CN210423113U - 一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂 - Google Patents

Abstract

一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，包括两个碳纤维轮板，两个碳纤维轮板上均开设有一个中心孔和多个螺栓孔，两个碳纤维轮板的两个螺栓孔中配合穿设有螺栓，两个碳纤维轮板之间设有多个钢套，钢套套设在螺栓上，钢套的两端分别顶在两个碳纤维轮板上，螺栓和钢套配合将两个碳纤维轮板夹紧固定，两个碳纤维轮板之间填充有膨胀材料，膨胀材料的两侧覆盖有碳纤维布，碳纤维布与两个碳纤维轮板的外边沿同时粘接固定形成轮毂的外壁，且碳纤维布与两个碳纤维轮板的中心孔边沿同时粘接固定形成轮毂轴孔的内壁。在制作时可以通过模具将轮毂整体一次成型，能够降低轮毂重量增加轮毂强度，提升轮毂的防腐蚀和防噪音性能，并简化轮毂的生产过程。

Description

一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂

技术领域

本实用新型涉及风机轮毂领域，尤其涉及一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂。

背景技术

轮毂是离心风机中用来连接风机叶轮和风机传动轴的传动部件，轮毂的性能直接影响离心风机的运行和高效送风。现有的离心风机轮毂均采用金属材质，质量较重，增加了风机的运行载荷，而且耐腐蚀性差，受潮湿及酸碱环境影响大，运行时的噪音也较大，且需进行多道机械加工工序制作，并通过焊接装配，生产过程较为复杂，制作周期长，同时也容易产生焊接污染，在生产和实际使用中存在多种不足。碳纤维复合材料是以碳纤维作为增强材料，合成树脂作为基体的一种复合材料，具有轻质、高强度、高模量的材料性能，同时具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、等优点，其质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且兼备纺织纤维的柔软可加工性，在国防军工和民用方面都是重要材料。近年来随着新技术的不断发展，对材料的要求日益增加，碳纤维所具有的高强度、出色的耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数、热容量小、比重小、优秀的抗腐蚀与辐射性能等优势，而大量应用于航空航天、叶轮等结构上，但现有技术中并未将碳纤维这种优秀的新材料应用于离心风机轮毂，不利于离心风机技术的发展。

实用新型内容

为解决现有的离心风机轮毂难以满足使用要求的问题，本实用新型提供了一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，包括两个相对平行设置的碳纤维轮板，两个碳纤维轮板上均开设有一个供风机传动轴穿过的中心孔，碳纤维轮板上还开设有多个螺栓孔，两个碳纤维轮板上的多个螺栓孔分别沿风机传动轴的轴向一一对应，两个碳纤维轮板上相对的两个螺栓孔中配合穿设有螺栓，两个碳纤维轮板之间设有多个钢套，多个钢套分别套设在各自的螺栓上，钢套的两端分别顶在两个碳纤维轮板相对一侧的板面上，多个螺栓和钢套配合将两个碳纤维轮板夹紧固定，并通过多个螺栓使碳纤维轮板能够与风机叶轮连接；

两个碳纤维轮板之间填充有膨胀材料，膨胀材料靠近碳纤维轮板外边沿的一侧覆盖有碳纤维布，所述碳纤维布与两个碳纤维轮板的外边沿同时粘接固定从而形成轮毂的外壁，膨胀材料靠近碳纤维轮板中心孔的一侧也覆盖有碳纤维布，所述碳纤维布沿风机传动轴的轴向延伸设置并与两个碳纤维轮板的中心孔边沿同时粘接固定，从而形成用于套装在风机传动轴上的轮毂轴孔的内壁。

优选的，所述碳纤维轮板为一块碳纤维圆形平板，所述中心孔的轴线与碳纤维轮板的中轴线重合，多个螺栓孔在碳纤维轮板上分为多圈，每圈螺栓孔均沿碳纤维轮板的周向均匀间隔分布。

优选的，两个碳纤维轮板的外径相同，与两个碳纤维轮板的外边沿粘接固定的碳纤维布沿着轮毂的轴向延伸设置，从而形成与轮毂轴孔同轴的筒形轮毂外壁。

优选的，所述中心孔的边沿具有多段向其内侧延伸的凸出部，从而使碳纤维布在轮毂轴孔上形成与风机传动轴上的花键键槽相匹配的花键键凸。

优选的，与两个碳纤维轮板的外边沿粘接固定的碳纤维布以及与两个碳纤维轮板的中心孔边沿粘接固定的碳纤维布分别为两段长条状的碳纤维预浸布，两段碳纤维预浸布的宽度均等于两个碳纤维轮板相背一侧板面之间的距离，使两段碳纤维预浸布宽度方向的边沿分别与两个碳纤维轮板对齐。

