JP2023529245A - ファンホイール - Google Patents

Abstract

本発明は、ファンブレードを有するファンホイールに関し、ここでファンブレードは、ギヤ接続を介して駆動式ハブの調節リングに接続され、かつハブにおいてそれ自体のブレード軸を中心として回転自在であり、および、ファンブレードのブレード角の調節は、ファンホイールの駆動部から出発して互いに重ねられたかたちで作動する調節リングへの駆動接続部を介し、前記調節リングは、いくつかの実施形態で、ブレード角を調節および／または感知する回転自在に接続された装置を設けられ、前記装置はハブに係合しているか、または係合していない。【選択図】図４

Description

ファンホイールのハブから放射状に延在するファンブレードを備えたファンホイールは、当該技術分野において知られている。それらは、主に、気流を生成することによって熱交換器の表面を冷却し、および清潔にするために、使用される。

ファンホイールの動作方向の反転によって気流を逆向きにすることができる構成があるが、また、放射状のファンブレードがファンホイールのハブにおいて回転自在に支持され、それにより対向方向の気流を生成する位置に放射状のファンブレードを旋回することができる構成もある。気流の反転がファンホイールの走行方向を反転することによって提供される場合、このことは、駆動部の駆動方向、例えば、電気駆動モーターの回転運動の方向を反転することによって、または、駆動モーターとファンホイールとの間に逆転ギヤ駆動装置を挿入することによって、提供される。

さらに、ファンのハブにおいて回転自在に支持される放射状のファンブレードを備えたファンホイールは、ファンブレードの角度を変えることによって、気流の大きさと流れの方向を制御する可能性を提供し、各駆動モーターの入力電力および／または回転数の変化とは無関係に、発生する気流の強さおよび／または方向を、流れの方向が反転するまで制御することができる。例えば、熱交換器表面上の気流は、送気流から吸気流まで変更され得る。

しかしながら、これらの可能性は、特に、ファンホイールのハブに回転自在に支持される放射状のファンブレードを備えたファンホイールに関して、ファンブレードの角度を対向方向まで調節するには、ファンブレードが対向する端点の間で抑制されることなく回転できるよう、ファンブレード間に一定の距離が必要であるという点で、制約を受ける。また、ファンブレード軸を中心とするファンブレードの調節は、駆動ピニオンを介してファンブレードのフットピンをアングル駆動する形の駆動装置によって提供され、前記フットピンは、ファンブレードの数に応じて大きな直径を有するギヤリングとの係合にあることも、考慮する必要がある。

このことは、小さな直径のピニオンと大きな直径のギヤリングとの間で大きなトランスミッション比をもたらし、結果として、ファンブレードの角度を調節するために利用可能な短時間内にギヤリングがファンブレード角度を調節するために、大きな駆動力を必要とする。

ドイツ特許出願ＤＥ１０２０１８１０６４５４ Ａ１は、中央駆動部に対して回転自在な同軸ハブを用いて対向方向に駆動し、および停止位置間の一定範囲にわたって調節可能である、ファンホイールの設計を開示する。ハブには、その円周にて、放射状のファンブレードが設けられ、当該ファンブレードは、ファンブレードの角度位置を調節するためのギヤ装置によって停止位置間で回転自在であるように、前記ハブにおいて支持される。ギヤ装置は、ピニオンを含み、当該ピニオンは、ファンブレードの回転軸と同軸でファンブレードに載置され、および、ハブ駆動部と同軸の駆動ギヤ構造と係合し、その結果、アングルドライブを形成する。しかし、このことは、駆動ギヤ構造の、それぞれのファンブレード・ピニオンに対する大きなトランスミッション比を結果的にもたらし、つまり、駆動ギヤ構造の、停止位置によって範囲を定められた、ハブに対する回転範囲内でのトランスミッションは、速くなる傾向にある。このことから、結果的に、対向する気流方向の間で、特にファンホイールの回転軸に垂直に延在するファンブレードの遷移平面における調節と加速の力が、相応に大きなものになる。

