EP3768977A1 - In einer drehrichtung anzutreibendes lüfterrad - Google Patents

In einer drehrichtung anzutreibendes lüfterrad

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EP3768977A1
EP3768977A1 EP19717110.1A EP19717110A EP3768977A1 EP 3768977 A1 EP3768977 A1 EP 3768977A1 EP 19717110 A EP19717110 A EP 19717110A EP 3768977 A1 EP3768977 A1 EP 3768977A1
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EP
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hub
drive unit
drive
rotation
fan
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Karl Hägele
Markus Lechler
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IE Assets GmbH and Co KG
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    • 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
    • F04D29/34—Blade mountings
    • F04D29/36—Blade mountings adjustable
    • F04D29/362—Blade mountings adjustable during rotation
    • 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
    • F04D29/329—Details of the hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/74—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades by turning around an axis perpendicular the rotor centre line

Definitions

  • the invention relates to a fan which, despite its limitation to only one driving direction and the resulting limited demands on the associated drive unit the requirements for opposite directions of flow and for variability in the delivery volume, in particular
  • each selected, freely adjustable axial load of the fan wheel is fair.
  • an actuator is provided in the invention, in the axial connection between the drive unit and the hub head lying, wherein -
  • Nabenkopf rotatably and together with the hub head according to the axial clearance between the hub and drive unit axially
  • This switching star lies in the axial overlap area to two annular discs, which are connected to the drive unit, in particular a drive part of the drive unit, rotatably and positionally fixed and against which the switching star in the context of
  • annular discs are not only firmly connected to each other, but also provided with respect to their inner circumference with the same meander-shaped structures, to which on the part of the switching star in opposite directions
  • Meander-shaped structure is provided circumferentially.
  • Rotation angle range is sufficiently dimensioned to allow a largely unimpeded axial transition of the switching star from a given to one of the annular disks same level position on the plane of the other annular disc.
  • Switching forces are introduced according to a preferred solution on the air admission of the fan wheel, and thus only indirectly dependent on the controllable drive power.
  • the hub may also be assigned a separate adjusting device.
  • Adjusting device may be formed in a simple manner magnetically working, so that optionally on the Adjustment device alone and / or in combination with the aerodynamic impingement the conversion of the fan blades on the turn-over level can be effected.
  • the number of switching windows can be selected matched to the respective shape of the meander-shaped contouring, with respect to a symmetrical to the axis of rotation support at least two with respect to the axis of rotation each other
  • opposite switching window conditionally and with regard to a smooth axial displacement of the switch S ternes against the annular discs may also have adapted guide flanks.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the in Fig.
  • FIG. 1 fan blade illustrated as an exploded view, viewed radially along the axis of a blade
  • Drive unit 2 a to the rotation axis 3 coaxial drive part 4.
  • a drive unit 2 forming a respective motor possibly also electromotive drive integrated, or also be provided directly or indirectly verkuppelt.
  • the drive part 4 is preferably provided with two in the direction of the rotation axis 3 of the impeller 1 coaxial opposing annular drive tracks 6 and 7, which form the opposite side walls of a radially outwardly open annular channel 24, in which the pin-like, in the hub 5 stored foot parts 12 of the
  • Drive elements such as pinion 10 formed at Power transmission to one of the drive tracks 6, 7 against the other drive track 7.6 each in the circumferential direction
  • the drive part 4 is in
  • directed air flow is generated to - when blowing against the radiator 11 - to free the radiator 11 of scheduled impurities.
  • Transhipment plane 14 is a reversal of the conveying direction.
  • Transhipment level 14 lies in the transition between the suction mode and the blow mode as suction position 25 and blow position 26 occupied wing positions and corresponds to a relative to the conveying directions in the suction and blowing operation intermediate, directionally neutral transitional position of the
  • Fan blade 8 The change over the turn-over plane 14 is not connected to a change in the air supply to the fan blades between their wings to the blade plane opposite wing surfaces 33 and 34 as in the
  • Displacement causes the support position of the pinion 10 to the drive tracks 6, 7 changes, associated with a change in the drive direction of rotation of the pinion 10, and thus also for the respective fan blades. 8
  • the embodiment provides for the conversion of the fan blades 8 in their conveying direction under the influence of aerodynamic and / or inertial restoring forces, such as initiated by brief interruption z.
  • corresponding control pulses for example by means of mechanical or electrical adjusting devices are applied to the hub 5, whereby a respectively desired, so arbitrarily initiated conversion as well as a
  • a related actuator 35 may, for example
  • the adjusting device 35 is illustrated in Fig. 1 axially following the drive member 4 as an electrically controllable magnetic actuator, which is supported axially fixed position.
  • This conversion takes place in the embodiment, in each case via a concentric to the drive part 4 and the hub 5, from the Hub 5 enclosed actuator 15, as illustrated for example in Fig. 1.
