CN1334767A - 用于制造具有毂盘和从该毂盘上伸出的多个螺旋叶片的风扇的铸模 - Google Patents

Abstract

一种用于制造具有毂盘和多个从该毂盘上伸出的螺旋叶片的风扇的铸模,该铸模的叶片模腔形成这样:(a)从将在铸模中形成的风扇的旋转轴线开始穿过叶片型腔而从叶根延伸到叶尖的任意假想线与旋转轴线相交,该相交角与其它以同样方式延伸的假想线的相交角相同;(b)所有的假想线都是同样的曲线,或者全部是直线;以及(c)任意所述假想线都能完全被任意其它的所述假想线代替。

Description

用于制造具有毂盘和从该毂盘上伸出 的多个螺旋叶片的风扇的铸模

发明领域

本发明涉及能够很容易地制造具有毂盘和从该毂盘上伸出的多个螺旋叶片的风扇的铸模。该铸模可以是两箱铸模，并能形成可以有多个交叠叶片的风扇。这样，风扇能够很容易地由任意合适的模制材料模制，例如由塑料或金属。

背景技术

普通的轴流式风扇相对容易模制。它可以采用两箱铸模，该铸模的各个部件可以直接从其相配的部件上移开，以便取出新制成的风扇。该风扇的直径范围为20mm至500mm。例如，用于冷却计算机芯片的小冷却风扇可以和大直径的风扇一样以相同方式制成。

从平面图上看具有彼此交叠的叶片的风扇并不容易用如上所述的两箱铸模来模制。也就是，不能通过将两铸模部件简单地旋转而将铸模部件与风扇叶片分离。还可以发现，具有螺旋叶片的风扇不能以用于普通轴流式风扇的方式模制。

还已知可模制具有更复杂的叶片形状和剖面的风扇。这些铸模不能简单地通过将两部件彼此拉开而打开。而是，该铸模需要进行机械旋转，以迫使这两部件彼此轴向分开。这种类型的铸模结构允许制成具有很小的叶片交叠度的风扇，但是，该方法不适用于叶片交叠程度高的风扇。具有交叠叶片的风扇的优点是能够供给更大容积和/或更高压力的空气，这些风扇尤其适用于冷却计算机芯片和其它需要较高空气容积流量的用途。

还公知可在铸模必须通过旋转分离的情况下使用两箱铸模制造多种塑料品。例如，当模制塑料帽或塑料瓶时，两半铸模不能通过将它们简单拉开而分离，而是需要另外的机械装置来使铸模旋转，同时将该铸模拉开。这需要另外有相当复杂的动力部件，它的优点是，该铸模系统的铸模部件能通过旋转而分离，但是它不需要另外的外部机械装置来使物品旋转以从铸模中取出。

发明目的

本发明的目的是提供一种能用于制造具有毂盘和从该毂盘上伸出的多个螺旋叶片的风扇的铸模，该铸模克服了前述缺点，或者为公众提供了一种有用的或经济的选择。

一方面，本发明涉及一种用于制造具有毂盘和从该毂盘上伸出的多个螺旋叶片的风扇的铸模，该铸模的叶片模腔形成这样：

(a)从将在铸模中形成的风扇的旋转轴线开始穿过叶片型腔而从叶根延伸到叶尖的任意假想线与旋转轴线相交，该相交角与其它以同样方式延伸的假想线的相交角相同；

(b)所有的假想线都是同样的曲线，或者全部是直线；以及

(c)任意所述假想线都能被任意其它的所述假想线精确地代替。

一方面，该假想线都相同并是直线，从而使得模制的风扇的叶片以螺旋方式绕该毂盘延伸，但是叶片自身在叶根和叶尖之间是线性的。

另一方面，该假想线都相同并是曲线，这时，该模具能制造这样的风扇，该风扇的叶片以螺旋方式绕该毂盘延伸，但是叶片在叶根和叶尖之间是曲线形，该曲线既可以是简单的曲线，也可以是复杂的曲线。

另一方面，叶片型腔彼此交叠，这样，形成的风扇具有交叠的叶片。通过具有以上述方式形成的型腔，具有交叠叶片的风扇能够利用两箱铸模由可凝固的可模制材料(例如塑料)批量制造。

优选是，该铸模具有毂盘型腔，该毂盘型腔的一部分是球形或锥形。例如，该毂盘型腔的第一部分可基本呈圆柱形，第二部分是球形或圆锥形或其它渐细的形状，且叶片型腔是这样，即，单个形成的叶片能在该圆柱形部分和球形或圆锥形部分上延伸，同时还允许该风扇能通过简单的两箱铸模而注塑模制或以其它方式模制。以前，具有在球形或圆锥形毂盘部分上延伸的交叠叶片的风扇不可能或很难利用两箱铸模批量生产。

