EP0727582B1 - Lüfterrad und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

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EP0727582B1 EP95118978A EP95118978A EP0727582B1 EP 0727582 B1 EP0727582 B1 EP 0727582B1 EP 95118978 A EP95118978 A EP 95118978A EP 95118978 A EP95118978 A EP 95118978A EP 0727582 B1 EP0727582 B1 EP 0727582B1
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axially forwardly
fan wheel
drawn
base plate
ray
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
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    • F04D29/38—Blades
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    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
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    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49329—Centrifugal blower or fan

Definitions

  • the invention relates to a fan wheel according to the preamble of the claim 1 and a method for producing the fan wheel.
  • the invention has for its object to improve the fan wheel so that in the case of strongly changing temperature conditions, an exact and constant one Geometry and balance position of the fan wheel is retained.
  • the axially preferably formed as flat embossing or shape advanced sections give the base plate such a dimensional stability and heat resistance even under extreme thermal loads, e.g. up to 500 ° C when used in pyrolytically self-cleaning ovens that no change in geometric relations takes place, the balanced state is preserved and a consistently low running noise is achieved.
  • thermal expansion of the material cannot be partial Lead to faults. Because of these properties, which favor dimensional stability there is the possibility of also relatively thin, preferably metallic To use sheet metal material with low heat capacity without regard disadvantages of the concentricity would be feared. Because of the above Dimensional stability there is also the possibility of the fan wheel with a relatively break-sensitive coating e.g. with a catalytic self-cleaning enamel coating.
  • the invention is based on an embodiment shown in the drawing explained below.
  • the fan wheel shown in Fig. 1 has a circle Central middle region 1, in the center of which there is an out-of-round axis opening 2 for the assembly is located on the output shaft of a drive motor, not shown.
  • the central central region 1 is adjoined by wing-like radially over the central region protruding approaches 3, of which a total of seven approaches 3 are provided are.
  • the axes of symmetry extend the approaches 3 not exactly radial but slightly inclined to the associated Radial.
  • the approaches 3 taper slightly outwards and have each a lateral boundary of blades 4 bent at right angles, as from Figures 2 and 3 can be seen.
  • the central area 1 and the approaches 3 are part of it a one-piece, made of thin e.g. metallic sheet material existing Base plate 5, from which the blades 4 are bent at right angles.
  • the Circle 6 shown in dashed lines illustrates the outer circumference of the fan wheel. How FIGS. 1 and 3 in particular show one opposite in the central central region 1 a base plane 8 axially advanced, annular
  • Section 7 formed in the form of an annular, flat shape embossing which correspond to the number of approaches 3 star or radial sections 9 Connect immediately and seamlessly. As shown in Fig. 1, pull them through radiating sections 9 the lugs 3 substantially symmetrical Outer contour of these approaches 3. They extend almost to the ends of the approaches 3, so that between the outer contour of the fan wheel or Base plate 5 including the approach foot areas largely constant edge webs or edge surfaces 10 result.
  • the contouring follows in the exemplary embodiment the sections 9 of the outer contour of the Base plate 8 to form the aforementioned edge surfaces 10 of constant width.
  • the shaped embossed, axially advanced sections 9 are essentially flat surfaces 11 which are provided with gentle, largely rounded and therefore flow-favorable transitions 12 pass into the base plane 8.
  • the radial sections 9 taper outwards according to the tapered contour of the wing-like lugs 3.
  • the embossing depth h continues to decrease in the area of the radiation-like sections 9. Due to the fact that the approaches 3 do not run exactly radially to the center of the fan wheel, arise in the foot areas of the radial approaches 3 asymmetrical courses of the round, outer contour edges and therefore uneven circular areas in these foot areas.
  • a preferred method for producing the explained Fan wheel is provided that first of all from a flat, e.g. corresponding the circumferential circle 6 dimensioned metallic board, which immediately Sections 7 and 9 (shape embossing) which merge seamlessly into one another using the embossing process be axially advanced and that afterwards the star or radiate Contour of the base plate 5 is cut or punched and then or in a common stamping and embossing process, the blades 4 opposite the base plate 5 are bent. In this way you avoid embossing Material stresses in the edge surfaces 10 in the base plane 8.
