CN101787987A - 一体型矿用通风机风扇扇叶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体型矿用通风机风扇扇叶及其制备方法，该扇叶是由叶体和金属材料的叶柄注塑或浇注成型为一体结构，其中：叶体是由PC工程塑料或PC复合材料、增强材料、增硬耐磨材料和导电材料配制而成，并通过注塑或浇注的方法将风扇叶体与叶柄结合为一体。该扇叶通过改进扇叶的材质和结构，具有质量轻、结合牢、强度高、运行噪音小、使用寿命长等优点，能有效地克服传统技术出现的叶柄与叶体之间断裂的缺陷，可靠地保证风扇的正常运行，并能提高抽风效率，大大增强了矿用对旋通风机的安全可靠性。

Description

一体型矿用通风机风扇扇叶及其制备方法

技术领域

本发明属于通风机风扇技术领域，特别是一种适用于矿山、煤矿的一体型矿用通风机风扇扇叶及其制备方法。

背景技术

矿山、煤矿在采掘过程中，井下常常产生大量的瓦斯等易燃易爆有害气体和粉尘，这些易燃易爆的气体必须排出到大气中才能保证人员、矿井及设备的安全。而排出此类气体所采用的抽尘设备一般采用大型的通风机。该类通风机目前所使用的风扇为对旋式风扇，其中一套为一级风扇、另一套为二级风扇，两套风扇配合在一起具有强大的抽风能力，将矿井下的瓦斯等毒气从井下抽出，从而避免可能产生的事故。

对旋式通风机风扇在运行过程中将产生强大的离心力和轴向压力，为保证风扇扇叶有足够的抗拉、抗弯强度，扇叶一般采用铝质、铝合金质或钢质材料制成。然而由于铝质、铝合金质难于承受井下有害气体介质的腐蚀，因而目前在该类通风机上普遍采用钢质扇叶。但是，由于钢质扇叶自重较大，而风扇运行过程中所产生离心力的大小与风扇扇叶的自重成正比，且因叶体大小不等，产生的离心力不等，小型通风机，每片扇叶产生的离心力在8～13吨左右，大型通风风机每片扇叶产生的离心力往往达数十吨。加之风扇扇叶的结构通常是将叶体和扇柄铆接连接，在通风机运行过程中，强大的的离心力和气流流动的压力很容易将扇叶的叶柄拉断，一旦被拉断的扇叶断片落入风扇中，将使一级扇叶和二级扇叶全部被打断，不仅造成设备损失、矿井也随之停产，造成巨大的损失。同时由于扇叶断片与风扇叶相互碰撞中极易产生火花，将导致瓦斯气体的点燃，容易造成恶性爆炸事故。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种结构设计合理，质量轻，抗拉、抗弯强度高，耐磨性好，防静电，运行可靠，使用寿命长的一体型矿用通风机风扇扇叶。

本发明的另一个目的是提供一种用于制作一体型轻质矿用通风机风扇扇叶的制作方法。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：该扇叶是由叶体和金属材料的叶柄模压或浇注成型为一体结构，叶体是由以下重量份的原料配比而成，PC工程塑料或PC复合材料70～80份、增强材料10～20份、增硬耐磨材料8～15份、导电材料2～5份，其中：PC复合材料采用PC/ABS合金材料或PC/ASA合金材料或PC/PET合金材料或PC/PBT合金材料或PC/PP合金材料或PC/PA合金材料或PC/PTFE合金材料，增强材料采用玻璃丝或碳纤维或棉丝，增硬材料采用300目以上的石英砂或金刚砂或滑石粉粉状无机物质，导电材料采用600目以上乙炔黑或碳黑或氧化硅。

所述叶柄上排列布设有至少2个以上通孔，叶柄的两侧排列布设有至少2个以上横向沟槽。

本发明的一体型矿用通风机风扇扇叶是按下述步骤制作：

1)制备叶体料：取PC或PC复合材料，并置入反应釜中加热融化，加热温度200～320℃，然后取增强材料碎切成5～10cm长的增强短切料，再按所述配比将增强短切料、增硬材料耐磨材料、导电材料等添加到溶化后的PC或PC复合材料中，搅拌均匀制成叶体浆料备用；

