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Typenreihe und Typenfeld von in Baukastenweise herstellbaren
Axialventilatoren
Um bei Baureihen (Typenreihen) von Maschinen die Kosten der Fertigung und Lagerhaltung gering zu halten, wird vielfach die sogenannte Baukastenweise angewendet, d. h., dass in möglichst grossem Umfang
Bauteile so gestaltet werden, dass sie bei den verschiedenen Einzeltypen einer Baureihe benutzt werden können.
Von diesem Prinzip ist jedoch bei der Herstellung von Axialventilatoren bisher nur in geringem
Umfang Gebrauch gemacht worden, weil die sehr unterschiedlichen Betriebsanforderungen (verschiedene
Drehzahlen, verschiedene Fördermengen und Drücke) sowie die dadurch bedingten sehr unterschiedlichen aerodynamischen Verhältnisse eine Baukastenbauweise erschweren, zumal dann, wenn für die Einzeltypen auch noch unterschiedliche Aussendurchmesser und gute Wirkungsgrade gefordert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Typenreihe von Axialventilatoren mit unterschied- lichen Aussendurchmessern eine vorteilhafte Baukastenweise zu ermöglichen, wobei zweckmässigerweise genormte Aussen- und Nabendurchmesser Verwendung finden sollen.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die Laufräder und/oder gegebenenfalls die Leiträder aller Typen der Baureihe je für sich gleiche Naben aufweisen, in die ursprünglich gleich ausgebildete und nachträglich auf einen dem jeweiligen Ventilatortyp entsprechenden Aussendurchmesser abgeschnittene Einzelschaufeln eingesetzt sind. Mit Rücksicht auf gute aerodynamische Verhältnisse ist hiebei ausserdem eine Ausbildung aller Naben und aller Schaufelfüsse für eine Befestigung der Schaufeln mit verschiedenen Anstellwinkeln zweckmässig, vorzugsweise mittels einer entsprechenden Klemmverbindung, wobei dann bei jedem Ventilatoreinzeltyp die Schaufeln mit einem der jeweiligen Schaufellänge angepassten Anstellwinkel eingesetzt werden.
Eine derartige Typenreihe ermöglicht nunmehr trotz Verwendung gleicher Laufradnaben und ursprünglich gleicher Einzelschaufeln eine weitgehende Anpassung an die vielseitigen Betriebserfordernisse hinsichtlich Drehzahl, Fördermenge, Druck und Aussendurchmesser, u. zw. bei trotzdem gutem Wirkungs- grad ; denn auf Grund der Einstellbarkeit der Schaufeln beim Zusammenbau des Ventilators kann der Schaufelanstellwinkel an die jeweilige Schaufellänge, Drehzahl usw. individuell angepasst werden. Auch lässt sich mit dieser Typenreihe ein ausgedehnter Durchmesserbereich bestreichen, der zweckmässigerweise so gewählt wird, dass das Nabenverhältnis, d. i. das Verhältnis Nabendurchmesser zum Laufradaussendurchmesser, bei allenEinzeltypen zwischen den Grenzwerten von etwa 0, 3 bis 0, 7 liegt.
Die Fertigungskosten und die Lager- und Ersatzteilhaltung werden durch die vorliegende Baukastenbauweise erheblich gesenkt, desgleichen auch die Fertigungszeit und die für allfällige Reparaturen erforderliche Zeitspanne.
Der Erfindungsgedanke lässt sich auch bei der Herstellung von Leitapparaten für Axialventilatoren anwenden, u. zw. in der Weise, dass bei der Ventilatortypenreihe die Leiträder der Einzeltypen in sinngemäss gleicher Weise hergestellt werden wie die Laufräder der vorbeschriebenen Ventilatortypenreihe. Dabei Ist es selbstverständlich möglich, entweder nur die Leiträder oder aber sowohl die Leiträder als auch die Laufräder nach dem erfindungsgemässen Baukastenprinzip auszubilden.
