專利名稱：擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，尤其涉及一種擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，可用于各種規(guī)格的軸流風(fēng)機(jī)，在確保較高運(yùn)行效率的前提下，大幅降低生產(chǎn)成本。屬流體工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在眾多風(fēng)冷換熱設(shè)備和環(huán)控通風(fēng)系統(tǒng)中，廣泛采用機(jī)翼型軸流式風(fēng)機(jī)，其葉輪直徑大的已超過10M，小的風(fēng)機(jī)直徑僅40mm，單機(jī)功率小到幾瓦，大到幾百千瓦，經(jīng)普查發(fā)現(xiàn)，存在著運(yùn)行效率低、耗能多、能源浪費(fèi)嚴(yán)重、噪聲高的弊端。
當(dāng)今能源緊缺，對外依存度逐漸提高，為實現(xiàn)“十五”期間上海市萬元GDP能耗下降20％的目標(biāo)，因此制訂軸流風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗計劃刻不容緩。
為了提高軸流風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，通常是從以下兩個方面入手①從流型的優(yōu)化入手，提高風(fēng)機(jī)效率的高效化；②軸流風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)應(yīng)與系統(tǒng)阻力特性相匹配，確保風(fēng)機(jī)具有較高的運(yùn)行效率。
通常的做法是，按需求的風(fēng)量、風(fēng)壓值逐個進(jìn)行設(shè)計和單獨制造葉片模具，昂貴的模具費(fèi)會導(dǎo)致制造成本的大幅度提高，使眾多風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠對小批量、大直徑的風(fēng)機(jī)項目，往往不愿承接制造，因為經(jīng)濟(jì)效益差，導(dǎo)致能源浪費(fèi)現(xiàn)象持續(xù)存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，從結(jié)構(gòu)上不僅能保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率高，能耗小，還能在生產(chǎn)上實現(xiàn)一模多用，大幅降低制作成本。
為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明設(shè)計的擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片分前后二段，由前段空心的機(jī)翼型主體和后段實心的尾緣構(gòu)成，葉柄采用鋼管制作，插入機(jī)翼型主體內(nèi)腔中特制的弧形座中，用螺釘與機(jī)翼型主體緊固，葉柄的另一端通過法蘭固定在葉輪輪轂上。葉片內(nèi)徑處裝有封板，外徑處裝有端蓋板，端蓋板上鉆有若干個排水孔。根據(jù)葉片弦長的大小，在機(jī)翼型主體空心內(nèi)腔中設(shè)置數(shù)條與葉片中心線平行的加強(qiáng)筋，用來加固和提高葉片剛度。對于較大直徑的風(fēng)機(jī)，葉片機(jī)翼型主體可采用分段式結(jié)構(gòu)，段與段之間采用楔形槽聯(lián)接，可不需要用整體模具和大型擠壓設(shè)備，減少模具的制作成本。
本發(fā)明中，尾緣的型線彎曲度的設(shè)計要考慮確保具有較大的葉角差值Δβ和較大的升阻比值。機(jī)翼型主體前后二端的連線(弦長)l0與整個葉片的前后二端點的連線(弦長)l1之間構(gòu)成的夾角Δβ為5～20度，l1l0=1.3~1.75,]]>尾緣的型線彎曲度曲率半徑Rk值在l1/(0.3～0.9)范圍內(nèi)取值。
制作不同直徑風(fēng)機(jī)葉片時，可保持機(jī)翼型主體不變，并按風(fēng)機(jī)直徑(葉輪直徑)大小，按需截取葉片胚料軸向長度，按需選用葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速，并在葉片尾緣隨邊上作不同方式切割和調(diào)整葉片在輪轂上的安裝角度，可以獲得所需的流型，使風(fēng)葉氣動性能滿足系統(tǒng)要求，實現(xiàn)高效運(yùn)行。尾緣的隨邊截切方式可以分為全葉長切割或部分弦長切割，這兩種形式的切割均可充分利用和確保葉頂區(qū)高效的作功能力。
