DE19751729A1 - Lüfterrad - Google Patents
LüfterradInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad zum Fördern einer
Luftmasse, insbesondere für einen Turbolader oder dgl. nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges bekanntes Lüfterrad wird aus Blechteilen ge
fertigt und setzt sich aus zwei zueinander etwa parallelen
Deckscheiben zusammen, zwischen denen die Lüfterschaufeln
gehalten sind. Hierzu weisen die Lüfterschaufeln an ihren
den Deckscheiben zugewandten Rändern Fortsätze auf, die
durch entsprechende Befestigungsschlitze der Deckscheiben
ragen. Die die Schlitze durchgreifenden Fortsätze werden
verdreht, verformt oder verquetscht, wodurch die Lüfter
schaufeln an den Deckscheiben festgelegt sind und somit ein
axial fester Verbund geschaffen ist. Die so gebauten
Lüfterräder sind vor Inbetriebnahme auszuwuchten, da re
gelmäßig durch Toleranzen, Materialanhäufungen usw. Un
wuchten auftreten, die bei den hohen Einsatzdrehzahlen im
Turbolader von z. B. 40.000 U/min egalisiert werden müssen.
Die Herstellung derartiger Lüfterräder ist daher teileauf
wendig, arbeitsintensiv und teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüfterrad der
gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß es in wenigen
einfachen Fertigungsschritten zusammengebaut werden kann
und nur geringe Auswuchtmaßnahmen erfordert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die einteilige Ausbildung zumindest eines Teils der Lüfter
schaufel mit der Deckscheibe reduziert die notwendigen Be
festigungspunkte auf ein Minimum. Das Lüfterrad kann aus
nur zwei Teilen axial zusammengesetzt werden, wobei eine
axiale Anlagefläche der einen Deckscheibe an einer axialen
Anlagefläche der anderen Deckscheibe fest anliegt.
Zweckmäßig sind die Anlageflächen unlösbar fest miteinander
verbunden, wobei die Anlageflächen die einzigen Verbin
dungsstellen zwischen den beiden Deckscheiben sind. Auf
diese Weise ist auch der Fügeaufwand gesenkt; dies redu
ziert die notwendigen Auswuchtmaßnahmen beträchtlich.
Zweckmäßig sind die Anlageflächen an den Lüfterschaufeln
ausgebildet, wobei sich die Anlagefläche vorteilhaft je
weils über die gesamte radiale Länge der Lüfterschaufel er
streckt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bestehen die
Deckscheiben aus einem prägefähigen Material wie z. B. tief
ziehfähigem Blech, Stahl- oder Edelstahlblech, Aluminium
blech oder dgl., so daß zunächst die Lüfterflügel über
einen Teil oder über ihre gesamte axiale Höhe geprägt wer
den können und dann die Deckscheiben ausgestanzt werden.
Durch dieses spanlose Umformen und Stanzen wird die Menge
des Materials nicht verändert, was vorteilhaft bezüglich
der Auswuchtkriterien ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei
teren Ansprühen, der Beschreibung und der Zeichnung, in
der nachfolgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbei
spiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Lüfter
rad,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Deckscheibe des Lüfterra
des mit ausgeprägten Teilen der Lüfterschaufeln,
Fig. 4 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit Z aus
Fig. 2 mit Fixierwarzen zur Lageausrichtung,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z aus
Fig. 2 mit durch Durchsatzfügen befestigten Deck
scheiben,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z aus
Fig. 2 mit durch Eigenmaterial vernieteten Deck
scheiben,
Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z in
Fig. 2 mit durch Fremdnieten zusammengefügten Deck
scheiben.
In Fig. 1 ist in Draufsicht ein Lüfterrad 1 zur Förderung
einer Luftmasse gezeigt, wie es insbesondere in einem Tur
bolader Verwendung findet. Das erfindungsgemäße Lüfterrad
ist auch in anderen technischen Gebieten vorteilhaft ein
setzbar, z. B. als Ventilator, Kühlluftgebläse o. dgl.
