Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Nachleitrad für einen Axialventilator sowie einen

Axialventilator mit Nachleitrad.

Unter Nachleitrad wird in diesem Zusammenhang ein Luftleitelement verstanden, wobei dieses Luftleitelement als Strömungsgleichrichter hinter einem Axialventilator angeordnet die von dem Axialventilator-Laufrad in Strömung versetzte Luft in eine möglichst axiale und gleichmäßige Strömung umleitet. Dazu weist das Nachleitrad mindestens eine entsprechend geformte Luftleitschaufel auf. Große Lüfterdurchmesser verlangen große Nachleiträder. Solche großen

Nachleiträder mit Bauteildurchmessern von 350 mm, insbesondere von mehr als 500 mm, sind kostspielig: aus Kostengründen werden diese Bauteile üblicherweise aus Kunststoff, beispielsweise im Spritzgussverfahren, hergestellt. Dafür werden

Spritzgusswerkzeuge benötigt, die insbesondere bei großen Bauteilen hohe

Werkzeugkosten bedeuten. Darüber hinaus ist die Herstellung im

Kunststoffspritzguss insbesondere wegen der dünnen Wandstärken gerade bei großen Teilen schwierig. Die Bauteile sind grundsätzlich Belastungsempfindlich und problematisch bezüglich Verpackung, Lagerung, Transport und Handling. Die internationalen Patentanmeldung WO 2014/056657 der Anmelderin offenbart ein

Nachleitrad sowie einen Axialventilator, insbesondere für Verdampfer in Kühlräumen. Das dem Axialventilator nachgeschaltete Nachleitrad steigert die Wurfweite des Axialventilators deutlich, wobei es die drallbehaftete Abströmung des Lüfters in eine gleichmäßige axiale Strömung verwandelt. Unter Wurfweite wird dabei eine

Entfernung verstanden, bis zu der eine Grenzgeschwindigkeit der Luftströmung eingehalten wird. Das Nachleitrad ist einteilig als Kunststoffspritzgießteil ausgeführt. Es kann als eigenes Bauteil nachträglich auf einen Wandring oder auf ein Schutzbeziehungsweise Traggitter eines Lüfters lösbar montiert werden. Je nach Betriebspunkt des Lüfters ist es hinsichtlich von Durchsatz und Wirkungsgrad vorteilhaft, Nachleiträder mit unterschiedlicher Anzahl von

Luftleitschaufeln einzusetzen, wobei die Luftleitschaufeln in Abhängigkeit des Betriebspunkt des Lüfters vorteilhafterweise unterschiedliche Geometrie aufweisen. Dadurch ist die benötigte Stückzahl eines bestimmten Nachleitrads kleiner als die des entsprechenden Lüfters und insbesondere für eine wirtschaftliche Herstellung zu klein, da für jede Variante des Nachleitrads ein eigenes Spritzgußwerkzeug benötigt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein optional einsetzbares Nachleitrad für einen

Axialventilator anzugeben, wobei die Geometrie des Nachleitrads für

unterschiedliche Betriebspunkte optimierbar sein soll und die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des jeweiligen Nachleitrads optimiert sein soll. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Nachleitrad für einen Axialventilator mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte

Weiterbildungen des Nachleitrads ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Zurverfügungstellung eines Axialventilators mit optionalem Nachleitrad, wobei die Geometrie des wirtschaftlich herstellbaren Nachleitrads für unterschiedliche Betriebspunkte optimierbar sein soll.

Diese weitere Aufgabe wird durch einen Axialventilator nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Axialventilators ergeben sich aus den

Unteransprüchen 8 bis 14.

Ein erfindungsgemäßes Nachleitrad für einen Axialventilator mit einer Nabe und mindestens einer Schaufel zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Schaufel lösbar mit der Nabe wirkverbindbar ist. Durch die lösbare

Verbindungsmöglichkeit von Schaufel und Nabe ist das Nachleitrad modular aufgebaut. Je nach Betriebspunkt des Axialventilators können mehr oder weniger Schaufeln eingesetzt werden. Das Nachleitrad kann dabei auch eine Vielzahl von Schaufeln aufweisen. Auch die Schaufelgeometrie ist einfach austauschbar. Darüber hinaus werden für verschiedene Baugrößen von Ventilatoren, d.h. für Ventilatoren mit unterschiedlichen Laufraddurchmessern, unterschiedliche Nachleiträder benötigt. Durch den modularen Aufbau kann die Nabe des Nachleitrads für unterschiedliche Baugrößen von Ventilatoren verwendet werden, indem verschiedene