結果として生じる高い調節と加速の力は、相対的に高い構成要素負荷を生じさせ、特に、対向する送気方向への遷移のためにファンブレードを調節する時間をできるだけ短くするために、トランスミッション支持要素に高強度の構造を必要とする。

本発明は、ファンホイールのファンブレードを１つの流れ方向の位置から反対の流れ方向の位置へとより有利な動作条件で反転させ、それにより、短い反転時間を達成し、および、トランスミッション支持構造の構成要素に対する応力を低減させることを目的とする。

本発明によると、回転停止位置間で角度が制限された駆動部に対するハブの回転自在性に対して、重ねられ、およびそれゆえ並列的な、角度が制限されない回転自在性が、ハブと駆動部との間にある。このように、駆動部とハブとの対向方向の回転運動は、ハブに対して角度的に制限された駆動部の停止位置と、駆動部に対して角度的に無制限で連続的なアングル状の支持部とを伴って、実現され得る。このことは、特に、駆動部と、ファンブレードを運ぶハブと、ファンブレード軸を中心として回転自在なファンブレードとの接続において、中間のトランスミッション比を提供する遊星駆動部を介して達成される。そのような配置により、ファンブレードと駆動部との接続部、および駆動部とハブとの接続部のそれぞれの駆動要素は、比較的低い費用で製造されるように設計され得る。

本発明によると、特定の実施形態では、ハブから放射状に延在し、およびハブによって回転自在に支持されるファンブレードを提供することは、中心ハブを介した中心支持部を備えた駆動式ファンホイールが、調節リングを介してファンブレードを角度調節するために好都合であり、ここで前記調節リングは、ファンホイールの回転の中心軸と同軸であり、かつファンブレードの脚端部に沿って延在する。この調節リングは、重ねられた駆動構造を介してファンブレードに接続され、ここで第１の駆動構造は、停止位置によって限界が定められた、ハブに対するある角度範囲内で、ファンブレードの角度位置をファンホイール駆動部から独立して制御するためのものであり、および、ファン駆動構造の停止位置によって限界が定められた調節範囲内の第２の駆動構造は、無制限の回転を可能にするためのものである。

本発明に関して、特に、ハブに統合された遊星駆動部の形で、駆動支持部と駆動接続部に制限のない回転角度を持たせること、および、ひいてはハブに中央開口部を持たせることは、ファンホイールのためのサポートピンを収容するために、好都合でもある。そのようなサポートピンは、ファンホイールを駆動するための駆動ユニットの軸の延長の形で適切に延在し、それにより、駆動ユニットの支持的接続ための、およびファンホイールへのサポートピンへの接続のための、よい条件が確立される。

本発明およびその特定の特徴は、以下で、添付の図面を参照して、より詳細に述べられる。

駆動部によって中央で支持され、および駆動部に接続される、ファンホイールの正面図であり、ここでファンホイールは、ファンブレードを含み、ファンブレードは、ハブから放射状に延在し、およびハブにおいてブレード軸を中心として回転自在に支持される。 図１の線Ａ－Ａに沿って取得されるファンホイールの軸断面図である。 図２の線Ｂ－Ｂに沿って取得されるファンホイールの断面図であり、ハブ領域を示す。 図２の線Ｂ－Ｂに沿って取得される拡大断面図であり、ハブを駆動するための駆動接続部を備えたハブ領域、およびファンブレード角度の調節のためにハブにおいて相対的に支持されるファンブレードを示す。

図面では、ファンホイールは、数字（１）によって指示される。それは、ファンホイール（１）の回転軸（３）を中心として回転自在である中央ハブ（４）において支持された、放射状のファンブレード（２）を有する。ファンホイール（１）は、回転軸（３）を中心として、ガイドピン（６）により回転自在に支持される。ガイドピン（６）は、ファンホイール（１）の駆動ユニット（８）、特に駆動シャフトなどへの、フランジ接続部（７）の部分を形成する。

