EP3236081B1

EP3236081B1 - Aus gebogenem blech hergestellte radialgebläse-schaufel mit einem naht auf der druck- oder saugseite

Info

Publication number: EP3236081B1
Application number: EP16166124.4A
Authority: EP
Inventors: Matthias Wolf; Ralf Klinger
Original assignee: Punker GmbH
Current assignee: Punker GmbH
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2036-04-20
Also published as: EP3236081A1; PL3236081T3; US20170306974A1; CN107401525A; ES2856054T3; CN107401525B

Description

Die Erfindung betrifft eine Profilschaufel für ein Ventilatorrad, mit einem aus wenigstens einem gebogenen Blechstreifen hergestellten Profilkörper. Ferner betrifft die Erfindung ein Ventilatorrad mit einer solchen Profilschaufel.
Gemäß einem der Anmelderin bekannten, druckschriftlich nicht niedergelegten Stand der Technik werden Profilschaufeln für Ventilatorräder in kostengünstiger Weise dadurch hergestellt, dass ein länglicher Blechstreifen zumindest in einem Biegebereich quer zu einer längsten Kante umgebogen wird. Bei diesem Biegevorgang werden einander entgegengesetzte erste und zweite Endbereichskanten des Blechstreifens aneinander angenähert. Für diesen Biegevorgang kann beispielsweise eine Biegevorrichtung benutzt werden, mit deren Hilfe im Biegebereich eine Profilnase geschaffen wird. Im Zuge des Biegevorgangs entsteht zeitweilig eine U-förmige Profilierung, die durch Weiterführung des Biegevorgangs in eine tropfenförmige Profilierung überführt wird. Diese tropfenförmige Profilierung stellt den Endzustand des Biegevorgangs dar. In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt kann dann eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung der benachbart angeordneten Endbereichskanten des Blechstreifens vorgesehen werden, um eine stabile Profilschaufel herzustellen. Beispielhaft ist vorgesehen, die benachbart angeordneten Endbereichskanten des Blechstreifens miteinander zu verschweißen und/oder zu verkleben und/oder zu clinchen (Durchsetzfügen).
Aus der US 1,983,201 ist ein Lüfterrad bekannt, bei dem eine Vielzahl von Schaufeln zwischen einer Ronde und einem Ring angeordnet sind, wobei die Schaufeln jeweils aus mehreren, bereichsweise durch Nieten oder Schweißen untereinander verbundenen Blechteilen gebildet sind, die zudem durch Nieten mit der Ronde und dem Ring verbunden sind.
Die JP 60-198398 A offenbart eine aus mehreren miteinander verschweißten Blechstreifen gebildete Profilschaufel für ein Lüfterrad, wobei diese Profilschaufel aus einem die Schaufelgeometrie bestimmenden Bleichstreifen und mehreren stegförmig im Inneren der Schaufel angeordneten Verstärkungsrippen, die ebenfalls aus Blechstreifen gebildet sind, hergestellt ist.
Aus der BE 457 250 A ist eine Profilschaufel für ein Lüfterrad bekannt, die aus einem ersten, eine Profiloberseite der Profilschaufel bestimmenden Deckblech und einer Vielzahl von jeweils abgewinkelt ausgebildeten Stützblechen gebildet ist, wobei die Stützbleche sowohl eine Profilunterseite als auch Verstärkungsrippen für die Profilschaufel bilden und jeweils mit benachbart angeordneten Stützblechen und mit dem Deckblech verschweißt sind.
Die DE 326 041 C offenbart eine Schaufel für ein Kreiselgebläse, die aus einem einzigen Blechstreifen gebildet ist, der zur Bildung der Schaufel um zwei entfernt voneinander angeordnete Stehbolzen gelegt ist, wobei die freien Endbereiche des Blechstreifens in einem zentralen Bereich zwischen den Stehbolzen mit einem Mittenabschnitt des Blechstreifens vernietet sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Profilschaufel und ein Ventilatorrad mit derartigen Profilschaufeln bereitzustellen, die eine verbesserte Steifigkeit für die Profilschaufeln aufweisen.
Diese Aufgabe wird für eine Profilschaufel der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst..