  • This actuator 15 comprises two to the axis of rotation 3 of the
  • Fan wheel 1 concentric and thus also to the hub axle coaxial annular discs 16, 17, which at their inner, delimiting their central recess ring circumference, each with at least substantially congruent, such as
  • Meander-shaped inner contours 18 are provided. With respect to their meandering inner contours 18 are the
  • Ring discs 16, 17 offset in the circumferential direction against each other axially fixed position connected to each other.
  • Tuned to the inner contour 18 of the annular discs 16, 17 is a switching star 19 with a circumferential, complementary meandering
  • the respective meander-shaped contouring 18 or 32 results from the fact that the annular discs 16, 17 have open recesses 20 for the respective inner annular circumference, which are delimited from each other by arms 21 that rebound radially between the recesses 20.
  • Width of the recesses 20 of the annular discs 16, 17 is greater than the width of the arms 22 of the switch S ternes 19th
  • Switching window 30 is formed.
  • Recesses 20 can by Kantenverrundungen and / or
  • the switching star 19 is fixed to the coaxial hub 5 on an axial overlap position to the annular discs 16, 17th
  • Switch S ternes 19 to the hub head 27 in question.
  • Switch star 19 is provided over the respective circumference at least one respective switching window 30, but preferably at least two or more mutually diametrically opposed switching window 30 are provided with respect to the axis of rotation 3 symmetrical supporting forces.
  • the actuator 15 according to the invention has outside the
  • fan blades 8 training is provided in which the fan blades 8 feet position between two to the drive unit 2 position and in the direction of the axis of rotation 3 of the fan wheel 1 coaxially opposed drive tracks 6.7
  • Transverse plane 14 coincides with the orbital plane 13.
  • Circumferential direction of the driven fan wheel 1 illustrated by the arrow 31 illustrated by the arrow 31.
  • the fan blades 8 are set at an angle depending on the desired conveying direction, with reference to FIG. 7 in the sense of a blowing operation in a blowing position 26
  • the neutral with respect to the conveying direction Umtsch ein the fan blades 8 can also be used according to the invention as a held intermediate layer to interrupt despite occasional continuous drive of the fan wheel 1, the air delivery and temporarily shut off.
  • Umtschraum ein the fan blades 8 can also be used according to the invention as a held intermediate layer to interrupt despite occasional continuous drive of the fan wheel 1, the air delivery and temporarily shut off.

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Abstract

Für ein in einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad mit einer zentralen Antriebseinheit, mit zur Antriebseinheit koaxialer Nabe und mit radialen, in der Nabe gelagerten Lüfterflügeln ist eine Ausbildung vorgesehen, bei der die Lüfterflügel fußseitig zwischen zwei zur Antriebseinheit lagefeste und in Richtung der Drehachse des Lüfterrades koaxial einander gegenüberliegende Antriebsbahnen eingreifen und in ihrem Flügelwinkel durch Antrieb über jeweils eine der Antriebsbahnen um ihre Flügelachsen über eine zur Umlaufebene senkrechte Umschlagebene auf entgegengesetzte Förderrichtungen umstellbar sind.

Description

In einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad
Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad, das ungeachtet seiner Beschränkung auf nur eine Antriebsdrehrichtung und der dadurch eingeschränkten Anforderungen an die zugehörige Antriebseinheit den Anforderungen nach entgegengesetzten Förderrichtungen und nach Variabilität im Fördervolumen, insbesondere in
Abhängigkeit von einer axialen Belastung des Lüfterrades, gegebenenfalls aber auch jeweils gewählten, frei einstellbaren axialen Belastung des Lüfterrades, gerecht wird.
Erreicht wird dies durch eine konstruktive Ausgestaltung des Lüfterrades mit einer koaxial zur Antriebseinheit liegenden, bevorzugt zumindest einen Teil der Antriebseinheit aufnehmenden und/oder umschließenden sowie spielbegrenzt axial
verschiebbaren und mit Drehspiel zur Antriebseinheit
angetriebenen Nabe. In dieser Nabe sind die radialen
Lüfterflügel um ihre Flügelachsen drehbar gehalten und gegen zur Antriebseinheit lagefeste und axial zueinander beabstandete Antriebsbahnen, entsprechend der lastabhängig axialen
Verstellung der Nabe zur Antriebseinheit, synchron
antriebsverbunden abgestützt. Das Drehspiel der Nabe zur
Antriebseinheit und damit die Umstellung der in der Nabe gelagerten Lüfterflügel in ihrer Ausrichtung zur Umlaufebene des Lüfterrades ist dabei gegebenenfalls auch dämpfend und/oder temperaturabhängig auf zumindest ein Schaltfenster beschränkt. Dies derart, dass bezogen auf eine die Drehachsen der
Lüfterflügel enthaltende Umschlagebene die Lüfterflügel
um ihre jeweilige Drehachse drehbar zwischen entgegengesetzten Förderrichtungen, nämlich Saug- oder Blasrichtung umgestellt werden .
