SK142198A3 - Vane element - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka lopatky rotora, ktorá je určená k pripevneniu k hlave rotora, ako je napríklad, lopatka, určená k pripevneniu k hlave ventilátora.

Doterajší stav techniky

Lopatky ventilátorov sú zvyčajne vyrábané z kovového materiálu, napríklad z ocele alebo z hliníka.

Dnes ale už existuje potreba vyrábať lopatky ventilátorov z takého materiálu, ktorý by bol chemicky omnoho odolnejší, než kovový materiál a ktorý by preto v dôsledku toho mohol odolávať chemicky agresívnemu prostrediu omnoho lepším spôsobom než kovový materiál, a to napríklad v chemických priemyselných procesoch.

Rovnako tak existuje potreba vyrábať lopatky ventilátorov omnoho ľahšie, čo znamená, že ventilátor, na ktorý budú takéto lopatky pripevnené, bude môcť pracovať pri omnoho väčších rýchlostiach a že rovnako v niektorých prípadoch bude môcť byť takýto ventilátor vyrábaný omnoho menší, a tým pádom tiež omnoho lacnejší.

Boli preto vykonané mnohé pokusy vyrábať lopatky ventilátorov z kompozitného materiálu s vláknami vystuženej plastickej hmoty. Takéto lopatky sú chemicky odolné a sú ľahké, ale je možné ich iba obtiažne pripevniť k hlave ventilátora uspokojujúcim spôsobom.

Spojenie lopatky s hlavou ventilátora je zvyčajne uskutočňované skrutkovým spojením, kde skrutky prechádzajú základňou lopatky a sú priskrutkované k hlave ventilátora alebo k príslušnému držiaku, usporiadanému na tejto hlave,.

Bolo ale bohužiaľ zistené, že lopatky ventilátorov,, vyrobené z kompozitného materiálu, sú náchylné k poškodeniu pri vysokých rýchlostiach ventilátorov, pri ktorých dochádza k veľkému pnutiu až k prasknutiu v oblasti základne lopatky v priestore skrutkového spojenia.

Podstata vynálezu

Úlohou tohto vynálezu je preto vyvinúť lopatku ventilátora, ktorá bude mať požadované vlastnosti a ktorá okrem toho môže byť pripojená k hlave ventilátora veľmi uspokojivým spôsobom.

Všeobecnejšie je úlohou tohto vynálezu vyvinúť lopatku ventilátora, ktorá bude mať požadované vlastnosti a ktorá bude môcť byť pripevnená k hlave rotora, pričom by nedošlo k jej poškodeniu pri vysokých rýchlostiach, či pri jej podrobeniu veľkému pnutiu či napätí.

V súlade s predmetom tohto vynálezu sú zhora uvedené úlohy dosiahnuté pomocou lopatky rotora, ktorá je charakterizovaná tým, že lopatka rotora je vyrobená v podstate z kompozitného materiálu s vláknami vystuženého plastického materiálu, , pričom základňa lopatky rotora je opatrená kovovým kruhovým prstencom s prostriedkami na pripojenie lopatky rotora k hlave, uvedený kovový kruhový prstenec je opatrený otvorom, ktorého prierezová oblasť sa v smere von z lopatky rotora zväčšuje, pričom v otvore kovového kruhového prstenca je usporiadaný pevný vystužovací prvok a zároveň je v kovovom kruhovom prstenci uložený kompozitný materiál a vystužovacie vlákna v základni lopatky rotora prebiehajú do otvoru kovového kruhového prstenca medzi pevným vystužovacím prvkom a stenou otvoru v podstate rovnobežne s týmto pevným vystužovacím prvkom a s touto stenou otvoru.

U príkladného uskutočnenia predmetu tohto vynálezu má otvor kovového kruhového prstenca tvar zrezaného kužeľa.

Vystužovací prvok obsahuje s výhodou uhlíkové vlákna a u výhodného uskutočnenia je vytvorený z pásu z uhlíkových vlákien, ktorý je navinutý do kotúčovitého valca a ktorý je v priebehu výroby lopatky rotora vo forme usporiadaný v otvore kovového kruhového prstenca za účelom pritlačovania vystužovacích vlákien v otvore v smere steny otvoru.

Zloženie kompozitného materiálu z vlákien a z plastického materiálu v základni lopatky rotora je zvolené tak, že tento kompozitný materiál má lineárnu charakteristiku rozťažnosti, prispôsobenú materiálu kovového kruhového prstenca.

Kompozitným materiálom je s výhodou epoxydový plastický materiál, vystužený sklennými vláknami.