铸模中的叶片型腔形成这样，即，在形成的叶尖边缘上的任意点都与任意其它点一样，离风扇的旋转轴线距离相同。

该铸模可以是两箱铸模，其中，该两部件接合在一起以确定上述模腔的至少一部分。通过如上所述的模腔，现在可以只是将两铸模部件彼此拉开，而不需要任何单独的外部机械旋转装置。在该铸模中新形成的风扇可以有施加压力的表面，以便在将两部件彼此拉开时能使其中一个铸模部件自动旋转(也可以是两个铸模部件都旋转)。这由于上述模腔的特定结构而成为可能。一个或两个铸模部件能自由旋转，这在将铸模部件彼此拉开时能允许该铸模部件自动转动。

附图的简要说明

下面将参考附图介绍本发明的实施例，附图中：

图1是具有安装在毂盘上的交叠叶片的风扇的平面图，该毂盘有一半圆形的前部和一基本为柱形的后部。

图2所示为仅装有两个叶片的风扇毂盘，以便更清楚地表示叶片怎样彼此交叠但相互分离，以便在相邻叶片之间确定一流动通道。

图3是安装有一些叶片的毂盘的侧视图，表示从旋转轴线伸出的假想线。

图4所示为多个假想线或杆，这些假想线或杆能用于确定模腔部分。

图5所示为两箱铸模中的一个部件。

图6所示为根据本发明实施例的铸模中的空腔。

图7所示为根据本发明实施例的、分开的两箱铸模。

图8所示为一个铸模部件，其中，铸模空腔在靠近后缘端处变宽。

图9所示为图8中的铸模，着重表示该铸模的一部分。

图10、11和12是一起表示的，其中图10和12是两半铸模，这两半铸模能够生成如图11所示的风扇。

图13所示为具有从毂盘伸出的螺旋叶片的风扇，其中叶片没有交叠。

最佳实施方式

首先参考图1至4。图1是风扇10的平面图，该风扇10有中心毂盘11和多个部分交叠的叶片12。该类型的风扇是已知的，但是以前需要通过将各个叶片12分别装在毂盘11上来制造。本发明使得如图10所示的风扇能够很容易地通过铸模而由塑料或熔融金属批量生产。在该实施例中，能够制造如图1所示风扇的铸模是两箱铸模，并有确定风扇叶片12的空腔或型腔和确定风扇毂盘11的空腔或型腔。下面将详细介绍该铸模。

在本发明中，叶片型腔形成特殊形式，它使得有交叠的螺旋叶片的风扇(以及其它风扇)能够用两箱铸模批量制造。

图2为了清楚起见表示了仅装有两个叶片14和15的风扇毂盘13。在图2中，清晰表示了叶片彼此分离，以便在该叶片之间确定流动通道。各叶片在毂盘13上弯曲和螺旋延伸。由图1和2可见，具有这样的叶片形状的复杂风扇不是能很容易地用两箱铸模模制的风扇，除非采用专门的技术。还可以看出，由于叶片很复杂，因此不能采用简单的螺旋分离轨迹。

参考图1，图中表示了多个假想线16A、16B等，该假想线16A、16B等由风扇10的旋转轴线或公共静止中心17发出。假想线16A、16B等通过一个叶片12向外延伸。

图3所示为假想线的侧视图，该假想线与图1所示的假想线相同，该图3中还有剖开的两个叶片12。如图所示，假想线16A、16B平行。图3中的两假想线与图1所示的任意两条假想线都相同，不过是从侧面看。

当如图1所示，所有假想线16恰好彼此成相同的角度，且从图3的侧视图中看，该假想线恰好以同样的距离间隔开并平行时，这就形成真正的螺旋轨迹。

因此，从旋转轴线17辐射出的假想线都彼此成相同的角度，且当如图3所示从侧面看时，这些线平行。如图3所示，这些平行线可以与旋转轴线17成任何角度，包括垂直于该轴线17。

如图3所示，当另外的假想线在保持彼此平行的同时有着不同的间开距离时，在各假想线穿过的叶片内将产生弦向(cordwise)弯曲。

如图1所示，当该假想线彼此之间的角度不相同时，叶片将产生弦向弯曲。

当经过各叶片的前缘和后缘的假想线是在一个基本理想的螺旋上的一点时，那么将落入一个真正的螺旋上或将划出一个真正的螺旋轨迹的任意假想线都将在前缘和后缘之间，但是可以不在叶片表面上或不在叶片内。

