(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) T3 (51) Int. Cl. F04D25/06 F04D29/32 ( ) ( ) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 2007/32 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Koło wirnikowe do wentylatora osiowego (30) Pierwszeństwo: DE U (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2005/52 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 11/2007 (73) Uprawniony z patentu: ebm-papst Mulfingen GmbH & Co.KG, Mulfingen, DE (72) Twórca (y) wynalazku: PL/EP T3 Gruber Erhard, Mulfingen, DE Strohmeier Reinhard, Mulfingen, DE Huegel Otmar, Mulfingen, DE (74) Pełnomocnik: Sulima Grabowska i Sierzputowska Biuro Patentów i Znaków Towarowych sp.j. rzecz. pat. Grabowska Małgorzata Warszawa 10 skr. poczt. 6 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 SGS-97/VAL EP B1 Opis [0001] Przedmiotem wynalazku jest koło wirnikowe, zwłaszcza do wentylatora osiowego, z korpusem koła składającym się z szeregu łopatek wystających w szczególności promieniowo na zewnątrz oraz z utrzymującą te łopatki, zasadniczo rurową piastą nasadzoną wciskowo na obracającą się część, jak wirnik, przy czym na wewnętrznej stronie piasty jest umieszczony zasadniczo cylindryczny wieniec. [0002] Znane są ogólnie koła wentylatorów osiowych, które mają korpus koła złożony z kilku wystających na zewnątrz łopatek oraz utrzymującą te łopatki piastę mocowaną na wirniku silnika z zewnętrznym wirnikiem. [0003] Dokument DE U1 ujawnia strukturę wentylatora wytrzymałą na pęknięcia. [0004] Z programu produkcji firmy zgłaszającej są znane koła wentylatorów osiowych określonego wyżej rodzaju, w których piasta jest w postaci rury i jest wciskana celem zamocowania na wirniku, przy czym w piaście na stronie wewnętrznej jest umieszczony powleczony natryskowo tworzywem sztucznym, w zasadzie cylindryczny wieniec metalowy, który w stanie zamontowanym opasuje obwodowo usytuowany zewnętrznie wirnik silnika. Cylindrycznie uformowany wieniec stalowy znanych kół z tworzywa sztucznego rozszerza się podczas operacji nasadzania wciskowego. Piasta z tworzywa sztucznego przylega na całej powierzchni do stalowego wieńca, wobec czego jego rozszerzenie jest też przenoszone na piastę, w której mogą niekorzystnie wystąpić duże naprężenia mechaniczne powodujące niekiedy pęknięcie koła. Inne wady polegają na tym, że nie jest możliwy odpływ skroplin, które mogą powstawać w piaście w temperaturze poniżej punktu kondensacji, oraz że piasta z tworzywa sztucznego utrudnia odprowadzanie ciepła przez powierzchnię wirnika. [0005] U podstaw wynalazku leży zadanie stworzenia małym nakładem technologicznym koła wirnikowego określonego wyżej rodzaju o wyższej stabilności mechanicznej, w szczególności koła wirnikowego, które pozwala zmniejszyć naprężenia mechaniczne w piaście powstające podczas operacji wciskowego nasadzania na wał wirnika. [0006] Zadanie to jest rozwiązane według wynalazku dzięki temu, że wieniec ma umieszczone naprzemiennie pierwsze i drugie segmenty, przy czym każdy pierwszy segment ma większą średnicę wewnętrzną niż średnica wewnętrzna drugich segmentów. [0007] Wykorzystuje się zatem zgodnie z wynalazkiem segmentowy wieniec metalowy, w szczególności wieniec stalowy, przy czym pod określeniem segmentowy rozumie się, że