2)复合成型：

a)真空浇注成型：将叶柄置入模具中，一体加热到100～130℃，并将制备的叶体浆料进行预热，预热温度为100～130℃，保温时间为6h以上，然后将加热后的模具及叶柄置入真空浇注罐腔体内.启动真空机，真空度达到100pa以下，保真空10～30min，利用负压将预热后的叶体浆料吸入到模具腔体内，保真空30～60min，破真空后加压至0.3～0.5Mpa，并保压30～60min，然后将真空浇注成型的叶体浆料随模具自然冷却至常温，脱模后即制成扇叶湿坯；

b)注塑成型：将叶柄置入模具中，一体加热到100～130℃，并将制备的叶体浆料进行预热，预热温度为100～130℃，保温时间为6h以上，然后将加热后的模具及叶柄置入浇注机内.将预热后的叶体浆料通过浇口快速注入到模具腔体中，注入压力为50～80Mpa，在模具腔体注满后，再继续施压5～15Mpa，并保压10～30min，然后将注塑成型的叶体浆料随模具自然冷却至常温，脱模后即制成扇叶湿坯；

3)低温烘干：将真空浇注或注塑成型的扇叶湿坯在100～130℃温度条件下，烘干时间为5～12小时，即为本发明的一体型扇叶。

按照上述方案制成的一体型矿用通风机风扇扇叶，其设计科学、结构合理，制作简单，它通过改进扇叶的材质及其结构，并巧妙地将风扇叶体与叶柄结合成一体型并具有质量轻、结合牢、强度高、运行噪音小、使用寿命长的扇叶。该扇叶能有效地克服传统技术出现的叶柄与叶体之间断裂的缺陷，可靠地保证风扇的正常运行，并能提高抽风效率，大大增强了矿用对旋通风机的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明扇叶的结构示意图；

图2是本发明扇叶叶柄的结构示意图；

图3是图1中A-A的剖视图。

具体实施方式

参看图1、图2、图3，本发明的一体型矿用通风机风扇扇叶一体型矿用通风机风扇扇叶，是由叶柄1和叶体2组成，在本案中，由于叶柄1在运行中需要承受较大的离心力，因此叶柄1材质仍采用钢质结构，为了增强叶柄1与叶体2的结合力，在叶柄1与叶体2连接部位的柄体上排列设置有至少2个以上的通孔3和设置在柄体两侧的横向沟槽4，叶体2采用工程塑料PC或PC复合材料，并与金属制件的叶柄1模压或浇注成型为一体结构。其中：叶体2是由以下重量份的原料配比而成，热塑性工程塑料PC或PC复合材料70～80份、增强材料10～20份、增硬耐磨材料8～15份、导电材料2～5份。叶体2所用原料中的工程塑料PC为聚碳酸酯，所用PC复合材料可选用以下其中任意一种如：PC/ABS合金材料或PC/ASA合金材料或PC/PET合金材料或PC/PBT合金材料或PC/PP合金材料或PC/PA合金材料或PC/PTFE合金材料，其中：ABS是丙烯睛-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、ASA是丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物、PET是聚对苯二甲酸乙二酯、PBT是聚对苯二甲酸丁二醇酯、PP是聚丙烯、PA是聚酰胺、PTFE是聚四乙烯，这些PC复合材料都可以在市场上直接购置。

采用工程塑料PC或PC复合材料，此类材料具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定，并具有良好的耐热性和耐低温性，而且在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性，可在-60～120℃下长期使用。增强材料采用的是玻璃丝或碳纤维或棉丝等丝状物，能够增强扇叶的抗拉和抗弯强度，避免扇叶在运行过程中由离心力和风压造成的损坏，从而大大延长风扇的使用寿命。增硬材料用于增强风扇叶体的耐磨强度，可采用300目以上的石英砂或金刚砂或滑石粉等粉状材料。导电材料采用的是600目以上乙炔黑或碳黑或氧化硅，此类材料均具有较好的导电性能和较高的耐磨强度，能够有效地避免扇叶产生静电，从而保证风扇在含有易燃易爆介质环境中使用安全。

本发明的扇叶是按以下方法制备：

首先取PC或PC复合材料，并置入反应釜中进行加热融化，加热温度控制在200～320℃，再取增强材料碎切成增强短切料，其长度为5～10cm，然后按所述配比将增强短切料、增硬材料耐磨材料、导电材料等添加到溶化后的PC工程塑料或PC复合材料中，并置入反应釜中进行搅拌混合，搅拌均匀制成叶体浆料，再与叶柄1复合成型。在复合成型中，采用两种方式均可，一种是真空浇注成型，先将模具连同置于其中的叶柄1加热到100～130℃，以使模具与浇注的叶体浆料温度一致，避免叶体浆料在浇注凝结过程中各部出现温度梯度而影响产品质量；再将制备的叶体浆料进行预热，预热温度为100～130℃，保温时间为6h以上，以便增强浆料的流动性。然后将模具及叶柄1一体置入真空浇注罐腔体内，启动真空机，使真空度达到100pa以下，保真空10～30min，利用负压将预热后的叶体浆料吸入到模具腔体内，继续保真空30～60min，保证吸入浆料的密实度；破真空后再从吸入口加压至0.3～0.5Mpa，并保压30-60min，以加快叶体2的凝结及其成型密度。然后将真空浇注凝结成型的叶体浆料随模具自然冷却至常温，脱模后即制成扇叶湿坯。另一种方法是注塑成型：将模具连同置于其中的叶柄1加热到100～130℃，并将制备的叶体浆料进行预热，预热温度为100～130℃，保温时间为6h以上，然后将加热后模具及叶柄1置入浇注机内，将预热后的叶体浆料通过浇口快速注入到模具腔体中，注入压力为50～80Mpa，在模具腔体注满后，再继续施压5～15Mpa，并保压10～30min，然后将注塑成型的叶体浆料随模具自然冷却至常温，脱模后即制成扇叶湿坯。最后，将真空浇注或注塑成型的扇叶湿坯在100～130℃温度条件下，烘干时间为5～12小时，使风扇叶体2凝结固化，并消除内应力，避免使用过程中的变形，烘干后即制成本发明的一体型扇叶。

