CN112797024B - 一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮及其组装方法，叶轮包括安装轴套、轮毂、轮盘和叶片；轮毂套设在安装轴套中部，轮盘包括第一轮盘和第二轮盘，第一轮盘和第二轮盘分别卡接在安装轴套两侧，且与轮毂连接，叶片卡接在第一轮盘和第二轮盘之间，且与第一轮盘和第二轮盘连接固定；组装时，首先将轮毂卡接在安装轴套中部，并通过螺栓固定，将第一轮盘卡接在安装轴套一侧，并利用螺栓将其与轮毂固定，将叶片与第一轮盘固定后，再将第二轮盘分别与轮毂和叶片固定；本发明叶片结构设计合理，具有较高的组装稳定性和可靠性，适宜大量推广。

Description

一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮及其组装方法

技术领域

本发明涉及风机设备技术领域，具体涉及一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮及其组装方法。

背景技术

轴流风机用途非常广泛，如电风扇，空调外机风扇就是轴流方式运行风机。之所以称为"轴流式"，是因为气体平行于风机轴流动。轴流式风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合。轴流式风机固定位置并使空气移动。轴流风机主要由风机叶轮和机壳组成，结构简单但是数据要求非常高。轴流风机的性能如何与风机叶轮的性能密切相关。风机叶轮一般是由一组叶片、叶片轮盘、轮毂、辐盘等部件组成，其核心组件是叶片和叶片轮盘，

现有轴流风机叶轮一般为一体式，一种是一体焊接成型，一种是一体铸造成型，由于这两种成型方式叶片与轮毂都是固定连接的，这就意味着当某一个叶片发生断裂损坏时，将会导致整个叶轮的报废，增加了使用方的生产成本；同时一体式的风机叶轮在运输和存储过程中也极为不便，不仅浪费较多的存储空间，而且容易使叶片在受重压的情况下变形或断裂。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种便于维护、稳定性高的模块化分体组装的轴流式风机叶轮及其组装方法。

本发明的技术方案为：一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮，包括安装轴套、轮毂、轮盘和叶片；安装轴套内部轴向设置有键槽，外壁上设置有第一限位槽和第二限位槽，第一限位槽设置有两组，每组设置有3-5个，且环形分布在安装轴套两端，第二限位槽的数量与第一限位槽对应一致，且位于两组第一限位槽之间；

轮毂由3-5个轮瓣拼接而成，各个轮瓣的内侧均设置有第一安装弧板，各个轮瓣分别通过第一安装弧板与各个第二限位槽安装固定；

轮盘包括第一轮盘和第二轮盘，第一轮盘和第二轮盘结构相同，且均由3-5个分盘拼接而成，各个分盘内侧均设置有插接块，各个分盘分别通过插接块与各个第一限位槽活动卡接，分别通过螺栓与各个轮瓣连接固定，各个分盘拼接处均设置有加固槽，相邻两个分盘之间的加固槽上均通过螺栓连接有加固板，各个分盘相对的一侧均设置有第一限位块和第二限位块，第一限位块位于分盘边缘处，第二限位块位于第一限位块的内侧，第一限位块上设置有插孔，两个第二限位块相靠近的一侧分别设置有缺口；

叶片为弧形板，叶片设置有7-15个，7-15个叶片均匀分布在第一轮盘和第二轮盘之间，各个叶片底部均设置有第二安装弧板，各个叶片分别通过第二安装弧板与第一限位块安装固定，第二安装弧板的内侧设置有限位板，限位板相对的两个侧面上分别设置有限位柱，限位板底端设置有卡块，限位板插入第一限位块和第二限位块之间缝隙后，限位柱能够与插孔活动插接，卡块能够与第二限位块上的缺口活动卡接。

进一步的，分盘两侧分别设置有定位槽和定位柱，相邻两个分盘上的定位槽和定位柱相互卡接，通过设置定位槽和定位柱，使得各个分盘拼接完成后拼接处的抗剪切能力得到增强，避免轮盘转动过程中，各个分盘之间形成位置变化而影响整个叶轮的运行稳定性。