3 cylindryczna część wieńca jest podzielona na wspomniane segmenty o różnej średnicy wewnętrznej. Segmenty o mniejszej średnicy rozszerzają się podczas operacji nasadzania wciskowego, natomiast segmenty o większej średnicy nie zmieniają lub zmieniają tylko nieznacznie swoją promieniową pozycję podczas tego nasadzania, jednak powodują korzystnie obniżenie średniego poziomu wartości naprężeń mechanicznych. [0008] Podczas gdy w strefie większych średnic, gdzie występuje tylko nieznaczne odkształcenie, w korzystnym wykonaniu wynalazku piasta może być złączona z wieńcem poprzez żeberka celem uzyskania wysokiej stabilności mechanicznej, to wieniec powleczony natryskowo tworzywem sztucznym może być ukształtowany tak, że w szczególności w strefie małych średnic znajdują się w piaście wnęki kieszeniowe. Tak więc na piastę nie jest przenoszone odkształcenie wieńca występujące podczas nasadzania wciskowego. [0009] Przy tym kieszenie w piaście korzystnie mogą rozpościerać się w kierunku osiowym, toteż między stroną podciśnienia i stroną ciśnienia wentylatora jest utworzone połączenie. Uzyskuje się dzięki temu dwie dalsze zalety, a mianowicie, że możliwy jest odpływ tworzących się ewentualnie skroplin i że przez te wnęki przepływa strumień powietrza między stroną podciśnienia i stroną ciśnienia, co poprawia chłodzenie wirnika. [0010] Dalsze korzystne wykonania wynalazku są przedstawione w zastrzeżeniach zależnych i w poniższym opisie. Wynalazek objaśnia się w przykładzie wykonania przedstawionym na figurach dołączonego rysunku, przy czym pokazano na: fig. 1 koło wirnikowe według wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 2 zgodne z wynalazkiem koło wirnikowe z fig. 1 w widoku perspektywicznym, w przekroju osiowym, fig. 3 przekrój podobny jak na fig. 2, jednak w perspektywie z dołu, to znaczy w widoku obróconym o w porównaniu z fig. 2, fig. 4 powiększony fragment z fig. 3, fig. 5 widok z góry na koło wirnikowe według wynalazku w stanie zamontowanym ukazane na fig. 1, fig. 6 koło wirnikowe według wynalazku w stanie zamontowanym w widoku z boku w przekroju osiowym, fig. 7 i 8 powiększenia oznaczonych na fig. 6 przez VII i VIII szczegółów koła wirnikowego według wynalazku, fig. 9 wieniec koła wirnikowego według wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 10 zgodny z wynalazkiem wieniec z fig. 9 w widoku perspektywicznym, jednak w przekroju cząstkowym. [0011] Na figurach rysunku takie same części mają identyczne odnośniki, zatem z reguły

4 są one opisane tylko jeden raz. [0012] Jak pokazano wpierw na fig. 1 i 2, koło wirnikowe według wynalazku ma korpus 1 z szeregiem wystających w szczególności promieniowo na zewnątrz łopatek 2 oraz z utrzymującą te łopatki 2, zasadniczo rurową piastą 3. W piaście 3 od wewnątrz jest umieszczony mający natryskową powłokę 4 z tworzywa sztucznego, w zasadzie cylindryczny, metalowy wieniec 5, który jest przedstawiony na fig. 9 i 10 jako oddzielna część. Korpus 1 koła, jak to widać na fig. 5 oraz fig. 6 do 8, jest mocowany na wirniku 6 silnika i tworzy wentylator osiowy, w którym piasta 3 jest osadzona wciskowo na wirniku 6 silnika. Przy tym metalowy wieniec 5 jest mocowany w piaście 3 za pomocą opasującej go powłoki 4 z tworzywa sztucznego. [0013] Zgodnie z wynalazkiem przewidziano, że wieniec 5 ma usytuowane naprzemiennie pierwsze i drugie segmenty 5a, 5b, przy czym każdy z pierwszych segmentów 5a ma większą średnicę wewnętrzną DA niż średnica wewnętrzna DB drugich segmentów 5b. Między pierwszymi segmentami 5a i drugimi segmentami 5b znajdują się zawsze segmenty przejściowe 5c, w których większa średnica wewnętrzna DA przechodzi w mniejszą średnicę wewnętrzną DB. Dzięki takiej segmentacji wieńca 5, którą uwidoczniono szczególnie wyraźnie na fig. 9 i 10 przedstawiających wieniec 5 jako oddzielną część, uzyskuje się zmniejszenie lub też równomierne rozłożenie naprężeń mechanicznych w piaście 3 po jej wciskowym nasadzeniu na wirnik 6 silnika, co przyczynia się do zwiększenia mechanicznej stabilności tej piasty. Segmenty przejściowe 5c zapobiegają przy tym skokowej zmianie naprężeń mechanicznych w wieńcu 5. [0014] Fig. 3 i w powiększeniu fig. 4 przedstawiają, że wieniec 5, zwłaszcza w strefie segmentów 5a o większej średnicy wewnętrznej DA, może być złączony z piastą 3 poprzez żeberka 7, korzystnie poprzez żeberka 7 przebiegające równolegle do osi podłużnej X-X (zaznaczonej tylko na fig. 6 i 9). Stosownie do tego wieniec 5, w szczególności w strefie segmentów 5a o większej średnicy wewnętrznej DA, może mieć rozmieszczone na jego pierścieniowym obwodzie skrzydełka 8 wystające promieniowo na zewnątrz. Budowę tych skrzydełek 8 na wieńcu 5 uwidoczniono dobrze zwłaszcza na fig. 9 i 10, natomiast fig. 3, a wyraźniej fig. 4, oraz w przekroju fig. 6 i wyraźniej fig. 7 ukazują możliwe korzystne połączenie skrzydełek 8 z piastą 3, a mianowicie skrzydełka 8 wieńca 5 są osadzone na zasadzie połączenia kształtowego i bezpośredniego w natryskowej powłoce 4 z tworzywa sztucznego. Przy tym korzystnie osadzenie to następuje w obrębie żeberek 7 ukształtowanych jednoczęściowo z piastą 3 celem uzyskania dużej trwałości połączenia. [0015] Przy tym każde z żeberek 7 może składać się korzystnie z pierwszej części 7a żeberka i z drugiej części 7b żeberka, przy czym ta ostatnia część znajduje się w strefie na-

