DE4204531A1 - Air ventilator, esp. radial type - has vanes connected to hub fitting central shaft by elastic mountings - Google Patents
Air ventilator, esp. radial type - has vanes connected to hub fitting central shaft by elastic mountingsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lüfterradvorrichtung mit Mitteln zum Erzeugen einer Luftströmung infolge Rotation der Lüfterradvorrichtung und Mitteln zum Anschließen an eine um eine Drehachse rotierbare Welleneinrichtung. Derartige Lüfterradvorrichtungen werden in vielfältiger Art und Weise eingesetzt. Häufig werden Lüfterradvorrichtungen mittels Elektromotoren angetrieben. Bei vielen Aggregaten wird der Elektromotor leistungsmäßig für den Betrieb einer Hochdruck kolbenpumpe, Ölpumpe oder dergleichen bemessen. Derartige Elektromotoren arbeiten in einem Leistungsbereich von 2 kW bis 7 kW. Die zum Kühlen erforderliche Lüfterradvorrichtung wird ebenfalls über die Welle des Elektromotors angetrieben, so daß ein zusätzliches Aggregat für die Rotation der Lüfter radvorrichtung entfällt. Bevorzugt werden hierbei Radial-Lüf terradvorrichtung eingesetzt. Für den Betrieb der Lüfterrad vorrichtung alleine würde eigentlich ein Lüftungsmotor mit einer Leistungsstärke von ca. 20 W bis 100 W ausreichen. Der relativ starke Elektromotor hat jedoch zur Folge, daß auf die Lüftervorrichtung sehr große Beschleunigungen beim Anfahren bzw. Stoppen des Elektromotors auftreten.The present invention relates to a fan wheel device with means for generating an air flow due to rotation the fan wheel device and means for connecting to a shaft device rotatable about an axis of rotation. Such Fan impellers are made in a variety of ways used. Fan impellers are often used Electric motors driven. With many units, the Electric motor performance for the operation of a high pressure size piston pump, oil pump or the like. Such Electric motors work in a power range of 2 kW up to 7 kW. The fan wheel device required for cooling is also driven by the shaft of the electric motor, so that an additional unit for the rotation of the fans wheel device is not required. Radial fans are preferred terrace device used. For the operation of the fan wheel device alone would actually include a ventilation motor a power of approx. 20 W to 100 W are sufficient. The relatively strong electric motor has the consequence, however, that on the Fan device very large accelerations when starting or stopping the electric motor.
Es ist bekannt, Lüfterradvorrichtungen der eingangs genannten Art als Blechradvorrichtungen auszubilden. Derartige Blech radvorrichtungen weisen eine relativ große Masse auf, die in Rotation versetzt wird. Dies hat zur Folge, daß die Nabe, mit der die Vorrichtung an die Welleneinrichtung angeschlossen ist und die in der Regel auch aus Metall ist, infolge der beim Anfahren bzw. Stoppen des Aggregats auftretenden Träg heitskräfte, einer hohen Beanspruchung ausgesetzt ist, so daß die Nabe relativ rasch ausgeschlagen ist. Da die Nabe in der Regel nicht ausgewechselt werden kann, weist die gesamte Lüf terradvorrichtung somit eine geringe Betriebsdauer auf. Selbst bei möglicher Auswechselung der Nabe entstehen nach relativ kurzen Zeitintervallen nicht unerhebliche Reparatur kosten.It is known, fan wheel devices of the aforementioned Form as sheet metal wheel devices. Such sheet wheel devices have a relatively large mass, which in Rotation is set. As a result, the hub, with who connected the device to the shaft device is and which is usually also made of metal, due to the Carrier occurring when starting or stopping the unit forces, is subjected to high stress, so that the hub knocked out relatively quickly. Since the hub in the As a rule, the entire Lüf cannot be replaced terrad device thus a short operating time. Even if the hub can be replaced, after-arises relatively short time intervals not insignificant repair costs.