  • the surfaces 11 serve against those that surround the embossed shapes Areas, in particular the edge surfaces 10 and the central circular surface 14 are axially advanced in the center of the fan wheel by stamping. Subsequently can the fan wheel in a known manner with a surface coating be provided.
  • the design of the fan wheel according to the invention resulting advantages are particularly evident when using metallic and material deformed by embossing.
  • other materials are also or shapes for the fan wheel conceivable, e.g. the usage of plastic, where appropriate molding processes to create the are to be used as spatial shapes to be understood.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lüfterrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Lüfterrades.
Bei einem bekannten Lüfterrad mit im wesentlichen sternförmiger Grundplatte und axial vorgezogenen Schaufeln an den weitgehend spitz zulaufenden radialen Ansätzen ist im zentralen Mittelbereich rund um die Achsöffnung eine ringförmige Sicke eingeprägt, also axial vorgezogen, von wo aus strahlenförmig radiale Sicken ausgehen, die sich bis in den Bereich der radialen Ansätze erstrecken. Dabei verlaufen die radialen Sicken asymmetrisch zur Kontur der genannten Ansätze. Diese Lüfterräder bestehen aus dünnem metallischen Blechmaterial. Versuche insbesondere im Hochtemperaturbereich haben gezeigt, daß schon nach relativ kurzer Betriebsdauer die radialen Ansätze sich mehr oder weniger verformen mit der Folge, daß die Lüfterleistung sinkt und störende Laufgeräusche auftreten. Bei einem ähnlichen Lüfterrad gemäß DE-OS 28 45 739 ist zur Versteifung des Lüfterrades eine scheibenförmige Ronde aus Blechmaterial aufgeschweißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lüfterrad so zu verbessern, daß auch bei stark wechselnden Temperaturverhältnissen eine exakte und gleichbleibende Geometrie und Auswuchtlage des Lüfterrades erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Lüfterräder ergeben sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
Die vorzugsweise als flächenhafte Aus- oder Formprägungen ausgebildeten axial vorgezogenen Abschnitte verleihen der Grundplatte eine derartige Formstabilität und Wärmefestigkeit auch bei extremer thermischer Belastung, z.B. bis zu 500° C bei Einsatz in pyrolytisch selbstreinigenden Backöfen, daß keine Veränderung der geometrischen Relationen stattfindet, der ausgewuchtete Zustand erhalten bleibt und ein gleichbleibend niedriges Laufgeräusch erreicht wird. Durch die weitgehend symmetrische Konturierung der Abschnitte durch das Vorhandensein eines weitgehend konstanten Randes zwischen den Abschnitten und der Außenkontur der Grundplatte, können thermisch bedingte Materialausdehnungen nicht zu partiellen Verwerfungen führen. Durch diese die Formbeständigkeit begünstigenden Eigenschaften ergibt sich die Möglichkeit, auch relativ dünnes, vorzugsweise metallisches Blechmaterial mit geringer Wärmekapazität zu verwenden, ohne daß bezüglich der Rundlaufeigenschaft Nachteile zu befürchten wären. Aufgrund der genannten Formbeständigkeit besteht auch ohne weiteres die Möglichkeit, das Lüfterrad mit einer relativ bruchempfindlichen Beschichtung z.B. mit einer katalytisch selbstreinigenden Emailbeschichtung zu versehen. Nicht zuletzt zeichnet sich das erfindungsgemäße Lüfterrad durch niedrige Herstellungskosten aus.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachstehend erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
die Draufsicht auf das Lüfterrad,
Fig. 2
eine Teil-Schnittansicht des Lüfterrades gemäß Schnittansicht II-II gemäß Fig. 1 in größerem Maßstab,
Fig. 3
eine weitere Schnittdarstellung des Lüfterrades gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 1 in größerem Maßstab.