图4表示了这些假想线，该假想线穿过毂盘18，并在左侧的叶片19上看为细实线，但在右侧的叶片20上看为都延伸到旋转轴线17上的杆状锥体。当这些假想线都这样时，它们将产生一个形状与图5所示的铸模空腔相符的叶型。具有形状与图5所示铸模中的空腔相符的叶片的风扇将很难通过旋转而与铸模分离，因为它将由于叶片的弯曲并不遵照真正的螺旋轨迹而被卡住。

该问题的解决方案形成本发明的一部分，该解决方案发明了一种两箱铸模，该铸模能够生成具有多个复杂形状交叠叶片的风扇。该解决方案局部如图6所示。图6表示了一个阴影区和一个无阴影区，它们各成为两箱铸模的一半的一部分。还画出有额外的线20A，该线20A画出了真正的螺旋轨迹。该轨迹需要是螺旋的原因是在一开始分离时，各所述半个铸模必须能同时旋转分离和轴向分离。同样的空腔20将保持完整，该空腔20能充满任何在熔融时能注入的材料或任意在熔融时能流动的材料。

参考图7，图中表示了一两箱铸模，该铸模有上面部件22和下面部件23。这两部件是分开的，当上面部件22靠近下面部件时，该上面部件22绕旋转轴线24的旋转将使这两部分配合，同时留下完整的空腔，以便进行填充。上面部件22有一从顶部伸出的插管25。该插管装入一个孔中，并保持成这样，即，使上面部件22能相对于该插管25自由旋转。

在很多应用中，该上面部件22在简单地从下面部件23上沿轴向拉开的同时将旋转，以便于分离。这是因为两个螺旋表面相互完全匹配，形成良好的支承，且它们相互起着使上面部件和下面部件彼此相对定位的作用。还可以看出，铸模的前缘和后缘部分与两个真正的螺旋部分相符，同时还使通过熔融材料形成叶片的空腔偏离螺旋轨迹。还应当知道，当该铸模部件自动接合时，则意味着它们将简单地自己定位。实际上，当精确制造两半铸模时，使一部分与另一部分配合并不成问题。

熔融材料的内浇口和冒口可以在任何位置，为了清楚起见，图中并没有表示，因为它们不是本发明的一部分。

还应当知道，图中仅表示了特定的小节距风扇，但是大节距风扇也可以采用本方法，这甚至能更可行和更有效。

应当知道，并没有特殊类型的液态材料是优选的，它可以是液态塑料或熔融金属，或者是能形成风扇的任意其它材料。

现在，能够通过使叶片和毂盘成一整体而制造风扇。因为没有必要，因此没有表示出该毂盘可以由球形毂盘变化成锥形毂盘或其它的形状，只要它是可分离的即可。

该类型的铸模可以由任何材料制成，只要该材料能有效处理将形成风扇的液态材料。重要的是应当知道，该铸模只是对叶片的弯曲没有偏离螺旋轨迹部分太远的风扇有效，否则该铸模也不能进行分离。显然，对于普通的注塑装置，通常可以同时制造多个风扇，尤其是当风扇为非常小的风扇时，这意味着本铸模也可以以同样的方式使用。

一个帽体(未示出)覆盖图7中的顶部铸模，该帽体与该顶部铸模的外部形状相符，其形状并不局限于图中所示的球形。该帽体限定了液态叶片材料并形成叶尖。可以有任意数量的、形成叶片的空腔。

下面将介绍本发明的又一实施例。

图7表示了多个朝铸模的顶部向上凸出的尖锐构件30。

当通过所述方法制造风扇时，这些构件需要通过螺栓或其它紧固件而装在铸模23的下面部件上，并在模制的风扇与该铸模分离之前取下该构件。

这尤其适于金属的、更贵的风扇，但是费时间。如果希望使该构件完整，则需要柱形毂盘。

该又一实施例提出了一种当叶片形状稍微变化时能使铸模分离的、更简单的装置。

参考图8，图中表示了形成叶片的空腔31，该空腔31在靠近后缘端32处变宽。这意味着从铸模顶部凸出的部分将与之相反而在该区域附近变窄，叶片在该处将变厚。

图9表示了一个恰好包围铸模的一部分的框。因为考虑到透视，很难用视图表示概念，因此通过仅看框(a)内的一部分，可以知道一些情况。

可以看见，线(b)处的距离大于线(c)处的距离。这意味着只要通过如前述旋转分离，构件就将与所形成的风扇叶片旋转分离，该风扇叶片将充满前述铸模内的空腔。

当通过该铸模形成的风扇遵循基本螺旋形的轨迹时，这种情况有可能发生。叶片需要朝其后缘变厚的程度取决于所需的起模角。这可以由注入空腔内的液态材料的多个机械因素和化学因素决定。