进一步的，叶片上表面均匀分布多个加强筋，通过加强筋能够提高叶片运行过程中的抗弯折性能，提高叶片的空气动力性能，同时也提高叶轮的工作效率。

进一步的，叶片靠近第二安装弧板的一端两侧分别通过螺栓连接有加强板，加强板与第二安装弧板之间焊接固定，由于叶片运行过程中，叶片根部与轮盘连接处受力较大，通过设置加强板能够有效避免叶片转动过程中折断现象的发生，提高叶轮运行的稳定性和安全性，延长叶轮的使用寿命。

进一步的，第一轮盘和第二轮盘分别与两组第一限位槽卡接后，分别与轮毂抵接，且第一轮盘和第二轮盘上的第二限位块相互抵接，此设计能够有效提高第一轮盘和第二轮盘与轮毂连接后的整体性，避免第一轮盘、第二轮盘与轮毂形成空鼓而影响叶轮的运行效率，同时也能够减小叶轮的动平衡量。

进一步的，叶片顶端与轮盘最外侧的距离大于轮盘的半径，此设计能够保证叶片具有最大送风量的同时具有最佳的刚性强度。

进一步的，相邻两个分盘拼接处无缝隙，分盘上插接块的高度不大于第一限位槽的深度，此设计能够有效降低叶轮运行过程中的轴流风噪。

进一步的，各个螺栓的紧固方向均与叶轮的运行方向相反，保证螺栓与叶轮之间始终处于紧固状态，避免叶轮运行过程中螺栓松动脱落，提高叶轮的组装可靠性。

进一步的，各个分盘上均设置有弧形包套，当插接块与第一限位槽卡接后，弧形包套紧贴安装轴套的外壁，并通过螺栓与安装轴套连接固定，通过设置包套能够降低安装轴套瞬间启动过程中，轮盘与安装轴套的同步性，避免轮盘在安装轴套启动瞬间发生打滑现象。

一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮的组装方法，包括以下步骤：

S1、将各个轮瓣分别通过第一安装弧板活动卡接在安装轴套的第二限位槽内，并通过螺栓将第一安装弧板和安装轴套进行固定，完成轮毂与安装轴套的组装；

S2、将第一轮盘对应的各个分盘分别通过插接块活动插接在其中一组第一限位槽内，并使相邻两个分盘上的定位槽和定位柱相互卡接，各个分盘上的弧形包套分别紧贴安装轴套，并通过螺栓与安装轴套进行固定，拼接完成后的第一轮盘与轮毂之间通过螺栓进行固定，最后在相邻两个分盘之间的加固槽内置入加固板，并通过螺栓将加固板与分盘进行固定，完成第一轮盘与轮毂、安装轴套的组装；

S3、将各个叶片分别通过螺栓与加强板进行固定，将卡块与第二限位块上的缺口卡接，此时与第一轮盘对应的第一限位块上的插孔与限位板一侧的限位柱插接固定，最后通过螺栓将第二安装弧板与第一轮盘进行固定，完成叶片与第一轮盘的组装；

S4、重复步骤S2，进行第二轮盘的组装，第二轮盘完成后，与第二轮盘对应的第一限位块上的插孔与限位板另一侧的限位柱插接固定，最后通过螺栓将第二安装弧板与第一轮盘进行固定，完成整个叶轮的组装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的叶轮结构设计合理，分体式的叶轮结构，在保证风机气动性能的前提下具有较高的运行稳定性和可靠性，极大的提高了风机运行效率，降低了风机的能耗；同时，由于本发明的叶轮为分体式机构，当叶轮中某一个部件发生损坏时，只需要对其进行更换维修即可，降低了叶轮的维修成本，进而降低了企业的生产成本；本发明的叶片在使用前，能够分解存储和运输，送达使用场地后再进行组织，不仅能够降低运输难度，避免运输过程中风机叶片挤压损坏，同时节省了存储空间，降低运输成本；本发明的叶轮部件能够进行单独铸造，降低了模具制造难度，提高了叶轮部件的加工的成品率。

