DE2365861A1

DE2365861A1 - Laufrad, insbesondere fuer querstromgeblaese, und verfahren zur herstellung eines solchen laufrads

Info

Publication number: DE2365861A1
Application number: DE19732365861
Authority: DE
Inventors: Knut Olof Lennart Wallman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-12
Filing date: 1973-04-05
Publication date: 1976-07-29
Also published as: DE2365861C3; JPS5532919B2; GB1431680A; DE2365861B2; GB1431679A; DE2317083A1; DE2317083B2; FR2180371A5; JPS5176609A; JPS4920705A; JPS6014920B2; DE2317083C3; SE367234B

Description

Laufrad, insbesondere für Querstromgebläse, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Laufrads

(Für diese Anmeldung wird die"Priorität aus der entsprechenden schwedischen Anmeldung Nr. 4721-72 vom 12. April 1972 in Anspruch genommen .)

(Ausscheidung aus der deutschen Patentanmeldung Akt.-Z. P 23 17 083.4 vom 5. April 1973.)

Die Erfindung betrifft ein insbesondere für Querstromgebläse geeignetes Laufrad mit einer oder mehreren, zur Drehachse konzentrischen, im Profil kreisförmigen und in Radialrichtung des Laufrads ausgerichteten Ronden, die auf ihrem Umfang mehrere in gleichen gegenseitigen Abständen ausgebildete öffnungen zur Aufnahme jeweils einer parallel zur Drehachse durch die Ronde hindurchgreifenden Laufradschaufel aufweisen, wobei die öffnungen vom Rand der Ronde nach innen verlaufen und eine Formgebung aufweisen, derart, daß jede Laufradschaufel vom Umfang der Ronde her in etwa Radialrichtung der Ronde mit einer Schmalkante voran in die entsprechende öffnung bis in eine Lage, in der sie sich ganz innerhalb des Umfangs der Ronde befindet, einführbar und in dieser Lage feststellbar ist.

Bei in dieser Art ausgebildeten Laufrädern für Lüfter oder Gebläse erfolgt die Verriegelung der Laufrad- oder

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Lüfterschaufeln in Radialrichtung vermittels eines auf den Rondenumfang aufgesetzten und durch einen Walzvorgang mit diesem verbundenen Metallring, welcher die Rondenöffnungen und die radial außenliegenden Öffnungsränder überdeckt. Bei Verwendung eines derartigen Verriegelungsglieds wird jedoch der Zusammenbau komplizierter und kostenaufwendiger, und außerdem nehmen die aufgesetzten Metallringe Platz in Radialrichtung ein, wodurch die Gebläseleistung bei vorgegebenem Laufraddurchmesser verringert wird. Bei einer anderen bekannten Ausfuhrungsform werden die Laufradschaufeln nach Einsetzen in die öffnungen durch Walzverformung des kreisförmigen Rondenumfangs selbst befestigt. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß der gegen die Schaufelränder walzverformte Umfangsabschnitt in Radialrichtung keine ausreichende Stärke erreicht, um die Schaufeln starr und dauerhaft zu sichern. Aufgrund der im Umfangsbereich auftretenden hohen Beanspruchungen kann es daher vorkommen, daß sich die Laufradschaufeln im Laufe der Zeit lockern.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Laufrads der eingangs beschriebenen Art für einen Lüfter oder ein Gebläse und insbesondere ein Querstromgebläse, bei dem die Laufrad- oder Lüfterschaufeln beim Einbau starr und einwandfrei mit einer oder mehreren Ronden verbindbar sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines einfachen Verfahrens zur Herstellung eines solchen Laufrads, das eine einwandfreie Verbindung von Schaufeln und Ronden gewährleistet.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Laufrad ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der ümfangsrand der Ronde auf in Umfangsrichtung gesehen einer Seite jeder öffnung in bezug auf den an der gegenüberliegen-

