風扇葉片邊緣的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風扇輪葉片，尤其涉及空心型材的葉片邊緣，用于風扇輪。
【背景技術】
[0002]徑流或軸流式風扇的風扇輪的目的是傳送和/或壓縮氣體介質，尤其是空氣。有一些葉片分布在風扇輪中，其中流體通道在葉片間形成。每片葉片具有一壓縮側和一吸入偵U。現有技術中已知的葉片生產源于片狀的金屬材料形成的空心型材的葉片。這樣設計的優點是，它提供了一種從半成品生產葉片的可能性，以使這種生產具有經濟優勢。空心型材的類型也使葉片具有重量的優勢，因此減輕了驅動電機的負載。此外，使用此設計也節約了材料，節省了成本。
[0003]例如，未經檢查的德國申請DE 102011013841A1公開了這樣一個由金屬材料制成的具有空心型材的葉片。每個空心型材的葉片由半成品制成，因此葉片具有一承載類型的橫截面。尤其是葉片具有一前緣和一后緣，前緣由一彎曲的半成品制成。半成品的兩端在后緣互相平放。為此，此設計考慮到，如果空心型材的葉片的后緣盡可能薄的話，它就會具有一理想的空氣動力學形狀。換句話說，為達到空心型材的葉片的理想的空氣動力學形狀，必須使它的后緣壁的厚度盡可能的薄。例如，此發明中后緣壁的厚度大約為使用的半成品厚度的兩倍。半成品的兩端可以用已知的方法互相連接，例如焊接或硬焊。
[0004]本發明的葉片輪廓也具有一連續累進的表面輪廓。根據本領域已知的觀點，突出，橫檔或葉片外形中類似的部分會對流體運動產生有害影響。
[0005]如果媒介盡可能的沿著葉片的相鄰表面以如此的方式流動，以至于它的速度向量盡可能的平行于葉片表面，一個如此的前進過程是對空氣動力學有利的。流動分離，湍流或類似情況通常是不期望的，因為它們會引起流體內的損失。這些流體的狀況偏離了有利的流體方向，并降低了效率，損害了聲學性能并導致了不穩定的特性曲線。
[0006]本發明說明的問題是一種風扇輪的空心型材葉片，它優化了已知的空心型材的葉片效率和聲學性能。本發明說明的另一個問題是一種徑流式風扇的風扇輪，它相對已知的風扇輪，展現了改善的效率和改善的空氣動力學性能。
【發明內容】
[0007]根據本發明，此問題由一個具有獨立權利要求1中的屬性的空心型材葉片所解決。附屬權利要求2至22對空心型材葉片進行了有利的拓展。進一步的，此問題由權利要求23和權利要求24中的風扇輪所解決。
[0008]根據本發明，從至少具有一第一平面的半成品上生產了一空心型材葉片，用于一風扇輪，葉片具有一前緣和一后緣，以及一壓縮側和一吸入側，其中壓縮側具有第一平面的半成品的第一部分，吸入側具有第一平面的半成品的第二部分。空心型材葉片內具有一空心區域，空心區域內空心型材葉片具有一壁，其位于后緣的前面，并且立即相鄰于后緣區域內的厚度小于第一平面半成品的兩倍的厚度。此設計獲得的帶有后緣的葉片，在末端具有一非常薄的幾何結構，其中空心型材葉片被空氣動力學的優化了。此外，空心型材葉片的后緣的區域內，第一平面半成品的第一部分彎曲約180°，并向內的進入空心型材葉片中空區域。向內的進入空心型材葉片中空區域的第一平面半成品的第一部分具有增強空心型材葉片的效果，其中葉片后緣區域內可能的精確變形在葉片運行期間變得最小。或者，第一平面半成品的第二部分可彎曲約180°，并向內的進入空心型材葉片中空區域，其中的效果類似。
[0009]在一個優選的實施例中，后緣前面的區域和直接相鄰后緣區域中，空心型材葉片具有的壁厚，基本上對應于第一平面半成品的單個壁厚。