在本发明中，由于叶柄1在运行中需要承受较大的离心力，因此叶柄1材质仍采用高强度的钢质结构。而扇叶叶体2在运行中产生的离心力和扇叶的重量成正比，因此扇叶叶体2的材质选用比重较小的工程塑料如：PC/ABS合金材料或PC/ASA合金材料或PC/PET合金材料或PC/PBT合金材料或PC/PP合金材料或PC/PA合金材料或PC/PTFE合金材料等热缩性和热固性材料作为主材，这些材料具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等特性，同时还具有容易加工和价格低廉等优点，特别适用于规模化工业生产。在叶体2的主料中添加有增强材料和耐磨材料，可以弥补主料的硬度不足，增强扇叶的机械强度和耐磨性能。另外，在叶体2的主料中还添加有乙炔黑或碳黑或氧化硅等导电材料，使扇叶表面电阻系数降到10⁷Ω以下，可有效避免扇叶在运行时产生表面静电，防止井下产生瓦斯等易燃易爆介质的点燃，消除事故隐患。

Claims (3)

1.一种一体型矿用通风机风扇扇叶，它是由叶体和金属材料的叶柄模压或浇注成型为一体结构，其特征在于：叶体是由以下重量份的原料配比而成，PC工程塑料或PC复合材料70～80份、增强材料10～20份、增硬耐磨材料8～15份、导电材料2～5份，其中：PC复合材料采用PC/ABS合金材料或PC/ASA合金材料或PC/PET合金材料或PC/PBT合金材料或PC/PP合金材料或PC/PA合金材料或PC/PTFE合金材料，增强材料采用玻璃丝或碳纤维或棉丝，增硬材料采用300目以上的石英砂或金刚砂或滑石粉粉状无机物质，导电材料采用600目以上乙炔黑或碳黑或氧化硅。

2.根据权利要求1所述的一体型矿用通风机风扇扇叶，其特征在于：所述叶柄上排列布设有至少2个以上通孔，叶柄的两侧排列布设有至少2个以上横向沟槽。

3.一种用于权利要求1所述一体型矿用通风机风扇扇叶的制作方法，其特征在于：该方法是按下述步骤进行：

1)制备叶体料：取PC或PC复合材料，并置入反应釜中加热融化，加热温度200～320℃，然后取增强材料碎切成5～10cm长的增强短切料，再按所述配比将增强短切料、增硬材料耐磨材料、导电材料等添加到溶化后的PC或PC复合材料中，搅拌均匀制成叶体浆料备用；

2)复合成型：

a)真空浇注成型：将叶柄置入模具中，一体加热到100～130℃，并将制备的叶体浆料进行预热，预热温度为100～130℃，保温时间为6h以上，然后将加热后的模具及叶柄置入真空浇注罐腔体内.启动真空机，真空度达到100pa以下，保真空10～30min，利用负压将预热后的叶体浆料吸入到模具腔体内，保真空30～60min，破真空后加压至0.3～0.5Mpa，并保压30～60min，然后将真空浇注成型的叶体浆料随模具自然冷却至常温，脱模后即制成扇叶湿坯；

b)注塑成型：将叶柄置入模具中，一体加热到100～130℃，并将制备的叶体浆料进行预热，预热温度为100～130℃，保温时间为6h以上，然后将加热后的模具及叶柄置入浇注机内.将预热后的叶体浆料通过浇口快速注入到模具腔体中，注入压力为50～80Mpa，在模具腔体注满后，再继续施压5～15Mpa，并保压10～30min，然后将注塑成型的叶体浆料随模具自然冷却至常温，脱模后即制成扇叶湿坯；

3)低温烘干：将真空浇注或注塑成型的扇叶湿坯在100～130℃温度条件下，烘干时间为5～12小时，即为本发明的一体型扇叶。

Images