EP1609996B1 - Laufrad, insbesondere für einen Axialventilator - Google Patents
Laufrad, insbesondere für einen Axialventilator Download PDFInfo
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- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
- F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
- F04D29/325—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
- F04D29/329—Details of the hub
Definitions
- the invention relates to an impeller, in particular for an axial fan, with a wheel body, which consists of several, in particular radially outwardly projecting blades and with the blades supporting, substantially tubular, for attachment to a rotating part, such as a rotor, be pressed hub consists, wherein in the hub inside a substantially cylindrical Ronde is arranged.
- Axial fan wheels each having a wheel body consisting of a plurality of outwardly projecting blades and a hub supporting the blades and attachable to the rotor of an external rotor motor are well known.
- Axial fan wheels of the type mentioned in the introduction are also known from the applicant's production program, in which the hub is tubular in each case and can be pressed onto the rotor for attachment, with a substantially cylindrical, metallic circular blank being arranged in the hub on the inside of the hub which circumferentially encloses the rotor of the external rotor motor in the assembled state.
- the cylindrically shaped steel blank of the known plastic wheels is widened during the pressing process. Since the plastic hub fully rests against the steel blank, its expansion is forwarded to the hub, so that in the hub disadvantageously can come to high mechanical stresses that can even cause a wheel break in some cases.
- Other disadvantages include the fact that a drainage of condensation, which can form at dew point undershooting in the hub, is not possible, and that the plastic hub obstructs the heat transfer through the rotor surface.
- the invention has for its object to provide a low manufacturing cost an impeller of the type described above with higher mechanical stability, in particular an impeller that allows mechanical To reduce stresses in the hub, which arise as a result of a Aufpressvorgangs on a rotor shaft.
- the blank comprises alternately arranged first and second portions, wherein the first portions each have a larger inner diameter than the inner diameter of the second portions.
- a segmented metallic blank in particular steel blank, is used, "segmented" meaning that the cylindrical part of the blank is subdivided into said sections with different inner diameters.
- the smaller diameter portions are widened during the pressing operation, while the large segment diameter portions do not or only slightly change their radial position during the pressing operation, but advantageously bring about a reduction in the mean level of the mechanical tension values.
- the hub in the sense of a high mechanical stability can be connected via webs to the Ronde, a plastic extrusion of the blank can be designed so that in particular in the field small diameter pockets are inserted in the hub. Thus, an occurring during pressing deformation of the blank is not forwarded to the hub.
- the pockets in the hub can also be carried out continuously with advantage in the axial direction, so that a connection is made between the suction and pressure side of the fan. This achieves two other advantages - namely, that a drain of possibly forming condensate is made possible and that an adjusting between the suction and pressure side through the pockets of air flow improves the cooling of the rotor.
- an impeller according to the invention has a wheel body 1, which comprises a plurality of blades 2, in particular radially outwardly, and a substantially tubular hub 3 carrying the blades 2.
- a wheel body 1 which comprises a plurality of blades 2, in particular radially outwardly, and a substantially tubular hub 3 carrying the blades 2.
- substantially cylindrical metallic Ronde 5 is arranged, which in Figs. 9 and 10 as Item is shown.
- the wheel body 1 is, as FIG. 5 and FIG. 6 to 8 illustrate, attachable to a rotor 6 of an engine and forms an axial fan by the hub 3 is pressed onto the rotor 6 of the motor.
- the metal Ronde 5 is held by the surrounding plastic extrusion 4 fixing in the hub 3.
- the blank 5 comprises first and second sections 5a, 5b arranged alternately, the first sections 5a each having a larger inner diameter DA than the inner diameters DB of the second sections 5b. Between the first sections 5a and the second sections 5b, transition sections 5c are arranged, in which the larger inner diameter DA merges into the smaller inner diameter DB.
- Fig. 3 - and in an enlarged view Fig. 4 - show that the Ronde 5, in particular in the region of the portions 5a with the larger inner diameters DA, via webs 7, preferably over parallel to a longitudinal axis XX (only in Fig. 6 and 9 shown) extending webs 7, can be connected to the hub 3.
- the round blank 5 can accordingly, in particular in the region of the sections 5a with the larger inner diameters DA, have radially projecting lugs 8 distributed over their annular circumference.
- the embodiment of these tabs 8 on the blank 5 is illustrated in particular in FIGS. 9 and 10, while FIG. 3, more clearly in FIG. 4, and in section in FIG. 6 and more clearly in FIG.