在图9中以(d)表示的表面可以基本为圆锥形。这意味着下面的铸模(未示出)将有一个与该表面(d)相对应的圆锥表面。这样，液态材料将流入叶片空腔内，而下面的所述圆锥表面将防止该液态材料流出叶片后缘区域。

如前所述，帽体装在铸模的顶部上，其容纳铸模空腔内的液态材料。为了清楚，该帽体未示出。

在本发明的该形式中，与第一形式一样，可以有用于辅助将两半铸模分离的机械装置。有多种机构能够实现该目的。这意味着理想情况是，该分离机构是自动的，其中，当铸模的一半从另一半上拉开时，该两箱铸模的一个部件将自动旋转。伸入所述插管的槽内的球就可以实现该目的。该槽可以有不是直线的轨迹，且该轨迹可以和将铸模的一半与另一半分离所需的轨迹相符。

还有一种能自动旋转分离的方法可以是：包含叶尖且防止液态材料从叶尖处的空腔中溢出的前述帽体可以延伸经过如图7所示的铸模的下半部分的周边。

底部铸模的外部可以有某种导引装置，它可以是与顶部铸模的交叠部分内侧的槽配合的光滑销钉。该槽也可以在底部铸模的外侧，而销钉可以在顶部铸模的交叠部分的内侧。这样，铸模的两半部分在彼此轴向分离时将导致相互旋转。旋转速度和俯仰角(pitch)由销钉、槽或支承在槽内的球确定，并基本遵循该风扇叶片的、基本螺旋形的轨迹。

这还可防止在新形成的、包括叶片部分的风扇上产生不合适的变形。优选是，能通过简单地沿轴向将一半铸模从另一半上拉开而引起自动旋转分离，但也可以用任意其它装置来辅助分离，尽管这并不是优选的。

参考图10和12，这些附图表示了能生成如图11所示风扇37的两半铸模35、36。当两半铸模35和36配合时，液态材料注入在铸模内形成的空腔内。该材料可以由于加热或加压或这两者的组合而液化，也可以是任意其它材料。也可以采用能由于化学作用而硬化的液态材料。构件38如图10所示，该构件38能够相对于铸模的其余部分旋转。

构件38可以是任意能够脱开的形状。它也可以有能机械抓住固化材料的表面特征，这样，当一半铸模35从另一半铸模36上拉开时，风扇37能可旋转地与36分离。构件38能自由旋转，并与风扇37一起转动，直到它与36分离，然后只是要使风扇37自动与构件38分离。

这可以通过使构件38能从一半铸模35的主体内稍微抽出而实现。

尽管已经详细说明了沿各叶片内部的螺旋轨迹的产生，但还有其它问题需要注意。理想情况是，风扇的后缘应当有相对平缓的锥度。为了获得该类型的风扇，必须在离叶片后缘40给定距离处选定一点，从该点往后直到毂盘的后部都必须基本为柱形。这样，铸模可以正确分离。在叶片后缘40的背面可以看见连接标记41和42。

应当知道，当从风扇37的背面看时，风扇从铸模中分离的方向是逆时针。

当一半铸模35与另一半铸模36配合时，拐角43、44的交点产生风扇37中的连接标记41、42。因此，不管在最终产品上能否看见，标记42处在基本柱形的表面上。

可见或不可见的线42不能够环绕延伸到毂盘的前部，因为这意味着在球形表面上有基本尖锐的边缘43和尖点44，将使一半铸模35不可能与另一半铸模36分离。

也可以使两半铸模35、36中没有该毂盘的柱形部分，但是这意味着各叶片的后缘被突然截去，这对于风扇的气动来说并不是最好的。

图13所示为没有交叠叶片的风扇45。如果希望制造该类型的混合流风扇，那么当它有柱形毂盘时可以采用螺旋风扇铸模。

当叶片没有朝毂盘的前部环绕延伸并且没有处在基本球形或者可能为圆锥形的区域上时，风扇45可以由简单的两箱铸模制造。

该风扇通常称为有后掠叶片的混合流风扇。在该类型的混合流风扇中，空气沿轴向进入，并在短时间偏离轴向并通过叶片后还沿轴向排出。已知该类型的风扇能产生相对较高的压力和流量。

该类型的风扇通常也有安装在圆锥形、球形或部分球形的毂盘上的叶片，因为这样的风扇与叶片装在完全柱形的毂盘上的风扇相比，具有更好的效果，当叶片装在完全柱形的毂盘上时，就不需要本文所介绍的制造方法。

