Hersteller von Glasfaser-Industrieventilatoren baut auf Tradition auf

Hudson Products wandte sich an Wickert Hydraulic Presss für eine Presse, die seinen bestehenden Pressen ähnelt, jedoch mit aktualisierten Steuerungen und einem höheren Maß an Funktionalität und Kontrolle. Quelle | Wickert Hydraulische Pressen

Hudson Products (Hudson, Beasley, Texas, USA) ist ein führender Hersteller von luftgekühlten Wärmetauschern und Axiallüftern. Die glasfaserverstärkten Tuf-Lite Axiallüfter des Unternehmens werden seit mehr als 60 Jahren hergestellt und werden bevorzugt für industrielle Anwendungen verwendet. Mehr als 250.000 Tuf-Lite Ventilatoren sind derzeit weltweit im Einsatz.

Die Tuf-Lite-Lüfterserie startete 1955 mit dem Tuf-Lite I mit einem glasfaserverstärkten Verbundblatt. Seit seiner Erstellung hat der Lüfter einige Iterationen durchlaufen. Der ursprüngliche Ventilator wurde als monolithisches einteiliges Flügelprofil hergestellt, das als Hohlteil geformt wurde. Tuf-Lite II wurde 1984 eingeführt, um die Herstellbarkeit der Ventilatorteile zu verbessern. Laut Nick Rizzo, Betriebsleiter von Hudson Products, war es eine Herausforderung, das Profil des ursprünglichen monolithischen Profils beizubehalten und dennoch die Teileanforderungen zu erfüllen. Konzipiert wurde ein neues, zweiteiliges Design mit einer Schaufel aus Tragflügel und Halter oder Hals. Das Design sah auch eine Änderung in der Mittelnabe vor. Beim Tuf-Lite I-Design passt der geformte Hals der monolithischen Klinge in eine Buchse in der Nabe, während beim Tuf-Lite II-Design der zylindrische Hals der Klinge durch zwei Klemmhälften zwischen einer oberen und einer unteren Nabenplatte an Ort und Stelle gehalten wird . Der Tuf-Lite III wurde 2004 eingeführt und kehrte zum monolithischen Klingendesign zurück, behielt jedoch die Klemmkonvention bei.

Die Lüfterdesigns Tuf-Lite II und Tuf-Lite III von Hudson verwenden ein proprietäres Vinylesterharz in einem Harztransferpressverfahren (RTM). Ein proprietäres Vorderkantenschutzsystem ist ebenfalls eingebettet und eine UV-beständige Beschichtung ist auf der Außenseite der Klinge aufgebracht. Die Ventilatoren sind so konstruiert, dass sie korrosionsbeständig sind und das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht maximieren. Die Lüfterflügel verfügen über einen aerodynamischen Twist und Taper, der für eine gleichmäßige Luftstromverteilung und Energieeffizienz sorgt und gleichzeitig Vibrationen minimiert.

Hudson erkannte den Bedarf auf dem Markt nach einem geräuscharmen Lüfter mit großem Durchmesser und sah eine Gelegenheit für eine weitere Iteration der Tuf-Lite-Serie. Für den Tuf-Lite IV setzte das Unternehmen Computational Fluid Dynamics (CFD)-Technologie für ein Design ein, das sich auf Geräuschreduzierung und effizienten Luftstrom konzentriert.

„Das Designkonzept des Tuf-Lite IV bestand darin, es uns zu ermöglichen, ein Rotorblatt in Betrieb zu nehmen, das genauso effizient wie unsere bestehenden Designs arbeitet, jedoch mit einer geringeren Betriebsgeschwindigkeit“, erklärt Rizzo.

Das resultierende Tuf-Lite IV-Design ist dem Tuf-Lite III nachempfunden, ist aber etwa 20 % größer. Aufgrund der größeren Größe des Lüfters war das neue Design nicht mit den bestehenden Produktionsanlagen von Hudson kompatibel.

„Dies ist eine deutlich größere Klinge als das, was wir zuvor im monolithischen Stil geformt haben“, sagt Rizzo. „Es hat eine viel breitere Sehne, ist deutlich länger und die Tragflächenform hat eine ausgeprägte Schwung oder Krümmung.“

Hudson Products benötigte eine Presse, die das 5 m x 1 m große Werkzeug verarbeiten kann, das zum Formen der Tuf-Lite IV-Lüfterblätter benötigt wird. Quelle | Wickert Hydraulische Pressen

