Lüfterrad

Abstract

 Ein Lüfterrad besteht aus kreisringsektorartigen Teilstücken, wobei jedes Teilstück aus einem Nabenabschnitt (2), wenigstens einer Laufschaufel (4a) und einem Mantelabschnitt (5) besteht. Diese Teilstücke sind durch mindestens einen umlaufenden, in sich geschlossenen Ring (10, 13, 14) verbunden. Der Ring ist vorzugsweise als Bördelring ausgeführt, der an den Naben- oder Mantelabschnitten angeformte Stege (9, 11, 12) umgreift, oder als Bandage. Auch ein durch Umspritzen der vorspringenden Stege hergestellter Kunststoffring findet Verwendung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein aus kreisringsektorartigen Teilstücken zusammengesetztes Lüfterrad, insbesondere eines Axial-oder Halbaxiallüfters, bei dem jedes Teilstück aus einem innenliegenden Nabenabschnitt, wenigstens einer mit diesem Nabenabschnitt verbundenen Laufschaufel und einem mit der Laufschaufel verbundenen Mantelabschnitt besteht.

[0002] Bei ummantelten Lüfterrädern besteht das Problem, daB sie einstückig nur sehr aufwendig hergestellt werden können. Insbesondere sind die Gieß- oder Spritzwerkzeuge relativ groß und aufgrund der nötigen Anzahl der Kernschieber o.dgl. aufwendig aufgebaut. Insbesondere bei geringeren Stückzahlen ist'die einstückige Herstellung eines ummantelten Lüfterrads aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht erwünscht. Es ist daher bereits der Vorschlag gemacht worden, ein Lüfterrad aus mehreren kreisringsektorartigen Teilstücken zusammenzusetzen, wobei diese Teilstücke wesentlich einfacher herzustellen sind. Ein derartiges Laufrad - dort für eine Radialströmungsmaschine - ist beispielsweise in der DE-PS 25 35 196 beschrieben. Die einzelnen Teilstücke sind dort an ihren StoBstellen mit einer Verzahnung versehen und miteinander durch Klammern verbunden.

[0003] Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Sektorbauweise besteht darin, daß der Mantel des Lüfterrads ebenfalls geteilt ist. Dieser Mantel weist hierdurch eine verminderte Festigkeit auf. Außerdem können Relativbewegungen der Mantel- und Laufradteile jeweils zueinander auftreten. Schließlich werden auch die Stoßstellen der einzelnen Teilstücke stark belastet.

[0004] Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Lüfterrad der eingangs genannten Art so auszubilden, daß seine Festigkeit gegenüber den bekannten Ausführungsformen wesentlich erhöht wird.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, da6 die Teilstücke durch mindestens einen umlaufenden, in sich geschlossenen Ring, der auf oder an diesen Teilstücken anliegt, verbunden sind. Durch diesen umlaufenden Ring wird die Stabilität des Lüfterrads wesentlich erhöht. Die Stoßstellen zwischen den einzelnen Teilstücken werden weniger belastet, und der Ring ist einfacher zu montieren als die bekannte Verklammerung. Er verhindert außerdem Relativbewegungen der einzelnen Teilstücke gegeneinander. Der in sich geschlossene Ring kann einteilig ausgeführt sein oder aber auch über eine Stoß- und Verbindungsstelle geschlossen werden.

[0006] Bevorzugt ist der Ring im Bereich der Mantelabschnitte mit den Teilstücken verbunden. Hierdurch kann die naturgemäße Instabilität des zusammengesetzten Lüfterrads am besten'kompensiert werden. Der Mantel des Lüfterrads erhält so zwangsweise eine Stabilität, wobei gleichzeitig Relativbewegungen der Mantelabschnitte gegeneinander vermieden werden. Der Ring wirkt als tragendes Teil; der Mantel des Lüfterrads wird, physikalisch gesehen, selbsttragend und verhält sich wie ein einteiliger Mantel. Daher müssen die Laufschaufeln die Fliehkräfte des Mantels nicht mehr oder nur zu einem geringen Teil übernehmen, wohingegen bei den bekannten Ausführungsformen die Laufschaufeln die Fliehkräfte des jeweiligen Mantelabschnitts voll auf den Nabenabschnitt und von dort ggf.. auf eine Flänschverbindung übertragen mussten. Insbesondere bei Kunststoffausführungen führte dies bisher in der Praxis zu Problemen.