附图说明

图1是本发明的纵剖图；

图2是本发明图1中A处的放大示意图；

图3是本发明的左视图；

图4是本发明的安装轴套的结构示意图；

图5是本发明的轮瓣与安装轴套的连接示意图；

图6是本发明的分盘的结构示意图；

图7是本发明的轮毂、轮盘分别和安装轴套组装后的结构示意图；

图8是本发明的限位板与分盘的连接示意图；

图9是本发明的叶片的结构示意图；

其中，1-安装轴套、10-键槽、11-第一限位槽、12-第二限位槽、2-轮毂、20-轮瓣、21-第一安装弧板、3-轮盘、30-第一轮盘、31-第二轮盘、300-分盘、3001-定位槽、3002-定位柱、3003-弧形包套、301-插接块、302-加固槽、303-加固板、304-第一限位块、3040-插孔、305-第二限位块、3050-缺口、4-叶片、40-第二安装弧板、41-限位板、42-限位柱、43-卡块、44-加强筋、45-加强板。

具体实施方式

实施例：如图1、4所示的一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮，包括安装轴套1、轮毂2、轮盘3和叶片4；安装轴套1内部轴向设置有键槽10，外壁上设置有第一限位槽11和第二限位槽12，第一限位槽11设置有两组，每组设置有3个，且环形分布在安装轴套1两端，第二限位槽12的数量与第一限位槽11对应一致，且位于两组第一限位槽11之间；

如图2、5所示，轮毂2由3个轮瓣20拼接而成，各个轮瓣20的内侧均设置有第一安装弧板21，各个轮瓣20分别通过第一安装弧板21与各个第二限位槽12安装固定；

如图2、3、6、7、8所示、轮盘3包括第一轮盘30和第二轮盘31，第一轮盘30和第二轮盘31结构相同，且均由3个分盘300拼接而成，各个分盘300内侧均设置有插接块301，各个分盘300分别通过插接块301与各个第一限位槽11活动卡接，分别通过螺栓与各个轮瓣20连接固定，各个分盘300拼接处均设置有加固槽302，相邻两个分盘300之间的加固槽302上均通过螺栓连接有加固板303，各个分盘300相对的一侧均设置有第一限位块304和第二限位块305，第一限位块304位于分盘300边缘处，第二限位块305位于第一限位块304的内侧，第一限位块304上设置有插孔3040，两个第二限位块305相靠近的一侧分别设置有缺口3050；分盘300两侧分别设置有定位槽3001和定位柱3002，相邻两个分盘300上的定位槽3001和定位柱3002相互卡接，通过设置定位槽3001和定位柱3002，使得各个分盘300拼接完成后拼接处的抗剪切能力得到增强，避免轮盘3转动过程中，各个分盘300之间形成位置变化而影响整个叶轮的运行稳定性；第一轮盘30和第二轮盘31分别与两组第一限位槽11卡接后，分别与轮毂2抵接，且第一轮盘30和第二轮盘31上的第二限位块305相互抵接，此设计能够有效提高第一轮盘30和第二轮盘31与轮毂2连接后的整体性，避免第一轮盘30、第二轮盘31与轮毂2形成空鼓而影响叶轮的运行效率，同时也能够减小叶轮的动平衡量；相邻两个分盘300拼接处无缝隙，分盘300上插接块301的高度不大于第一限位槽11的深度，此设计能够有效降低叶轮运行过程中的轴流风噪；各个分盘300上均设置有弧形包套3002，当插接块301与第一限位槽11卡接后，弧形包套3002紧贴安装轴套1的外壁，并通过螺栓与安装轴套1连接固定，通过设置包套3002能够降低安装轴套1瞬间启动过程中，轮盘3与安装轴套1的同步性，避免轮盘3在安装轴套1启动瞬间发生打滑现象；

如图3、9所示，叶片4为弧形板，叶片4设置有9个，9个叶片均匀分布在第一轮盘30和第二轮盘31之间，各个叶片4底部均设置有第二安装弧板40，各个叶片4分别通过第二安装弧板40与第一限位块304安装固定，第二安装弧板40的内侧设置有限位板41，限位板41相对的两个侧面上分别设置有限位柱42，限位板41底端设置有卡块43，限位板41插入第一限位块304和第二限位块305之间缝隙后，限位柱42能够与插孔3040活动插接，卡块43能够与第二限位块305上的缺口3050活动卡接，叶片4上表面均匀分布多个加强筋44，通过加强筋44能够提高叶片4运行过程中的抗弯折性能，提高叶片4的空气动力性能，同时也提高叶轮的工作效率；叶片4靠近第二安装弧板40的一端两侧分别通过螺栓连接有加强板45，加强板45与第二安装弧板40之间焊接固定，由于叶片4运行过程中，叶片4根部与轮盘3连接处受力较大，通过设置加强板45能够有效避免叶片4转动过程中折断现象的发生，提高叶轮运行的稳定性和安全性，延长叶轮的使用寿命；叶片4顶端与轮盘3最外侧的距离大于轮盘3的半径，此设计能够保证叶片具有最大送风量的同时具有最佳的刚性强度；各个螺栓的紧固方向均与叶轮的运行方向相反，保证螺栓与叶轮之间始终处于紧固状态，避免叶轮运行过程中螺栓松动脱落，提高叶轮的组装可靠性。

