CN100419273C

CN100419273C - 鼓风机叶轮

Info

Publication number: CN100419273C
Application number: CNB200410058858XA
Authority: CN
Inventors: 太田雅春
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP4453295B2; JP2005054693A; CN1580579A

Abstract

本发明涉及一种鼓风机叶轮，本发明使用高刚性的树脂形成鼓风机叶轮的固定件，特别是在轴套部分上不使用金属制成的固定件，从而提供可以回收利用的鼓风机叶轮。在本发明的鼓风机叶轮中，在轮毂(2)的周围设有多个叶片(3)，所述轮毂的中心设有构成电机轴的支承件的树脂制成的圆筒状轴套部件(4)，所述轴套部件上设有通过螺母将鼓风机叶轮和电机轴加以固定的、由树脂制成的固定件(501)。

Description

鼓风机叶轮

技术领域

本发明涉及一种刚性、耐热性、回收再利用性均非常优异的鼓风机叶轮。

背景技术

现有的这种鼓风机叶轮的结构一般如图5、6中所示，在圆柱形轮毂2的周围设有多个翼状叶片3，构成鼓风机叶轮1；电机轴穿过位于叶一轮中心(用于与电机相固定的)轴套部分4，然后在金属制成的固定片5上拧上螺母，将叶轮固定到电机轴上，从而使鼓风机叶轮旋转，产生鼓风(具体可参照日本专利公开特开平9-228993号公报)。

在最初被开发出来时，鼓风机叶轮的材料使用的是经冲压加工，再经变面涂层的钢板或铝板等金属材料。近年来，在重视生产效率及性能指标的趋势下，逐渐转向采用聚丙烯等树脂材料，通过生成树脂、挤压成形等方式来制造。另外，为了降低来自风扇电机的振动，也有的鼓风机叶轮在中心的突出部中使用了在金属圆筒内设置氯丁橡胶而构成的防振结构。

在现有的树脂制成的鼓风机叶轮中，经常使用的是在聚丙烯(下面称为PP)类树脂中添加玻璃纤维和云母形成的合成树脂、或者是在丙烯腈/苯乙烯(以下成为AS)类树脂、丙烯腈/次乙基丙烯/苯乙烯(以下称为A/EPDM/S)类树脂中添加玻璃纤维形成的合成树脂，可以制成耐气候性、刚性、耐热性均特别优异的鼓风机叶轮。

另外，在JP2000-240591A(公开日2000.9.5)中公开了一种送风机，该送风机具有叶轮1、叶轮1包括中空的轮毂2以及设置在轮毂2的周围的多个叶片3，其中所述轮毂2包括位于其中心处的构成电机轴支承件的圆筒状轴套和位于轴套内用于固定风机叶轮和电机轴的固定部，其中所述轴套和固定部都采用树脂制成。

电机和鼓风机叶轮1之间的固定，一般通过将电机轴穿过处于轮毂3中心的轴套部件4和金属制成的固定片、再在固定片外拧上螺母来进行。另外，在把轴套部件4的内侧切削成“D”形后再将电机轴镶入的话，可以防止因位置偏移而造成的空转。在鼓风机叶轮用树脂制成的场合下，如果只是采用“D”形切削进行固定的话，由于在强台风时风扇能以3000rpm以上的高速旋转，且风的方向也可能发生很大的变化，故即使切削成“D”形，也还是有发生空转的可能。因此，在采用现有的鼓风机叶轮中，需要在其中心装入金属制成的固定片(镀锌钢板)才能实现固定。但这样一来，在进行资源回收再利用时，树脂和金属的分离就变得困难；如果一起粉碎的话，回收上来的资源就不能进行再利用。因此，存在着回收再利用性差的问题。

发明内容

本发明旨在解决先有技术中的上述问题，其目的在于使用高刚性的树脂制成鼓风机叶轮的固定件，特别是在轴套部件上不使用金属制成的固定件，从而提供一种回收再利用性优异的鼓风机叶轮。

