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Geschweißte Flügelnabe für Kreiselmaschinen mit mindestens drei Schaufeln
für axialen Durchfluß Die Erfindung betrifft eine Flügelnabe für. Kreiselmaschinen
mit mindestens drei Flügeln oder Schaufeln und axialem Durchfluß, wie Axialgebläse
und -ventilatoren, Axialpumpen, Kaplanturbinen u. dgl.
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Insbesondere bei Gebläsen und Ventilatoren für Luft oder Gase axialer
Bauart sind aus strömungstechnischen Gründen und zwecks Erreichung spezifisch hoher
Stufendrücke bei guten Wirkungsgraden große Nabendurchmesser erforderlich, d. h.
das Verhältnis des Nabendurchmessers (Flügelfluß) zum Außendurchmesser des Rades
(gerechnet bis zur Flügelspitze) muß nahezu gleich i gewählt werden; vorzugsweise
wird es etwa gleich o,6 bis o,7 festgesetzt. Der vom Fördermittel durchflossene
Querschnitt ist in solchen Fällen nur ein verhältnismäßig schmaler Kreisring.
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Bei # axialen Kreiselmaschinen mit großem
| Nabenverhältnis Nabendurchmesser |
| (Außendurchmesser des Rades) |
mußten bisher unerwünscht schwere und teure Nabenstücke verwendet werden oder, falls
sie aus Leichtmetall hergestellt wurden, waren gießereitechnische Schwierigkeiten
in Kauf zu nehmen, weil infolge starker Querschnittsänderungen, z. B. beim Übergang
des Kranzes in die Tragscheibe oder an der Tragscheibewellennabe, der aus Festigkeitsgründen
erforderliche homogene Guß bei Leichtmetallen nur sehr schwer erreicht werden kann.
Vor allem mußte ein kräftiger, zusammenhängender Nabenkranz vorgesehen werden, an
dem die Flügel befestigt wurden. Ein solcher Kranz hat im wesentlichen die Fliehkräfte
aufzunehmen und wird auf Zug sowie Biegung beansprucht, wobei er verwickelten statischen
Beanspruchungsverhältnissen unterworfen ist. Infolgedessen ist die rechnerische
Vorausbestimmung der Beanspruchung solcher Kränze schwierig, und sie mußten daher
sicherheitshalber schwer gehalten werden. Das bedingte wiederum eine schwere Nabe,
da letztere nur in diesem Falle imstande ist, den schweren Außenkranz mit genügender
Sicherheit zu halten.
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Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beheben und eine Flügelnabe
zu schaffen, bei der die einzelnen Bauteile so zusammengefügt und so ausgebildet
sind, daß gefährliche Beanspruchungen überhaupt vermieden werden, ferner im wesentlichen
nur noch Zugspannungen auftreten und diese Spannungen fast ausschließlich auf die
Angriffsrichtung der äußeren Kräfte beschränkt sind. Um a11 das zu erreichen, weist
die Flügelnabe gemäß vorliegender Erfindung eine kranzlose Nabenscheibe auf, an
welcher
an den Flügelbefestigungsstellen Platten angeschweißt sind, die durch angeschweißte
Rippen mit der Scheibe verbunden sind.
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Auf der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht, und zwar zeigt: Fig. x eine schaubildliche
Ansicht einer geschweißten Flügelnabe zum Befestigen von vier Schaufeln, Fig. 2
eine schaubildliche Ansicht einer abgeänderten Einzelheit, während Fig. 3 ein Schnitt
durch einen Teil der Flügel, deren Befestigungsplatten und dieNabenscheibe einer
Ausführung ist, bei welcher Schrauben, die zur Befestigung der Flügel an der Nabe
dienen, sich bis in den die Welle unmittelbar umgebenden Nabenteil erstrecken.
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Fig. 4 ist ein in die Blattebene umgeklappter Schnitt in der Ebene
A-A der Fig. i durch eine Ausführungsform, bei der die zum Befestigen der Flügel
an der Nabe dienenden Schrauben von einem Flügel bis zum gegenüberliegenden Flügel
durchgehend geführt sind.
