專利名稱：風(fēng)扇葉片連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將至少一個復(fù)合葉片(復(fù)合材料葉片，
composite blade )連4妄至專爭子4侖牽殳(rotor hub )的風(fēng)扇葉片連4妄系纟克 和方法，更具體i也涉及一種用于工業(yè)通風(fēng)和冷S卩應(yīng)用中戶斤用風(fēng)扇的 風(fēng)扇葉片連4妄。
背景技術(shù)：
風(fēng)扇在現(xiàn)有4支術(shù)中是眾所周知的。它們的i殳計、元件和材沖+依 據(jù)應(yīng)用而改變。才尤工業(yè)用或^f主宅用而言，風(fēng)扇的典型應(yīng)用是通風(fēng)和 冷卻。例如，工業(yè)i殳備中的典型冷卻和通風(fēng)可以是冷卻》荅、空氣冷 凝器、石化應(yīng)用中的冷卻、熱交換器、公路隧道、采礦、地鐵、大
型建筑物等。
主要地，風(fēng)扇包括至少一個通常被稱作"葉片"的流體反應(yīng)面， 以及其中連接有葉片的轉(zhuǎn)子輪轂。通常對于非常小的風(fēng)扇，葉片和 轉(zhuǎn)子l侖轂可制成一體件。然而，工業(yè)應(yīng)用通常需要專交大的風(fēng)扇，其 葉片和轉(zhuǎn)子輪轂是必須連接至一起的分開的件。此處4吏用的術(shù)語 "連接"或"連結(jié)"在廣義上是指將各件設(shè)置到一起，固定、連接、 結(jié)合、接合、緊固等?，F(xiàn)有技術(shù)中有很多用于連接風(fēng)扇葉片的系統(tǒng)， 例4口 BRPI0302441-5 、 BRPI0302858-5 、 BRPI8900333-0 、 BRPI0201725-3 、 BRMU8200206-1、 BRMU8200229-1 、BRMU8200250畫9; W097/41355; JP2000隱314392; JP07-012096j JP63085202; JP11022696; JP63309404, US5458465和GB843995。
所采用的連4妄系統(tǒng)可決定風(fēng)扇的與組裝、運轉(zhuǎn)和維護(hù)相關(guān)的重 要特征，諸如螺旋角的調(diào)整、在不干擾其他葉片的情況下風(fēng)扇葉 片的替換或風(fēng)扇葉片的調(diào)整、在風(fēng)扇安裝在設(shè)備內(nèi)其運轉(zhuǎn)位置的情 況下葉片的^弄4奐或葉片的調(diào)整等。
用于工業(yè)應(yīng)用的葉片通常由金屬或復(fù)合材料制成。在這種情況 下，葉片可以是實心的或空心的，并且它們可以具有殼體的特性。 葉片的復(fù)合材料可以是例如纖維增強層壓材料或纖維增強塑料 (FRP)或其他長絲和樹脂合成物。復(fù)合葉片通常具有的優(yōu)點加強 了合成材料葉片相對于金屬材料葉片的所有優(yōu)點，諸如^f吏葉片幾何 結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的可能性、輕質(zhì)量、高阻力和更大振動阻尼。對于由復(fù) 合材料制成的葉片，連接系統(tǒng)通常在葉片中包括也是復(fù)合材料或是 金屬材料的凸出一體部，所述凸出部連接至轉(zhuǎn)子輪轂。對于金屬葉 片，通常使用螺紋件或焊接來形成連接。
有一類特殊的風(fēng)扇，更一般地^皮稱作"風(fēng)輪機(jī)"，其用于將風(fēng) 的動能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的特殊目的。當(dāng)該機(jī)械能直接用于機(jī)器(例如 泵)時，風(fēng)輪機(jī)通常被稱作風(fēng)車；而當(dāng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能時，風(fēng)輪 機(jī)被稱作"風(fēng)力發(fā)電機(jī)"或簡單地"風(fēng)能渦輪機(jī)"。由于目的不同， 中型或大型風(fēng)能渦4侖4幾的轉(zhuǎn)子壽侖轂和葉片通常明顯不同于用于中 型或大型工業(yè)應(yīng)用的風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子輪轂。有很多用于將風(fēng)輪機(jī)葉片連 接至風(fēng)能渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子4侖轂中的系統(tǒng)，例如US4260332、 US4915590、 US6371730; WO01〃9705; JP3015669; JP8093631; JP8270540和 JP11182408。

