EP2113054A1 - Laufrad aus flächigem material - Google Patents

Laufrad aus flächigem material

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EP2113054A1
EP2113054A1 EP08759127A EP08759127A EP2113054A1 EP 2113054 A1 EP2113054 A1 EP 2113054A1 EP 08759127 A EP08759127 A EP 08759127A EP 08759127 A EP08759127 A EP 08759127A EP 2113054 A1 EP2113054 A1 EP 2113054A1
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EP
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impeller
blades
impeller according
bent
fastening parts
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EP08759127A
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EP2113054B1 (de
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Thomas Materne
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Wilo SE
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Wilo AG
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2222—Construction and assembly
    • F04D29/2233—Construction and assembly entirely open or stamped from one sheet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/263—Rotors specially for elastic fluids mounting fan or blower rotors on shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an impeller of a pump or a blower of a one-piece material, in particular of sheet metal with a flat central region, on the outer edge of the blades are formed and bent.
  • a sheet-metal wheel with a low delivery rate is known from DE 3717229 A1.
  • the central region of the impeller plate is deformed to a central sleeve which projects on the rear side of the impeller and in which the pump shaft can be fastened.
  • the production of such a cylindrical scar is relatively expensive.
  • the object of the invention is to improve an impeller of the type mentioned so that it has a low weight and thus a low moment of inertia with simple cost-effective production. It is also an object of the invention to provide an impeller that allows easy installation and is suitable for smaller pumps or blowers.
  • An advantageous embodiment is given when a particular web-shaped portion of the material areas located between the blades is bent to the rear side.
  • the fastening parts are bent so far back that they define a space to form the impeller, in or on which the pump shaft can be fastened.
  • the fasteners may be bent back around a tangent of the central region.
  • a particularly advantageous production with optimum use of the material is achieved when the fasteners sit in the non-bent state in a region of the sheet material, which is formed by a taper of an adjacent blade.
  • particularly favorable conveying impeller blades are created, wherein the taper of the blades near the blade root allows a simple rotation of the blade.
  • the radial extent of the fastening parts is a quarter to a sixth of the impeller diameter. Furthermore, it is advantageous if the fastening parts are bent backwards by at least 90 degrees. A secure hold on positive engagement with the shaft is achieved when the fasteners are curved in their surface corresponding to the surface of the pump shaft.
  • the blades be bent around one Axis are rotated, which corresponds substantially to the longitudinal direction of the blade.
  • the blades are rotated about an axis which corresponds to a radius of the impeller or is parallel to a radius of the impeller or is at an acute angle to a radius of the impeller.
  • Fig. 1 is a plan view of the impeller forming sheet metal part after his
  • Fig. 2 is an oblique view without pump shaft
  • Fig. 3 is an oblique view with enclosed pump shaft.
  • the impeller 1 of a pump or a blower is punched out of a one-piece, sheet-like material, in particular made of sheet metal, and then has the shape shown in FIG. It has a central central region 2, on which blades 3 are formed in an approximately radial direction. Within an inner region 6, which is larger than the central region 2, the remaining material areas remaining between the blades 3 are used as fastening parts 4, the fastening parts 4 and the blades 3 adjoining each other except for the stamped slots 5 located therebetween.
  • Each blade 3 has an outer wider portion 3a which tapers outwardly and an inner portion 3b which tapers towards the center of the rotor and forms a narrow foot portion 3c which merges into the central portion 2.
  • the concave taper 3d of the blade 3 surrounds a correspondingly shaped convex bulge 4a of the fastening part 4.
  • the blades 3 thus protrude with their outer region 3a beyond the inner region 6, while the fastening parts 4 remain within the region 6 and with their outer ends adjoin this.
  • the blades 3 are each bent by an impeller radius A to the front side V of the impeller, wherein in this bending only the foot region 3c is wound.
  • the blades are thus rotated about an axis A, which corresponds to a radius A of the running radius. Instead, however, the axis of rotation A may be parallel to a radius of the impeller or be at an acute angle to the radius A. In each of these cases, however, all or a majority of the blade 3 is bent over to the front side V of the impeller. This bend can be 90 degrees or deviate from it.
