DE69601669T2

DE69601669T2 - Verfahren zur Herstellung einer Gebläseschaufel

Info

Publication number: DE69601669T2
Application number: DE69601669T
Authority: DE
Inventors: Henricus Johannes Bernardus Olthof; Hendrik Fedde Van Der Spek
Original assignee: Ventilatoren Sirocco Howden BV
Current assignee: Ventilatoren Sirocco Howden BV
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: GB2303329A; DE69601669D1; JPH09170597A; EP0754539A3; GB9514763D0; EP0754539A2; US5683636A; EP0754539B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Lüfterflügels und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf einen Lüfterflügel zur Verwendung in einem Kühlturmlüfter.
Herkömmliche Lüfterflügel wurden in großer Stückzahl und in unterschiedlichen Typen hergestellt. Frühe Lüfterflügel waren aus Holz gefertigt. Später wurden sie mittels verschiedener Verfahren aus Metall, wie z. B. Aluminium, konstruiert. Seit kurzem wurde vorgeschlagen, die Lüfterflügel auf die eine oder andere Weise unter Verwendung von glasverstärktem Kunststoff herzustellen. Zum Beispiel offenbart die WO-92-02410 ein Verfahren, bei dem ein Schaumkern mit einem Trägerelement versehen ist, wobei der Schaumkern genau so geformt ist, daß er dem gewünschten Lüfterflügel entspricht. In einer herkömmlichen Weise wird eine glasverstärkte Schicht auf der Außenseite des Schaumkerns ausgebildet, wobei dies zufriedenstellende Ergebnisse liefern kann und ein hoher Grad an Glattheit erreicht werden kann, um den Luftwiderstand zu reduzieren.
Ein Problem bei diesen Verfahren ist jedoch, daß die Herstellung der Lüfterflügel somit sehr teuer ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, einen Lüfterflügel mit einem Verfahren zu schaffen, daß die Schritte enthält:
Vorsehen eines länglichen Trägerelements, das mehrere Vorsprünge besitzt, die sich vom länglichen Trägerelement direkt nach außen erstrecken;
Vorsehen einer Form mit einer Innenwandoberfläche, die so geformt ist, daß sie der gewünschten äußeren Form des Lüfterflügels entspricht;
Anordnen des länglichen Tragelements in der Form, so daß es sich in Längsrichtung des Lüfterflügels erstreckt, wobei das Trägerelement von der Innenwandoberfläche beabstandet ist;
Einleiten eines thermoplastischen Kunststoffs in die Form;
Erwärmen der Form; und
Drehen der Form, so daß der Kunststoff zur Innenwandoberfläche fließt, wobei die Menge des Kunststoffs in der Weise gewählt wird, daß das Trägerelement und die Spitzen der Vorsprünge teilweise in den Kunststoff eingebettet werden und der sich ergebende Flügel hohl ist.
Es hat sich gezeigt, daß mit dem Verfahren der Erfindung ein Lüfterflügel zu Kosten hergestellt werden kann, die ungefähr 30% niedriger sind, als diejenigen, die unter Verwendung des in WO-92-02410 offenbarten Verfahrens erreicht werden können.
Die Drehung der Gießform kann um eine oder um zwei Achsen stattfinden.
Das Trägerelement der vorliegenden Erfindung kann mehrere unterschiedliche Formen annehmen. Zum Beispiel kann es die Form einer hohlen Röhre aufweisen. Die hohle Röhre kann einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, jedoch kann sie auch eine Vielzahl anderer unterschiedlicher Formen aufweisen und ist vorzugsweise mit einer gewissen Form von Vorsprung versehen, der wenigstens teilweise im Kunststoffmaterial eingebettet ist. Dieser Vorsprung kann einfach durch einen nicht kreisförmigen Querschnitt des Trägerelements geschaffen werden oder kann ausgebildet werden durch Vorsehen der einen oder anderen Form des vorstehenden Elements, das sich von der äußeren Oberfläche des Trägerelements nach außen erstreckt. Er kann somit die Form eines Stachels besitzen oder kann die Form einer Ecke eines Polygonträgerelements besitzen. Tatsächlich kann das Trägerelement eine beliebige Form annehmen, die rund oder mehreckig sein kann oder eine gewisse gekrümmte Form wie z. B. die einer Ellipse aufweisen kann. Die Form des Trägerelements ist daher insofern von einer gewissen Wichtigkeit für die vorliegende Erfindung, als sie einen Schlüssel für die Möglichkeit liefert, im Drehgußverfahren hergestelltes Kunstsoffmaterial fest anhaften zu lassen. Obwohl sich das Trägerelement über die volle Länge des Blattes bis zur Spitze erstrecken kann, kann es auch kürzer sein.