Zu der im Drehspiel begrenzten Antriebsverbindung der Nabe zur Antriebseinheit ist im Rahmen der Erfindung ein Stelltrieb vorgesehen, und zwar in der axialen Verbindung zwischen der Antriebseinheit und dem Nabenkopf liegend, wobei - zum
Nabenkopf drehfest und zusammen mit dem Nabenkopf entsprechend dem Axialspiel zwischen Nabe und Antriebseinheit axial
verschieblich - ein Schaltstern vorgesehen ist.
Dieser Schaltstern liegt im axialen Überdeckungsbereich zu zwei Ringscheiben, die mit der Antriebseinheit, insbesondere einem Antriebsteil der Antriebseinheit, dreh- und lagefest verbunden sind und gegenüber denen der Schaltstern im Rahmen des
vorgesehenen Axialspieles der Nabe zum Antriebsteil axial verstellbar ist. Diese Ringscheiben sind miteinander nicht nur lagefest verbunden, sondern bezüglich ihres Innenumfangs jeweils auch mit gleichen mäanderförmigen Strukturen versehen, zu denen seitens des Schaltsterns eine gegenläufig
mäanderförmige Struktur umfangsseitig vorgesehen ist.
Durch das Zusammenwirken der mäanderförmigen, deckungsgleich liegenden inneren Umfangsstrukturen der Ringscheiben und der mäanderförmigen, umfangsseitigen Struktur des Schaltsterns sind in Umfangsrichtung radiale Eingriffsbereiche gegeben, die entsprechend einem in Umfangsrichtung gegebenen Versatz zwischen den ringseitig und sternseitig gegebenen, radial überlappenden Begrenzungsflächen die Verdrehung des
Schaltsterns gegen die Ringscheiben ermöglichen und begrenzen, und damit jeweils entsprechende, beim Axialversatz des
Schaltsternes jeweils gleichzeitig anzufahrende Schaltfenster festlegen .
Entsprechend der jeweiligen Schaltfenstergröße und des durch diese Größe festgelegten Verdrehwinkels zwischen Nabe und
Antriebseinheit ist der Umschaltvorgang in der Umstellung von Blasen auf Saugen, oder umgekehrt - und somit auch der Wechsel in der vom Luftdurchsatz und der Durchströmungsrichtung
abhängigen axialen Belastung des Lüfterrades - auf einen verhältnismäßig kleinen Drehwinkel begrenzt. Dieser
Drehwinkelbereich ist ausreichend dahingehend bemessen, einen weitgehend ungehinderten axialen Übergang des Schaltsterns aus einer zu einer der Ringscheiben gegebenen gleichen Ebenenlage auf die Ebene der anderen Ringscheibe zu ermöglichen.
Entsprechend ist der Umschaltvorgang also nicht von hohen
Stellkräften abhängig und/oder mit solchen verbunden, zumal die mit der Umschaltung einhergehende Verdrehung der Lüfterflügel um ihre Drehachsen und über deren Umschlagebene bei
schlagartigen Umschaltvorgängen auch massekraftabhängig
trägheitsbedingt ein Überschwingen der Umschaltebene
begünstigt .
Die zur Umstellung der Förderrichtung erforderlichen
Umschaltkräfte werden einer bevorzugten Lösung zufolge über die Luftbeaufschlagung des Lüfterrades, und damit nur indirekt abhängig von der steuerbaren Antriebsleistung eingeleitet.
Anstelle, oder gegebenenfalls auch zusätzlich zur von der aerodynamischen Beaufschlagung des Lüfterrades abhängigen axialen Beaufschlagung der Nabe, kann der Nabe auch eine separate Stellvorrichtung zugeordnet sein. Diese
Stellvorrichtung kann in einfacher Weise magnetisch arbeitend ausgebildet sein, so dass gegebenenfalls über die Stellvorrichtung alleine und/oder in Kombination mit der aerodynamischen Beaufschlagung die Umstellung der Lüfterflügel über die Umschlagebene bewirkt werden kann.
Ferner kann die Anzahl der Schaltfenster abgestimmt auf die jeweilige Form der mäanderförmigen Konturierung gewählt werden, die im Hinblick auf eine zur Drehachse symmetrische Abstützung zumindest zwei in Bezug auf die Drehachse einander
gegenüberliegende Schaltfenster bedingt und im Hinblick auf eine leichtgängige axiale Verschiebung des SchaltSternes gegen die Ringscheiben auch angepasste Führungsflanken aufweisen kann .
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung und den
Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung des Nabenbereiches des
Lüfterrades mit angedeuteter Lage für einen der zur Nabe radialen Flügel des Lüfterrades und mit vom Drehantrieb für das Lüfterrad abgezweigtem Stelltrieb zur Verdrehung der Lüfterflügel um ihre Flügelachsen,
Fig. 2 eine schematisierte Querschnittsdarstellung des in Fig.
