Gewindemutter 4 befestigt. Durch Rotation des Gebläses 10 wird Luft von der Luftaufnahmeseite 15 auf die Luftabsonderungsseite 16 befördert. Durch die transportierte Luft wird der Wärmetauscher gekühlt oder erwärmt.
In 2 weist das Laufrad 2 eine Nabe 5 und eine Anzahl von Flügeln 6 auf, die von der Nabe 5 abstehen.
Wie in 3 dargestellt ist, weist der Flügel 6 als eine erste Flügelschicht eine Hartschicht 7 und als eine zweite Flügelschicht eine Schaumformschicht 8 auf. Wenn sich das Laufrad dreht, nimmt der Flügel 6 in 3 die Luft von der Seite der Hartschicht 7 her an und schickt sie in Richtung der Schaumformschichtseite 8. Die Flügel 6 rotieren zentrifugal.
Die Nabe 5 und die Hartschicht 7 werden durch Spritzgießen hergestellt, wobei ein AES-Plastikmaterial verwendet wird, das 20 Gew.-% Glasfasern enthält. AES ist ein Kopolymer einer Acrylverbindung, EPDM und Styrol. EPDM ist Ethylen-Propylen-Terpolymer. Der ausgeformte Körper weist die in der Mitte angeordnete Nabe 5 und drei Hartschichten 7 auf, die von der Nabe 5 abstehen. Die Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 weist eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 50 μm auf. Die Hartschicht 7 weist eine gleichmäßige Wandstärke von 2 mm auf.
Unmittelbar nach dem Ausformen der Hartschichten 7 wurde durch Spritzgießen ein Schaumformschicht 8 auf der Oberfläche der Hartschicht 7 aufgebracht, wobei ein AES-Plastikmaterial verwendet wurde, das 1 Gew.-% Mikrokapsel-Treibmittel enthielt, welches eine thermische Expansionseigenschaft aufweist. In diesem Falle wird die Schaumformschicht 8 direkt an die Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 gebunden. Die Schaumformschicht 8 weist einen Schaumformkörper mit einem 1,5-fachen Aufschäumfaktor auf. Die aufgeschäumte und ausgeformte Schaumformschicht 8 ist unmittelbar mit der Hartschicht 7 verbunden. So wurde die Schaumformschicht 8, die ein große Wandstärke aufweist, hergestellt. Das Verfahren zum Aufschäumen und Ausformen läuft folgendermaßen. Unter der Voraussetzung einer Zylindertemperatur von 230 °C der Formungsvorrichtung und einer Temperatur des Formhohlraums von 5 °C wurde das AES-Plastikmaterial, das ein Treibmittel enthält, in den Hohlraum eingespritzt. Indem die Form unmittelbar danach ein wenig geöffnet wurde, wurden die Kontaktflächen der Flügel und der Form plötzlich abgekühlt. Im Ergebnis wurde eine Hautschicht 18 ausgebildet, und der aufgeschäumte Zustand hatte sich beim Öffnen der Form stabilisiert. Die in dieser Zeit gebildete Hautschicht 18 wies eine Dicke von etwa 100 μm auf. Die Schaumformschicht 8 wies mehrere Schaumzellen auf.
Die Größe der einzelnen Schaumzellen der Schaumformschicht 8 lag bei etwa 1 mm oder darunter.
Auf diese Weise wurde das Laufrad 2 hergestellt, das die Hartschicht 7 und die Schaumformschicht 8 aufweist. Das Gewicht des hergestellten Laufrades war etwa 760 g, und die Dicke des Teils der Flügel 6 mit der maximalen Wandstärke war 20 mm. Der maximale Außendurchmesser des Laufrades 2 war 400 mm.
Wenn in 2 die Pfeilrichtung die Drehrichtung anzeigt, dann entspricht die Luftabsonderungsseite 16 der Oberseite des Laufrades 6.
Beispielhafte Ausführungsform 2
Unter Verwendung eines AES-Plastikmaterials, das 20 Gew.-% Glasfasern enthielt, wurden die Nabe 5 und die Hartschicht 7 durch Spritzgießen hergestellt. Der ausgeformte Körper weist die in der Mitte angeordnete Nabe 5 und drei Hartschichten 7 auf, die von der Nabe 5 abstehen. Die Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 weist eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 100 μm auf. Die Hartschicht 7 weist eine einheitliche Wandstärke von 2 mm auf.
