CN102410253B - 采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，所述叶片采用圆弧线构成，且是用同一个曲率半径构成，叶片前缘和后缘均可进行切割，叶片截切前和截切后在各半径处的弦长l与曲率半径R的比值在L/R=0.5～0.8范围内。本发明是采用挤拉工艺成型的等厚度弧型叶片，通过不同的截切方式，能满足各种变环量设计叶片的气动性能要求，由于叶片前缘亦可切割，结合中线的不同组织，能方便地制造前掠型外宽内窄、外窄内宽及内外等宽高效叶型，均具有成本低、耗材少、实现一模多用，克服了当前机翼型前缘不能切割的弊端。

Description

采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型

技术领域

本发明涉及一种轴流风机叶型，具体涉及一种采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，属流体工程领域。

背景技术

目前已有不少风机生产单位，生产挤拉截工艺成型的风机叶片，前端为机翼型后端为薄板型二者结合为一体,再通过叶片后缘的切割，使能满足不同性能、不同直径风机气动性能的要求，且经实践验证，具有气动性能好的特点，已被众多冷却塔厂配套使用。至今为止是大型冷却塔的理想配套风机、已被众多企业确认。但对容量偏小的中小型冷却塔（200m³/h容量以下塔）采用上述方法制造的叶片，制造成本会比原先采用的薄板型风机要高，尤其在冷却塔市场竞争激烈的前题下，要求研究开发工艺简便、性能良好、质量稳定、价格便宜，且其比电耗限值能满足GB/T7190冷却塔标准要求的新风机。

本专利申请人2009年申请的发明专利，名称为：组合翼型的轴流风机叶片，申请号为:200910195789.X，公开号为：101666329，该专利提供一种“轴流风机叶片翼型由机翼型前段和薄板型后缘构成。所述的薄板型后缘可供切割，叶片按变环量规则设计，通过精确截切薄板型后缘，从而可改变叶片在各半径处的弦长、叶角和升力系数值。叶片各截面上的升力系数值的确定按独特规则处理，外径处取大值，内径处取小值，实现在有限的后缘长度内最大限度满足气动性能要求。上述发明叶片的结构特征使得采用同一模具生产的叶片胚料，可制作不同直径、不同气动性能的轴流风机。”该专利技术能够实现一定的效果，但是不能制作外宽内窄的前掠状新叶型，也不能弥补现有挤拉截工艺成型的机翼型前端不能切割的弊病。

中小型冷却塔风机，由本发明人设计的是采用薄板型叶片，在国内最早由浙江上虞风机厂生产，其气动性能是能满足冷却塔使用要求，具有风量大、与塔匹配、效率在80%以上，曾配套出口泰国泰美伦纺织厂冷却塔、获国家质量金奖的BLSS-100型冷却塔和获国家质量银奖的LTF系列冷却塔风机。上述风机叶片的叶型，每个规格冷却塔都是单独设计，逐一制模，在每一个计算半径处都需要制造一个曲率半径不同、弦长不等、叶角不同的样板，由于模具耗材多和制造费用相对偏高，且要求叶片生产厂技术水平高，难以实现低成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，在原有专利的基础上，制作成本低、能实现一模多用、能制作外窄内宽的常用叶片，亦能制作外宽内窄的前掠状新叶型，并能弥补现有挤拉截工艺成型的机翼型前缘不能切割的弊病。

为实现这一目的，本发明设计的采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，叶片采用同一个圆弧线构成，叶片前缘和后缘均可组织切割，模具制作成本低，亦能实现一模多用，大幅度减少风机叶型样板，再通过改变叶片角度、叶片数、转速和弦长，使能供多种型号规格冷却塔配套使用，以利提高推广力度。本发明叶片也可以截制出前掠状叶型。

本发明的具体结构为：薄板型轴流风机叶片叶型采用圆弧线构成，且是用同一个曲率半径构成，叶片前缘和后缘均可进行切割，叶片截切前和截切后在各半径处的弦长l与曲率半径R的比值在L/R=0.5～0.8范围内。

本发明中，在叶片外径处前缘切割量可以是最少，而在叶片外径处后缘切割量为最多，叶片在各半径处随着半径的逐渐减少，前缘切割量是渐增，而后缘切割量渐减，从而构成叶片角度外径处小，内径处大，与气动设计要求相一致。在气动设计时，升力系数取值规律的特定性（外径处取大值，内径处取小值）和前掠形状的确定，可制成低噪声风机叶片，叶片呈外宽内窄前掠状。

为了确保风机的气动效率，叶片在各计算半径截切前后各半径处的弦长l与叶片叶型圆弧半径R的比值在l/R=0.5～0.8范围内选择，在此范围内组织的叶型，可取得高效性能。

由于不同生产厂生产的相同容量的冷却塔其结构尺寸并不完全一致，风机转速亦会有一定差异，为此，按常用的性能参数进行设计开模，对不同结构尺寸和转速的风机可通过校核计算，只需适当调整弦长的截切量和改变截切部分相对位置，从而可实现改变叶角值，使均能满足使用要求。

本发明叶片中点连线可采用不同中线形状和倾斜角度，按变环量规则设计（如200910195789.X所述方案），可制成外窄内宽等环量设计、内外等宽变环量、或外宽内窄变环量设计的叶片，从而满足不同气动性能参数和不同声学性能的要求。

与现有技术相比，本发明是采用挤拉工艺成型的等厚度弧型叶片，通过不同的截切方式，能满足各种变环量设计叶片的气动性能要求，由于叶片前缘亦可切割，结合叶片中线的不同组织，能方便地制造前掠型外宽内窄、外窄内宽及内外等宽高效叶型，均具有成本低、耗材少、实现一模多用，克服了当前机翼型前缘不能切割的弊端。

