EP0694697A1

EP0694697A1 - Laufrad für ein Radialgebläse

Info

Publication number: EP0694697A1
Application number: EP95109573A
Authority: EP
Inventors: Martin Dr. Ring; Norbert Smetana
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1996-01-31
Also published as: DE4427115C1

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Laufrad für ein Radialgebläse mit einem auf einer Welle (1) angeordneten Nabenkörper (2), einer Mehrzahl von Laufschaufeln (3) und einer Deckscheibe (4) sowie mit einer Bodenscheibe (5), wobei Nabenkörper (2), Laufschaufeln (3) und Deckscheibe (4) einstückig aus einem axial entformbaren, gießtechnisch hergestellten ersten Bauteil bestehen. Die Bodenscheibe (5) besteht aus einem axial entformbaren, gießtechnisch hergestellten zweiten Bauteil und ist mittels einer axial zusammenfügbaren Steckverbindung auf der Welle (1) und/oder dem Nabenkörper (2) befestigt. Hierdurch wird eine einfache Herstellung bei strömungsgünstiger Formgestalt des Laufrads ermöglicht. <IMAGE>

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 Bauteil bestehen.
Derartige Laufräder werden je nach Anwendungszweck und Fertigungsstückzahl nach unterschiedlichen Gesichtspunkten ausgelegt, wobei die Forderungen nach optimalem Wirkungsgrad und kostengünstiger Produktion einander entgegenstehen.
Für größere Radiallüfter wählt man häufig eine "gebaute Ausführung", bei der das Laufrad aus für sich hergestellten Deckscheiben, Schaufeln, Bodenscheiben und gegebenenfalls Nabenteilen besteht und durch Kleben, Schweißen oder andere Verbindungsmethoden zusammengefügt wird (vgl. DE-OS 37 00 230). Eine derartige 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 gießtechnische 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 Hinblick auf das Vermeiden von Unwuchten erhebliche Sorgfalt erfordert.
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, stillstehenden Gehäuse übernommen wird. Vorgeschlagen wurde auch schon ein Laufrad, bei dem Deckscheibe, Nabe und Laufschaufeln einstückig aus einem axial leicht entformbaren Gießteil bestehen und bei dem die Bodenscheibe von einem feststehenden Teil des Gehäuses gebildet wird (vgl. DE-OS 41 09 646). Auf diese Weise gewinnt 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 Anwendungsbereich 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 betriebsbedingter Wärmedehnung und mechanischer Belastung auf jeden Fall eine Berührung zwischen Laufschaufeln und stillstehenden Gehäuseteilen 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 erforderlich. Dieses Herstellungsverfahren kommt auch im Hinblick auf zu geringe Wirkungsgrade nicht in Betracht.
Es besteht somit die Aufgabe, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Laufrad eine Gestaltung vorzuschlagen, bei der die genannten Nachteile vermieden werden können. Insbesondere soll das Laufrad so ausgestaltet werden, daß man die bei gießtechnischer Herstellung mit axialer Entformung möglichen Vorteile bei der strömungstechnisch 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 geschaffen, bei dem sowohl für die Deckscheibe mit Laufschaufeln und Nabenkörper wie auch für die Bodenscheibe alle Formgebungsmöglichkeiten der Gießtechnik genutzt werden können, soweit sie einer axialen Entformung nicht entgegenstehen. Außerdem ist eine sehr einfache, kostengünstige Verbindung der beiden Bauteile vorgesehen, bei der keinerlei Unwuchten zu befürchten sind. Bei entsprechend 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 befestigt, 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 der Deckscheiben angeformten Laufschaufeln und/oder die freien Enden der an der Bodenscheiben angeformten Laufschaufeln in Nuten der Bodenscheibe bzw. der Deckscheibe zu führen. Damit wird die Stabilität des Laufrades verbessert, die drehfeste Zuordnung gewährleistet und ein Flattern der freien Laufschaufelenden vermieden, was zu Geräuschbelästigungen führen könnte.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist ferner vorgesehen, daß die Deckscheibe in ihrem äußeren, einem umgebenden Gehäuse gegenüberliegenden Bereich in axialer Richtung eine deutlich größere Erstreckung aufweist als die Dicke der Deckscheibe im übrigen Bereich.
Der Durchmesser der Deckscheibe ist im Eintrittsbereich zweckmäßigerweise größer als der größte Durchmesser des einstückig angeformten Nabenkörpers, wodurch eine günstige Gestaltung der Gießform im Hinblick auf das axiale Entformen möglich ist.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn zur Wirkungsgradverbesserung und Laufgeräuschverminderung die Eintritts- und Austrittskanten der Laufschaufeln vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: einen Schnitt durch ein vereinfacht dargestelltes Laufrad 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, bestehend aus einer ringförmigen Deckscheibe 4 und einem Nabenkörper 2, die durch Laufschaufeln 3 miteinander verbunden sind, und ein zweites Bauteil, bestehend aus einer Bodenscheibe 5. Dargestellt 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 Nabenkörper.
Die linke Seite der Darstellung zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die Nabe 2 des ersten Bauteils 9 und das als Bodenscheibe ausgebildete zweite Bauteil 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 Rückstellkräfte der beim Aufschieben elastisch verformten Bauteile für eine dauerhafte Befestigung ausreichen. Selbstverständlich können aber auch alle für derartige Fälle bekannten Fügehilfsmittel benutzt werden (z. B. Keil, thermisches Aufweiten etc.).
Die rechte Seite der Darstellung zeigt eine zweite Ausführungsform, 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 (gestrichelt dargestellt) angeordnet sein, die am zweiten Bauteil 5 vorzugsweise angespritzt sind und die an der Innenwandung 11 der Deckscheibe 4 entweder anlegen 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 radialen 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 zweckmäßigerweise 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 Innendurchmesser 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

Laufrad für ein Radialgebläse, insbesondere für motorbetriebene Kleingeräte mit Lüfter, wie Küchenmaschinen, Haartrockner, Staubsauger, Elektrowerkzeuge, mit einem auf einer Welle (1) angeordneten Nabenkörper (2), einer Mehrzahl von Laufschaufeln (3), einer Deckscheibe (4) und einer Bodenscheibe (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, gießtechnisch hergestellten zweiten Bauteil besteht und mittels einer axial zusammenfügbaren Steckverbindung auf der Welle (1) und/oder dem Nabenkörper (2) befestigt ist.
Laufrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am zweiten Bauteil (5) kürzere Laufschaufeln (8) einstückig 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.
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.
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.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser (D1) der Deckscheibe (4) im Eintrittsbereich gleich oder größer ist als der größte Außendurchmesser (D2) des einstückig angeformten Nabenkörpers (2).
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eintritts- und Austrittskanten der Laufschaufeln (3) vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung (15) verlaufen.
Laufrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Eintrittsquerschnitt der Deckscheibe (4) durch ein angesetztes ringförmiges Teil (4b) verändert ist.