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den Seite der öffnung befindlichen Umfangsrand in Radialrichtung nach außen versetzt ist und eine solche Formgebung aufweist, daß er einen neben der Öffnungsmündung über das Rondenprofil vorstehenden Vorsprung bildet, der nach Einsetzen der Lüfter- oder Laufradschaufel in die vorgenannte Lage quer über die öffnung nach innen verformbar ist.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Laufrad wenigstens eine Ronde und mehrere in die öffnungen der Ronde eingesetzte und auf der einen spitzen Winkel einschließenden Seite des Öffnungsrands durch einen die Öffnungsmündung praktisch ganz abdeckenden Rondenumfangsabschnitts in ihrer Lage gehaltene Lüfterschaufeln auf.

Das weiterhin vorgeschlagene Herstellungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Laufrad- oder Lüfterschaufel durch Verschieben mit ihrer Schmalkante voran ganz in die vorgenannte Lage in der zugeordneten öffnung eingeführt und der Rondenumfangsabschnitt im Bereich der Vorsprünge durch in ümfangsrichtung von der den spitzen Winkel einschließenden Seite des Öffnungsrands zur gegenüberliegenden Randseite ausgeübte Druckkräfte verformt wird, und die Lüfteroder Laufradschaufeln durch den zuvor die Vorsprünge bildenden Rondenumfangsabschnitt in den öffnungen dauerhaft gesichert werden.

Eine sehr interessante Anwendung der Erfindung ergibt sich insbesondere für Laufräder, bei denen die Schaufeln bereits beim. Einsetzen in eine yorbestimmte Lage innerhalb der Rondenöffnungen in bezug auf die Ronden gehalten werden. In diesem Falle werden Axialverlagerungen der Schaufeln ausgeschaltet. In Radialrichtung sind dagegen die Schaufeln nur durch den Reibungseingriff mit den Öffnungsrändern gehalten. Zur einwandfreien Sicherung der Schaufeln, damit diese den im Einsatz auftretenden Beanspruchungen ge-

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wachsen sind und der Laufradaufbau eine ausreichend hohe Steifigkeit aufweist, müssen die einzelnen Laufradteile nach Einsetzen der Schaufeln zusätzlich miteinander verbunden werden. Ein in dieser Weise ausgebildetes und insbesondere für Querstromgebläse geeignetes Laufrad ist in der Patentschrift des gleichen Anmelders

(deutsche Patentanmeldung Akt.-Z. P 23 17 083.4) beschrieben. Die Erfindung ermöglicht bei Laufrädern dieser Art eine einfache, jedoch wirkungsvolle Sicherung der eingesetzten Laufradschaufeln in Radial- und in Axialrichtung des Laufrads.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 ein Seitenaufrißquerschnxtt eines Querstromgebläses mit erfindungsgemäßem Laufrad,

Fig. 2 ein Längsschnitt gemäß der Schnittlinie H-II von Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Laufradschaufel,

Fig. 4 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Laufradschaufel,

Fig. 5 ein Querschnitt gemäß der Schnittlinie V-V von Fig. 4, in einem größeren Maßstab,

Fig. 6 ein Querschnitt gemäß der Schnittlinie VI-VI von Fig. 4, in einem größeren Maßstab,

Fig. 7 eine geschnittene Stirnansicht eines Teils einer Laufradronde mit entsprechend Fig. 3 bis 6 ausgebildeten Laufradschaufeln,

Fig. 8 ein Querschnitt gemäß der Schnittlinie VIII-VIII von Fig. 7, in einem größeren Maßstab, zur Veranschaulichung der Verbindung

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zwischen Schaufeln und Ronden,

Fig. 9 ein Ausschnitt von Fig. 7, zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Rondenausbil— dung und der Befestigung der Schaufeln im fertigen Laufrad,

Fig. 10 ein Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Schaufel, und

Fig. 11 eine Fig. 9 entsprechende Darstellung während und nach beendetem Zusammenbau.