5 tryskowej powłoki 4 z tworzywa sztucznego lub też w szczególności stanowi część składową tej powłoki, która opasuje mankietowo wieniec 5 wzdłuż jego całej zewnętrznej pobocznicy. Pierwsza część 7a żeberka znajduje się każdorazowo w strefie piasty 3 wystając promieniowo na zewnątrz z pobocznicy wieńca 5 i wyznaczając odstęp zaznaczony odnośnikiem S na fig. 8. Jak widać na fig. 7, każde ze skrzydełek 8 stanowi korzystnie granicę między pierwszą częścią 7a żeberka i drugą częścią 7b żeberka. Pierwsza część 7a żeberka powiększa powierzchnię połączenia z piastą i przyczynia się tym samym do zwiększenia stabilności. [0016] Następna zaleta wynalazku polega na tym, że w piaście 3 mogą być wykonane kieszenie 9, korzystnie o zarysie wydłużonego otworu, które są umieszczone obwodowo w natryskowej powłoce 4 z tworzywa sztucznego, w szczególności w strefie małej średnicy DB wieńca 5. Odkształcenie wieńca 5 występujące podczas wciskowego nasadzania jest przejmowane przez odkształcenie przylegających do tego wieńca ścianek kieszeni i nie jest przenoszone dalej na korpus piasty 3. [0017] Prawie wszystkie figury rysunku (oprócz fig. 7, 9 i 10) pokazują jednak, że kieszenie 9 mogą rozciągać się w powłoce 4 z tworzywa sztucznego także do strefy dużej średnicy DA wieńca 5. Przy tym ścianki położone obwodowo między kieszeniami 9 są utworzone korzystnie przez położone w strefie dużej średnicy DA w powłoce 4 z tworzywa sztucznego, opisane wyżej drugie części 7b żeberek, które zapewniają w każdym przypadku dostatecznie duży nacisk powierzchniowy między natryskową powłoką 4 z tworzywa sztucznego i wieńcem 5 i odkształcenie kieszeni 9 nie powoduje oddzielenia tej powłoki 4 od wieńca 5. [0018] Można korzystnie przewidzieć, że kieszenie 9 w piaście 3 są wykonane przelotowo w kierunku osiowym. Powstające w związku z tym przelotowe wycięcia w obrębie piasty umożliwiają korzystnie - jak już wspomniano - chłodzenie wirnika 6 przepływającym powietrzem i odpływ skroplin powstających w temperaturze niższej od punktu kondensacji. Obecności lub też opisanemu ukształtowaniu kieszeni 9 przypisuje się samodzielne znaczenie wynalazcze. [0019] Jak wynika już z powyższych wywodów, niniejszy wynalazek nie ogranicza się do przedstawionych przykładów wykonania, lecz obejmuje także wszystkie środki i sposoby realizujące myśl wynalazku. Tak na przykład przewidziana według wynalazku segmentacja wieńca nie jest powiązana z określonym typem silnika, jak z wirnikiem zewnętrznym, albo z określonym wykonaniem łopatek 2 znajdujących się na piaście 3. Ponadto w ramach wynalazku mieści się przypadek, gdy wieniec 5 nie jest mocowany na piaście 3, jak opisano, korzystnie na zasadzie połączenia bezpośrednio materiałowego poprzez skrzydełka 8,

