EP3872351A1 - Ventilatorrad eines axial- oder diagonalventilators mit wuchtring - Google Patents

Ventilatorrad eines axial- oder diagonalventilators mit wuchtring Download PDF

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EP3872351A1
EP3872351A1 EP20213414.4A EP20213414A EP3872351A1 EP 3872351 A1 EP3872351 A1 EP 3872351A1 EP 20213414 A EP20213414 A EP 20213414A EP 3872351 A1 EP3872351 A1 EP 3872351A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
balancing
fan wheel
centrifugal
axial
Prior art date
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Pending
Application number
EP20213414.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Pissarczyk
Daniel Gebert
Martin Baer
Johannes Dörr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG filed Critical Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
Publication of EP3872351A1 publication Critical patent/EP3872351A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F04D29/26—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
    • F04D29/326—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans comprising a rotating shroud
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/662—Balancing of rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/50—Building or constructing in particular ways
    • F05D2230/53—Building or constructing in particular ways by integrally manufacturing a component, e.g. by milling from a billet or one piece construction

Definitions

  • the invention relates to a fan wheel of an axial or diagonal fan with improved balancing properties.
  • the fan wheel of an axial or diagonal fan must be balanced to reduce noise and to increase the service life of the installed bearings. This is usually done by inserting balancing weights in appropriate pockets or by attaching balancing elements.
  • the fully formed fan wheels are, for example, by means of Balancing clips or balancing clips balanced. These balancing elements can be placed in balancing pockets provided on the fan wheel.
  • the DE 10 2006 057087 B3 discloses an impeller for a fan which comprises a hub for connecting the impeller to the rotor of a drive motor and fan blades which are arranged on the hub. Furthermore, pockets for inserting balancing weights are provided outside the flow path of the impeller, these pockets being arranged in particular on the hub of the impeller.
  • an impeller for a fan having a hub for connecting the impeller to a drive motor and fan blades extending radially outward from the hub.
  • pockets for inserting balancing weights are at least partially arranged in the fan blades.
  • the arrangement of the pockets in the fan blades means that the external geometry of the fan wheel is retained.
  • the pockets for the balancing weights are sunk into the fan blades so that they open into the support ring on which the fan blades are attached.
  • an arrangement of the balancing elements in the fan blades is very complex to implement.
  • a disadvantage of these solutions is that the balancing elements are arranged in the area through which air flows, for example directly on the slinger in the nozzle gap of the blower or in its immediate vicinity. As a result, disturbing flow noises can be generated both by the balancing elements themselves and by empty balancing pockets. Furthermore, deformation of the slinger is promoted by centrifugal forces.
  • the disadvantage of balancing pockets in radial gears is that the balancing elements are not can only be plugged in from one side.
  • the object of the present invention is to provide a fan wheel of an axial or diagonal fan with a rotating centrifugal ring, in which the imbalance is balanced with balancing weights without negatively affecting the acoustics and strength and the balancing weights can be mounted from one side.
  • a fan wheel of an axial or diagonal fan with a hub and a plurality of impeller blades arranged around an axis of rotation of the fan wheel which extend radially outward from the hub and whose radially outer end is surrounded by a rotating centrifugal ring.
  • On the slinger at least one balancing ring is provided which encircles the slinger and is designed with a free axial edge for the fastening arrangement of at least one balancing weight.
  • the advantage of the balancing ring surrounding the centrifugal ring is that the balancing weights are not arranged in a nozzle gap between an inlet nozzle of the axial or diagonal fan and the centrifugal ring. Neither the balancing ring nor the balancing weights affect the flow path of the air flow generated by the fan wheel, so that a negative influence on the acoustics or the air flow is avoided. Furthermore, the strength of the slinger is improved by the at least one balancing ring, as a result of which the loading capacity due to mechanical loads is increased before component failure occurs. Since the slinger is not significantly different in operation due to the increased strength deformed, a negative impact on the acoustics and the efficiency of the axial or diagonal fan is kept as low as possible.
  • the at least one balancing ring completely surrounds the slinger. It is advantageous that a completely circumferential balancing ring, the rigidity of the fan wheel is further improved.
  • the balancing weights can be arranged on the balancing ring in any angular position of the latter.
  • the at least one balancing ring is formed in one piece on the centrifugal ring.
  • the fan wheel is preferably designed in such a way that the at least one balancing ring protrudes from a radial outer circumferential surface of the centrifugal ring and is connected axially on one side to the outer circumferential surface.
  • the free axial edge is designed for the fastening arrangement of the at least one balancing weight.
  • the at least one balancing ring is arranged axially spaced apart from a suction-side axial edge of the centrifugal ring by an axial distance.