优选的，所述膨胀材料采用膨胀泡沫。

根据上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，通过两个碳纤维轮板与膨胀材料配合形成轮毂的主体部分，并通过碳纤维布粘接固定后形成轮毂的内外壁，其中金属的部分仅有多个螺栓和钢套，而碳纤维材料和膨胀材料的重量都远小于常用的金属材质，使轮毂的总重量能够大为降低；碳纤维轮板和碳纤维布都是强度较高的碳纤维，并且由于采用了内部填充膨胀材料的夹芯结构，使膨胀材料能够向外膨胀并顶紧碳纤维布，与现有的金属材质轮毂相比就能够在保证强度的前提下，降低轮毂重量从而降低风机的运行载荷。轮毂的外表面由碳纤维轮板和碳纤维布构成，所以轮毂的耐腐蚀性能得到了大幅提升，可以适用于各类潮湿及酸碱环境，而轮毂内部填充的膨胀材料具有吸振隔音的作用，能够降低风扇运行过程中的噪音。

本实用新型中的碳纤维布与两个碳纤维轮板之间通过环氧树脂等粘性材料在受热时的固化作用粘接成型，膨胀材料也是在加热时发生膨胀，所以本实用新型中在准备好碳纤维布、碳纤维轮板、钢套和螺栓等零件后，能够通过模具将轮毂整体一次加热固化成型，不再需要进行焊接装配，简化生产过程并且避免了焊接污染；而且，碳纤维布和碳纤维轮板能够通过对大尺寸碳纤维布及碳纤维板材进行剪裁的方法获得，减少了进行金属机械加工的工序，与现有技术相比使轮毂的生产过程大为简化，生产周期也能得到相应的缩短，克服了现有的轮毂在生产和实际使用中的多种不足。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，图中未显示螺栓；

图2为本实用新型的俯视示意图，图中未显示螺栓；

图3为本实用新型与风机传动轴和风机叶轮连接后的示意图；

图4为本实用新型采用模具进行成型的示意图。

图中标记：1、碳纤维轮板，2、螺栓孔，3、风机传动轴，4、螺栓，5、钢套，6、风机叶轮，7、膨胀材料，8、碳纤维布，9、轴孔，10、花键键凸，11、柱状凸起，12、下模体，13、上模板。

具体实施方式

参见附图，具体实施方式如下：

一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，包括两个相对平行设置的碳纤维轮板1，碳纤维轮板1为一块碳纤维圆形平板，两个碳纤维轮板1上均开设有一个供风机传动轴3穿过的中心孔，述中心孔的轴线与碳纤维轮板1的中轴线重合，碳纤维轮板1上还开设有多个螺栓孔2，多个螺栓孔2在碳纤维轮板1上分为多圈，每圈螺栓孔2均沿碳纤维轮板1的周向均匀间隔分布，两个碳纤维轮板1上的多个螺栓孔2分别沿风机传动轴3的轴向一一对应，两个碳纤维轮板1上相对的两个螺栓孔2中配合穿设有螺栓4，两个碳纤维轮板1之间设有多个钢套5，多个钢套5分别套设在各自的螺栓4上，钢套5的两端分别顶在两个碳纤维轮板1相对一侧的板面上，多个螺栓4和钢套5配合将两个碳纤维轮板1夹紧固定，并通过多个螺栓4使碳纤维轮板1能够与风机叶轮6连接。

两个碳纤维轮板1之间填充有膨胀材料7，膨胀材料7采用膨胀泡沫或其它能够受热膨胀的材料，膨胀材料7靠近碳纤维轮板1外边沿的一侧覆盖有碳纤维布8，所述碳纤维布8与两个碳纤维轮板1的外边沿同时粘接固定从而形成轮毂的外壁，且与两个碳纤维轮板1的外边沿粘接固定的碳纤维布8沿着轮毂的轴向延伸设置，使轮毂外壁为与轮毂轴孔9同轴的筒形轮毂外壁，膨胀材料7靠近碳纤维轮板1中心孔的一侧也覆盖有碳纤维布8，所述碳纤维布8沿风机传动轴3的轴向延伸设置并与两个碳纤维轮板1的中心孔边沿同时粘接固定，从而形成用于套装在风机传动轴3上的轮毂轴孔9的内壁。中心孔的边沿具有多段向其内侧延伸的凸出部，从而使碳纤维布8在轮毂轴孔9上形成与风机传动轴3上的花键键槽相匹配的花键键凸10。