Nachleitschaufeln an der Nabe befestigt werden. So wird die Stückzahl der Naben erhöht, was durch Stückzahleffekte zu geringeren Teilekosten und Investitionskosten führt. Durch die Mehrteil ig keit des Nachleitrads wird die Größe der einzelnen Teile reduziert, was zu geringeren Werkzeug kosten führt und den Spritzgussprozess erleichtert. Ebenfalls werden Verpackung, Lagerung, Transport und Handling erheblich erleichtert.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Nabe einen Nabentopf mit einem Nabenboden, einer inneren umlaufenden Wandung und einer äußeren umlaufenden Wandung ausbildet, wobei der Nabentopf eine Öffnung im Nabenboden aufweist. Insbesondere wenn sich die Öffnung im tiefsten Punkt des Nabentopfes befindet, wird verhindert, dass sich Wasser im Nabentopf ansammeln kann. Darüber hinaus lässt sich durch die Öffnung optisch kontrollieren, ob die beispielsweise

formschlüssige Verbindung zwischen der mindestens einen Nachleitschaufel und der Nabe richtig gefügt wurde. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Schaufel werkzeuglos mit der Nabe wirkverbindbar ist. Dabei kann die mindestens eine Schaufel kraft- und/oder formschlüssig mit der Nabe wirkverbindbar sein.

Beispielsweise ist eine Wirkverbindung der mindestens einen Schaufel mit der Nabe über eine spezielle Geometrie an der nabenseitigen Stirnseite der mindestens einen Schaufel und dem entsprechenden Gegenstück dieser Geometrie am Außenumfang der Nabe möglich. Diese spezielle Geometrie kann vorteilhafterweise als

Schwalbenschwanzführung ausgeführt sein.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Wirkverbindung der mindestens einen Schaufel an der Nabe zusätzlich sicherbar ist. Beispielsweise kann die mindestens eine Schaufel an der Nabe zusätzlich verrastbar sein. Dies kann beispielsweise dadurch ausgeführt werden, indem die Schaufel eine Führung aufweist, mit der sie in die Nabe einschiebbar ist. Hierzu weist die Nabe an ihrem äußeren Umfang ebenfalls entsprechende Führungen auf. Diese Führung kann auf ihrer Innenseite, d.h. ihrer der Mittelachse des Axialventilators zuwandten Seite, einen zu dieser Seite hin gerichteten Rasthaken aufweist, der hinter einer

entsprechenden Kante der Nabe verrastbar ist. Die Führung kann zur Erhöhung der Flexibilität einen Schlitz aufweisen, wodurch die erforderliche Fügekraft minimiert wird. Durch die Verrastung wird eine sichere Verbindung zwischen Schaufel und Nabe des Nachleitrads hergestellt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Nabe an der inneren umlaufenden Wandung einen zur Mittelachse, d.h. zur Rotationsachse des Laufrads hin gerichteten Anschlag auf.

Ein erfindungsgemäßer Axialventilator weist ein von einem Elektromotor antreibbares Laufrad, einen Diffusor, ein Nachleitrad, eine Tragestruktur und mindestens einen umlaufenden Ring auf, wobei die Tragestruktur und der mindestens eine umlaufende Ring in Strömungsrichtung hinter dem Laufrad angeordnet sind und wobei das Nachleitrad an dem mindestens einen umlaufenden Ring befestigbar ist. Der

Axialventilator kann über einen Wandring in eine entsprechende Öffnung in einer Wand eingebaut werden. Die Tragestruktur stellt dann die Verbindung zwischen dem Wandring und dem Elektromotor her und haltert den Elektromotor und damit das Laufrad in dem Wandring. An der Tragestruktur können ein oder mehrere

umlaufende konzentrische Ringe oder mindestens ein spiralförmiger Ring befestigt sein, worüber ein Berührschutz in Form eines Schutzgitters für das Laufrad und/oder elektrische Teile des Motors gegeben sein kann. Alternativ kann der Berührschutz, falls erforderlich, durch eine separate Schutzeinrichtung gewährleistet werden.

Ein Nachleitrad erhöht den Spitzenwirkungsgrad eines Axialventilators im hohen Druckbereich der Ventilatorenkennlinie. Bei niedrigen Gegendrücken und hohen Volumenströmen ist die Effizienz eines Ventilators mit Nachleitrad jedoch geringer. Das erfindungsgemäße Nachleitrad ist optional integrierbar, wenn es für den jeweiligen Einsatzbereich sinnvoll ist. An den bestehenden Bauteilen ist keine

Veränderung notwendig, um das Nachleitrad befestigen zu können.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Schaufel in einem der Nabe abgewandten Bereich ein Verbindungselement aufweist. Über das Verbindungselement ist das Nachleitrad an der Tragestruktur und/oder dem