Um die bei Blechvorrichtungen vorhandenen relativ großen Mas sen zu verringern, ist man dazu übergegangen, Lüfterradvor richtungen aus Kunststoff zu schaffen. Hierbei ist auch die Nabe aus Kunststoff. Es zeigt sich, daß durch die hohen Träg heitskräfte infolge positiver oder negativer Beschleunigung an der Nabe Risse auftreten können.To the relatively large Mas existing in sheet metal devices to reduce sen, has gone over to fan wheel creating plastic directions. Here is also the Plastic hub. It turns out that the high wear forces due to positive or negative acceleration cracks may occur on the hub.
In einer weiteren Entwicklung ist man dazu übergegangen, die Nabe aus Metall zu fertigen und den übrigen Teil der Lüfter radvorrichtung aus Kunststoff. Derartige Lüfterradvorrichtun gen weisen eine relativ hohe Betriebsdauer auf. Jedoch be steht der Nachteil, daß solche Lüfterradvorrichtungen in ih rer Herstellung sehr teuer sind.In a further development one has gone over to the Metal hub and the rest of the fan wheel device made of plastic. Such fan wheel devices gen have a relatively long service life. However, be there is the disadvantage that such fan wheel devices in ih are very expensive to manufacture.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gegenüber dem genannten Stand der Technik verbesserte Lüfterradvorrichtung anzugeben, die einfach und preiswert herstellbar ist, und eine lange Betriebsdauer gewährleistet.The invention is based on the problem, one over that State of the art mentioned improved fan wheel device specify that is simple and inexpensive to manufacture, and ensures a long service life.
Die Erfindung bei einer Lüfterradvorrichtung der eingangs ge nannten Art ist durch sämtliche Merkmale des unabhängigen An spruch 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention in a fan wheel device of the beginning named type is due to all features of the independent An given 1. Advantageous refinements and training Applications are the subject of the subclaims.
Diese Erfindung zeichnet sich dementsprechend dadurch aus, daß der Anschluß der Mittel zum Erzeugen der Luftströmung an die Mittel zum Anschließen an die Welleneinrichtung in bzw. entgegen der Rotationsrichtung der Lüfterradvorrichtung elastisch nachgiebig ausgebildet ist. Durch die elastisch nachgiebige Ausbildung des Anschlusses werden die Mittel zum Anschließen an die Welleneinrichtung, welche bevorzugt als Nabe ausgebildet sind, weniger beansprucht und die infolge positiver bzw. negativer Beschleunigung der Lüfterradvorrich tung entstehenden, auf die Nabe einwirkenden Trägheitskräfte teilweise abgebaut. Die Beschleunigungskräfte können aus schlagartiger, ruckartiger, ungleichförmiger, schwingender oder pulsierender Belastung, letzteres beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine, herrühren. Dadurch, daß ein Teil der freiwerdenden Energie durch die elastisch nachgiebige La gerung aufgenommen wird, wird die Beanspruchung der Nabe selbst verringert. Hohe Spannungsspitzen können abgebaut wer den, was sich günstig auf die Dauerfestigkeit des Materials auswirkt.Accordingly, this invention is characterized in that that the connection of the means for generating the air flow to the means for connection to the shaft device in or against the direction of rotation of the fan wheel device is designed to be resilient. Due to the elastic compliant training of the connection are the means to Connection to the shaft device, which is preferred as Hub are trained, less stressed and the result positive or negative acceleration of the fan wheel device resulting inertial forces acting on the hub partially dismantled. The acceleration forces can abrupt, jerky, irregular, swinging or pulsating load, the latter for example an internal combustion engine. Because part the energy released by the elastically flexible La the hub is stressed itself decreased. High voltage peaks can be reduced what is beneficial to the fatigue strength of the material affects.