碳纤维布8可以采用碳纤维编织布，并在碳纤维编织布与碳纤维轮板1相互连接处涂抹环氧树脂，使碳纤维编织布与两个碳纤维轮板1能够粘接固定。此外，也可以将与两个碳纤维轮板1的外边沿粘接固定的碳纤维布8以及与两个碳纤维轮板1的中心孔边沿粘接固定的碳纤维布8分别为两段长条状的碳纤维预浸布，碳纤维预浸布自身就是与环氧树脂进行过预浸处理，两段碳纤维预浸布的宽度均等于两个碳纤维轮板1相背一侧板面之间的距离，使两段碳纤维预浸布宽度方向的边沿分别与两个碳纤维轮板1对齐。

本实施例中离心风机轮毂的成型方法为，预先准备与轮毂外形相匹配的模具，模具包括下模体12和上模板13，下模体12和上模板13之间通过多个连接螺杆定位，下模体12中部中设有与轮毂轴孔9相匹配的柱状凸起11，模具打开后，将一块碳纤维轮板1套设到柱状凸起11上后再放置于模具内腔底部，在碳纤维轮板1的多个螺栓孔2上分别放置钢套5，并在模具内腔的侧壁上以及柱状凸起11的表面分别铺设碳纤维布8，再向两个碳纤维轮板1之间填充膨胀材料7，然后将另一块碳纤维轮板1套设到柱状凸起11上后再放置到多个钢套5上，使另一块碳纤维轮板1的多个螺栓孔2分别与多个钢套5对齐，同时将碳纤维布8的边沿与碳纤维轮板1的外边沿和中心孔边沿分别对齐，并在其贴合处涂抹环氧树脂，然后将多个螺栓4分别穿入多个螺栓孔2中，将模具闭合锁紧后对模具进行加热，使环氧树脂固化并使膨胀材料7受热膨胀，经保温和冷却后将轮毂从模具中取出，即完成轮毂的成型。

Claims (6)

1.一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，其特征在于：包括两个相对平行设置的碳纤维轮板（1），两个碳纤维轮板（1）上均开设有一个供风机传动轴（3）穿过的中心孔，碳纤维轮板（1）上还开设有多个螺栓孔（2），两个碳纤维轮板（1）上的多个螺栓孔（2）分别沿风机传动轴（3）的轴向一一对应，两个碳纤维轮板（1）上相对的两个螺栓孔（2）中配合穿设有螺栓（4），两个碳纤维轮板（1）之间设有多个钢套（5），多个钢套（5）分别套设在各自的螺栓（4）上，钢套（5）的两端分别顶在两个碳纤维轮板（1）相对一侧的板面上，多个螺栓（4）和钢套（5）配合将两个碳纤维轮板（1）夹紧固定，并通过多个螺栓（4）使碳纤维轮板（1）能够与风机叶轮（6）连接；

两个碳纤维轮板（1）之间填充有膨胀材料（7），膨胀材料（7）靠近碳纤维轮板（1）外边沿的一侧覆盖有碳纤维布（8），所述碳纤维布（8）与两个碳纤维轮板（1）的外边沿同时粘接固定从而形成轮毂的外壁，膨胀材料（7）靠近碳纤维轮板（1）中心孔的一侧也覆盖有碳纤维布（8），所述碳纤维布（8）沿风机传动轴（3）的轴向延伸设置并与两个碳纤维轮板（1）的中心孔边沿同时粘接固定，从而形成用于套装在风机传动轴（3）上的轮毂轴孔（9）的内壁。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，其特征在于：所述碳纤维轮板（1）为一块碳纤维圆形平板，所述中心孔的轴线与碳纤维轮板（1）的中轴线重合，多个螺栓孔（2）在碳纤维轮板（1）上分为多圈，每圈螺栓孔（2）均沿碳纤维轮板（1）的周向均匀间隔分布。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，其特征在于：两个碳纤维轮板（1）的外径相同，与两个碳纤维轮板（1）的外边沿粘接固定的碳纤维布（8）沿着轮毂的轴向延伸设置，从而形成与轮毂轴孔（9）同轴的筒形轮毂外壁。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，其特征在于：所述中心孔的边沿具有多段向其内侧延伸的凸出部，从而使碳纤维布（8）在轮毂轴孔（9）上形成与风机传动轴（3）上的花键键槽相匹配的花键键凸（10）。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，其特征在于：与两个碳纤维轮板（1）的外边沿粘接固定的碳纤维布（8）以及与两个碳纤维轮板（1）的中心孔边沿粘接固定的碳纤维布（8）分别为两段长条状的碳纤维预浸布，两段碳纤维预浸布的宽度均等于两个碳纤维轮板（1）相背一侧板面之间的距离，使两段碳纤维预浸布宽度方向的边沿分别与两个碳纤维轮板（1）对齐。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维和膨胀材料夹芯结构离心风机轮毂，其特征在于：所述膨胀材料（7）采用膨胀泡沫。

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