风扇叶片边缘的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种风扇轮叶片，尤其涉及空心型材的叶片边缘，用于风扇轮。
【背景技术】
[0002]径流或轴流式风扇的风扇轮的目的是传送和/或压缩气体介质，尤其是空气。有一些叶片分布在风扇轮中，其中流体通道在叶片间形成。每片叶片具有一压缩侧和一吸入侦U。现有技术中已知的叶片生产源于片状的金属材料形成的空心型材的叶片。这样设计的优点是，它提供了一种从半成品生产叶片的可能性，以使这种生产具有经济优势。空心型材的类型也使叶片具有重量的优势，因此减轻了驱动电机的负载。此外，使用此设计也节约了材料，节省了成本。
[0003]例如，未经检查的德国申请DE 102011013841A1公开了这样一个由金属材料制成的具有空心型材的叶片。每个空心型材的叶片由半成品制成，因此叶片具有一承载类型的横截面。尤其是叶片具有一前缘和一后缘，前缘由一弯曲的半成品制成。半成品的两端在后缘互相平放。为此，此设计考虑到，如果空心型材的叶片的后缘尽可能薄的话，它就会具有一理想的空气动力学形状。换句话说，为达到空心型材的叶片的理想的空气动力学形状，必须使它的后缘壁的厚度尽可能的薄。例如，此发明中后缘壁的厚度大约为使用的半成品厚度的两倍。半成品的两端可以用已知的方法互相连接，例如焊接或硬焊。
[0004]本发明的叶片轮廓也具有一连续累进的表面轮廓。根据本领域已知的观点，突出，横档或叶片外形中类似的部分会对流体运动产生有害影响。
[0005]如果媒介尽可能的沿着叶片的相邻表面以如此的方式流动，以至于它的速度向量尽可能的平行于叶片表面，一个如此的前进过程是对空气动力学有利的。流动分离，湍流或类似情况通常是不期望的，因为它们会引起流体内的损失。这些流体的状况偏离了有利的流体方向，并降低了效率，损害了声学性能并导致了不稳定的特性曲线。
[0006]本发明说明的问题是一种风扇轮的空心型材叶片，它优化了已知的空心型材的叶片效率和声学性能。本发明说明的另一个问题是一种径流式风扇的风扇轮，它相对已知的风扇轮，展现了改善的效率和改善的空气动力学性能。
【发明内容】
[0007]根据本发明，此问题由一个具有独立权利要求1中的属性的空心型材叶片所解决。附属权利要求2至22对空心型材叶片进行了有利的拓展。进一步的，此问题由权利要求23和权利要求24中的风扇轮所解决。
[0008]根据本发明，从至少具有一第一平面的半成品上生产了一空心型材叶片，用于一风扇轮，叶片具有一前缘和一后缘，以及一压缩侧和一吸入侧，其中压缩侧具有第一平面的半成品的第一部分，吸入侧具有第一平面的半成品的第二部分。空心型材叶片内具有一空心区域，空心区域内空心型材叶片具有一壁，其位于后缘的前面，并且立即相邻于后缘区域内的厚度小于第一平面半成品的两倍的厚度。此设计获得的带有后缘的叶片，在末端具有一非常薄的几何结构，其中空心型材叶片被空气动力学的优化了。此外，空心型材叶片的后缘的区域内，第一平面半成品的第一部分弯曲约180°，并向内的进入空心型材叶片中空区域。向内的进入空心型材叶片中空区域的第一平面半成品的第一部分具有增强空心型材叶片的效果，其中叶片后缘区域内可能的精确变形在叶片运行期间变得最小。或者，第一平面半成品的第二部分可弯曲约180°，并向内的进入空心型材叶片中空区域，其中的效果类似。
[0009]在一个优选的实施例中，后缘前面的区域和直接相邻后缘区域中，空心型材叶片具有的壁厚，基本上对应于第一平面半成品的单个壁厚。
[0010]同样的，在一个实施例中，第一平面半成品的第一部分可延伸并超过平面半成品的第二部分，此区域可位于后缘的前端并直接相邻后缘。例如，在第一实施例中，空心型材叶片的压缩侧可以从空心型材叶片的第一平面半成品的第一部分中形成，而吸入侧可以从空心型材叶片的第一平面半成品的第二部分中形成，其中第一平面半成品的第一部分延伸并超过平面半成品的第二部分。在另一个实施例中，第一平面半成品的第二部分可在叶片后缘的区域内延伸并超过平面半成品的第一部分。
[0011]平面半成品通常由一薄片组成，例如一金属材料。薄片可被弯曲，例如，在一折弯机上弯曲。