- FIG. 7 shows how the tabs 8 are preferably connected to the hub 3 can be - namely, that the lobes 8 of the blank 5 are positively and cohesively embedded in the plastic extrusion 4.
- the embedding is thereby advantageously in the sense of high stability in the region of the webs 7, which are formed integrally with the hub 3.
- the webs 7 may preferably - as shown - each consist of a first web portion 7a and a second web portion 7b, the latter being in the region of the plastic extrusion 4 or in particular one Part of the plastic extrusion 4 forms, which includes the Ronde 5 along its entire outer surface cuff-like.
- the first web portion 7a is located in each case in a region of the hub 3, in which this jumps back radially outwards relative to the lateral surface of the blank 5, which is indicated by the distance designated by the reference symbol S in FIG.
- the tabs 8 preferably each form the boundary between the first web section 7a and the second web section 7b.
- the first web portion 7a increases the attachment surface on the hub and thus causes increased stability.
- the pockets 9 can also extend in the area of the large diameters DA of the blank 5 in the plastic extrusion coating 4.
- the circumferentially lying between the pockets 9 walls are preferably formed by lying in the region of the large diameter DA in the plastic extrusion 4, described above second web portions 7b, which ensure that the surface pressure between plastic extrusion 4 and Ronde 5 sufficient in each case is high and by the deformation of the pockets 9 no delamination of the plastic extrusion 4 from the blank 5 occurs.
- the pockets 9 are made continuous in the hub 3 in the axial direction.
- the resulting breakthroughs in the hub area are - as already mentioned - advantageously a flow around the rotor 6 with cooling air and drainage of dewpoint below forming condensate possible.
- the presence or the described design of the pockets 9 an independent inventive importance attached.
- the present invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes all the same means and measures in the context of the invention.
- the present invention provided Ronde segmentation is not bound to a specific type of engine, such as an external rotor, or a specific embodiment of the blades 3 located on the hub 3.
- the Ronde 5 is not, as described, on the tabs 8 preferably cohesively, but for example, positively and / or positively secured in the hub 3, ie, if, for example, no encapsulation 4 of Ronde 5, but a locking is provided.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Laufrad, insbesondere für einen Axialventilator, mit einem Radkörper, der aus mehreren, insbesondere radial nach außen ragenden, Schaufeln sowie mit einer die Schaufeln tragenden, im Wesentlichen rohrförmigen, zur Befestigung auf ein rotierendes Teil, wie einen Rotor, aufpressbaren Nabe besteht, wobei in der Nabe innenseitig eine im Wesentlichen zylindrische Ronde angeordnet ist.
- Axialventilatorräder, die jeweils einen Radkörper aufweisen, der aus mehreren nach außen ragenden Schaufeln und einer die Schaufeln tragenden, an dem Rotor eines Außenläufermotors befestigbaren Nabe besteht, sind allgemein bekannt.
- Dokument
DE-20013697-U1 offenbart eine Bruchverhinderungsstruktur für einen Lüfter - Aus dem Fertigungsprogramm der Anmelderin sind des Weiteren Axialventilatorräder der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Nabe jeweils rohrförmig ausgebildet ist und zur Befestigung auf den Rotor aufpressbar ist, wobei in der Nabe innenseitig eine mit Kunststoff umspritzte, im Wesentlichen zylindrische, metallische Ronde angeordnet ist, die den Rotor des Außenläufermotors im montierten Zustand umfangsgemäß umschließt. Die zylindrisch geformte Stahlronde der bekannten Kunststoffräder wird beim Aufpressvorgang aufgeweitet. Da die Kunststoffnabe vollflächig an der Stahlronde anliegt, wird deren Aufweitung an die Nabe weitergeleitet, so dass es in der Nabe nachteiligerweise zu hohen mechanischen Spannungen kommen kann, die in einzelnen Fällen sogar einen Radbruch bewirken können. Weitere Nachteile bestehen auch darin, dass ein Ablaufen von Kondenswasser, welches sich bei Taupunktunterschreitungen in der Nabe bilden kann, nicht möglich ist, und dass die Kunststoffnabe die Wärmeabgabe über die Rotoroberfläche behindert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem fertigungstechnischen Aufwand ein Laufrad der eingangs beschriebenen Art mit höherer mechanischer Stabilität zu schaffen, insbesondere ein Laufrad, das es gestattet, mechanischen Spannungen in der Nabe, welche infolge eines Aufpressvorgangs auf eine Rotorwelle entstehen, zu verringern.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ronde alternierend angeordnete erste und zweite Abschnitte umfasst, wobei die ersten Abschnitte jeweils einen größeren Innendurchmesser als die Innendurchmesser der zweiten Abschnitte aufweisen.
