EP1898099A2

EP1898099A2 - Reversierfähiges Laufrad

Info

Publication number: EP1898099A2
Application number: EP07015838A
Authority: EP
Inventors: Frank Wahl; Alexander Zarschler
Original assignee: TLT Turbo GmbH
Current assignee: TLT Turbo GmbH
Priority date: 2006-09-01
Filing date: 2007-08-11
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2027-08-11
Also published as: DE102006041349A1; DE502007004238D1; EP1898099B1; PL1898099T3; ATE472682T1; EP1898099A3

Abstract

Reversierfähiges Laufrad eines axialen Ventilators, insbesondere eines Entrauchungsventilators, bestehend aus Nabe (3) und verstellbaren Laufschaufeln (5) in verschraubter Bauweise, wobei das Laufrad (2) aus zwei baugleichen, miteinander verschraubten Nabenscheiben (4) besteht und die Nabenscheiben (4) an ihrem Außenumfang mit der Anzahl der Laufschaufeln (5) entsprechenden Nasen (8) versehen sind. Dabei sind die Nasen (8) entlang einer tangential zum Laufrad (2) verlaufenden Umkantlinie (9) um 90° parallel zur Drehachse des Laufrades umgekantet. Jeweils eine umgekantete Nase (8) der einen Nabenscheibe (4) liegt an einer umgekanteten Nase (8) der anderen Nabenscheibe (4) entlang der Umkantlinie (9) an. Dabei bilden jeweils zwei Nasen (8) eine Auflage, auf der die Laufschaufeln (5) durch eine die Nase (8) und eine Lasche (15a, 15b) durchdringende Verschraubung verstellbar befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein reversierfähiges Laufrad eines axialen Ventilators, insbesondere eines Entrauchungsventilators, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Für die Förderung von bis zu 400°C heißen Gasen in maschinellen Entrauchungsanlagen werden Axiallaufräder aus Stahl vorwiegend in Schweißkonstruktion ausgeführt. Neben unkalkulierbaren Schweißspannungen tritt bei diesen Axiallaufrädern als wesentlicher Mangel der Wegfall der Verstellfähigkeit der Laufschaufeln im Stillstand des Ventilators ein. Weiterhin ist das dynamische Auswuchten derartig gefertigter Axiallaufräder zwingend erforderlich.
Axiallaufräder mit Aluminium- Druckgussschaufeln und entsprechendem Nabenkörper beheben zwar den Mangel der im Stillstand erforderlichen Laufschaufel-Verstellfähigkeit. Mit zunehmenden Heißgastemperaturen stoßen aber die Festigkeitseigenschaften schnell an die Grenzen des verwendeten Aluminiums.
Aus der DE 39 41 691 C2 ist ein Ventilator-Laufrad bekannt, bei dem die unter anderem aus Stahl gefertigten Laufschaufeln mittels einer einzigen Befestigungsschraube an speziell geformten Nocken des Rotors befestigt sind. Bei dem aus der DD 238 831 A1 bekannten Axialventilator werden die Laufschaufeln durch eine Laschenverbindung an dem Rotor befestigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad aus Stahl herzustellen, welches reversierfähig ist und die Verstellung der Laufschaufel im Stillstand ermöglicht, dessen notwendige Verbindung von Schaufelkörpern und Nabenbaugruppe ohne thermische Fügeverfahren erfolgt und bei dem das Auswuchten der kompletten Laufräder entfallen kann.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Laufrad erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung und deren Vorteile werden an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: den Längsschnitt durch ein Laufrad eines Ventilators mit einer Nabenscheibe nach der Erfindung;
Fig. 2: die Draufsicht einer vorgestanzten Nabenscheibe für das Laufrad nach Fig. 1;
Fig. 3: die Draufsicht auf eine Laufschaufel des Laufrades nach Fig. 1;
Fig. 4: die Seitenansicht einer Laufschaufel nach Fig. 3 und
Fig. 5: die Draufsicht auf zwei aneinander anliegende Nasen mit einer darauf montierten Laufschaufel.