發(fā)明內(nèi)容
對于用于工業(yè)應(yīng)用且具有由復(fù)合材料制成的葉片的風(fēng)扇，使用 也是復(fù)合材料的、與葉片成一體的凸出部的缺點在于，連接在一段 時間的工作后呈現(xiàn)出不期望的適應(yīng)。這種適應(yīng)需要周期性的4企測及 維護(hù)。另一方面，金屬凸出部必須足夠得大，以使應(yīng)力分布整個復(fù) 合葉片根部，因此這些類型的連接通常變得更重且昂貴。使用螺紋 件不適于直接緊固復(fù)合葉片，因為復(fù)合材料的抗集中應(yīng)力強度較 低。因此，仍需一種更好的用于將復(fù)合葉片連"t妄至轉(zhuǎn)子4侖轂的風(fēng)扇 葉片連4妻系統(tǒng)，更具體地， 一種用于工業(yè)應(yīng)用的通風(fēng)和冷卻所用風(fēng) 扇的風(fēng)扇葉片連4妄系統(tǒng)。
為解決相關(guān)技術(shù)問題和此處未提及的其他缺陷，本發(fā)明的某些 實施例針對用于將至少 一 個復(fù)合葉片連接至轉(zhuǎn)子4侖轂的風(fēng)扇葉片 連接系統(tǒng)，其包括至少一個緊固件，該緊固件設(shè)置在葉片根部中， 并相對于葉片的縱向軸線基本橫向地延伸，所述緊固件適于將至少
一個張緊構(gòu)件(tensioning member)的一個端部4矣收到相對于所述 葉片的相^H從向^f立置中。
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述緊固件是管螺母或圓柱 帽、槽鋼螺母、對扣螺栓、丁字螺栓、卡子、帶彈簧卡子的螺帽、 或類似的適于插入或模制到風(fēng)扇葉片中以便為張緊構(gòu)件提供固定 連接的零件。在本發(fā)明的另一實施例中，所述緊固件適于接收多個 張緊構(gòu)件。在又一示例性實施例中，所述緊固ff插入完全或部分地 穿過葉片的孔中。在另一示例性實施例中，所述張緊構(gòu)件是螺柱 (stud)、螺4丁 ( screw )、螺栓(bolt )、或類似的適于將其一個端部 固定地連接至i殳置在葉片內(nèi)的緊固件的零件。在本發(fā)明的再一實施 例中，張緊構(gòu)件的未連接至緊固件的端部連接至轉(zhuǎn)子輪轂中的其中 一個孔。在又一示例性實施例中，張緊構(gòu)件可具有介于葉片與轉(zhuǎn)子 輪轂之間的中間界面部，該中間界面部可與張緊構(gòu)件一體地形成，或者可以是單獨的部件。術(shù)語"部件"不限制于板、平寺反或薄才反； 可以理解為具有4壬4可其他形式。張緊構(gòu)件的未連4妄至緊固件的端部 可將中間界面部完全或部分地固定于葉片基底。所述中間界面部可 以是金屬的，并可選地可位于葉片基底中形成的凹槽中。在本發(fā)明 的另 一 實施例中，葉片與轉(zhuǎn)子輪轂之間的附接由至少 一 個緊固件 (諸如螺栓或螺釘)提供，該緊固件穿過位于轉(zhuǎn)子輪轂中且位于中 間界面部中的孔，以-使將所述轉(zhuǎn)子4侖轂連4妄至所述中間界面部。在 另一實施例中，用于緊固件的轉(zhuǎn)子輪轂孔可以是非圓形的，諸如長 方形、裂縫等等，可選地，至少一個孔是圓形的。
本發(fā)明比起現(xiàn)有技術(shù)具有一些優(yōu)點。如上面首先所4是到的，緊 固件與張緊構(gòu)件結(jié)合使用允許在不使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)的情況下使應(yīng)力 更好地分布于整個葉片才艮部。這種應(yīng)力的更好分布是非常希望的， 因為其允許減輕葉片重量，尤其是對于復(fù)合葉片，與金屬葉片相比， 復(fù)合葉片對集中應(yīng)力更敏感。另外，緊固件和張緊構(gòu)件不必定做， 也無需組裝用的重型機(jī)器。例如，市面上容易找到的管螺母和螺柱 非常適于本發(fā)明。因此，緊固件和張緊構(gòu)件可車有螺紋，提供可用 于復(fù)合葉片的連接系統(tǒng)，并且具有螺紋緊固的所有優(yōu)點。而且，中 間界面部可提供適于避免復(fù)合葉片與轉(zhuǎn)子輪轂之間的直接接觸的 裝置，該中間界面部通常為金屬的。于是，本發(fā)明主要為中型和大 型通風(fēng)和冷卻應(yīng)用在復(fù)合風(fēng)扇葉片與轉(zhuǎn)子4侖轂之間提供了一種非 常有效的、不昂貴的、剛性的、耐用的且安全的連4妄。


附圖并非意在按比例繪制。圖中，各圖中所示的每個相同或幾 乎相同的部件用相似的標(biāo)號表示。出于清楚的目的，不是每個部件 都在每幅圖中標(biāo)出。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)的實施例的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)的另一實施例的透視圖。
