CN107013488B - 具有优化叶片根部的风扇转子叶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有优化叶片根部的风扇转子叶片。描述了一种从轮毂径向地延伸的风扇转子叶片，所述风扇转子叶片可以包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面和第二表面分别由一组X坐标、Y坐标和Z坐标界定。所述X、Y和Z坐标可以列于表T‑1、T‑2、E‑1和E‑2中的任一者中。所述X、Y和Z坐标还可以按预定因数进行缩放，其中所述X坐标沿切向定向，所述Z坐标沿轴向定向，并且所述Y坐标沿径向定向。

Description

具有优化叶片根部的风扇转子叶片

技术领域

本文所公开的标的涉及风扇转子叶片，并且更明确地说，涉及具有优化叶片根部的风扇转子叶片。

背景技术

用于空气循环机的风扇转子大体上包括绕中央轮毂彼此等距安置的多个风扇转子叶片。空气循环机的风扇转子通常会经历极端温度、旋转力和轴承负荷。随着时间过去，风扇转子叶片由于叶片根部处发生破裂和/或变弱而用坏，叶片是在叶片根部处与中央轮毂连接。将风扇转子叶片构造成具有优化叶片根部可能是有利的，所述优化叶片根部在保持气动性能的同时减少峰值叶片应力并延长疲劳寿命。

发明内容

在一个实施方案中，描述了一种从轮毂径向地延伸的风扇转子叶片。所述风扇转子叶片可以包括第一表面和第二表面，其中所述第一表面和第二表面分别由一组X坐标、Y坐标和Z坐标界定。所述X、Y和Z坐标可以列于表T-1、T-2、E-1和E-2中的任一者中。所述X、Y和Z坐标还可以按预定因数进行缩放，其中X坐标沿切向定向，Z坐标沿轴向定向，并且Y坐标沿径向定向。

附图说明

在本说明书完结时在权利要求书中特别地指出本文所描述的标的并清楚地对所述标的要求权利保护。从以下结合附图进行的详细描述中清楚看出要求权利保护的实施方案的前述和其它特征以及优点，在附图中：

图1是根据一个或多个实施方案的具有绕轮毂安置的多个风扇转子叶片的风扇转子的透视图；

图2是根据一个或多个实施方案的风扇转子的正视图；

图3是根据一个或多个实施方案沿着图2中的3-3截取的风扇转子的截面图；

图4是根据一个或多个实施方案沿着图2中的线4-4截取的风扇转子的截面图；以及

图5是沿着图2中的线3-3截取的风扇转子叶片的截面图，其中为了清楚起见尖端和轮毂轮廓旋转到图中。

所述详细描述参看图式举例来阐释了本文中要求权利保护的实施方案以及其优点和特征。

具体实施方式

图1是多个风扇转子100的透视图。风扇转子100包括至少一个风扇转子叶片104。在一些实施方案中，如图1中所描绘，风扇转子100可以包括绕轮毂102安置并且连接至轮毂102的多个风扇转子叶片104。

风扇转子100可以由多种金属合金制造而成，包括(但不限于)钢、铝、镍、铜等。根据一些实施方案，由钛合金建构风扇转子100可能是有利的，钛合金可以提供重量-强度比、耐热性、耐用性等的最佳组合。根据一些实施方案，转子100和/或风扇转子叶片104可以由AMS4928钛或具有基本上类似特性的合金加工而成。根据其它实施方案，转子100和/或风扇转子叶片104可以经过热处理而达到特定硬度，例如30-39HRC。可以预期到的是，其它材料和热处理可以达成基本上类似的结构和操作特性。本文所描述的实施方案不打算是限制性的。

参看描绘了风扇转子100的正视图的图2以及描绘了风扇转子100的截面图3-3的图3，风扇转子100大体上包括轮毂102，有多个风扇转子叶片104与所述轮毂连接。根据一个或多个实施方案，风扇转子叶片104绕轮毂102等距隔开。每一风扇转子叶片104包括前缘和后缘(例如，如图5中所描绘的前缘502和后缘504)。

风扇转子叶片104的形状可以由(例如)笛卡尔坐标中的一组点界定，该组点界定其边界。现在参看图3，描绘了风扇转子叶片104的截面3-3。风扇转子叶片104从波状表面302延伸，所述波状表面是从风扇转子叶片104的轴向中心(也是轴线A)附近的轴向平行部分304向横向表面(未图示)过渡，所述横向表面在风扇转子叶片104的外周(风扇罩)308处横向于所述轴线。

现在参看图4，风扇转子叶片104大体上包括左表面406和右表面408，这两个表面是波状的以提供气流。左表面406和右表面408的构造是鉴于尺寸参数而改变，所述参数例如是曲度、厚度、扭转、从根部506(如图5中所描绘)至尖端508(如图5中所描绘)的锥度、相对于风扇罩308测得的半径、相对于前缘310测得的半径以及前缘310与后缘312从根部506至尖端508的直线度。