  • the fastening parts 4 are bent around a tangent B of the central region 2 to the rear by at least 90 degrees to form a mounting space 7, in which the pump shaft 8 can be inserted.
  • the fasteners 4 surrounded so all around the shaft 8, wherein the fasteners 4 may be curved in its surface corresponding to the surface of the pump shaft, so that all fasteners together with their inner sides as it forms a socket for the shaft 8 and with their inner sides on the outer surface of the Wave 8 abut.
  • the blades 3 may be curved in their surface in order to increase the hydraulic efficiency in a preferred direction. Furthermore, the blades may have the same or different structures and the number of blades 3 corresponds to the particular hydraulic requirements for the impeller. To form the fastening parts 4, not the entire material areas located between the blades 3 have to be used. Elongated subareas, in particular in web form, are also sufficient for this purpose.
  • the fasteners 4 can give the hub a conical shape, so that a secure hold against twists and displacements of the impeller is given on the shaft.
  • Suitable materials for the impeller are steels that have sufficient rigidity, have a suitable spring action to prevent deformation and thus allow a secure attachment of the shaft.
  • stainless steel is to be preferred.

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Description

Laufrad aus flächigem Material
Die Erfindung betrifft ein Laufrad einer Pumpe oder eines Gebläses aus einem einstückigen Material insbesondere aus Blech mit einem ebenen Zentralbereich, an dessen Außenrand die Schaufeln angeformt und umgebogen sind.
Ein Blechlaufrad mit kleiner Förderleistung ist aus der DE 3717229 A1 bekannt. Zum Erzeugen einer Nabe ist der mittlere Bereich des Laufradbleches zu einer zentralen Buchse verformt, die an der Rückseite des Laufrades vorsteht und in der die Pumpenwelle befestigbar ist. Das Herstellen einer solchen zylindrischen Narbe ist verhältnismäßig aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Laufrad der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es bei einfacher kostengünstiger Herstellung ein geringes Gewicht und damit ein niedriges Massenträgheitsmoment besitzt. Auch ist es Aufgabe der Erfindung, ein Laufrad zu schaffen, dass eine einfache Montage erlaubt und für kleinere Pumpen oder Gebläse geeignet ist.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen den Schaufeln befindliche restliche Materialbereiche insbesondere zu einem Teil zur Rückseite hin umgebogen sind und Befestigungsteile für die Pumpenwelle bilden. Die auf diese Weise gebildeten Befestigungsteile stellen eine besonders einfach herstellbare Befestigung für die Pumpen-/Gebläse- bzw. für die Motorenwelle dar. Hierbei hat das Laufrad ein besonders geringes Gewicht und damit ein niedriges Massenträgheitsmoment. Auch ist die Montage an den zurückgebogenen Befestigungsteilen besonders einfach.
Eine vorteilhafte Ausführung ist dann gegeben, wenn ein insbesondere stegförmiger Teilbereich der zwischen den Schaufeln befindlichen Materialbereiche zur Rückseite hin umgebogen ist.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Befestigungsteile so weit nach hinten umgebogen sind, dass sie zur Bildung der Laufradnarbe einen Raum umgrenzen, in oder an dem die Pumpenwelle befestigbar ist. Auch können die Befestigungsteile um eine Tangente des Zentralbereichs nach hinten umgebogen sein.
Eine besonders vorteilhafte Herstellung bei optimaler Nutzung des Materials wird erreicht, wenn die Befestigungsteile im nicht umgebogenen Zustand in einem Bereich des flächigen Materials sitzen, der durch eine Verjüngung einer benachbarten Schaufel gebildet ist. Hierdurch werden darüber hinaus besonders günstige förderwirksame Laufradschaufeln geschaffen, wobei die Verjüngung der Schaufeln nahe des Schaufelfußes eine einfache Verdrehung der Schaufel erlaubt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die radiale Erstreckung der Befestigungsteile ein Viertel bis ein Sechstel des Laufraddurchmessers beträgt. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Befestigungsteile um mindestens 90 Grad nach hinten umgebogen sind. Ein sicherer Halt bei Formschluss an der Welle wird erreicht, wenn die Befestigungsteile in ihrer Fläche entsprechend der Oberfläche der Pumpenwelle gewölbt sind.