In den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 1 allgemein ein insbesondere für Querstromgebläse geeignetes Lüfterlaufrad bezeichnet, das entsprechend Fig. 1 in einem Gehäuse 2 angeordnet ist und bei seinem Umlauf in Pfeilrichtung Luft in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung zum Durchsatz durch das Gehäuse 2 bringt.

Das Laufrad weist mehrere radial ausgerichtete, im Profil kreisförmige Ronden 3 auf, die beispielsweise aus Metallblech ausgestanzt sind. Entsprechend Fig. 2 können an beiden Enden des Laufrads jeweils eine Ronde 3 mit einer Kupplungsöffnung 4 bzw. einer Nabe 5 angeordnet sein, die zusammen die Laufraddrehachse vorgeben und zur Lagerung bzw. zum Antrieb des Laufrads dienen. Das Laufrad weist außerdem mehrere parallel zur Drehachse verlaufende, langgestreckte Lüfter- oder Laufradschaufeln 6 auf, die in sämtlichen Ronden 3 in auf ihrem Umfang in gleichen gegenseitigen Abständen ausgebildeten Öffnungen 7 der Ronden 3 befestigt sind. Die Öffnungen 7 öffnen sich sämtlich unter gleichen Neigungswinkeln zum Rondenrand.

Die aus Metallblech oder -platten hergestellten Lüfteroder Laufradschaufeln 6 sind über den größten Teil ihrer Länge im Querschnitt gekrümmt ausgebildet. In den in Schaufellängsrichtung in gegenseitigen Abständen befindlichen

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Verbindungsbereichen mit einer Ronde 3 weist jede Schaufel 6 eine Quersicke 8 auf, die entsprechend dem in den Fig. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel durch Einziehen des gekrümmten Schaufelprofils von der konvexen Seite 9 her ausgebildet werden können, so daß zueinander parallele Rückwände 10 in Form schmaler Streifen und sich gegenüberliegende Seitenwände 11 in einer zur Schaufellängsrichtung senkrechten Richtung entstehen, wobei die Seitenwände 11 wie aus Fig. 8 ersichtlich leicht geneigt sind. Die Breite der Rückwände 10 in Schaufellängsrxchtung muß dabei möglichst genau der Stärke der Ronden 3 im Bereich der öffnungen 7 entsprechen, damit die auf einer Seite jeder öffnung befindlichen Ränder 12 beim Einsetzen der Schaufel in die Ronde in engen Paßsitz mit der Bodenfläche der Quersicke 8 gebracht werden, wie gleichfalls aus Fig. 8 ersichtlich ist. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rückwände 10 kürzer ausgebildet als die Schaufelbreite, was (entsprechend Fig. 3) durch Aussparungen mit sich gegenüberliegenden parallelen Seitenkanten 13 erzielt wird, die zu den beiden Falzen zwischen Rück- und Seitenwand jeder Quersicke ausgerichtet sind.

Die öffnungen 7 in den Ronden 3 bestehen beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Schlitzen gleichförmiger Breite, wobei die Breite entsprechend der Stärke oder Höhe der Rückwand 10 derart bemessen ist, daß die Quersicke 8 der Schaufel 6 den ganzen Schlitz einnimmt und eine mit ihrer Schmalkante voran in die öffnung eingesetzte Schaufel, deren Längsrichtung senkrecht zur Rondenebene verläuft, die Öffnungsränder 12 übergreift. Um Verlagerung der Schaufel aus der schlitzförmigen öffnung heraus zu verhindern, kann die Rückwand 10 wie ersichtlich über ihre Länge ein Profil aufweisen, das sich von dem der zueinander parallelen Öffnungsränder 12 und 14 etwas unterscheidet, wobei die Breite der öffnung etwas größer bemessen ist als die Dicke der