Unmittelbar nach dem Ausformen der Hartschicht 7 wurde eine Schaumformschicht 8 auf der Oberfläche der Hartschicht 7 aufgebracht, wobei ein AES-Plastikmaterial verwendet wurde, das 2,5 Gew.-% Mikrokapsel-Treibmittel enthielt, welches eine thermische Expansionseigenschaft aufweist. Die Schaumformschicht 8 weist einen Schaumformkörper mit einem 2,0-fachen Aufschäumfaktor auf. Die aufgeschäumte und ausgeformte Schaumformschicht 8 ist unmittelbar mit der Hartschicht 7 verbunden. So wurde die Schaumformschicht 8, die ein große Wandstärke aufweist, hergestellt. Das Verfahren zum Aufschäumen und Ausformen war das gleiche wie in Ausführungsform 1.
Auf diese Weise wurde das Laufrad 2 hergestellt, das die Hartschicht 7 und die Schaumformschicht 8 aufweist. Das Gewicht des hergestellten Laufrades war etwa 670 g, und die Dicke des Teils der Flügel 6 mit der maximalen Wandstärke war 20 mm. Der maximale Außendurchmesser des Laufrades 2 war 400 mm.
Beispielhafte Ausführungsform 3
Unter Verwendung eines AES-Plastikmaterials, das 20 Gew.-% Glasfasern enthält, wurde die Nabe 5 und die Hartschicht 7 durch Spritzgießen hergestellt. Der ausgeformte Körper weist die in der Mitte angeordnete Nabe 5 und drei Hartschichten 7 auf, die von der Nabe 5 abstehen. Die Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 weist eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 300 μm auf. Die Hartschicht 7 weist eine einheitliche Wandstärke von 2 mm auf.
Folglich wurde durch Spritzgießen eine Schaumformschicht 8 auf der Oberfläche der Hartschicht 7 aufgebracht, wobei ein AES-Plastikmaterial verwendet wurde, das 4 Gew.-% Mikrokapsel-Treibmittel enthielt, welches eine thermische Expansionseigenschaft aufweist. Die Schaumformschicht 8 weist einen Schaumformkörper mit einem 2,0-fachen Aufschäumfaktor auf. Die aufgeschäumte und ausgeformte Schaumformschicht 8 ist unmittelbar mit der Hartschicht 7 verbunden. So wurde die Schaumformschicht 8, die ein große Wandstärke aufweist, hergestellt. Das Verfahren zum Aufschäumen und Ausformen war das gleiche wie in Ausführungsform 1.
Auf diese Weise wurde das Laufrad 2 hergestellt, das die Hartschicht 7 und die Schaumformschicht 8 aufweist. Das Gewicht des hergestellten Laufrades war etwa 620 g, und die Dicke des Teils der Flügel 6 mit der maximalen Wandstärke war 20 mm. Der maximale Außendurchmesser des Laufrades 2 war 400 mm.
Beispielhafte Ausführungsform 4
Unter Verwendung eines AES-Plastikmaterials, das 20 Gew.-% Glasfasern enthält, wurde die Nabe 5 und die Hartschicht 7 durch Spritzgießen hergestellt. Der ausgeformte Körper weist die in der Mitte angeordnete Nabe 5 und drei Hartschichten 7 auf, die von der Nabe 5 abstehen. Die Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 weist eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 500 μm auf. Die Hartschicht 7 weist eine einheitliche Wandstärke von 2 mm auf.
Folglich wurde durch Spritzgießen eine Schaumformschicht 8 auf der Oberfläche der Hartschicht 7 aufgebracht, wobei ein AES-Plastikmaterial verwendet wurde, das 6 Gew.-% Mikrokapsel-Treibmittel enthielt, welches eine thermische Expansionseigenschaft aufweist. Die Schaumformschicht 8 weist einen Schaumformkörper mit einem 2,0-fachen Aufschäumfaktor auf. Die aufgeschäumte und ausgeformte Schaumformschicht 8 ist unmittelbar mit der Hartschicht 7 verbunden. So wurde die Schaumformschicht 8, die ein große Wandstärke aufweist, hergestellt. Das Verfahren zum Aufschäumen und Ausformen war das gleiche wie in Ausführungsform 1.