Das Lüfterrad 1 besteht im wesentlichen aus zwei deckungs
gleich zueinander liegenden, im Ausführungsbeispiel
parallelen Deckscheiben 2 und 3, die jeweils eine zentrale
Öffnung 4, 40 zur Befestigung auf z. B. einer Nabe aufwei
sen. Die zentralen Öffnungen 4, 40 liegen koaxial zur Dreh
achse 5 des Grundkörpers bzw. des Lüfterrades 1. Die Deck
scheiben 2, 3 haben vorteilhaft unterschiedliche Material
stärke (Fig. 2), wobei die kleinere Öffnung 40 in der
dickeren Deckscheibe 3 vorgesehen ist. Zur Befestigung auf
dem Ende einer Welle greift diese durch die größere Öffnung
4 in das Lüfterrad 1 ein und liegt mit ihrer Stirnseite an
der stärkeren Deckscheibe 3 an. Durch die Öffnung 40 der
dickeren Deckscheibe 3 greift eine Befestigungsschraube,
die axial in die Stirnseite der Welle eingedreht ist.
Wie Fig. 2 weiter zeigt, sind zwischen den einander zuge
wandten Stirnseiten 12 und 13 der Deckscheiben 2 und 3 Lüf
terschaufeln 6 gehalten, welche leicht in Laufrichtung 7
gewölbt ausgeführt sind (Fig. 1). Die Anordnung ist so ge
troffen, daß bei in Laufrichtung 7 drehendem Lüfterrad 1
über die zentrale Öffnung 4 der einen Deckscheibe 2 Luft
angesaugt wird und radial nach außen strömt. Es handelt
sich somit um ein Lüfterrad mit axialer Zuströmung und ra
dialer Abströmung.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen, ist eine Lüfterschaufel 6 zu
mindest über einen Teil 6a, 6b ihrer in Richtung der Dreh
achse 5 gemessenen Breite B einteilig mit der Deckscheibe 2
bzw. 3 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist
die Breite B der Lüfterschaufel 6 zur einen Hälfte B/2 an
der Deckscheibe 2 und zur anderen Hälfte B/2 an der Deck
scheibe 3 einteilig angeformt. Auch unterschiedliche Brei
ten der die Lüfterschaufel 6 bildenden Teile 6a, 6b gönnen
zweckmäßig sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lüfterschaufeln 6
als Prägungen 10 axial aus dem Material der Deckscheiben 2,
3 geformt, wobei die Deckscheiben 2, 3 aus einem präge
fähigen Material wie z. B. einem tiefziehfähigen Blech be
stehen. Auch sind Gestaltungen aus Aluminiumblechen bzw.
-legierungen einfach ausführbar; in Abhängigkeit vom Ein
satzfall kann das Material der Deckscheiben 2, 3 auch ein
Kunststoff, gegebenenfalls ein kohlefaserverstärkter
Kunststoff sein.
Für einen einfachen Zusammenbau ist es zweckmäßig, die
Deckscheiben 2 und 3 zur Trennebene 11 in etwa spiegel
symmetrisch gleich auszubilden. Wie Fig. 3 zeigt, sind aus
der Deckscheibe 3 einteilig mit dieser ausgebildete Teile
6b der Lüfterschaufeln 6 ausgebildet. Die mit der Deck
scheibe 3 ausgebildeten Teile 6b der Lüfterschaufeln haben
über die gesamte radiale Erstreckung die gleiche axiale
Breite B/2; es kann zweckmäßig sein, die Teile 6a und 6b
einer Lüfterschaufel unterschiedlich auszuführen, so z. B.
mit unterschiedlichen Längen, unterschiedlichen Breiten
oder über die Länge abnehmender bzw. zunehmender Breite.
Die eine Anlagefläche 9 kann dabei parallel zur Deckscheibe
3 und die andere Anlagefläche 8 unter einem Winkel zur
Deckscheibe 3 liegen. Das Lüfterrad hat dann leicht ko
nische Gestalt.
