DE8815383U1 - Axialventilator - Google Patents

Description

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L 4502 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Ölfreie Lagerung II" Heidenhelm Axialventilator

Die Erfindung betrifft einen Axialventilator gemäß dem Oberbegriff des eanspruchs 1.

Ein solcher Axialventilator ist durch die DE-PS 24 37 932 bekannt. Derartige Ventilatoren haben eine im Durchmesser relativ große Laufradnabe. Demzufolge sind die Laufschaufeln mit einem langen Holm fUr die Schaufellagerung und den Angriff der im Nabenzentrum angeordneten Verstelleinrichtung versehen. Die den Tragring in der Laufradnabe ratfial durchdringenden Schaufelholme sind in diesem mit groß dimensionierten Wälzlagern gelagert. Derartige Lager bedürfen einer öl- oder Fettschmierung. Bei der bekannten Ausführungsform ist deshalb in die Laufradnabe Öl in einer solchen Menge eingebracht, daß sich bei Betrieb des Ventilators ein die Axialschaufellager im Tragring mit öl versorgender ölring bildet. Wegen dieses ölvorrats ist es von Zeit zu Zeit erforderlich, den Ventilator stillzusetzen, den Stand des Schmiermittels zu kontrollieren und die.ies zu ergänzen oder zu ersetzen. Ferner muß aus Gründen der Betriebssicherheit und des Umweltschutzes das Entweichen des Schmiermittels zuverlässig verhindert werden.

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Außerdem sind bei dem bekannten Axialventilator die Holme mit sogenannten Ausgleichsgewichten zur Kompensation des an den Laufschaufeln während des Betriebes' bei geöffneten Schaufeln wirkenden Zerttrifugälmömentes versehen, Dieses Moment wirkt schließend auf die Laufschaufeln und muß bei fehlenden Ausgleichsgewichten von der Schaufelverstelleinrichtung aufgenommen werden.

Die Ausgleichsgewichte sind jeweils zwei innerhalb der Laufradnabe angeordnete Masseanhäufungen, welche durch radial zur Schaufeldrehachse verlaufende Hebelarme mit dem entsprechenden Laufschaufelholm in Verbindung stehen. Die pendeiförmig ausge- | bildeten Ausgleichsgewichte beanspruchen einen erheblichen Einbauraum in der Nabe, die daher nicht nur im Durchmesser ent- "■ sprechend groß ausgebildet sein, sondern auch in Richtung der Laufradlängsachse eine entsprechende Baulänge aufweisen muß. S Außerdem muß die Laufradnabe festigkeitsmäßig entsprechend be- &igr; messen sein, um die Fliehkraftbeanspruchung durch tile zahlrei- j chen Ausgleichsgewichte aufnehmen zu können. Außerdem tragen | zur Beanspruchung die groß dimensionierten Holmlager und der \ Schmiermittelvorrat in der Nabe bei.

i Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei | einem Axialventilator der eingangs genannten Gattung den Wartungsaufwand und die Fliehkraftbeanspruchung der Laufradnabe zu verringern. &iacgr;

Diese Aufgabe wird durch die im ntnspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. &psgr;

Mit der erfindungsgemäSen Lösung werden aufgrund folgender Erkenntnis erhebliche Vorteile erzielt:

Selbstschmlerende Gleitlägerwerkstöffe haben gegenüber Wälzlagern einen relativ höhen Häftrelbuhgskoeffizienten, der in Verbindung mit der im Betrieb auf die jeweilige Laufschaufel wirkenden Fliehkraft im Axiallager ein Haftmoment um die Schaufeidrehachse hervorruft, weiches dem Zentrifugalmoment der Schaufel entgegenzuwirken vermag, so daß die Schaufelverstelleinrichtung frei von der Wirkung dieses Momentes bleibt. Durch Wahl des entsprechenden Gleitlagerwerkstoffs und Bemessung des Lagers kann die Größe des Haftmoments beeinflußt werden. Damit die auf die Ringscheibe des Axiallagers wirkende, aufgrund der Baugröße des Axialventilators sehr große Fliehkraft gleichmäßig auf die Scheibenfläche verteilt wird, ist die Kugelscheibe vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird Kantenpressung im Axiallager und damit überlastung und vorzeitiger Verschleiß des Lagers vermieden.