[0007] Vorteilhaft ist es auch, wenn der Ring im Bereich der Nabenabschnitte mit den Teilstücken verbunden ist, vorzugsweise an einem an den Nabenabschnitten angeformten vorspringenden, kreiaabschnittförmigen Steg. In manchen Anwendungsfällen reicht ein derart angebrachter Ring bereits aus, um dem Lüfterrad eine ausreichende Stabilität zu geben. Bevorzugt wird der Ring im Bereich der Nabenabschnitte allerdings als zweiter Ring zusätzlich zu einem im Bereich der Mantelabschnitte angreifenden ersten Ring eingesetzt.

[0008] Für einen im Bereich der Mantelabschnitte angreifenden Ring ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß dieser Ring an einem kreisringabschnittförmigen, vorzugsweise in axialer Richtung vorspringenden Steg der Mantelabschnitte anliegt. Dabei ist es günstig, wenn die Mantelabschnitte bogenförmig nach außen gewölbt sind und an ihrem radial äußeren Ende einen axial zurückspringenden, kreisringabschnittförmigen Steg aufweisen, an dem der Ring angreift. Durch die bogenförmige Ausbildung der Mantelabschnitte wird die Stabilität des Mantels weiter erhöht. Zweckmäßig ist es, zwei im Bereich der Mantelabschnitte angreifende Ringe vorzusehen, wobei der eine auf der Lufteintrittsseite und der andere auf der Luftaustrittsseite 'des Mantels angeordnet ist, so daß der Mantel jeweils an seinen Außenkanten zusammengehalten wird. In bevorzugter Ausbildung greift ein Ring an einem axial vorspringenden Steg der Mantelabschnitte an, während ein zweiter Ring an einem axial zurückspringenden Steg der bogenförmig nach außen gewölbten Mantelabschnitte angreift.

[0009] In einer vorteilhafter Ausführungsform ist der Ring ein Bördelring von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt, der die an die Nabenabschnitte und/oder Mantelabschnitte angeformten Stege umgreift, Ei:n derartiger Bördelring ist einfach herzustellen und zu montieren. Zur Verbesserung des Sitzes dieses oder dieser Bördelringe auf den entsprechenden Stegen der Naben-oder Mantelabschnitte ist es weiterhin zweckmäßig, wenn diese Stege hinterschnitten sind und der Bördelring einen an den Querschnitt dieser Stege angepassten Querschnitt aufweist. Der Bördelring sitzt hierdurch nach der Montage forschmlüssig auf den Stegen und kann nicht ohne weiteres abgezogen werden, insbesondere sich nicht"durch Erschütterungen im Betrieb lösen.

[0010] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Ring eine auf einer Umfangsfläche der Nabenabschnitte oder Mantelabschnitte aufliegende, vorzugsweise aufgepresste oder zusammengezogene und verstemmte Bandage. Diese Bandage hat im wesentlichen dieselben Vorteile wie der oder die Bördelringe. Um einen festen Sitz der Bandage zu gewährleisten, die aus einem Stahlband bestehen kann, ist es günstig, wenn die zur Auflage der Bandage dienenden Umfangsflächen der Naben- oder Mantelabschnitte seitliche, die Bandage einfassende radiale Vorsprünge, insbesondere in der Form von umlaufenden Rippen, aufweisen.