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■Rückwand 10. Das hat den Vorteil, daß einerseits die Schaufeln leicht in die öffnungen einführbar sind, und andererseits aufgrund des Eingriffs der öffnungsrander 12 mit den Mittelabschnitten der Rückwände 10 und der gegenüberliegenden Öffnungsränder mit den Enden der Rückwände eine Klemmwirkung erzielt wird. Die gleiche Klemmwirkung läßt sich natürlich auch dann erhalten, wenn die Rückwände eben, und die öffnungen leicht gekrümmt ausgebildet sind. Um das Einsetzen der Schaufel noch weiter zu erleichtern, können die öffnungen an ihrer am Rondenumfang befindlichen Mündung mit einer Fase oder einer Abrundung 15 versehen sein.

Die öffnungen 7 und der an diese angepaßte Schaufelquerschnitt im Verbindungsbereich zwischen einer Schaufel und einer Ronde können auch in beliebig anderer Weise ausgebildet sein, welche das Einsetzen der Schaufel mit der Schmalkante voran gestattet und Äxialverlagerungen der in die öffnung eingesetzten Schaufel verhindert. In den Fig. 10 und 11 sind zwei entsprechende Ausführungsbeispiele dargestellt. Im ersten Fall ist das Schaufelprofil in jedem Verbindungsberexch verformt, indem es von der konvexen Seite 9 und von der konkaven Seite 16 her nach innen gedrückt ist, so daß die Länge des Einkerbungsabschnitts 17 etwa der Schaufelbreite entspricht und jede Einkerbung außer den Seitenwänden 11 auf der konkaven Seite zwei Abstützwände aufweist, durch welche ein entsprechender Stabilisierungseffekt wie durch die Seitenkanten 13 bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 7 erhalten, jedoch der Schaufelquerschnitt nicht geschwächt wird. Die Breite des Einkerbungsabschnitts 17 von Fig. 10 muß natürlich an die Stärke der Ronden 3 angepaßt sein, damit die Schaufel zwangsläufig in Eingriff mit den beiden Seitenrändern 12 und 14 der öffnung gebracht wird und diese übergreift. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Schaufeln über ihre ganze Breite von den Ronden gestützt werden und die Verbindung somit' einen höheren Biegewiderstand gegenüber den im Einsatz

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angreifenden Beanspruchungen aufweist. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die beim Ausstanzen der Einkerbungen auf das Metallblech ausgeübten Spannungen verringert werden, da das Profil auf gegenüberliegenden Seiten über nur verhältnismäßig geringe Tiefe verformt wird. Die Einkerbungen brauchen jedoch nicht die Form einer einzigen, durchgehenden Wand aufzuweisen, und das gleiche Ergebnis läßt sich auch mit einer Einkerbung mit mehreren, in Höhenrichtung in gegenseitigen Abständen zueinander parallel angeordneten Rückwandelementen erzielen» Zu diesem Zweck kann die Rückwand beispielsweise mit einem hutartigen Profil versehen werden, das aus einem in der Mitte des Schaufelprofils befindlichen und von der konvexen Seite her eingedrückten "Hutdeckelabschnitt"" mit auf beiden Seiten angrenzenden schrägen Wandabschnitten besteht, die in parallel zum "Hutdeckelabschnitt" verlaufende und von der konvexen Seite her gesehen niedrigere Randabschnitte übergehen. Die Unterseiten der Randabschnitte werden natürlich zur Anlage gegen die eine Seite der Rondenöffnungen, nämlich den Rand 14, gebracht, während die Oberseite des "Hutdeckelabschnitts" gegen den anderen Öffnungsrand 12 anliegt, so daß die Öffnungen eine größere und gegenüber der Ausführungsform von Fig. etwa doppelte Breite aufweisen können.

Die in Fig. 11 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen dadurch, daß ein äußerer Teil des Schaufelprofils nicht mit Quersicken versehen und verformt, jedoch der innere Teil entsprechend Fig. 10 ausgebildet ist. Aus diesem Grunde weist der äußere Abschnitt der Vorderkante 19 jeder Öffnung das gleiche Profil wie die konkave Schaufelfläche auf, so daß die Schaufel gegen diesen Randabschnitt anliegt.