  • the axial distance A between the suction-side axial edge of the slinger and the free axial edge of the at least one balancing ring is designed in a ratio to a wall thickness Ts of the slinger, that is 1 A / Ts 20, preferably 2 ⁇ A / Ts ⁇ 10.
  • the area defined in this way for the axial distance is dimensioned sufficiently large with regard to influencing the acoustics or the air flow that negative effects are reduced.
  • the strength is increased by an arrangement spaced apart from the free axial edge.
  • the at least one balancing ring extends, starting from an axial edge of the centrifugal ring on the exhaust side, in the direction of an intake side of the fan wheel. It is advantageous that the free axial edge of the balancing ring for the fastening arrangement of the at least one balancing weight always points in the axial direction towards the suction side, so that a balancing weight can always be mounted from this easily accessible side. Furthermore, due to the one mounting direction and the orientation of the fan wheel, the balancing weights cannot detach from the balancing ring due to centrifugal forces.
  • an embodiment is favorable in which the outlet-side axial edge of the centrifugal ring is designed to be turned over in the axial direction and thereby produces a turned-over section which forms the at least one balancing ring.
  • the arrangement of the balancing ring on the axial edge of the centrifugal ring on the exhaust side is favorable, since the air flow is at this position is not influenced by the balancing ring due to the fan wheel, which has a positive effect on the acoustics.
  • the axial edge of the centrifugal ring on the outlet side forms an extreme point of the fan wheel. Balancing the forces resulting from the imbalance at this position is therefore particularly favorable.
  • the at least one balancing ring is arranged in an axial plane so as to overlap the impeller blades.
  • the at least one balancing ring is arranged on the slinger in an axial plane of an axial end section of the impeller blades.
  • the fan wheel according to the invention is designed in an embodiment variant that radial stiffening ribs are arranged between an outer circumferential surface of the centrifugal ring and an inner circumferential surface of the at least one balancing ring.
  • the advantage of this is that the strength of the balancing ring and the slinger is improved. This improves component protection and helps prevent the slinger from deforming significantly during operation, which counteracts any negative impact on the acoustics and the efficiency of the fan.
  • the stiffening ribs preferably have one to the axis of rotation parallel longitudinal extension and extend from the outer circumferential surface of the slinger in a straight line radially outward to the inner circumferential surface of the balancing ring. In this way, receptacles for the balancing weights are formed between the stiffening ribs.
  • a receiving area is defined between the slinger and the balancing ring, which area increases in the axial direction by increasing a radial distance between the slinger and the balancing ring.
  • this increases the installation space made available for mounting the balancing weights on the free axial edge of the slinger.
  • this prevents the fan wheel from being destroyed in the event of ice formation which occurs in certain applications, since the ice can expand.
  • a variant is favorable in which the entire fan wheel is formed in one piece.
  • the advantage of this is that the fan wheel can be manufactured in one manufacturing process, for example injection molding, and further complex assembly steps of the balancing ring on the slinger are dispensed with.
  • a one-piece fan wheel has high strength.
  • a wall thickness Tw of the balancing ring and a wall thickness Ts of the centrifugal ring are designed in a ratio that 0.3 Tw / Ts 3.0, in particular 0.5 Tw / Ts 2.0.
  • An embodiment variant is advantageous in which two balancing rings axially spaced from one another are provided on the slinger. Through the two Balancing rings, the strength of the slinger is greatly improved and thus has the advantages already described above. In addition, two positions for balancing are provided along the axis of rotation.
  • an axial fan or diagonal fan with a fan wheel with one of the above features is provided.
  • FIG 1 is a perspective view of a fan wheel 1 of a diagonal fan with two balancing rings 5, 5 '.
  • the fan wheel 1 has a hub 2 and a plurality of impeller blades 3 which extend radially outward from the hub 2 and the radially outer end of which is enclosed by a rotating centrifugal ring 4.
  • the balancing weights 14 are, for example, balancing clips which are attached to the corresponding free axial edge 6, 6 'of the balancing rings 5, 5' by being pushed onto the free axial edge 6.
  • the two balancing rings 5, 5 ' enclose the slinger 4 completely circumferentially and are arranged axially spaced from one another on the outer jacket surface 7 of the slinger 4. Furthermore, one of the balancing rings 5 'extends from an exhaust-side axial edge 9 of the centrifugal ring 4 in the direction of a suction side 10 of the fan wheel 1.
  • the other balancing ring 5 is axially spaced from an suction-side axial edge 8 of the centrifugal ring 4 and also extends in the direction of the suction side 10.