本发明中的技术方案具体如下。

在本发明技术方案1中所述的鼓风机叶轮，其轮毂的周围设有多个叶片，其特征在于：所述轮毂的中心设有构成电机轴的支承件的树脂制成的圆筒状轴套部件，所述轴套部件中设有用于固定鼓风机叶轮和电机的、由树脂制成的固定件，所述固定件的合成树脂的弯曲弹性率在参照日本工业标准JIS-K-7171表示时为7000～11000MPa。

在本发明技术方案2所述的鼓风机叶轮中，所述鼓风机叶轮中作为主体部分的轮毂及叶片的构成材料为，以聚丙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯类树脂、丙烯腈/次乙基丙烯/苯乙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸脂类树脂中的任一种作为合成树脂材料，再在合成树脂材料中添加10～30％重量百分比的玻璃纤维，或者添加合计为20～40％重量百分比的玻璃纤维和云母。

在本发明技术方案3所述的鼓风机叶轮中，所述固定件呈圆筒状，所述同定件的外缘附近设有圆筒状的贯通孔。

在本发明技术方案4所述的鼓风机叶轮中，所述固定件呈圆筒状，所述固定件的外缘部上设有凹凸状的凸筋。

在本发明技术方案5所述的鼓风机汁十轮中，鼓风机叶轮中作为主体部分的轮毂及叶片的构成材料为添加了玻璃纤维和云母的聚丙烯类合成树脂，树脂制成的固定件山聚丙烯、聚酞胺和玻璃纤维制成。

在本发明技术方案7所述的鼓风机叶轮中，固定件通过嵌入成形，与作为主体部分的轮毂和叶片一体化。

如上所述，本发明在鼓风机叶轮中使用了树脂制成的固定件，得到一种即使将主体部分构成树脂和固定件一起粉碎也不会使回收利用材料的物理性能下降、且热变形及破坏旋转强度优异的鼓风机叶轮。

本发明的技术效果如下：

本发明的技术方案1为，在鼓风机叶轮轮毂的周围设有多个叶片，其特征在于：所述轮毂的中心设有构成电机轴的支承件的树脂制成的圆筒状轴套部件，所述轴套部件中设有用于固定鼓风机叶轮和电机的、树脂制成的固定件，所述固定件的合成树脂的弯曲弹性率在参照日本工业标准JIS-K-7171表示时为7000～11000MPa。采用这样的结构后，在进行回收利用时就不必将固定件从鼓风机叶轮上拆下，可以一起进行粉碎，提高可回收利用性。另外，采用这样的结构的一话，即使在树脂制成的固定件上以35kgf/cm的力矩拧紧金属螺母的话，鼓风机叶轮长期连续工作或断续工作时螺母也不会松动，更不会脱落。

本发明的技术方案2为，所述鼓风机叶轮中作为主体部分的的轮毂及叶片的构成材料为，以聚丙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯类树脂、丙烯腈/次乙基丙烯/苯乙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸脂类树脂中的任一种作为合成树脂材料，再在合成树脂材料中添加10～30％重量百分比的玻璃纤维，或者添加合计为20～40％重量百分比的玻璃纤维和云母。采用这样的结构的话，可以得到一种可以用于空调机的鼓风机叶轮的、刚性/耐热性/防振性之间能够取得平衡的合成树脂，并且耐气候处理也很容易进行，在室外使用的场合下也能确保10年以上的寿命。

本发明的技术方案3为，所述固定件呈圆筒状，所述固定件的外缘附近设有圆筒状的贯通孔。采用这样的结构的话，在轮毂中心部的轴套部件处，主体部分的构成材料将会进入固定件上的贯通孔中，形成一体，使固定件能进行牢固的接合。

本发明的技术方案4为，所述固定件呈圆筒状，所述固定件的外缘部上设有凹凸状的凸筋。采用这样的结构的话，主体部分的构成材料将会进入固定件外缘部中的凹部中，形成一体，使固定件能进行牢固的接合。

本发明的技术方案5为，鼓风机叶轮中作为主体部分的的轮毂及叶片的构成材料为添加了玻璃纤维和公母的聚丙烯类合成树脂，树脂制成的固定件由聚丙烯、聚酸胺和玻璃纤维制成。采用这样的结构的话，即使在固定件混入了主体部分的构成材料中，回收利用时的物理性能也不会下降，特别是不存在因螺母紧固而产生的材料疲劳，可以得到一种旋转破坏强度优异及旋转时的热变形小的鼓风机叶轮。另外，主体部分的构成材料为添加了玻璃纤维和云母的PP类合成树脂，防振性能特别优异。

