WO2010118942A1 - Lüfterrad für ein gebläsemodul - Google Patents

Lüfterrad für ein gebläsemodul Download PDF

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WO2010118942A1
WO2010118942A1 PCT/EP2010/053926 EP2010053926W WO2010118942A1 WO 2010118942 A1 WO2010118942 A1 WO 2010118942A1 EP 2010053926 W EP2010053926 W EP 2010053926W WO 2010118942 A1 WO2010118942 A1 WO 2010118942A1
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blades
radial
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Martin Huber
Detlef Prahl
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Robert Bosch Gmbh
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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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing

Definitions

  • the present invention relates to a fan for a fan module according to the features of the preambles of claims 1 and 6.
  • blower modules are known from a wide variety of industrial applications, for example, they are used for ventilation of various technical devices or for guiding the air flow when used in air conditioning systems of motor vehicles.
  • the fans of the fan modules are balanced after assembly.
  • an additive or positive balancing is performed, in which balancing weights, e.g. in the form of (balancing) brackets are attached to the fan.
  • the balance weights are fixed by spring and frictional engagement in the selected position.
  • the balancing weights are fastened exclusively on the (center) side of the fan blade facing the fan center, where they are secured against the radially acting centrifugal forces by positive engagement.
  • the object of the invention is to fan and / or the balance weights in such a way that a permanent, easily accessible from the outside attachment of the balance weights is ensured and at the same time a high quality of compensation is guaranteed.
  • the balance weights are arranged at the end of the radially aligned fan blades.
  • the or the balance weight is thus positioned at the maximum fan diameter, so that the distance of the balance weight of the rotary or central axis of the fan is located farther away.
  • the weight of the compensation elements can be chosen smaller. This positioning also makes it possible to still easily access the area in which the balancing weights must be mounted for balancing even after the fan has been mounted. Handling is easier for the operator and the risk of the balance weight accidentally getting into the fan module during assembly and causing subsequent errors there is less.
  • the balance weights are advantageously designed as (balancing) brackets and positively and / or non-positively attached to the ends of the fan blades.
  • the (balancing) brackets usually consist of steel. In principle, however, other spring materials which should have the highest possible density so that the volume can be kept correspondingly small can also be used with this compensation method.
  • the (balancing) staples differ in size in order to provide the operator with a choice of different balancing weights. Furthermore, different shapes can be used.
  • the (balancing) clamp is adapted to the shape of the fan blade, on the other hand, it is endeavored to improve by a suitable design of the (balancing) clamp the form or frictional engagement.
  • grooves are provided in which the (balancing) clamps engage positively with their clamping edges.
  • the (balancing) brackets are secured against axial ejection in addition to the frictional engagement by appropriate positive engagement.
  • the grooves provide for always the same axial positioning of the (balancing) clamps, which supports a uniform quality of the moment compensation, since the
  • the radially oriented fan blades form a fan ring, which is constructed alternately from short and long fan blades, wherein the (balancing) brackets or the grooves for the (balancing) brackets are arranged or introduced at the radial end of the fan blades.
  • the balancing braces are preferably arranged on the long fan blades, since they are stiffer than the short fan blades and thus less excited to vibrate.
  • the fan is preferably produced by injection molding, wherein the grooves can be removed from the mold in an advantageous manner without additional effort in the injection mold.
  • the fan is part of a fan module, which with one of a
  • Electric motor existing drive unit is connected.
  • the fan is rotatably connected to a drive shaft of the electric motor.
  • FIG. 1 shows a first perspective view of a blower module
  • FIG. 2 shows a second (partial) view of the blower module
  • FIG. 3 is a first perspective view of a fan wheel
  • FIG. 4 shows a second perspective view of the fan wheel
  • FIG. 5 shows an enlarged partial section of the fan wheel with a compensating element attached to a fan blade
  • Figure 6 is an enlarged view of the attached to a fan blade balance weight.
  • the fan module 2 shown in Figure 1 consists of a base housing 4, on which a fan 6 is rotatably mounted on a drive shaft 7. The fan 6 is in turn secured with its hub 5 on the drive shaft 7.
  • the (radial) fan 6 has on its outer end face to an axial fan 8, which is constructed of curved fan blades 9 running.