Zum Zusammenfügen des Lüfterrades werden die Deckscheiben 2
und 3 axial aneinandergesetzt, wobei eine axiale Anlageflä
che 8 der einen Deckscheibe 2 an einer anderen axialen An
lagefläche 9 der anderen axialen Deckscheibe 3 aneinander
liegen. Wie die Fig. 4 zeigt, sind diese Anlageflächen 8
und 9 vorteilhaft an den axialen Rändern der Teile 6a, 6b
der Lüfterschaufeln 6 ausgebildet und laufen - vgl. Fig.
3 - über die gesamte radiale Erstreckung der Lüfterschaufel
6. Die Tiefe der Prägungen 10 entspricht unter Berück
sichtigung der Materialstärke etwa der Teilebreite B/2 des
Teils 6a, 6b der Lüfterschaufel 6. Die in Umfangsrichtung
gemessene Erstreckung P (Fig. 1) einer Prägung 10 ent
spricht etwa der in Umfangsrichtung gemessenen Dicke d
(Fig. 3) einer Lüfterschaufel 6. Dabei ist das eine Teil 6a
der Lüfterschaufel 6 mit der einen axialen Deckscheibe 3
und der andere Teil 6b der zusammengesetzten Lüfterschaufel
6 an der anderen axialen Deckscheibe 2 ausgebildet.
Die aneinanderliegenden Anlageflächen 8 und 9 der Teile 6a,
6b der Lüfterschaufeln 6 sind unlösbar fest miteinander
verbunden, wodurch die beiden Deckscheiben 2, 3 mit den
ausgeprägten Teilen 6a, 6b der Lüfterschaufeln 6 zu einer
gemeinsamen Baueinheit unlösbar zusammengefügt sind. Vor
zugsweise sind die Anlageflächen 8 und 9 miteinander ver
schweißt oder miteinander verklebt; bestehen die Deckschei
ben 2, 3 z. B. aus einer Aluminiumlegierung, können die An
lageflächen 8 und 9 zweckmäßig mittels Kondensatorschweißen
miteinander fest verbunden werden. Um die notwendige
lagerichtige Ausrichtung der Deckscheiben 2 und 3 zu
einander zu gewährleisten, ist an einer Anlagefläche 9 eine
Fixierwarze 30 (Fig. 4) angeformt, die in eine entspre
chende Fixiervertiefung bzw. Fixieröffnung 31 in der
anderen Anlagefläche 8 eingreift. In dieser ausgerichteten
Lage erfolgt dann die Verbindung der Anlageflächen 8, 9
miteinander.
Wie Fig. 5 zeigt, können die axialen Anlageflächen 8 und 9
der Teile 6a und 6b der Lüfterschaufel 6 auch mittels
Durchsatzfügen oder Druckfügen unlösbar miteinander ver
bunden werden, was auch als Toxen bezeichnet ist. Bei die
sem Vorgang wird das Material der Deckscheibe 3 in dem Fü
gebereich 15 in das Material der Deckscheibe 2 eingetrieben
und verformt. Anstelle eines derartigen Durchsetzfügens
kann auch Nieten mit Eigenmaterial zweckmäßig sein, wie es
in Fig. 6 gezeigt ist. An der Anlagefläche 9 der Lüfter
schaufel 6 bzw. der Anlagefläche des gegenüberliegenden
Teils wird ein Nietbolzen 17 angeformt, der durch eine ent
sprechende Nietöffnung 16 des anderen Teils greift und zur
unlösbaren Verbindung der Deckscheiben 2, 3 zu einem
Nietkopf 18 verformt wird.