Die aktuelle Form des Trägerelements, wie oben angegeben, kann einen von vielen unterschiedlichen Querschnitten aufweisen. Ferner wird angenommen; daß die Lüfterflügel ihren Querschnitt von der Wurzel bis zur Spitze oder in einem bestimmten Abschnitt dieser Strecke ändert, so daß das Trägerelement selbst einen abnehmenden Querschnitt aufweisen kann. Dies kann geschehen durch ausbilden einer konischen Stange oder Röhre. Dies ist jedoch in der Herstellung relativ teuer, so daß angenommen wird, daß das Trägerelement die Form mehrerer Röhren besitzen kann, die aneinander befestigt sind, wobei die Röhren sich im Querschnitt unterscheiden. Anders ausgedrückt, das Trägerelement kann vielmehr einem ausgezogenen Teleskop gleichen, wobei die verschiedenen Abschnitte des Teleskops z. B. mittels Schweißen aneinander befestigt sind. Es können somit zylindrische Normröhren mit konstantem Querschnitt verwendet werden, die ineinander gesteckt sind.
Ferner wird angenommen, daß das Trägerelement einen oder mehrere Arme oder Vorsprünge in Form einer Gabel besitzen kann, um eine gute Verbindung mit dem Drehgußkunststoffmaterial zu ermöglichen.
Obwohl angenommen wird, daß der Flügel gemäß der Erfindung hohl sein kann, ist er vorzugsweise mit einem Kunststoffschaummaterial gefüllt. Dies kann erreicht werden durch verwenden eines Polyurethanschaums, der nach dem Gießen der Flügelhülle in die Gießform gefüllt werden kann.
Ein alternativer Lösungsansatz ist, schaumaktiviertes Material zu verwenden, daß in einem zweistufigen Prozeß eingeführt werden kann. Zum Beispiel kann ein geeignetes Material, wie z. B. Polyethylen, das Polyethylen mit hoher Dichte oder mit niedriger Dichte sein kann, in einem thermoplastischen Beutel eingeschlossen werden, der während des Anfangsgießprozeßes in der Form plaziert wird, wobei der thermoplastiache Beutel anfangs das schaumaktivierbare Pulver enthält. Wenn jedoch die Temperatur in ausreichendem Maß ansteigt, schmilzt der Kunstsoffbeutel, wodurch das schäumbare Material freigegeben wird, das sich anschließend in herkömmlicher Weise ausdehnt. Der resultierende Schaum ist vorzugsweise ein relativ harter Schaum, um dem Lüfterflügel eine angemessene Steifigkeit zu verleihen.
Selbstverständlich kann der schaumaktivierte Kunststoff einfach verwendet werden, nachdem das anfängliche Drehgießen abgeschlossen ist. Dies kann z. B. durch Einspritzen oder durch einen anderen Vorgang bewerkstelligt werden.
Es ist klar, daß einer der Vorteile der Verwendung der Drehgußtechnik darin besteht, daß die Kunststoffhülle, die die Außenoberfläche des Lüfterflügels bildet, schrumpft, wenn die Gießform gekühlt wird. Dies löst nicht nur effektiv die äußere Oberfläche des Lüfterflügels von der Form, insbesondere wird auch das Kunstsoffmaterial auf das Trägerelement aufgeschrumpft, wodurch eine sehr viel bessere Verbindung erreicht wird.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird die folgende Beschreibung lediglich beispielhaft gegeben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen:
Fig. 1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform des Flügels ist, der mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie X-X der Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform ähnlich der Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht des Endabschnitts des Trägerelements des in Fig. 1 gezeigten Flügels ist;
Fig. 5 eine Schnittansicht durch eine Lüfternabe gemäß der Erfindung ist, die zeigt, wie die Lüfterflügel daran montiert sind;
Fig. 6 eine schematische Stirnansicht der Lüfternabe der Fig. 5 ist;
Fig. 7 eine Stirnansicht einer der Platten ist, die in der Lüfternabe der Fig. 5 und 6 verwendet werden.
Der in Fig. 1 gezeigte Flügel 10 besitzt einen Tragflächenquerschnitt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Flügel wird hergestellt durch Drehgießen, in dem zuerst in eine geeignet geformte Gießform ein Trägerelement 12 in Form einer Metallröhre, z. B. eine Stahlröhre, eingesetzt wird, die mit mehreren Vorsprüngen in Form von Stacheln 14 versehen ist. Die Abmessungen der Röhre 12 und der Stacheln 14 sind so gewählt, daß während des Drehgießprozeßes das Kunststoffmaterial, das z. B. Polyethylen mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen sein kann, sowohl die Stacheln 14 als auch die Röhre 12 selbst berührt, so daß die Stacheln und die Röhre in das Kunststoffmaterial der Hülle 16 leicht eingebettet werden, welche durch den Drehgießprozeß ausgebildet wird. Das Drehgießen kann durch Drehen der Gießform bewerkstelligt werden, wobei deren Innenfläche selbstverständlich so geformt ist, daß sie der gewünschten Außenfläche des Lüfterflügels 10 entspricht, wobei diese Drehung um eine oder um zwei Achsen stattfinden kann.