圖3是轉(zhuǎn)子輪轂的透視圖。
具體實施例方式
在本申請中，本發(fā)明不限于以下描述中所闡明的或圖中所示出的部件的結(jié)構(gòu)和"i殳置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能具有其他實施例，并且可以各種方式實踐或完成。并且，此處使用的措辭和術(shù)語是出于描述的目的，而不應(yīng)被認(rèn)為是限制。此處使用的"包括"、"包含"、或"具有"、"含有"、"包括"及其變體意在包含之后所列的條目及其等效物以及另外的條目。
圖1示出了本發(fā)明的用于將復(fù)合葉片110連接至轉(zhuǎn)子輪轂120的風(fēng)扇連接系統(tǒng)的一個示例性實施例，其中，所述連接系統(tǒng)包括一個緊固件130,該緊固件設(shè)置在葉片根部111中，并相對于葉片110的縱向軸線基本橫向地延伸，所述緊固件130適于將一個張緊構(gòu)件140的一個端部接收到相對于所述葉片110的相對縱向位置中。葉片根部111是靠近將連接至轉(zhuǎn)子輪轂120的葉片基底112的區(qū)域。
所述緊固件130可以是管螺母或圓柱帽、槽鋼螺母、對扣螺栓、丁字螺栓、卡子、帶彈簧卡子的螺帽或其他類似的適于插入或模制到風(fēng)扇葉片110中以便為張緊構(gòu)件140提供固定連接的零件。在圖1所示的實施例中，緊固件130是錨定張緊構(gòu)件140的管螺母。對于如圖l所示的一種裝置，術(shù)語"管螺母"和"圓柱帽"通常用作同義詞，其具有側(cè)面入口，以橫向地旋入螺栓、螺柱或類似的張緊構(gòu)件140。有時術(shù)語"管螺母，，也用來指出如下的一類緊固件其具有凸緣和內(nèi)部車有螺紋的凸出的凸臺，其中，凸臺位于緊固的部件內(nèi)，而凸緣提供了夾緊力。凸緣的外側(cè)，也被稱作"頭部"，通常具有推動力，以便將管螺母推進(jìn)緊固的部件中或從中抽出。兩種
管螺母都可用于本發(fā)明的目的；但是，圖l所示的第一種是優(yōu)選的一種，因為它可插入簡單的圓孔中，4吏由于錨定張緊構(gòu)件140所產(chǎn)生的應(yīng)力沿葉片110的橫向軸線分布，以及允許簡單的替換和調(diào)整。第二種裝置的缺點在于需要額外工具或組件來避免當(dāng)旋擰緊固件140時裝置圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動。
緊固件130能適于接收多個張緊構(gòu)件140,并能插入完全或部分i也穿過葉片110的孑L 150中。
張緊構(gòu)件140可以是螺柱、螺釘、螺栓或類似的適于將其一個端部固定地連接至設(shè)置在葉片110內(nèi)的緊固件130的零件。在圖1所示的實施例中，張緊構(gòu)件140是螺柱。
由于復(fù)合葉片的幾何結(jié)構(gòu)、材并+和尺寸可依據(jù)應(yīng)用而變化；葉片根部lll也隨之變化，不限于圖1所示的示例性實施例。盡管緊固件130相對于葉片110的縱向軸線基本4黃向地延伸，并且張緊構(gòu)件140處于相對的縱向位置中，但是依據(jù)葉片的設(shè)計，等效的設(shè)置可適于4吏應(yīng)力分布于整個葉片才艮部111。緊固件130和張緊構(gòu)件140的數(shù)量也可依據(jù)葉片110和轉(zhuǎn)子4侖轂120的設(shè)計而變化。對于多個張緊構(gòu)件140使用一個單一緊固件130,以及將孔150限定成是完全還是部分地穿過葉片IIO都可依據(jù)葉片設(shè)計而變化。例如，在相對專交厚的葉片110中，可能更適于具有^f又部分:l也穿過葉片110的一個或多個孔150。緊固件130可穿過整個葉片厚度或^f又部分地穿過而延伸。例如，可能希望緊固件130是可4妾近的，以調(diào)節(jié)葉片110的設(shè)置或進(jìn)行替換?？商娲兀o固件130可插入孔150中并被附加的薄片層蓋住。選"f奪緊固件130和張緊構(gòu)件140的最合適組合也取決于葉片IIO的設(shè)計。連接至轉(zhuǎn)子輪轂120的復(fù)合葉片110的數(shù)量也耳又決于定估文夫見才各(custom specification )。所有這些變4匕啫卩是由于制造和使用風(fēng)扇的不同特定工業(yè)通風(fēng)和冷卻應(yīng)用，因此，這些變
10化并非意在限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域4支術(shù)人員可基于本7>開來實踐本發(fā)明。