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lüf terradvorrichtung, insbesondere Radiallüfterradvorrichtung, ist der elastisch nachgiebige Anschluß durch im wesentlichen radial zur Drehachse angeordnete Rippen gebildet, die so an die Mittel zum Anschließen befestigt sind, daß letztere ge genüber den Rippen eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. Besonders geeignet sind Rippen mit Rechteckprofil, die einer seits einfach herstellbar sind und andererseits problemlos so angeordnet werden können, daß in der Ebene senkrecht zur Dre hachse eine geringe Biegesteifigkeit - und somit eine elasti sche Nachgiebigkeit - vorhanden ist und in Richtung der Dre hachse eine hohe Biegesteifigkeit vorhanden ist, um eventuell auftretende Unwuchten aufnehmen zu können. Die Rippen sind bevorzugt einstückig, die Mittel zum Anschließen, die bevor zugt eine Nabe aufweisen, angeformt.In a preferred embodiment of the vent according to the invention wheel device, in particular radial fan wheel device, is the resilient connection by essentially Ribs arranged radially to the axis of rotation formed so on the means for connection are attached that the latter ge have elastic compliance with the ribs. Ribs with a rectangular profile are particularly suitable are easy to manufacture on the one hand and on the other hand without problems can be arranged that in the plane perpendicular to the Dre low bending stiffness - and thus elastic elasticity - is present and towards the Dre there is a high degree of bending stiffness to possibly occurring imbalances. The ribs are preferably in one piece, the means for connecting that before trains have a hub, molded.
Um eine Vergleichmäßigung der elastischen nachgiebigen Lage rung zu erzielen, sind die Rippen in einer bevorzugten Ausge staltung in gleichmäßigen Abständen um die Nabe herum ver teilt und weisen im wesentlichen dieselben Querschnittswerte auf.To equalize the elastic, resilient position To achieve tion, the ribs are in a preferred Ausge evenly spaced around the hub shares and have essentially the same cross-sectional values on.
Bei der Ausgestaltung der Lüfterradvorrichtung als Radial lüfterradvorrichtung hat sich als günstig erwiesen, zwischen den Mitteln zum Erzeugen der Luftströmung und den Mittel zum Anschließen an die Welleneinrichtung zumindest bereichsweise Abdeckflächen vorzusehen, die zumindest bereichsweise den Bo den der Radiallüfterradvorrichtung bilden. Diese Abdeckflä chen dienen vornehmlich dazu, einen optimalen Luftströmungs weg zu gewährleisten, wobei die Luft in Richtung der Drehach se angesaugt wird und radial nach außen strömt.When designing the fan wheel device as a radial Fan wheel device has proven to be favorable between the means for generating the air flow and the means for Connection to the shaft device at least in some areas To provide cover surfaces that at least in some areas the Bo form that of the radial fan wheel device. This cover area Chen primarily serve to ensure optimal air flow ensure away, taking the air towards the rotary axis se is sucked in and flows radially outwards.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird der elastisch nachgiebige Anschluß durch eine Spiralfedervorrich tung gebildet, die im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse angeordnet ist.In a further embodiment according to the invention, the flexible connection through a coil spring device tion formed, which is essentially perpendicular in one plane is arranged to the axis of rotation.