本發(fā)明葉片內(nèi)徑處裝有封板，封板上開有安裝葉柄的預(yù)留孔。葉片外徑端面處裝有端蓋板，在端蓋板上可以鉆有若干個小的排水孔，用來及時排除葉片內(nèi)腔的積水，確保葉片的動平衡精度和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的機(jī)翼型軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)獨特，不僅能保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率高，能耗小，還能在生產(chǎn)上實現(xiàn)一模多用，大幅度降低風(fēng)機(jī)葉片的制作費(fèi)用，提高能源利用效率，節(jié)省能耗，極具推廣價值。


圖1為本發(fā)明風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖1中，1為機(jī)翼型主體，2為尾緣，3為弧形座，4為加強(qiáng)筋，5為葉柄，6為分段式葉片的連接部位。
圖2為本發(fā)明風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖2中，3為弧形座，4為加強(qiáng)筋，5為葉柄，6為連接部位，7為法蘭，8為螺釘，10為葉片外徑處的端蓋板。
圖3為分段式葉片的連接部位6的放大圖。
圖4為葉片內(nèi)徑處的封板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4中，9為葉片內(nèi)徑處的封板，11為安裝葉柄的預(yù)留孔。
圖5為葉片外徑處的端蓋板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5中，10為葉片外徑處的端蓋板，12為排水孔。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明風(fēng)機(jī)葉片為機(jī)翼型空腔葉片，其結(jié)構(gòu)的截面圖如圖1所示，由前段空心的機(jī)翼型主體1和后段實心的尾緣2構(gòu)成，材質(zhì)采用鋁合金或玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)制作。葉柄5采用鋼管制作，插入機(jī)翼型主體1內(nèi)腔中部特制的弧形座3中，用螺釘與葉片緊固，葉柄5的另一端通過法蘭固定在葉輪輪轂上?；⌒巫?可以增加機(jī)翼型主體1與葉柄5的接觸表面積，以利減少接觸變形量。根據(jù)葉片弦長的大小，可在機(jī)翼型主體1空心內(nèi)腔中設(shè)置數(shù)條與葉片中心線平行的加強(qiáng)筋4，用來加固和提高葉片剛度。對于較大直徑的風(fēng)機(jī)，葉片機(jī)翼型主體1可采用分段式結(jié)構(gòu)，段與段之間的連接部位6采用楔形槽聯(lián)接。
圖1中，機(jī)翼型主體1為XPY段，為空心機(jī)翼型，尾緣2為YQZ段，是實心部分，二者構(gòu)成整個葉型剖面XPYQZRSX。l0為機(jī)翼型主體1的弦長，l1為整個葉片的弦長，Δβ為l0與l1之間的夾角，即葉角差值。尾緣2的型線彎曲度的設(shè)計要考慮確保具有較大的葉角差值Δβ和較大的升阻比值。
本發(fā)明Δβ從5度～20度范圍內(nèi)選取，取l1max＝1.75l0，l1l0=1.3~1.75;]]>葉片背部YQZ型線在保證氣流不分離(脫流)的前提下選取較小的尾緣型線彎曲度曲率半徑Rk值，Rk值在l1/(0.3～0.9)范圍內(nèi)選值。
圖2為本發(fā)明風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖2所示，風(fēng)機(jī)葉片由前段空心的機(jī)翼型主體1和后段實心的尾緣2構(gòu)成，葉柄5插入機(jī)翼型主體1內(nèi)腔中部的弧形座3中，用螺釘8與葉片緊固，葉柄5的另一端通過法蘭7固定在葉輪輪轂上。機(jī)翼型主體1空心內(nèi)腔中設(shè)置2～3條加強(qiáng)筋4以增加葉片的強(qiáng)度。
制作不同直徑風(fēng)機(jī)葉片時，可按風(fēng)機(jī)直徑、葉輪輪轂直徑大小，按需截取葉片胚料軸向長度，按需選用葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速，并在葉片尾緣隨邊上作不同方式切割和調(diào)整葉片安裝角度，可以獲得所需的流型，使風(fēng)葉氣動性能滿足系統(tǒng)要求，實現(xiàn)高效運(yùn)行。
葉片長度方向弦長截切方式可以分為全葉長切割和部分弦長切割兩種形式，這兩種形式的切割均可充分利用和確保葉頂區(qū)高效的作功能力。流型設(shè)計時使軸向流速在葉輪輪轂處為較小值。