- Es wird somit erfindungsgemäß eine segmentierte metallische Ronde, insbesondere Stahlronde, verwendet, wobei unter "segmentiert" verstanden wird, dass der zylindrische Teil der Ronde in die genannten Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern unterteilt ist. Die Abschnitte mit kleinerem Durchmesser werden beim Aufpressvorgang aufgeweitet, während die Abschnitte mit großem Segmentdurchmesser ihre radiale Position beim Aufpressvorgang nicht oder nur geringfügig verändern, jedoch vorteilhafterweise eine Senkung des mittleren Niveaus der mechanischen Spannungswerte bewirken.
- Während im Bereich der größeren Durchmesser, wo nur eine geringfügige Verformung auftritt, in bevorzugter Ausführung der Erfindung die Nabe im Sinne einer hohen mechanischen Stabilität über Stege an die Ronde angebunden sein kann, kann eine Kunststoffumspritzung der Ronde so gestaltet sein, dass insbesondere im Bereich der kleinen Durchmesser in der Nabe Taschen eingebracht sind. So wird eine beim Aufpressen eintretende Verformung der Ronde nicht an die Nabe weitergeleitet.
- Die Taschen in der Nabe können dabei auch mit Vorteil in axialer Richtung durchgehend ausgeführt sein, so dass zwischen Saug- und Druckseite des Lüfters eine Verbindung hergestellt ist. Dadurch erzielt man noch zwei weitere Vorteile - nämlich, dass ein Ablaufen von sich eventuell bildendem Kondenswasser ermöglicht wird und dass eine sich zwischen Saug- und Druckseite durch die Taschen einstellende Luftströmung die Kühlung des Rotors verbessert.
- Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung enthalten. Anhand eines in den beiliegenden Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Laufrades,
- Fig. 2
- eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Laufrades, jedoch axial geschnitten,
- Fig.3
- eine Fig. 2 entsprechende Schnittdarstellung jedoch in einer perspektivischen Darstellung "von unten", d.h. in einer gegenüber Fig. 2 um 180° gedrehten Ansicht,
- Fig. 4
- eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 3,
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Laufrad im montierten Zustand,
- Fig. 6
- eine axial geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Laufrades im montierten Zustand,
- Fig. 7 und 8
- vergrößerte Darstellungen der in Fig. 6 mit VII und VIII bezeichneten Details des erfindungsgemäßen Laufrades,
- Fig. 9
- eine perspektivische Darstellung einer Ronde eines erfindungsgemäßen Laufrades,
- Fig. 10
- eine perspektivische Darstellung der in Fig. 9 dargestellten erfindungsgemäß eingesetzten Ronde, jedoch teilgeschnitten.
- In den Figuren der Zeichnung sind dieselben Teile auch stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass sie in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben werden.
- Wie zunächst Fig. 1 und 2 zeigen, besitzt ein erfindungsgemäßes Laufrad einen Radkörper 1, der mehrere, insbesondere radial nach außen ragende, Schaufeln 2 sowie eine die Schaufeln 2 tragende, im Wesentlichen rohrförmige Nabe 3 umfasst. In der Nabe 3 ist innenseitig eine mit einer Kunststoffumspritzung 4 umgebene, im Wesentlichen zylindrische, metallische Ronde 5 angeordnet, die in Fig. 9 und 10 als Einzelteil dargestellt ist. Der Radkörper 1 ist, wie Fig. 5 sowie Fig. 6 bis 8 veranschaulichen, auf einem Rotor 6 eines Motors befestigbar und bildet einen Axiaventilator, indem die Nabe 3 auf den Rotor 6 des Motors aufgepresst wird. Die metallische Ronde 5 wird dabei durch die sie umgebende Kunststoffumspritzung 4 befestigend in der Nabe 3 gehalten.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ronde 5 alternierend angeordnete erste und zweite Abschnitte 5a, 5b umfasst, wobei die ersten Abschnitte 5a jeweils einen größeren Innendurchmesser DA als die Innendurchmesser DB der zweiten Abschnitte 5b aufweisen. Zwischen den ersten Abschnitten 5a und den zweiten Abschnitten 5b sind jeweils Übergangsabschnitte 5c angeordnet, in denen der größere Innendurchmesser DA in den kleineren Innendurchmesser DB übergeht. Durch diese Segmentierung der Ronde 5, die insbesondere in Fig. 9 und 10, die die Ronde 5 als Einzelteil zeigen, besonders deutlich zu sehen ist, wird nach dem Aufpressen auf den Rotor 6 des Motors eine Verringerung bzw. gleichmäßigere Verteilung der mechanischen Spannungen in der Nabe 3 erreicht, die zu einer erhöhten mechanischen Stabilität führen. Die Übergangsabschnitte 5c verhindern dabei sprunghafte Änderungen der mechanischen Spannungen in der Ronde 5.