Auf diese Weise wurde das Laufrad 2 hergestellt, das die Hartschicht 7 und die Schaumformschicht 8 aufweist. Das Gewicht des hergestellten Laufrades war etwa 580 g, und die Dicke des Teils der Flügel 6 mit der maximalen Wandstärke war 20 mm. Der maximale Außendurchmesser des Laufrades 2 war 400 mm.
Beispielhafte Ausführungsform 5
Unter Verwendung eines AES-Plastikmaterials, das 20 Gew.-% Glasfasern enthält, wurde die Nabe 5 und die Hartschicht 7 durch Spritzgießen hergestellt. Der ausgeformte Körper weist die in der Mitte angeordnete Nabe 5 und drei Hartschichten 7 auf, die von der Nabe 5 abstehen. Die Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 weist eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 800 μm auf. Die Hartschicht 7 weist eine einheitliche Wandstärke von 2 mm auf.
Folglich wurde durch Spritzgießen eine Schaumformschicht 8 auf der Oberfläche der Hartschicht 7 aufgebracht, wobei ein AES-Plastikmaterial verwendet wurde, das 8 Gew.-% Mikrokapsel-Treibmittel enthielt, welches eine thermische Expansionseigenschaft aufweist. Die Schaumformschicht 8 weist einen Schaumformkörper mit einem 5,0-fachen Aufschäumfaktor auf. Die aufgeschäumte und ausgeformte Schaumformschicht 8 ist unmittelbar mit der Hartschicht 7 verbunden. So wurde die Schaumformschicht 8, die ein große Wandstärke aufweist, hergestellt. Das Verfahren zum Aufschäumen und Ausformen war das gleiche wie in Ausführungsform 1.
Auf diese Weise wurde das Laufrad 2 hergestellt, das die Hartschicht 7 und die Schaumformschicht 8 aufweist. Das Gewicht des hergestellten Laufrades war etwa 550 g, und die Dicke des Teils der Flügel 6 mit der maximalen Wandstärke war 20 mm. Der maximale Außendurchmesser des Laufrades 2 war 400 mm.
(Vergleichsbeispiel 1)
Unter Verwendung eines AES-Plastikmaterials, das 20 Gew.-% Glasfasern enthält, wurde die Nabe 5 und die Hartschicht 7 durch Spritzgießen hergestellt. Das AES-Plastikmaterial, das 20 Gew.-% Glasfaser enthält, ist das gleiche Material, wie es in Ausführungsform 1 verwendet wurde. Der ausgeformte Körper weist die in der Mitte angeordnete Nabe 5 und drei Hartschichten 7 auf, die von der Nabe 5 abstehen. Die Hartschicht 7 hat die gleiche Form wie der in Ausführungsform 1 hergestellte Flügel 6. Das heißt, in diesem Vergleichsbeispiel besteht der Flügel 6 nur aus der Hartschicht 7.
Das Gewicht des hergestellten Laufrades war etwa 1150 g, und die Dicke des Teils der Flügel 6 mit der maximalen Wandstärke war 20 mm. Der maximale Außendurchmesser des Laufrades 2 war 400 mm.
Das in diesem Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Laufrad ist schwerer als die Laufräder, die in den Ausführungsformen 1 bis 5 hergestellt wurden.
In den vorhergehenden Ausführungsformen ist die Oberflächenrauhigkeit der Luftabsonderungsseite 16 der Hartschicht 7 größer als der Aufschäumfaktor des Schaumformkörpers, der mit der Hartschicht 7 verbunden ist. Bei diesem Aufbau wird beim Anbinden der Schaumformschicht 8, die eine geringe Steifigkeit aufweist, an die Hartschicht 7 die Bindungsstärke der Hartschicht 7 und der Schaumformschicht 8 erhöht.
Bei den Laufrädern, welche in den Ausführungsformen 1 bis 5 hergestellt wurden, wiesen jeder der drei Flügel 6 die Form und das Gewicht genau wie vorgesehen auf. Jeder der drei Flügel 6 war auch wechselseitig genau ausgewuchtet, wie es in der Form und dem Gewicht vorgesehen war.