[0011] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Ring aus Kunststoff. Diese Ausführung bietet sich insbesondere dann an, wenn auch die Teilstücke selbst, also die Naben- und Mantelabschnitte mit den zugehörigen Laufschaufeln, ebenfalls aus Kunststoff bestehen. Die Anbringung des Rings kann in diesem Fall sehr einfach dadurch erfolgen, daß der Ring durch Umspritzen der vorspringenden Stege der Nabenabschnitte und/oder der Mantelabschnitte bzw. entsprechender Anlageflächen dieser Naben- oder Mantelabschnitte hergestellt und aufgebracht wird. Liegt der Kunststoffring an Stegen an, so weisen die Naben- und/oder Mantelabschnitte vorteilhaft weiterhin wenigstens einen in Richtung zu den angeformten Stegen hin vorsprin- ^genden Stützwulst auf, der von außen an dem Ring anliegt und diesem hierdurch zusätzlichen Halt gibt.

[0012] Natürlich können die einzelnen Teilstücke des Laufrads auch weiterhin in an sich bekannter Weise einzeln mit ihren Nachbarsegmenten verbunden sein, beispielsweise über Klammern o.dgl. Hierdurch wird die Stabilität des Lüfterrads nochmals weiter erhöht.

[0013] Eine weitere Erhöhung der Stabilität ergibt sich, wenn jedes Teilstück außer dem Naben- und dem Mantelabschnitt jeweils zwei Laufschaufeln umfasst. Die Laufschaufeln bilden in diesem Fall zusammen mit dem Naben- und dem Mantelabschnitt ein weitgehend selbsttragendes Viereck, welches bereits dem einzelnen Teilstück eine erhöhte Stabilität verleiht. Hierdurch wird natürlich auch die Stabilität des gesamten Laufrades erhöht.

[0014] Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung zur Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lüfterradteilstückes in Richtung des Pfeils I der Fig. 2,

Fig. 2 einen vergrößerten Axialschnitt durch die obere Hälfte eines Lüfterrades,

Fig. 3 die Einzelheit III der Fig. 2 in einer abgeänderten Ausführungsform,

Fig. 4 den oberen Teil eines Querschnittes gemäß Fig. 2 bei einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Axialschnittsdarstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

[0015] In der Fig. 1 ist ein Teilstück eines aus mehreren Teilstücken zusammengesetzten und mit einem umlaufenden Mantel versehenen Lüfterrads, beispielsweise zur Anwendung in einem Fahrzeugkühlgebläse, gezeigt und im Ganzen mit 1 bezeichnet. Dieses Teilstück 1 besteht aus einem Nabenabschnitt 2, der kreisringabschnittförmige Gestalt aufweist und mit Bohrungen 3a bis 3c zur Verbindung mit dem Flansch einer.Antriebswelle versehen ist. Das Teilstück 1 besteht ferner aus zwei zur Erzielung einer Axial- bzw. Halbaxialströmung schräggestellten Laufschaufeln 4a und 4b und aus einem Mantelabschnitt 5. Das Teilstück 1 wird bevorzugt einstückig hergestellt, beispielsweise aus Leichtmetall oder aus Kunststoff. Durch die Anordnung zweier Laufschaufeln an einem Teilstück zusammen mit dem Nabenabschnitt 2 und dem Mantelabschnitt 5 ergibt sich ein stabiler Aufbau für das Segment, wobei diese vier Bestandteile ein weitgehend selbsttragendes Viereck bilden. Der Mantelabschnitt 5 weist im übrigen ebenfalls eine kreisringabschnittförmige Kontur auf. Mehrere derartiger Teilstücke werden zu dem vollständigen Laufrad zusammengefügt.

[0016] In der Fig. 2 ist in einem Axialschnitt durch die obere Hälfte des Lüfterrades gezeigt, wie die einzelnen Teilstücke untereinander verbunden werden. Die Nabenabschnitte sind zunächst jeweils einzeln mit dem Flanschteil 6 einer hier nicht gezeigten Welle verbunden, vorzugsweise über Schraubverbindungen, wobei die Schrauben durch die in der Fig. 1 gezeigten Bohrungen 3,sowie durch entsprechende Bohrungen 7 (Fig.2) des Flanschteils 6 gesteckt werden. Der Nabenabschnitt 2 weist einen Flansch 8 auf, in dem die Bohrungen 3 zur Befestigung an dem Flanschteil 6 angebracht sind. Um die gewünschte halbaxiale Strömung zu erreichen, ist der Hauptteil des Nabenabschnitts 2, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, geneigt. Er weist außerdem einen kreisringabschnittförmigen; in axialer Richtung vorspringenden Steg 9 auf. Dieser Steg wird von einem Bördelring 10, der U-förmigen Querschnitt aufweist und aus Stahlblech bestehen kann, umgriffen. Der Bördelring 10 verbindet somit die einzelnen Teilstücke des Lüfterrads im Bereich ihrer Nabenabschnitte und stabilisiert das gesamte Lüfterrad.