  • the balancing rings 5, 5 ' are arranged on the slinger 4 in such a way that a receiving area 12 is defined between the slinger 4 and the balancing rings 5, 5', which is created by increasing a radial distance between the slinger 4 and the balancing rings 5, 5 'enlarged in the axial direction.
  • radial stiffening ribs 11 are provided between an outer circumferential surface 7 of the throwing ring 4 and an inner circumferential surface of the balancing rings 5, 5 ', which are evenly spaced over the entire circumference of the throwing ring 4 on the outer circumferential surface 7.
  • the stiffening ribs 11 have a longitudinal extension parallel to the axis of rotation RA and run in a straight line from the outer circumferential surface 7 of the slinger 4 radially outward to the inner circumferential surface of the respective balancing ring 5, 5 '.
  • the receiving area 12 is divided by means of the stiffening ribs 11 into a large number of corresponding individual areas, each of which is dimensioned to receive a balancing weight 14.
  • the fan wheel is stiffened accordingly 1 through the stiffening ribs 11 in the area in which the balancing weights 14 are arranged.
  • Alternative designs include stiffening ribs 11 running at an angle to the radial extension.
  • Figure 2 shows a sectional view of the in Figure 1 described fan wheel 1 of a diagonal fan.
  • the diameter of the fan wheel 1 increases convexly from an intake side 10 in the direction of the axial edge 9 on the exhaust side.
  • the outer circumferential surface of the hub 2 runs concavely from the intake side 10 in the direction of the exhaust side.
  • the two balancing rings 5, 5 ' are integrally formed on the slinger 4.
  • the balancing rings 5, 5 ′ protrude from the radial outer circumferential surface 7 of the slinger 4 and are axially connected to the outer circumferential surface 7 on one side.
  • the entire fan wheel 1 is formed in one piece.
  • the outlet-side axial edge 9 of the thrower ring 4 is designed to be turned over in the axial direction and produces a turned-over section which forms a balancing ring 5 '.
  • the other balancing ring 5 is arranged axially spaced apart from an intake-side axial edge 8 of the slinger 4 by an axial distance A and also extends in the direction of an intake side 10 of the fan wheel 1 the corresponding extension in the direction of the suction side 10 is determined between the slinger 4 and the balancing rings 5, 5 'of the receiving area 12.
  • the wall thickness Ts is constant.
  • the impeller blades 3 extend curved on the centrifugal ring 4 to the axial edge 9 on the exhaust side, and the impeller blades 3 extend curved over the entire outer circumferential surface on the hub 2. Furthermore, in Figure 2 shown that the one balancing ring 5 is arranged on the slinger 4 in an axial plane of an axial end section 13 of the impeller blades 3.
  • the wall thickness Tw is constant.
  • FIG 3 is a sectional view of a diagonal fan 100 with a fan wheel 1 with two balancing rings 5, 5 'shown, which corresponds to that in the Figures 1 and 2 described fan wheel 1 is formed.
  • Both of the balancing rings 5 are arranged in an axial plane so as to overlap with respect to the impeller blades 3.
  • the housing of the diagonal fan 100 forms a concave running inlet nozzle on the suction side, through which an air flow of the diagonal fan is sucked in and which extends to the centrifugal ring 4 in an overlapping manner in an axial plane. In this way, a nozzle gap DS is formed between the inlet nozzle and the slinger 4.
  • the diagonal fan 100 also has a guide device for a uniform outlet flow with a multiplicity of impeller blades distributed in the circumferential direction, which connects from the suction side 10 to the fan wheel 1 or the hub 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilatorrad eines Axial- oder Diagonalventilators mit einer Nabe und einer Vielzahl in einem um eine Rotationsachse des Ventilatorrads des Ventilatorrads angeordneten Laufradschaufeln, die sich von der Nabe nach radial außen erstrecken und deren radial äußeres Ende von einem umlaufenden Schleuderring umschlossen ist, wobei an dem Schleuderring mindestens ein den Schleuderring umlaufender Wuchtring vorgesehen ist, der mit einer freien Axialkante zur befestigenden Anordnung von mindestens einem Wuchtgewicht ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventilatorrad eines Axial- oder Diagonalventilators mit verbesserten Wuchteigenschaften.
  • Aufgrund hoher Drehzahlen oder großen Laufraddurchmessern muss das Ventilatorrad eines Axial- oder Diagonalventilators zur Geräuschreduzierung und zur Erhöhung der Lebensdauer der eingebauten Lager ausgewuchtet werden. Dies erfolgt üblicherweise mittels Einsetzen von Wuchtgewichten in entsprechende Taschen oder durch Anbringen von Wuchtelementen. In der Praxis werden die fertig geformten Ventilatorräder beispielsweise mittels Wuchtklammern oder Wuchtclips ausgewuchtet. Diese Wuchtelemente können in dafür vorgesehene Wuchttaschen am Ventilatorrad eingebracht werden.
