DE102009008508A1

DE102009008508A1 - Ventilator mit als feste nichtmetallische Hohlkörper ausgebildeten Flügeln, die über Flügelfüße an einer in Drehbewegungen versetzbaren Nabe befestigt sind

Info

Publication number: DE102009008508A1
Application number: DE102009008508A
Authority: DE
Original assignee: EAS ENGINEERING AERODYNAMIC SY; EAS ENGINEERING AERODYNAMIC SYSTEMS GmbH
Current assignee: EAS ENGINEERING AERODYNAMIC SY; EAS ENGINEERING AERODYNAMIC SYSTEMS GmbH
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2010-08-12
Also published as: DE102009008508A8

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilator mit als fester nicht metallischer Hohlkörper ausgebildeten Flügeln, die über Flügelfüße an einer in Drehbewegungen versetzbaren Nabe befestigt sind. Ist dabei vorgesehen, dass die in die Hohlräume der Flügel hineinragenden Teile der Flügelfüße und die Hohlräume der Flügel von mehreren benachbarten Ventilatoren einer Ventilator-Baureihe gleich ausgebildet sind, während die der Nabe zugekehrten Teile der Flügelfüße an die Befestigungsart der Nabe verschiedener Ventilatoren angepasst sind, und dass die in die Hohlräume der Flügel eingeführten Teile der Flügelfüße die Flügel unverdrehbar am Flügelfuß festlegen und mittels mehrerer, den einander gegenüberliegenden Innenwänden der Flügel zugekehrten Klebeflächen fest mit den Flügeln verklebt sind, dann können die Flügelfüße als kostengünstige Massenfrästeile hergestellt werden, da deren Flügelanschlussseite für verschiedene Ventilatorgrößen identisch ausgebildet sein können und nur die Nabenanschlussseite der Flügelfüße leicht an die gewählte Befestigungsart zur Nabe angepasst werden muss.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Dabei sind die Ventilatorflügel vorwiegend aus einer hochbelastbaren nicht metallischen Struktur aufgebaut, deren Herstellkosten ziemlich hoch sind. Die Herstellkosten einer derartigen Konstruktion teilen sich auf ein Drittel für das Material und zwei Drittel auf die Personalkosten für die Herstellung auf.
Für die Herstellung der als feste nicht metallische Hohlkörper ausgebildeten Flügel gibt es verschiedene Verfahren, wie der Stand der Technik nach EP 1 798 418 A2 und der DE 101 04 170 A1 zeigt. Cabonstrukturen im Bereich der Flügel sind dann sinnvoll, wenn die geometrischen und physikalischen Einsatzgrenzen der verwendeten metallischen Materialien überschritten werden. Dies ist z. B. der Fall, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Flügel ≥ 140 m/sec ist. Die metallischen Materialien erreichen hier ihre Streckgrenze, bei der die Biegefestigkeit und die Dauerfestigkeit nach kürzester Betriebszeit überschritten werden. Es ist daher zu empfehlen, Flügel als Hohlkörper aus einer Carbonstruktur einzusetzen, um den Betrieb einer lufttechnischen Anlage sicher zu machen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Ventilator eine Konstruktion zu schaffen, die eine kostengünstige Massenherstellung ermöglicht und dabei die Schwierigkeiten bei der Krafteinleitung am Flügelfuß in die Nabe vermeidet. Da jede Nabe anders konstruiert ist, müssen die Zentrifugalkräfte und die Luftkräfte vom Flügelfuß aufgenommen und an die Nabe weitergeleitet werden.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Bei der hier verwendeten Idee wird als Flügelfuß ein Massenfrästeil gewählt, das für die Flügel verschiedener Ventilatoren aus einer Ventilator-Baureihe identisch ausgebildet ist. Die der Nabe zugekehrte Seite des Flügelfußes ist jedoch an die jeweilige Nabenkonstruktion angepasst. Die Flügelfüße lassen sich bei dieser Konstruktion als billige Massenfrästeile herstellen. Die Flügel sind stets als feste nicht metallische Hohlkörper hergestellt, die sich für die mindestens zwei verschiedenen Standardgrößen der Ventilatoren einer Ventilator-Baureihe nur in der Länge der Flügel unterscheiden. Der Übergang vom Flügel zum Flügelfuß ist jedoch für mehrere Ventilatoren einer Ventilator-Baureihe stets gleich und bringt mit der einheitlichen Verklebung der in den Hohlraum der Flügel eingeführten Teile des Flügelfußes stets eine ausreichende Stabilität gegenüber der Zentrifugalkraft beim Betrieb.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
Dabei können die Flügel als einstückige oder zusammengesetzte Carbonstruktur ausgebildet sein. Die Flügel können aus einem Skin (Oberflächenschicht), einer Außenschale und einer Innenschale zusammengesetzt sein.