1 als Explosionszeichnung veranschaulichten Lüfterrades, radial längs der Achse eines Flügels gesehen,
Fig. 3 und Fig. 5
Schemaansichten eines bei gleicher Drehrichtung auf entgegengesetzte Richtungen fördernden Lüfterrades, bei dem die Lüfterflügel um ihre Flügelachsen zur Umkehr der Förderrichtung über eine zur Umlaufebene des Lüfterrades querliegende Umschlagebene verstellt werden, Fig. 4 und 6
korrespondierend zu den Flügelstellungen gemäß Fig. 3 und 5 die Funktion des absätzig arbeitenden Stelltriebes zur Verdrehung der Lüfterflügel um ihre Flügelachsen und dessen absätzig aufeinanderfolgende Arbeitsschritte in Abwicklungen, sowie
Fig. 7 und 8
den Fig. 3 und 5 im Grundaufbau entsprechende
Darstellungen, bei denen, abweichend von Fig. 3 und 5, zur Umkehr der Förderrichtung die Lüfterflügel um ihre zur Nabe drehbar geführten Flügelachsen über die Umlaufebene des Lüfterrades als Umschlagebene
verschwenkt werden.
Das Lüfterrad gemäß Fig. 2, das in Fig. 1 in einer
perspektivischen Explosionsdarstellung detailliert gezeigt ist, ist insgesamt mit 1 bezeichnet und umfasst als Teil einer
Antriebseinheit 2 einen zur Drehachse 3 koaxialen Antriebsteil 4. Zu diesem Antriebsteil 4 kann, eine Antriebseinheit 2 bildend, ein jeweiliger motorischer, gegebenenfalls auch elektromotorischer Antrieb integriert, oder auch direkt oder indirekt verkuppelt vorgesehen sein.
In beiden Ausgestaltungsformen ist der Antriebsteil 4 bevorzugt mit zwei in Richtung der Drehachse 3 des Lüfterrades 1 koaxial einander gegenüberliegenden ringförmigen Antriebsbahnen 6 und 7 versehen, die die einander gegenüberliegenden Seitenwände eines radial nach außen offenen Ringkanales 24 bilden, in den die zapfenartigen, in der Nabe 5 gelagerten Fußteile 12 der
radialen Lüfterflügel 8 des Lüfterrades 1 mit radialem Spiel hineinragen. Bevorzugt sind die in den Ringkanal 24
hineinragenden Enden der zapfenartigen Fußteile 12 durch
Antriebselemente, wie Ritzel 10 gebildet, die bei Kraftübertragung zu einer der Antriebsbahnen 6, 7 gegen die andere Antriebsbahn 7,6 jeweils in Umfangsrichtung
spielbegrenzt verdrehbar sind.
Entsprechend dieser Auslegung ist der Antriebsteil 4 in
Richtung der Drehachse 3 im Rahmen eines axialen Spieles S verschieblich, das alternativ eine Antriebsabstützung des
Ritzels 10 gegen eine der einander gegenüberliegenden
Antriebsbahnen 6, 7 ermöglicht.
Durch diesen Eingriff ihres bevorzugt jeweils durch ein Ritzel 10 gebildeten Endes des zapfenartigen Fußteiles 12 zwischen die Antriebsbahnen 6 und 7 und die jeweilige Antriebsabstützung zu einer dieser Antriebsbahnen 6, 7 sind die Lüfterflügel 8 um ihre Flügelachsen 9 drehbar. Diese Drehbarkeit der Lüfterflügel 8 um ihre Flügelachsen 9 ermöglicht bei gleichbleibender
Drehrichtung des Lüfterrades 1 die Umstellung auf
entgegengesetzte Förderrichtungen, so dass beispielsweise zwischen einem Arbeitsbetrieb mit Ansaugung eines Luftstromes durch einen vorgelagerten Kühler 11 von einer Saugstellung 25 und in eine Blasstellung 26 umgeschaltet werden kann, bei der über das Lüfterrad 1 ein blasend gegen den Kühler 11
gerichteter Luftstrom erzeugt wird, um - beim Blasen gegen den Kühler 11 - den Kühler 11 von angesetzten Verunreinigungen zu befreien .
Für ein Lüfterrad 1 entsprechend Fig. 3 und 5 mit zu seiner Nabe 5 radial auskragenden, um ihre Flügelachsen 9 drehbaren Lüfterflügeln 8 ergibt sich somit bei gleicher
Antriebsdrehrichtung beim Umschlagen der Lüfterflügel 8 über eine zur Umlaufebene 13 des Lüfterrades 1 quer liegende
Umschlagebene 14 eine Umkehr der Förderrichtung. Die
Umschlagebene 14 liegt im Übergang zwischen den im Saugbetrieb und im Blasbetrieb als Saugstellung 25 und Blasstellung 26 eingenommenen Flügelstellungen und korrespondiert zu einer bezogen auf die Förderrichtungen im Saug- und Blasbetrieb dazwischenliegenden, richtungsneutralen Übergangslage der
Lüfterflügel 8. Die Umstellung über die Umschlagebene 14 ist nicht verbunden mit einem Wechsel der Luftbeaufschlagung der Lüfterflügel zwischen deren zur Flügelblattebene einander gegenüberliegenden Flügelflächen 33 und 34 wie beim
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 und 8. In beiden
Förderrichtungen sind somit gleiche Förderbedingungen gegeben.