Beim Einsatz der in den Ausführungsformen 1 bis 5 hergestellten Laufräder in dem Gebläse der Außeneinheit der Klimaanlage wurde ein Gebläse mit der erforderlichen Abblasleistung erhalten. Selbst bei einer Rotation mit einer maximalen Drehzahl war der Geräuschpegel niedrig. Das Belastungsdrehmoment beim Anlaufen des Gebläses war klein. Im Gegensatz dazu war bei Verwendung des Laufrades, das im Vergleichsbeispiel 1 angefertigt wurde, ein größeres Startdrehmoment erforderlich im Vergleich zu den in den Ausführungsformen hergestellten Laufrädern.
In den Ausführungsformen liegt der Aufschäumfaktor der Schaumformschicht vorzugsweise bei etwa dem 1,5-fachen bis zu etwa dem 4,0-fachen. Ist der Aufschäumfaktor kleiner als das 1,5-fache , dann wird kein ausreichender Effekt mit Hinblick auf eine Verringerung des Gewichts des Laufrades erreicht. Ist der Aufschäumfaktor größer als das 4-fache, dann sind die einzelnen Schaumzellen in dem Schaumkörper zu groß, die Fluktuationen des Schaumzustandes wachsen an, und die Drehauswuchtung des Gebläses tendiert zu einer Verschlechterung. Außerdem besteht die Tendenz zu einer Abnahme der mechanischen Festigkeit des Laufrades, wenn der Aufschäumfaktor das 4-fache überschreitet.
In den Ausführungsformen wurden die Flügel 6, die eine Maximaldicke von 20 mm aufweisen, und das Laufrad 2, das einen maximalen Außendurchmesser von 400 mm aufweist, hergestellt, und das Laufrad, das eine größere Gestalt aufweist, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auch hergestellt werden. Zum Beispiel wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, ein Laufrad herzustellen, das eine Hartschicht und eine Schaumformschicht von 3 mm, Flügel mit einer Maximaldicke von 30 mm und einen maximalen Außendurchmesser von 700 mm aufweist.
Das Gebläse, in dem das Laufrad mit einer so großen Gestalt eingesetzt wird, weist auch das gleiche ausgezeichnete Abblasvermögen und die Wirksamkeit wie oben erwähnt auf.
Das heißt, in dem erfindungsgemäßen Laufrad weist die Schaumformschicht ein größeres Volumen auf als die Hartschicht. Das Gewicht der Schaumformschicht ist außerordentlich viel kleiner als das Gewicht der Hartschicht. Deshalb ist bei der Herstellung eines Laufrades mit großen Flügeln, wenn die Form der Schaumformschicht, die ein geringes Gewicht aufweist, vergrößert wird, der Grad der Gewichtszunahme des Laufradgewichts gering. Es ist deshalb möglich, ein Gebläse herzustellen, das Flügel mit großen Außenabmessungen aufweist.
Anstelle des AES-Plastikmaterials, das in den Ausführungsformen verwendet wird, können andere Plastikmaterialien verwendet werden, um das gleiche Laufrad herzustellen, das wie in Ausführungsform 1 die Hartschicht 7 und die Schaumformschicht 8 aufweist. Für die andere Plastikmaterialien gibt es keine besonderen Einschränkungen, und sie können zum Beispiel Polypropylenharz, Polycarbonat, Polyamidharz, Polyesterharz, Polyacetalharz, Polyacrylharz, Polystyrolharz, Ethylen-Propylen-Gummi und deren Kopolymere umfassen.
Als Plastikmaterial kann insbesondere ein Material verwendet werden, das eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit aufweist. Wird das unter Verwendung eines solchen Materials, das eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit aufweist, geformte Laufrad im Gebläse der Außeneinheit der Klimaanlage eingesetzt, dann kann es für einen langen Zeitraum mit einem stabilen Leistungsvermögen verwendet werden.
Anstelle der in den Ausführungsformen verwendeten Glasfaser kann ein Plastikmaterial enthaltendes anderes Füllmaterial verwendet werden und das Laufrad, das die gleiche Hartschicht 7 und Schaumformschicht 8 wie in Ausführungsform 1 aufweist, kann hergestellt werden. Hinsichtlich eines anderen Füllmaterials gibt es keine besonderen Einschränkungen, sondern es kann anorganisches Pulver, organisches Pulver oder faseriges Pulver verwendet werden. Solche Füllstoffe haben die Aufgabe, die mechanische Festigkeit der Hartschicht zu erhöhen.