- Fig. 3 - und in vergrößerter Darstellung Fig. 4 - zeigen, dass die Ronde 5, insbesondere im Bereich der Abschnitte 5a mit den größeren Innendurchmessern DA, über Stege 7, vorzugsweise über parallel zu einer Längsachse X-X (nur in Fig. 6 und 9 dargestellt) verlaufende Stege 7, an die Nabe 3 angebunden sein kann. Die Ronde 5, kann dazu entsprechend, insbesondere im Bereich der Abschnitte 5a mit den größeren Innendurchmessern DA, über ihren ringförmigen Umfang verteilt radial nach außen abstehende Lappen 8 aufweisen. Die Ausführung dieser Lappen 8 an der Ronde 5 veranschaulichen insbesondere Fig. 9 und 10, während Fig. 3, deutlicher Fig. 4, sowie im Schnitt Fig. 6 und deutlicher Fig. 7 zeigen, wie die Lappen 8 bevorzugt mit der Nabe 3 verbunden sein können - nämlich, dass die Lappen 8 der Ronde 5 form- und stoffschlüssig in die Kunststoffumspritzung 4 eingebettet sind. Die Einbettung befindet sich dabei mit Vorteil im Sinne einer hohen Stabilität im Bereich der Stege 7, die einstückig mit der Nabe 3 ausgebildet sind.
- Die Stege 7 können dabei bevorzugt - wie dargestellt - jeweils aus einem ersten Stegabschnitt 7a und aus einem zweiten Stegabschnitt 7b bestehen, wobei Letzterer sich im Bereich der Kunststoffumspritzung 4 befindet bzw. insbesondere einen Bestandteil der Kunststoffumspritzung 4 bildet, welche die Ronde 5 entlang ihrer gesamten äußeren Mantelfläche manschettenartig umfaßt. Der erste Stegabschnitt 7a befindet sich dabei jeweils in einem Bereich der Nabe 3, in dem diese gegenüber der Mantelfläche der Ronde 5 radial nach außen zurückspringt, was durch den mit dem Bezugszeichen S in Fig. 8 bezeichneten Abstand angedeutet ist. Wie Fig. 7 zeigt, bilden die Lappen 8 dabei jeweils bevorzugt die Grenze zwischen dem ersten Stegabschnitt 7a und dem zweiten Stegabschnitt 7b. Der erste Stegabschnitt 7a vergrößert die Anbindungsfläche an der Nabe und bewirkt somit eine erhöhte Stabilität.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in die Nabe 3 Taschen 9, vorzugsweise mit langlochartigem Grundriss, eingebracht sein können, die insbesondere im Bereich der kleinen Durchmesser DB der Ronde 5 umfangsgemäß in der Kunststoffumspritzung 4 angeordnet sind. Eine beim Aufpressen eintretende Verformung der Ronde 5 wird durch eine Verformung der an der Ronde anliegenden, nicht näher bezeichneten Taschenwände aufgenommen und nicht an den übrigen Körper der Nabe 3 weitergeleitet.
- Nahezu sämtliche Figuren der Zeichnung (außer Fig. 7, 9 und 10) zeigen jedoch, dass sich die Taschen 9 auch im Bereich der großen Durchmesser DA der Ronde 5 in der Kunststoffumspritzung 4 erstrecken können. Die umfangsgemäß zwischen den Taschen 9 liegenden Wände werden dabei jedoch bevorzugt durch die im Bereich der großen Durchmesser DA in der Kunststoffumspritzung 4 liegenden, vorstehend beschriebenen zweiten Stegabschnitte 7b gebildet, die dafür sorgen, daß die Flächenpressung zwischen Kunststoffumspritzung 4 und Ronde 5 in jedem Fall ausreichend hoch ist und durch die Verformung der Taschen 9 keine Delamination der Kunststoffumspritzung 4 von der Ronde 5 eintritt.
- Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Taschen 9 in der Nabe 3 in axialer Richtung durchgehend ausgeführt sind. Durch die dadurch entstehenden Durchbrüche im Nabenbereich werden - wie bereits erwähnt - vorteilhafterweise ein Umströmen des Rotors 6 mit Kühlluft und ein Ablaufen von sich bei Taupunktunterschreitung bildendem Kondenswasser möglich. Insofern wird dem Vorhandensein bzw. der beschriebenen Ausbildung der Taschen 9 eine eigenständige erfinderische Bedeutung beigemessen.
- Wie bereits aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Mittel und Maßnahmen. So ist beispielsweise die erfindungsgemäß vorgesehene Rondensegmentierung nicht an einen bestimmten Motortyp, wie einen Außenläufer, oder eine bestimmte Ausführung der an der Nabe 3 befindlichen Schaufeln 2 gebunden. Des Weiteren fällt es auch in den Rahmen der Erfindung, wenn die Ronde 5 nicht, wie beschrieben, über die Lappen 8 vorzugsweise stoffschlüssig, sondern beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig in der Nabe 3 befestigt ist, d.h., wenn z.B. keine Umspritzung 4 der Ronde 5, sondern eine Verrastung vorgesehen wird.
-
- 1
- Radkörper
- 2
- Schaufel von 1
- 3
- Nabe von 1
- 4
- Kunststoffumspritzung von 3
- 5
- Ronde
- 5a
- erster Abschnitt von 5 mit Durchmesser DA
- 5b
- zweiter Abschnitt von 5 mit Durchmesser DB
- 6
- Rotor (Axialventilator-Motor)
- 7
- Steg von 3
- 7a
- erster Stegabschnitt von 7
- 7b
- zweiter Stegabschnitt von 7
- 8
- Lappen von 5
- 9
- Tasche in 3 bzw. 4
- DA
- Durchmesser von 5a
- DB
- Durchmesser von 5b
- X-X
- Längsachse von 1
Claims (9)
- Laufrad, insbesondere für einen Axialventilator, mit einem Radkörper (1), der aus mehreren, insbesondere radial nach außen ragenden, Schaufeln (2) sowie mit einer die Schaufeln (2) tragenden, im Wesentlichen rohrförmigen, zur Befestigung auf ein rotierendes Teil, wie einen Rotor (6), aufpressbaren Nabe (3) besteht, wobei in der Nabe (3) innenseitig eine im Wesentlichen zylindrische Ronde (5) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet , dass die Ronde (5) alternierend angeordnete erste und zweite Abschnitte (5a, 5b) umfasst, wobei die ersten Abschnitte (5a) jeweils einen größeren Innendurchmesser (DA) als die Innendurchmesser (DB) der zweiten Abschnitte (5b) aufweisen. - Laufrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , dass die - inbesondere metallische - Ronde (5) von einer Kunststoffumspritzung (4) umgeben ist. - Laufrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet , dass zwischen den ersten Abschnitten (5a) und den zweiten Abschnitten (5b) Übergangsabschnitte (5c) angeordnet sind, in denen der größere Innendurchmesser (DA) in den kleineren Innendurchmesser (DB) übergeht. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet , dass die Ronde (5), insbesondere im Bereich der Abschnitte (5a) mit den größeren Innendurchmessern (DA), über Stege (7), vorzugsweise über parallel zu einer Längsachse (X-X) des Radkörpers (1) verlaufende, einstückig mit der Nabe (3) ausgebildete Stege (7), an die Nabe (3) angebunden ist. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ronde (5), insbesondere im Bereich der Abschnitte (5a) mit den größeren Innendurchmessern (DA), radial nach außen abstehende Lappen (8) aufweist. - Laufrad nach Anspruch 2 und 5,
dadurch gekennzeichnet , dass die Lappen (8) der Ronde (5) form- und stoffschlüssig, insbesondere im Bereich der Stege (7), in die Kunststoffumspritzung (4) eingebettet sind. - Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet , dass in die Nabe (3) Taschen (9) eingebracht sind, die insbesondere im Bereich der kleineren Durchmesser (DB) der Ronde (5) in der Kunststoffumspritzung (4) angeordnet sind. - Laufrad nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (9) inder Nabe (3) in axialer Richtung (X-X) durchgehend ausgeführt sind. - Laufrad nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet , dass die Taschen (9) im Grundriss langlochartig ausgeführt und insbesondere durch einen Stegabschnitt (7b) der die Ronde (5) an der Nabe anbindenden Stege (7) umfangsgemäß voneinander getrennt sind.
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