Entsprechend den - je nach Arbeitsbetrieb - bezogen auf den Saugbetrieb und den Blasbetrieb entgegengesetzten
Förderrichtungen und der damit auch über die Lüfterflügel 8 - und deren Lagerung in der Nabe 5 - auf die Nabe 5 wirkenden, in Richtung der Drehachse 3 einander entgegengerichteten
aerodynamischen Axialkräfte ergibt sich im Spielbereich S eine axiale Verlagerung der Nabe 5 zum Antriebsteil 4. Diese
Verlagerung führt dazu, dass die Abstützlage des Ritzels 10 zu den Antriebsbahnen 6, 7 wechselt, verbunden mit einem Wechsel in der Antriebsdrehrichtung des Ritzels 10, und damit auch für den jeweiligen Lüfterflügel 8.
Das Ausführungsbeispiel sieht die Umstellung der Lüfterflügel 8 in ihrer Förderrichtung unter dem Einfluss aerodynamischer und/oder trägheitsbedingter Stellkräfte vor, etwa eingeleitet durch kurzzeitige Unterbrechung z. B. Abschalten des Antriebes. Erfindungsgemäß können entsprechende Stellimpulse zum Beispiel mittels mechanischer oder elektrischer Stellvorrichtungen auf die Nabe 5 aufgebracht werden, womit eine jeweils gewollte, also willkürlich eingeleitete Umstellung als auch eine
Drehfixierung des Lüfterrades erreicht werden kann. Eine diesbezügliche Stellvorrichtung 35 kann beispielsweise
ergänzend, oder auch unabhängig von der aerodynamischen
Beaufschlagung zum Einsatz gebracht werden, zum Beispiel zur Festlegung drehzahlabhängiger und/oder temperaturabhängiger Umschaltpunkte. Die Stellvorrichtung 35 ist in Fig. 1 axial folgend auf den Antriebsteil 4 als elektrisch ansteuerbarer Magnetsteller veranschaulicht, der axial lagefest abgestützt ist .
Bezogen auf die erfindungsgemäße Gestaltung sind die
Antriebsbahnen 6, 7 durch mit ihren Zahnkränzen 29 einander gegenüberliegende Tellerräder gebildet, zwischen die die Ritzel 10 hineinragen. Die Ritzel 10 weisen zu den Zahnkränzen 29 soweit Spiel auf, dass entsprechend der Größe des Zahnspieles zwischen den Verzahnungen der Zahnkränze 29 und der Ritzel 10 bei axiallastabhängiger Beaufschlagung der Nabe 5 keine
Antriebsbeaufschlagung zwischen den jeweiligen Zahnpaaren besteht, die Ritzel 10 zu den Zahnkränzen 29 aber nach wie vor drehlagensynchron festgelegt sind, somit alle Lüfterflügel 8 einander entsprechende Einstelllagen aufweisen.
Die Umstellung der in der Nabe 5 in der Trennebene zwischen antriebsseitigem Nabenteil 28 und gegenüberliegendem, Nebenkopf 27 gelagerten Lüfterflügel 8 in ihrer Ausrichtung auf die bei „Saugen" und „Blasen" entgegengesetzten Förderrichtungen ist in den Fig. 3 und 5 veranschaulicht, und zwar durch eine Drehung der Lüfterflügel 8 um ihre Flügelachsen 9, wobei die Umstellung auf entgegengesetzte Förderrichtungen mit einer Drehung der Lüfterflügel 8 um ihre Flügelachsen 9 über einen Drehwinkel in der Größenordnung von etwa 120 bis 150° verbunden sein kann, und wobei die Lüfterflügel 8 bei dieser Drehung jeweils über eine zur Umlaufebene 13 des Lüfterrades 1 senkrechte Querebene, die Umschlagebene 14, schwenken, wie in den Darstellungen gemäß Fig. 3 und 5 veranschaulicht.
Diese Umstellung erfolgt im Ausführungsbeispiel jeweils über einen zum Antriebsteil 4 und zur Nabe 5 konzentrischen, von der Nabe 5 umschlossenen Stelltrieb 15, wie er beispielsweise in Fig. 1 veranschaulicht ist.