  • Die DE 10 2006 057087 B3 offenbart ein Laufrad für ein Gebläse, das eine Nabe zur Verbindung des Laufrades mit dem Rotor eines Antriebsmotors sowie Lüfterschaufeln, die an der Nabe angeordnet sind, umfasst. Ferner sind Taschen zum Einsetzen von Wuchtgewichten außerhalb des Strömungspfades des Laufrades vorgesehen, wobei diese Taschen insbesondere an der Nabe des Laufrades angeordnet sind.
  • In der DE 10 2011 000208 A1 ein Laufrad für ein Gebläse mit einer Nabe zur Verbindung des Laufrades mit einem Antriebsmotor und Lüfterschaufeln offenbart, die sich von der Nabe nach radial außen erstrecken. Darüber hinaus sind Taschen zum Einsetzen von Wuchtgewichten wenigstens teilweise in den Lüfterschaufeln angeordnet. Durch die Anordnung der Taschen in den Lüfterschaufeln bleibt die äußere Geometrie des Ventilatorrads erhalten. Die Taschen für die Wuchtgewichte werden in den Lüfterschaufeln versenkt, so dass sie in dem Tragring münden, an dem die Lüfterschaufeln angebracht sind. Eine Anordnung der Wuchtelemente in den Lüfterschaufeln ist jedoch in der Umsetzung sehr aufwändig.
  • Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass die Wuchtelemente in dem luftdurchströmten Bereich, beispielsweise direkt auf dem Schleuderring im Düsenspalt des Gebläses oder in seiner unmittelbaren Nähe angeordnet werden. Dadurch können sowohl durch die Wuchtelemente selbst als auch durch leere Wuchttaschen störende Strömungsgeräusche erzeugt werden. Ferner wird eine Verformung des Schleuderrings durch Fliehkräfte begünstigt. Nachteilig an Wuchttaschen bei Radialrädern ist, dass die Wuchtelemente nicht ausschließlich von einer Seite aus steckbar sind.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilatorrad eines Axial- oder Diagonalventilators mit einem umlaufenden Schleuderring bereitzustellen, bei dem die Unwucht mit Wuchtgewichten ohne einer negativen Beeinflussung der Akustik sowie der Festigkeit ausgeglichen ist und die Wuchtgewichte von einer Seite aus montierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird ein Ventilatorrad eines Axial- oder Diagonalventilators mit einer Nabe und einer Vielzahl von um eine Rotationsachse des Ventilatorrads angeordneten Laufradschaufeln vorgeschlagen, die sich von der Nabe nach radial außen erstrecken und deren radial äußeres Ende von einem umlaufenden Schleuderring umschlossen ist. An dem Schleuderring ist mindestens ein den Schleuderring umlaufender Wuchtring vorgesehen, der mit einer freien Axialkante zur befestigenden Anordnung von mindestens einem Wuchtgewicht ausgebildet ist.
  • Vorteilhaft an dem den Schleuderring umlaufenden Wuchtring ist, dass die Wuchtgewichte nicht in einem Düsenspalt zwischen einer Einlaufdüse des Axial- oder Diagonalventilators und dem Schleuderring angeordnet sind. Weder der Wuchtring noch die Wuchtgewichte tangieren den Strömungspfad des durch das Ventilatorrad erzeugten Luftstroms, sodass eine negative Beeinflussung der Akustik oder der Luftströmung vermieden ist. Ferner wird durch den mindestens einen Wuchtring die Festigkeit des Schleuderrings verbessert, wodurch die Beanspruchbarkeit aufgrund mechanischer Belastungen gesteigert ist, bevor es zu einem Bauteilversagen kommt. Da sich der Schleuderring zudem durch die erhöhte Festigkeit im Betrieb nicht wesentlich verformt, wird eine negative Beeinflussung der Akustik und der Effizienz des Axial- oder Diagonalventilators so gering wie möglich gehalten.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wuchtring den Schleuderring vollständig umlaufend umschließt. Dabei ist günstig, dass ein vollständig umlaufender Wuchtring die Steifigkeit des Ventilatorrads weiter verbessert ist. Darüber hinaus sind die Wuchtgewichte in jeder Winkelposition des Wuchtrings an diesem anordenbar.
  • In einer alternativen Ausführung des Ventilatorrads ist ferner vorgesehen, dass der mindestens eine Wuchtring einstückig an dem Schleuderring ausgebildet ist. Dadurch ist die Steifigkeit des Ventilatorrads verbessert und der Herstellungs- bzw. Montageaufwand reduziert.