Als Material für die Lüfterradvorrichtung wird Kunststoff, insbesondere PA 6/PA 6.6 usw. POM, PP/PBT/PET/PVDF usw., bevorzugt faserverstärkt oder gefüllt, verwendet, wobei die Nabe sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall sein kann.Plastic is used as material for the fan wheel device, especially PA 6 / PA 6.6 etc. POM, PP / PBT / PET / PVDF etc., preferably fiber-reinforced or filled, used the hub can be made of both plastic and metal.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise mitein ander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensicht lich gegenseitig ausschließen.Further embodiments and advantages of the invention result themselves by the features listed in the claims and by the exemplary embodiments specified below. The features of the claims can be in any way be combined as far as they are not obvious mutually exclusive.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Wei terbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellen Beispiele näher beschrieben und erläu tert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebi ger Kombination angewandt werden. Es zeigtThe invention and advantageous embodiments and Wei In the following, further developments of the same are based on that in Illustrated drawing examples are described and explained tert. Those to be found in the description and the drawing Features can be used individually or in groups of any number ger combination. It shows
Fig. 1 Radiallüfterradvorrichtung mit elastisch nachgiebigen Rippen und bereichsweiser Abdeckung, Fig. 1 Radiallüfterradvorrichtung with elastically flexible fins and some regions, cover,
Fig. 2 Schnitt durch eine Lüfterradvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittführung A-A in Fig. 1, Fig. 2 is a section through Lüfterradvorrichtung of FIG. 1 along the cut A-A in Fig. 1,
Fig. 3 Radiallüfterradvorrichtung mit elastisch nachgiebigen Rippen und gegenüber der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vergrößerten Abdeckflächen und Fig. 3 radial fan wheel device with resilient ribs and compared to the device of FIG. 1 enlarged cover areas and
Fig. 4 Schnitt durch die Radiallüfterradvorrichtung gemäß Fig. 3 entlang der Schnittführung B-B in Fig. 3. Fig. 4 is a section through the Radiallüfterradvorrichtung of FIG. 3 along the incision BB in Fig. 3.
Eine als Radiallüftervorrichtung ausgebildete Lüftervorrich tung 10 ist um eine Drehachse 12 drehbar gelagert vorhanden. Die Drehachse 12 wird durch eine in den Figuren nicht darge stellte Welleneinrichtung eines Elektromotors gebildet, die die Lüfterradvorrichtung 10 in Rotation versetzt. Die Lüfter radvorrichtung 10 ist mittels einer zentrischen Nabe 14 auf die nicht dargestellte Welleneinrichtung aufgesteckt. Hierzu weist die Nabe 14 eine runde Ausnehmung 16 mit einer geradli nigen Abflachung 18 auf. Die Welleneinrichtung hat eine der Form der Ausnehmung 16 entsprechende Umfangskontur.A trained as a radial fan device Ventilvorrich device 10 is rotatably mounted about an axis of rotation 12 available. The axis of rotation 12 is formed by a shaft device of an electric motor, not shown in the figures, which sets the fan wheel device 10 in rotation. The fan wheel device 10 is attached to the shaft device, not shown, by means of a central hub 14 . For this purpose, the hub 14 has a round recess 16 with a straight flat 18 . The shaft device has a circumferential contour corresponding to the shape of the recess 16 .
Die Luftströmung ist in den Fig. 2 bzw. 4 durch Pfeile 21, 22 angedeutet. Bei Rotation der Lüfterradvorrichtung 10 wird die Luft zunächst im wesentlichen in Richtung der Drehachse 12 angesaugt (Pfeil 21) und dann radial nach außen abgegeben (Pfeile 22).The air flow is indicated in FIGS. 2 and 4 by arrows 21 , 22 . When the fan wheel device 10 rotates, the air is first drawn in essentially in the direction of the axis of rotation 12 (arrow 21 ) and then discharged radially outwards (arrows 22 ).
An die Nabe 14 schließen nach außen in radialer Richtung mit gleichen Winkelabständen insgesamt 6 Rippen 20 einstückig an. Die Rippen 20 sind als schmale Rechteckquerschnitte ausgebil det, wobei der Querschnitt mit höherer Biegesteifigkeit in Richtung der Drehachse 12 angeordnet ist. Nach außen hin nimmt die Querschnittshöhe der einzelnen Rippen 20 ab.A total of 6 ribs 20 are integrally connected to the hub 14 outwards in the radial direction at equal angular intervals. The ribs 20 are formed as narrow rectangular cross sections, the cross section being arranged with greater bending stiffness in the direction of the axis of rotation 12 . The cross-sectional height of the individual ribs 20 decreases towards the outside.
