[發明專利]一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片

無效

• 申請號: 200910092274.7
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101649844A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 徐力平;鄒正平;弓三偉
• 申請（專利權）人: 北京戴諾新思動力技術有限公司
• 主分類號: F04D29/38
• 分類號: F04D29/38;F04D29/02
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該葉片內部基體為空間離散的肋骨結構，葉片由中空結構金屬/復合材料構架組成，孔隙率直接表現為肋骨空間排列方式和肋骨直徑分布；葉片表面設計成帶孔與內部聯通或者封閉表面的形式，肋骨結構與葉片表面固連為一體；

所述的肋骨結構通過其空間排列方式來控制葉片的剛度以及由離心力及氣動力引起的葉片變形；

所述中空結構金屬/復合材料構架，它由空間排列方式優化形成的肋骨結構和內部的孔隙組成；

所述的肋骨空間排列方式和肋骨直徑分布，沿葉片徑向隨著半徑的增大，肋骨直徑逐漸減小，空間排列逐漸密集，孔隙率逐漸增大，具體根據葉片的離心應力和氣動載荷分布來進行設計控制，通過對葉片中肋骨空間分布及形位的控制，提高葉片的比強度和比剛度，達到滿足葉片強度的設計要求；

所述葉片表面的厚度由氣動負荷和工藝條件來控制，進行局部厚度調整以提高風扇抗外物擊傷的能力；

所述葉片的肋骨結構和葉片表面固連為一體，復合材料構架葉片采用常規的復合材料粘接方法，金屬構架葉片通過激光快速成型技術整體加工，或者使用高能束的熔覆快速成型技術工藝加工而成。

2.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：金屬構架葉片使用高能束的快速成型技術工藝加工，具體步驟如下：

步驟一：根據葉片載荷分布和結構強度要求對葉片肋骨空間排列方式和肋骨直徑分布進行設計，并對葉片表面厚度進行三維設計，得到葉片三維實體分布；

步驟二：選擇合適的金屬材料；

步驟三：根據葉片三維實體模型，利用高能束將材料粉末、細絲層層堆積，直接制造出全密度、高強度功能性金屬零件。

3.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為金剛石結構。

4.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為四面體單元結構。

5.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為六面體單元結構。

6.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為蜂窩結構。

7.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為金剛石結構、四面體單元結構、六面體單元結構和蜂窩結構中的兩種以上的型式組合。

8.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為非典型的空間結構型式。

9.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構為典型的空間結構型式與非典型的空間結構型式相互優化組合形成。

10.根據權利要求1所述的一種基于中空結構金屬/復合材料構架的風扇葉片，其特征在于：該肋骨結構的形式和組合用在葉輪機械的葉片、輪盤上。