  • the (radial) fan 6 further has a radial fan ring 10, which is also constructed of curved fan blades, hereinafter referred to as radial fan blades 12, constructed.
  • the radial fan rim 10 has two different types of fan blades 12.
  • a first group consists of long, leading to the hub 5 zoom fan blades, hereinafter referred to as long fan blades 14, while a second group of short fan blades 16 which seen from the outer diameter of the radial fan ring 10, only partially extend in the direction of rotation. Both groups of fan blades 14, 16 are alternately formed on the (radial) fan wheel 6. The operation of such a radial fan is known and will therefore not be explained in detail. It is essential that the air is sucked in via the axial fan ring 8, deflected by 90 °, compressed and then blown out via the radial fan ring 10.
  • a clamping element serving as a balance weight hereinafter referred to as balancing clamp 18, attached or attached after mounting the fan module 2 if necessary at an outer radial ends of a long fan blade 14.
  • grooves 20 and 22 running parallel to the axis of rotation of the fan wheel 6 are provided on the inside and outside of the long fan blades.
  • the clamping edges of the balancing bracket can intervene in a form-fitting manner, as can be seen, for example, from FIG. This ensures that despite high fan speeds, the balance clamp 18 is securely fastened to the fan blade 14.
  • the length of the grooves 20, 22 coincides substantially with the width of the balancing braces 18, so that lateral slippage of the balancing brackets 18 is prevented.
  • the balancing takes place as follows.
  • the blower module 2 is clamped in the finished assembled state in a measuring device.
  • the rotor i. the armature of the motor and the fan 6 is set in rotation by turning on the motor.
  • Suitable sensors are used to record the dynamic forces in the given measurement levels and to display the respective imbalance to the operator in terms of amount and angle.
  • the measuring device calculates from this the required balance mass and the compensation angle and indicates this to the operator accordingly.
  • the operator attaches according to the display (including his experience) the balancing brackets 18 on the corresponding fan blade 14 and then starts a control measurement.
  • the fan module 2 is balanced in two planes as far apart as possible. This is the only way to ensure that, on the one hand, the static balance and the torque compensation are improved, with the second plane in the case of this fan being in the range indicated by reference numeral 9 in FIG.
  • the number of balancing brackets 18 required depends on the amount and angular position of the measured imbalance. Ideally, the balancing can already be achieved with a maximum of two balancing clamps, i. one balancing bracket per level. In practice, two or three balancers may be at different
  • Positions per level are set to achieve a satisfactory result. Per fan blade 14 but a maximum of only one balancing clamp 18 should be attached. Therefore, as shown in FIG. 6, the length of the groove 20, 22 is matched to the width of the balancing clamp 18.
  • the attachment of the balancing weights according to the invention can also be used with other fan types, for example, those which have only one group of fan blades.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung geht aus von Lüfterrad (6) für ein Gebläsemodul (2), mit einer Nabe (5) und einem Radiallüfterkranz (8), der aus einer Vielzahl von Lüfterschaufeln (12) aufgebaut ist, sowie mit Mitteln zur Beseitigung von Unwuchten des Lüfterrads (6). Es wird vorgeschlagen, dass am radialen Ende der Lüfterschaufeln (12) Ausgleichsgewichte (18) befestigbar sind.

Description

Beschreibung
Titel
Lüfterrad für ein Gebläsemodul
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Lüfterrad für ein Gebläsemodul gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6.
Stand der Technik
Derartige Gebläsemodule sind aus verschiedensten industriellen Anwendungen bekannt, beispielsweise werden sie zur Belüftung von verschiedenen technischen Geräten oder zur Führung des Luftstroms beim Einsatz in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.
In vielen Anwendungen, bspw. beim Einsatz in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen werden die Lüfter der Gebläsemodule nach der Montage gewuchtet. Üblicherweise wird dabei ein additiver bzw. positiver Wuchtausgleich durchgeführt, bei dem Ausgleichsgewichte, z.B. in Form von (Wucht-) Klammern am Lüfterrad angebracht werden. Die Ausgleichsgewichte werden dabei durch Feder- und Reibschluß in der gewählten Position fixiert. Üblicherweise werden die Ausgleichsgewichte ausschließlich auf der dem Lüftermittelpunkt zugewandten (axialen) Innenseite der Lüfterschaufel befestigt, wo sie durch Formschluss gegen die radial wirkenden Fliehkräfte gesichert sind.