  • Vorzugsweise ist das Ventilatorrad derart ausgebildet, dass der mindestens eine Wuchtring ausgehend von einer radialen Außenmantelfläche des Schleuderrings hervorsteht und axial einseitig an der Außenmantelfläche angebunden ist. Auf diese Weise ist die freie Axialkante zur befestigenden Anordnung von dem mindestens einen Wuchtgewicht ausgebildet. Durch die Anbindung des Wuchtrings an der radialen Außenmantelfläche des Schleuderrings rotiert der Wuchtring mit dem Schleuderring um die Rotationsachse und kann die resultierende Unwucht zusammen mit dem mindestens einen Wuchtgewicht ausgleichen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des vorliegenden Ventilatorrads ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wuchtring gegenüber einer ansaugseitigen Axialkante des Schleuderrings durch einen Axialabstand axial beabstandet angeordnet ist. Dadurch sind weder der mindestens eine Wuchtring noch das mindestens eine daran angeordnete Wuchtgewicht im Bereich des Strömungspfads des durch das Ventilatorrad erzeugten Luftstroms angeordnet, wodurch eine negative Beeinflussung der Akustik oder der Luftströmung minimiert ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Axialabstand A zwischen der ansaugseitigen Axialkante des Schleuderrings und der freien Axialkante des mindestens einen Wuchtrings in einem Verhältnis zu einer Wandstärke Ts des Schleuderrings ausgebildet ist, dass gilt 1≤A/Ts≤20, vorzugsweise 2≤A/Ts≤10. Der auf diese Weise definierte Bereich für den Axialabstand ist hinsichtlich der Beeinflussung der Akustik oder der Luftströmung ausreichend groß dimensioniert, dass negative Auswirkungen reduziert sind. Ferner ist durch eine von der freien Axialkante beabstandete Anordnung die Festigkeit erhöht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine Wuchtring sich ausgehend von einer ausblasseitigen Axialkante des Schleuderrings in Richtung einer Ansaugseite des Ventilatorrads erstreckt. Vorteilhaft daran ist, dass die freie Axialkante des Wuchtrings zur befestigenden Anordnung des mindestens einen Wuchtgewichts in axialer Richtung immer zur Ansaugseite weist, sodass ein Wuchtgewicht immer von dieser gut zugänglichen Seite aus montierbar ist. Ferner können sich die Wuchtgewichte, bedingt durch die eine Montagerichtung und der Ausrichtung des Ventilatorrads, nicht durch Fliehkräfte von dem Wuchtring lösen.
  • Darüber hinaus ist eine Ausführung günstig, bei der die ausblasseitige Axialkante des Schleuderrings in Axialrichtung umgeschlagen ausgebildet ist und dabei einen umgeschlagenen Abschnitt erzeugt, der den mindestens einen Wuchtring bildet. Die Anordnung des Wuchtrings an der ausblasseitigen Axialkante des Schleuderrings ist günstig, da an dieser Position die Luftströmung durch das Ventilatorrad nicht von Wuchtring beeinflusst wird, was sich günstig auf die Akustik auswirkt. Ferner bildet die ausblasseitige Axialkante des Schleuderrings eine Extremstelle des Ventilatorrads. Ein Ausgleichen der aus der Unwucht resultierenden Kräfte an dieser Position ist mithin besonders günstig.
  • In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der mindestens eine Wuchtring in einer Axialebene überlappend zu den Laufradschaufeln angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Wuchtring an dem Schleuderring in einer Axialebene eines axialen Endabschnitts der Laufradschaufeln angeordnet. Dadurch ist ein Wuchtring immer im Bereich der Anbindungsposition der Laufradschaufeln an den Schleuderring positioniert. Aufgrund der Anbindung der Laufradschaufeln in diesem Bereich, sind dort die aus der Unwucht resultierenden Kräfte auf das Ventilatorrad maximal. Deshalb ist es für einen Ausgleich der Unwucht besonders günstig in diesem Bereich der Laufradschaufeln den mindestens einen Wuchtring anzuordnen, um darin Wuchtgewichte positionieren zu können.