Es sind wohl schon Axialventilatoren bekannt, die sich mittels einstellbaren Schaufeln an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassen lassen, jedoch nur in beschränktem Ausmasse. Ausserdem ist bei diesen Ausführungen keine Abwandlung des Aussendurchmessers vorgesehen. Schliesslich hat man auch bereits
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Axialventilatoren vorgeschlagen, bei denen die Laufradschaufeln samt der Laufradnabe aus einem Stück gegossen sind und durch Abschneiden der Schaufelenden verschiedene Laufradaussendurchmesser erzielt wurden. Diese Durchmesseränderungen sind allerdings nur innerhalb geringer Grenzen möglich, da andernfalls die den Grenzbereichen entsprechenden Ventilatorausführungen zu ungünstige aerodynamische Verhältnisse und schlechte Wirkungsgrade ergeben.
Die erfindungsgemässe Kombination, nämlich die Verwendung gleicher Naben zusammen mit einer Ausbildung der Schaufeln als beim Zusammenbau einstellbare Einzelschaufeln, die überdies in ihrer Grundform für alle Einzeltypen gleich sind und nachträglich auf die erforderliche Länge abgeschnitten sowie mit einem dieser Länge entsprechenden Anstell-
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An Hand der Zeichnung ist die Erfindung nachstehend näher erläutert. Hiebei stellen dar Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Axialventilator einer erfindungsgemässen Typenreihe, einschliesslich Leitapparat und Gehäuse, und Fig. 2a-2i in schematischer Darstellung drei verschiedene Typenreihen von Axialventilatoren, die zu einem Typenfeld kombiniert sind.
Der Axialventilator nach Fig. 1 wird von einem hier nicht dargestellten Motor über die Welle 1 angetrieben. Auf dem konischen Ende 2 dieser Welle ist mittels einer Schraubenmutter 3 die Nabenhülse 4 der Laufradnabe des Ventilators befestigt. Diese Nabe weist ferner zwei Klemmringe 5 und 6 auf, die durch Schrauben 7 derart gegeneinander gepresst werden, dass sie eine ausreichend feste Verbindung zwischen der Nabenhülse 4 und den zylindrischen Schaufelfüssen 8 der Laufradschaufeln 9 bewirken. Ausserdem ermöglicht diese Klemmverbindung ein -beliebiges Einstellen des Schaufelanstellwinkels bei der Montage.
Zur Verbesserung der aerodynamischen Verhältnisse ist die rechte Stirnseite der Nabe mit einer Blechverkleidung 10 versehen.
Der Leitapparat besteht aus der zweiteiligen Leitradnabe 11,12 und den Leitschaufeln 13, welch letztere mittels Schrauben 14 bzw. 15 an der Leitradnabe 11 und an dem zylindrischen Ventilatorgehäuse
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tilatorwelle 1.
Der beschriebene Ventilator stellt einen Einzeltyp einer erfindungsgemässen Typenreihe von Axialventilatoren dar. Die Laufradschaufeln 9 haben nämlich bei der Herstellung ursprünglich eine grössere Länge, als sie in der Fig. 1 ausgezogen dargestellt ist, und sind erst durch Abschneiden ihrer äusseren Enden auf die erforderliche Länge gebracht worden. Bei andern Typen der gleichen Typenreihe werden die Laufradschaufeln beispielsweise entsprechend den strichpunktiert dargestellten Schaufelenden 9a bzw.
9b überhaupt nicht oder auf andere Durchmesserwerte abgeschnitten und in entsprechend anders bemessene Ventilatorgehäuse 16a bzw. 16b eingebaut. Dabei wird bei allen Einzeltypen dieser Typenreihe stets die gleiche Nabenausführung benutzt, lediglich der Anstellwinkel der Laufradschaufeln wird bei der Montage in Anpassung an die jeweilige Schaufellänge mittels der Klemmverbindung 5,6, 7 bei den Einzeltypen je unterschiedlich eingestellt.