Nachteilig dabei ist u.a., dass der Lüfter so gestaltet werden muss, dass an der
Innenseite der Lüfterschaufel ein Kante vorgehalten ist, an der die Ausgleichsgewichte befestigt werden können. Darüber hinaus muß diese Befestigungskante auch nach der Montage des Lüfters auf dem Motor frei zugänglich sein. Diese Voraussetzungen sind in vielen Fällen nicht gegeben. Ein weiterer Nachteil be- steht darin, dass bei einer derartigen Befestigung beim Momenten- bzw. beim dynamischen Ausgleich die Güte des Ausgleichs davon abhängig ist, dass die Messebene und die Ausgleichsebene im richtigen Verhältnis zueinander stehen. Der Bediener bzw. Monteur kann die Ausgleichsgewichte jedoch in axialer Richtung in einer beliebigen Höhe bzw. beliebigen Ebene montieren, wodurch die realisierte Wuchtgüte vom Geschick des Monteurs abhängig ist.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, Lüfterrad und/oder die Ausgleichsgewichte so auszubilden, dass eine dauerhafte, von außen leicht zugängliche Befestigung der Ausgleichsgewichte sichergestellt ist und gleichzeitig eine hohe Güte des Ausgleichs gewährleistet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dabei durch die im Anspruch 1 und 6 angegebenen Merkmale.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Ausgleichsgewichte am Ende der radial ausgerichteten Lüfterschaufeln anzuordnen. Die bzw. das Ausgleichsgewicht ist damit am maximalen Lüfterdurchmesser positioniert, so dass der Abstand des Ausgleichsgewichts von der Dreh- bzw. Mittelachse des Lüfterrads weiter entfernt angeordnet ist. Damit kann das Gewicht der Ausgleichselemente kleiner gewählt werden. Diese Positionierung ermöglicht weiterhin, dass der Bereich, in dem die Ausgleichsgewichte zum Wuchtausgleich angebracht werden müssen, auch noch nach der Montage des Lüfters noch sehr leicht zugänglich ist. Die Handhabung für den Bediener ist einfacher und das Risiko, dass das Ausgleichsgewicht während der Montage versehentlich in das Gebläsemodul gelangt und dort Folgefehler verursacht, geringer.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Lüfterrads aufgeführt.
Die Ausgleichsgewichte sind auf vorteilhafte Art und Weise als (Wucht-) Klammern ausgebildet und form- und/oder kraftschlüssig an den Enden der Lüfterschaufeln befestigt. Die (Wucht-) Klammern bestehen dabei üblicherweise aus Stahl. Verwendbar sind bei dieser Ausgleichsmethode jedoch prinzipiell auch an- dere Feder-Werkstoffe, die eine möglichst hohe Dichte aufweisen sollten, damit das Volumen entsprechend klein gehalten werden kann. Die (Wucht-) Klammern unterscheiden sich in ihrer Größe, um dem Bediener eine Auswahl von unterschiedlichen Ausgleichsmassen zur Verfügung stellen zu können. Desweiteren sind unterschiedliche Formen einsetzbar. Einerseits ist die (Wucht-) Klammer der Form der Lüfterschaufel angepasst, andererseits ist man bestrebt, durch eine geeignete Gestaltung der (Wucht-) Klammer den Form- oder Reibschluss zu verbessern.
Auf der Innen- und Außenseite der radial ausgerichteten Lüfterschaufeln sind Nu- ten vorgesehen, in die die (Wucht-) Klammern mit ihren Klemmkanten formschlüssig eingreifen. Durch diese Nuten wird auf vorteilhafte Art und Weise erreicht, dass die (Wucht-) Klammern gegen axiales Abschleudern zusätzlich zum Reibschluß auch durch entsprechenden Formschluß gesichert sind. Desweiteren sorgen die Nuten für eine immer gleiche axiale Positionierung der (Wucht-) Klam- mern, was eine gleichmäßige Güte des Momentenausgleichs unterstützt, da die
Ausgleichsebene eindeutig definiert ist.