Dieser Stelltrieb 15 umfasst zwei zur Drehachse 3 des
Lüfterrades 1 konzentrische und damit auch zur Nabenachse koaxiale Ringscheiben 16, 17, die an ihrem inneren, zu ihrer zentralen Ausnehmung abgrenzenden Ringumfang mit jeweils zumindest im Wesentlichen deckungsgleichen, etwa
mäanderförmigen Innenkonturierungen 18 versehen sind. Bezüglich ihrer mäanderförmigen Innenkonturierungen 18 sind die
Ringscheiben 16, 17 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt axial lagefest miteinander verbunden. Auf die Innenkonturierung 18 der Ringscheiben 16, 17 abgestimmt ist ein Schaltstern 19 mit einer umfangsseitigen, komplementär mäanderförmigen
Außenkonturierung 32.
Die jeweilige mäanderförmige Konturierung 18 bzw. 32 ergibt sich dadurch, dass die Ringscheiben 16, 17 zum jeweiligen inneren Ringumfang offene Aussparungen 20 aufweisen, die durch radial zwischen die Aussparungen 20 einspringende Arme 21 gegeneinander abgegrenzt sind. Die komplementäre
Außenkonturierung 32 des SchaltSternes 19 sieht gegen dessen Außenumfang auskragende, also radial nach außen vorspringende Arme 22 zu in Umfangsrichtung dazwischenliegenden Aussparungen 23 vor, wobei der in Umfangsrichtung gemessene Abstand zwischen jeweils radial auskragenden benachbarten Armen 21 der
Ringscheiben 16, 17, und damit die in Umfangsrichtung gemessene
Breite der Aussparungen 20 der Ringscheiben 16, 17 größer ist als die Breite der Arme 22 des SchaltSternes 19.
Dem entsprechend weist der Schaltstern 19 mit einem jeweiligen Arm 22 zu einer jeweiligen aufnehmenden Aussparung 20 einer der Ringscheiben 16, 17 in Umfangsrichtung Spiel auf, so dass ein
Schaltfenster 30 gebildet wird. Das verhakungsfreie Eingleiten der Arme 22 des SchaltSternes 19 in korrespondierende
Aussparungen 20 kann durch Kantenverrundungen und/oder
Anschrägungen erleichtert werden.
Der Schaltstern 19 ist zur koaxialen Nabe 5 lagefest auf eine axiale Überschneidungslage zu den Ringscheiben 16, 17
abgestützt und liegt entsprechend der axialen Beaufschlagung der Nabe 5 durch die im „Saugbetrieb" 25 oder „Blasbetrieb" 26 entgegengesetzten axialen Beaufschlagungskräfte jeweils zu einer der Ringscheiben 16, 17 in gleicher Ebene, wobei die
Ringscheiben 16, 17 aufgrund ihrer Zusammenfassung zu einem
„Paket" sich wechselseitig abstützen und trotz geringer Dicke unter Beibehalt ihrer planen Ausbildung auch große Drehmomente auf den Schaltstern 19 übertragen können.
Für den Schaltstern 19, der in seiner Dicke zumindest im
Bereich seiner Außenkontur auf die Dicke der Ringscheiben 16,
17 abgestimmt ist, besteht die Möglichkeit, diesen im Bereich seines zentralen Bereichs durch Verdickung oder dergleichen zu verstärken und/oder schüsselartig auszuwölben. Insbesondere kommt dies auch im Hinblick auf die starre Anbindung des
SchaltSternes 19 zum Nabenkopf 27 in Frage.
Bei vom Betriebszustand abhängigen Veränderungen der Stelllage des Schaltsterns 19 wird dieser entsprechend dem axialen Spiel S zwischen der Nabe 5 und Antriebsteil 4 axial verlagert und es wechselt der Schaltstern 19 im Bereich der Schaltfenster 30 (siehe Fig. 4 und 6) auf die jeweils andere der aneinander angrenzenden und miteinander verbundenen Ringscheiben 16, 17.
Dies mit der Folge, dass entsprechend der höhenversetzten Lage des Schaltsternes 19 das zwischen die Antriebsbahnen 6 und 7 eingreifende Ritzel 10 in seiner Eingriffslage zu den
Antriebsbahnen 6, 7 wechselt. Dies ist wiederum bei
gleichbleibender antriebsseitiger Drehrichtung mit einem Wechsel der Drehrichtung und der Drehlage der Lüfterflügel 8 um ihre jeweilige Flügelachsen 9 und einer Umkehrung der
Förderrichtung verbunden.
Erfolgt beispielsweise ausgehend von einem Arbeitszustand „Blasen" eine Umstellung auf den Arbeitszustand „Saugen", so verringert sich die mit dem Blaszustand verbundene axiale
Beaufschlagung des Lüfterrades 1 mit der Annäherung der
Ausrichtung der Lüfterflügel 8 an ihre Umschlagebene 14, führt in einem Grenzbereich um die Umschlagebene zur Umkehr der axialen Beaufschlagung des Lüfterrades und dem Umschlagen der Flügel 8 sowie zum Wechsel der Anlage des Ritzels 10 zwischen den Antriebsbahnen 6 und 7. Dies erfolgt im Bereich der
vorgesehenen Schaltfenster 30.