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Fig.5 zeigt schließlich eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform.
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In Fig. i bezeichnet a eine vieleckige, kranzlose Nabenscheibe, an
die senkrecht zu ihren Seitenflächen kreisrunde Platte 2 angeschweißt sind, und
zwar in gleicher Anzahl wie Flügel anzubringen sind. Die Platten 2 dienen als Träger
für die nicht gezeigten Flügel oder Schaufeln; um diese an den Platten 2 befestigen
zu können, sind letztere mit Schlitzen 3 zum Durchführen von Befestigungsschrauben
versehen. Die Flügel lassen sich unter einem beliebigen Winkel zu einem für sie
als Drehachse in Betracht kommenden Radius der Scheibe i an den Platten 2 befestigen.
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Zur Erhöhung der Festigkeit, was bei besonders hochbeanspruchten Rädern
wichtig ist, sind radiale Verstärkungsrippen 4 vorgesehen, die beispielsweise die
in Fig. i und 2 gezeigte Form haben können. Diese Rippen 4 sind bei der Ausführung
nach Fig. x an die Tragscheibe i und die Flügelplatten 2 sowie an den die Welle
unmittelbar umgebenden Nabenteil5 angeschweißt, so daß die Flügelplatten 2 vermittels
einer kreuzförmigen Unterlage durch Schweißung fest mit der Nabenscheibe i verbunden
sind. Die Flügelkräfte werden im wesentlichen nur von den Rippen 4 und den angrenzenden
Scheibenteilen aufgenommen, die im wesentlichen nur auf Zug beansprucht werden,
so daß in ihnen keine gefährlichen zusammengesetzten Spannungen auftreten und sie
daher verhältnismäßig leicht gehalten werden können. ,Auf diese Weise können die
von den Flügeln herrührenden Beanspruchungen der Nabe in Teile verlegt werden, die
nahe dem Wellenmittelpunkt Liegen und nicht, wie es bisher der Fall war, im massigen
Außenkranz der Flügelnabe.
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Nötigenfalls können die" zur Befestigung der Flügel 9 (Fig. 3) dienenden,
durch die Schlitze 3 gesteckten Schrauben 6 zwecks Verstärkung der Bauart und Aufnahme
großer Schaufelfliehkräfte in der in Fig. 3 gezeigten Weise bis zum inneren Nabenteil
5 geführt und mit diesem an der Stelle 7 verschraubt werden.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, können die Schrauben 8 aber auch von einem
Flügel 9 bis zum gegenüberliegenden Flügel 9 durchgehend geführt sein, in welchem
Falle der innere Nabenteil5 selbst entlastet ist.
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Zur Verringerung des Gewichtes der geschweißten Nabe kann ferner die
Nabenscheibe i in der in Fig. 5 gezeigten Weise mit Aussparungen ii versehen werden.
Das ist möglich, weil zwischen den einzelnen angeschweißten Platten 2 Zwischenteile
der Nabenscheibe i praktisch durch äußere Kräfte nicht beansprucht werden, sondern
nur durch die Fliehkräfte.
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Damit die Nabenoberfläche zwischen den Flügeln 9 zylindrisch glatt
ist, kann zweckmäßig zwischen den Flügeln 9 längs des Umfanges der Nabenscheibe
i in der in Fig. 5 gezeigten Weise ein ein- oder mehrteiliger Blechzylinder zö vorgesehen
werden.
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Zur Verhütung hoher Ventilationsverluste, die durch die Rippen 4 verursacht
werden, kann ferner der Nabenkörper beidseitig durch parallel zur Nabenscheibe i
angeordnete Blechböden 12 (Fig.4) zwischen Innen- und Außenumfang dieser Scheibe
i abgedeckt werden.
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Geschweißte Flügelnaben der beschriebenen und dargestellten Bauart
weisen den Vorteil auf, daß sie zugleich leicht und billig sind, trotzdem aber eine
feste und sichere Befestigung der Flügel ermöglichen, und zwar bei verschiedener
Einstellung derselben.