一种适用于上述实施例的模块化分体组装的轴流式风机叶轮的组装方法，包括以下步骤：

S1、将各个轮瓣20分别通过第一安装弧板21活动卡接在安装轴套1的第二限位槽12内，并通过螺栓将第一安装弧板21和安装轴套1进行固定，完成轮毂2与安装轴套1的组装；

S2、将第一轮盘30对应的各个分盘300分别通过插接块301活动插接在其中一组第一限位槽11内，并使相邻两个分盘300上的定位槽3001和定位柱3002相互卡接，各个分盘300上的弧形包套3003分别紧贴安装轴套1，并通过螺栓与安装轴套1进行固定，拼接完成后的第一轮盘30与轮毂2之间通过螺栓进行固定，最后在相邻两个分盘300之间的加固槽302内置入加固板303，并通过螺栓将加固板303与分盘300进行固定，完成第一轮盘30与轮毂2、安装轴套1的组装；

S3、将各个叶片4分别通过螺栓与加强板45进行固定，将卡块43与第二限位块305上的缺口3050卡接，此时与第一轮盘30对应的第一限位块304上的插孔3040与限位板41一侧的限位柱42插接固定，最后通过螺栓将第二安装弧板40与第一轮盘30进行固定，完成叶片4与第一轮盘30的组装；

S4、重复步骤S2，进行第二轮盘31的组装，第二轮盘31完成后，与第二轮盘31对应的第一限位块304上的插孔3040与限位板41另一侧的限位柱42插接固定，最后通过螺栓将第二安装弧板40与第一轮盘31进行固定，完成整个叶轮的组装。

试验例：对上述实施例的叶轮进行相关性能测试，对比例采用现有技术中的一体式轴流风机叶轮，相同测试条件下，测试结果如表1所示：

表1上述实施例和对比例的轴流风机叶轮相关性能测试结果；

	噪声值/dB(A)	最大压升/kPa	最高能效等级
				实施例	46dB(A)	39.7	35
对比例	61dB(A)	22.3	27

通过表1数据可知，本发明的轴流风机叶轮在运行过程中，具有较高的稳定性，抑制了噪声的产生；同时由于本发明的叶轮结构强度较高，因此具有较高的最大压升；合理的叶轮结构能够提高整体风机的最高能效等级。

Claims (2)

1.一种模块化分体组装的轴流式风机叶轮，其特征在于，包括安装轴套(1)、轮毂(2)、轮盘(3)和叶片(4)；所述安装轴套(1)内部轴向设置有键槽(10)，外壁上设置有第一限位槽(11)和第二限位槽(12)，所述第一限位槽(11)设置有两组，每组设置有3-5个，且环形分布在安装轴套(1)两端，所述第二限位槽(12)的数量与第一限位槽(11)对应一致，且位于两组第一限位槽(11)之间；

所述轮毂(2)由3-5个轮瓣(20)拼接而成，各个所述轮瓣(20)的内侧均设置有第一安装弧板(21)，各个轮瓣(20)分别通过所述第一安装弧板(21)与各个第二限位槽(12)安装固定；

