LAUFRAD FÜR EINE FLUIDFÖRDERVORRICHTUNG UND FLUIDFÖRDERVORRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Laufrad (2) für eine Fluidfördervorrichtung, umfassend eine Tragscheibe (4), eine Deckscheibe (6) und mindestens eine in einer Montagelage des Laufrads (2) zwischen der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) angeordnete Laufradschaufel (8).
Um eine Fluidfördervorrichtung mit mindestens einem Laufrad (2) mit weniger Aufwand herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass an der Laufradschaufel (8) Niete (10) und an der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) zu den Nieten (10) korrespondierende Nietöffnungen (12) ausgebildet sind, wobei die Niete (10) mit den jeweils zugeordneten Nietöffnungen (12) in der Montagelage des Laufrads (2) miteinander unlösbar in Eingriff sind, und wobei Kontaktflächen (14) der Laufradschaufel (8) mit der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) auf der einen Seite und/oder Kontaktflächen (22) der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) mit der Laufradschaufel (8) auf der anderen Seite, derart ausgebildet sind, dass die Laufradschaufel (8) in der Montagelage des Laufrads (2) im Wesentlichen dicht an der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) anliegt.
Ferner betrifft die Erfindung eine Fluidfördervorrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine Fluidfördervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Fluidfördervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

[0002] Derartige Laufräder für Fluidfördervorrichtungen und Fluidfördervorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in einer Vielzahl von voneinander verschiedenen Ausführungsformen bereits vorbekannt. Die bekannten Laufräder umfassen beispielsweise eine Tragscheibe, eine Deckscheibe und mindestens eine in einer Montagelage des Laufrads zwischen der Tragscheibe und der Deckscheibe angeordnete Laufradschaufel. Die bekannten Fluidfördervorrichtungen sind beispielsweise als Gebläse oder als Pumpen ausgebildet.

[0003] Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Fluidfördervorrichtung mit mindestens einem Laufrad mit weniger Aufwand herzustellen.

[0004] Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Laufrad für eine Fluidfördervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass an der Laufradschaufel einstückig Niete und an der Tragscheibe und der Deckscheibe zu den Nieten korrespondierende Nietöffnungen ausgebildet sind, wobei die Niete mit den jeweils zugeordneten Nietöffnungen in der Montagelage des Laufrads miteinander unlösbar in Eingriff sind, und wobei Kontaktflächen der Laufradschaufel mit der Tragscheibe und der Deckscheibe auf der einen Seite und/oder Kontaktflächen der Tragscheibe und der Deckscheibe mit der Laufradschaufel auf der anderen Seite, derart ausgebildet sind, dass die Laufradschaufel in der Montagelage des Laufrads im Wesentlichen dicht an der Tragscheibe und der Deckscheibe anliegt. Ferner wird dieses Problem durch eine Fluidfördervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

[0005] Erfindungsgemäß wird kein Hilfsfügeteil eingesetzt, da die Nieten bzw. die verstemm-/crimpbaren Elemente an der Laufradschaufel mit angeformt sind, etwa durch Stanzen. Bei diesem "Verstemm-bzw. Crimpprozess" werden ggf. gleichzeitig auch bewusst geschwächte Bereiche der Laufradschaufeln mit verformt.