Bei einem Laufrad einer Pumpe oder eines Gebläses aus einem einstückigen flächigen Material insbesondere aus Blech mit am Außenrand angeformten Schaufeln wird vorgeschlagen, dass die Schaufeln zum Umbiegen um eine Achse gedreht sind, die im Wesentlichen der Längsausrichtung der Schaufel entspricht. Durch eine solche Ausgestaltung gelingt es, verhältnismäßig große und sich lang erstreckende Schaufeln zu schaffen bei verhältnismäßig kleinem inneren pumpenunwirksamen Zentralbereich. Hierzu wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass die Schaufeln um eine Achse gedreht sind, die einem Radius des Laufrades entspricht oder parallel zu einem Radius des Laufrades ist oder in einem spitzen Winkel zu einem Radius des Laufrades steht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen enthalten und führen zu optimalen Pumpleistungen, zu einfacher und preiswerter Herstellung und einer optimalen Nutzung des Materials.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf das das Laufrad bildende Blechteil nach seiner
Ausstanzung und vor dem Ab- bzw. Umbiegen der Schaufeln und der Befestigungsteile,
Fig. 2 eine Schrägansicht ohne Pumpenwelle und
Fig. 3 eine Schrägansicht mit einliegender Pumpenwelle.
Das Laufrad 1 einer Pumpe oder eines Gebläses ist aus einem einstückigen, flächigen Material insbesondere aus Blech ausgestanzt und weist dann die in Fig. 1 dargestellte Form auf. Es besitzt einen mittigen Zentralbereich 2, an dem Schaufeln 3 in etwa radialer Richtung angeformt sind. Innerhalb eines inneren Bereichs 6, der größer ist als der Zentralbereich 2, sind die zwischen den Schaufeln 3 verbliebenen restlichen Materialbereiche als Befestigungsteile 4 genutzt, wobei die Befestigungsteile 4 und die Schaufeln 3 bis auf die dazwischen liegenden gestanzten Schlitze 5 aneinander angrenzen. Jede Schaufel 3 weist einen äußeren breiteren Bereich 3a auf, der nach außen hin sich verjüngt und einen inneren Bereich 3b auf, der sich zur Laufradmitte hin verjüngt und einen schmalen Fußbereich 3c bildet, der in den Zentralbereich 2 übergeht. Die konkave Verjüngung 3d der Schaufel 3 umgibt eine entsprechend geformte konvexe Ausbauchung 4a des Befestigungsteils 4. Die Schaufeln 3 ragen somit mit ihrem äußeren Bereich 3a über den inneren Bereich 6 hinaus, während die Befestigungsteile 4 innerhalb des Bereichs 6 bleiben und mit ihren äußeren Enden an diesen angrenzen.
Die Schaufeln 3 sind jeweils um einen Laufradradius A zur Vorderseite V des Laufrades hin gebogen, wobei bei diesem Biegen nur der Fußbereich 3c verwunden wird. Die Schaufeln werden somit um eine Achse A gedreht, die einem Radius A des Laufradius entspricht. Stattdessen kann aber auch die Drehachse A parallel zu einem Radius des Laufrades sein oder in einem spitzen Winkel zum Radius A stehen. In jedem dieser Fälle ist aber das Gesamte oder ein Großteil der Schaufel 3 zur Vorderseite V des Laufrades umgebogen. Diese Biegung kann 90 Grad betragen oder hiervon abweichen.
Die Befestigungsteile 4 werden um eine Tangente B des Zentralbereichs 2 nach hinten um mindestens 90 Grad umgebogen, um einen Befestigungsraum 7 zu bilden, in den die Pumpenwelle 8 einsteckbar ist. Die Befestigungsteile 4 umgeben damit rundum die Welle 8, wobei die Befestigungsteile 4 in ihrer Fläche entsprechend der Oberfläche der Pumpenwelle gewölbt sein können, so dass alle Befestigungsteile zusammen mit ihren Innenseiten gleichsam eine Buchse für die Welle 8 bilden und mit ihren Innenseiten an der Außenfläche der Welle 8 anliegen.