Es gibt keine besondere Einschränkung hinsichtlich des Treibmittels oder Schäummittels, sondern es kann unter anderem einen Stoff enthalten, der beim Ausformen eine gasförmige Substanz erzeugt, und einen Stoff, welcher durch Erhitzen beim Ausformen eine gasförmige Substanz erzeugt.
In den Ausführungsformen werden zwar die Hartschicht und die Schaumformschicht nach dem Ausbilden der Hartschicht mittels Spritzgießen durch unverzügliches Ausbilden der Schaumformschicht verbunden, aber es gibt keine Einschränkung auf dieses Verfahren, sondern es kann auch ein anderes Herstellungsverfahren verwendet werden. Zum Beispiel können die Hartschicht und die getrennt ausgeformte Schaumformschicht unter Verwendung eines Klebemittels oder dergleichen miteinander verbunden werden.
Übrigens können die Hartschicht und die Schaumformschicht auch durch ein anderes Formungsverfahren, wie z.B. Formpress- und Transferpressverfahren, hergestellt werden. Das Spritzgussverfahren ist jedoch mit Hinblick auf die Massenfertigung höchst vorteilhaft. Wie aus den obigen Ausführungsformen ersichtlich wird, werden mit der Schaumformschicht die Kenngrößen sowohl einer großen Dicke als auch eines geringen Gewichtes erreicht. Deshalb kann ein Laufrad, das einen großen Durchlass aufweist, einfach erhalten werden. Im Ergebnis wird die Leistungsfähigkeit des Gebläses erhöht.
Das Gebläse der Ausführungsformen wird in der Außeneinheit der Klimaanlage eingesetzt, es ist aber nicht darauf beschränkt, sondern es kann auch in der Kühlvorrichtung von elektronischen Geräten, in Luftumwälzungsanlagen für die Zirkulation der Luft oder für Gebläse zur Winderzeugung verwendet werden. Die obigen Ergebnisse werden jedoch ganz besonders gesteigert, wenn sie in dem Gebläse, das ein Laufrad mit großen Abmessungen erfordert, genutzt werden.

Claims

Laufrad, das in einem Gebläse verwendet wird, mit: einer Nabe (5) und einem Flügel (6), wobei der Flügel einen Mehrschichtteil (7, 8) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtteil eine Hartschicht nur auf einer Luftaufnahmefläche an der Luftaufnahmeseite (15) des Flügels (6) enthält und dass er an der Luftabsonderungsseite (16) eine an die Hartschicht gebundene Schaumformschicht (8) enthält.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schichten (7, 8) eine Zweischichtstruktur aus einer ersten Schicht (8) und einer zweiten Schicht (7) aufweisen und die erste Schicht die Schaumformschicht (8) aufweist.
Laufrad nach Anspruch 2, wobei die Schaumformschicht bei einer Rotation des Gebläses an einer Luftabsonderungsseite (16) angebracht ist.
Laufrad nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schaumformschicht eine größere Dicke als die zweite Schicht aufweist.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schichten eine Hartschicht (7) und die auf der Hartschicht aufgeschichtete Schaumformschicht (8) aufweisen, die Hartschicht eine größere mechanische Festigkeit als die Schaumformschicht aufweist und und die Schaumformschicht ein kleineres spezifisches Gewicht als die Hartschicht hat.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schichten eine Hartschicht (7), die auf der Hartschicht aufgeschichtete Schaumformschicht (8) und eine auf der Oberfläche der Schaumformschicht ausgebildete Hautschicht (18) aufweisen.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei der Flügel (das Flügelrad) eine Anzahl von Flügeln (6) aufweist und die Anzahl von Flügeln symmetrisch auf einem Umfang der Nabe angeordnet ist.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei die Schaumformschicht einen Aufschäumfaktor in einem Bereich von etwa dem 1,5-fachen bis zu etwa dem 4-fachen aufweist.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei die mehreren Schichten eine Hartschicht und die auf der Hartschicht aufgeschichtete Schaumformschicht aufweisen, die Hartschicht einen Plastikformkörper aufweist und die Schaumformschicht einen Plastik-Schaumformkörper aufweist.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei eine erste Oberfläche der Hartschicht eine Oberflächenrauhigkeit in einem Bereich von Ra 50 μm bis Ra 500 μm aufweist und die Schaumformschicht direkt an die erste Oberfläche gebunden ist.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei die Schaumformschicht mehrere Schaumzellen aufweist.