Bei einer solchen Profilschaufel kann die wenigstens eine Verbindungszone, die bei einer Gestaltung der Profilschaufel aus wenigstens einem oder mehreren Blechstreifen erforderlich ist, um Endbereiche des Blechstreifens oder der Blechstreifen miteinander zu verbinden, aus den hinsichtlich auftretender Kräfte stark belasteten Zonen der Profilschaufel in hinsichtlich auftretender Kräfte weniger stark belasteten Zonen verlegt werden. Hierdurch können Profilschaufeln bereitgestellt werden, die neben einer aerodynamisch günstigen Profilierung, insbesondere mit einer unterschiedlichen Profilierung für eine Druckseite und eine Saugseite der Profilschaufel, auch eine prozesssichere Herstellung und eine hohe Dauerfestigkeit gewährleisten. Während das Profiloberteil stets konvex geformt ist, kann das Profilunterteil in Abhängigkeit vom Einsatzfall insbesondere eben oder konkav oder konvex profiliert werden. Dabei ist davon auszugehen, dass die Profilierung des Profilkörpers stets als geschlossener Ring, vorzugsweise mit stetigem Krümmungsverlauf, ausgebildet ist. Aufgrund der Abwinklung des wenigstens einen Endbereichs sowie der Anordnung des abgewinkelten Abschnitts dieses Endbereichs zwischen dem Profiloberteil und dem Profilunterteil kann eine vorteilhafte Verbindungszone für die stoffschlüssige Verbindung der Profilabschnitte geschaffen werden. Als Verfahren für die stoffschlüssige Verbindung der Profilabschnitte kommen insbesondere Schweißverfahren, Lötverfahren oder Klebeverfahren in Frage.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass ein freier Endbereich wenigstens eines Profilabschnitts gegenüber dem Profiloberteil und dem Profilunterteil abgewinkelt ist und zwischen dem Profiloberteil und dem Profilunterteil angeordnet ist.
Hierdurch wird eine Kontaktfläche zwischen den beiden Endbereichen der Profilabschnitte vergrößert, wodurch eine verbesserte Festigkeit für die stoffschlüssige Verbindung der Endbereiche gewährleistet werden kann.
Erfindungsgemäß liegt ein freier Endbereich eines Profilabschnitts flächig an einer streifenförmig ausgebildeten, von einer Oberfläche des Profilkörpers abgesetzten Anlagefläche eines anderen Profilabschnitts an. Bei Einsatz eines Lötverfahrens oder eines Klebeverfahrens dient die Anlagefläche am abgewinkelten Abschnitt zur Ausbildung eines Lötspalts oder Klebespalts mit großer Kontaktfläche zwischen den beiden Profilabschnitten und somit zur Schaffung einer hochbelastbaren mechanischen Verbindung.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anlagefläche parallel zur Oberfläche des Profilkörpers ausgerichtet ist. Hierdurch wird ein homogener (Schweiß- oder Löt- oder Klebe-) Spalt zwischen den beiden Profilabschnitten geschaffen, der besonders bei Einsatz eines Lötverfahrens oder eines Klebeverfahrens vorteilhaft für eine zuverlässige mechanische Kopplung zwischen den beiden Profilabschnitten ist. Bei Einsatz eines Punktschweißverfahrens dienen der Endbereich des an der Anlagefläche anliegenden Endbereichs sowie der Abschnitt des Endbereichs, der die Anlagefläche bestimmt, als Dopplung des Blechmaterials. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anlagefläche in gleicher Weise wie die zugehörige Oberfläche des Profilkörpers gekrümmt ist, um sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Querrichtung des Spalts eine möglichst konstante Spaltweite zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der abgewinkelte freie Endbereich des wenigstens einen Profilabschnitts das Profiloberteil mit dem Profilunterteil verbindet. Somit kommt dem abgewinkelten freien Endbereich zusätzlich zur Schaffung einer vorteilhaften Anlagefläche für den jeweils andere Profilabschnitt die Funktion einer Verstärkungsstrebe zu, die das Profiloberteil gegenüber dem Profilunterteil verstärkt und dadurch, insbesondere gegenüber auf die Profilschaufel einwirkenden Biegemomenten, stabilisiert. Vorzugsweise wird der abgewinkelte freie Endbereich des wenigstens einen Profilabschnitts derart ausgebildet, dass er das Profiloberteil in einem Bereich mit maximalem Abstand gegenüber dem Profilunterteil mit dem Profilunterteil verbindet, wodurch eine besonders vorteilhafte Verstärkungswirkung für die Profilschaufel erzielt werden kann. Für die Verbindung des abgewinkelten freien Endbereichs des Profilabschnitts mit dem beabstandet angeordneten Profiloberteil oder Profilunterteil wird vorzugsweise das gleiche stoffschlüssige Verbindungsverfahren wie für die Verbindung der beiden Profilabschnitte eingesetzt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass beide stoffschlüssigen Verbindungen durch Schweißen, insbesondere Punktschweißen, geschaffen werden. Alternativ kann auch ein abweichendes Verbindungsverfahren zum Einsatz kommen, das möglicherweise auf das Verbindungsverfahren für die beiden Profilabschnitte abgestimmt ist. Rein exemplarisch kann bei Anwendung eines Schweißverfahrens für die beiden Profilabschnitte die Verwendung eines thermisch härtenden Klebeverfahrens für die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem abgewinkelten freien Endbereich des Profilabschnitts und dem gegenüberliegenden Profiloberteil oder Profilunterteil vorgesehen werden. In diesem Fall erfolgt dann die Aktivierung des hierbei verwendeten Klebstoffs durch den Wärmeeintrag bei der Durchführung des Schweißverfahrens.