[0006] Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil besteht insbesondere darin, dass eine Fluidfördervorrichtung mit mindestens einem Laufrad mit weniger Aufwand herstellbar ist. Insbesondere bei Gebläse-Laufrädern aus Aluminium (z.B. für Staubsaugergebläse) geht bei herkömmlichen Laufrädern durch die konstruktiv und durch Toleranzen bei der Fertigung bedingten verbleibenden Spalte zwischen den Laufradschaufeln und der Deck- bzw. Tragscheibe ein relevanter Teil des Wirkungsgrades verloren. Um diese Wirkungsgradverluste zu vermeiden, werden die vorgenannten Spalte üblicherweise durch einen Lack verschlossen. Das Lackieren der Laufräder kann etwa durch kathodisches Tauchlackieren erfolgen. Die Lackierung der Laufräder ist vergleichsweise aufwändig, insbesondere, da die innenliegenden Bereiche im Tauchlackierverfahren teilweise Luftblasen einschließen. Dadurch können unter Umständen Teile der Spalte nicht mit Lack benetzt und verschlossen werden. Der Wirkungsgrad kann so im Vergleich zu einem Laufrad mit völlig geschlossenen Spalten beeinträchtigt werden. Zudem können durch ungleichmäßigen Lackauftrag Unwuchten auftreten. Weiterhin ist der Lack in den meisten Fällen kritisch für die Umwelt, so dass beim Umgang damit Umweltschutzauflagen eingehalten werden müssen. Durch das Lackieren kann der Preis für die Laufräder daher insgesamt bis auf das Doppelte gegenüber dem unlackierten Laufrad ansteigen. Mittels der Erfindung ist ein vereinfachter und verkürzter Herstellungsprozess gegenüber herkömmlich tauchlackierten Laufrädern, eine Steigerung des (hydraulischen) Wirkungsgrades insbesondere gegenüber unlackierten aber auch herkömmlich lackierten Laufrädern, sowie eine Reduzierung der Kosten und Schonung der Umwelt gegenüber lackierten Laufrädern ermöglicht. Durch die Erfindung können die Kosten bei der Herstellung von insbesondere Aluminiumlaufrädern deutlich verringert werden. Der Wegfall der Lackierung bringt weitere Vorteile hinsichtlich Kosten und Umweltschutz. Die Erfindung kann bei allen Gebläsen eingesetzt werden, aber auch bei Pumpen, bei denen beispielsweise aus Stanzteilen montierte Laufräder (Lüfterräder) verwendet werden.

[0007] Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Laufrad nach Art, Funktionsweise, Material, Dimensionierung und Anordnung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Die Erfindung ist also nicht auf Aluminium als Werkstoff beschränkt. Grundsätzlich kann das Laufrad aus jedem Werkstoff in Blechform hergestellt werden, der sich in der beschriebenen Weise verstemmen bzw. vercrimpen lässt.

[0008] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Laufrads sieht vor, dass an der Laufradschaufel und/oder an der Tragscheibe und der Deckscheibe in einem Bereich von deren jeweiliger Kontaktfläche mit entweder der Tragscheibe und der Deckscheibe oder der Laufradschaufel eine Dichtgeometrie ausgebildet ist. Die Dichtgeometrie ist also entweder lediglich an der Laufradschaufel oder lediglich an der Tragscheibe und an der Deckscheibe oder sowohl an der Laufradschaufel wie auch an der Tragscheibe und an der Deckscheibe ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, dass keine zusätzlichen Dichtelemente erforderlich sind, um die gewünschte Abdichtung zwischen der Laufradschaufel auf der einen Seite und der Tragscheibe und der Deckscheibe auf der anderen Seite herzustellen. Entsprechend entfällt auch die Montage oder Aufbringung derartiger zusätzlicher Dichtelemente.

[0009] Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrads sieht vor, dass die Dichtgeometrie der Laufradschaufel im Vergleich zu dem Rest der Laufradschaufel in deren Querschnitt geschwächt ausgebildet ist. Auf diese Weise ist zum einem eine einfachere Verformung der Dichtgeometrie zwecks Herstellung einer dichten Anlage der Laufradschaufel an der Tragscheibe und an der Deckscheibe ermöglicht. Zum anderen ist dadurch Material und Gewicht eingespart.

[0010] Eine vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laufrads sieht vor, dass der Querschnitt der Dichtgeometrie in Richtung von deren freien Ende kontinuierlich reduziert ist. Hierdurch ist eine einfache und damit leichte Verformung der Dichtgeometrie realisierbar, ohne, dass dabei die Stabilität der Laufradschaufel in ungewünschter Weise beeinträchtigt wird.

[0011] Bevorzugt kann die Geometrie so ausgelegt sein, daß sie sich während der Montage ohne zusätzliche Arbeitsschritte verformt (während des "Verstemmens" bei der Montage der Laufräder). Weiter können die Nuten in den Trag- und Deckscheiben bei der Herstellung mit oder auch ohne eine zusätzliche Station im Stanz (und -Tiefzieh) -Werkzeug hergestellt werden.