U výhodného uskutočnenia predmetu tohto vystuženie sklennými vláknami v základni lopatky rotora doplnené vystužením uhlíkovými vláknami, ktoré prebiehajú v podstate priečne k sklenným vláknam, obsiahnutým vo vystužení základne sklennými vláknami.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude v ďalšom podrobnejšie vysvetlený na príkladoch jeho uskutočnenia a to s prihliadnutím k pripojeným obrázkom výkresov, kde:

Obr. 1 znázorňuje bočný pohľad na lopatku ventilátora podlá tohto vynálezu;

Obr. 2 znázorňuje ventilátora podlá pôdorysný pohlad tohto vynálezu;

na lopatku

Obr. 3 znázorňuje pohľad v reze ventilátora podľa tohto vynálezu, v reze, vedenom pozdĺž čiary III-III na lopatku a to pohlad z obr. 1; a

Obr. 4 zodpovedá vyobrazeniu na obr. 3, ale znázorňuje základovú časť lopatky ventilátora podľa tohto vynálezu vo zväčšenej mierke.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na zhora uvedených obrázkoch výkresov je zobrazená lopatka 1 ventilátora, (ne zná zornené) prostredníctvom (ne znázornené) , na štyroch ktoré majú ktorá má byť pripojená k hlave ventilátore (ne znázornené) byť ventilátora, hlave.

alebo do držiaku, spoj ovacích zaskrutkované usporiadaného skrutiek do hlavy na tejto

Lopatka 1_ ventilátora je vyrobená z kompozitného materiálu z vláknami vystuženej plastickej hmoty. U jedného výhodného uskutočnenia predmetu tohto vynálezu je kompozitným materiálom epoxydová plastická hmota, vystužená sklennými vláknami a uhlíkovými vláknami. Je ale nutné zdôrazniť, že ako vystužovacie vlákna sa môžu použiť i iné vlákna, než sú sklenné vlákna a uhlíkové vlákna a to napríklad aramidové vlákna. Rovnako je nutné zdôrazniť, že ako základný materiál je možné použiť i iné polyméry, než iba epoxydový plastický materiál.

Pri výrobe lopatky £ ventilátora sú do formy umiestnené dva povlaky či rohože, každý pozostávajúci z niekolkých vrstiev orientovaných sklenných vlákien a medzi nimi ležiace plastické jadro £ (viď obr. 4), pričom je na jednom konci formy usporiadaný kruhový prstenec £ z kovového materiálu, napríklad u ocele.

Tento kruhový prstenec 3_ je opatrený otvorom £, ktorý má tvar zrezaného kužeľa, ktorého prierezová oblasť sa smerom von z formy zväčšuje.

Sklenné vlákna na konci povlakov, ktoré sú najbližšie kruhovému prstencu 3_ (tento koniec prestavuje koniec základne hotovej lopatky £ ventilátora) sú vložené do otvorov 4_ kruhového prstenca 3_ a sú pritlačené na stenu otvoru £.

„Balík sklenných vlákien je usporiadaný v zašpicatenej časti A, ktorá je na obr. 4 vyznačená čiarkovanou čiarou £ kruhového prstenca 3_. Pás uhlíkových vlákien, ktorý je navinutý do valca kotúčovitého tvaru a ktorý má v hotovej lopatke £ vytvárať pevný vystužovací prvok 5_, je usporiadaný do otvorov £ kruhového prstenca £ na vonkajšej strane balíka sklenných vlákien, pričom má za úlohu udržiavať sklenné vlákna v ich polohe pri ich pritláčaní v smere steny otvoru £ kruhového prstenca £.

Forma je potom uzatvorená s nasledovným vstrekovaním epoxydovej plastickej hmoty za účelom vytvorenia lopatky £ ventilátora.

Hotová lopatka £ ventilátora preto pozostáva z kompozitného materiálu £ (vrátane zašpicatenej oblasti A) z epoxydovej plastickej hmoty, vystuženej sklennými c

vláknami a má jadro 2^ z plastickej hmoty a pevný vystužovací prvok 5_ vo forme epoxydového plastického kompozitného materiálu, vystuženého uhlíkovými vláknami.

a v ktorej^ prebiehajú otvoru 4 medzi touto

Základňa lopatky 1_ ventilátora pozostáva z kovového kruhového prstenca 3_, z pevného vystužôvacieho prvku _5 a z tej časti kompozitného materiálu 6_, ktorá je umiestnená v otvore 4_ kruhového prstenca 3^ sklenné vlákna kuželovito pozdĺž stenou a vystužovacím prvkom 5_, čím je zabraňované tomu, aby sklenné vlákna v kruhovom prstenci 3^ boli pritläčované smerom k stredu kruhového prstenca 3_ pri podrobení lopatky velkým napätiam a aby bolo teleso lopatky 1_ vyťahované smerom von z kruhového prstenca 3^.