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Profilunterteil konkav gekrümmt ausgebildet ist und/oder dass das Profilunterteil zumindest zwei Profilabschnitte aufweist. Bei einer Ausgestaltung des Profilunterteils mit einer konkaven Krümmung weist eine dementsprechende Profilschaufel bei Verwendung in einem Ventilatorrad eine aerodynamisch günstige Profilierung auf. Bei einer ergänzend oder alternativ vorgesehenen Ausgestaltung des Profilunterteils mit wenigstens zwei Profilabschnitten und einer Verwendung derartiger Profilschaufeln in einem Ventilatorrad befindet sich somit die Verbindungszone zwischen den beiden Profilabschnitten in einem mechanisch gering belasteten Bereich der Profilschaufel. Somit sind die auf die Verbindungzone einwirkenden Kräfte verglichen mit anders angeordneten Verbindungszonen verhältnismäßig gering, wodurch eine zuverlässige Verbindung der beiden Profilabschnitte erreicht werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn wenigstens einer der freien Endbereiche zusätzlich stoffschlüssig mit dem Profilunterteil oder dem Profiloberteil oder mit einem Profilelement verbunden ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Profilkörper aus genau einem Blechstreifen gebildet ist. Hierdurch wird die Anzahl der Verbindungszonen minimal gehalten, wodurch die Herstellungskosten für die Profilschaufel ebenfalls auf einem niedrigen Niveau gehalten werden können. Ferner wird hierdurch ein vorteilhafter Kraftfluss innerhalb der Profilschaufel gewährleistet, der nicht durch eine Mehrzahl von Verbindungszonen gestört wird, so dass auch aus dieser Sicht eine material-und damit gewichtssparende Gestaltung der Profilschaufel erzielt werden kann.
Zweckmäßig ist es, wenn jeweils beide Profilabschnitte des Profiloberteils oder des Profilunterteils einen freien Endbereich aufweisen, der abgewinkelt gegenüber dem Profiloberteil und dem Profilunterteil ausgebildet ist und der zwischen dem Profiloberteil und dem Profilunterteil erstreckt ist. Somit können beide freien Endbereiche der Profilabschnitte als Verstärkungsstreben gegenüber dem jeweils gegenüberliegenden Profiloberteil bzw. Profilunterteil genutzt werden, wodurch eine besonders hochbelastbare Geometrie der Profilschaufel erzielt werden kann. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass sich beide Endbereiche ausgehend von einer Trennfuge zwischen den beiden Profilabschnitten, an der eine stoffschlüssige Verbindung der beiden Profilabschnitte, insbesondere durch Schweißen geschaffen wird, in spitzem Winkel zueinander in Richtung des gegenüberliegenden Profiloberteils bzw. Profilunterteils erstrecken. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen den beiden jeweils abgewinkelt ausgebildeten Endbereichen ein Spalt, insbesondere in der Art einer Nut, ausgebildet ist, der auch nach Herstellung der stoffschlüssigen Verbindungen den Verlauf der Oberflächen des Profiloberteils oder Profilunterteils bestimmt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jeder der abgewinkelten freien Endbereiche der Profilabschnitte eine streifenförmig ausgebildete, von einer Oberfläche des Profilkörpers abgesetzte Anlagefläche aufweist und dass ein Profilelement benachbart angeordnete Anlageflächen verbindet und bereichsweise die Oberfläche des Profilkörpers bestimmt. Die Aufgabe des Profilelements besteht somit darin, den, insbesondere nutförmigen, Spalt zwischen den jeweils abgewinkelt ausgebildeten Endbereichen der Profilabschnitte zu überdecken und somit eine zumindest weitestgehend glatte Oberfläche für das Profiloberteil bzw. Profilunterteil zu gewährleisten. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Hüllkurve um den Profilkörper einen weitestgehend tropfenförmigen, insbesondere krümmungsstetigen, Verlauf aufweist. Vorzugsweise ist das Profilelement als Blechstreifen ausgebildet und wird flächenbündig mit den Oberflächen der Profilabschnitte auf den Anlagefläche angeordnet und stoffschlüssig mit den Profilabschnitten verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung wird für ein Ventilatorrad zur Förderung eines gasförmigen Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Das Ventilatorrad umfasst eine scheibenförmigen Ronde, die koaxial zu einer Rotationsachse ausgebildet ist und eine Nabenanordnung aufweist, sowie einen koaxial zur Rotationsachse und beabstandet zur Ronde angeordneten Ring) und mehrere in vorgebbarer Winkelteilung in einem ringförmigen Raumvolumen um die Rotationsachse angeordnete Profilschaufeln nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die mit axialen, einander entgegengesetzten Stirnflächen an der Ronde und am Ring festgelegt sind.