所述轮盘(3)包括第一轮盘(30)和第二轮盘(31)，所述第一轮盘(30)和第二轮盘(31)结构相同，且均由3-5个分盘(300)拼接而成，各个分盘(300)内侧均设置有插接块(301)，各个分盘(300)分别通过所述插接块(301)与各个第一限位槽(11)活动卡接，分别通过螺栓与各个轮瓣(20)连接固定，各个分盘(300)拼接处均设置有加固槽(302)，相邻两个分盘(300)之间的加固槽(302)上均通过螺栓连接有加固板(303)，各个分盘(300)相对的一侧均设置有第一限位块(304)和第二限位块(305)，所述第一限位块(304)位于分盘(300)边缘处，所述第二限位块(305)位于第一限位块(304)的内侧，第一限位块(304)上设置有插孔(3040)，两个第二限位块(305)相靠近的一侧分别设置有缺口(3050)；

所述叶片(4)为弧形板，叶片(4)设置有7-15个，7-15个叶片均匀分布在第一轮盘(30)和第二轮盘(31)之间，各个叶片(4)底部均设置有第二安装弧板(40)，各个叶片(4)分别通过所述第二安装弧板(40)与第一限位块(304)安装固定，第二安装弧板(40)的内侧设置有限位板(41)，所述限位板(41)相对的两个侧面上分别设置有限位柱(42)，限位板(41)底端设置有卡块(43)，限位板(41)插入第一限位块(304)和第二限位块(305)之间缝隙后，所述限位柱(42)能够与插孔(3040)活动插接，所述卡块(43)能够与第二限位块(305)上的缺口(3050)活动卡接；

所述分盘(300)两侧分别设置有定位槽(3001)和定位柱(3002)，相邻两个分盘(300)上的定位槽(3001)和定位柱(3002)相互卡接；

所述叶片(4)上表面均匀分布多个加强筋(44)；

所述叶片(4)靠近第二安装弧板(40)的一端两侧分别通过螺栓连接有加强板(45)，所述加强板(45)与第二安装弧板(40)之间焊接固定；

所述第一轮盘(30)和第二轮盘(31)分别与两组第一限位槽(11)卡接后，分别与轮毂(2)抵接，且第一轮盘(30)和第二轮盘(31)上的第二限位块(305)相互抵接；

所述叶片(4)顶端与轮盘(3)最外侧的距离大于轮盘(3)的半径；

所述相邻两个分盘(300)拼接处无缝隙，分盘(300)上插接块(301)的高度不大于第一限位槽(11)的深度；

各个分盘(300)上均设置有弧形包套(3003)，当插接块(301)与第一限位槽(11)卡接后，所述弧形包套(3003)紧贴安装轴套(1)的外壁，并通过螺栓与安装轴套(1)连接固定。

2.适用于权利要求1的模块化分体组装的轴流式风机叶轮的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将各个轮瓣(20)分别通过第一安装弧板(21)活动卡接在安装轴套(1)的第二限位槽(12)内，并通过螺栓将第一安装弧板(21)和安装轴套(1)进行固定，完成轮毂(2)与安装轴套(1)的组装；

S2、将第一轮盘(30)对应的各个分盘(300)分别通过插接块(301)活动插接在其中一组第一限位槽(11)内，并使相邻两个分盘(300)上的定位槽(3001)和定位柱(3002)相互卡接，各个分盘(300)上的弧形包套(3003)分别紧贴安装轴套(1)，并通过螺栓与安装轴套(1)进行固定，拼接完成后的第一轮盘(30)与轮毂(2)之间通过螺栓进行固定，最后在相邻两个分盘(300)之间的加固槽(302)内置入加固板(303)，并通过螺栓将加固板(303)与分盘(300)进行固定，完成第一轮盘(30)与轮毂(2)、安装轴套(1)的组装；

S3、将各个叶片(4)分别通过螺栓与加强板(45)进行固定，将卡块(43)与第二限位块(305)上的缺口(3050)卡接，此时与第一轮盘(30)对应的第一限位块(304)上的插孔(3040)与限位板(41)一侧的限位柱(42)插接固定，最后通过螺栓将第二安装弧板(40)与第一轮盘(30)进行固定，完成叶片(4)与第一轮盘(30)的组装；

S4、重复步骤S2，进行第二轮盘(31)的组装，第二轮盘(31)完成后，与第二轮盘(31)对应的第一限位块(304)上的插孔(3040)与限位板(41)另一侧的限位柱(42)插接固定，最后通过螺栓将第二安装弧板(40)与第二轮盘(31)进行固定，完成整个叶轮的组装。

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