[0017] Der Mantelabschnitt 5 ist, wie aus der Fig. 2 ebenfalls ersichtlich ist, bogenförmig nach außen gewölbt. Hierdurch wird die Eigenstabilität vergrößert und die halbaxiale Strömung ermöglicht. Der Mantelabschnitt weist außerdem eine axial verlaufende, aber in entgegengesetzter Richtung zu dem Steg 9 weisende Vorderkante 11 auf sowie einen zweiten, vom anderen Ende des Mantelabschnitts in die gleiche Richtung wie die Vorderkante 11 weisenden, axial verlaufenden Steg 12. Die Stege der Mantelabschnitte der einzelnen Teilstücke sind über Bördelringe 13 und 14 von ebenfalls U-förmigem Querschnitt, die diese Stege umgreifen, verbunden. Diese Bördelringe, die jeweils im Bereich der Außenseiten der Mantelabschnitte verlaufen und die sich leicht axial montieren lassen, werden die einzelnen Mantelabschnitte zu einem einheitlichen, selbsttragenden Mantel verbunden, der sich wie ein einstückiger Mantel verhält. Hierdurch müssen die Laufschaufeln die von den Mantelabschnitten erzeugten Fliehkräfte nicht oder nur zu einem geringen Teil aufnehmen. Außerdem werden Relativbewegungen der einzelnen Mantelabschnitte gegeneinander vermieden.

[0018] Die vorspringenden Stege der Mantel- oder Nabenabschnitte können vorteilhaft auch hinterschnitten sein. Einen derartigen hinterschnittenen Steg zeigt die Fig. 3, in der die Einzelheit III der Fig. 2 gezeigt ist, jedoch in einer geänderten Ausführung. Der dort mit 5' bezeichnete Mantel weist eine Vorderkante 11' auf, die mit Hinterschneidungen 14a und 14b versehen ist. Der mit 13' bezeichnete Bördelring umgreift diese Kante sowie die Hinterschneidungen. Hierdurch sitzt der Bördelring 13' mit Formschluß und kann nicht ohne weiteres von der Kante abgezogen werden oder sich infolge von Erschütterungen lösen. Natürlich können auch die Stege 9 und 12 entsprechend hinterschnitten sein.

[0019] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt die Fig. 4. Dort ist ebenfalls ein Querschnitt durch ein Lüfterrad gezeigt, allerdings nur der obere Teil des sich ergebenden Querschnittes. Die Laufschaufel ist mit 15 bezeichnet und der Mantelabschnitt mit 16. An diesen bogenförmig nach außen gewölbten Mantelabschnitt schließen sich zwei Stege 17 und 18 an. Um diese Stege sind Bandagen 19 bzw. 20, beispielsweise in der Form von Stahlbändern, gelegt, welche die einzelnen Teilstücke untereinander verbinden. Die Funktion dieser Bandagen ist dieselbe wie die der Bördelringe. Die Bandagen werden bevorzugt als einstückiger Ring aufgepresst oder als Band um das Lüfterrad gelegt und beispielsweise wie bei Verpackungen zusammengezogen und verstemmt. Die Stege 17 und 18 weisen außerdem umlaufende Rippen 21a, 21b bzw. 22a, 22b auf, die die Bandagen einfassen und ihnen seitlichen Halt geben, so daß sie nicht abrutschen können.