Gleichgültig, welches der dargestellten und beschriebenen Befestigungsverfahren angewendet wird, müssen die Schaufeln nach Einsetzen in die Öffnungen so befestigt werden, daß

sie einwandfrei in ihrer Lage gehalten und an einer allmählichen Verlagerung aus der vorbestimmten Lage gehindert sind. Zu diesem Zweck weist der Umfang der Laufradronden entsprechend einem Merkmal der Erfindung eine besondere Formgebung auf, indem der Umfangsrand der Ronde 3 auf in ümfangsrichtung gesehen einer Seite jeder Öffnung 7 und vorzugsweise der einen spitzen Winkel mit der öffnung 7 einschließenden Öffnungsseite (d.h. die Seite, welche in den Zeichnungen im Uhrzeigersinn vor den öffnungen 7 liegt) in bezug auf den an der gegenüberliegenden Seite der öffnung befindlichen Umfangsrand in Radialrichtung nach außen versetzt ist. Diese Radialversetzung erstreckt sich über nur einen Abschnitt des Umfangsrands, indem dieser in einem neben der Öffnungsmündung befindlichen Randbereich einen Vorsprung 21 ausbildet. Die Mündung ist dabei der Bereich, in welchem die Öffnung 7 auf den Umfangsrand trifft, der durch den Umfangshalbmesser auf der anderen Öffnungsseite begrenzt ist.

Entsprechend dem weiterhin vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung des Laufrads werden die die vorstehend beschriebene Formgebung aufweisenden Laufradronden 3 in den vorgegebenen Äxialabständen konzentrisch zueinander angeordnet und dann die Laufradschaufeln 6 nacheinander in die öffnungen 7 eingeführt, indem die Schaufeln mit einer Schmalkante voran in diese öffnungen eingeschoben werden, wobei die in entsprechenden gegenseitigen Axialabständen ausgebildeten Einkerbungen oder die Rückwände 10 der Schaufeln in Paßsitz in die öffnungen eingeführt werden und die verschiedenen Laufradteile nach Anlage der innenliegenden Enden der Einkerbungen gegen die Bodenränder der öffnungen 7 ihre vorbestimmte gegenseitige Lage aufweisen, in welcher sich die Einkerbungsabschnitte der Schaufeln ganz innerhalb des Mündungsbereichs der öffnungen befinden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ist diese vorgegebene Lage außer-

dem auch noch dadurch bestimmt, daß die konkave Seite 16 gegen die Vorderkante 19 der öffnung anliegt.

Vermittels radial nach innen gerichteter Druckkräfte gegen die Vorsprünge 21 der Ronden 3, welche in bekannter Weise mit Walzen aufgebracht werden können, die von der den Vorsprung aufweisenden Öffnungsseite zur gegenüberliegenden Öffnungsseite (d.h. der Zeichnung entsprechend im Uhrzeigersinn) um den Rondenumfang herumbewegt werden, wird der Rondenumfang im Bereich des Vorsprungs 21 nach und nach immer mehr nach vorn und nach innen zur Mündung und den in den öffnungen befindlichen Schaufelabschnitten hin verformt. Der radial innerhalb der Vorsprünge befindliche Werkstoff wird dabei in einer quer zu den Rückwänden 10 oder den Einkerbungsabschnitten 17 liegenden Richtung verpreßt, so daß die enge, schlitzförmige öffnung in dem an die Mündung angrenzenden Bereich durch den zuvor die Vorsprünge 21 bildenden Werkstoff ausgefüllt und verschlossen wird. Der Umfangsrand nimmt somit die in Fig. 7 in ausgezogener Linie und in den Fig. 9 und 11 in gestrichelter Linie dargestellte Formgebung an. Die Formgebung und Größe der Vorsprünge wird dabei so bemessen, daß die Mündungen nach Verformung der Vorsprünge im wesentlichen ganz ausgefüllt sind und die Laufradronden eine im Profil praktisch durchgehende, kreisförmige Formgebung annehmen.