Die Schaufeln 3 können in ihrer Fläche gekrümmt sein, um den hydraulischen Wirkungsgrad in einer Vorzugsrichtung zu erhöhen. Ferner können die Schaufeln gleiche oder ungleiche Strukturen aufweisen und die Anzahl der Schaufeln 3 entspricht den insbesondere hydraulischen Anforderungen an das Laufrad. Zum Bilden der Befestigungsteile 4 müssen nicht die gesamten zwischen den Schaufeln 3 befindlichen Materialbereiche benutzt werden. Hierzu reichen auch längliche Teilbereiche insbesondere in Stegform.
Die Befestigungsteile 4 können der Nabe eine konische Form geben, so dass ein sicherer Halt gegenüber Verdrehungen und Verschiebungen des Laufrades auf der Welle gegeben ist. Als Material für das Laufradblech eignen sich Stähle, die eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, über eine geeignete Federwirkung verfügen, um Verformungen zu verhindern und damit eine sichere Befestigung der Welle ermöglichen. Für Zikulationspumpen ist Edelstahl zu bevorzugen.

Claims

Ansprüche
1. Laufrad einer Pumpe oder eines Gebläses aus einem einstückigen Material insbesondere aus Blech mit einem ebenen Zentralbereich (2), an dessen Außenrand die Schaufeln (3) angeformt und umgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schaufeln (3) befindliche restliche Materialbereiche insbesondere zu einem Teil zur Rückseite (R) hin umgebogen sind und Befestigungsteile (4) für die Pumpenwelle (8) bilden.
2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein insbesondere stegförmiger Teilbereich der zwischen den Schaufeln (3) befindlichen Materialbereiche zur Rückseite (R) hin umgebogen ist.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (4) so weit nach hinten umgebogen sind, dass sie zur Bildung der Laufradnabe einen Raum (7) umgrenzen, in oder an dem die Pumpenwelle (8) befestigbar ist.
4. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (4) um eine Tangente (B) des Zentralbereichs (2) nach hinten umgebogen sind.
5. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (4) im nicht umgebogenen Zustand in einem Bereich des flächigen Materials sitzen, der durch eine Verjüngung (3d) einer benachbarten Schaufel (3) gebildet ist.
6. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erstreckung der Befestigungsteile (4) ein Viertel bis ein Sechstel des Laufraddurchmessers (D) beträgt.
7. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (4) um mindestens 90 Grad nach hinten umgebogen sind.
8. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsteile (4) in ihrer Fläche entsprechend der Oberfläche der Pumpenwelle (8) gewölbt sind.
9. Laufrad einer Pumpe oder eines Gebläses aus einem einstückigen flächigen Material insbesondere aus Blech mit einem ebenen Zentralbereich (2), an dessen Außenrand die Schaufeln (3) angeformt und umgebogen sind, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3) zum Umbiegen um eine Achse (A) gedreht sind, die im wesentlichen der Längsausrichtung der Schaufel (3) entspricht.
10. Laufrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3) um eine Achse gedreht sind, die einem Radius (A) des Laufrades (1) entspricht oder parallel zu einem Radius (A) des Laufrades ist oder in einem spitzen Winkel zu einem Radius (A) des Laufrades steht.
11. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3) zur Vorderseite (V) des Laufrades (1) hin vorstehend umgebogen sind.
12. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erstreckung der Schaufeln (3) mindestens ein Viertel insbesondere ein Drittel des Laufraddurchmessers (D) beträgt.
13. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3) sich verjüngend zu einem schmalen Fußbereich (3e) zulaufen, der an einem Zentralbereich (2) angeformt ist.
14. Laufrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umbiegen der Schaufel (3) der schmale Fußbereich (3e) verwunden ist.
15. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3), die zwischen den Schaufeln befindlichen Bereiche (4) und der Zentralbereich (2) aus einem einzigen Stück Blech ausgestanzt sind.
16. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (3) und die Befestigungsteile (4) jeweils beidseitig zumindest in. einem inneren Bereich (6) aneinander angrenzen und nur durch Schnitt- oder Stanzlinien voneinander getrennt sind.
17. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelfläche (3) über ihre Länge eine Krümmung bzw. Wölbung aufweist.
18. Laufrad nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Stahlblech besteht.
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