本发明的技术方案6为，固定件通过嵌入成形，与作为主体部分的轮毂和叶片一体化。采用这样的结构的话，通过采用与现有的金属固定件同样的形式对固定件进行嵌入方式成形，并实现牢固的一体化。

附图说明

图1示出了本发明的第一种实施方式，这是一个空调机的鼓风机叶轮的纵截面图，其中设有外缘附近开有贯通孔的固定件；

图2为本发明第一种实施方式中的固定件的俯视图和截面图，

图3为本发明的第二种实施方式，图为外缘上设有齿状凹凸的固定件的俯视图，

图4为本发明的第二种实施方式的另一种情况，图为外缘上设有波浪形凹凸的固定件的俯视图，

图5为鼓风机叶轮的外观斜视图，

图6为现有鼓风机叶轮的纵截面图、及电机轴和螺母固定部件的纵截面图，

图7为现有固定件的俯视图和截面图。

附图中，1为鼓风机叶轮，2为轮毂，3为叶片，4为轴套部件，501、502、503为固定件。

具体实施方式

下面参照附图和表来描述本发明的实施例。图1是本发明的第一种实施方式，图中示出了一个空调机的鼓风机叶轮的纵截面图，其中设有外缘附近开有贯通孔的固定件。图2是本发明的第一种实施方式的固定件的俯视图和截面图。图3是本发明的第二种实施方式，为外缘上设有齿状凹凸的固定件的俯视图。图4是本发明的第二种实施方式，为外缘上设有波浪形凹凸的固定件的俯视图。图5为鼓风机叶轮的外观斜视图。图6是现有空气调和机的鼓风机叶轮的纵截面图。图7是现有固定件的俯视图和截面图。

如图1～7中所示，圆筒形的轮毂2的周围设有多个翼形叶片3，构成鼓风机叶轮1；处于轮毂2的中心用于供电机轴穿入的轴套部件4的内侧被切削成“D”形，电机轴601从中穿过；在固定件上再拧入螺母7进行固定，从而使鼓风机叶轮随电机旋转，进行鼓风。

图1和图2中示出了本发明的第一种实施方式，其中设有外缘附近开有贯通孔的固定件。另外，图3中示出了本发明的第二种实施方式，即外缘上设有齿状凹凸的固定件。图4中示出了本发明的第二种实施方式的另一种情况，即外缘上设有波浪形凹凸的固定件。与此形成对照的是，现有的鼓风机叶轮中使用的是金属(镀锌钢板、厚约3mm、外径约34mm)制成的固定件5，通过将这样的固定件5预先嵌入后再进行树脂成形。图1和图6是图5沿A-A′线的纵截面图。另外，鼓风机叶轮1具有外径为410mm的3个叶片，叶片中心部分的截面部分的最大厚度约为6mm。与此形成对照物的现有鼓风机叶轮也具有外径为410mm的3个叶片。

下面的表1中示出了本发明的鼓风机叶轮的构成材料，表2示出了可回收再利用的资源材料的物理性能和鼓风机叶轮的特性。

[表1]

鼓风机叶轮的构成材料

[表2]

回收再利用的材料的物理性能和鼓风机叶轮的特性

实施例1～11是本发明的第一种实施方式，其中的鼓风机叶轮中设有其外缘附近开有贯通孔的固定件。实施例12和实施例13为本发明的第二种实施方式，其中实施例12中的鼓风机叶轮上设有外缘上带有齿状凹凸的固定件，实施例13中的鼓风机叶轮上设有外缘上带有波浪形凹凸的固定件。另外，实施例1～13中所使用的树脂固定件的构成材料均为PP+PA类树脂，玻璃纤维的添加率为30或50％(重量百分比)。