Wie aus den Figuren 7 und 9 ersichtlich, wird der Außenrand der Rückwand 10 durch den verformten Vorsprung 21 fest eingespannt. Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 11 ist der Rondenumfangsabschnitt 20 gegen den äußeren, konvexen Abschnitt der Schaufel angedrückt. In beiden Fällen sind die Schaufeln unabhängig von der jeweiligen Ausbildung der Schaufelverbindungsbereiche mit den Ronden dauerhaft in der richtigen Lage in den Laufradronden gesichert.

- Patentansprüche: -

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Claims

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Patentansprüche :

.) Laufrad, insbesondere für Querstromgebläse, mit einer oder mehreren, zur Drehachse konzentrischen, im Profil kreisförmigen und in Radialrichtung des Laufrads ausgerichteten Ronden, die auf ihrem Umfang mehrere in gleichen gegenseitigen Abständen ausgebildete Öffnungen zur Aufnahme jeweils einer parallel zur Drehachse durch die Ronde hindurchgreifenden Laufradschaufel aufweisen, wobei die Öffnungen vom Rand der Ronde nach innen verlaufen und eine Formgebung aufweisen, derart, daß jede Laufradschaufel vom Umfang der Ronde her in etwa Radialrichtung der Ronde mit einer Schmalkante voran in die entsprechende Öffnung bis in eine Lage, in der sie sich ganz innerhalb des Umfangs der Ronde befindet, einführbar und in dieser Lage feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Umfangsrand der Ronde (3) auf in Umfangsrichtung gesehen einer Seite jeder Öffnung (7) in bezug auf den an der gegenüberliegenden Seite der Öffnung befindlichen Umfangsrand in Radialrichtung nach außen versetzt ist und eine solche Formgebung aufweist, daß er einen neben der Öffnungsmündung über das Rondenprofil vorstehenden Vorsprung (21) bildet, der nach Einsetzen der Laufradschaufel (6) in die vorgenannte Lage quer über die Öffnung (7) nach innen verformbar ist.
2. Laufrad nach Anspruch 1, bei welchem die Öffnungsränder über wenigstens einen größeren Teil ihrer Länge einen spitzen bzw. einen stumpfen Winkel mit dem angrenzenden Abschnitt des Rondenumfangs einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der nach außen versetzte und den Vorsprung (21) bildende Umfangsrandabschnitt sich auf der den spitzen Winkel einschließenden Seite des öffnungs-

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rands befindet und der Umfangsrand eine in gleicher Richtung verlaufende Verlängerung des Seitenrands der Öffnung (7) bildet.
3. Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine Ronde (3) und mehrere in die Öffnungen (7) der Ronde eingesetzte und auf der den spitzen Winkel einschließenden Seite des Öffnungsrands (12) durch einen die Öffnungsmündung praktisch ganz abdeckenden Rondenumfangsabschnitt (20) in ihrer Lage gehaltene Laufradschaufeln (6) aufweist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Laufrads nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Laufradschaufel (6) durch Verschieben mit ihrer Schmalkante voran ganz in die vorgenannte Lage in der zugeordneten Öffnung (7) eingeführt und der Rondenumfangsabschnitt im Bereich der Vorsprünge (21) durch in Umfangsrichtung von der den spitzen Winkel einschließenden Seite des Öffnungsrands zur gegenüberliegenden Randseite ausgeübte Druckkräfte verformt wird, und die Lüfterschaufeln oder Laufradschaufeln (6) durch den zuvor die Vorsprünge (21) bildenden Rondenumfangsabschnitt (20) in den Öffnungen (7) dauerhaft gesichert werden.

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L e e r s e i i e