Auch der Leitapparat entspricht der erfindungsgemässen Baukastentypenbauweise, da die Leitschaufeln bei der Herstellung ursprünglich so lang sind, dass sie ungekürzt bzw. nach entsprechender Kürzung des radial äusseren Schaufelteiles wahlweise in die Ventilatorgehäuse 16a, 16 oder 16b eingebaut werden können, wobei stets die gleiche Leitradnabe 11,12 Verwendung findet. Desgleichen kann bei der Montage des Leitrades der Anstellwinkel der Leitschaufeln 13 entsprechend der unterschiedlichen Leitschaufellänge bei jedem Einzeltyp anders eingestellt werden.
Die Fig. 2 zeigt schliesslich in schematischer Weise, wie sich drei verschiedene Typenreihen von Axialventilatoren mit je unterschiedlichen Nabendurchmessern und unterschiedlichen Laufradschaufeln zu einem Typenfeld kombinieren lassen, u. zw. derart, dass für Ventilatoreinzeltypen mit je verschiedener Typenreihenzugehörigkeit, jedoch mit gleichen Aussendurchmessern auch gleiche Gehäuse benutzt werden.
Die linken Teilfiguren 2a - 2c stellen hiebei drei Einzeltypen a, b, c der Typenreihe I dar, wobei stets die gleiche Naben. ausführung N1 und die gleiche Laufradschaufel-Grundform Sl Verwendung findet. Bei den Einzeltypen b bzw. c sind allerdings die ursprünglichen Schaufeln 51 an ihren radial äusseren Enden gekürzt worden und dementsprechend mit 'bzw. S "bezeichnet worden. In Anpassung an die gekürzten Schaufeln 51'und 51" werden bei den Einzeltypen b und c auch entsprechend kleinere Ventilatorgehäuse G2 bzw.
G3 benutzt und andere Schaufel anstellwinkel eingestellt als wie bei dem Einzeltyp a mit dem Gehäuse G1 und mit ungekürzten Schaufeln S.
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Alle drei Typenreihen I, II und III sind derart aufeinander abgestimmt, dass für die Einzeltypen a, d und g, die je verschiedenen Typenreihen I, II bzw. III angehören, die gleiche Gehäuseausführung G1 benutzt werden kann. Desgleichen erhalten die Einzeltypen b, e und h das gleiche Gehäuse G und die Einzeltypen c, f und i das gleiche Gehäuse G. Es lassen sich somit mit drei Nabenausführungen N-N, mit drei Schaufelausführungen S-S und drei Gehäusetypen G-G insgesamt neun Einzeltypen des Typenfeldes erzielen. Mit einem oder zwei weiteren Gehäusegrössen lassen sich sogar insgesamt 12 bzw.
15 Einzeltypen erreichen.
Die Anwendung gleicher Baukastenteile kann bei dem erfindungsgemässen Typenfeld nach Fig. 2 unter Umständen noch weiter getrieben werden, u. zw. in der Weise, dass bei allen drei Typenreihen I, II und III stets die gleiche Laufradschaufel-Grundform 8 benutzt und auf die jeweils erforderliche Länge abgeschnitten wird. Man kann dann mit nur einer Laufradschaufel-Grundform S, ferner mit drei Nabenausführungen N - N und drei Gehäuseausführungen G-G insgesamt neun Ventilatortypen herstellen. Bei diesem Typenfeld lässt sich zwar nur für eine Typenreihe eine geometrisch exakte Schaufelverwindung und für die übrigen Typenreihen eine lediglich angenähert richtige Schaufelverwindung erzielen, doch dürfte dies in den meisten Fällen für die Praxis ausreichen.