Ein axialer Ventilator, von dem in Fig. 1 nur ein Teil des Gehäuses 1 dargestellt ist, dient vorzugsweise als Entrauchungsventilator. Das Gehäuse 1 ist so auszulegen, dass der Ventilator im Brandfall Rauchgase mit einer Temperatur von etwa 400°C fördern kann. Zu dem Zweck ist Laufrad 2, das in dem Gehäuse 1 des Ventilators umläuft, aus Stahl gefertigt. Das Laufrad 2 ist über einen nicht gezeigten Elektromotor angetrieben, der durch Polumschaltung in zwei entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren kann. Der Ventilator kann damit, je nach Drehrichtung des durch den Elektromotor angetriebenen, reversierfähigen Laufrades 2, in zwei Richtungen fördern. Innerhalb des Gehäuses 1 des Ventilators ist dem Laufrad 2 weder ein Vorleitrad vorgeschaltet noch ein Nachleitrad nachgeschaltet.
Das Laufrad 2 besteht aus einer Nabe 3, aus zwei baugleichen, mit der Nabe 3 verbundenen Nabenscheiben 4 und aus mit den Nabenscheiben 4 verbundenen Laufschaufeln 5. Die Nabenscheiben 4 sind mit einer ersten und einer zweiten, auf jeweils einem Kreis liegenden Reihe von Durchgangsbohrungen 6, 7 versehen, durch die nicht dargestellte Befestigungsschrauben geführt werden. Über die nicht dargestellten Befestigungsschrauben, die durch die Durchgangsbohrungen 6 der ersten Reihe geführt sind, werden die Nabenscheiben 4 mit der Nabe 3 verbunden. Über die nicht dargestellten Befestigungsschrauben, die durch die Durchgangsbohrungen 7 der zweiten Reihe geführt sind, werden die Nabenscheiben 4 miteinander verbunden.
Beide Nabenscheiben 4 sind an ihrem Außenumfang mit tangential angeformten Nasen 8 versehen. Die Umfangslinie jeder Nase 8 besteht aus einer kreisbogenförmigen Linie 8a, die in eine waagerechte Linie 8b übergeht und in eine gradlinige abfallende oder aufsteigende Linie 8c verläuft und in eine senkrechte Linie 8d übergeht, mit Bezug auf die Nasen 8 in der senkrechten Achse der Fig. 2. Die Anzahl der Nasen 8 entspricht der Anzahl der Laufschaufeln 5. Die Nasen 8 sind entlang einer Umkantlinie 9, die tangential zum Umfang der Nabenscheibe 4 verläuft, um 90° nach außen umgekantet, und zwar parallel zur Drehachse des Laufrades 2.
Die beiden baugleichen Nabenscheiben 4 sind so miteinander verschraubt, dass jeweils eine Nase 8 einer Nabenscheibe 4 an einer Nase 8 der anderen Nabenscheibe 4 entlang der Umkantlinie 9 anliegt (Fig. 5). Aus den so paarweise angeordneten Nasen 8 zweier Nabenscheiben 4 entsteht auf die Weise eine Auflage, auf der jeweils eine der Laufschaufeln 5 befestigt wird.
Aufgrund der Baugleichheit der Nabenscheiben 4 sind die Nasen 8 eines jeden Paares spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet, wobei die Umkantlinie 9 die Symmetrieachse darstellt. Jede Nase 8 ist mit einer Reihe von auf einem Kreisbogen liegenden Bohrungen 10 unterhalb der kreisförmigen Linie 8a und mit einem bogenförmigen Langloch 11 unterhalb der Linie 8b, aber noch unterhalb der Bohrungen 10 versetzt angeordnet, versehen. Die Bohrungen 10 und Langlöcher 11 liegen innerhalb eines Paares der Nasen 8 einander diametral gegenüber. Weiterhin ist jede umgekantete Nase 8 in der Mitte der Umkantlinie 9 mit einer Zentrieröffnung 12 versehen.
Die Laufschaufel 5 ist aus einem Stahlblech geformt, das um eine zentrale Schaufeldrehachse 13 gebogen ist. Dabei ist ein einem Schaufelfuß 19 naher Abschnitt 5a gegenüber einem der Schaufelspitze nahen Abschnitt 5b entlang einer Biegelinie 14 verdreht. Die Biegelinie 14 durchläuft diagonal die beiden Abschnitte 5a, 5b. Der Biegewinkel zwischen den Abschnitten 5a, 5b zwischen 0° bis 20° liegt bevorzugterweise zwischen 6° bis 15°. Die vorteilhafte Schaufelform ermöglicht einen optimalen Reversierbetrieb des Ventilators.
An den Fuß der Laufschaufel 5 ist jeweils auf einer Seite eine Lasche 15a und auf der anderen Seite eine Lasche 15b angeformt, die jeweils mit einer Durchgangsbohrung 16 versehen sind. In der Verlängerung der mit der Schaufeldrehachse 13 zusammenfallenden Schaufellängsachse ist unterhalb des Schaufelfuß 19 es eine Zentrierspitze 17 angeordnet. An der Unterseite des Schaufelfußes 19 sind außerdem zwei winkelförmige Kröpfungen 18 angebracht. Die Kröpfungen 18 liegen asymmetrisch zu der Schaufeldrehachse 13 bzw. der Schaufellängsachse.
Bei der Montage des Laufrades 2 oder zur Veränderung der Anstellung der Laufschaufeln 5 zur Längsachse des Laufrades 2 während des Stillstandes des Ventilators wird die Laufschaufel 5 so auf die durch ein Paar von Nasen 8 gebildete Auflage aufgesetzt, dass zur Zentrierung der Laufschaufel 5 die Zentrierspitze 17 der Laufschaufel 5 in die Zentrieröffnung 12 der Nabenscheiben 4 und jede Kröpfung 18 der Laufschaufel 5 in eine der einander gegenüber liegenden Bohrungen 10 greift. Dadurch, dass mehrere Bohrungen 10 vorgesehen sind, können die Laufschaufeln 5 zur Einstellung der günstigsten Ventilatorkennlinie unter unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Laufrades 2 angestellt werden. Die asymmetrisch zur Schaufeldrehachse 13 angeordneten Kröpfungen 18 ermöglichen eine verwechselungsfreie Montage der Laufschaufeln 5.
Die Laufschaufeln 5 werden dadurch an den Nabenscheiben 4 befestigt, dass Befestigungsschrauben durch die Durchgangsbohrungen 16 in den Laschen 15a, 15b der Laufschaufeln 5 und die mit ihnen fluchtenden Langlöcher 11 in den Nasen 8 geführt und angezogen werden.
Die oben beschriebene Gestalt der Nasen 8 ist so gewählt, dass möglichst wenig Masse parallel zur Rotationsachse des Laufrades 2 vorhanden ist. Auf die bevorzugte Weise kann auf eine Auswuchtung des Laufrades 2 nach der Montage verzichtet werden.

Claims

Reversierfähiges Laufrad eines axialen Ventilators, insbesondere eines Entrauchungsventilators, bestehend aus Nabe (3) und verstellbaren Laufschaufeln (5) in verschraubter Bauweise, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (2) aus zwei baugleichen, miteinander verschraubten Nabenscheiben (4) besteht, dass die Nabenscheiben (4) an ihrem Außenumfang mit der Anzahl der Laufschaufeln (5) entsprechenden Nasen (8) versehen sind, dass die Nasen (8) entlang einer tangential zum Laufrad (2) verlaufenden Umkantlinie (9) um 90° parallel zur Drehachse des Laufrades umgekantet sind, dass jeweils eine umgekantete Nase (8) der einen Nabenscheibe (4) an einer umgekanteten Nase (8) der anderen Nabenscheibe (4) entlang der Umkantlinie (9) anliegt und dass jeweils zwei Nasen (8) eine Auflage bilden, auf der die Laufschaufeln (5) durch eine die Nase (8) und eine Lasche (15a, 15b) durchdringende Verschraubung verstellbar befestigt sind.
Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite eines Schaufelfußes (19) zwei winkelförmige Kröpfungen (18) angebracht sind, dass jede Nase (8) der Nabenscheiben (4) eine Reihe von auf einem Kreisbogen angeordneten Bohrungen (10) aufweist, dass in jeweils zwei aneinander anliegenden, umgekanteten Nase (8) sich die Reihen der Bohrungen (10) diametral gegenüberliegen und dass jeweils eine Kröpfung (18) des Schaufelfußes (19) in eine Bohrung (10) eingreift.
Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kröpfungen (18) asymmetrisch zur Schaufellängsachse (13) angeordnet sind.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufschaufel (5) in der Verlängerung der Schaufellängsachse (13) eine Zentrierspitze (17) aufweist, dass jede Nabenscheibe (4) in der Mitte der Umkantlinie (9) der umgekanteten Nasen (8) mit einer Zentrieröffnung (12) versehen ist und dass jede Zentrieröffnung (12) der Nabenscheiben (4) die Zentrierspitze (17) einer der Laufschaufeln (5) aufnimmt.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schaufelfuß (19) der Laufschaufel (5) zwei Laschen (15a, 15b) angeformt sind, dass jede Lasche (15a, 15b) mit einer Durchgangsbohrung (16) versehen ist, dass jede umgekantete Nase (8) der Nabenscheiben (4) mit einem bogenförmigen Langloch (11) versehen ist und dass jeweils eine der Durchgangsbohrungen (16) mit einem der Langlöcher (11) zur Aufnahme einer Befestigungsschraube fluchtet.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangslinie jeder Nase (8) eine kreisbogenförmige Linie (8a) und eine gradlinige Linie (8b), eine geneigte Linie (8c) und eine anschließende Linie (8d) besteht und dass jeweils zwei aneinander anliegende, umgekantete Nasen (8) in bezug auf die Umkantlinie (9) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Schaufelfuß (19) nahe Abschnitt (5a) der Laufschaufel (5) gegenüber dem der Schaufelspitze nahen Abschnitt (5b) um eine zentrale Schaufeldrehachse (13) entlang einer Biegelinie (14) verdreht ist, die diagonal beide Abschnitte (5a, 5b) durchläuft, und dass der Biegewinkel zwischen beiden Abschnitten (5a, 5b) im Bereich von 0° bis 20° liegt.
Laufrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegewinkel zwischen beiden Abschnitten (5a, 5b) zwischen 6° bis 15° liegt.