Bei dem erfindungsgemäßen Axialventilator sind keine Ausgleichsgewichte erforderlich, wenn das Haftmoment das Zentrifugalmoment der Schaufel kompensiert. Dies wiederum verringert die auf den Holm wirkenden Fliehkräfte, so daß die Axiallager geringer beansprucht werden. Der Tragring der Laufradnabe kann daher im Querschnitt kleiner dimensioniert werden, da er festigkeitsmäßig in geringerem Maß beansprucht wird. Wegen de? fehlenden Ausgleichsgewichte kann die Laufradnabe in axialer Richtung kürzer gebaut werden.

Da die Schaufelverstelleinrichtung nicht unter der Belastung des Zentrifugalmoments steht, kann es bei einem Ausfall des Verstelldrucks des hydraulischen Servomotors einer solchen Ein richtung nicht zu einer selbsttätigen Verstellung der Laufschaufeln kommen. Außerdem können wegen der öl- und fettfreien Axiallager der Laufschaufeln die Wartungsabstände des Laufrades vergrößert werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die im anspruch 2 angegebene Maßnahme wird das Auftreten von Spiel im Axiallager verhindert, so daß dieses im Stillstand oder bei geringen Drehzahlen des Ventilators stets belasset ist. Stoßartige Lagerbeanspruchungen durch Bewegungen der Laufschaufeln sind daher ausgeschlossen. Außerdem kann durch die Vorspannkraft des Federelements die Größe der auf das Axiallager wirkenden Normalkraft und damit das Ausmaß der Selbsthemmung des Lagers beeinflußt werden. Zweckmäßigerweise ist das Federelement eine Tellerfeder.

&igr; Mit der Ausgestaltung nach Peanspruch 4 ist eine völlig öl- und fettfreie Lagerung der Laufschaufeln in der Laufradnabe erzielt. Hierdurch wird die Wartung des Laufrades erheblich vereinfacht. Ferner ist die Gefahr der Umweltschädigung durch Schmiermittelaustritt aus der Nabe ausgeschlossen.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt im Längsschnitt zur Hälfte ein Laufrad eines Axialventilators mit verstellbaren Laufschaufeln.

Ein mit 1 bezeichnetes Laufrad hat eine bezüglich seiner Drehachse 2 rotationssymmetrische Nabe 3. In der einen relativ großen Durchmesser aufweisenden Laufradnabe 3 ist koaxial zu ihrer Drehachse 2 ein Tragring 4 angeordnet. Die umfangsseitige Wandung 5 der Laufradnabe 3 ist mit in gleichmäßiger Teilung angeordneten, im rechten Winkel zur Drehachse 2 verlaufenden Bohrungen 6 großen Durchmessers versehen. Der Tragring 4 weist ebenfalls mit den Bohrungen 6 in der Nabenwandung 5 fluchtende Bohrungen 7 kleineren Durchmessers auf. In den Bohrungen 6 der Nabenwandung 5 sind mit ihrer Drehachse 8 radial (bezogen auf die Laufraddrehachse 2) angeordnete Laufschaufeln 9 mit ihrem flanschartig ausgebildeten Fuß 10 aufgenommen. An den Laufschaufeln 9 wirkt während des Betriebes des Axialventilators bei geöffneten Schaufeln ein Zentrifugalmoment.

Die nachfolgend beschriebene Lagerung einer Laufschaufel 9 ist bei allen Schaufeln de« Laufrades 1 gleich ausgebildet,

Die Laufschaufel 9 ist mit ihrem Schaufelfuß 10 in der Bohrung 6 der Nabenwandung 5 durch ein Radiallager in Torrn einer aus selbstschmierendem Gleitlagerwerkstoff (auch als "Trockenlager" bezeichnet) gebildeten Buchse 11 geführt. Außerdem sind zwischen dem Schaufelfuß 10 und der Nabenwandung 5 Dichtungen 12 angeordnet, weiche das Eindringen von Verunreinigungen in das Laufradinnere verhindern.