Ferner wird angenommen, daß das thermoplastische Material vor dem Positionieren des langgestreckten Trägerelements in die Form eingeführt werden kann, wobei die Gießform erwärmt und gedreht wird, um somit eine Flügelhülle zu schaffen. Das Trägerelement kann anschließend positioniert und an der Hülle befestigt werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das entstehende Produkt hohl, unabhängig davon, ob der Träger zuerst eingeführt wird oder nicht. In einer bevorzugten Anordnung wird das Innere mit einem Schaum wie z. B. einem steifen Polyurethanschaum gefüllt. Dies kann bewerkstelligt werden durch Auffüllen des Inneren des Blattes mit dem schaumbildenden Material, während dieses sich nach dem Gießen der Blatthülle noch in der Gießform befindet.
Ein alternativer Lösungsansatz ist, anfangs in der Gießform einen Beutel aus thermoplastischem Material zu plazieren, der mit einem schaumbildenden aktivierbaren Pulver gefüllt ist, wie z. B. Polyethylen, das ein hoch dichten Polyethylenschaum bildendes Pulver sein kann. Wenn die Temperatur in der Gießform auf eine ausreichend hohe Temperatur ansteigt, schmilzt der thermoplastische Beutel, wodurch das schaumbildende Material freigegeben wird, das anschließend aktiviert wird, um das Innere eines hohlen Flügels zu füllen. Das schaumbildende Material ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 18 schematisch dargestellt.
In Fig. 3 ist eine etwas modifizierte Version dargestellt, in der an Stelle eines Rohres mit kreisförmigem Querschnitt ein Rohr mit mehreckigem Querschnitt verwendet wird, wie z. B. ein Rohr mit nahezu rechteckigem Querschnitt. Aufgrund der rechteckigen Form oder tatsächlich irgendeiner anderen nicht kreisförmigen Form besteht bei einer solchen Konstruktion nicht die Notwendigkeit für irgendwelche radialen Vorsprünge ähnlich den in Fig. 2 gezeigten Vorsprüngen 14p obwohl sie verwendet werden können.
In Fig. 1 ist gezeigt, daß ein äußerer Abschnitt 20 der Röhre 12 sich nach außerhalb der Gießform erstreckt und frei ist von irgendwelchem daran ausgebildeten Kunststoffmaterial. Dieser Abschnitt 20 ist in Fig. 4 in einem größeren Querschnitt dargestellt, wobei deutlich wird, daß er mit einem ringförmigen Rand 22 versehen ist, wie später erläutert wird. Der Rand 22 und die Stacheln 14 können z. B. durch Pressen ausgebildet werden.
Für die Montage der Flügel zur Herstellung eines Lüfters werden verschiedene Verfahren verwendet, jedoch ist in den Fig. 5, 6 und 7 eine bestimmte Form einer Lüfternabe gezeigt. Ein Nabenkörperabschnitt 30 ist mittels Keilnuten auf eine Antriebswelle 32 aufgesetzt und enthält einen ringförmigen Flansch 34. Der Flansch 34 besitzt eine erste radiale Fläche 36.
Beabstandet von der radialen Fläche 36 ist eine ringförmige Platte 38 mit einer zweiten radialen Fläche 40 angeordnet.
Wie gezeigt, liegt an der ersten radialen Fläche 36 eine weitere Platte 42 mit einer zusätzlichen ersten radialen Fläche 44 an.
Wie in Fig. 7 gezeigt, besitzen die zwei ringförmigen Platten 38 und 42 sechs in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Aussparungen mit einer teilweise kreisförmigen Form. Zwischen den Aussparungen 46 sind Öffnungen 48 angeordnet.
Um einen Lüfterflügel zu montieren, der mit dem Verfahren der Erfindung hergestellt sein kann, wird der verlängerte Abschnitt 20 des Trägerelements 12 mit einer der Aussparungen 46 in Eingriff gebracht, wobei die ringförmige Rippe 22 mit der Innenfläche 50 des Ringes der Scheiben 38 und 42 in Eingriff kommt. Die mit den Muttern 54 versehenen Schrauben 52 werden durch die Öffnungen 48 geführt und festgezogen, wodurch die Platten 38 und 42 die vorstehenden Abschnitte 20 des Trägerelements 12 festklemmen. Selbstverständlich werden unmittelbar vor dem vollständigen Festziehen die Anstellwinkel der Flügel gleich eingestellt.
Anstatt der weiteren Platte 42 können im Flansch 34 die Aussparungen 46 ausgebildet sein.
Die verschiedenen Komponenten können relativ kostengünstig hergestellt werden. Der Nabenkörperabschnitt 30 kann gegossen werden oder durch Bearbeitung hergestellt werden, wie die Scheiben 38 und 42. Das Festklemmen ist relativ einfach und erfordert keine Spezialwerkzeuge.