  • Das erfindungsgemäße Ventilatorrad ist in einer Ausführungsvariante ausgebildet, dass zwischen einer Außenmantelfläche des Schleuderrings und einer Innenmantelfläche des mindestens einen Wuchtrings radiale Versteifungsrippen angeordnet sind. Vorteilhaft daran ist, dass die Festigkeit des Wuchtrings und des Schleuderrings verbessert ist. Dies verbessert den Bauteilschutz und trägt dazu bei, dass sich der Schleuderring im Betrieb nicht wesentlich verformt, wodurch einer negativen Beeinflussung der Akustik und der Effizienz des Ventilators entgegengewirkt wird. Ferner ist eine Vielzahl von Rippen günstig, die in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die Versteifungsrippen eine zur Rotationsachse parallele Längserstreckung auf und verlaufen von der Außenmantelfläche des Schleuderrings geradlinig nach radial Außen zu der Innenmantelfläche des Wuchtrings. Auf diese Weise sind zwischen den Versteifungsrippen Aufnahmen für die Wuchtgewichte ausgebildet.
  • Weiter vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Schleuderring und dem Wuchtring ein Aufnahmebereich bestimmt ist, der sich durch eine Vergrößerung eines Radialabstands zwischen dem Schleuderring und dem Wuchtring in Axialrichtung vergrößert. Auf der einen Seite wird dadurch der für die Montage der Wuchtgewichte an die freie Axialkante des Schleuderrings bereitgestellte Bauraum vergrößert. Andererseits wird dadurch verhindert, dass bei einer in gewissen Anwendungsfällen auftretenden Eisbildung das Ventilatorrad nicht zerstört wird, da sich das Eis ausdehnen kann.
  • Darüber hinaus ist eine Ausführungsvariante günstig, bei der das gesamte Ventilatorrad einstückig ausgebildet ist. Vorteilhaft daran ist, dass das Ventilatorrad in einem Herstellungsprozess, beispielsweise dem Spritzgießen, herstellbar ist und weitere aufwändige Montageschritte des Wuchtrings auf den Schleuderring entfallen. Außerdem weist ein einstückiges Ventilatorrad eine hohe Festigkeit auf.
  • In einer Weiterbildung des Ventilatorrads ist ferner vorgesehen, dass eine Wandstärke Tw des Wuchtrings und eine Wandstärke Ts des Schleuderrings in einem Verhältnis ausgebildet sind, dass gilt 0,3≤Tw/Ts≤3,0, insbesondere 0,5≤Tw/Ts≤2,0. Nachdem im Schleuderring annähernd konstante Wandstärken realisiert sind, ist der Spritzgussprozess verbessert und ferner den Verzugsverhalten des Schleuderrings optimiert.
  • Vorteilhaft ist eine Ausführungsvariante, bei der an dem Schleuderring zwei axial zueinander beabstandete Wuchtringe vorgesehen sind. Durch die beiden Wuchtringe ist die Festigkeit des Schleuderrings stark verbessert und weist dadurch bereits vorstehend beschriebene Vorteile auf. Darüber hinaus sind entlang der Rotationsachse zwei Positionen zum Auswuchten zur Verfügung gestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist ein Axialventilator oder Diagonalventilator mit einem Ventilatorrad mit einem der vorstehenden Merkmale vorgesehen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines Ventilatorrads eines Diagonalventilators mit zwei Wuchtringen,
    Fig. 2
    eine Schnittansicht eines Ventilatorrads eines Diagonalventilators mit zwei Wuchtringen und
    Fig. 3
    eine Schnittansicht eines Axialventilators mit einem Diagonalventilators mit zwei Wuchtringen.
  • In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventilatorrads 1 eines Diagonalventilators mit zwei Wuchtringen 5, 5' dargestellt. Das Ventilatorrad 1 weist eine Nabe 2 und eine Vielzahl von Laufradschaufeln 3 auf, die sich von der Nabe 2 nach radial außen erstrecken und deren radial äußeres Ende von einem umlaufenden Schleuderring 4 umschlossen ist.
  • An einer Außenmantelfläche 7 des Schleuderrings 4 sind zwei vollständig umlaufende Wuchtringe 5, 5' vorgesehen, die jeweils eine freie Axialkante 6, 6' zur befestigenden Anordnung von Wuchtgewichten 14 ausgebildet. Die Wuchtgewichte 14 sind z.B. Wuchtklammern, die an der entsprechenden freien Axialkante 6, 6' der Wuchtringe 5, 5' durch Aufstecken auf die freie Axialkante 6 befestigt sind.
  • Die beiden Wuchtringe 5, 5' umschließen den Schleuderring 4 vollständig umlaufend und sind an der Außenmantelfläche 7 des Schleuderrings 4 axial zueinander beabstandet angeordnet. Ferner erstreckt sich einer der Wuchtringe 5' ausgehend von einer ausblasseitigen Axialkante 9 des Schleuderrings 4 in Richtung einer Ansaugseite 10 des Ventilatorrads 1. Der andere Wuchtring 5 ist gegenüber einer ansaugseitigen Axialkante 8 des Schleuderrings 4 axial beabstandet angeordnet und erstreckt sich ebenfalls in Richtung der Ansaugseite 10.