In sinngemäss gleicher Weise kann auch ein Typenfeld mit ursprünglich gleichen Leitradschaufeln aufgebaut oder aber dieses mit dem vorgenannten Typenfeld (mit gleicher Laufradschaufel-Grundform sol) kombiniert werden.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Typenreihe von in Baukastenweise herstellbaren Axialventilatoren mit unterschiedlichen Durchmessern, insbesondere mit genormten Aussen- und Nabendurchmessern, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder und/oder gegebenenfalls die Leiträder aller Typen (a, b. c) der Baureihe (z. B. I) je für sich gleiche Naben (N1) aufweisen, in die ursprünglich gleich ausgebildete (S1) und nachträglich auf einen dem jeweiligen Ventilatortyp (b, c) entsprechenden Aussendurchmesser abgeschnittene Einzelschaufeln (S1', S1") eingesetzt sind.
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Type series and type field of that can be produced in a modular manner
Axial fans
In order to keep the costs of production and storage low in series (type series) of machines, the so-called modular system is often used, i.e. This means that as much as possible
Components are designed so that they can be used in the various individual types of a series.
However, this principle has so far only been limited in the manufacture of axial fans
Extent has been used because the very different operational requirements (different
Speeds, different delivery rates and pressures) as well as the very different aerodynamic conditions caused by it make a modular construction more difficult, especially when different outside diameters and good efficiencies are required for the individual types.
The invention is based on the object of enabling an advantageous modular construction for a series of types of axial fans with different outside diameters, in which case standardized outside and hub diameters are expediently to be used.
The invention consists essentially in the fact that the impellers and / or, if applicable, the guide wheels of all types of the series each have the same hubs, into which individual blades originally designed in the same way and subsequently cut to an outer diameter corresponding to the respective fan type are inserted. With regard to good aerodynamic conditions, it is also advisable to design all hubs and all blade roots for fastening the blades with different angles of attack, preferably by means of a corresponding clamp connection, the blades then being used with an angle of attack adapted to the respective blade length for each individual fan type.
Such a series of types now allows, despite the use of the same impeller hubs and originally the same individual blades, a substantial adaptation to the diverse operating requirements with regard to speed, flow rate, pressure and outer diameter, etc. between with still good efficiency; because due to the adjustability of the blades when assembling the fan, the blade pitch angle can be individually adapted to the respective blade length, speed, etc. This type series can also cover an extensive range of diameters, which is expediently chosen so that the hub ratio, i.e. i. the ratio of the hub diameter to the outer diameter of the impeller lies between the limit values of approximately 0.3 to 0.7 for all individual types.
The production costs and the storage and spare parts inventory are reduced considerably by the present modular design, as well as the production time and the time span required for any repairs.
The idea of the invention can also be used in the manufacture of diffusers for axial fans, u. in such a way that the guide wheels of the individual types are manufactured in the same way as the impellers of the fan type series described above. It is of course possible to design either only the guide wheels or both the guide wheels and the running wheels according to the modular principle according to the invention.
Axial fans are already known which can be adapted to different operating conditions by means of adjustable blades, but only to a limited extent. In addition, no modification of the outer diameter is provided for in these designs. After all, you already have
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Axial fans proposed in which the impeller blades together with the impeller hub are cast in one piece and different impeller outer diameters have been achieved by cutting off the blade ends. These changes in diameter are, however, only possible within small limits, since otherwise the fan designs corresponding to the limit areas result in unfavorable aerodynamic conditions and poor efficiencies.
The combination according to the invention, namely the use of the same hubs together with a design of the blades as individual blades that can be adjusted during assembly, which, moreover, are the same in their basic shape for all individual types and are subsequently cut to the required length and with a pitch corresponding to this length
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The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a partial longitudinal section through an axial fan of a series of types according to the invention, including guide apparatus and housing, and FIGS. 2a-2i show, in a schematic representation, three different series of axial fans which are combined into one type field.