[0020] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in einer der Fig. 4 entsprechenden Darstellung in der Fig. 5 gezeigt. Die Laufschaufel 23 und der Mantelabschnitt 24 bestehen dort aus Kunststoff. Die Stege 25 und 26 des Mantelabschnitts sind von Kunststoffringen 27 und 28 von U-förmigem Querschnitt umfasst, welche durch Umspritzen der vorspringenden Stege angebracht sind. Der Mantelabschnitt 24 weist außerdem einen in Richtung auf den Steg 26 hin vorspringenden Stützwulst 29 auf, der von außen an dem Kunststoffring 28 anliegt und diesem zusätzlichen Halt verleiht.

[0021] Die einzelnen Teilstücke des Lüfterrades können natürlich auch in an sich bekannter Weise zusätzlich untereinander verbunden sein, beispielsweise mittels einer Verzahnung und/oder einer Verklammerung.

Ansprüche

1. Aus kreisringsektorartigen Teilstücken zusammengesetztes Lüfterrad, insbesondere eines Axial- oder Halbaxiallüfters, bei dem jedes Teilstück aus einem innenliegenden Nabenabschnitt, wenigstens einer mit diesem Nabenabschnitt verbundenen Laufschaufel und einem mit der Laufschaufel verbundenen Mantelabschnitt besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (1) durch mindestens einen umlaufenden, in sich geschlossenen Ring, der auf oder an diesen Teilstücken (1) anliegt, verbunden sind.

2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring im Bereich der Nabenabschnitte (2) mit den Teilstücken (1) über einen an den Nabenabschnitten (2) angeformten, vorspringenden, kreisringförmigen Steg (9) verbunden ist.

3. Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring im Bereich der Mantelabschnitte (5; 16; 24) mit den Teilstücken (1) verbunden ist.

4. Lüfterrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring an einem kreisringförmigen und axial vorspringenden Steg (11) der Mantelabschnitte (5) anliegt.

5. Lüfterrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelabschnitte (5) bogenförmig nach außen gewölbt sind und an ihrem radial äußeren Ende einen zurückspringenden, kreisringförmigen Steg (12) aufweisen, an dem der Ring angreift.

6. Lüfterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring ein Bördelring (10, 13, 14) von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt ist, der die an die Nabenabschnitte (2) und/oder Mantelabschnitte (5) angeformten Stege (9, 11, 12) umgreift.

7. Lüfterrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Nabenabschnitte und/oder Mantelabschnitte (5') angeformten Stege (11') hinterschnitten sind und daß der Bördelring (13') einen an den Querschnitt dieser Stege (11') angepassten Querschnitt aufweist.

8. Lüfterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring eine auf einer Umfangsfläche der Nabenabschnitte oder Mantelabschnitte (16) aufliegende, insbesondere aufgepresste oder zusammengezogene und verstemmte Bandage (19, 20) ist.

9. Lüfterrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Auflage der Bandage (19, 20) dienenden Umfangsflächen der Naben- oder Mantelabschnitte (16) seitliche, die Bandage (19, 20) einfassende Vorsprünge (21a, 21b; 22a, 22b), insbesondere in der Form von umlaufenden Stegen, aufweisen.

10. Lüfterrad nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere Lüfterrad, bei dem die Teilstücke aus Kunststoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (27, 28) aus Kunststoff besteht. -

11. Verfahren zur Herstellung eines Lüfterrads nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (27, 28) durch Umspritzen der vorspringenden Stege (25, 26) der Nabenabschnitte und/oder der Mantelabschnitte (24) hergestellt und aufgebracht wird.

12. Lüfterrad nach Anspruch 10, insbesondere zur Herstellung nach dem Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Naben- und/oder Mantelabschnitte (24) wenigstens einen in Richtung zu den angeformten Stegen (26) hin vorspringenden Stützwulst (29) aufweisen, der von außen an dem Ring (28) anliegt.

13. Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstücke (1) jeweils mit ihren benachbarten Teilstücken über Klammern o.dgl. verbunden sind.

14. Lüfterrad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teilstück (1) zwei Laufschaufeln (4a, 4b) umfasst.

Zeichnung