EP1934483B1 - Ventilatorrad - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
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- F04D29/34—Blade mountings
Definitions
- the present invention relates to a fan wheel consisting of a hub, on the periphery of mounting flanges for releasably securing fan blades are arranged.
- Such a fan is, for example, from the DE 39 41 691 C2 known.
- the mounting flanges are cast directly on the hub, which also forms the rotor of a drive motor designed as an external rotor motor.
- the blades of the fan wheel are screwed to these mounting flanges. This requires the preparation of expensive casting tools when fan wheels are to be manufactured with differing number of blades or position of the blades.
- a welded wing hub which consists of a polygonal wreathless hub disc, are welded to the perpendicular to their side surfaces circular plates, to be mounted in the same number as wings.
- This welded wing hub is to serve for the production of the axial fan or an axial fan.
- a fan wheel which has a hollow cylindrical hub, on the periphery of mounting flanges for releasably securing fan blades are arranged.
- Each fan blade is clamped between a mounting flange formed as an injection molded part and an additional connecting flange formed as an injection molded part, wherein the two flanges are fastened to one another by means of a screw connection.
- the present invention is based on the object, starting from the known fan wheel to improve this so that a production with any number of blades and position without expensive special tools is possible, so that a large manufacturing variation width is achieved at low production costs.
- a fan wheel in which the hollow cylindrical hub is made of steel and the mounting flanges are made of steel and are connected to the hub by welding, and the mounting flanges are made of sheet steel as a molded or bent parts.
- the invention is based on the recognition that, in contrast to large-area metal blades, the mounting flanges can weld easily. Because these have a relatively small mass and are compact. In contrast, when welding the fan blades as a whole, there is the problem of accurate adjustment already in the welding process and also a delay problem due to the welding heat. In addition, due to the large blade surface, there is a great deal of heat dissipation during the welding process, which is why high welding temperatures are required, which in turn increases the problems of distortion.
- An inventive fan wheel is advantageously driven by a DC motor with bell rotor, wherein the bell rotor according to the invention forms the hub of the fan wheel. Since the mounting flanges are made of sheet steel as molded parts, a series production of mounting flanges by punching and bending is possible. However, production by a laser cutting method is also possible.
- the wall thickness of the fastening flanges is greater, at least in the region of its contact section, than that of the wheel blades to be fastened.
- a fan according to the invention from a hollow cylindrical hub 1, on the periphery of mounting flanges 2 are attached. Fan blades 3 are in turn attached to these mounting flanges 2.
- the hub 1 consists of a hollow cylindrical bell, which is closed on one side and the front side has a hollow cylindrical rotor bushing 4 for receiving the rotor shaft in its interior.
- the hub 1 is made of steel and can form the rotor of a DC motor.
- mounting flanges 2 are circumferentially arranged substantially equidistantly and to these mounting flanges 2, the rotor blades 3 are screwed by means of a fastening screw 6.
- the mounting flanges 2 consist according to the invention of steel or steel sheet. As a result, a simple and cost-effective production of the mounting flanges 2 is possible.
- the mounting flanges 2 are circumferentially welded to the hub 1.
- the mounting flanges 2 can also be conveniently prepared as stampings or stamped and bent parts. It may also be appropriate to cut them out by a laser cutting process.
- the mounting flanges 2 are relatively compact, wherein the thickness of the mounting flanges 2 may be greater than the thickness of the fan blades to be fastened 3.
- known welding methods for example Mac, laser or laser with additional material be applied.
- the dimensions of a fan wheel according to the invention are, for example, 200 mm diameter of the hub 1 and, for example, 800 mm diameter of the entire fan wheel. Due to the inventive design, the size and orientation of the blades 3 can be varied as desired. By the invention, the number of blades or the mounting height can be varied much easier.
- an inventive mounting flange 2 consists of a sheet steel stamped and bent part, which consists of a central contact portion 7, each with its longitudinal sides 8 bent stiffening webs 9.
- the stiffening webs 9 have a substantially triangular shape, with the stiffening webs 9 tapering towards the free end of the abutment sections 7.
- the result is a cross-sectionally U-shaped design of the mounting flanges 2, in particular in the lower mounting area, where they are welded to the hub 1.
- the mounting flanges 2 are arranged on the circumference of the hub 1 so that the mounting flanges 2 protrude radially and extend on the hub wall 5 obliquely from the front to the back of the hub 1.
- the size and orientation of the mounting flanges 2 can be varied according to the particular requirements of the individual fan wheel. Since both the hub 1 and the mounting flanges 2 are made of steel, a simple welding of the two parts is possible with conventional welding.