Die radial ausgerichteten Lüfterschaufeln bilden einen Lüfterkranz, der abwechselnd aus kurzen und langen Lüfterschaufeln aufgebaut ist, wobei die (Wucht-) Klammern bzw. die Nuten für die (Wucht-) Klammern am radialen Ende der Lüfterschaufeln angeordnet bzw. eingebracht sind. Die Wuchtklammern sind vorzugsweise an den langen Lüfterschaufeln angeordnet, da sie steifer als die kurzen Lüfterschaufeln ausgebildet sind und somit weniger zu Schwingungen angeregt werden.
Das Lüfterrad wird vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt, wobei sich die Nuten auf vorteilhafte Art und Weise im Spritzwerkzeug ohne Mehraufwand entformen lassen.
Das Lüfterrad ist Bestandteil eines Gebläsemoduls, welches mit einer aus einem
Elektromotor bestehenden Antriebseinheit verbunden ist. Das Lüfterrad ist dabei mit einer Antriebswelle des Elektromotors drehfest verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung näher erläutert. - A -
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Perspektivansicht eines Gebläsemoduls,
Figur 2 eine zweite (Teil-) Ansicht des Gebläsemoduls,
Figur 3 eine erste Perspektivansicht eines Lüfterrads,
Figur 4 eine zweite Perspektivansicht des Lüfterrads,
Figur 5 einen vergrößerten Teilausschnitt des Lüfterrads mit einem an einer Lüf- terschaufel befestigten Ausgleichselement und
Figur 6 eine vergrößerte Darstellung des an einer Lüfterschaufel befestigten Ausgleichsgewichts.
Das in Figur 1 dargestellte Gebläsemodul 2 besteht aus einem Grundgehäuse 4, an dem ein Lüfterrad 6 auf einer Antriebswelle 7 drehbar gelagert ist. Das Lüfterrad 6 ist wiederum mit seiner Nabe 5 an der Antriebswelle 7 befestigt. Das (Radial-) Lüfterrad 6 weist an seiner Außenstirnseite einen Axiallüfterkranz 8 auf, der aus gekrümmt verlaufenden Lüfterschaufeln 9 aufgebaut ist. Das (Radial-) Lüfterrad 6 weist weiterhin einen Radiallüfterkranz 10 auf, der ebenfalls aus gekrümmt verlaufenden Lüfterschaufeln, im folgenden als radiale Lüfterschaufeln 12 bezeichnet, aufgebaut ist. Wie aus Figur 4 ersichtlich, weist der Radiallüfterkranz 10 zwei verschiedene Arten von Lüfterschaufeln 12 auf. Eine erste Gruppe besteht aus langen, bis an die Nabe 5 heran führenden Lüfterschaufeln, im folgenden als lange Lüfterschaufeln 14 bezeichnet, während eine zweite Gruppe aus kurzen Lüfterschaufeln 16 besteht, die vom Außendurchmesser des Radiallüfterkranzes 10 gesehen, sich nur abschnittsweise in Richtung Drehachse erstrecken. Beide Gruppen von Lüfterschaufeln 14, 16 sind dabei wechselweise am (Radial-) Lüf- terrad 6 angeformt. Die Funktionsweise eines derartigen Radialgebläses ist bekannt und wird daher nicht näher erläutert. Wesentlich dabei ist, dass die Luft über den Axiallüfterkranz 8 angesaugt, um 90° umgelenkt, verdichtet und dann über den Radiallüfterkranz 10 ausgeblasen wird. Zum Ausgleich von dynamischen Unwuchten des (Radial-) Lüfterrads 6 wird nach der Montage des Gebläsemoduls 2 im Bedarfsfall an einem äußeren radialen Enden einer langen Lüfterschaufel 14 ein als Ausgleichsgewicht dienendes Klammerelement, im folgenden als Wuchtklammer 18 bezeichnet, aufgesteckt bzw. befestigt.
Zur Sicherstellung einer dauerhaften Befestigung sind an der Innen- und Außenseite der langen Lüfterschaufeln 14 parallel zur Drehachse des Lüfterrads 6 ver- laufende Nuten 20 und 22 eingebracht, in die - wie beispielsweise aus Figur 6 ersichtlich - die Klemmkanten der Wuchtklammer 18 formschlüssig eingreifen kann. Damit ist sichergestellt, dass trotz hoher Gebläsedrehzahlen die Wuchtklammer 18 sicher an der Lüfterschaufel 14 befestigt ist. Die Länge der Nuten 20, 22 stimmt dabei im wesentlichen mit der Breite der Wuchtklammern 18 überein, so dass ein seitliches Verrutschen der Wuchtklammern 18 verhindert wird.
Das Auswuchten findet wie folgt statt. Das Gebläsemodul 2 wird im fertig montierten Zustand in eine Messeinrichtung eingespannt. Der Rotor, d.h. der Anker des Motors und das Lüfterrad 6 wird durch Einschalten des Motors in Rotation versetzt. Mit geeigneten Messfühlern werden die dynamischen Kräfte in den vorgegebenen Messebenen aufgenommen und die jeweilige Unwucht dem Bediener nach Betrag und Winkel angezeigt. Die Messeinrichtung errechnet hieraus die erforderliche Ausgleichmasse und den Ausgleichwinkel und zeigt dies dem Bediener entsprechend an. Der Bediener bringt entsprechend der Anzeige (incl. seiner Erfahrungen) die Wuchtklammern 18 an der entsprechenden Lüfterschaufel 14 an und startet anschließend eine Kontrollmessung. Das Gebläsemodul 2 wird dabei in zwei möglichst weit auseinander liegenden Ebenen ausgewuchtet. Nur so ist sichergestellt, dass einerseits das statische Gleichgewicht als auch der Momentenausgleich verbessert wird, wobei die zweite Ebene bei diesem Lüfter in dem Bereich liegt, der in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet ist.
Die Anzahl der erforderlichen Wuchtklammern 18 hängt vom Betrag und Winkellage der gemessenen Unwucht ab. Idealerweise gelingt der Wuchtausgleich bereits mit maximal zwei Wuchtklammern, d.h. eine Wuchtklammer pro Ebene. In der Praxis können durchaus zwei oder drei Wuchtklammern an unterschiedlichen
Positionen je Ebene gesetzt werden, um ein ausreichendes Ergebnis zu erzielen. Je Lüfterschaufel 14 sollte aber maximal nur eine Wuchtklammer 18 befestigt werden. Deshalb ist - wie in Figur 6 dargestellt - die Länge der Nut 20, 22 entsprechend auf die Breite der Wuchtklammer 18 abgestimmt.
Die zuvor beschriebene Befestigung der Ausgleichsgewichte ist weder auf die
Anzahl noch die Form der Lüfterschaufeln eingeschränkt. So ist die erfindungsgemäße Befestigung der Ausgleichsgewichte auch bei anderen Lüfterradtypen einsetzbar, beispielsweise bei solchen, die nur eine Gruppe von Lüfterschaufeln aufweisen.

Claims

Ansprüche
1 . Lüfterrad (6) für ein Gebläsemodul (2), mit einer Nabe (5) und einem Radiallüfterkranz (8), der aus einer Vielzahl von Lüfterschaufeln (12) aufgebaut ist, sowie mit Mitteln zur Beseitigung von Unwuchten des Lüfterrads (6), dadurch gekennzeichnet, dass am radialen Ende der Lüfterschaufeln (12) Ausgleichsgewichte (18) angeordnet sind.
2. Lüfterrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsgewichte als Klammerelemente (18) ausgebildet sind, die auf die Enden der Lüfterschaufeln (12) kraft- und/oder formschlüssig aufsteckbar sind.
3. Lüfterrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innen- und Außenseite der Lüfterschaufeln (12) Nuten (20, 22) vorgesehen sind, in die die Klammerelemente (18) mit ihren Klemmkanten formschlüssig eingrei- fen.
4. Lüfterrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radiallüfterkranz (10) aus kurzen und langen Lüfterschaufeln (14, 16) besteht, wobei die Nuten (20, 22) am Ende der langen Lüfterschaufeln (14) ausgebildet sind.
5. Lüfterrad nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (6) im Spritzgussverfahren herstellbar ist, wobei sich die Nuten (20, 22) im Spritzwerkzeug ohne Mehraufwand entformen lassen.
6. Gebläsemodul mit einer Antriebseinheit bestehend aus einem Elektromotor, auf dessen Antriebswelle ein Lüfterrad (6) drehfest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (6) Merkmale gemäß eines der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
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