Der Flügelfuß ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt. Dabei kann zur Erhöhung der Stabilität für den Flügelfuß auch ein hochwertiges Aluminium mit der Wertenummer 7075 verwendet werden.
Die Verklebung der Flügel mit dem Flügelfuß wird dadurch sichergemacht, dass die Flügelfüße auf der Mittellängsachse (A-A) des Flügelfußes und links und rechts davon (Schnitt E-E und F-F) auf den in den Hohlraum des Flügels eingeführten Teile den beiden gegenüberliegenden Innenwandungen des Flügels zugekehrt mit jeweils zwei Klebeflächen versehen und mit den Innenwänden des zugekehrten Flügels fest verklebt sind.
Der Durchmesser der Nabe kann zum Außendurchmesser des Ventilators ein festes Verhältnis aufweisen. Dann haben die Flügel für eine bestimmte Standardgröße des Ventilators gleiche Länge. Die Flügel für verschiedene Standardgrößen lassen sich mit Flügelfüßen an verschiedene Naben anbringen, wenn die Flügelfüße auf der Nabenseite an die Konstruktion der Nabe angepasst sind. Die Außendurchmesser der Ventilatoren einer Ventilator-Baureihe können mit 630, 710, 800, 910, 1000, 1250, 1400, 1500, 1600 mm u. s. w. standardisiert sein. Die Nabenseite des Flügelfußes lässt sich leicht an die dafür verwendeten Naben anbringen, wobei ab einem bestimmten Außendurchmesser des Ventilators, z. B. ≥ 2000 mm, der Ventilator-Baureihe Befestigungsschrauben verwendet sind. Die Befestigungsbohrungen in der Nabenseite des Flügelfußes sind dann in Anzahl, Größe und Anordnung der Befestigungsschrauben in der Nabe angepasst. Bei kleineren Abmessungen der Ventilatoren z. B. ≤ 2000 mm, wird die Anpassung auf der Nabenseite des Flügelfußes an die an sich bekannte Klemmverbindung, z. B. Klemmbolzen, vorgenommen.
Die drei in den Hohlraum eines Flügels eingeführten Teile weisen sechs Klebeflächen auf, über die sie jeweils mit einem Flügel verklebt sind. Die Klebekraft der Klebeflächen ist dabei größer als die beim Betrieb des Ventilators auf den Flügel ausgeübte Zentrifugalkraft.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in verkleinertem Maßstab in perspektivischer Ansicht einen Flügel mit Flügelfuß nach der Erfindung,
2 die Ansicht von oben auf den Flügel mit dem Flügelfuß,
3 die Ansicht auf die Nabenseite der Einheit aus Flügel und Flügelfuß,
4 schematisch die Seitenansicht auf Flügel und Flügelfuß,
5 einen Längsschnitt entlang der Ebene E-E der 4
6 einen Längsschnitt entlang der Ebene A-A nach 4 und
7 einen Längsschnitt entlang der Ebene F-F nach 4.