Das in Fig. 1 dargestellte Lüfterrad besitzt einen durch einen Kreis verdeutlichten zentralen Mittelbereich 1, in dessen Mittelpunkt sich eine unrunde Achsöffnung 2 für die Montage auf der Abtriebswelle eines nicht dargestellten Antriebsmotors befindet. An den zentralen Mittelbereich 1 schließen sich an flügelartige, radial über den Mittelbereich hinausragende Ansätze 3, wovon insgesamt sieben Ansätze 3 vorgesehen sind. Wie insbesondere die Schnittlinie II-II verdeutlicht, erstrecken sich die Symmetrieachsen der Ansätze 3 nicht exakt radial sondern leicht geneigt zu den zugehörigen Radialen. Die Ansätze 3 verjüngen sich leicht nach außen hin und besitzen an jeweils einer seitlichen Begrenzung rechtwinkelig abgebogene Schaufeln 4, wie aus den Figuren 2 und 3 zu erkennen. Der Mittelbereich 1 sowie die Ansätze 3 sind Bestandteil einer einstückigen, aus dünnem z.B. metallischem Blechmaterial bestehenden Grundplatte 5, von welcher die Schaufeln 4 rechtwinkelig abgebogen sind. Der gestrichelt dargestellte Kreis 6 verdeutlicht den Außenumfang des Lüfterrades. Wie insbesondere die Figuren 1 und 3 zeigen, ist im zentralen Mittelbereich 1 ein gegenüber einer Grundebene 8 axial vorgezogener, ringförmiger
Abschnitt 7 in Form einer ringförmigen, flächigen Formprägung ausgebildet, an den sich entsprechend der Anzahl der Ansätze 3 stern- oder strahlenförmige Abschnitte 9 unmittelbar und nahtlos anschließen. Wie Fig. 1 zeigt, durchziehen diese strahlenförmigen Abschnitte 9 die Ansätze 3 im wesentlichen symmetrisch zur Außenkontur dieser Ansätze 3. Sie erstrecken sich bis annähernd zu den Enden der Ansätze 3, so daß sich zwischen der Außenkontur des Lüfterrades bzw. der Grundplatte 5 einschließlich der Ansatz-Fußbereiche weitgehend konstante Randstege oder Randflächen 10 ergeben. Beim Ausführungsbeispiel folgt die Konturierung der vom Mittelbereich ausgehenden Abschnitte 9 der Außenkontur der Grundplatte 8 unter Bildung der vorgenannten Randflächen 10 konstanter Breite. Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, besitzen die als Formprägungen ausgeführten, axial vorgezogenen Abschnitte 9 im wesentlichen ebene Flächen 11, die mit sanften, weitgehend verrundeten und daher strömungsgünstigen Übergängen 12 übergehen in die Grundebene 8. Die strahlenförmigen Abschnitte 9 verjüngen sich nach außen hin entsprechend der verjüngten Kontur der flügelartigen Ansätze 3. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, vermindert sich weiterhin die Prägetiefe h im Bereich der strahlenartigen Abschnitte 9. Aufgrund des Umstandes, daß die Ansätze 3 nicht exakt radial zum Lüfterrad-Zentrum verlaufen, ergeben sich in den Fußbereichen der strahlenförmigen Ansätze 3 unsymmetrische Verläufe der runden, Außenkontur-Kanten und damit ungleiche Kreisbereiche in diesen Fußbereichen. Um auch in diesen Bereichen angenähert symmetrische oder gleiche geometrische Verhältnisse zu schaffen ist vorgesehen, daß in den Übergangsbereichen zwischen dem zentralen ringförmigen Bereich und den strahlenförmigen Bereichen die axial vorgezogenen Prägeflächen 11 mit zusätzlich axial vorgezogenen Bombierungen 13 kreisförmiger Grundkontur und Radius R ausgestattet sind. Diese Bombierungen 13 können auch einen kleineren Radius R besitzen, wie durch einen strichpunktierten Linienzug in Fig. 2 angedeutet.