应当知道，该类型的混合流风扇通常是仅制造就非常昂贵的风扇，因为通常不能采用两箱铸模。

通过本文介绍的方法，风扇45可以制成有从毂盘的球形前部和柱形部分上伸出的叶片，这可以显著降低制造成本。

采用螺旋风扇铸模制造类似于风扇45的风扇的另一原因是其中的叶片可以交叠，但交叠的程度小于风扇37。

图1至4介绍了构成螺旋轨迹的原理或原则。应当知道，图1和图3中所示的假想线和图4中所示的杆并不必须为直的。不管任意一个线是怎样的形状或怎样弯曲，它都必须与所有其它的线一样。换句话说，任意一条线，不管它的形状为怎样环绕轴线旋转和它在轴线上的起点怎样向前或向后移动，该任意一条弯曲或不弯曲的线都能完全代替任意其它具有从轴线开始的起点的线。就象图1和图3中的直假想线和图4中的杆一样，当如图1从前面看时，各条新的曲线相互有恰当的角度，当如图3从侧面看时，它们将相互平行并以恰当的距离间隔开。

这样，能生成更复杂的叶片形状，从而使这样形成的风扇有更好的气动性能。应当知道，该观点可适用于风扇37和45。

再回到图3，可以看见，该假想线可以与旋转轴线成任意角度，或可以垂直于该轴线。

这也可以形成螺旋形，但是叶片将基本垂直于轴线，且垂直于基本柱形的毂盘。

这样就可以生成风扇37和45，如果以图中的逆时针方向旋转(在风扇运转时)，该风扇37和45将是具有传统翼形叶片的普通轴流风扇。传统的翼形叶片在靠近其前缘处比靠近后缘处厚，这时，图11中的40将是前缘。

本模制方法在多数情况下并不必须，因为普通的两箱铸模就足够了，但是，如果需要有一定的交叠度，该螺旋风扇铸模就可以达到目的。应当知道，在后一种情况时，毂盘如果是柱形、球形或椭球形，该毂盘则有必要使其最大的直径部分靠近前部，而不是靠近后部，尽管所需的直径差很小。

仅仅通过将两部件彼此拉开，即可使该螺旋风扇铸模工作。新形成的风扇自身提供这样的表面，即在该表面上可施加压力而引起自动旋转。该新形成的风扇自身由新固化的塑料(流入中心旋转体上的小凹坑或凸起中)保持住。该风扇从阳模的中心凸出，但是能相对于阳模旋转，这样，阴模部件或阳模部件都不旋转，而只是沿其轴线彼此分开。该中心构件或中心体与风扇一起自动自由旋转。一旦阳模部件和阴模部件离开一定距离，该风扇能自动将中心旋转体压出。

应当知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对所述实施例进行其它的多种变化和改变。

Claims (9)

1.一种用于制造具有毂盘和多个从该毂盘上伸出的螺旋叶片的风扇的铸模，该铸模的叶片模腔形成这样：

(a)从将在铸模中形成的风扇的旋转轴线开始穿过叶片型腔而从叶根延伸到叶尖的任意假想线与旋转轴线相交，该相交角与其它以同样方式延伸的假想线的相交角相同；

(b)所有的假想线都是同样的曲线，或者全部是直线；以及

(c)任意所述假想线都能完全代替任意其它的所述假想线。

2.根据权利要求1所述的铸模，其中：该假想线都相同且都是线性的。

3.根据权利要求2所述的铸模，其中：该假想线都相同且都是曲线。

4.根据权利要求3所述的铸模，其中：叶片型腔相互交叠，以便形成具有交叠叶片的风扇。

5.根据权利要求1所述的铸模，还包括：毂盘型腔，该毂盘型腔的一部分是球形或圆锥形。

6.根据权利要求1所述的铸模，该铸模包括两个铸模部件，这两个铸模部件接合在一起以确定模腔。

7.根据权利要求6所述的铸模，其中：该部件能在没有外部辅助旋转的情况下分离，其中至少一个所述部件能自由旋转，这样，当所述铸模部件分离时，形成的风扇使得一个所述部件自动旋转，同时将其从另一个所述部件推开。

8.根据权利要求7所述的铸模，还包括：一个可旋转地装在一个铸模部件上的构件，该构件有抓住固化的风扇材料的装置，因此，在铸模部件分离时，该构件与形成的风扇一起旋转，直到风扇与另一铸模部件分离，然后，将该形成的风扇从该构件上取出。

9.一种由权利要求1、7或8的铸模形成的风扇。

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