In der 1 ist der als fester nicht metallischer Hohlkörper ausgebildete Flügel 10 mit einem Flügelfuß 20 verbunden, der über Schrauben 30 mit einer (nicht dargestellten) Nabe eines Ventilators verschraubt ist. Dabei kann die Nabe in Drehbewegungen versetzt werden und mehrere derartige Einheiten aus Flügel 10 und Flügelfuß 20 nach 1 tragen. Die Anbringung der Flügelfüße 20 an der Nabe erfolgt in gleichmäßiger Winkelteilung. Der Flügelfuß 20 trägt am Übergang zum Flügel 20 einen Ansatz 25, wie die 2 und 3 zeigen, die in vergrößertem Maßstab die Ansicht von oben und von unten auf die Einheit aus Flügel 10 und Flügelfuß 20 wiedergeben.
In die Nabenseite des Flügelfußes 20 sind vier Schrauben 30 einschraubbar, mit denen die Einheit mit einer Nabe eines Ventilators verschraubt wird. Diese Befestigungsart mit Befestigungsschrauben wird ab einem bestimmten Außendurchmesser des Ventilators, z. B ab 2000 mm gewählt. Bei kleineren Ventilatoren genügt die Verklemmung in an sich bekannterweise mit der Nabe.
In 4 ist die Seitenansicht des Flügels 10 mit dem Flügelfuß 20 gezeigt. Dabei kann der Flügelfuß 20 sich mit einem Ansatz 25 über den Flügel 10 erstrecken und mit mehreren Teilen 21, 21', 21'' in den Hohlraum 11 des Flügels 10 ragen. Dabei ist schematisch angedeutet, wie das Teil 21 in den Hohlraum 11 des Flügels 10 ragt und dabei den gegenüberliegenden Innenwänden des Flügels 10 zugekehrt zwei Klebeflächen 22 und 23 aufweist. In ähnlicher Form können auch die Teile 21' und 21'' jeweils zwei Klebeflächen 22 und 23 aufweisen. Dann kann der Flügelfuß 20 über sechs Klebeflächen mit dem Flügel 10 verklebt werden. Ist dabei die Klebekraft größer als die beim Betrieb am Flügel 10 auftretende Zentrifugalkraft, dann ist eine sehr gute Verbindung zwischen diesen beiden Teilen erreicht.
Aus der 4 ist zu ersehen, dass die Schrauben 30 zur Befestigung des Flügelfußes 20 an der Nabe in Gewindebohrungen 24 des Flügelfußes 20 einschraubbar sind. Der Schraubenkopf 31 dient dabei als Einschraubbegrenzung. Diese Befestigungsart des Flügelfußes 20 kann sehr einfach auf verschiedene Nabenkonstrukturen angepasst werden, wobei die Gewindebohrungen in der Anzahl, der Größe und der Anordnung an die Nabenkonstruktion angepasst ist. Diese Befestigungsart wird bei Ventilatoren mit einem Ventilatoren-Durchmesser von ≥ 2000 mm gewählt. Bei kleineren Außendurchmesser ≤ 2000 mm genügt die an sich bekannte Klemmverbindung mit der Nabe. Auf der Nabenseite ist der Flügelfuß mit einem Klemmbolzen angepasst.
Die 5 zeigt den Schnitt auf der Ebene A-A, die durch die Mittellängsachse des Flügelfußes 20 verläuft. Der Flügel 10 mit dem Hohlraum 11 ist als zusammengesetzte Carbonstruktur ausgebildet, die einen Skin 12, eine Außenschale 13 und eine über eine Verbindungsschicht 15 damit verbundene Innenschale 14 aufweist. Der Teil 21 des Flügelfußes 20, der in den Hohlraum 11 des Flügels 10 eingeführt ist, weist den einander gegenüberliegenden Innenwänden des hohlen Flügels 10 zugekehrt die Klebeflächen 22 und 23 auf. Damit lässt sich der Flügelfuß 20 fest mit dem Flügel 10 verkleben. Diese Klebeverbindung kann durch die weiteren Teile 21' und 21'' verbessert werden, wenn diese Teile, wie in 4 schematisch gezeigt ist, ebenfalls am Flügelfuß 20 einstückig angebracht sind.
Mit den Teilen 21, 21' und 21'' können sechs Klebeflächen 22 und 23 geschaffen werden, die zu einer festen, hohe Zentrifugalkräfte abfangenden Verklebung zwischen Flügel 10 und Flügelfuß 20 führt. Zudem ist der Flügel 10 damit unverdrehbar am Flügelfuß 20 festgelegt.