[0012] Grundsätzlich ist die Dichtgeometrie jedoch nach Art, Funktionsweise, Dimensionierung, Anordnung und Form in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Laufrads nach einem der Ansprüche 2 bis 4 sieht vor, dass die Dichtgeometrie in einer Draufsicht auf deren freies Ende ein Wellenprofil aufweist. Auf diese Weise ist die Dichtgeometrie weiter verbessert.

[0013] Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Laufrads sieht vor, dass an der Laufradschaufel mindestens ein Positioniervorsprung und an der Tragscheibe und/oder an der Deckscheibe mindestens eine zu dem Positioniervorsprung korrespondierende Positionierausnehmung ausgebildet sind. Auf diese Weise ist eine ordnungsgemäße Positionierung der Laufradschaufel relativ zu der Tragscheibe und der Deckscheibe sicher gewährleistet.

[0014] Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Laufrads sieht vor, dass die Dichtgeometrien an der Tragscheibe und an der Deckscheibe jeweils als eine laufradschaufelseitige Nut ausgebildet sind. Hierdurch ist die an der Tragscheibe und an der Deckscheibe jeweils ausgebildete Dichtgeometrie auf konstruktiv besonders einfache, robuste und montagefreundliche Weise realisiert. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine zusätzlich an der Laufradschaufel ausgebildete Dichtgeometrie dadurch entbehrlich ist. Ferner hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass eine zusätzliche Positionierung der Laufradschaufel relativ zu der Tragscheibe und der Deckscheibe entbehrlich ist.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

Figur 1

ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laufrads in einer Seitenansicht, in teilweiser Darstellung,

Figur 2

das Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht,

Figur 3

das Ausführungsbeispiel in einer seitlichen Schnittdarstellung,

Figur 4

eine Seitenansicht einer Laufradschaufel des Laufrads gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in einer Demontagelage,

Figur 5

die Laufradschaufel in einer teilweisen Seitenansicht, in einer Demontagelage,

Figur 6

die Laufradschaufel in einer teilweisen Seitenansicht, in einer Montagelage,

Figur 7

die Laufradschaufel in einem Querschnitt, in der Demontagelage,

Figur 8

die Laufradschaufel in einem Querschnitt, in der Montagelage,

Figur 9

die Laufradschaufel in einer teilweisen Seitenansicht, in der Demontagelage,

Figur 10

eine erste Variante der Dichtgeometrie der Laufradschaufel in einem Querschnitt, in teilweiser Darstellung,

Figur 11

eine zweite Variante der Dichtgeometrie der Laufradschaufel in einem Querschnitt, in teilweiser Darstellung,

Figur 12

eine dritte Variante der Dichtgeometrie der Laufradschaufel in einem Querschnitt, in teilweiser Darstellung,

Figur 13

eine vierte Variante der Dichtgeometrie der Laufradschaufel in einer Draufsicht, in teilweiser Darstellung und

Figur 14

eine Variante der Dichtgeometrie der Tragscheibe und der Deckscheibe, in einer teilweisen Darstellung.

[0016] In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Laufrads für eine Fluidfördervorrichtung dargestellt. Bei der nicht dargestellten Fluidfördervorrichtung handelt es sich um ein Gebläse für einen Staubsauger, umfassend ein Gehäuse und das um eine Drehachse drehbar angeordnete Laufrad 2. Das Laufrad 2 umfasst eine Tragscheibe 4, eine Deckscheibe 6 und eine Mehrzahl von in einer in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Montagelage des Laufrads 2 zwischen der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 angeordneten Laufradschaufeln 8. Zwecks Befestigung der Laufradschaufeln 8 an der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 sind an der jeweiligen Laufradschaufel 8 Niete 10 und an der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 zu den Nieten 10 korrespondierende Nietöffnungen 12 ausgebildet, wobei die Niete 10 mit den jeweils zugeordneten Nietöffnungen 12 in der Montagelage des Laufrads 2 miteinander unlösbar in Eingriff sind.