[0012]在一个优选的实施例中，空心型材叶片的第一平面半成品的第一部分紧密的和齐平的连接第一平面半成品的第二部分。此连接可以是，例如包含一个焊缝或者包含独立的焊点。优选的，连接点位于靠近叶片后缘的区域并位于远离空心型材叶片的前缘的位置。
[0013]在一个进一步的特别优选的实施例中，第一平面半成品的第一部分位于第一平面半成品的第二部分上的位置在空心型材叶片的轮廓中形成了一个陡峭的厚度差。本发明承认，与现有技术规定的一个恒定的轮廓推进用于一个在叶片上的平行的，低损失的流动相比，在某些情况下可能与此结果背道而驰。如果维持某些几何比率，在叶片上大量的平行气流是可以达到的，尽管叶片的轮廓是不规则的。
[0014]在一个进一步的实施例中，空心型材叶片的第一平面半成品的第一部分通过一个角焊缝焊接第一平面半成品的第二部分。出乎意料的是，焊缝对媒介的流动只产生很小的影响。在此区域流体中形成的一小面积的湍流，从流动介质的观点看，几乎补偿了此点的空心型材叶片的厚度的突变，并因而促进了一平行气流。其它形式的焊缝或点焊也可以促进此点的平行气流的形成至一个次优的程度。
[0015]优选的，空心型材叶片的第一平面半成品的第二部分的延伸至第一平面半成品的第一部分的弯曲的位置长度，恰好等于最多至厚度突变大小的100倍。换句话说，优选的，厚度突变大小同第一平面半成品的第二部分的延伸至第一平面半成品的第一部分的弯曲的位置长度的比值的范围为1:1至1:100。在此情况下，优选的，此比值的范围为1:2至l:20o在这样一个数量级中，在突变的厚度中形成的流动湍流尤其适合把突变的厚度中的气动效应减少到最低限度。
[0016]在一个优选的实施例中，在空心型材叶片的内部设置了一加固型材。在叶片运行时会出现变形，例如穿过压缩侧和吸入侧之间流动介质的不同压力，并且作为离心力的结果，这些变形通常发生在材料的弹性范围内。作为这些变形的结果，叶片轮廓可能改变，并且效率也会受影响。此外，此类型的变形也会影响噪声散射。此加固型材减少了潜在的变形并因而优化了在运行期间的效率和噪声散射。其导致的机械张力和变形也限制了可允许的旋转速度范围。
[0017]在一个进一步的实施例中，加固型材从第一平面半成品的第一部分的反向弯曲的部分形成。此实施例可特别容易的被生产，由于加固型材可被弯曲的制造，它的优点是非常巨大的。
[0018]以下被证明是优选的，在空心型材叶片的内部，第一平面半成品的部分平放于在后缘的区域内空心型材叶片的一侧。以此形式，后缘的区域不仅包括直接位于叶片后缘上的部分，而且包括一个从大约在前缘和后缘间的中心点穿过直至它的后缘的区域。
[0019]在一个优选的实施例中，在空心型材叶片的内部，第一平面半成品的部分平放于在空心型材叶片的吸入侧，其中后缘区域定义为如上所述。此设计可以被特别容易的生产，并产生了从扭转刚度观点来看，一个最优的空心型材叶片。此开发展示了一个事实，即在相应区域内，空心型材叶片显示了一个壁厚度，此壁厚度三倍于用于生产叶片的平面半成品的厚度，而延伸并超过第一平面半成品的第一部分的反向弯曲部分的后缘区域只包含一层第一平面半成品，并因而只具有使用的第一平面半成品的一层的壁厚度。
[0020]在一个进一步的实施例中，空心型材叶片被精确的从一第一平面半成品种制造，因此一个特别经济的生产过程是可能的。
[0021]在另一个实施例中，一个第二平面半成品设置在后缘的前部区域，并且直接相邻于后缘。在此实施例中，第二平面半成品以空心型材叶片后缘的方向，延伸至第一平面半成品。第二平面半成品的壁的厚度小于两倍的第一平面半成品壁的厚度。因而在此实施例中，在后缘的前部区域，并且立即相邻于后缘处，创建了一个空心型材叶片壁厚，壁厚小于两倍的第一平面半成品壁的厚度。特别的，在后缘的前部区域，并且直接相邻于后缘的区域内的空心型材叶片的壁厚等于第二平面半成品的一个单壁厚度。第二平面半成品可以，例如包含一片金属材料，类似第一平面半成品。因而在此不同的设计中，一个在末端具有后缘的叶片具有一非常薄的几何结构，因此空心型材叶片被气动优化了。
[0022]在一个优选的实施例中，第二平面半成品向内延伸至空心型材叶片的内部。以此方法，第二平面半成品可以被特别容易的固定，并安装在空心型材叶片上。为达到此目的，在一个优选的实施例中，第二平面半成品紧密的和齐平的连接第一平面半成品的第一部分，和/或第一平面半成品的第二部分。以下被证明是优选的，紧密的