  • Ferner sind die Wuchtringe 5, 5' derart an dem Schleuderring 4 angeordnet, dass zwischen dem Schleuderring 4 und den Wuchtringen 5, 5' ein Aufnahmebereich 12 bestimmt ist, der sich durch eine Vergrößerung eines Radialabstands zwischen dem Schleuderring 4 und den Wuchtringen 5, 5' in Axialrichtung vergrößert. Außerdem sind zwischen einer Außenmantelfläche 7 des Schleuderrings 4 und einer Innenmantelfläche der Wuchtringe 5, 5' radiale Versteifungsrippen 11 vorgesehen, die über den gesamten Umfang des Schleuderrings 4 an der Außenmantelfläche 7 gleichmäßig beabstandet angeordnet sind. Die Versteifungsrippen 11 weisen eine zur Rotationsachse RA parallele Längserstreckung auf und verlaufen von der Außenmantelfläche 7 des Schleuderrings 4 geradlinig nach radial außen zu der Innenmantelfläche des jeweiligen Wuchtrings 5, 5'. Auf diese Weise ist der Aufnahmebereich 12 mittels der Versteifungsrippen 11 in eine Vielzahl von korrespondierenden Einzelbereichen aufgeteilt, die jeweils zur Aufnahme eines Wuchtgewichts 14 dimensioniert sind. Dementsprechend erfolgt die Versteifung des Ventilatorrads 1 durch die Versteifungsrippen 11 in dem Bereich, in dem die Wuchtgewichte 14 angeordnet sind. Alternative Ausführungen umfassen zur Radialerstreckung gewinkelt verlaufende Versteifungsrippen 11.
  • Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des in Figur 1 beschriebenen Ventilatorrads 1 eines Diagonalventilators. Der Durchmesser des Ventilatorrads 1 vergrößert sich ausgehend von einer Ansaugseite 10 konvex in Richtung der ausblasseitigen Axialkante 9. Die Außenmantelfläche der Nabe 2 verläuft von der Ansaugseite 10 konkav in Richtung Ausblasseite. Ferner offenbart Figur 2, dass die beiden Wuchtringe 5, 5' einstückig an dem Schleuderring 4 ausgebildet sind. Außerdem stehen die Wuchtringe 5, 5' ausgehend von der radialen Außenmantelfläche 7 des Schleuderrings 4 hervor und sind axial einseitig an der Außenmantelfläche 7 angebunden. Das gesamte Ventilatorrad 1 ist einstückig ausgebildet.
  • Die ausblasseitige Axialkante 9 des Schleuderrings 4 ist in Axialrichtung umgeschlagen ausgebildet und erzeugt einen umgeschlagenen Abschnitt, der einen Wuchtring 5' bildet. Ferner ist der andere Wuchtring 5 gegenüber einer ansaugseitigen Axialkante 8 des Schleuderrings 4 durch einen Axialabstand A axial beabstandet angeordnet und erstreckt sich ebenfalls in Richtung einer Ansaugseite 10 des Ventilatorrads 1. Durch die axial einseitige Anbindung der Wuchtringe 5, 5' an der Außenmantelfläche 7 und die entsprechende Erstreckung in Richtung der Ansaugseite 10 ist zwischen dem Schleuderring 4 und den Wuchtringen 5, 5' der Aufnahmebereich 12 bestimmt. Der Axialabstand A zwischen der ansaugseitigen Axialkante 8 des Schleuderrings 4 und der freien Axialkante 6 des einen Wuchtrings 5 sind in einem Verhältnis im Bereich von 2≤A/Ts≤10 zu einer Wandstärke Ts des Schleuderrings 4 ausgebildet, in der gezeigten Ausführung ist A/Ts = 5,5. Die Wandstärke Ts ist konstant.
  • Ausgehend von dem axialen Endabschnitt 13 erstrecken sich die Laufradschaufeln 3 an dem Schleuderring 4 gekrümmt zu der ausblasseitigen Axialkante 9 und an der Nabe 2 verlaufen die Laufradschaufeln 3 gekrümmt über die gesamte Außenmantelfläche. Desweiteren ist in Figur 2 dargestellt, dass der eine Wuchtring 5 an dem Schleuderring 4 in einer Axialebene eines axialen Endabschnitts 13 der Laufradschaufeln 3 angeordnet ist. Eine Wandstärke Tw der Wuchtringe 5, 5' und eine Wandstärke Ts des Schleuderrings 4 sind in einem Verhältnis in einem Bereich von 0,5≤Tw/Ts≤2,0 ausgebildet, bei der gezeigten Ausführung beträgt Tw/Ts = 0,8. Die Wandstärke Tw ist konstant.