[0017] In den Varianten gemäß der Fig. 10 bis 13 sind Kontaktflächen 14 der jeweiligen Laufradschaufel 8 mit der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 derart ausgebildet, dass die jeweilige Laufradschaufel 8 in der Montagelage des Laufrads 2 im Wesentlichen dicht an der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 anliegt. Siehe hierzu insbesondere die Fig. 5 bis 8.

[0018] Hierzu ist an der jeweiligen Laufradschaufel 8 in einem Bereich von deren jeweiliger Kontaktfläche 14 mit der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 eine Dichtgeometrie 16 ausgebildet. Siehe hierzu die Fig. 9 bis 13. Wie aus den Fig. 10 bis 13 hervorgeht, ist die Dichtgeometrie 16 der jeweiligen Laufradschaufel 8 in den in den Fig. 10 bis 13 gezeigten Varianten im Vergleich zu dem Rest der Laufradschaufel 8 in deren Querschnitt geschwächt ausgebildet, wobei der Querschnitt der Dichtgeometrie 16 in Richtung von deren freien Ende bei den Varianten gemäß der Fig. 10 und 11 jeweils kontinuierlich reduziert ist. Die Dichtgeometrie 16 gemäß der Fig. 10 ist messerschneidenartig ausgebildet, während die Dichtgeometrie 16 gemäß der Fig. 11 einen sichelartigen Querschnitt aufweist. Die Dichtgeometrie 16 gemäß der Fig. 12 ist als ein gerader Absatz ausgebildet. Die jeweilige Dichtgeometrie 16 gemäß den in den Fig. 10 bis 12 gezeigten Varianten kann einen über eine Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Laufradschaufel 8 geraden Verlauf aufweisen. Die Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Laufradschaufel 8 verläuft in den Fig. 10 bis 12 jeweils senkrecht zur Bildebene. Denkbar ist aber auch, dass die Dichtgeometrie 16 in einer Draufsicht auf deren freies Ende ein Wellenprofil aufweist. Siehe hierzu die Fig. 13. Die Haupterstreckungsrichtung der jeweiligen Laufradschaufel 8 verläuft in der Bildebene von Fig. 13 von oben nach unten.

[0019] Ferner sind an der jeweiligen Laufradschaufel 8 ein Positioniervorsprung 18 und an der Tragscheibe 4 jeweils eine zu dem Positioniervorsprung 18 korrespondierende, nicht dargestellte Positionierausnehmung ausgebildet.

[0020] Im Nachfolgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Laufrads gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und anhand der Fig. 1 bis 13 näher erläutert.

[0021] Das Laufrad 2 befindet sich zunächst in einer Demontagelage; die Tragscheibe 4, die Deckscheibe 6 und die Laufradschaufeln 8 sind also noch nicht miteinander verbunden. Die jeweilige Laufradschaufel 8 in der Demontagelage des Laufrads 2 ist in den Fig. 4, 5, 7 und 9 bis 13 gezeigt.

[0022] Zwecks unlösbarer Verbindung der Laufradschaufeln 8 zum einen mit der Tragscheibe 4 und zum anderen mit der Deckscheibe 6 werden die Niete 10 der jeweiligen Laufradschaufel 8 durch die zu den einzelnen Nieten 10 korrespondierenden Nietöffnungen 12 der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 hindurchgesteckt und auf dem Fachmann an sich bekannte Weise verstemmt bzw. vercrimpt. Gleichzeitig mit dem Hindurchstecken der Niete 10 durch die jeweils korrespondierenden Nietöffnungen 12 wird auch der an der jeweiligen Laufradschaufel 8 ausgebildete Positioniervorsprung 18 in die korrespondierende, nicht dargestellte Positionierausnehmung in der Tragscheibe 4 eingesteckt.

[0023] Siehe hierzu insbesondere die Fig. 6 und 8. Wie aus einer Zusammenschau der Fig. 5 bis 8 hervorgeht, werden dabei nicht lediglich die Niete 10 verstemmt bzw. vercrimpt, so dass die Laufradschaufeln 8 jeweils mit der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 fest und unlösbar verbunden sind. Gleichzeitig werden dabei auch die an den Laufradschaufeln 8 ausgebildeten Dichtgeometrien 16 derart verformt, dass die Kontaktflächen 14 der Laufradschaufeln 8 mit der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 im Wesentlichen an der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 dicht anliegen.