In Fig. 7 ist zur Verbindung der Anlageflächen 8, 9 bzw.
der Deckscheiben 2, 3 ein Fremdniet 50 vorgesehen, dessen
Nietbolzen 17 eine Öffnung 16 in der Deckscheibe 2 und eine
Nietöffnung 16' in der Anlagefläche 9 der Deckscheibe 3
durchgreift. Die Enden des Nietbolzens 17 sind zu Niet
köpfen 18, 18' verformt.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 besteht die
Lüfterschaufel 6 aus einem einzigen, aus der Deckscheibe 2
ausgeprägten Teil 6a. Dieses Teil weist die Anlagefläche 9
auf, welche an einer korrespondierenden Anlagefläche 8 an
der Deckscheibe 3 zur Anlage gelangt. Wie in Fig. 6 darge
stellt, durchgreift ein auf der Anlagefläche 9 vorgesehener
Nietbolzen 17 eine Nietöffnung 16 in der Deckscheibe 3,
wodurch ein Formschluß zwischen den Deckscheiben 2 und 3
erzielt ist. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7
ist zweckmäßig die Lüfterschaufel 6 an der mit der größeren
Materialstärke ausgebildeten Deckscheibe 3 vorgesehen. Auf
diese Weise wird sichergestellt, daß das zum Ausprägen
notwendige Material zur Bildung der Lüfterschaufel 6 zur
Verfügung steht.
Das erfindungsgemäße Lüfterrad 1 besteht aus nur zwei Tei
len, die leicht maschinell zusammengefügt werden können, so
daß ein hoher Automatisierungsgrad bei der Fertigung zu er
zielen ist.
Claims (16)
1. Lüfterrad zum Fördern einer Luftmasse, insbesondere für
einen Turbolader oder dgl., bestehend aus einem Grund
körper mit einer zentralen Drehachse (5), wobei der
Grundkörper aus zwei einander gegenüberliegenden Deck
scheiben (2, 3) besteht, zwischen deren einander zuge
wandten Stirnseiten (12, 13) Lüfterschaufeln (6) gehal
ten sind,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Lüfterschaufel (6) zu
mindest über einen Teil (6a, 6b) ihrer in Richtung der
Drehachse (15) gemessenen axialen Breite (B) einteilig
mit der Deckscheibe (2, 3) ausgebildet ist und eine
axiale Anlagefläche (8) der einen Deckscheibe (2) an
einer axialen Anlagefläche (9) der anderen Deckscheibe
(3) festgelegt ist.
2. Lüfterrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9)
unlösbar fest miteinander verbunden sind.
3. Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (8, 9) an
den Lüfterschaufeln (6) ausgebildet ist.
4. Lüfterrad nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8,
9) über die radiale Länge des Teils (6a, 6b) der Lüf
terschaufel (6) erstreckt.
5. Lüfterrad nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8,
9) über die ganze radiale Länge der Lüfterschaufel (6)
erstreckt.
6. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9)
miteinander verschweißt oder verklebt sind.
7. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9)
über Fixierwarzen (30) zueinander ausgerichtet sind.
8. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9)
miteinander formschlüssig verbunden sind, vorzugsweise
durch Vernietung, Druckfügen oder Durchsatzfügen.
9. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (6b) der Lüfter
schaufel (6) einteilig mit der einen Deckscheibe (2)
und ein anderer Teil (6a) der Lüfterschaufel (6) ein
teilig mit der anderen Deckscheibe (3) ausgebildet ist.
10. Lüfterrad nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (9) des
einen Teils (6a) der Lüfterschaufeln (6) an den Anlage
flächen (8) des anderen Teils (6b) der Lüfterschaufeln
(6) anliegen.
11. Lüfterrad nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (6a, 6b) der Lüf
terschaufel (6) im wesentlichen gleiche axiale Breite
(B/2) haben.
12. Lüfterrad nach Anspruch 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (6a, 6b) der Lüf
terschaufel (6) gleiche radiale Erstreckung haben.
13. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) im
wesentlichen spiegelsymmetrisch gleich ausgebildet
sind.
14. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3)
unterschiedliche Materialstärke aufweisen.
15. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) aus
einem prägefähigen Material bestehen und die die Lüf
terflügel (6) bildenden Teile (6a, 6b) axial aus dem
Material der Deckscheiben (2, 3) ausgeprägt sind.
16. Lüfterrad nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein tiefzieh
fähiges Blech (Stahlblech, Aluminiumblech) ist.
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