Die Nabe 14 mit ihrer Ausnehmung ist auf der der Ansaugrich tung 21 gegenüberliegenden Seite der Lüfterradvorrichtung 10 angeordnet. Die Unterkante der Rippen 20 bildet zusammen mit der Außenkante der Nabe 19 einen Teil der hinteren Abschluß kante der Lüftervorrichtung 10. Im Endbereich der Rippen 20, in dem die Querschnittshöhe bis fast auf Null abnimmt, ist, entgegen der Ansaugrichtung, eine vor den Rippen liegende, kreisringförmige Abdeckschale 24 einstückig angeformt. Diese Abdeckschale 24 dient dazu, Luftturbulenzen zu verringern und dadurch den Strömungsablauf zu optimieren. Im äußeren Randbe reich der kreisringförmigen Abdeckschale 24 ist ein ebener, senkrecht zur Drehachse 12 angeordneter erster Kreisringträ ger 26 einstückig angeformt.The hub 14 with its recess is arranged on the Ansaugrich device 21 opposite side of the fan wheel device 10 . The lower edge of the ribs 20 together with the outer edge of the hub 19 forms part of the rear end edge of the fan device 10 . In the end region of the ribs 20 , in which the cross-sectional height decreases to almost zero, an annular cover shell 24 lying in front of the ribs is integrally formed against the suction direction. This cover shell 24 serves to reduce air turbulence and thereby optimize the flow. In the outer Randbe rich of the annular cover 24 is a flat, perpendicular to the axis of rotation 12 arranged first Kreisringträ ger 26 integrally formed.
Entgegen der Ansaugrichtung 21 nach vorne versetzt ist ein zweiter Kreisringträger 28 vorhanden, der parallel zum ersten Kreisringträger 26 angeordnet ist und einen Innendurchmesser aufweist, der in etwa dem Außendurchmesser des ersten Kreis ringträgers 26 entspricht. Zwischen den beiden Kreisringträ gern 26, 28 sind Lüfterschaufeln 30 vorhanden, die jeweils einstückig mit den Kreisringträgern 26, 28 verbunden sind. In Fig. 1 sind lediglich in einem Quadranten der kreisförmigen Lüfterradvorrichtung diese Lüfterschaufeln 30 schematisch dargestellt.Offset counter to the intake direction 21 to the front, a second annular support 28 is provided, which is arranged parallel to the first annular support 26 and has an inner diameter which corresponds approximately to the outer diameter of the first circular ring carrier 26th Between the two Kreisringträ like 26, 28, fan blades 30 are present, which are each integrally connected to the circular ring supports 26, 28th In Fig. 1, these fan blades are schematically represented 30 in only one quadrant of the circular Lüfterradvorrichtung.
Durch die Anordnung der Rippen 20 in der oben dargestellten Art und Weise sind die Abdeckschale 24, die beiden Kreisring träger 26, 28 und die Lüfterschaufeln 30 in ihrer Masse ela stisch nachgiebig in bzw. entgegen der Rotationsrichtung R an die Nabe 14 angeschlossen. Der elastisch nachgiebige Anschluß führt dazu, daß bei sehr hohen positiven bzw. negativen Be schleunigungskräften infolge Massenträgheit beim Anfahren bzw. Stoppen des Aggregates teilweise Energie durch die ela stische Lagerung aufgenommen wird, wodurch sich die Beanspru chung der Nabe vermindert. Dieses hat zur Folge, daß weniger häufig Risse in der Nabe oder am Nabenanschluß auftreten, so daß die Betriebsdauer der Lüfterradvorrichtung deutlich ver längert werden kann.Due to the arrangement of the ribs 20 in the manner shown above, the cover 24 , the two circular ring carriers 26 , 28 and the fan blades 30 in their mass ela stably compliant in or against the direction of rotation R to the hub 14 . The resilient connection leads to the fact that at very high positive or negative acceleration forces due to inertia when starting or stopping the unit, some energy is absorbed by the elastic storage, which reduces the stress on the hub. As a result, cracks occur less frequently in the hub or at the hub connection, so that the operating life of the fan wheel device can be significantly extended.