Bei größeren Abmessungen des Hohlraumes 11 in den Flügeln 10 können die in den Hohlraum 11 eingeführten Teile 21, 21' und 21'' des Flügelfußes 20 mittels einer mittigen Ausnehmung auch in zwei Hälften geteilt sein, um Gewicht am Flügelfuß 20 zu sparen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1798418 A2 [0002]
- DE 10104170 A1 [0002]

Claims

Ventilator mit als feste nichtmetallische Hohlkörper ausgebildeten Flügeln (10), die über Flügelfüße (20) an einer in Drehbewegungen versetzbaren Nabe befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Hohlräume (11) der Flügel (10) hineinragenden Teile (21) der Flügelfüße (20) und die Hohlräume (11) der Flügel (10) für mehrere benachbarte Ventilatoren einer Ventilator-Baureihe gleich ausgebildet sind, während die der Nabe zugekehrten Teile der Flügelfüße (20) an die Befestigungsart der Nabe verschiedener Ventilatoren angepasst sind, und dass die in die Hohlräume (11) der Flügel (10) eingeführten Teile (21) der Flügelfüße (20) die Flügel (10) unverdrehbar am Flügelfuß (20) festlegen und einander gegenüberliegenden mittels mehrerer, den Innenwänden der Flügel (10) zugekehrten Klebeflächen (22, 23) fest mit den Flügeln (10) verklebt sind.
Ventilator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (10) als einstückige oder zusammengesetzte Carbonstruktur ausgebildet sind.
Ventilator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (10) aus einem Skin (12), einer Außenschale (13) und einer Innenschale (14) zusammengesetzt sind.
Ventilator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelfüße (20) aus Aluminium bestehen.
Ventilator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelfüße (20) aus hochwertigem Aluminium mit der Werknummer 7075 bestehen.
Ventilator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelfüße (20) auf der Mittellängsachse (A-A) des Flügelfußes (20) und links und rechts davon (Achse E-E und F-F) auf den in den Hohlraum (11) der Flügel (10) eingeführten Teilen (21, 21', 21'') mit jeweils zwei Klebeflächen (22, 23) versehen und mit den Innenwänden des zugekehrten Flügels (10) fest verklebt sind.
Ventilator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Nabe zum Durchmesser des Ventilators in einem festen Verhältnis steht und dass die Flügel (10) für eine bestimmte Standardgröße des Ventilators gleiche Längen aufweisen.
Ventilator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außendurchmesser der Ventilatoren einer Ventilator-Baureihe mit einem Durchmesser von 630, 710 800, 910, 1000, 1250, 1400, 1500, 1600 mm u. s. w. standardisiert sind und dass die Hohlräume (11) der Flügel (10) einer Teilgruppe aus mindestens zwei Ventilatoren der Ventilator-Baureihe gleich ausgebildet ist.
Ventilator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drei in den Hohlraum (11) eines Flügel (10) eingeführten Teile (21, 21', 21'') sechs Klebeflächen (22, 23) aufweisen und über diese jeweils fest mit diesem Flügel (10) verklebt sind.
Ventilator nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebekraft der Klebeflächen (22, 23) bei einem Flügel (10) größer ist als die auf diesen Flügel (10) beim Betrieb ausgeübte Zentriefugalkraft.
Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelfüße (20) für Ventilatoren mit einem Außendurchmesser ≤ 2000 mm auf der Nabenseite an eine an sich bekannte Klemmverbindung angepasst sind
Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelfüße (20) für Ventilatoren mit einem Außendurchmesser ≥ 2000 mm auf der Nabenseite mit Gewindebohrungen (24) in der Anzahl, der Größe und der Anordnung der Befestigungsschrauben (30) in der Nabe angepasst sind.
Ventilator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ventilatoren mit größeren Hohlräumen (11) der Flügel (10) die in die Hohlräume (11) ragenden Teile (21, 21', 21'') des Flügelfußes (20) mittels mittiger Ausnehmungen in zwei Hälften geteilt sind.