- the fan blades 3 are fastened to the fastening flanges 2 in the region of their contact sections 7 on their contact side pointing in the direction of the front side of the hub 1. This attachment takes place by means of the fastening screw 6.
- this screw 6 is screwed into an internal thread opening 10 of the respective fastening flange 2. How out Fig. 4 it can be seen, the threaded opening 10 is formed by a pointing in the direction of the rear hollow cylindrical projection 11.
- the embodiment according to the invention makes it possible for fan blades 3 made of a very wide variety of materials to be fastened to the fastening flanges 2 can, for example, fan blades 3 made of metal or plastic. Also, blades 3 of die-cast or of corresponding metal material punched blades 3 can be used, these different blades 3 are all characterized by the same fastening. Also, it is possible by the invention to build blades 3 of larger engines with slow-rotating axial fans on smaller diameter engines, since the same type of fastening can be provided regardless of the blade size.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilatorrad bestehend aus einer Nabe, an deren Umfang Befestigungsflansche zur lösbaren Befestigung von Ventilatorschaufeln angeordnet sind.
- Ein derartiges Ventilatorrad ist zum Beispiel aus der
DE 39 41 691 C2 bekannt. Hierbei sind die Befestigungsflansche direkt an der Nabe angegossen, die gleichzeitig den Rotor eines als Außenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors bildet. Die Schaufeln des Ventilatorrades werden an diese Befestigungsflansche angeschraubt. Dies erfordert die Anfertigung teurer Gusswerkzeuge, wenn Ventilatorräder mit von einander abweichender Schaufelanzahl oder Stellung der Schaufeln hergestellt werden sollen. - Aus der
DE 602 960 C ist eine geschweißte Flügelnabe bekannt, die aus einer vieleckigen kranzlosen Nabenscheibe besteht, an die senkrecht zu ihren Seitenflächen kreisrunde Platten angeschweißt sind, und zwar in gleicher Anzahl wie Flügel anzubringen sind. Diese geschweißte Flügelnabe soll zur Herstellung des Axialgebläses oder eines Axialventilators dienen. - Aus der
EP 1571345 A1 ist ein Ventilatorrad bekannt, das eine hohlzylindrische Nabe aufweist, an deren Umfang Befestigungsflansche zur lösbaren Befestigung von Ventilatorschaufeln angeordnet sind. Dabei wird jede Ventilatorschaufel zwischen einem als Spritzgussteil ausgebildeten Befestigungsflansch und einem zusätzlichen als Spritzgussteil ausgebildeten Anschlussflansch geklemmt, wobei die beiden Flansche mittels einer Schraubverbindung miteinander befestigt werden. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ausgehend von dem bekannten Ventilatorrad dieses derart zu verbessern, dass eine Fertigung mit beliebiger Schaufelzahl und stellung ohne teure Spezialwerkzeuge möglich ist, so dass eine große Fertigungs-Variationsbreite bei niedrigen Herstellungskosten erreicht wird.
- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Ventilatorrad verwendet wird, bei dem die hohlzylindrische Nabe aus Stahl hergestellt ist und die Befestigungsflansche aus Stahl bestehen und mit der Nabe durch Schweißen verbunden sind, und die Befestigungsflansche aus Stahlblech als Form- oder Formbiegeteile ausgebildet sind.
- Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass im Gegensatz zu großflächigen Metallschaufeln sich die Befestigungsflansche problemlos anschweißen lassen. Denn diese besitzen eine relativ kleine Masse und sind kompakt ausgeführt. Im Gegensatz dazu besteht beim Anschweißen der Ventilatorschaufeln als Ganzes das Problem der genauen Justage schon beim Schweißvorgang und zudem ein Verzugsproblem auf Grund der Schweißwärme. Zudem erfolgt über die große Schaufelfläche eine starke Wärmeabfuhr während des Schweißvorgangs, weshalb hohe Schweißtemperaturen erforderlich sind, was wiederum die Verzugsprobleme erhöht. Ein erfindungsgemäßes Ventilatorrad wird vorteilhafterweise mit einem Gleichstrommotor mit Glockenrotor angetrieben, wobei der Glockenrotor erfindungsgemäß die Nabe des Ventilatorrades bildet. Da die Befestigungsflansche aus Stahlblech als Formteile ausgebildet sind, ist eine Serienfertigung der Befestigungsflansche durch Stanzen und Biegen möglich. Jedoch ist auch eine Herstellung durch ein Laserschneidverfahren möglich.
- Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß weiterhin, wenn die Wandstärke der Befestigungsflansche zumindest im Bereich ihres Anlageabschnittes größer ist als die der zu befestigenden Radschaufeln. Hierdurch kann die Festigkeit gegenüber herkömmlichen 6efestigungsmöglichkeiten erheblich vergrößert werden.
- Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
- An Hand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutern. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ventilatorrad,
- Fig. 2
- eine Rückansicht des Ventilatorrades gemäß
Fig. 1 , - Fig.3
- eine Einzelheit zur Darstellung eines erfindungsgemäßen Befestigungsflansches gemäß
Fig. 1 . - Fig. 4
- eine rückseitige Ansicht des Befestigungsflansches gemäß
Fig. 3 , - Fig. 5
- eine alternative Ausführungsform eines Befestigungsflansches gemäß Fg. 3,
- Fig. 6
- eine Rückansicht des Befestigungsflansches gemäß
Fig. 5 und - Fig. 7
- eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ventilatorrades passend zu der Ausführung gemäß
Fig. 5 und 6 . - Wie sich aus
Fig. 1 und Fig. 2 ergibt, besteht ein erfindungsgemäßes Ventilatorrad aus einer hohlzylindrischen Nabe 1, an deren Umfang Befestigungsflansche 2 befestigt sind. An diesen Befestigungsflanschen 2 sind wiederum Ventilatorschaufeln 3 befestigt. Wie sich aus denFig. 1 und 2 ableitet, besteht die Nabe 1 aus einer hohlzylindrischen Glocke, die einseitig geschlossen ist und die in ihrem Innern stirnseitig eine hohlzylindrische Rotorbuchse 4 zur Aufnahme der Rotorwelle aufweist. Die Nabe 1 besteht aus Stahl und kann den Rotor eines Gleichstrommotors bilden. An der Außenseite Ihrer Nabenwandung 5 weist diese eine Vielzahl von Befestigungsflanschen 2 auf, siehe insbesondereFig. 2 . Im vorliegenden Fall sind fünf Befestigungsflansche 2 umfangsgemäß im Wesentlichen äquidistant angeordnet und an diese Befestigungsflansche 2 sind die Rotorschaufeln 3 mittels einer Befestigungsschraube 6 angeschraubt. Die Befestigungsflansche 2 bestehen erfindungsgemäß aus Stahl bzw. Stahlblech. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung der Befestigungsflansche 2 möglich. Die Befestigungsflansche 2 werden umfangsgemäß an die Nabe 1 angeschweißt. Die Befestigungsflansche 2 können auch zweckmäßigerweise als Stanzteile oder Stanzbiegeteile hergestellt sein. Ebenfalls kann es zweckmäßig sein, sie durch ein Laserschneidverfahren auszuschneiden. Die Befestigungsflansche 2 sind relativ kompakt ausgebildet, wobei die Dicke der Befestigungsflansche 2 größer sein kann als die Dicke der zu befestigenden Ventilatorschaufeln 3. Als Schweißverfahren zum Anschweißen der Befestigungsflansche 2 an die Nabe 1 können bekannte Schweißverfahren, zum Beispiel Mac, Laser oder Laser mit Zusatzmaterial angewendet werden. Die Abmessungen eines erfindungsgemäßen Ventilatorrades betragen beispielsweise 200 mm Durchmesser der Nabe 1 und beispielsweise 800 mm Durchmesser des gesamten Ventilatorrades. Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Größe und Ausrichtung der Schaufeln 3 beliebig variiert werden. Durch die Erfindung kann die Schaufelzahl bzw. die Befestigungshöhe wesentlich einfacher variiert werden. - Wie sich insbesondere aus den
Fig. 3 und 4 ergibt, besteht ein erfindungsgemäßer Befestigungsflansch 2 aus einem Stahlblech-Stanzbiegeteil, das aus einem mittleren Anlageabschnitt 7 mit jeweils an seinen Längsseiten 8 umgebogenen Versteifungsstegen 9 besteht. Die Versteifungsstege 9 haben eine im Wesentlichen dreieckförmige Form, wobei die Versteifungsstege 9 zum freien Ende der Anlageabschnitte 7 spitz zulaufen. Es ergibt sich eine im Querschnitt U-förmige Ausbildung der Befestigungsflansche 2, insbesondere im unteren Befestigungsbereich, wo diese an die Nabe 1 angeschweißt sind. Die Befestigungsflansche 2 werden dabei so am Umfang der Nabe 1 angeordnet, dass die Befestigungsflansche 2 radial abstehen und auf der Nabenwandung 5 schräg von der Vorderseite zur Rückseite der Nabe 1 verlaufen. Die Größe und Ausrichtung der Befestigungsflansche 2 kann nach den jeweiligen Vorgaben des einzelnen Ventilatorrades beliebig variiert werden. Da sowohl die Nabe 1 als auch die Befestigungsflansche 2 aus Stahl bestehen, ist eine einfache Verschweißung der beiden Teile mit üblichen Schweißverfahren möglich. Die Ventilatorschaufeln 3 werden an den Befestigungsflanschen 2 im Bereich ihrer Anlageabschnitte 7 auf deren in Richtung der Vorderseite der Nabe 1 weisenden Anlageseite befestigt. Diese Befestigung erfolgt mittels der Befestigungsschraube 6. Diese Schraube 6 wird hierzu in eine Innengewindeöffnung 10 des jeweiligen Befestigungsflansches 2 eingeschraubt. Wie ausFig. 