[0024] Gemäß einer zu den Varianten gemäß der Fig. 10 bis 13 alternativen oder zusätzlichen Variante ist es vorgesehen, dass an der Tragscheibe 4 und an der Deckscheibe 6 Dichtgeometrien 20 vorgesehen sind, wobei die Dichtgeometrien 20 jeweils als eine laufradschaufelseitige Nut ausgebildet ist. Die Dichtgeometrien 20 weisen jeweils zu der korrespondierenden Laufradschaufel 8 korrespondierende Kontaktflächen 22 auf, die derart ausgebildet sind, dass die Laufradschaufel 8 in der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Montagelage des Laufrads 2 im Wesentlichen dicht an der Tragscheibe 4 und der Deckscheibe 6 anliegt. Die Kontaktflächen 22 bilden mit der in die Dichtgeometrie 20 eingesteckte Laufradschaufel 8 eine labyrinthartige Dichtung aus. Siehe hierzu die Fig. 14.

[0025] Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Dichtgeometrien 16 und 20 ergänzend verwendet werden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Entsprechend sind auch Ausführungsformen der Erfindung denkbar, bei denen lediglich Dichtgeometrien 16, beispielsweise gemäß der in den Fig. 10 bis 13 dargestellten Varianten, oder bei denen lediglich Dichtgeometrien 20, beispielsweise gemäß der in der Fig. 14 dargestellten Variante, eingesetzt werden.

[0026] Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel und auf die explizit erläuterten Varianten der Dichtgeometrien begrenzt. Beispielsweise ist die Erfindung auch bei anderen Gebläsen wie auch bei Pumpen vorteilhaft einsetzbar.

Ansprüche

1. Laufrad (2) für eine Fluidfördervorrichtung, umfassend eine Tragscheibe (4), eine Deckscheibe (6) und mindestens eine in einer Montagelage des Laufrads (2) zwischen der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) angeordnete Laufradschaufel (8), dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufradschaufel (8) Niete (10) und an der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) zu den Nieten (10) korrespondierende Nietöffnungen (12) ausgebildet sind, wobei die Niete (10) mit den jeweils zugeordneten Nietöffnungen (12) in der Montagelage des Laufrads (2) miteinander unlösbar in Eingriff sind, und wobei Kontaktflächen (14) der Laufradschaufel (8) mit der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) auf der einen Seite und/oder Kontaktflächen (22) der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) mit der Laufradschaufel (8) auf der anderen Seite, derart ausgebildet sind, dass die Laufradschaufel (8) in der Montagelage des Laufrads (2) im Wesentlichen dicht an der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) anliegt.

2. Laufrad (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufradschaufel (8) und/oder an der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) in einem Bereich von deren jeweiliger Kontaktfläche (14; 22) mit entweder der Tragscheibe (4) und der Deckscheibe (6) oder der Laufradschaufel (8) eine Dichtgeometrie (16; 20) ausgebildet ist.

3. Laufrad (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtgeometrie (16) der Laufradschaufel (8) im Vergleich zu dem Rest der Laufradschaufel (8) in deren Querschnitt geschwächt ausgebildet ist.

4. Laufrad (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Dichtgeometrie (16) in Richtung von deren freien Ende kontinuierlich reduziert ist.

5. Laufrad (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtgeometrie (16) in einer Draufsicht auf deren freies Ende ein Wellenprofil aufweist.

6. Laufrad (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Laufradschaufel (8) mindestens ein Positioniervorsprung (18) und an der Tragscheibe (4) und/oder an der Deckscheibe mindestens eine zu dem Positioniervorsprung (18) korrespondierende Positionierausnehmung ausgebildet sind.

7. Laufrad (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtgeometrien (20) an der Tragscheibe (4) und an der Deckscheibe (6) jeweils als eine laufradschaufelseitige Nut ausgebildet sind.

8. Laufrad (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Niete (10) mit den jeweils zugeordneten Nietöffnungen (12) mittel Crimpen unlösbar verbunden sind.

9. Fluidfördervorrichtung, umfassend ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar angeordnetes Laufrad, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.

Zeichnung