Eine Profilschaufel, die insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist, kann mit einem Verfahren mit den nachfolgenden Schritten hergestellt werden: Bereitstellen eines Blechstreifens an eine Umformeinrichtung, Umformen des Blechstreifens zur Ausbildung eines konvex gekrümmten Profiloberteils, eines beabstandet zum Profiloberteil angeordneten Profilunterteils sowie einer ersten und einer zweiten Profilnase, die das Profiloberteil mit dem Profilunterteil jeweils endseitig verbinden, so dass am Profiloberteil und/oder am Profilunterteil jeweils zwei Profilabschnitte ausgebildet werden, wobei ein erster Profilabschnitt mit der ersten Profilnase verbunden ist und wobei ein zweiter Profilabschnitt mit der zweiten Profilnase verbunden ist und wobei ein freier Endbereich wenigstens eines Profilabschnitts gegenüber dem Profiloberteil und dem Profilunterteil abgewinkelt ist und zwischen dem Profiloberteil und dem Profilunterteil angeordnet ist, sowie stoffschlüssiges Festlegen zumindest eines Abschnitts des Endbereichs an einem benachbart angeordneten Abschnitt des Profiloberteils und/oder des Profilunterteils.
Vorteilhafte Ausführungen sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:

Figur 1: eine perspektivische Darstellung einer ersten, erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel, bei der ein abgewinkelter Endbereich zwischen einem Profiloberteil und einem Profilunterteil als Verstärkungstrebe ausgebildet ist,
Figur 2: eine perspektivische Darstellung einer zweiten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel, bei der abgewinkelte Endbereiche gegenüberliegender Profilabschnitte einen spitzen Winkel zueinander einnehmen,
Figur 3: eine perspektivische Darstellung einer dritten, erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel, bei der gegenüberliegende Profilabschnitte jeweils mit abgewinkelten Endbereichen als Verstärkungsstreben zwischen einem Profiloberteil und einem Profilunterteil ausgebildet sind und durch ein Profilelement miteinander verbunden sind,
Figur 4: eine perspektivische Darstellung der dritten Ausführungsform der Profilschaufel ohne das Profilelement,
Figur 5: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Variante der dritten Ausführungsform, bei der das Profilelement zusätzlich als Verstärkungstrebe ausgebildet ist,
Figur 6: ein Ventilatorrad zur Verwendung mit Profilschaufeln gemäß den Figuren 1 bis 5 sowie 7 bis 14,
Figur 7: eine perspektivische Darstellung einer vierten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel,
Figur 8: eine perspektivische Darstellung einer fünften, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel,
Figur 9: eine perspektivische Darstellung einer sechsten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel,
Figur 10: eine perspektivische Darstellung einer siebten, erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel,
Figur 11: eine perspektivische Darstellung einer achten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel,
Figur 12: eine perspektivische Darstellung einer neunten, erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel,
Figur 13: eine perspektivische Darstellung einer zehnten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel, und
Figur 14: eine perspektivische Darstellung einer elften, erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Profilschaufel.

Bei den nachstehend näher beschriebenen Ausführungsformen von Profilschaufeln 1, 41, 81, 121, 161, 201, 241, 281, 321, 361, 401 werden für funktionsgleiche Strukturen die gleichen, jeweils um 40 erhöhten Bezugszeichen verwendet. Eine Beschreibung der jeweiligen Strukturen erfolgt jeweils nur einmal. Zunächst erfolgt eine Erläuterung einer in der Figur 1 näher dargestellten Profilschaufel 1, anhand derer die Grundbestandteile der weiteren, in den Figuren 2 bis 5 sowie 7 bis 14 dargestellten Profilschaufeln 41, 81, 121, 161, 201, 241, 281, 321, 361, 401 aufgezeigt werden.
Eine in der Figur 1 dargestellte Profilschaufel 1 ist rein exemplarisch aus einem rechteckigen Blechstreifen 2 hergestellt. Der Blechstreifen 2 weist zwei längste Kanten 3, 4, die ein, beispielhaft tropfenartiges oder nierenartiges, Profil der als Profilkörper 7 ausgebildeten Profilschaufel 1 bestimmen, sowie zwei Endbereichskanten 5, 6 auf. Dabei sind die längsten Kanten 3, 4 exemplarisch jeweils in zueinander parallelen Ebenen angeordnet, die rechtwinklig zu Ebenen ausgerichtet sind, in denen die Endbereichskanten 5, 6 angeordnet sind. Der Blechstreifen 2 kann beispielsweise als Abschnitt eines nicht dargestellten Bandmaterials oder als Ausschnitt aus einer nicht dargestellten, insbesondere ebenen, Blechtafel hergestellt sein.
Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Blechstreifen 2 jeweils in einer Entfernung von der jeweiligen Endbereichskante 5, 6, die in etwa 25 Prozent der jeweiligen Gesamtlänge der beiden längsten Kanten 3, 4 entspricht, jeweils gegensinnig und rechtwinklig zu den beiden längsten Kanten 3, 4 mit exemplarisch unterschiedlichen Biegeradien, die erheblich größer als eine Materialstärke des Blechstreifens 2 sind, umgebogen wurde. Durch diesen Umformvorgang wird ein Profilkörper 7 gebildet, der rein exemplarisch längs einer Profilachse 8 eine konstante Profilierung aufweist.
Der Profilkörper 7 der in der Figur 1 dargestellten Profilschaufel 1 umfasst rein exemplarisch ein konkav gekrümmtes Profiloberteil 9, ein konvex gekrümmtes Profilunterteil 10 sowie zwei jeweils konvex ausgebildete Profilnasen 11, 12, die beispielhaft das Profiloberteil 9 einstückig mit dem Profilunterteil 10 verbinden. Dabei bildet eine erste Profilnase 11 eine Vorderkante 15 der Profilschaufel 1, eine zweite Profilnase 12 bildet hingegen eine Hinterkante 16 der Profilschaufel 1.
Rein exemplarisch ist bei der Profilschaufel 1 vorgesehen, dass das Profiloberteil 9 aus zwei Profilabschnitten 17, 18 gebildet ist, wobei ein erster Profilabschnitt 17 zwischen der ersten Endbereichskante 5 und der ersten Profilnase 11 erstreckt ist, während ein zweiter Profilabschnitt 18 zwischen der zweiten Endbereichskante 6 und der zweiten Profilnase 12 erstreckt ist. Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Oberfläche 19 des Profiloberteils 9 von einer Oberseite 20 des ersten Profilabschnitts 17 sowie von einer Oberseite 21 des zweiten Profilabschnitts 18 bestimmt ist und dass ein Endbereich 22 des ersten Profilabschnitts 17, der auch als erster Endbereich 22 bezeichnet werden kann, am zweiten Profilabschnitt 18 in nachstehend näher beschriebener Weise aufliegt. Der Endbereich 23 des zweiten Profilabschnitts 18, der auch als zweiter Endbereich 23 bezeichnet werden kann, erstreckt sich ausgehend von der Oberseite 21 in einen Innenraum 14 der Profilschaufel 1, der mit Ausnahme von offen ausgebildeten Stirnseiten vom Blechstreifen 2 begrenzt wird. Ausgehend von der Oberseite 21 des zweiten Profilabschnitts 18 ist der Endbereich mit zwei, jeweils zumindest im Wesentlichen rechtwinkligen und gegensinnigen Abkantungen 24, 25 versehen, um eine als streifenförmig ausgebildete, von einer Oberfläche 19 des Profilkörpers 7 abgesetzte Anlagefläche 26 zu bilden, die parallel zur Oberfläche 20 des ersten Profilabschnitts 17 um die Materialstärke des Blechstreifens 2 versetzt angeordnet ist. Von der Anlagefläche 26 erstreckt sich der Endbereich 23 nach einer weiteren zumindest im Wesentlichen rechtwinkligen Abkantung 27 normal zu einer konkaven Innenoberfläche 28 des Profilunterteils 10 und ist endseitig mit einer Abkantung 31 nochmals rechtwinklig umgebogen. Hierdurch wird eine parallel zur Innenoberfläche 28 ausgerichtete Kontaktfläche 29 gebildet, die zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Innenoberfläche 28 genutzt werden kann.
Exemplarisch ist vorgesehen, dass die beiden Profilabschnitte 17, 18 im Bereich einer Trennfuge 30 an der Oberfläche 19 in nicht näher dargestellter Weise miteinander verschweißt werden. Beispielhaft kann nach dem Verschweißen der Trennfuge 30 ferner vorgesehen werden, die Kontaktfläche 29 unter Verwendung eines Flüssigklebstoffes stoffschlüssig mit der Innenoberfläche 28 zu verbinden. Alternativ können die beiden Profilabschnitte 17, 18 auch verlötet, ausschließlich verschweißt oder ausschließlich verklebt werden.
Bei der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Profilschaufel 41 sind beide Endbereiche 62, 63 der Profilabschnitte 57, 58 ausgehend von einer jeweiligen Oberseite 60, 61, die die Oberfläche 59 des Profiloberteils 49 der Profilschaufel 41 bestimmen, in einem spitzen Winkel zur jeweiligen Oberseite 60, 61 abgekantet. Hierdurch verlaufen die beiden Endbereiche 62, 63 im Innenraum 54 der Profilschaufel 41 schräg zur Innenoberfläche 68 des Profilunterteils 50. Ferner sind beide Endbereiche 62, 63 jeweils nahe der Endbereichskante 45, 46 mit einer mit einer Abkantung 71, 72 versehen, um dort jeweils eine parallel zur Innenoberfläche 68 ausgerichtete Kontaktfläche 69 auszubilden, die stoffschlüssig mit der Innenoberfläche 68 verbunden werden kann. Im Bereich der jeweiligen Abkantung 64, 65 bilden die gegenüberliegenden Profilabschnitte 57, 58 eine Trennfuge 70, die beispielhaft durch Schweißen geschlossen werden kann. Im Zuge dieses Schweißvorgangs kann auch eine stoffschlüssige Verbindung der beiden Profilabschnitte 57, 58 hergestellt werden.
Bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten dritten Ausführungsform einer Profilschaufel 81 sind beide Profilabschnitte 97, 98 wie der zweite Profilabschnitt 18 gemäß der in Figur 1 dargestellten Profilschaufel 1 ausgebildet und gegensinnig beabstandet zueinander angeordnet. Jeder der Endbereiche 102, 103 der Profilabschnitte 97, 98 weist somit eine Abfolge gegensinniger Abkantungen 104, 105, 107, 111 auf. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß der Figur 1 ist bei der dritten Ausführungsform der Profilschaufel 81 eine Aufteilung des Profilunterteils 90 in die beiden Profilabschnitte 97, 98 vorgesehen, so dass sich die jeweiligen Endbereiche 102, 103 ausgehend vom Profilunterteil 90 zum Profiloberteil 89 erstrecken und dort mit Kontaktflächen 109 an einer Innenoberfläche 113 des Profiloberteils 89 stoffschlüssig festgelegt sind. Jeder der Endbereiche 102 weist eine streifenförmige Anlagefläche 106 auf, die parallel versetzt zur jeweiligen Oberseite 100, 101 der Profilabschnitte 97, 98 ausgerichtet ist und einen Abstand zur jeweiligen Oberseite 100, 101 aufweist, der exemplarisch einer Materialstärke des Blechstreifens 82 entspricht. Aufgrund der Beabstandung der beiden Endbereiche 102, 103 wird zwischen den beiden streifenförmigen Anlageflächen 106 der Endbereiche 102, 103 ein Spalt 115 gebildet. Dieser Spalt 115 ist aus aerodynamischer Sicht ungünstig und hat zudem negative Auswirkungen auf die Formstabilität der Profilschaufel 81. Um diese negativen Auswirkungen zu vermeiden, ist der Spalt 115 von einem rein exemplarisch plattenförmig ausgebildeten Profilelement 114 abgedeckt, dass stoffschlüssig an den beiden Anlageflächen 106 der beiden Endbereiche 102, 103 angebracht ist. Durch diese Maßnahme wird eine zweiteilige Profilschaufel 81 mit hoher Festigkeit geschaffen.
Die der in Figur 5 dargestellte Profilschaufel 121 ist eine Variante der Profilschaufel 81 und unterscheidet sich lediglich durch die Gestaltung des Profilelements 154. Dieses ist abweichend von dem in der Figur 3 dargestellten Profilelement 114 nicht plattenförmig mit leicht konkaver Krümmung ausgebildet, sondern weist vielmehr einen durch Umformung angeformten, parallel zur Profilachse 128 ausgerichteten Mittelsteg 156 auf, der sich ausgehend von einer Unterseite 157 des Profilelements 154 in Richtung der Innenoberfläche 151 des Profiloberteils 129 erstreckt und stoffschlüssig an dieser Innenoberfläche 151 festgelegt ist und dadurch eine zusätzliche Stabilisierung der Profilschaufel 121 ermöglicht.
Beispielhaft kann vorgesehen werden, die vorstehend beschriebenen Profilschaufeln 1, 41, 81, 121, 161, 201, 241, 281, 321, 361, 401 zur Herstellung eines Ventilatorrads 560 einzusetzen, wie es in der Figur 6 rein exemplarisch mit einer Bestückung mit Profilschaufeln 1 dargestellt ist. Ein derartiges Ventilatorrad 560 wird zur Förderung eines gasförmigen Fluids verwendet und umfasst rein exemplarisch mehrere Schaufeln 1, die in vorgebbarer Winkelteilung in einem ringförmigen Raumvolumen um eine Rotationsachse 92 angeordnet sind. Die Schaufeln 1 sind mit ihren axialen, einander entgegengesetzten Endbereichen jeweils an Trägermitteln 563, 564 festgelegt. Dabei ist ein erstes Trägermittel als scheibenförmige Ronde 563 koaxial zur Rotationsachse 562 ausgebildet und umfasst eine Nabenanordnung 565. Ein zweites Trägermittel ist hingegen als Ring 564 koaxial zur Rotationsachse 562 ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass die Profilschaufeln 1 jeweils mit der ersten Profilnase 11 radial innenliegend angeordnet sind, während die zweite Profilnase 12 radial außenliegend angeordnet ist. Durch die Krümmungen des Profiloberteils 9 und des Profilunterteils 10 wird bei einer Rotation des Ventilatorrads 560 um die Rotationsachse 562 mit einer Drehrichtung, die gemäß der Darstellung der Figur 6 im Uhrzeigersinn ausgerichtet ist, eine rückwärtsgerichtete Rotation der Profilschaufeln 1 bewirkt, durch die ein axialer Zustrom von Fluid längs der Rotationsachse 562 durch den Ring 564 in das ringförmigen Raumvolumen und von dort aus in radialer Richtung nach außen erfolgt. Hierbei strömt das Fluid zunächst die Profilnase 11 der Profilschaufeln 1 an, um dann längs der Profilschaufeln 1 in radialer Richtung nach außen abzuströmen.
Durch die Gestaltung der Profilschaufeln 1 als Profilkörper 7 wird somit in Zusammenwirkung mit der scheibenförmigen Ronde 563 und dem Ring 564 ein hochfestes und kostengünstiges Ventilatorrad 560 verwirklicht.
Die in den Figuren 7 bis 14 dargestellten Profilschaufeln 161, 201, 241, 281, 321, 361, 401 und 441 können in zwei Gruppen eingeteilt werden. Dabei bilden die Profilschaufeln 161, 201, 241 eine erste Gruppe, während die Profilschaufeln 281, 321, 361, 401, 441 eine zweite Gruppe bilden.
Bei den Profilschaufeln 161, 201, 241 der ersten Gruppe ist vorgesehen, dass die Profiloberteile 169, 209, 249 und die Profilunterteile 170, 210, 250 der jeweilige Profilkörper 167, 207, 247 jeweils in Profilabschnitte 177, 217, 257 sowie 178, 218, 258 unterteilt sind und Endbereiche 182, 222, 262 sowie 183, 223, 263 jeweils stirnseitig gegenüberliegend angeordnet sind und stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Zur Gewährleistung einer Formstabilität für die Profilschaufeln 161, 201, 241 ist jeweils zwischen die Endbereiche 182, 222, 262 sowie 183, 223, 263 ein Profilelement 194, 234, 274 angeordnet, dass mit einander zugewandten Innenoberflächen der Endbereiche 182, 222, 262 sowie 183, 223, 263 stoffschlüssig verbunden ist. Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 7 ist das Profilelement 194 S-förmige ausgebildet. Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 8 ist das Profilelement 234 in der Art eines Doppel-T-Trägers ausgebildet. Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 9 ist das Profilelement 274 als Variante des Profilelements 234 gemäß der Figur 8 ausgeführt und weist an einander entgegengesetzten Oberflächen jeweils einen Außensteg 275 auf, durch den die am Profilelement 274 aufliegenden Endbereiche 262, 263 voneinander beabstandet werden.
Die Profilschaufeln 281, 321, 361, 401, 441 der zweiten Gruppe können als Varianten bzw. Weiterbildungen der Profilschaufeln 1, 41, 81, 121, angesehen werden, wobei übereinstimmend mit den Profilschaufeln 161, 201, 241 gemäß der ersten Gruppe jeweils sowohl die Profiloberteile 289, 329, 369, 409, 449 als auch die Profilunterteile 290, 330, 370, 410, 450 in Profilabschnitte 297, 337, 377, 417, 457 sowie 298, 338, 378, 418, 458 unterteilt sind. Übereinstimmend mit den Profilschaufeln 1, 41, 81, 121 ist bei den Profilschaufeln 281, 321, 361, 401, 441 jeweils wenigstens einer der Endbereiche 302, 342, 382, 422, 462 sowie 303, 343, 383, 423, 463 in einer Weise profiliert, dass er als Anlagefläche für jeweils einen gegenüberliegend angeordneten Endbereich dienen kann. Dementsprechend handelt es sich bei der Profilschaufel 281 gemäß der Figur 10 um eine Variante der Profilschaufeln 1 gemäß der Figur 1.
Bei der Profilschaufel 321 sind beide Endbereiche 343 des Profiloberteils 329 und des Profilunterteils 330 jeweils doppelt gegensinnig abgekantet und bilden somit Kontaktflächen für die beiden Endbereiche 342 des Profiloberteils 329 und des Profilunterteils 330.
Bei der Profilschaufel 361 liegt der Endbereich 382 des Profilabschnitts 377 des Profiloberteils 369 an einer Kontaktfläche des abgekanteten Endbereichs 383 des Profilabschnitts 378 an. Ferner liegt der Endbereich 383 des Profilabschnitts 378 des Profilunterteils 370 an einer Kontaktfläche des abgekanteten Profilabschnitts 377 des Profilunterteils 370 an. Dementsprechend weist die Profilschaufel 361 zwei Verstärkungsstreben zwischen dem Profiloberteil 369 und dem Profilunterteil 370 auf.
