[發明專利]一種預置錐角的風機葉輪

無效

• 申請號: 201210096669.6
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102588340A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 夏剛;王海靜
• 申請（專利權）人: 上海爾華杰機電裝備制造有限公司
• 主分類號: F04D29/32
• 分類號: F04D29/32;F04D29/38
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 肖祎

技術領域

本發明涉及風機葉輪，尤其是指一種預置一錐角的風機葉輪。

背景技術

在工業生產與人們的日常生活中，往往會產生出大量的廢熱，只有及時排出這些廢熱，才能維持正常的生產與生活。工業化程度越發達，人們的物質生活水平越高，需要排出的廢熱就越多，產生的弊端也越多，例日本福島核電站事故中，就是因為冷卻塔斷電不能正常工作，導致核反應產生的廢熱未能及時排出而產生了災難性的后果。

風機是目前工業和民用常用的通風機。它廣泛的用于冷卻塔、空冷器和混合通風冷卻塔。風機是這些機械通風機的主要部件，其主要功能是將機械能轉變為空氣動能，強迫氣體流動，以實現冷熱交換，達到排除所述廢熱的目的。

近年來隨著風機產量以及人們對環保意識的提高，擠拉成型工藝用于葉片生產加工正在國外被普遍采用。拉擠成型工藝克服了傳統手糊工藝產品質量的不穩定，勞動強度大，生產環境差，勞動生產率低等缺陷。過去人們總是認為擠拉成型工藝生產的葉片傳動效率較模壓，真空成型等工藝生產的葉片要低，通過標準的小風筒試驗，發現如果葉型選擇適當，擠拉成型工藝生產的風機效率并不比傳統的模壓或真空成型傳統工藝生產的風機效率差。目前國內擠拉成型工藝生產風機的廠家越來越多，葉片的材質也各不相同，有玻璃鋼材質的有鋁合金的有不銹鋼材質的等。但受到葉柄強度的限制，所生產的風機直徑都小于4.5米直徑。

通常葉片的開發首先要確定用戶的要求，有些用戶要求效率優先，有些用戶更關心噪音的大小。根據用戶的要求選定葉型，確定葉片截面形狀。設計葉片截面形狀時應考慮在滿足功能的條件下使截面尺寸盡量的小，因為截面尺寸越小，越容易選擇拉機型號，又可節省材料降低生產成本。目前，由于受到拉床噸位的限制，葉片的截面尺寸不能做的太大，否則無法加工。

現有的風機葉片截面形狀見圖1，目前葉片的最大葉柄直徑d為48mm，葉片安裝角α是根據風量風壓的不同要求確定的，圖中符號Y為迎風面。

參見圖2，現有的風機葉輪風筒21中，葉片22的葉柄根部通過固定座23與輪轂24相聯，傳統的葉輪大多設計成葉柄的中心線垂直于葉輪旋轉軸25(見圖2)，圖2中C所示箭頭方向為葉輪出風方向，F所示箭頭方向為風機旋轉方向。這種葉輪的優點是結構簡單，安裝方便，但葉片22如一根很長的懸臂梁，分布的空氣動力載荷和葉片的自身重量對葉片根部會產生很大的彎矩，而且這種彎矩隨著周向氣流速度的周期變化而相應的改變，葉片22在大的交變彎矩作用下容易發生疲勞損環。

由于擠拉葉片葉柄最大直徑受葉片截面形狀的限制無法做大，受葉柄強度的限制，葉片的承載能力也就受到限制，葉輪直徑也無法做大，只能做小直徑風機，大大限制了擠拉葉片的使用范圍。

參見圖3，近年來國外出現了將葉輪設計成葉片可以繞揮舞鉸作上下揮舞運動的鉸支結構，葉輪風筒31中，葉片32的葉柄根部通過鉸接固定座33與輪轂34相聯，使葉片32能在B-B′間作上下擺動，這種結構在葉柄旋轉的平面主要承受由于離心力產生的拉應力，由于葉柄是由鋼材制造的，承受拉應力的能力要比承受彎曲應力加拉應力的能力要大的多，這樣就大大改善了葉片根部的受力情況，缺點是增加了一個自由度，如果結構設計不當很容易產生葉片長時間上下擺動而發生振動等現象，影響安全運行。葉片在揮舞運動中偏離水平面下沉的角度定義為葉片揮舞角θ，并將揮舞鉸距旋轉中心的距離定為偏置量e。圖3中的葉片在正常工作中的受力分析如圖4-圖8所示：圖中橫坐標均用S-S表示為水平方向，縱坐標均表示與S-S垂直的垂直方向，箭頭長短示意力的大小，e為所述偏置量。

其中，圖4為葉片受重力Z的示意圖；圖5為葉片受離心力L的示意圖；圖6為葉片受氣動力Q的示意圖；圖7為葉片受揮舞慣性力G的示意圖；圖8為葉片受各力(圖4-圖7中的重力Z、離心力L、氣動力Q、揮舞慣性力G)合成的示意圖。

上述揮舞慣性力G是指：在揮舞鉸支處必須設計成有很大的阻尼系數的結構，將葉片的力矩不平衡而產生的葉片上下擺動盡快衰減達到動態平衡，因此葉片在揮舞過程中還存在一力矩阻礙其揮舞，當葉片達到穩定運轉時，這些對揮舞鉸產生的上下擺動力矩之和應為零，即：由離心力產生的轉距同葉片重量(重力)產生的轉矩加上氣動力所產生的力矩之和相平衡，轉矩為零.揮舞產生在整個運動部件上方向與運動趨勢相反。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術存在的問題，提供一種能夠提高葉輪的承載能力同時具有較高的運行安全系數的預置錐角的風機葉輪。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種預置錐角的風機葉輪，其特征在于：