Claims

1. Verfahren zum Bilden eines Lüfterflügels, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:

Vorsehen eines länglichen Tragelements, das mehrere Vorsprünge besitzt, die sich vom länglichen Tragelement direkt nach außen erstrecken;

Vorsehen einer Form mit einer Innenwandoberfläche, die so geformt ist, daß sie der gewünschten äußeren Form des Lüfterflügels entspricht;

Anordnen des länglichen Tragelements in der Form, so daß es sich in Längsrichtung des Lüfterflügels erstreckt, wobei das Tragelement von der Innenwandoberfläche beabstandet ist;

Einleiten eines thermoplastischen Kunststoffs in die Form;

Erwärmen der Form; und

Drehen der Form, so daß der Kunststoff zur Innenwandoberfläche fließt, wobei die Menge des Kunststoffs in der Weise gewählt wird, daß das Tragelement und die Spitzen der Vorsprünge teilweise in den Kunststoff eingebettet werden und der sich ergebende Flügel hohl ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Tragelement die Form eines Hohlrohrs oder eines Vollstabs hat.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der eine oder die mehreren Vorsprünge durch Schweißen oder Pressen gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Kunststoff ein Pulver ist, z. B. hochdichtes Polyethylen oder Polypropylen.

5. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, bei dem vor der Anordnung des länglichen Tragelements der Kunststoff in die Form eingeleitet wird und hieraus auf der oberen Wandoberfläche der Form eine Flügelhaut gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der hohle Flügel mit Kunststoffschaumbildungsmaterial gefüllt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Schaumbildungsmaterial Polyurethanschaum ist, der nach dem Gießen der Flügelhaut in die Form gefüllt wird.

8. Verfahren nach Ansprüch 5 oder 6, bei dem der Form in einer späteren Stufe, jedoch bei noch erwärmter Form, ein Schaumaktivierungsmaterial wie etwa hochdichtes Polyethylen zugeführt oder in der Form freigesetzt wird, wodurch das Schaumbildungsmaterial aktiviert wird.