[发明专利]厚度阶梯形变化的圆弧板叶片

说明书

所属技术领域

本发明属于流体机械领域，涉及一种轴流通风机的叶片。

背景技术

风机是将旋转的机械能转换成气体压力能和动能，并将气体输送出去的通用机械设备；轴流通风机将旋转的机械能转换成气体压力能和动能，并将气体由风机轴向引入且从轴向输送出去的机械设备。叶轮是风机的实现机械能转换的关键部件，由叶片和轮毂组成。叶片的叶型有机翼型和圆弧板形。

公知的圆弧板叶片是等厚的，即整个叶片从根部到顶部的任意横截面上的厚度一致。在风机运行时，叶片高速旋转，叶片受到离心力、气动力、重力等多个力的作用。在这些力的综合作用下，叶片横截面上从顶部到根部的受力不断加大，因叶片厚度不变，导致从顶部到根部的单位面积上的受力-应力不断加大，结果顶部横截面上的应力最小，越接近根部其应力越大，根部横截面上的应力最大(即使根部的弦长比顶部大一些使横截面积有所增加，通常结果仍是如此)。因此，叶片容易在根部发生断裂，尤其在叶轮直径大、转速高时容易在根部断裂。

这种情况的叶片断裂问题不能通过加大整个叶片厚度的方法解决，因为整个叶片加厚后，其质量增加，起主要作用的离心力同比例增加，结果横截面上的应力几乎不变。因此，一般通过改变叶片材质(采用强度更高或密度更小的材料)或改用机翼型叶片解决问题，但这会增加产品成本或加大制造难度。

发明内容

为了克服现有圆弧板叶片的不足，本发明提供一种圆弧板叶片，该叶片从顶部到根部各截面上的应力不持续增加，避免了从顶部到根部的应力逐步加大，导致叶轮运转时从根部断裂的现象发生。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：叶片通过焊接、铆接、粘接等方式与轮毂连接，叶型是圆弧板，但叶片的厚度从顶部到根部阶梯形变化，顶部的厚度小，根部的厚度大，其厚度随受力的增大而阶梯式的增加。因在从顶部到根部横截面上受力增加的同时，横截面积阶梯式的增加，从而使各截面上的应力不持续增加，叶片根部的应力比现有圆弧板叶片大幅减小，达到叶轮直径大、转速高时不发生断裂的目的。

本发明的有益效果是，解决了圆弧板叶型的叶片易于从根部发生断裂的问题，可以在不提高材质强度的前提下，在叶轮直径大、转速高的叶轮上采用圆弧板叶片，具有材料成本低、制作简易的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是用现有圆弧板叶片制作的一个轴流式通风机叶轮。

图2是厚度阶梯形变化的圆弧板叶片第一个实施例。

图3是厚度阶梯形变化的圆弧板叶片第一个实施例的局部放大图。

图4是厚度阶梯形变化的圆弧板叶片第三个实施例。

图5是厚度阶梯形变化的圆弧板叶片第三个实施例的局部放大图。

图中：1.轮毂，2.叶片，3.叶片基本层，4.叶片加厚层一，5.叶片加厚层二。

具体实施方式

实施例1，本发明的叶片厚度形成二级阶梯的第一种情形如下：在图2中，在轮毂(1)上焊接有均匀分布的叶片(2)。叶片由叶片基本层(3)及与之紧贴在一起的叶片加厚层一(4)组成，两层叶片的叶型均为等厚圆弧板。叶片加厚层一(4)比叶片基本层(3)短，一般为叶片基本层(3)的1/2-1/3。在图3中，各层根部位于同一轮毂直径上，叶片加厚层一(4)、叶片基本层(3)按从左至右的顺序排列，即叶片加厚层一(4)的叶型凹面与叶片基本层(3)的叶型凸面贴合，叶片加厚层一(4)的三边与叶片基本层(3)焊接，另一边与轮毂(1)焊接，叶片总厚度形成二级阶梯。叶片各层的厚度应相同或接近，使相互间紧密贴合，焊接施工中要控制焊接变形。叶片的材料可以为金属板材、塑料或复合材料，叶片的形状是扭曲的，叶片根部的安装角大于叶片顶部的安装角。

实施例2，本发明的叶片厚度形成二级阶梯的第二种情形如下：叶片加厚层一(4)、叶片基本层(3)按从右至左的顺序排列，其余同实施例1。