特に図４の拡大表示に見られるように、ハブ（４）は、軸受リング（９）を介してガイドピン（６）の上で回転自在に支持される、中央の調節リング（１０）を収容し、および、ファンブレード（２）は、ファンブレードの脚端部（１１）にて形成されたトランスミッション構造（１２）を介して、それらの脚端部（１１）にて円錐形のピニオン（１３）によってハブ（４）と係合しており、前記ピニオン（１３）は、調節リング（１０）の側面において環状ギヤリング（１４）と係合している。このことは、ピニオンとのプレートギヤ係合を含む、アングルドライブを形成する。

ファンホイール（１）の、ハブ（４）を介して駆動ユニット（８）まで延在する駆動接続部は、ファンホイール（１）の回転に対して、および、ハブに支持されたファンブレード（２）の、ファンホイール（１）の特定の角度位置に対する、ブレード軸（５）を中心とする角度位置に対して、重ねられたかたちで作動する２つの駆動経路によって形成される。これらの駆動経路のうち第１のものは、停止位置によって設定された制限内の所定の角度にわたり駆動部によって駆動されるファンホイール（１）の回転動作のために提供され、および、第２の重ねられた経路は、駆動ユニット（８）に対するファンホイール（１）の停止位置範囲内のファンホイール（１）の角度位置に対して作動し、ファンブレード軸（５）を中心とするファンブレード（２）のそれぞれの角度位置を決定する。このように、ファンブレード（２）の角度位置は、第２の駆動経路が第１の駆動経路に重なることによって設定される。

このことは、ファンブレード（２）の脚端部を収容するハブ（４）の放射状の外側領域の角度位置が、調節リング（１０）に対して範囲を定められる設計によって達成され、つまり、調節範囲は、停止位置によって限界が定められ、ここでホイールリング（１０）は環状のガイドトラック（１５）を有し、位置が固定された停止ボルト（１６）が環状のガイドトラック（１５）の中へと延在して、調節範囲をガイドトラックの長さに制限する。

そのような、または異なる種類の第１の駆動経路と並列で、第１駆動経路の自由作動範囲内で、駆動ユニット（８）に対する調節リング（１０）の回転支持部を形成する第２の駆動経路（１７）がある。この回転支持部は、制御リング（１０）の調節範囲を介して駆動ユニット（８）まで延在する駆動接続部の形をとり、調節可動性が制限されない。本発明によると、遊星キャリア（１９）は、例えば、六角形の部材などの非円構造（２４）によって、回転のための駆動部と接続され、および遊星ギヤ（２１）を支持するためにベアリングピン（２０）を備える。遊星ギヤ（２１）は、フランジ接続部（７）および従って駆動ユニット（８）にも接続されて共に回転する太陽ホイール（２２）と、これもまた非円構造を介して、係合されている。遊星キャリア（１９）のまわりに延在する中空ホイール（２３）は、ハブ（４）上で支持され、それとともに回転する。このように、調節リング（１０）は、遊星駆動部（１８）を介して、ハブ（４）の、停止位置で定められた調節リング（１０）に対する回転自在性の範囲内で、ファンブレードの角度を調節するように、駆動ユニット（８）に対して回転自在である。遊星駆動部（１８）をロックすることによって、ブレード軸（５）を中心とするファンブレード（２）の回転位置は、調節リング（１０）のそれぞれの運動範囲領域内で固定される。遊星駆動部（１８）の固定は、本発明によると、特定の望ましい気流量のためにファンホイールを制御することをも容易にする。

上に記載された本発明の典型的な実施形態に関して、ファンブレードの角度位置を調節し、および場合によっては固定するために、補足的に、ファンホイール（１）のハブ（４）の回転位置を感知する制御装置（２５）を付加的に提供することは好都合であり得る。これは、ハブ（４）に接続されて共に回転するホイール、例えば、リブ付きのホイール（２６）などによって提供することができ、それを介して、ファンブレード（２）の対応する角度位置は、光学的または機械的なセンサー装置を使って、例えば、駆動ユニット（８）に固定された複滑車を使って、決定することができ、および、前記角度位置は、空気流量についての制御信号に変換される。