葉片尾緣隨邊的截取確定了葉片的弦長，圖2給出了按曲線A、曲線B或曲線C截取的三種不同形式。圖2中，曲線A為葉片尾緣全葉長切割的軌跡線，曲線C為部分切割葉片尾緣的軌跡線，曲線B為介于A，C兩種切割軌跡線的中間軌跡線。采取不同方式的截切，可獲得不同的P-Q曲線和不同的η-Q曲線，以滿足不同使用對象的要求。其中曲線A的P-Q值比曲線C低。
對于較大直徑的風(fēng)機(jī)，如直徑為12M風(fēng)機(jī)，風(fēng)葉基本段弦長可達(dá)1.5～2M左右。對弦長過大的葉片可以將整個弦長分為2～3段制作，采用楔形槽聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，如圖3分段式葉片的連接部位結(jié)構(gòu)圖所示。如此可不需要用整體模具和大型擠壓設(shè)備，以利減少模具的制作成本。
如圖4所示，本發(fā)明葉片內(nèi)徑處裝有封板，封板9上開有安裝葉柄的預(yù)留孔11。如圖5所示，本發(fā)明葉片外徑端面處裝有端蓋板10，在端蓋板10上可以鉆有若干個小的排水孔12。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，空腔內(nèi)的積水依靠離心力的作用可通過排水孔12被甩出，以此及時排除葉片內(nèi)腔的積水，確保葉片的動平衡精度和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明研究試制成的Φ560mm，Φ900mm，Φ2340mm三種規(guī)格的樣機(jī)中，前二檔尺寸風(fēng)機(jī)經(jīng)試驗臺測試，全壓效率達(dá)87.6％，后一檔尺寸經(jīng)上海良機(jī)冷卻塔測試，具有節(jié)能29％，降噪4.5dB(A)的顯著效果。
權(quán)利要求
1.一種擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于由前段空心的機(jī)翼型主體(1)和后段實心的尾緣(2)構(gòu)成，葉柄(5)插入機(jī)翼型主體(1)內(nèi)腔中部的弧形座(3)中，用螺釘(8)與機(jī)翼型主體(1)緊固，葉柄(5)的另一端通過法蘭(7)固定在葉輪輪轂上，葉片內(nèi)徑處裝有封板(9)，封板(9)上開有安裝葉柄(5)的預(yù)留孔(11)，葉片外徑處裝有端蓋板(10)，端蓋板(10)上鉆有若干個排水孔(12)，機(jī)翼型主體(1)的弦長l0與整個葉片的弦長l1之間的夾角Δβ為5～20度，l1l0=1.3~1.75,]]>尾緣(2)的型線彎曲度曲率半徑Rk值為l1/(0.3～0.9)，尾緣(2)的隨邊截切采用全葉長切割或部分弦長切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于所述機(jī)翼型主體(1)采用分段式結(jié)構(gòu)，段與段之間采用楔形槽聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于所述機(jī)翼型主體(1)內(nèi)腔中設(shè)置若干條與葉片中心線平行的加強(qiáng)筋(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于葉片材料采用鋁合金或玻璃纖維增強(qiáng)塑料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種擠壓截工藝成型的軸流式節(jié)能風(fēng)機(jī)葉片，由空心的機(jī)翼型主體和實心的尾緣構(gòu)成，葉柄插入機(jī)翼型主體內(nèi)腔的弧形座并與機(jī)翼型主體緊固，葉柄的另一端固定在葉輪輪轂上，葉片內(nèi)徑處裝有封板，外徑處裝有端蓋板，端蓋板上鉆有若干個排水孔。根據(jù)葉片弦長的大小，在機(jī)翼型主體內(nèi)腔中設(shè)置數(shù)條加強(qiáng)筋來加固和提高葉片剛度。對于較大直徑的風(fēng)機(jī)，葉片機(jī)翼型主體采用分段式結(jié)構(gòu)，段與段之間采用楔形槽聯(lián)接，可不需要用整體模具和大型擠壓設(shè)備，減少模具的制作成本。本發(fā)明結(jié)構(gòu)獨特，通過葉片尾緣隨邊的不同方式切割、改變?nèi)~片數(shù)、葉片弦長、葉片安裝角度和轉(zhuǎn)速等方式來實現(xiàn)所需流型，滿足不同氣動性能要求，能一模多用，降低葉片的制作費(fèi)用。
文檔編號F04D29/02GK1908444SQ200610030338
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者任世瑤, 徐開元, 譚正明, 張煥武 申請人:上海交通大學(xué)