Entsprechend der Konturierung der Ringscheiben 16, 17 und des
Schaltsternes 19 ist über dem jeweiligen Umfang zumindest jeweils ein Schaltfenster 30 vorgesehen, bevorzugt aber sind auch im Hinblick auf zur Drehachse 3 symmetrische Stützkräfte zumindest zwei oder mehr einander diametral gegenüberliegende Schaltfenster 30 vorgesehen.
Abgesehen von der durch das Spiel S begrenzten Sicherung der Axiallage des zur Nabe 5 drehfesten Schaltsternes 19 zur jeweils entsprechend der Betriebsphase „Blasen" oder „Saugen" axial in Überdeckung liegenden Ringscheibe 16, 17 außerhalb des durch das Schaltfenster begrenzten Umschlagbereiches ermöglicht die Erfindung ungeachtet der Erweiterung der Funktionen einen sehr kompakten Aufbau. Zudem hat das Drehspiel zwischen
Schaltstern 19 und jeweiliger, in axialer Überdeckungslage befindlicher Ringscheibe 16, 17 einen stoßarmen Übergang beim
Wechsel des Schaltsternes 19 zwischen den Ringscheiben 16, 17 aufgrund der einander entsprechenden Drehgeschwindigkeiten und der jeweils spielbegrenzt absätzig unterbrochenen
Antriebsverbindung zur Folge.
Die erfindungsgemäße Trennung von axialem und radialem
Eingriffsweg in der Antriebsverbindung zwischen dem
Antriebsteil 4 und der durch die aerodynamische Kraft
beaufschlagten Nabe 5 wirkt sich auf die konstruktiven
Gestaltungsmöglichkeiten vorteilhaft aus, so insbesondere hinsichtlich der Gestaltung des Stelltriebes 15 aus einfach herzustellenden und raumsparend miteinander zusammenwirkenden Elementen, die bei wechselseitiger Abstützung zwischen diesen Elementen auch eine sehr leichte und kompakte Bauweise
ermöglicht .
Der erfindungsgemäße Stelltrieb 15 hat außerhalb der
Umschaltphase zur Folge, dass die Lüfterflügel 8 über die ihnen zugeordneten Ritzel 10 zu einer der Antriebsbahnen 6, 7
stationär „in Eingriff" stehen und das Lüfterrad 1 somit über zum Antriebsteil 4 parallele Antriebswege drehfest abgestützt ist. Dies durch Eingriff des Ritzels 10 in eine der
Antriebsbahnen 6, 7 und durch über die Lagerung der
Lüfterflügel 8 in der zum Antriebsteil 4 drehfesten Nabe 5, was zu wechselseitiger Entlastung führt.
Für ein in nur einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad 1 mit einer zentralen Antriebseinheit 2, mit zur Antriebseinheit 2 koaxialer Nabe 5 und mit radialen, in der Nabe 5 gelagerten Lüfterflügeln 8 ist eine Ausbildung vorgesehen, bei der die Lüfterflügel 8 fußseitig zwischen zwei zur Antriebseinheit 2 lagefeste und in Richtung der Drehachse 3 des Lüfterrades 1 koaxial einander gegenüberliegende Antriebsbahnen 6,7
eingreifen und in ihrem Flügelwinkel durch Antrieb über jeweils eine der Antriebsbahnen 6,7 um ihre Flügelachsen 8 über eine Umschlagebene 14 auf entgegengesetzte Förderrichtungen umstellbar sind, wobei die Umschlagebene 14 quer zur Umlaufebene 13 verläuft oder, gemäß Fig. 7 und 8, die
Umschlagebene 14 sich mit der Umlaufebene 13 deckt.
Auch bezogen auf das Beispiel gemäß Fig. 7 und 8 ist die
Umlaufrichtung des angetriebenen Lüfterrades 1 durch den Pfeil 31 veranschaulicht. Zur Umlaufrichtung 31, und damit auch zur Umlaufebene 13 des Lüfterrades sind die Lüfterflügel 8 je nach gewünschter Förderrichtung winklig angestellt, bezogen auf Fig. 7 im Sinne eines Blasbetriebes in einer Blasstellung 26
entsprechend Fig. 5 und in Fig. 8 im Sinne eines Saugbetriebes in einer Saugstellung 25 analog zu Fig. 3. Die Umstellung zwischen Saug- und Blasbetrieb erfolgt über eine bezüglich der Förderrichtung neutrale, mit der Umlaufebene 13
zusammenfallende Umschlagebene 36 als Umschlagstellung.