Hudson benötigte eine Presse, die das 5 x 1 Meter große Werkzeug verarbeiten kann, das zum Formen der Teile erforderlich ist. Die Pressen für Verbundwerkstoffe von Hudson wurden zuvor im eigenen Haus entwickelt und gebaut, aber für das neue Ventilatordesign wandte sich das Unternehmen an Wickert Hydraulic Presss (Hebron, Kentucky, USA; Landau, Deutschland) für eine neue kundenspezifische Presse. Neben der größeren Größe stellte das neue Blattdesign mehrere Produktionsherausforderungen. Dazu gehörten Änderungen in der Auflegereihenfolge, der Glasfaserart, der Materialkonfiguration, der Anzahl der Schichten, der Harzinjektionspunkte und der Positionierung der Entlüftungsleitungen. Während der Designphase wurde auch ein neues Harzsystem auf Epoxidbasis in Betracht gezogen, aber im Laufe der Entwicklung kehrte Hudson zu dem Vinylester zurück, das es in früheren Iterationen verwendet hat.

„Die Druckmaschine wurde mit mehreren kundenspezifischen Optionen ausgestattet, die spezifisch für ihre Formen waren“, sagt Tony Ackerman, regionaler Vertriebsingenieur bei Wickert. „Wir haben uns mit [Hudsons] Werkzeughersteller zusammengetan und am Design zusammengearbeitet.“

„Wir wussten nicht genau, wie die Harzfront im Formhohlraum über das Teil fließen würde“, erklärt Rizzo. „Der Konvergenzpunkt dieser Harzfront war ebenfalls ein Problem. Bei unseren bestehenden Designs – es handelt sich um eine RTM-Anwendung – wird die geschlossene Form entlüftet, sodass beim Einpumpen des Harzes über das Teil Luft durch die Entlüftungsleitungen entweicht. Sobald das Teil vollständig nass ist, soll das Harz durch die Entlüftungsleitungen abfließen – daher ist die Positionierung dieser Entlüftungsleitungen im Formwerkzeug sehr wichtig. Wir möchten diese Entlüftungsleitungen am Konvergenzpunkt der Harzfront platzieren, wenn sie über das Teil fließt.“

Wickert arbeitete auch mit Hudson am Steuerungssystem für die Presse zusammen, um die spezifische Sequenz, das Alarmsystem und die Integration mit dem Harzpumpensystem einzurichten. Der automatische Zyklus wurde entwickelt, um den Einspritzzeitpunkt sowie die Druckheizung und -kühlung zu optimieren. Da eine Luftblase verwendet wird, um einen Hohlraum in der hohlen Lüfterschaufel zu erzeugen, installierte Wickert Luftbetätigungssteuerungen, um der Luftblase mitzuteilen, wann sie zu einem bestimmten Zeitpunkt im Zyklus aufgeblasen werden soll.

„Unsere bestehenden Maschinen haben einen Automatisierungsgrad als Teil des Herstellungszyklus, bei dem der Bediener eine Harzinjektion, einen Benetzungszyklus, dann einen Heizzyklus, einen Aushärtungs- und einen Abkühlzyklus einleiten kann“, sagt Rizzo. „[Wickert] gab uns eine Presse, die all diese Anforderungen erfüllte – wir konnten einen automatischen Bedienerzyklus programmieren, der ähnlich funktioniert wie unsere bestehenden Pressen, mit aktualisierten Steuerungen und einem höheren Grad an Funktionalität und Kontrolle im Vergleich zu unseren älteren Maschinen .”

Darüber hinaus hat Wickert die Presse als oben wirkende Hydraulikmaschine konzipiert, die eine niedrige Arbeitshöhe erzeugt und somit für den Bediener gut zugänglich ist.

„Eine der Sonderfunktionen der Druckmaschine ist eine obere Heizplatte, die geschwenkt werden kann, um sich einem Bediener zur Reinigung und Sichtprüfung zu präsentieren“, fügt Ackerman hinzu.

Während die Automatisierung für die Druckmaschine noch fertiggestellt wird und noch einige Softwareanpassungen vorgenommen werden, hat Hudson mit der Produktion der Tuf-Lite IV-Lüfter begonnen und liefert Einheiten aus.

„Die breitere Sehnenbreite und das geschwungene Profil ermöglichen es dem Blatt, bei niedrigeren Drehzahlen mit erhöhter Effizienz zu arbeiten, was zu einer geringeren Gesamtgeräuschleistung führt“, sagt Rizzo über die neuen Blätter. „Außerdem konnten wir diese Anforderungen mit deutlich weniger Schaufeln im Vergleich zum bestehenden Design erfüllen.“

Weniger Klingen bedeuten weniger Material, wodurch der Tuf-Lite IV leichter und kostengünstiger in der Herstellung ist.