Mit dem FuQ 10 der Laufschaufel 9 ist durch Schrauben 13 ein koaxial zur Drehachse &thgr; verlaufender Holm 14 verbunden. Dieser erstreckt sich durch die Bohrung 7 im Tragring 4, wo er durch ein zweites Radiallager in Form einer gleichfalls aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwerkstoff bestehenden Buchse 15 gelagert ist. Die Lagerung umfaßt außerdem ein von einer Ring- scheibe 16 gebildetes Axiallager, gegen das der Holm 14 auf der schaufelabgewandten Seite des Tragringes 4 mit einer Mutter 17*

• abgestutzt ist. Die Ringscheibe 16 besteht ebenso wie die Buch-

!sen 11 und 15 der Radiallager aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwerkstoff. Auf ihrer von der Holmmutter 17 abge- ; wandten Seite ist die Ringscheibe 16 auf einer am Tragring 4 j sitzenden Kugelscheibe 18 abgestutzt. Die Kugelscheibe 18 < gleicht Parallelitätsfehler zwischen den einander züge? Tdneten Flächen von Holmmutter 17, Ringscheibe 16 und der Kugelscheibe j 18 aus, so daß Kantenpressung im Axiallager vermieden ist. Die \ Ringscheibe 16 nimmt aufgrund ihres Haftreibungskoeffizienten und der dadurch gegebenen Selbsthemmung des Lagers das Zentrifugalmoment der Laufschaufel 9 auf.

* Auf der vom Axiallager abgewandten Seite des Tragringes 4 weist der Holm 14 einen Bund 19 auf, gegen den ein Gegenring 20 mit

■ einer Anschlagscheibe 21 abgestützt ist. Zwischen dieser Anschlagscheibe 21 und dem Tragring 4 sitzt eine vorgespannte

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Tellerfeder 22. Diese bewirkt eine spielfreie Axiallagerung der Laufschaufel 9 sowohl im Stillstand als auch bei niedrigen Drehzahlpn des Laufrades 1.

Zur Einstellung des Schaufelwinkels während des Betriebes des Axialventilators ist eine Verstelleinrichtung 23 im Nabenzentrum vorgesehen. Die Einrichtung 23 hat eine gleichachsig zur Drehachse 2 verschiebbare Stellscheibe 24, welche mit einer Stellstange 25 verbunden ist. Die Stellscheibe 24 ist umfangsseitig mit einer Nut 26 versehen, in welche ein Gleitstein 27 am Ende eines mit dem Schaufelholm 14 verbundenen Hebelarmes 28 eingreift. Ein außerhalb der Laufradnabe 3 angeordneter hydraulischer Servomotor (nicht dargestellt) steht mit der alle Laufschaufeln 9 des Laufrades 1 synchron verstellenden Einrichtung 23 in Verbindung.

Stirnseitig ist die Laufradnabe 3 durch einen Deckel 29 verschlossen, nach dessen Entfernen die Bauteile in der Laufradnabe zur Wartung zugänglich sind.

11.04.1988 HKa/Py
0430k/68-73

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Claims (1)

1. Axialventilator mit den folgenden Merkmalen:

a) Laufschaufeln (9) sind mit ihrem Holm (14) in einem koaxial in einer Laufradnabe (3) angeordneten Tragring (4) gelagert,

b) die Lagerung umfaßt ein Axiallager, gegen das der Holm (14) auf der schaufelabgewandten Seite des Tragrings (4) mit einer Mutter (17) abgestützt ist,

c) am Holm (14) greift eine Einrichtung (23) für die Schaufelverstellung während des Betriebes an,

gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

d) das Axiallager ist als Ringscheibe (16) aus einem selbstschmierenden Gleitlagerwer^stoff ("Trockenlager") ausgebildet,

e) die Ringscheibe (16) des Axiallagers ist mit ihrer von der Holmmutter (17) abgewandten Seite auf einer am Tragring (4) sitzenden kugelscheibe (18) abgestutzt.

2. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Axiallager abgewandten Seite des Tragrings (4) wenigstens mittelbar zwischen diesem und einem Bund (19) des Holm (14) ein Federelement sitzt.

3. Axialventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine Tellerfeder (22) ist.

4. Axialventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschaufeln (9) sowohl am Tragring (4) als auch am Umfang der Laufradnabe (3) durch Radiallager in Form von aus selbstschmierendem Gleitlagerwerkstoff gebildeten Buchsen (15, 11) geführt sind.

11.04.1988 HKa/Py 0430k/74