4 ersichtlich ist, wird die Gewindeöffnung 10 durch einen in Richtung der Rückseite weisenden hohlzylinderförmigen Ansatz 11 gebildet. Zur Ausrichtung der Ventilatorschaufeln 3 auf den Befestigungsflanschen 2 weisen diese gegenüber der Gewindeöffnung 10 in Richtung auf die Nabe 1 versetzt angeordnete Ansätze 12 auf, die aus der Anlagefläche des Anlageabschnittes 7 hervorstehen und eine abgerundete Umfangskontur aufweisen. Mit diesen Ansätzen 12 werden die Ventilatorschaufeln 3 ausgerichtet, weshalb diese in ihrem Fußbereich entsprechende Aussparungen 15 aufweisen, wie dies in denFig. 1 und 2 gezeigt ist. Diese Ansätze 12 sind in den Aussparungen 15 mit Spiel angeordnet. - Eine Variante hierzu ist in den
Fig. 5, 6 und7 dargestellt, wobei im Übrigen gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern wie in den vorhergehenden Fig. gekennzeichnet sind. Hierbei sind oberhalb und unterhalb der Gewindeöffnung 10 jeweils parallel verlaufende Schlitze 13 ausgeprägt, in die entsprechend angepasste Stegansätze 14 an den Schaufeln 3 hineinragen. Diese Stegansätze 14 sind in den entsprechenden Schlitzen 13 der Befestigungsflansche 2 zumindest mit umfangsgemäßem Spiel angeordnet. Hierdurch kann eine exakte Positionierung der Ventilatorschaufeln 3 auf den Befestigungsflanschen 2 erfolgen. Die Stegansätze 14 sind jeweils auf beiden Seiten der Ventilatorschaufeln 3 durch diese ausgebildet, so dass die Schaufeln 3 um 180° gedreht werden können, wenn eine andere Förderrichtung des Ventilators gewünscht ist. - Die erfindungsgemäße Ausgestaltung macht es möglich, dass Ventilatorschaufeln 3 aus unterschiedlichsten Materialien an den Befestigungsflanschen 2 befestigt werden können, so zum Beispiel Ventilatorschaufeln 3 aus Metall oder Kunststoff. Auch können Schaufeln 3 aus Druckguss oder aus entsprechendem Metallmaterial gestanzte Schaufeln 3 verwendet werden, wobei diese verschiedenen Schaufeln 3 sich alle durch die gleiche Befestigungsart auszeichnen. Auch ist es durch die Erfindung möglich, Schaufeln 3 von größeren Motoren bei langsam drehenden Axiallüftern auch auf im Durchmesser kleineren Motoren aufzubauen, da die gleiche Befestigungsart unabhängig von der Schaufelgröße vorgesehen sein kann.
Claims (6)
- Ventilatorrad, bestehend aus einer hohlzylindrischen Nabe (1), an deren Umfang Befestigungsflansche (2) zur lösbaren Befestigung von Ventilatorschaufeln (3) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass diehohlzylindrischeNabe(1)aus Stahl hergestellt ist und die Befestigungsflansche (2) aus Stahl bestehen und mit der Nabe (1) durch Schweißen verbunden und aus Stahlblech als Form- oder Form-Biegeteile ausgebildet sind. - Ventilatorrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass dieBefestigungsflansche(2)aus einem ebenen Anlagenabschnitt (7) und an dessen beiden gegenüberliegenden Längsseiten (8) abgebogenen Versteifungsstegen (9) bestehen. - Ventilatorrad nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass indemAnlageabschnitt(7) mindestens eine Innengewindeöffnung (10) sowie Ausrichtmittel (12, 13, 14, 15) zum Befestigen der Ventilatorschaufeln (3) ausgebildet sind. - Ventilatorrad nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass dielnnengewindeöffnung(10)in einem hohlzylindrischen Stutzen (11) ausgebildet ist. - Ventilatorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Befestigungsflansche (2) zumindest im Bereich des Anlagebereichs mit der Nabe (1) größer als die Dicke der Ventilatorschaufeln (3) ist. - Ventilatorrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatorschaufeln (3) aus Metall, Kunststoff oder Gussmaterial bestehen.
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