-J

Kruhový prstence 3_ je opatrený skrutkovým otvorom T_ na každú spojovaciu skrutku. Ako už bolo vyššie uvedené, je každá lopatka 14 ventilátora pripevnená k hlave ventilátora prostredníctvom spojovacích skrutiek, ktoré sú vložené, do skrutkových otvorov 7_ v kruhovom prstenci _: 3_ ''a ktoré sú zaskrutkované do hlavy ventilátora alebo do držiaku, usporiadaného na tejto hlave.

Zhora popísaná lopatka 1_ ventilátora je v porovnaní s doposiaľ používanými kovovými lopatkami veľmi lahká a okrem odoláva i veľmi vysokým rýchlostiam otáčania ventilátora, pričom by nedochádzalo k poškodeniu ich základne v oblasti skrutkového spojenia.

* * ⁵ ·

Zloženie vlákien a plastickej hmoty v .kompozitnom materiále základne lopatky 1^ ventilátora je.zvolené tak, že tento kompozitný materiál má lineárnu charakteristiku rozťažnosti, ktorá je prispôsobená materiálu kovového kruhového prstenca 3^ čím sa pokiaľ možno čo najviac znižujú účinky rozťahovania a zmršťovania kovového kruhového 7 prstenca 3_ pri rôznych teplotných podmienkach, to znamená tak, že kompozitný materiál 6_ je schopný nasledovať kovový kruhový prstenec 3_ v jeho pohybe, ktorý je závislý na teplote.

Za týmto účelom je vystuženie základne lopatky 1_ ventilátora kovovými vláknami u príkladného uskutočnenia lopatky 1^ ventilátora podlá tohto vynálezu . doplnené vystužením uhlíkovými vláknami, ktoré je pri výrobe lopatky 1_ vo forme usporiadané medzi sklennými vláknami v oblasti kovového kruhového prstenca _3 tak, že v hotovej lopatke 1^ prebieha v podstate priečne k týmto sklenným vláknam v kompozitnom materiále.

Claims (7)

1. Lopatka rotora, určená k pripojeniu k hlave rotora, ako je lopatka (1), určená k pripojeniu k hlave ventilátora vyznačujúca sa tým, že lopatka rotora je vyrobená v podstate z kompozitného materiálu (6) s vláknami vystuženého plastického materiálu, pričom základňa lopatky (1) rotora je opatrená kovovým kruhovým prstencom (3) s prostriedkami (7) na pripojenie lopatky (1) rotora k hlave, uvedený kovový kruhový prstenec (3) je opatrený otvorom (4), ktorého prierezová oblasť sa v smere von z lopatky (1) rotora zväčšuje, pričom v otvore (4) kovového kruhového prstenca (3) je usporiadaný pevný vystužovaci prvok (5) a zároveň je

I v kovovom kruhovom prstenci (3) uložený kompozitný materiál (6) a vystužovacie vlákna v základni lopatky (1) rotora prebiehajú do otvoru (4) kovového kruhového prstenca (3) medzi pevným vystužovacim prvkom (5) a stenou otvoru (4) v podstate rovnobežne s týmto pevným vystužovacim prvkom (5) a s touto stenou otvoru (4).

2. Lopatka rotora podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, otvor (4) kovového kruhového prstenca (3) má tvar zrezaného kužeľa. '

3. Lopatka rotora podľa nároku 1 alebo 2, v y z n a č u júca sa tým, že pevný vystužovaci prvok (5) obsahuje uhlikové vlákna.

4. Lopatka rotora podľa nároku 3, vyznačujúca sa t ý m, že pevný vystužovaci prvok (5) je vytvorený z pásu z uhlíkových vlákien, ktorý je navinutý do kotúčovitého valca a ktorý je v priebehu výroby lopatky (1) rotora vo forme usporiadaný v otvore (4) kovového kruhového prstenca (3) za účelom pritlačovania vystužovacích vlákien v otvore (4) v· smere steny otvoru (4).

5. Lopatka rotora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúca sa tým, že zloženie kompozitného materiálu (6) z vlákien a z plastického materiálu v základni lopatky (1) rotora je zvolené tak, že tento kompozitný materiál (6) má lineárnu charakteristiku rozťažnosti, prispôsobenú materiálu kovového kruhového prstenca (3).

6. Lopatka rotora podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúca sa tým, že kompozitným materiálom (6) je epoxydový plastický materiál, vystužený sklennými vláknami.

7. Lopatka rotora podlá nároku 5a 6, vyznačujú c a sa t ý m, že vystuženie sklennými vláknami je v základni lopatky (1) rotora doplnené vystužením uhlíkovými vláknami, ktoré prebiehajú v podstate priečne ku sklenným vláknam, obsiahnutým vo vystužení základne sklennými vláknami.