Ansonsten sind zu den Figuren 3 und 5 vergleichbare
Arbeitsverhältnisse gegeben, entsprechend auch gemäß Fig. 4 und 6, so dass bei prinzipiell gleicher konstruktiver Gestaltung eine Anpassung an jeweilige Bedürfnisse möglich ist. Dies insbesondere aufgrund der bei den Lösungen gemäß Fig. 7 und 8 für den Saug- und den Blasbetrieb unterschiedlich geformten sowie gegensinnig ausgewölbten Flügelflächen 33, 34 und den dadurch erreichbaren Unterschieden bezüglich der Förderung im Saug- und Blasbetrieb.
Die bezüglich der Förderrichtung neutrale Umschlagstellung der Lüfterflügel 8 kann erfindungsgemäß als gehaltene Zwischenlage auch genutzt werden, um trotz gegebenenfalls fortlaufendem Antrieb des Lüfterrades 1 die Luftförderung zu unterbrechen und zeitweise abzuschalten. Hierzu kann die zu haltende
Zwischenlage über die Stellvorrichtung 35, insbesondere auch in der Ausgestaltung als Magnetsteller, auch unabhängig von sonstigen das Lüfterrad 1 beaufschlagenden Stellkräften
eingestellt und gehalten werden.

Claims

Patentansprüche
1. In nur einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad (1) mit einer zentralen Antriebseinheit (2), mit zur Antriebseinheit (2) koaxialer Nabe (5), mit radialen, in der Nabe (5)
gelagerten Lüfterflügeln (8), die fußseitig zwischen zwei zur Antriebseinheit (2) lagefeste und in Richtung der Drehachse (3) des Lüfterrades (1) koaxial einander gegenüberliegende
Antriebsbahnen (6, 7) eingreifen und in ihrem Flügelwinkel (31) durch Antrieb über jeweils eine der Antriebsbahnen (6 bzw. 7) um ihre Flügelachsen (9) über eine zur Umlaufebene (13)
senkrechte Umschlagebene (14) auf entgegengesetzte
Förderrichtungen umstellbar sind, wobei die Nabe (5) durch eine jeweilige axiale Belastung zur Antriebseinheit (2) axial verlagerbar ist und korrespondierend zur axialen Verstellung der Nabe (5) die Drehstellung der Lüfterflügel (8) im Bereich eines die Umschlagebene (14) übergreifenden Schaltfensters (30) auf entgegengesetzte Förderrichtungen umstellbar ist.
2. In nur einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad (1) mit einer zentralen Antriebseinheit (2), mit zur Antriebseinheit (2) koaxialer Nabe (5), mit radialen, in der Nabe (5)
gelagerten Lüfterflügeln (8), die fußseitig zwischen zwei zur Antriebseinheit (2) lagefeste und in Richtung der Drehachse (3) des Lüfterrades (1) koaxial einander gegenüberliegende
Antriebsbahnen (6, 7) eingreifen und in ihrem Flügelwinkel (31) durch Antrieb über jeweils eine der Antriebsbahnen (6 bzw. 7) um ihre Flügelachsen (9) über eine längs der Umlaufebene (13) verlaufende Umschlagebene (14) auf entgegengesetzte
Förderrichtungen umstellbar sind, wobei die Nabe (5) durch eine jeweilige axiale Belastung zur Antriebseinheit (2) axial verlagerbar ist und korrespondierend zur axialen Verstellung der Nabe (5) die Drehstellung der Lüfterflügel (8) im Bereich eines die Umschlagebene (14) übergreifenden Schaltfensters (30) auf entgegengesetzte Förderrichtungen umstellbar ist.
3. In nur einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Größe des über einen Drehsektor des Lüfterrades (1) sich erstreckenden Schaltfensters (30) über einen Stelltrieb (15) festgelegt ist, der in der Antriebsverbindung zwischen der Antriebseinheit (2) und einem zur Antriebseinheit (2)
gegenüberliegenden Ende der Nabe (5) liegt.
4. In nur einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stelltrieb (15) koaxial lagefest verbundene,
konzentrische Ringscheiben (16, 17) mit gleichen, unrunden
Innendurchmessern aufweist, die drehlagenversetzt sind und gegen ihre Innendurchmesser offene Aussparungen (20) zur
Aufnahme radialer Arme (22) eines gleichachsig zentral
aufgenommenen SchaltSternes (19) aufweisen, der in seiner
Axiallage zu den Ringscheiben (16, 17) zwischen zu den
Ringscheiben (16, 17) ebenengleichen Lagen umstellbar ist.
5. In einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad nach Anspruch
4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umstellung der Lüfterflügel (8) zwischen deren
Saugstellung (25) und deren Blasstellung (26) zur axialen Verstellung des SchaltSternes (19) zwischen den Ringscheiben (16, 17) korrespondiert.
6. In nur einer Drehrichtung anzutreibendes Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nabe (5) zur Antriebseinheit durch aerodynamische Beaufschlagung und/oder mittels einer Stellvorrichtung (35) axial verlagerbar ist.
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