DE9017544U1

DE9017544U1 - Laufrad

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Publication number: DE9017544U1
Application number: DE9017544U
Authority: DE
Original assignee: Funken & Co 5202 Hennef De GmbH
Current assignee: Funken & Co 5202 Hennef De GmbH
Priority date: 1990-12-30
Filing date: 1990-12-30
Publication date: 1991-03-21
Anticipated expiration: 2000-12-31

Description

Funken & Co. GmbH 5202 Hennef

Laufrad

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, wobei die Bodenscheibe auf einer auf der Antriebswelle lösbar befestigten ringförmigen Metallnabe fest angebracht ist.

Bei KunststoffVentilatoren zur Förderung aggressiver, insbesondere korrosiver Gase ist es wesentlich, daß mit den Gasen in Berührung kommende Metalloberflächen so weit wie möglich vermieden werden. Andererseits ist die mit der metallischen Antriebswelle 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 Metallnabe 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 Kunststoff beschichtung 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 metallische 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 kunststoffbeschichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad aus Kunststoff für einen Ventilator zur Förderung korrosiver Gase zu schaffen, dessen Metallnabe vor Korrosion durch die zu fördernden Gase geschützt ist. Darüber hinaus soll die Verankerung zwischen der Bodenscheibe und der Metallnabe derart ausgebildet sein, daß auch bei rauhem Betrieb, z.B. bei starken Drehmomentstößen die Kunststoff/Metall-Verbindung nicht gelöst oder schadhaft wird. Schließlich soll das Laufrad einfach zu fertigen sein. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Laufrad erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Metallnabe außenseitig ein Flansch angeformt ist, auf dem Verzahnungsflächen ausgebildet sind, und die Außenseite der Metallnabe mit dem Flansch in eine Kunststoffnabe der Bodenscheibe eingebettet ist. Durch den Flansch auf der Metallnabe wird die Berührungsfläche zwischen Metall und Kunststoff vergrößert. Durch die gegenseitige Verzahnung in Umfangsrichtung zwischen dem Metallflansch und dem umgebenden Kunststoff wird der Festigkeit der gegenseitigen Verbindung verbessert. Durch die Kunststoffeinbettung wird die Metallnabe vor Korrosion geschützt. Dabei sind auch die Stirnflächen der Metallnabe wenigstens teilweise eingebettet. Zur Herstellung wird in die Bodenscheibe durch Spritzgießen die Metallnabe direkt eingespritzt. Das Laufrad wird aus dieser Bodenscheibe, der ringförmigen Deckscheibe und den Schaufeln durch Schweißen hergestellt.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bodenscheibe an dem den Flansch einbettenden Teil der Kunststoffnabe angeformt. Der bei Drehmomentstößen besonders beanspruchte Bereich am Übergang von der Kunststoffnabe zur Bodenscheibe wird durch den eingebetteten Metallflansch verstärkt und gesichert.

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

Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufrades sind die Verzahnungsflächen auf dem Flansch durch Ausnehmungen am Flanschrand gebildet. Die Ausnehmungen können unterschiedliche Form haben, beispielsweise keilförmig oder kastenförmig sein. Die Ausnehmungen werden bei dem Umspritzen der Metallnabe mit Kunststoff ausgefüllt und bewirken die Verzahnung zwischen Metall und Kunststoff.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Verzahnungsflächen als Durchbrechungen des Flansches ausgebildet. Diese Durchbrechungen können z.B. zylindrische Bohrungen sein, jedoch ist auch jede andere Querschnittsform der Durchbrechung möglich.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrades können die Verzahnungsflächen durch Vertiefungen auf den radialen Seitenflächen des Flansches gebildet sein. Auch hierdurch erfolgt ein erhöhter gegenseitiger Eingriff zwischen Flansch und Kunststoff, so daß eine dauerhafte Verbindung gewährleistet ist. Die drei genannten Verzahnungsmöglichkeiten können alternativ oder in irgendeiner Kombination miteinander Anwendung finden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die ringförmige Metallnabe durch eine Spannhülse auf der Antriebswelle des Laufrades lösbar befestigt. Durch diese Art der Befestigung wird eine ausreichende Flächenpressung erreicht, so daß eine zusätzliche Nut/Feder-Verbindung zwischen der Metallnabe und der Welle nicht erforderlich ist.

Zweckmäßigerweise weist bei dieser Ausführungsform die ringförmige Metallnabe eine kegelstumpfförmige Innenfläche auf, ist in diesem Nabenteil mit kegelstumpfförmiger Innenfläche eine mit Längsschlitz versehene Spannhülse mit kegelstumpfförmiger Außenfläche eingesetzt und sind in der Innenfläche und der genannten Außenfläche sich ergänzende Teilgewindegänge ausgebildet, in die Schrauben einschraubbar sind, wodurch die Spannhülse auf der Antriebswelle befestigt wird. Bei dieser Anbringung kann das Laufrad mühelos wieder von der Antriebswelle gelöst werden, wenn man die Schrauben aus ihren Gewinden entfernt und ggfs. in andere Gewinde umsetzt.

Bei dieser Ausführungsform ist zweckmäßigerweise 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 ausgebildet und durch eine radiale Stufe von der genannten kegelstumpfförmigen 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 zugänglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an der abtriebseitigen Stirnfläche der Kunststoffnabe ein ringförmiger Vorsprung ausgebildet, dessen Außenfläche kegelstumpfförmig mit kleinem Öffnungswinkel, z.B. 10°, ist. Dieser Vorsprung

kann zum Aufsetzen einer Kappe oder Einsetzen eines Stopfens dienen, um dadurch das Innere der Metallnabe und das Spannsystem von den das Laufrad durchströmenden korrosiven Gasen abzuschirmen.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Laufrades ist auf der Außenseite der Kunststoffnabe ein koaxialer ringförmiger Vorsprung mit vorzugsweise kegelstumpfförmiger Innenfläche ausgebildet. Dieser zur Innenfläche des Ventilatorgehäuses 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 Vorsprung ausgebildet ist. Dadurch werden die Antriebswelle und die Antriebsseite der Metallnabe und des Spannsystems von den korrosiven Gasen abgeschirmt.

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

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

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

Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Figur 1; Figur 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III der Figur 1;

Figur 4 einen Schnitt entsprechend der Figur 2 einer zweiten Ausführungsform des Laufrades mit geänderter Flanschausbildung; und

Figur 5 einen Schnitt entsprechend der Figur 2 einer dritten Ausführungsform des Laufrades mit geänderter Flanschausbildung.

Nach Figur 1 besteht das Laufrad im wesentlichen aus einer Bodenscheibe 1 und einer Deckringscheibe 2 aus Kunststoff, die über mehrere Kunststoffschaufeln 3 durch Schweißung verbunden sind. An der Bodenscheibe 1 ist eine ebenfalls aus Kunststoff bestehende Nabe 1 angeformt, in die ein metallischer Nabenkörper 5 eingebettet ist. Der Nabenkörper 5 weist auf der Abtriebsseite einen Flansch 5 auf, der ebenfalls von der Kunststoffnabe 1 umschlossen ist. Der Rand des Flansches 5 hat eine Mehrzahl von Ausnehmungen 5 , deren Form aus Figur 2 ersichtlich ist. Die Randausnehmungen 5 gewährleisten die feste Verbindung zwischen der Metallnabe 5 und der diese Nabe umhül- !enden Kunststoffnabe 1 .

Die Metallnabe 5 hat ferner einen antriebseitigen Bereich mit kegelstumpfförmiger Innenfläche 5 . Zwischen der Innenfläche 5 und der Antriebswelle A ist eine Spannhülse 6 mit einer der Fläche 5 entsprechenden kegelstumpfförmigen Außenfläche 6 und einem Längsschlitz 7 (vergl. Figur 3) eingesetzt. Die Metallnabe 5 enthält zwei Teilgewindebohrungen 5 , und die Spannhülse 6 enthält zwei komplementäre Teilbohrungen 6 ohne Gewinde. Die Teilbohrungen 6 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 Figur 1 ersichtlich ist. In die aus den komplementären Teilbohrungen 5 und 6 bestehenden Bohrungen sind Madenschrauben eingeschraubt. Die Anordnung der Schrauben 8 und des Schlitzes 7 ist aus der Schnittdarstellung der Figur 3 ersichtlich. Die Spannhülse 6 liegt der Außenfläche der Antriebswelle h an. Beim Eindrehen der Schrauben 8 in die Bohrungen 5 /6 stoßen diese schließlich an die Endanschlagflächen der Teilbohrungen 6 , so daß sich beim weiteren Eindrehen der Schrauben die

Spannhülse dann in der Figur 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 Figur 3 ersichtlich ist, hat das Spannsystem außer den beiden einander diagonal gegenüberliegenden Bohrungen 5 /6 zwei weitere einander diagonal gegenüberliegende

k b
Bohrungen 5 /6 , die ebenso aus komplementären Teilbohrungen zusammengesetzt sind, wobei jedoch abweichend von den Bohrungen 5 /6 die Hülsenteilbohrungen 6 mit Gewinde versehen sind und die Nabenteilbohrungen 5 gewindefrei sind. Diese

k b
Bohrungen 5 /6 sind beim Einspannen frei von Schrauben und dienen dazu, die Spannverbindung wieder zu lösen. Hierzu werden die Madenschrauben aus den Bohrungen 5 /6 entfernt und

k b
in die Bohrungen 5 /6 eingeschraubt. Wenn die Schrauben dem Endanschlag der Teilbohrungen 5 anliegen, wird die Spannhülse 6 beim weiteren Eindrehen aus dem keilförmigen Ringspalt 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 , die von der antriebseitigen kegelstumpf-

c " f

förmigen Innenfläche 5 durch eine radiale Stufe 5 abgesetzt ist. Durch die innere Erweiterung der Metallnabe von der Kegel-

c e

fläche 5 zur zylindrischen Innenfläche 5 hin ist eine mühelose Montage des Laufrades auf der Welle möglich. Insbesondere sind die Schrauben 8 gut zugänglich.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß auch die radialen Stirnflächen 5 der Metallnabe kunststoffbekleidet sind. Die Kunst-,a

stoffnabe 1 hat auf der Innenseite einen ringförmigen Vorsprung 1 , auf den zum Schutz der Metallteile 4-6,8 eine Kappe (nicht dargestellt) aufgesetzt werden kann. Auf der Kunststoff-

nabe 1 ist ferner außenseitig ein ringförmiger Vorsprung 1 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 eine Manschette aufgesetzt werden, oder eine am Gehäuse angebrachte Manschette kann in die Ringausnehmung 1 eingreifen.

Bei der Flanschausführung nach Figur k sind anstelle der in Figur 2 gezeigten Randausnehmungen 5 in dem Flansch 5 Durchbrechungen 5 in Form zylindrischer Durchgangsbohrungen vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach Figur 5 enthält der

a h

Flansch 5 radial ausgerichtete Rillen 5 , die vorzugsweise auf beiden Seiten des Flansches versetzt angeordnet sind.

Bei der Herstellung der Bodenscheibe 1 durch Spritzgießen wird die Metallnabe 5 in der in Figur 1 gezeigten Form umspritzt. Dabei werden die Ausnehmungen 5 bzw. die Durchbrechungen 5 bzw. die Rillen 5 mit Kunststoff ausgefüllt, wodurch sich eine haltbare Verankerung der Bodenscheibe 1 und damit des Laufrades auf der Metallnabe 5 ergibt.

Claims

Schutzanspriiche

1. Laufrad aus Kunststoff für einen Ventilator zur Förderung aggressiver Gase, mit einer Bodenscheibe (1) und einer Deckringscheibe (2), zwischen denen Schaufeln (3) angeordnet sind, wobei die Bodenscheibe auf einer auf der Antriebswelle

(4) lösbar befestigten ringförmigen Metallnabe (5) fest angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Metallnabe

(5) außenseitig ein Flansch (5 ) angeformt ist, auf dem Flansch (5 ) Verzahnungsflächen ausgebildet sind und die Außenseite der Metallnabe (5) mit dem Flansch (5 ) in eine Kunststoffnabe (1 ) der Bodenscheibe (1) eingebettet ist.

2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenscheibe (1) an dem den Flansch (5 ) einbettenden Teil der Kunststoffnabe (1 ) angeformt ist.

3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5 ) an dem abtriebseitigen Ende der Metallnabe (5) ausgebildet ist.

4. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsflächen auf dem Flansch (5 ) durch Ausnehmungen (5 ) am Flanschrand gebildet sind.

5. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsflächen durch Durchbrechungen (5 ) des Flansches (5 ) gebildet sind.

6. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsflächen durch radiale Vertiefungen (5 ) auf den Flanschflächen gebildet sind.

7. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Metallnabe (5) durch eine Spannhülse (6) auf der Antriebswelle (4) lösbar befestigt ist.

8. Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Metallnabe (5) eine kegelstumpfförmige Innenfläche (5 ) aufweist, in diesen Nabenteil mit kegelstumpfförmiger Innenfläche (5 ) eine mit einem Längsschlitz (7) versehene Spannhülse (6) mit kegelstumpfförmiger Außenfläche (6 ) eingesetzt ist und in der Innenfläche (5 ) und der Außenfläche (6 ) sich ergänzende Teilbohrungen (5 bzw. 6 ) ausgebildet sind, in die Schrauben (8) einschraubbar sind, wodurch die Spannhülse (6) auf der Antriebswelle (4) befestigt wird.

9. Laufrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Innenfläche (5 ) antriebsseitig 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 ) ausgebildet und durch eine radiale Stufe (5 ) von der kegelstumpfförmigen Innenfläche (5 ) nach außen abgesetzt ist.

10. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch, gekennzeichnet, daß an der abtriebseitigen Stirnfläche der Kunststoffnabe (1 ) ein ringförmiger Vorsprung (1 ) ausgebildet ist, dessen Außenfläche kegelstumpfförmig mit kleinem Öffnungswinkel ist.

11. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite der Kunststoffnabe (1 ) ein koaxialer ringförmiger Vorsprung (1 ) mit vorzugsweise kegelstumpfförmiger Innenfläche ausgebildet ist.