附图说明

图1为本发明实施例中挤拉成型后的薄板型轴流风机叶片叶型胚料示意图。

图2为本发明实施例中经截切后的叶片示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明如下，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1为挤拉成型后的薄板型轴流风机叶片叶型胚料。

该胚料ABCD由圆弧半径为R构成，弧形板左右二条平行边AD和BC，其间的直线距离为弦长l，AD为弧形板在叶片长度方向上的长度L，可按拟制作的叶片内外直径确定其长度截得。

图2为经截切后的叶片图，图中ABCD为截切前的胚料。

本发明的一个实施例，如图中所示，A’B’C’D’为截成外宽内窄前掠状叶片的外形轮廓图，从图看叶片外径R₂处的弦长为l_A’B’；叶片内径R1处的弦长为l_C’D’；因为L_a"B’＞l_C’D’即叶片呈外宽内窄状。

叶片前缘切成A”E”D”，当叶片绕O点旋转时其转向为顺时针方向时，叶片呈前掠状。叶片后缘切割成B”F’C’。

本发明的另一个实施例，如图2中所示，当截成A”B”C”D”时，外径R₂处弦长为l_A”B”，内径R₁处弦长为l_C”D”，因为l_A”B”＜l_C”D”，构成外窄内宽状叶片，相当于按等环量设计叶片，该叶片前缘切割成A”E”C”，后缘切割成B”F”C”。

叶片在不同半径处的截切量和截切位置都按气动计算求得的弦长值和叶角值为依据而确定的。

上述实施例中的叶片截切后任一截面上的l/R值都处在0.5～0.8之间，这样可获得高效率的叶型，经样机测试验证，按l/R=0.5～0.8间制成的

风机，其全压效率达83.6%，若l/R值超越上述范围会导致效率的下降。

上述实施例的叶片采用曲率半径为R的弧形模具挤拉成等厚度薄板状胚料，经CFD计算和物理模型试验验证，弧形模具圆弧左右两端点，AB或CD的直线长度l与圆弧半径R的比值。选用一个优化值，其值在0.5～0.8间选取，挤拉模圆弧曲率半径R与经截切后的叶片在各半径处都有相应的弦长l值，各半径处的R值沿叶片长度方向是处处相同的，但截切前及截切后，不管切多切少，其l值是变化的。

弧型叶片模具l/R=0.5～0.8，前后缘二者都可进行截切，使截切前和截切后各半径处的弦长如l_A’B’、l_C’D’、l_A”B”、l_C”D”……用li表示，li值与R的比值保持在0.5～0.8范围内，按此范围组织的叶型，都能制作按等环量和不同变环量设计的高效叶型。

综上，本发明用同一模具生产的胚料可供多种直径、不同性能参数的风机使用。考虑模具制造成本及节材，叶片截切量不宜过多，每一种叶片胚料供4～5档直径风机使用，都能满足需求。如

风机研制一个共用模具，它是一种需求量甚大的冷却塔风机，亦是组合型冷却塔单元塔的常用规格。为了确保风机的气动效率，叶片在各计算半径截切前后叶片弦长l与叶片叶型圆弧半径R的比值在l/R=0.5～0.8范围内选择，在此范围内组织的叶型，可取得高效性能。

由于不同生产厂生产的相同容量的冷却塔其结构尺寸并不完全一致，风机转速亦会有一定差异，为此，按常用的性能参数进行设计开模，对不同结构尺寸和转速的风机可通过校核计算，只需适当调整弦长的截切量和改变截切部分相对位置，从而可实现改变叶角值，使均能满足使用要求。

由以上可以看出，本发明通过不同的截切方式，能满足按各种变环量设计叶片的气动性能要求，由于前缘亦可切割，并结合叶片中点的不同组合，能方便地制造前掠型外宽内窄、外窄内宽或内外等宽叶型，适用于制造不同气动性能和声学性能的叶片，均具有成本低、耗材少、实现一模多用，克服了当前众多挤拉成型叶片机翼型前缘不能切割的弊端。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，其特征在于：所述叶片采用圆弧线构成，且是用同一个曲率半径构成，叶片前缘和后缘均可进行切割，叶片截切前和截切后在各半径处的弦长L与曲率半径R的比值在L/R=0.5～0.8范围内。 

2.根据权利要求1所述的采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，其特征在于：所述叶片为前掠型外宽内窄、外窄内宽或内外等宽叶型。 

3.根据权利要求1所述的采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，其特征在于：所述叶片中点连线采用不同中线形状和倾斜角度，按不同变环量设计形成外窄内宽等环量设计、内外等宽变环量、或外宽内窄变环量设计的叶片。 

4.根据权利要求1-3任一项所述的采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，其特征在于：所述叶片外径处前缘切割量是最少，而在叶片外径处后缘切割量为最多，叶片在各半径处随着半径的逐渐减少，前缘切割量是渐增，而后缘切割量渐减，从而构成叶片角度外径处小，内径处大，与气动设计要求相一致。 

5.根据权利要求4所述的采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，其特征在于：所述叶片，在气动设计时按照升力系数取值规律的不同和叶片中点连线形状的不同，制成低噪声风机叶片，叶片呈外宽内窄前掠状。 

6.根据权利要求1-3任一项所述的采用挤拉截工艺成型的薄板型轴流风机叶片叶型，其特征在于：所述叶片的叶角值通过调整弦长的截切量和改变截切部分相对位置实现。 

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