[发明专利]风扇叶片连接

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将至少一个复合叶片(复合材料叶片， composite blade)连接至转子轮毂(rotor hub)的风扇叶片连接系统 和方法，更具体地涉及一种用于工业通风和冷却应用中所用风扇的 风扇叶片连接。

背景技术

风扇在现有技术中是众所周知的。它们的设计、元件和材料依 据应用而改变。就工业用或住宅用而言，风扇的典型应用是通风和 冷却。例如，工业设备中的典型冷却和通风可以是冷却塔、空气冷 凝器、石化应用中的冷却、热交换器、公路隧道、采矿、地铁、大 型建筑物等。

主要地，风扇包括至少一个通常被称作“叶片”的流体反应面， 以及其中连接有叶片的转子轮毂。通常对于非常小的风扇，叶片和 转子轮毂可制成一体件。然而，工业应用通常需要较大的风扇，其 叶片和转子轮毂是必须连接至一起的分开的件。此处使用的术语 “连接”或“连结”在广义上是指将各件设置到一起，固定、连接、 结合、接合、紧固等。现有技术中有很多用于连接风扇叶片的系统， 例如BRPI0302441-5、BRPI0302858-5、BRPI8900333-0、 BRPI0201725-3、BRMU8200206-1、BRMU8200229-1、 BRMU8200250-9；WO97/41355；JP2000-314392；JP07-012096； JP63085202；JP11022696；JP63309404，US5458465和GB843995。

所采用的连接系统可决定风扇的与组装、运转和维护相关的重 要特征，诸如：螺旋角的调整、在不干扰其他叶片的情况下风扇叶 片的替换或风扇叶片的调整、在风扇安装在设备内其运转位置的情 况下叶片的替换或叶片的调整等。

用于工业应用的叶片通常由金属或复合材料制成。在这种情况 下，叶片可以是实心的或空心的，并且它们可以具有壳体的特性。 叶片的复合材料可以是例如纤维增强层压材料或纤维增强塑料 (FRP)或其他长丝和树脂合成物。复合叶片通常具有的优点加强 了合成材料叶片相对于金属材料叶片的所有优点，诸如使叶片几何 结构最优化的可能性、轻质量、高阻力和更大振动阻尼。对于由复 合材料制成的叶片，连接系统通常在叶片中包括也是复合材料或是 金属材料的凸出一体部，所述凸出部连接至转子轮毂。对于金属叶 片，通常使用螺纹件或焊接来形成连接。

有一类特殊的风扇，更一般地被称作“风轮机”，其用于将风 的动能转化成机械能的特殊目的。当该机械能直接用于机器(例如 泵)时，风轮机通常被称作风车；而当机械能转化成电能时，风轮 机被称作“风力发电机”或简单地“风能涡轮机”。由于目的不同， 中型或大型风能涡轮机的转子轮毂和叶片通常明显不同于用于中 型或大型工业应用的风扇的转子轮毂。有很多用于将风轮机叶片连 接至风能涡轮机转子轮毂中的系统，例如US4260332、US4915590、 US6371730；WO01/79705；JP3015669；JP8093631；JP8270540和 JP11182408。

发明内容

对于用于工业应用且具有由复合材料制成的叶片的风扇，使用 也是复合材料的、与叶片成一体的凸出部的缺点在于，连接在一段 时间的工作后呈现出不期望的适应。这种适应需要周期性的检测及 维护。另一方面，金属凸出部必须足够得大，以使应力分布整个复 合叶片根部，因此这些类型的连接通常变得更重且昂贵。使用螺纹 件不适于直接紧固复合叶片，因为复合材料的抗集中应力强度较 低。因此，仍需一种更好的用于将复合叶片连接至转子轮毂的风扇 叶片连接系统，更具体地，一种用于工业应用的通风和冷却所用风 扇的风扇叶片连接系统。

为解决相关技术问题和此处未提及的其他缺陷，本发明的某些 实施例针对用于将至少一个复合叶片连接至转子轮毂的风扇叶片 连接系统，其包括至少一个紧固件，该紧固件设置在叶片根部中， 并相对于叶片的纵向轴线基本横向地延伸，所述紧固件适于将至少 一个张紧构件(tensioning member)的一个端部接收到相对于所述 叶片的相对纵向位置中。