Gemäß einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des erläuterten Lüfterrades ist vorgesehen, daß zunächst aus einer ebenen, z.B. entsprechend dem Umfangskreis 6 bemessenen metallischen Platine, die unmittelbar nahtlos ineinander übergehenden Abschnitte 7 und 9 (Formprägungen) im Prägeverfahren axial vorgezogen werden und daß danach die stern- oder strahlenförmige Kontur der Grundplatte 5 freigeschnitten oder freigestanzt wird und danach oder in einem gemeinsamen Stanz-Prägeverfahren die Schaufeln 4 gegenüber der Grundplatte 5 abgebogen werden. Auf diese Weise vermeidet man prägebedingte Materialspannungen in den Randflächen 10 in der Grundebene 8. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Ausgangsebene für das Prägeverfahren die Flächen 11 dienen, gegenüber welchen die, die Formprägungen umgebenden Bereiche, insbesondere die Randflächen 10 und die zentrale Kreisfläche 14 im Zentrum des Lüfterrades durch Prägen axial vorgezogen werden. Anschließend kann das Lüfterrad in bekannter Weise mit einer Oberflächenbeschichtung versehen werden. Die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Lüfterrades sich ergebenden Vorteile zeigen sich insbesondere bei Verwendung von metallischem und durch Prägen verformten Material. Jedoch sind auch andere Materialien oder Formgebungen für das Lüfterrad denkbar wie z.B. die Verwendung von Kunststoff, wobei dann geeignete Formgebungsprozesse zur Schaffung der als Raumform zu verstehenden Formprägungen anzuwenden sind.

Claims (8)

  1. Lüfterrad für Hochtemperaturbetrieb, insbesondere in Backöfen, mit einer stern- oder strahlenförmigen Grundplatte (5), an deren über einen zentralen Mittelbereich (1) im wesentlichen radial hinausragenden Ansätzen (3) axial vorgezogene Schaufeln (4) angeordnet sind, und die Grundplattenfläche mit axial vorgezogenen Abschnitten (7, 9) versehen ist, die sich vom Mittelbereich (1) bis in den Bereich der Ansätze (3) erstrecken, wobei sich im Anschluß an einen axial vorgezogenen zentralen, ringförmigen Abschnitt (7) axial vorgezogene strahlenförmige Abschnitte (9) erstrecken, und zwischen der Außenkontur der Ansätze (3) bzw. der Grundplatte (5) und derjenigen der axial vorgezogenen Abschnitte (7, 9) Randflächen (10) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die axial vorgezogenen strahlenförmigen Abschnitte (9) die Ansätze (3) der Grundplatte (5) im wesentlichen symmetrisch zur Außenkontur durchziehen, und damit deren Außenkontur so folgen, daß die Randflächen (10) zumindest annähernd konstante Breite aufweisen.
  2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial vorgezogenen Abschnitte (7, 9) als im wesentlichen ebene, gegenüber der Grundplatte (5) vorgezogene Flächen aufweisende Formprägungen ausgebildet sind.
  3. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axial vorgezogenen Abschnitte (7, 9) ineinander übergehen und Teile einer gemeinsamen Formprägung sind.
  4. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgezogene Tiefe (h) der axial vorgezogenen strahlenförmigen Abschnitte (9) sich radial nach Außen hin vermindert.
  5. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Übergangsbereichen zwischen dem zentralen ringförmigen Bereich (1) und den strahlenförmigen Bereichen die axial vorgezogenen Prägeflächen (11) der als Formprägung ausgebildeten axial vorgezogenen Abschnitte (7, 9) mit zusätzlich axial vorgezogenen Bombierungen (13) vorzugsweise kreisförmiger Grundkontur versehen sind.
  6. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelbereich der Grundplatte (5) der zentrale, ringförmige, axial vorgezogene Abschnitt (7) sich zumindest annährend bis zum Fußbereich der strahlenförmigen Ansätze (3) erstreckt, an welchen Abschnitt (7) sich die axial vorgezogenen strahlenförmigen Bereiche (9) kontinuierlich anschließen.
  7. Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Oberflächenbeschichtung, vorzugsweise mit einer Emailschicht versehen ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Lüfterrades, wobei das Lüfterrad mit allen merkmalen des Anspruches 1 in Verbindung mit allen Merkmalen des Anspruches 2 bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst aus einer Platine die Formprägungen (7, 9) axial vorgezogen werden und daß dann die Kontur der Grundplatte (5) frei geschnitten und die Schaufeln (4) gegenüber der Grundplatte gebogen werden.
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