6 lecz na przykład na zasadzie połączenia dociskowego i/lub kształtowego, tzn. gdy na przykład wieniec 5 nie ma natryskowej powłoki 4, lecz przewidziane jest połączenie zaczepowe. Wykaz odnośników [0020] 1 korpus koła 2 łopatka od 1 3 piasta od 1 4 natryskowa powłoka z tworzywa sztucznego od 3 5 wieniec 5a pierwszy segment 5 o średnicy DA 5b drugi segment 5 o średnicy DB 6 wirnik (silnika wentylatora osiowego) 7 żeberko od 3 7a pierwsza część żeberka 7 7b druga część żeberka 7 8 skrzydełko od 5 9 kieszeń w 3 lub też 4 DA średnia 5a DB średnica 5b X-X oś podłużna Zastrzeżenia patentowe 1. Koło wirnikowe, w szczególności do wentylatora osiowego, z korpusem (1) koła, składającym się z szeregu łopatek (2) wystających w szczególności promieniowo na zewnątrz, oraz z utrzymującą łopatki (2), zasadniczo rurową piastą (3) nasadzaną wciskowo na obracającą się część, jak wirnik (6), przy czym na wewnętrznej stronie piasty (3) jest umieszczony w zasadzie cylindryczny wieniec (5), znamienne tym, że wieniec (5) ma umieszczone naprzemiennie pierwsze i drugie segmenty (5a, 5b), przy czym każdy pierwszy segment (5a) ma większą średnicę wewnętrzną (DA) niż średnica wewnętrzna (DB) drugich segmentów (5b). 2. Koło wirnikowe według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że wieniec (5), zwłaszcza metalowy, ma natryskową powłokę (4) z tworzywa sztucznego. 3. Koło wirnikowe według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienne tym, że między pierwszymi segmentami (5a) i drugimi segmentami (5b) znajdują się segmenty przej-

7 ściowe (5c), w których większa średnica wewnętrzna (DA) przechodzi w mniejszą średnicę wewnętrzną (DB). 4. Koło wirnikowe według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, znamienne tym, że wieniec (5), zwłaszcza w strefie segmentów (5a) o większej średnicy wewnętrznej (DA), jest złączony z piastą (3) poprzez żeberka (7) korzystnie przebiegające równolegle do osi podłużnej (X-X) korpusu (1) koła i ukształtowane jednoczęściowo z piastą (3) żeberka (7). 5. Koło wirnikowe według jednego z zastrzeżeń 1 do 4, znamienne tym, że wieniec (5), zwłaszcza w strefie segmentów (5a) o większej średnicy wewnętrznej (DA), ma wystające promieniowo na zewnątrz skrzydełka (8). 6. Koło wirnikowe według zastrzeżenia 2 i 5, znamienne tym, że skrzydełka (8) wieńca (5) są osadzone na zasadzie połączenia kształtowego i bezpośrednio materiałowo w natryskowej powłoce (4) z tworzywa sztucznego, zwłaszcza w strefie żeberek (7). 7. Koło wirnikowe według jednego z zastrzeżeń 1 do 6, znamienne tym, że w piaście (3) są wykonane kieszenie (9), które są umieszczone w natryskowej powłoce (4) z tworzywa sztucznego, zwłaszcza w strefie mniejszych średnic (DB) wieńca (5). 8. Koło wirnikowe według zastrzeżenia 7, znamienne tym, że kieszenie (9) w piaście (3) są wykonane przelotowo w kierunku osiowym (X-X). 9. Koło wirnikowe według zastrzeżenia 7 albo 8, znamienne tym, że kieszenie (9) mają w obrysie kształt wydłużonego otworu i są oddzielone od siebie obwodowo w szczególności przez część (7b) żeberek (7) łączących wieniec (5) z piastą. DOKUMENTY PRZEDSTAWIONE W OPISIE Ta lista dokumentów przedstawionych przez Zgłaszającego została przyjęta jedynie dla informacji czytającego i nie jest częścią składową europejskiego opisu patentowego. Została ona utworzona z dużą starannością; Europejski Urząd Patentowy nie ponosi jednak żadnej odpowiedzialności za ewentualne błędy i braki. Dokumenty przedstawione w opisie DE U1 [0003] Uprawniony: ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG Pełnomocnik: mgr inż. Małgorzata Grabowska Rzecznik patentowy

8 7 EP B1

9 8 EP B1

10 9 EP B1

11 10 EP B1

12 11 EP B1