由于对本文所描述的每一风扇转子叶片104的三维表面形状进行恰当的文字说明存在困难，因此将一个非限制性维度实施方案中的坐标列于有关风扇转子叶片104的一个实施方案的表面表格T-1和T-2中以及分别描述风扇转子叶片104的前缘和后缘的表面表格E-1和E-2中。形状的特性可以是各不相同的并且每一形状特性可以按所希望的因数直接放大或缩小以满足不同的要求。

表T-1、T-2、E-1和E-2示于风扇转子叶片104的叶片表面的X、Y和Z的笛卡尔坐标系中。表T-1、T-2、E-1和E-2包括多个坐标，所述坐标可以具有在任何涡轮坐标位置的法向上约等于±0.03英寸(0.76mm)的制造公差。笛卡尔坐标系具有正交相关的X、Y和Z轴，其中Y轴大体上相对于中心A(和轴线A，如图5中所描绘)在径向上延伸并且与基准B(图3)相关。在每一径向位置处的用于确定叶片表面的X和Z坐标值是相对于Y来提供的，其中本文中所公开的表格中的Y坐标值表示等于Y与基准B处的直径的比值的无量纲值。也就是说，表格中的所公开的无量纲值Y被提供为与基准B的比值。应理解，可以另选地或另外地使用各种参照基准。

现有技术提供了在根部(未增厚)处具有连续表面并且在叶片根部处在轮毂与转子叶片(未图示的现有技术)之间具有一般圆角的叶片根部。根据一些实施方案，相较于现有技术，针对气动性能而优化的增厚叶片根部506可以增加高循环风扇转子(例如，风扇转子100)的强度和耐用性。

现在参看图5，描绘了增厚叶片根部506。根据一些实施方案，如表T-1、T-2、E-1和E-2中所体现的，可以对叶片根部506进行构造以通过以提供特定气动特性的方式来增厚所述根部来最大化转子叶片104的基部的强度。根据一些实施方案，增厚叶片根部506可以在保持气动性能的同时减少峰值转子叶片应力并且延长转子100的疲劳寿命。通过如图5中所描绘并且在本文中在表格中指明的增厚叶片根部506的构造来增强转子叶片104的气动性能。

转子风扇叶片104的尖端轮廓在此处是由成对的轴向尺寸H和径向尺寸G在尺寸上进行界定。描述前缘310和后缘312的成对尺寸H和G分别提供于表E-1和E-2中。

通过界定径向上(例如，在相对于基准B的Y方向上)的选定位置处的X和Z坐标值，确定叶片的左和右表面。通过用平滑的连续弧将X值与Z值相连接，界定了在相关联的径向距离Y处的每一外形表面。由此通过将相邻的表面外形相连接而确定径向距离Y之间的各个径向位置处的表面外形。虽然X、Y和Z轴以上述方式取向，但是应了解，X、Y和Z轴可以具有任何取向，条件是所述轴线彼此正交取向并且一个轴线沿着叶片的高度延伸。

表格中的值是以英寸为单位来提供，并且表示无涂层叶片在周围的非操作或非热条件下的实际叶片外形，将在下文描述所述叶片的涂层。虽然仅结合有限数目的实施方案来详细地描述本发明，但是应容易地理解到本发明不限于此类所公开的实施方案。而是，可以修改本发明以并入此前未描述但与本发明的精神和范围相符的任何数目的变型、变更、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但是应理解，本发明的方面可以仅包括所描述实施方案中的一些实施方案。因此，本发明不被看成受限于前文描述，而是仅受限于所附权利要求书的范围。

Claims (6)

1.一种从轮毂径向地延伸的风扇转子叶片，所述风扇转子叶片包括第一表面和第二表面，其中：

所述第一表面和第二表面分别由一组X坐标、Y坐标和Z坐标界定，所述X坐标、Y坐标和Z坐标列于表T-1和表T-2中的任一者中；

所述X坐标、Y坐标、Z坐标是按预定因数进行缩放；以及

所述Z坐标沿轴向定向，所述Y坐标沿径向定向，且所述X坐标沿与轴向和径向两者正交的方向定向，

其中表T-1和表T-2如下：

其中，所述X坐标是X BSC，所述Y坐标等于尺寸Y BSC与基准B处的预定直径的比值的无量纲值，所述Z坐标是Z BSC。

2.如权利要求1所述的风扇转子叶片，其中所述风扇转子叶片包括由如表E-1和表E-2中界定的缩放至预定因数的一组点来界定的尖端轮廓，该组点包括成对的相对于参照面测得的轴向尺寸H和相对于所述轮毂的中心线测得的径向尺寸G Rad与基准B处的预定直径的比值，其中表E-1和表E-2如下：

。

3.如权利要求1所述的风扇转子叶片，其中所述轮毂还包括多个风扇转子叶片，所述多个风扇转子叶片绕所述轮毂的轴线等距隔开。

4.如权利要求1所述的风扇转子叶片，其中所述风扇转子叶片是由钛制造而成。

5.如权利要求2所述的风扇转子叶片，其中通过制造公差来调整表T-1，表T-2，表E-1和表E-2中的每一所述坐标。

6.如权利要求5所述的风扇转子叶片，其中所述制造公差是±0.03英寸。

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