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Lüfterradvorrichtung 50 ähnelt der in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Lüfterrad vorrichtung 10. Gleiche Teile tragen das gleiche Bezugszei chen und werden nicht nochmals erläutert. Im Unterschied zu der Lüfterradvorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 weist die Lüf terradvorrichtung 50 eine Abdeckschale 40 auf, die zwar eben falls im äußeren Bereich wie die Abdeckschale 24 der Lüfter vorrichtung 10 geformt ist, jedoch erstrecken sich im Bereich zwischen den Rippen 20 zungenartige Flächenbereiche 42 zur Nabe 14 hin vor, wobei oberhalb der Rippen 20 dadurch Schlit ze 44 entstehen. Die zungenartigen Bereiche 42 reichen bis kurz vor die Nabe 14. Die Abdeckschale 42 bildet praktisch den gesamten Boden des Innenraumes der Lüfterradvorrichtung 50. Dadurch werden die Luftströmungsverhältnisse noch weiter verbessert, da störende Luftwirbel weiter unterdrückt werden. Die Lüftervorrichtung 50 ist wie ein als im Querschnitt im wesentlichen U-förmiger Bauteil ausgebildet, wobei die Kreis ringträger 26, 28 zusammen mit den Lüfterschaufeln 30 die Außen wandung bilden und die Abdeckung 42 einen entgegen der Ansaugrichtung 21 gewölbten Boden des Käfigs bilden. Der An schluß der Rippen 20 an die Nabe 14 erfolgt in analoger Weise wie bereits bei den Fig. 1 und 2 beschrieben. Auch hier wird somit eine elastische Nachgiebigkeit des Anschlusses in bzw. entgegen der Rotationsrichtung R der Lüfterradvorrich tung 50 gewährleistet.The Lüfterradvorrichtung 50 in FIGS. 3 and 4, illustrated is similar to the fan described in FIGS. 1 and 2, device 10. The same parts have the same reference characters and will not be explained again. In contrast to the fan wheel device according to FIGS . 1 and 2, the fan wheel device 50 has a cover shell 40 , which although it is formed in the outer region like the cover shell 24 of the fan device 10 , but tongue-like surface regions extend in the region between the ribs 20 42 towards the hub 14 , with slits 44 being formed above the ribs 20 . The tongue-like areas 42 extend shortly before the hub 14 . The cover shell 42 forms practically the entire floor of the interior of the fan wheel device 50 . As a result, the air flow conditions are further improved, since disturbing air vortices are further suppressed. The fan device 50 is like a constructed as a shaped U-cross-section substantially member, the annular carrier 26, 28 along with the fan blades 30 wall of the outer form and the cover 42 form a counter to the intake direction 21 curved bottom of the cage. At the end of the ribs 20 to the hub 14 is carried out in an analogous manner as already described in FIGS. 1 and 2. Here, too, an elastic flexibility of the connection in or against the direction of rotation R of the fan wheel device 50 is ensured.
Claims (13)
- - Mitteln (14) zum Anschließen an eine um eine Drehachse (12) rotierbare Welleneinrichtung und
- - Mitteln (30) zum Erzeugen einer Luftströmung infolge Rotation (R) der Lüfterradvorrichtung (10; 50),
- - Means ( 14 ) for connecting to a shaft device rotatable about an axis of rotation ( 12 ) and
- - means ( 30 ) for generating an air flow due to rotation (R) of the fan wheel device ( 10 ; 50 ),
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DE4204531A DE4204531A1 (en) | 1992-02-15 | 1992-02-15 | Air ventilator, esp. radial type - has vanes connected to hub fitting central shaft by elastic mountings |
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DE4204531A Withdrawn DE4204531A1 (en) | 1992-02-15 | 1992-02-15 | Air ventilator, esp. radial type - has vanes connected to hub fitting central shaft by elastic mountings |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F04D 29/28 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |