EP1934483B1 - Ventilatorrad - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilatorrad bestehend aus einer Nabe, an deren Umfang Befestigungsflansche zur lösbaren Befestigung von Ventilatorschaufeln angeordnet sind.
• Ein derartiges Ventilatorrad ist zum Beispiel aus der DE 39 41 691 C2 bekannt. Hierbei sind die Befestigungsflansche direkt an der Nabe angegossen, die gleichzeitig den Rotor eines als Außenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors bildet. Die Schaufeln des Ventilatorrades werden an diese Befestigungsflansche angeschraubt. Dies erfordert die Anfertigung teurer Gusswerkzeuge, wenn Ventilatorräder mit von einander abweichender Schaufelanzahl oder Stellung der Schaufeln hergestellt werden sollen.
• Aus der DE 602 960 C ist eine geschweißte Flügelnabe bekannt, die aus einer vieleckigen kranzlosen Nabenscheibe besteht, an die senkrecht zu ihren Seitenflächen kreisrunde Platten angeschweißt sind, und zwar in gleicher Anzahl wie Flügel anzubringen sind. Diese geschweißte Flügelnabe soll zur Herstellung des Axialgebläses oder eines Axialventilators dienen.
• Aus der EP 1571345 A1 ist ein Ventilatorrad bekannt, das eine hohlzylindrische Nabe aufweist, an deren Umfang Befestigungsflansche zur lösbaren Befestigung von Ventilatorschaufeln angeordnet sind. Dabei wird jede Ventilatorschaufel zwischen einem als Spritzgussteil ausgebildeten Befestigungsflansch und einem zusätzlichen als Spritzgussteil ausgebildeten Anschlussflansch geklemmt, wobei die beiden Flansche mittels einer Schraubverbindung miteinander befestigt werden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von dem bekannten Ventilatorrad dieses derart zu verbessern, dass eine Fertigung mit beliebiger Schaufelzahl und stellung ohne teure Spezialwerkzeuge möglich ist, so dass eine große Fertigungs-Variationsbreite bei niedrigen Herstellungskosten erreicht wird.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Ventilatorrad verwendet wird, bei dem die hohlzylindrische Nabe aus Stahl hergestellt ist und die Befestigungsflansche aus Stahl bestehen und mit der Nabe durch Schweißen verbunden sind, und die Befestigungsflansche aus Stahlblech als Form- oder Formbiegeteile ausgebildet sind.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass im Gegensatz zu großflächigen Metallschaufeln sich die Befestigungsflansche problemlos anschweißen lassen. Denn diese besitzen eine relativ kleine Masse und sind kompakt ausgeführt. Im Gegensatz dazu besteht beim Anschweißen der Ventilatorschaufeln als Ganzes das Problem der genauen Justage schon beim Schweißvorgang und zudem ein Verzugsproblem auf Grund der Schweißwärme. Zudem erfolgt über die große Schaufelfläche eine starke Wärmeabfuhr während des Schweißvorgangs, weshalb hohe Schweißtemperaturen erforderlich sind, was wiederum die Verzugsprobleme erhöht. Ein erfindungsgemäßes Ventilatorrad wird vorteilhafterweise mit einem Gleichstrommotor mit Glockenrotor angetrieben, wobei der Glockenrotor erfindungsgemäß die Nabe des Ventilatorrades bildet. Da die Befestigungsflansche aus Stahlblech als Formteile ausgebildet sind, ist eine Serienfertigung der Befestigungsflansche durch Stanzen und Biegen möglich. Jedoch ist auch eine Herstellung durch ein Laserschneidverfahren möglich.
• Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß weiterhin, wenn die Wandstärke der Befestigungsflansche zumindest im Bereich ihres Anlageabschnittes größer ist als die der zu befestigenden Radschaufeln. Hierdurch kann die Festigkeit gegenüber herkömmlichen 6efestigungsmöglichkeiten erheblich vergrößert werden.
• Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
• An Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutern. Es zeigen:

Fig. 1

eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventilatorrad,

Fig. 2

eine Rückansicht des Ventilatorrades gemäß Fig. 1,

Fig.3

eine Einzelheit zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Befestigungsflansches gemäß Fig. 1.

Fig. 4

eine rückseitige Ansicht des Befestigungsflansches gemäß Fig. 3,

Fig. 5

eine alternative Ausführungsform eines Befestigungsflansches gemäß Fg. 3,

Fig. 6

eine Rückansicht des Befestigungsflansches gemäß Fig. 5 und

Fig. 7

eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ventilatorrades passend zu der Ausführung gemäß Fig. 5 und 6.

• Wie sich aus Fig. 1 und Fig. 2 ergibt, besteht ein erfindungsgemäßes Ventilatorrad aus einer hohlzylindrischen Nabe 1, an deren Umfang Befestigungsflansche 2 befestigt sind. An diesen Befestigungsflanschen 2 sind wiederum Ventilatorschaufeln 3 befestigt. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ableitet, besteht die Nabe 1 aus einer hohlzylindrischen Glocke, die einseitig geschlossen ist und die in ihrem Innern stirnseitig eine hohlzylindrische Rotorbuchse 4 zur Aufnahme der Rotorwelle aufweist. Die Nabe 1 besteht aus Stahl und kann den Rotor eines Gleichstrommotors bilden. An der Außenseite Ihrer Nabenwandung 5 weist diese eine Vielzahl von Befestigungsflanschen 2 auf, siehe insbesondere Fig. 2. Im vorliegenden Fall sind fünf Befestigungsflansche 2 umfangsgemäß im Wesentlichen äquidistant angeordnet und an diese Befestigungsflansche 2 sind die Rotorschaufeln 3 mittels einer Befestigungsschraube 6 angeschraubt. Die Befestigungsflansche 2 bestehen erfindungsgemäß aus Stahl bzw. Stahlblech. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung der Befestigungsflansche 2 möglich. Die Befestigungsflansche 2 werden umfangsgemäß an die Nabe 1 angeschweißt. Die Befestigungsflansche 2 können auch zweckmäßigerweise als Stanzteile oder Stanzbiegeteile hergestellt sein. Ebenfalls kann es zweckmäßig sein, sie durch ein Laserschneidverfahren auszuschneiden. Die Befestigungsflansche 2 sind relativ kompakt ausgebildet, wobei die Dicke der Befestigungsflansche 2 größer sein kann als die Dicke der zu befestigenden Ventilatorschaufeln 3. Als Schweißverfahren zum Anschweißen der Befestigungsflansche 2 an die Nabe 1 können bekannte Schweißverfahren, zum Beispiel Mac, Laser oder Laser mit Zusatzmaterial angewendet werden. Die Abmessungen eines erfindungsgemäßen Ventilatorrades betragen beispielsweise 200 mm Durchmesser der Nabe 1 und beispielsweise 800 mm Durchmesser des gesamten Ventilatorrades. Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Größe und Ausrichtung der Schaufeln 3 beliebig variiert werden. Durch die Erfindung kann die Schaufelzahl bzw. die Befestigungshöhe wesentlich einfacher variiert werden.
• Wie sich insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ergibt, besteht ein erfindungsgemäßer Befestigungsflansch 2 aus einem Stahlblech-Stanzbiegeteil, das aus einem mittleren Anlageabschnitt 7 mit jeweils an seinen Längsseiten 8 umgebogenen Versteifungsstegen 9 besteht. Die Versteifungsstege 9 haben eine im Wesentlichen dreieckförmige Form, wobei die Versteifungsstege 9 zum freien Ende der Anlageabschnitte 7 spitz zulaufen. Es ergibt sich eine im Querschnitt U-förmige Ausbildung der Befestigungsflansche 2, insbesondere im unteren Befestigungsbereich, wo diese an die Nabe 1 angeschweißt sind. Die Befestigungsflansche 2 werden dabei so am Umfang der Nabe 1 angeordnet, dass die Befestigungsflansche 2 radial abstehen und auf der Nabenwandung 5 schräg von der Vorderseite zur Rückseite der Nabe 1 verlaufen. Die Größe und Ausrichtung der Befestigungsflansche 2 kann nach den jeweiligen Vorgaben des einzelnen Ventilatorrades beliebig variiert werden. Da sowohl die Nabe 1 als auch die Befestigungsflansche 2 aus Stahl bestehen, ist eine einfache Verschweißung der beiden Teile mit üblichen Schweißverfahren möglich. Die Ventilatorschaufeln 3 werden an den Befestigungsflanschen 2 im Bereich ihrer Anlageabschnitte 7 auf deren in Richtung der Vorderseite der Nabe 1 weisenden Anlageseite befestigt. Diese Befestigung erfolgt mittels der Befestigungsschraube 6. Diese Schraube 6 wird hierzu in eine Innengewindeöffnung 10 des jeweiligen Befestigungsflansches 2 eingeschraubt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die Gewindeöffnung 10 durch einen in Richtung der Rückseite weisenden hohlzylinderförmigen Ansatz 11 gebildet. Zur Ausrichtung der Ventilatorschaufeln 3 auf den Befestigungsflanschen 2 weisen diese gegenüber der Gewindeöffnung 10 in Richtung auf die Nabe 1 versetzt angeordnete Ansätze 12 auf, die aus der Anlagefläche des Anlageabschnittes 7 hervorstehen und eine abgerundete Umfangskontur aufweisen. Mit diesen Ansätzen 12 werden die Ventilatorschaufeln 3 ausgerichtet, weshalb diese in ihrem Fußbereich entsprechende Aussparungen 15 aufweisen, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Diese Ansätze 12 sind in den Aussparungen 15 mit Spiel angeordnet.
• Eine Variante hierzu ist in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, wobei im Übrigen gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern wie in den vorhergehenden Fig. gekennzeichnet sind. Hierbei sind oberhalb und unterhalb der Gewindeöffnung 10 jeweils parallel verlaufende Schlitze 13 ausgeprägt, in die entsprechend angepasste Stegansätze 14 an den Schaufeln 3 hineinragen. Diese Stegansätze 14 sind in den entsprechenden Schlitzen 13 der Befestigungsflansche 2 zumindest mit umfangsgemäßem Spiel angeordnet. Hierdurch kann eine exakte Positionierung der Ventilatorschaufeln 3 auf den Befestigungsflanschen 2 erfolgen. Die Stegansätze 14 sind jeweils auf beiden Seiten der Ventilatorschaufeln 3 durch diese ausgebildet, so dass die Schaufeln 3 um 180° gedreht werden können, wenn eine andere Förderrichtung des Ventilators gewünscht ist.
• Die erfindungsgemäße Ausgestaltung macht es möglich, dass Ventilatorschaufeln 3 aus unterschiedlichsten Materialien an den Befestigungsflanschen 2 befestigt werden können, so zum Beispiel Ventilatorschaufeln 3 aus Metall oder Kunststoff. Auch können Schaufeln 3 aus Druckguss oder aus entsprechendem Metallmaterial gestanzte Schaufeln 3 verwendet werden, wobei diese verschiedenen Schaufeln 3 sich alle durch die gleiche Befestigungsart auszeichnen. Auch ist es durch die Erfindung möglich, Schaufeln 3 von größeren Motoren bei langsam drehenden Axiallüftern auch auf im Durchmesser kleineren Motoren aufzubauen, da die gleiche Befestigungsart unabhängig von der Schaufelgröße vorgesehen sein kann.

Claims (6)

1. Ventilatorrad, bestehend aus einer hohlzylindrischen Nabe (1), an deren Umfang Befestigungsflansche (2) zur lösbaren Befestigung von Ventilatorschaufeln (3) angeordnet sind,
   dadurch gekennzeichnet, dass diehohlzylindrischeNabe(1)aus Stahl hergestellt ist und die Befestigungsflansche (2) aus Stahl bestehen und mit der Nabe (1) durch Schweißen verbunden und aus Stahlblech als Form- oder Form-Biegeteile ausgebildet sind.
2. Ventilatorrad nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, dass dieBefestigungsflansche(2)aus einem ebenen Anlagenabschnitt (7) und an dessen beiden gegenüberliegenden Längsseiten (8) abgebogenen Versteifungsstegen (9) bestehen.
3. Ventilatorrad nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet, dass indemAnlageabschnitt(7) mindestens eine Innengewindeöffnung (10) sowie Ausrichtmittel (12, 13, 14, 15) zum Befestigen der Ventilatorschaufeln (3) ausgebildet sind.
4. Ventilatorrad nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet, dass dielnnengewindeöffnung(10)in einem hohlzylindrischen Stutzen (11) ausgebildet ist.
5. Ventilatorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
   dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Befestigungsflansche (2) zumindest im Bereich des Anlagebereichs mit der Nabe (1) größer als die Dicke der Ventilatorschaufeln (3) ist.
6. Ventilatorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
   dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatorschaufeln (3) aus Metall, Kunststoff oder Gussmaterial bestehen.

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