Schutzgitter befestigbar. Dabei trägt die Tragestruktur und/oder das Schutzgitter zur Stabilität des Nachleitrads bei. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Nachleitrad werkzeuglos an dem mindestens einen umlaufenden Ring befestigbar. Dadurch ist das Nachleitrad besonders einfach an dem Axialventilator anbringbar, wenn es der Betriebspunkt erfordert, und auch wieder entfernbar, wenn in einem anderen Betriebspunkt das Nachleitrad nicht erforderlich ist. Dabei kann das Nachleitrad mittels des

Verbindungselements form- und/oder kraftschlüssig an dem mindestens einen umlaufenden Ring befestigbar sein. Möglich ist eine solche Befestigung

beispielsweise über eine elastisch-plastische Verformung des Verbindungselements. Dabei wird das Verbindungselement teilweise elastisch, teilweise aber auch plastisch verformt.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Tragestruktur auf ihrer der Rotationsachse des Laufrads zugewandten Seite einen Flanschring auf, wobei das Nachleitrad mit dem Flanschring kraft- und/oder formschlüssig

wirkverbindbar ist. Beispielsweise kann das Nachleitrad über einen Rasthaken mit dem Flanschring wirkverbunden werden. Durch diese Verbindung wird die

Gestaltfestigkeit des Nachleitrads zusätzlich erhöht.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der Anschlag der Nabe mit dem Flanschring der Tragestruktur und dem Rasthaken im eingebauten Zustand derart zusammenwirkt, dass die axiale Position des Nachleitrads fixiert ist. Der Anschlag kann labyrinthartig ausgestaltet sein. Dadurch reduziert der Anschlag die

Leckageströmung im Anbindungsbereich. Der Anschlag ist lediglich im Bereich der Rasthaken aus fertigungstechnischen Gründen unterbrochen. Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem

Diffusor und der mindestens einen Schaufel ein Spalt in Umfangsrichtung gebildet ist. Alternativ kann die mindestens eine Schaufel mit ihrer in Umfangsrichtung weisenden Stirnseite den Diffusor auch berühren. Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.

Von den Abbildungen zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Nachleitrad in einer dreidimensionalen Darstellung Fig. 2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Nachleitrads in einem Schnitt

Fig. 3 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Axialventilators mit montiertem Nachleitrad in einer Schnittdarstellung Fig. 4 einen weiteren Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Axialventilators mit montiertem Nachleitrad in einer Schnittdarstellung

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Nachleitrad 20 in einer dreidimensionalen Darstellung. Das Nachleitrad 20 weist eine Nabe 5 und eine Vielzahl von Schaufeln 4 auf. Die Nabe 5 weist an ihrem inneren Umfang einen umlaufenden Anschlag 14 und über den Umfang verteilt Rasthaken 12 auf. Die Schaufeln 4 weisen an ihrer der Mittelachse 2a der Nabe zugekehrten Stirnseite Führungen 4a auf, mit denen sie am äußeren Umfang der Nabe 5 in dort vorhandene Führungen 5e (in dieser Fig. nicht erkennbar) eingesteckt sind. Insbesondere lassen sich die Schaufeln 4 auf diese Weise werkzeuglos mit der Nabe 5 verbinden. Weiterhin weisen die Schaufeln 4 in einem Bereich an ihrer der Mittelachse 2a der Nabe abgewandten Seite jeweils ein Verbindungselement 10 auf.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Nachleitrads in einem

Schnitt. Eine Schaufel 4 ist mit ihrer Führung 4a in die entsprechende

Gegengeometrie, die Führung 5e der Nabe 5, eingeschoben. Die Führungen 4a und 5e sind als Schwalbenschwanzführung ausgeführt. Die Nabe 5 weist einen

Namenboden 5b, eine innere umlaufende Wandung 5c und eine äußere umlaufende Band 5d auf und bildet einen Nabentopf 5a aus. In dem nackten Boden 5b befindet sich eine Öffnung 6, durch die Wasser, das sich in dem nackten Topf 5a sammeln könnte, abfließen kann. Die Führung 5b befindet sich in der äußeren umlaufenden Band 5d. Die Führung 4a der Schaufel 4 weist einen zum Nabenboden 5b hin geöffneten Schlitz 4b auf. Durch diesen Schlitz 4b ist die Flexibilität der Führung 4a erhöht. Die Führung 4a weist an ihrem dem Nabenboden 5b zugewandten Ende einen Rasthaken 9 auf. Diese Rasthaken 9 schnappt bei vollständigem Einschieben der Führung 4a der Schaufel 4 in die Führung 5e der Nabe hinter die Wandung der Führung 5e und sichert so die Schaufel 4 in der Nabe 5. Die innere umlaufende Wandung 5c weist einen zum Mittelachse 2a hin gerichteten Anschlag 14 auf.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Axialventilators mit montiertem Nachleitrad 20 in einer Schnittdarstellung. Der Axialventilator weist ein von einem Elektromotor antreibbares Laufrad 2, einen Diffusor 3, ein Nachleitrad 20, eine Tragestruktur 1 1 b und mindestens einen umlaufenden Ring 1 1 a1 auf, wobei die Tragestruktur 1 1 b und der mindestens einen umlaufende Ring 1 1 a1 in