Bei den Profilschaufeln 401 sowie 441 bilden die Endbereiche 423 des Profiloberteils 409 sowie des Profilunterteils 410 jeweils Kontaktflächen für die Auflage der Endbereiche 422 des Profiloberteils 409 sowie des Profilunterteils 410. Dabei sind die Endbereiche 423 zusätzlich in einer Weise abgekantet, dass der Endbereich 423 des Profiloberteils 409 stirnseitig gegenüberliegend zum Endbereich 423 des Profilunterteils 410 angeordnet ist, wodurch ein nicht näher bezeichneter Spalt gebildet wird, der stoffschlüssig verbunden werden kann, bevor die Endbereiche 422 des Profiloberteils 409 sowie des Profilunterteils 410 mit den Kontaktflächen stoffschlüssig verbunden werden.
Bei der Profilschaufel 441 handelt es sich um eine Variante der Profilschaufel 401, bei der der Endbereich 463 des Profiloberteils 409 sowohl eine Kontaktfläche für die Endbereiche 462 des Profiloberteils 449 sowie des Profilunterteils 450 als auch für den Endbereich 463 des Profilunterteils 450 bildet. Auch in diesem Fall kann vorgesehen werden, zunächst die Endbereiche 463 des Profiloberteils 449 sowie des Profilunterteils 450 stoffschlüssig miteinander zu verbinden und in einem nachfolgenden Schritt die Endbereiche 462 stoffschlüssig mit den Kontaktflächen der Endbereiche 463 zu verbinden.

Claims

Profilschaufel (1) für ein Ventilatorrad (560), mit einem Profilkörper (7), der aus wenigstens einem gebogenen Blechstreifen(2) hergestellt ist und der ein konvex gekrümmtes Profiloberteil (9), ein beabstandet zum Profiloberteil (9) angeordnetes Profilunterteil (10) sowie eine erste und eine zweite Profilnase (11, 12) umfasst, wobei die Profilnasen (11, 12) jeweils eine konvexe Krümmung aufweisen und das Profiloberteil (9) mit dem Profilunterteil (10) jeweils endseitig verbinden, wobei das Profiloberteil (9) und/oder das Profilunterteil (10) jeweils in wenigstens zwei Profilabschnitte (17, 18) unterteilt ist, wobei ein erster Profilabschnitt (17) mit der ersten Profilnase (11) verbunden ist und wobei ein zweiter Profilabschnitt (18) mit der zweiten Profilnase (12) verbunden ist, wobei ein erster freier Endbereich (22) des ersten Profilabschnitts (17) mit einem zweiten freien Endbereich (23) des zweiten Profilabschnitts (18) stoffschlüssig verbunden ist, wobei der zweite freie Endbereich (23) des zweiten Profilabschnitts (17) gegenüber dem Profiloberteil (9) und dem Profilunterteil (10) abgewinkelt ist und zwischen dem Profiloberteil (9) und dem Profilunterteil (10) angeordnet ist, und wobei der abgewinkelte zweite freie Endbereich (23) des zweiten Profilabschnitts (18) das Profiloberteil (9) mit dem Profilunterteil (10) verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste freie Endbereich (22) des ersten Profilabschnitts (17) flächig an einer streifenförmig ausgebildeten, von einer Oberfläche (19) des Profilkörpers (7) abgesetzten Anlagefläche (26) des zweiten Profilabschnitts (18) anliegt, wobei die Anlagefläche (26) parallel zur Oberfläche (19) des Profilkörpers (7) ausgerichtet ist.
Profilschaufel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilunterteil (10) konkav gekrümmt ausgebildet ist und/oder dass das Profilunterteil (10) zumindest zwei Profilabschnitte (17, 18) aufweist.
Profilschaufel (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der freien Endbereiche (22, 23) zusätzlich stoffschlüssig mit dem Profilunterteil (10) oder dem Profiloberteil (9) verbunden ist.
Profilschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkörper (7) aus genau einem Blechstreifen (2) gebildet ist.
Ventilatorrad (560) zur Förderung eines gasförmigen Fluids, mit einer scheibenförmigen Ronde (93), die koaxial zu einer Rotationsachse (92) ausgebildet ist und eine Nabenanordnung (95) umfasst, sowie mit einem koaxial zur Rotationsachse (92) und beabstandet zur Ronde (93) angeordneten Ring (94), und mit mehreren in vorgebbarer Winkelteilung in einem ringförmigen Raumvolumen um die Rotationsachse (92) angeordneten Profilschaufeln (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit axialen, einander entgegengesetzten Stirnflächen an der Ronde (93) und am Ring (94) festgelegt sind.