  • In Figur 3 ist eine Schnittansicht eines Diagonalventilators 100 mit einem Ventilatorrad 1 mit zwei Wuchtringen 5, 5' dargestellt, das entsprechend dem in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Ventilatorrad 1 ausgebildet ist. Beide der Wuchtringe 5 sind in einer Axialebene überlappend zu den Laufradschaufeln 3 angeordnet. Das Gehäuse des Diagonalventilators 100 bildet ansaugseitig eine konkav verlaufende Einlaufdüse aus, durch welche eine Luftströmung des Diagonalventilators angesaugt wird und die sich zu dem Schleuderring 4 in einer Axialebene überlappend erstreckt. Auf diese Weise ist zwischen der Einlaufdüse und dem Schleuderring 4 ein Düsenspalt DS ausgebildet. Der Diagonalventilator 100 weist außerdem eine Nachleiteinrichtung für eine gleichmäßige Auslassströmung mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Laufradschaufeln auf, die sich von der Ansaugseite 10 aus an das Ventilatorrad 1 bzw. die Nabe 2 anschließt.

Claims (15)

  1. Ventilatorrad (1) eines Axial- oder Diagonalventilators mit einer Nabe (2) und einer Vielzahl von um eine Rotationsachse (RA) des Ventilatorrads (1) angeordneten Laufradschaufeln (3), die sich von der Nabe (2) nach radial außen erstrecken und deren radial äußeres Ende von einem umlaufenden Schleuderring (4) umschlossen ist, wobei an dem Schleuderring (4) mindestens ein den Schleuderring (4) umlaufender Wuchtring (5, 5') vorgesehen ist, der mit einer freien Axialkante (6) zur befestigenden Anordnung von mindestens einem Wuchtgewicht (14) ausgebildet ist.
  2. Ventilatorrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5, 5') den Schleuderring (4) vollständig umlaufend umschließt.
  3. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5, 5') einstückig an dem Schleuderring (4) ausgebildet ist.
  4. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5, 5') ausgehend von einer radialen Außenmantelfläche (7) des Schleuderrings (4) hervorsteht und axial einseitig an der Außenmantelfläche (7) angebunden ist.
  5. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5, 5') gegenüber einer ansaugseitigen Axialkante (8) des Schleuderrings (4) durch einen Axialabstand (A) axial beabstandet angeordnet ist.
  6. Ventilatorrad nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialabstand A zwischen der ansaugseitigen Axialkante (8) des Schleuderrings (4) und der freien Axialkante des mindestens einen Wuchtrings (5) in einem Verhältnis zu einer Wandstärke Ts des Schleuderrings (4) ausgebildet ist, dass gilt 1≤A/Ts≤20, insbesondere 2≤A/Ts≤10.
  7. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5') sich ausgehend von einer ausblasseitigen Axialkante (9) des Schleuderrings (4) in Richtung einer Ansaugseite (10) des Ventilatorrads (1) erstreckt.
  8. Ventilatorrad nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ausblasseitige Axialkante (9) des Schleuderrings (4) in Axialrichtung umgeschlagen ausgebildet ist und dabei einen umgeschlagenen Abschnitt erzeugt, der den mindestens einen Wuchtring (5') bildet.
  9. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5, 5') in einer Axialebene überlappend zu den Laufradschaufeln (3) angeordnet ist.
  10. Ventilatorrad nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wuchtring (5) an dem Schleuderring (4) in einer Axialebene eines axialen Endabschnitts (13) der Laufradschaufeln (3) angeordnet ist.
  11. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Außenmantelfläche (7) des Schleuderrings (4) und einer Innenmantelfläche des mindestens einen Wuchtrings (5, 5') radiale Versteifungsrippen (11) angeordnet sind.
  12. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schleuderring (4) und dem Wuchtring (5, 5') ein Aufnahmebereich (12) bestimmt ist, der sich durch eine Vergrößerung eines Radialabstands zwischen dem Schleuderring (4) und dem Wuchtring (5, 5') in Axialrichtung vergrößert.
  13. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einstückig ausgebildet ist.
  14. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke Tw des Wuchtrings (5, 5') und eine Wandstärke Ts des Schleuderrings (4) in einem Verhältnis ausgebildet sind, dass gilt 0,3≤Tw/Ts≤3,0, insbesondere 0,5≤Tw/Ts≤2,0.
  15. Ventilatorrad nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schleuderring (4) zwei axial zueinander beabstandete Wuchtringe (5, 5') vorgesehen sind.
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