鼓风机叶轮中使用的构成材料如表1中所示，其中的合成树脂特性中的弯曲弹性率参照日本工业标准JIS-K7171用Mpa来表示。弯曲弹性率的数值越高，表示刚性也就越高。

另外，在鼓风机叶轮的回收再利用材料的特性中，可以看到回收利用材料的物理性能的弯曲弹性率的变化。这里所说的回收再利用材料是指，在重量百分比为70％的新(未使用)材料中加入重量百分比为30％的把轮毂、叶片和固定件同时粉碎得到的树脂，再进行混合、再生得到的材料。这里所说的再生是指，使成品粉碎后的产物通过树脂切片生成机，重新制造出一定长度的树脂切片(长度3～5mm左右的树脂圆柱)。

破坏转速是指，把鼓风机叶轮装到电机上，首先使转速上升到每分钟2500转，其后每隔1分钟提高100转左右，直至鼓风机叶轮破坏时的转速。另外，耐热变形性是指，考虑到使用时的过载状态，在70℃的恒温桶中、约1300rpm的转速下连续7天进行高速运转时所测定到的试验前后的叶片高度的变化量(mm)。

另外，实施例中所示的连续工作及断续工作为如下的内容。长期工作是在40℃的恒温室中最少运转720小时，然后看有没有异常发生，进行实用性评价，通常要连续评价到2000小时左右。另外，断续工作是在考虑鼓风机叶轮的打开/关断情况后在室温约20～25℃下最少进行1万次断续操作，再看看固定件周边有没有异常情况，进行实用性评价。

首先，先描述本发明的第一种实施方式。第一种实施方式如图1中所示，在送风机叶轮1中，设置了外缘附近开有贯通孔501a的固定件501。而轮毂和叶片的主体部分构成材料在实施例1～6中为PP类树脂，在实施例7和8中为AS类树脂，在实施例9和10中为AES类树脂，在实施例11中则使用了ASA类树脂。

在实施例1～6中，在作为合成树脂的PP类树脂中添加了20～40％重量百分比的玻璃纤维和云母，作为充填材料。玻璃纤维和云母的添加率在实施例1中为20％重量百分比，实施例2～4中为30％重量百分比，实施例5～6中为40％重量百分比。实施例1中的弯曲弹性率为3300Mpa，其他的数值如表中所示，这里不再累述。实施例1中的固定件的构成材料为PP+PA类树脂，玻璃纤维添加率为30％重量百分比，弯曲弹性率是7000MPa。

在实施例1中的回收再利用材料的物理性能和鼓风机叶轮的特性中，回收再利用材料的弯曲弹性率为3300MPa，破坏转速为3400rpm，叶片高度的变化量是25mm。其余如表1及表2中所示。在合成树脂中添加云母、玻璃纤维、弹性材料或颜料时，如果添加0.5～1％左右的紫外线吸收剂及酸化防止剂，就可以使实施例中所使用的PP类、AS类、AES类、ASA类树脂的耐气候性得到增强，即使在室外使用、暴露在太阳光下，也能维持10年以上的耐久性。另外，为了提高耐气候性，鼓风机叶轮被制成了黑色。在使用PP类树脂的实施例1～6中，破坏转速高达3400～4000rpm，特别是比起使用AS类树脂的实施例7～8中的2500及3000rpm来要好得多。另外，比起AES类树脂及ASA类树脂来也显得柔软且刚性较高，破坏转速也高，性能要优异得多。

另外，本实施例中使用的主体部分构成材料的合成树脂的弯曲弹性率是3300～9000MPa。弯曲弹性率在3300MPa以下时，热变形很大，在9000MPa以上时，弯曲弹性率较高，但因充填材料增多，造成成形性劣化。用玻璃纤维和云母的添加率来表示的话为20～40％重量百分比，添加率在20％重量百分比以下时热变形较大，在40％重量百分比以上热变形减小，但由于充填材料多，成形性将变差。因此，玻璃纤维和云母的添加率在20～40％重量百分比之间为最合适。

如表1和表2中所示，即使将图1中所示的外缘上设有让主体部分树脂材料穿过的贯通孔501a的主体部分构成树脂与固定件501一起粉碎、再生的话，实施例中的弯曲弹性率也没有变化，破坏转速也不会下降，处于良好的状态。