Strömungsrichtung hinter dem Laufrad angeordnet sind und wobei das Nachleitrad 20 an dem mindestens einen umlaufenden Ring 1 1 a1 a befestigbar ist. Der

Axialventilator kann über den Wandring 1 in eine entsprechende Öffnung in einer Wand eingebaut werden. Die Tragestruktur 1 1 b stellt dann die Verbindung zwischen dem Wandring 1 und dem Elektromotor her und haltert den Elektromotor und damit das Laufrad 2 in dem Wandring 1 . An der Tragestruktur 1 1 b sind ein oder mehrere umlaufende konzentrische Ringe 1 1 a befestigt, worüber ein Berührschutz in Form eines Schutzgitters für das Laufrad 2 und/oder elektrische Teile des Motors gegeben ist.

Das Nachleitrad 20 ist optional integrierbar, d.h. es kann an dem Axialventilator angebracht werden, wenn es für den jeweiligen Einsatzbereich sinnvoll ist. Für einen anderen Betriebspunkt kann das Nachleitrad 20 aber auch wieder leicht entfernt werden. Insbesondere kann das Nachleitrad 20 werkzeuglos angebracht und wieder entfernt werden. An den bestehenden Bauteilen ist keine Veränderung notwendig, um das Nachleitrad 20 befestigen zu können. Über das Verbindungselement 10 ist das Nachleitrad 20 an der Tragestruktur 1 1 b über den mindestens einen

umlaufenden Ring 1 1 a1 befestigbar. Dabei trägt die Tragestruktur 1 1 b zur Stabilität des Nachleitrads 20 bei. Das Nachleitrad 20 ist mittels des Verbindungselements 10 form- und kraftschlüssig an dem mindestens einen umlaufenden Ring 1 1 a1 befestigbar, indem das gabelförmige Befestigungselement 10 auf den mindestens einen umlaufenden Ring 1 1 a1 aufgesteckt wird. Dabei wird das Verbindungselement 10 teilweise elastisch, teilweise aber auch plastisch verformt.

Fig. 4 zeigt einen weiteren Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Axialventilators mit montiertem Nachleitrad 20 in einer Schnittdarstellung.

Die Tragestruktur 1 1 b auf ihrer der Rotationsachse 2a des Laufrads 2 zugewandten Seite einen Flanschring 1 1 c auf, wobei das Nachleitrad 20 mit dem Flanschring über einen Rasthaken 12 wirkverbunden ist. Durch diese Verbindung wird die

Gestaltfestigkeit des Nachleitrads 20 zusätzlich erhöht.

Die Nabe 5 ist bis zu dem Anschlag 14 der inneren umlaufenden Wandung 5c auf die Tragestruktur 1 1 b gedrückt, wobei die innere umlaufende Wandung 5c auf den Flanschring 1 1 c der Tragestruktur 1 1 b aufschnappt. Dadurch ist die axiale Position des Nachleitrads 20 fixiert. Der Anschlag 14 ist labyrinthartig ausgestaltet, wodurch sich die Leckageströmung im Anbindungsbereich reduziert. Der Anschlag 14 ist lediglich im Bereich der Rasthaken 12 aus fertigungstechnischen Gründen

unterbrochen.

Zwischen dem Diffusor 13 und der mindestens einen Schaufel 4 ist ein Spalt 13 in Umfangsrichtung gebildet. Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind

gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst. Bezugszeichenliste:

I Wandring

2 Laufrad

2a Rotationsachse des Laufrads, Mittelachse

3 Diffusor

4 Schaufel

4a Führung

4b Schlitz

5 Nabe

5a Nabentopf

5b Nabenboden

5c innere umlaufende Wandung

5d äußere umlaufende Wandung

5e Führung

6 Öffnung

7 Rotor

8 Stator

9 Rasthaken

10 Verbindungselement

1 1 a Ring

I I a1 umlaufender Ring

1 1 b Tragestruktur

1 1 c Flanschring

12 Rasthaken

13 Spalt

14 Anschlag

20 Nachleitrad