在圖l所示的實施例中，張緊構(gòu)件140可具有介于葉片IIO與轉(zhuǎn)子輪轂120之間的中間界面部160。在圖1所示的例子中，中間界面部160與張緊構(gòu)件140—體地形成；但是，中間界面部160可以是等效的單獨部件，諸如墊圈或平圓盤。中間界面部160避免了復(fù)合葉片110與轉(zhuǎn)子輪轂120之間的直接接觸，該中間界面部通常是金屬的。因此，中間界面部160可以是金屬的、或任何其他防止復(fù)合葉片110由于摩擦和應(yīng)力而磨損的等效材并+。中間界面部160可選地可位于葉片基底112內(nèi)形成的凹槽中。
在圖1所示的實施例中，張緊構(gòu)件140未連4妻至緊固件130的的端部141連接至轉(zhuǎn)子輪轂120中的其中一個孔。該連接可以是適于將張緊構(gòu)件140固定連4妾至轉(zhuǎn)子4侖轂120的4壬4可種類，_渚如螺紋連4妄、榫4妄或焊4妄連4妄。
由于管螺母具有在側(cè)部延伸的、帶有用于旋擰螺柱的內(nèi)螺紋的入口，所以具有固定連接是可能的，其進(jìn)而使應(yīng)力分布于整個葉片，
更具體地分布在葉片才艮部的》從向軸線和4黃向軸線上。因此，當(dāng)管螺母錨定螺柱時，螺柱將轉(zhuǎn)子4侖轂120壓向中間界面部160和復(fù)合葉片110。
圖1所示的示例性實施例基本是用于小型和中型風(fēng)扇葉片連接的最好方式。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)的另一示例性實施例，其中，沒有連接至緊固件230的張緊構(gòu)件240的端部241將中間界面部260固定于葉片基底212。在圖2所示的實施例中，具有兩個緊固件230， 一個靠近葉片210的前》彖213i殳置，而一個i殳置在中間界面部260的對稱軸線的相對側(cè)中。對于每個緊固件230都 有一個張緊構(gòu)件240。張緊構(gòu)件240可以是有頭部或沒有頭部的螺 柱。如果螺柱沒有頭部，則旋檸在沒有連4妾至緊固件230的端部241 內(nèi)的螺母一尋中間界面部260壓向葉片210。如果螺^主具有凸出頭部， 例如螺4全，則螺，f全的頭部」夸中間芥、面部260壓向葉片210。盡管圖 2所示的實施例示出了兩個張緊構(gòu)件240和對應(yīng)的緊固件230，但 依據(jù)葉片210和風(fēng)扇的設(shè)計，可有更少或更多的張緊構(gòu)件240和緊 固4牛230。
在圖2所示的實施例中，葉片210與轉(zhuǎn)子輪轂220之間的附接 由三個緊固件27(M是供，這些緊固件穿過位于轉(zhuǎn)子輪轂220中且位 于中間界面部260中的孔280，以便將所述轉(zhuǎn)子4侖轂220連接至所 述中間界面部260。在所示實施例中，緊固件270是螺栓。
圖3示出了轉(zhuǎn)子輪轂320的視圖，其中，用于緊固件370的轉(zhuǎn) 子輪轂孔380是非圓形的，例如長方形、裂縫等等，并且其中，中 心轉(zhuǎn)子壽侖轂孔381是圓形的。
圖2和圖3所示的示例性實施例基本是用于大型風(fēng)扇葉片連接 的最好方式。
本發(fā)明的 一 些實施例可通過將復(fù)合風(fēng)扇葉片連接至轉(zhuǎn)子輪轂 的方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟插入多個管螺母，這些管螺 母設(shè)置在葉片根部中，并相對于葉片的縱向軸線橫向地延伸；使每 個所述管螺母緊固 一個螺柱的其中 一個端部，所述螺柱i殳置在相對 于葉片的縱向軸線的平4亍位置中，并且其中，螺柱的另一端部將中 間界面部固定于葉片基底；穿過轉(zhuǎn)子4侖轂和中間界面部插入多個螺 栓；以及通過緊固所述螺栓而將所述轉(zhuǎn)子輪轂附接至復(fù)合葉片。
權(quán)利要求
1.一種用于將至少一個復(fù)合葉片連接至轉(zhuǎn)子輪轂的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其特征在于包括至少一個緊固件，設(shè)置在葉片根部，并相對于所述葉片的縱向軸線基本橫向地延伸，所述緊固件適于將至少一個張緊構(gòu)件的其中一個端部接收到相對于所述葉片的相對縱向位置中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述緊固件 的特征在于是管螺母或圓柱帽、槽鋼螺母、對扣螺栓、丁字螺 栓、卡子、帶彈簧卡子的螺帽、或類似的適于插入或模制到所 述風(fēng)扇葉片中以便為所述張緊構(gòu)件提供固定連接的零件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述緊固件 