Laufrad nach Anspruch 1, wobei das Gebläse als eine Außeneinheit einer Klimaanlage verwendet wird.
Herstellungsverfahren eines Laufrades, das in einem Gebläse verwendet wird, mit: einem ersten Schritt zum Ausformen einer Nabe (5) und einer ersten Flügelschicht (7), die von der Nabe absteht, und einem zweiten Schritt, um auf der ersten Flügelschicht eine zweite Flügelschicht (8) aufzuschichten, die eine Schaumformschicht (8) aufweist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der erste Schritt einen Schritt zum Spritzgießen eines Plastikmaterials einschließt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der erste Schritt einen Schritt zum Ausformen der ersten Flügelschicht einschließt, so dass eine Oberflächenrauhigkeit einer ersten Oberfläche der ersten Flügelschicht in einem Bereich von Ra 50 μm bis Ra 500 μm liegen kann, und der zweite Schritt einen Schritt zum Binden der Schaumformschicht an die erste Oberfläche einschließt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Oberfläche, welche in einer Laufrichtung des Laufrades eine Luftabsonderungsseite (16) ist, mit der Schaumformschicht (8) verklebt wird.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der zweite Schritt einen Schritt zum Ausformen der zweiten Flügelschicht einschließt, so dass ein Aufschäumfaktor der Schaumformschicht bei etwa dem 1,5- bis zu etwa dem 4-fachen liegen kann.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der zweite Schritt außerdem einen Schritt zum Ausbilden einer Hautschicht (18) auf einer Oberfläche der Schaumformschicht (8) einschließt.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei der zweite Schritt einen Schritt zum Spritzgießen eines Plastikmaterials einschließt, das mindestens ein Aufschäummittel und/oder ein Treibmittel enthält.
Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der zweite Schritt einen Formungsschritt einschließt, so dass die Schaumformschicht mehrere Schaumzellen enthalten kann.
Gebläse, mit: einem Motor (3), einer Nabe (5), die mit dem Motor verbunden ist, und einem Flügel (6), der von der Nabe absteht, wobei der Flügel einen Mehrschichtteil (7, 8) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtteil eine Hartschicht (7) enthält, welche auf einer Luftaufnahmefläche an der Luftaufnahmeseite (15) des Flügels ist, und dass er an der Luftabsonderungsseite (16) eine an die Hartschicht gebundene Schaumformschicht (8) enthält, und die Flügel zusammen mit dem Antrieb des Motors drehbar sind.
Gebläse nach Anspruch 21, wobei die Hartschicht einen Plastikformkörper aufweist und die Schaumformschicht einen Plastik-Schaumformkörper aufweist, der mehrere Schaumzellen aufweist.
Gebläse nach Anspruch 21, wobei die Schaumformschicht bei einer Rotation des Flügels an einer Luftabsonderungsseite (16) angebracht ist.
Außeneinheit einer Klimaanlage, mit: einem Wärmetauscher (12), einem Gebläse (10), das an einer Rückseite des Wärmetauschers eingebaut ist, wobei das Gebläse enthält: einen Motor (3), eine Nabe (5), die mit dem Motor verbunden ist, und einen Flügel (6), der von der Nabe absteht, wobei der Flügel einen Mehrschichtteil (7, 8) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrschichtteil eine Hartschicht (7) enthält, welche auf einer Luftaufnahmefläche an der Luftaufnahmeseite (15) des Flügels ist, eine Schaumformschicht (8) an die Hartschicht an der Luftabsonderungsseite (16) gebunden ist und die Flügel zusammen mit dem Antrieb des Motors drehbar sind.
Außeneinheit nach Anspruch 24, wobei die Hartschicht einen Plastikformkörper aufweist und die Schaumformschicht einen Plastik-Schaumformkörper aufweist, der mehrere Schaumzellen aufweist.
Außeneinheit nach Anspruch 24, wobei die Schaumformschicht bei Rotation des Flügels an einer Luftabsonderungsseite angebracht ist.