专利名称：厚度阶梯形变化的圆弧板叶片的制作方法
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。
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。
具体实施例方式实施例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)上焊接有均勻分布的叶片O)。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 G)、叶片基本层(3)按从左至右的顺序排列，即叶片加厚层一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 G)、叶片基本层(3)按从右至左的顺序排列，其余同实施例1。实施例3，本发明的叶片厚度形成三级阶梯的第一种情形。在图4、图5中，轮毂 (1)上焊接有叶片基本层(3)及叶片加厚层一 、叶片加厚层二(5)，三层叶片的叶型均为等厚圆弧板。叶片加厚层一比叶片基本层(3)短，一般为叶片基本层(3)的1/2-2/3 ； 叶片加厚层二 (5)比叶片加厚层一 (4)短，一般为叶片基本层(3)的1/4-1/3。图5中，各层根部位于同一轮毂直径上，按从左至右为叶片加厚层二(5)、叶片基本层(3)、叶片加厚层一⑷的顺序排列，即叶片加厚层一⑷的叶型凸面与叶片基本层⑶的叶型凹面贴合， 叶片加厚层二(5)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 、叶片加厚层二(5)的三边分别与叶片基本层C3)焊接，另一边与轮毂(1)焊接。焊接后的整个叶片总厚度形成三级阶梯。叶片各层的厚度应相同或接近，接触的曲面形状应一致，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4，本发明叶片厚度形成三级阶梯的第二种情形。按从左至右为叶片加厚层一 G)、叶片基本层⑶、叶片加厚层二(5)的顺序排列，其余同实施例3。实施例5，本发明叶片厚度形成三级阶梯的第三种情形。按从左至右为叶片基本层 (3)、叶片加厚层一 (4)、叶片加厚层二 (5)的顺序排列，参阅图5，其余同实施例3。实施例6，本发明叶片厚度形成三级阶梯的第四种情形。按从左至右为叶片加厚层二(5)、叶片加厚层一 G)、叶片基本层(3)的顺序排列，其余同实施例3。以此类推，本发明叶片厚度还可以形成四级或者更多级数的阶梯。
权利要求
1.一种厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，它均勻分布于风机叶轮的轮毂上，其特征是 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。
2.根据权利要求1所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是叶片由基本层与加厚层组成，各层的根部位于同一轮毂直径上，顶部高度各不相同，基本层最高，加厚层与基本层的厚度之和从顶部到根部逐步增大，形成阶梯。
3.根据权利要求1或2所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是整个叶片由一整块材料加工而成。
4.根据权利要求1或2所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是整个叶片由多块材料焊接而成。
5.根据权利要求1或2所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是整个叶片由多块材料铆接而成。
6.根据权利要求1或2所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是整个叶片由多块材料粘接而成。
7.根据上述权利要求任一项所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是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。
8.根据上述权利要求任一项所述的厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，其特征是基本层与加厚层的叶型均为等厚圆弧板，由基本层与加厚层组合成的叶型在从根部到顶部的同一高度上厚度相同，整个叶片的叶型仍然为圆弧板。
全文摘要
一种厚度阶梯形变化的圆弧板叶片，包括基本层和加厚层，它是在等厚圆弧板叶片的基础上，叶片厚度从顶部到根部分步加厚，厚度值形成阶梯形，它均匀分布于风机叶轮的轮毂上。本发明在叶轮运转时，从叶片顶部到根部各截面上的受力持续增加时单位面积上的受力-应力不会持续增加，防止叶轮运转时叶片根部因应力过大而发生断裂。本发明可应用于轴流式通风机，尤其是叶轮直径大、转速高的轴流式通风机。
文档编号F04D29/38GK102287401SQ20111023216
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者丁涛, 肖淑芬, 贺秋冬 申请人:孝感学院