The axial fan according to FIG. 1 is driven via the shaft 1 by a motor (not shown here). On the conical end 2 of this shaft, the hub sleeve 4 of the impeller hub of the fan is fastened by means of a screw nut 3. This hub also has two clamping rings 5 and 6 which are pressed against one another by screws 7 in such a way that they produce a sufficiently firm connection between the hub sleeve 4 and the cylindrical blade roots 8 of the impeller blades 9. In addition, this clamping connection enables any setting of the blade angle during assembly.
To improve the aerodynamic conditions, the right end face of the hub is provided with a sheet metal cladding 10.
The guide apparatus consists of the two-part guide wheel hub 11, 12 and the guide vanes 13, the latter by means of screws 14 and 15 on the guide wheel hub 11 and on the cylindrical fan housing
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fan shaft 1.
The fan described represents a single type of a series of axial fans according to the invention. The impeller blades 9 originally have a greater length during manufacture than they are shown in FIG. 1 and are only brought to the required length by cutting off their outer ends been. In other types of the same series, the impeller blades are, for example, corresponding to the blade ends 9a or 9a shown in dash-dotted lines.
9b not at all or cut to different diameter values and installed in correspondingly differently dimensioned fan housings 16a or 16b. The same hub design is always used for all individual types of this series, only the angle of incidence of the impeller blades is set differently for the individual types during assembly to adapt to the respective blade length by means of the clamp connection 5, 6, 7.
The guide device also corresponds to the modular construction method according to the invention, since the guide vanes are originally so long during manufacture that they can be built into the fan housing 16a, 16 or 16b either without shortening or after shortening the radially outer vane part accordingly, with the same stator hub 11 always , 12 is used. Likewise, when assembling the stator, the angle of incidence of the guide vanes 13 can be set differently for each individual type in accordance with the different guide vane lengths.
Finally, FIG. 2 shows schematically how three different series of axial fans, each with different hub diameters and different impeller blades, can be combined into one type field. in such a way that the same housings are used for individual fan types, each with a different type series, but with the same outside diameter.
The left sub-figures 2a-2c represent three individual types a, b, c of type series I, with the same hub always. design N1 and the same impeller blade basic shape S1 is used. In the case of the individual types b and c, however, the original blades 51 have been shortened at their radially outer ends and are marked accordingly with 'or S ". In adaptation to the shortened blades 51 'and 51", correspondingly smaller fan housings G2 and G2 are also used for the individual types b and c.
G3 used and different blade pitch angle set than for the single type a with the housing G1 and with uncut blades S.
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All three type series I, II and III are coordinated in such a way that the same housing design G1 can be used for the individual types a, d and g, which each belong to different type series I, II and III. Likewise, the individual types b, e and h have the same housing G and the individual types c, f and i have the same housing G. Thus, with three hub designs N-N, with three blade designs S-S and three housing types G-G, a total of nine individual types of the type field can be achieved. With one or two other housing sizes, a total of 12 or
Reach 15 individual types.
The use of the same modular parts can under certain circumstances be carried out even further in the type field according to the invention according to FIG. in such a way that the same basic impeller blade shape 8 is always used in all three series I, II and III and is cut to the required length. A total of nine fan types can then be produced with just one basic impeller blade shape S, furthermore with three hub designs N - N and three housing designs G-G. In this type field, geometrically exact blade twisting can only be achieved for one type series and only approximately correct blade twisting for the other type series, but in most cases this should be sufficient for practice.
In an analogous manner, a type field with originally identical stator blades can also be built up or this can be combined with the aforementioned type field (with the same basic impeller blade shape sol).
PATENT CLAIMS:
1. Type series of modular axial fans with different diameters, in particular with standardized outside and hub diameters, characterized in that the impellers and / or, if applicable, the idlers of all types (a, b. C) of the series (e.g. I) each have the same hubs (N1), into which individual blades (S1 ', S1 ") that were originally identically designed and subsequently cut to an outer diameter corresponding to the respective fan type (b, c) are inserted.