さらに、そのようなセンサー装置は、例えば、ファンホイールの望ましい体積流量にファンホイールを調節するために、制御複滑車の形で、能動的制御装置としても使用され得る。前記センサーおよび／または制御装置（２７）により、必要な気流量に対応する個々の場合の設定位置を要求することができ、つまり、ファンホイールのブレードは、それぞれの位置に調節することができる。所望の場合、このことは、遠隔操作のために使用されてもよい。

全体として、本明細書においてファンホイールが提供され、該ファンホイールは、駆動部を介して、駆動ハブの調節リングと、調節リング駆動接続部と、ブレード軸を中心として回転自在であるようにハブにおいて支持されるファンブレードとを備え、ファンホイールの駆動部から始まり調節リングに対して重ねられたかたちにおいて作動する駆動接続部を介して、ファンブレードの角度の調節を可能にする。ファンホイールのブレードの調節のために、ファンホイールには、ハブに接続され、それと共に回転する、ファンブレードの回転位置制御装置および／または検出装置が設けられる場合がある。

Claims (6)

1. ハブ（４）であって、前記ハブ（４）が駆動部（８）に対して中央で支持され、かつ前記ハブに対する停止位置間で前記駆動部（８）と同軸で回転自在である、ハブ（４）と、その周面上で前記ハブ（４）から放射状に延在し、前記駆動部（８）に対する前記ハブ（４）の停止位置によって限定された範囲において回転自在であるように前記ハブ（４）において支持される、ファンブレード（２）とを備える、ファンホイール（１）であって、前記ファンブレード（２）は、ファンブレード角度の調節のためにブレード軸（５）を中心として回転自在であり、前記駆動部（８）に対する前記ハブ（４）の停止限界間の回転支持部に重なって、回転角度が制限されない、前記ハブ（４）と前記駆動部（８）との間の、回転支持部が設けられることを特徴とする、ファンホイール（１）。
2. 前記ファンホイール（１）には、ガイドピン（６）の形態にある中央支持部と、ハブ（４）と、ブレード角度の調節のためにブレード軸（５）を中心として回転自在であるように前記ハブ（４）によって支持される、放射状のファンブレード（２）と、前記ファンホイール（１）の回転中心軸と同軸にあり、かつギヤ構造（１２）を介して前記ファンブレード（２）に接続され、および、前記ファンホイール（１）に対する重ねられた駆動接続部（１７）を含む、調節リング（１０）とが設けられ、ここで第１の駆動接続部は、範囲を定める停止位置によって、前記ハブ（４）に対してファンホイール（１）の回転角を制限し、および第２の駆動接続部は、前記第１の駆動接続部の範囲を定める停止位置の範囲内にある、制限されない回転接続部によって形成される、請求項１に記載のファンホイール（１）。
3. 角度が制限された第１の回転駆動接続部は、調節リング（１０）内で停止位置の範囲が定められたガイドパス（１５）と、駆動部（８）に固定され且つガイドトラック（１５）の中へと延在する停止ボルト（１６）とによって形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のファンホイール。
4. 前記ファンブレード（２）は、前記ファンブレード（２）の脚端部にピニオン（１３）が設けられた、マイター・ホイール伝動装置を介して調節リング（１０）と係合され、および、調節リング（１０）の上に設けられたギヤリング（１４）によって係合されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載のファンホイール。
5. 制限のない回転駆動接続部は、遊星駆動部（１８）によって形成され、前記遊星駆動部（１８）において遊星キャリア（１９）は調節リング（１０）に固定され、および、中空ホイール（２３）は、前記ファンホイール（１）の前記ハブ（４）に隣接して配置されている太陽ホイール（２２）を囲むギヤを有する、請求項１から４のいずれか１つに記載のファンホイール。
6. 前記駆動部（８）に対する前記ファンブレード（２）の位置は、制御および／または感知モードにおいて作動する制御および／またはセンサー装置（２７）を介して、調節可能であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１つに記載のファンホイール。

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