接下来，描述本发明的第二种实施方式。第二种实施方式的一个形式如图3中所示，即为外缘上设有齿状凹凸(502a和502b)的固定件502，表1和表2中的实施例12示出了其特性。构成轮毂和叶片等主体部分的材料为在PP类树脂上添加30％重量百分比的玻璃纤维和云母形成的材料，固定件为PP+PA类树脂，玻璃纤维添加率为50％重量百分比，弯曲弹性率是11000MPa。即使在实施例12中，也表现出与回收再利用材料的弯曲弹性率及破坏转速不出现下降的良好状态。

第二种实施方式的另一个形式如图4中所示，为外缘上具有波浪浪形凹凸(503a和503b)的固定件503，表1和表2中的实施例13示出了其特性。和实施例12中一样，轮毂和叶片等主体部分的构成材料为在PP类树脂中添加30％重量百分比的玻璃纤维和云母构成的材料，固定件为PP+PA类树脂，玻璃纤维添加率为50％重量百分比，弯曲弹性率是11000MPa。实施例13中的回收再利用材料也表现出了良好的弯曲弹性率，破坏转速也没有发生下降。另外，在实施例12及实施例13中，固定件的外缘部的凹部502b及503b中也注入了主体部分的构成树脂，使之形成一体化，这样，鼓风机叶轮即使长期连续工作及断续工作，固定件也不会发生空转。另外，与实施例13中的波浪形凹凸相比，实施例12中的齿状凹凸能够与主机体构成材料更能牢固地结合成一体。

另外，实施例中使用的固定件的合成树脂的弯曲弹性率(JIS-K-7171)设定为7000～11000MPa。树脂制成的固定件上用金属螺母以25～50kgf cm左右的力量拧紧的话，鼓风机叶轮即使长期连续工作及断续工作，螺母也不会出现松动、脱落。使用的螺母最好是带有盘形弹簧垫片、在弹簧弹力的作用下具有很好的整体防松动效果的六角螺母。另外，对固定件的拧紧时的力矩为35kgf/cm程度。

另外，在本发明的上述说明中，虽然说明了将PP+PA类树脂作为固定件的构成材料、玻璃纤维为30～50％重量百分比的情况，但是，采用与主体部分的构成材料具有优异的相互溶解性、弯曲弹性率为7000～11000MP程度的高刚性树脂的话，也可以达到同样的效果。

Claims

1. 一种鼓风机叶轮，在其轮毂的周围设有多个叶片，其特征在于：所述轮毂的中心设有构成电机轴的支承件的树脂制成的圆筒状轴套部件，所述轴套部件中设有用于固定鼓风机叶轮和电机的、树脂制成的固定件，所述固定件的合成树脂的弯曲弹性率在参照日本工业标准JIS-K-7171表示时为7000～11000MPa。

2. 如权利要求1所述的鼓风机叶轮，其特征在于：所述鼓风机叶轮中作为主体部分的轮毂及叶片的构成材料为，以聚丙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯类树脂、丙烯腈/次乙基丙烯/苯乙烯类树脂、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸脂类树脂中的任一种作为合成树脂材料，再在合成树脂材料中添加10～30％重量百分比的玻璃纤维，或者添加合计为20～40％重量百分比的玻璃纤维和云母。

3. 如权利要求1或者2所述的鼓风机叶轮，其特征在于：所述固定件呈圆筒状，所述固定件的外缘附近设有圆筒状贯通孔。

4. 如权利要求1或者2所述的鼓风机叶轮，其特征在于：所述固定件呈圆筒状，所述固定件的外缘部上设有凹凸状凸筋。

5. 如权利要求1所述的鼓风机叶轮，其特征在于：鼓风机叶轮中作为主体部分的轮毂及叶片的构成材料为添加有玻璃纤维和云母的聚丙烯类合成树脂，树脂制成的固定件由聚丙烯、聚酞胺和玻璃纤维制成。

6. 如权利要求1或者2所述的鼓风机叶轮，其特征在于：

固定件通过嵌入成形，与作为主体部分的轮毂和叶片一体化。