的特征在于適于接收多個張緊構(gòu)件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述緊固件 的特;f正在于插入完全穿過所述葉片的孔中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述緊固件 的特征在于插入部分地穿過所述葉片的孔中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述張緊構(gòu) 件的特征在于是螺柱、螺釘、螺栓、或類似的適于將其一個端 部固定連接至設(shè)置在所述葉片內(nèi)的緊固件的零件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述張緊構(gòu)4侖轂中的其中一個孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述張緊構(gòu) 件具有介于所述葉片與所述轉(zhuǎn)子4侖轂之間的中間界面部。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述中間界 面部與所述張緊構(gòu)件 一體地形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述張緊構(gòu)固定于所述葉片基底。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述中間 界面部是金屬的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述中間 界面部設(shè)置在所述葉片基底中形成的凹槽中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述葉片 與所述轉(zhuǎn)子輪轂之間的附接由至少一個緊固件提供，所述緊固 件穿過位于所述轉(zhuǎn)子4侖轂中且位于所述中間界面部中的孔，以 ^更將所述轉(zhuǎn)子4侖轂連4妄至所述中間界面部。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，所述緊固 件是螺栓或螺釘。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7或13所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，用于 所述緊固件的轉(zhuǎn)子輪轂孔是非圓形的，諸如長方形、裂縫等等。
16. 根據(jù)權(quán)利要求7或13所述的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)，其中，至少 一個轉(zhuǎn)子輪轂孔是圓形的。
17. —種將復(fù)合風(fēng)扇葉片連接至轉(zhuǎn)子輪轂的方法，其特征在于包括 以下步駛《插入多個管螺母，所述管螺母設(shè)置在葉片根部中，并相對 于所述葉片的縱向軸線片黃向地延伸；使每個所述管螺母緊固一個螺柱的其中一個端部，所述螺 柱設(shè)置在相對于所述葉片的縱向軸線的平4亍位置中，并且其 中，所述螺柱的另 一端部將中間界面部固定于葉片基底；穿過所述轉(zhuǎn)子輪轂和所述中間界面部插入多個螺栓；通過緊固所述螺栓而將所述轉(zhuǎn)子輪轂附接至所述復(fù)合葉片。
全文摘要
一種用于將至少一個復(fù)合葉片(110)連接至轉(zhuǎn)子輪轂(120)的風(fēng)扇葉片連接系統(tǒng)和方法，具體地用于工業(yè)通風(fēng)和冷卻應(yīng)用中所用的風(fēng)扇。本發(fā)明的目的是主要就應(yīng)力分布而言提供一種更好的連接。優(yōu)選實施例針對一種用于將復(fù)合葉片(110)連接至轉(zhuǎn)子輪轂(120)的系統(tǒng)和方法，其包括緊固件(130)，緊固件設(shè)置在葉片根部(111)中，并相對于葉片(110)的縱向軸線基本橫向地延伸，緊固件(130)適于將張緊構(gòu)件(140)的一個端部接收到相對于葉片(110)的縱向位置中。張緊構(gòu)件(140)可具有介于葉片(110)與轉(zhuǎn)子輪轂(120)之間的中間界面部(160)，其通過張緊構(gòu)件的端部固定、或通過至少一個緊固件固定，緊固件穿過位于轉(zhuǎn)子輪轂中且位于中間界面中的孔。
文檔編號F04D29/34GK101627212SQ200780052004
公開日2010年1月13日 申請日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
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