[0010]同樣的，在一個實施例中，第一平面半成品的第一部分可延伸并超過平面半成品的第二部分，此區域可位于后緣的前端并直接相鄰后緣。例如，在第一實施例中，空心型材葉片的壓縮側可以從空心型材葉片的第一平面半成品的第一部分中形成，而吸入側可以從空心型材葉片的第一平面半成品的第二部分中形成，其中第一平面半成品的第一部分延伸并超過平面半成品的第二部分。在另一個實施例中，第一平面半成品的第二部分可在葉片后緣的區域內延伸并超過平面半成品的第一部分。
[0011]平面半成品通常由一薄片組成，例如一金屬材料。薄片可被彎曲，例如，在一折彎機上彎曲。
[0012]在一個優選的實施例中，空心型材葉片的第一平面半成品的第一部分緊密的和齊平的連接第一平面半成品的第二部分。此連接可以是，例如包含一個焊縫或者包含獨立的焊點。優選的，連接點位于靠近葉片后緣的區域并位于遠離空心型材葉片的前緣的位置。
[0013]在一個進一步的特別優選的實施例中，第一平面半成品的第一部分位于第一平面半成品的第二部分上的位置在空心型材葉片的輪廓中形成了一個陡峭的厚度差。本發明承認，與現有技術規定的一個恒定的輪廓推進用于一個在葉片上的平行的，低損失的流動相比，在某些情況下可能與此結果背道而馳。如果維持某些幾何比率，在葉片上大量的平行氣流是可以達到的，盡管葉片的輪廓是不規則的。
[0014]在一個進一步的實施例中，空心型材葉片的第一平面半成品的第一部分通過一個角焊縫焊接第一平面半成品的第二部分。出乎意料的是，焊縫對媒介的流動只產生很小的影響。在此區域流體中形成的一小面積的湍流，從流動介質的觀點看，幾乎補償了此點的空心型材葉片的厚度的突變，并因而促進了一平行氣流。其它形式的焊縫或點焊也可以促進此點的平行氣流的形成至一個次優的程度。
[0015]優選的，空心型材葉片的第一平面半成品的第二部分的延伸至第一平面半成品的第一部分的彎曲的位置長度，恰好等于最多至厚度突變大小的100倍。換句話說，優選的，厚度突變大小同第一平面半成品的第二部分的延伸至第一平面半成品的第一部分的彎曲的位置長度的比值的范圍為1:1至1:100。在此情況下，優選的，此比值的范圍為1:2至l:20o在這樣一個數量級中，在突變的厚度中形成的流動湍流尤其適合把突變的厚度中的氣動效應減少到最低限度。
[0016]在一個優選的實施例中，在空心型材葉片的內部設置了一加固型材。在葉片運行時會出現變形，例如穿過壓縮側和吸入側之間流動介質的不同壓力，并且作為離心力的結果，這些變形通常發生在材料的彈性范圍內。作為這些變形的結果，葉片輪廓可能改變，并且效率也會受影響。此外，此類型的變形也會影響噪聲散射。此加固型材減少了潛在的變形并因而優化了在運行期間的效率和噪聲散射。其導致的機械張力和變形也限制了可允許的旋轉速度范圍。
[0017]在一個進一步的實施例中，加固型材從第一平面半成品的第一部分的反向彎曲的部分形成。此實施例可特別容易的被生產，由于加固型材可被彎曲的制造，它的優點是非常巨大的。
[0018]以下被證明是優選的，在空心型材葉片的內部，第一平面半成品的部分平放于在后緣的區域內空心型材葉片的一側。以此形式，后緣的區域不僅包括直接位于葉片后緣上的部分，而且包括一個從大約在前緣和后緣間的中心點穿過直至它的后緣的區域。
[0019]在一個優選的實施例中，在空心型材葉片的內部，第一平面半成品的部分平放于在空心型材葉片的吸入側，其中后緣區域定義為如上所述。此設計可以被特別容易的生產，并產生了從扭轉剛度觀點來看，一個最優的空心型材葉片。此開發展示了一個事實，即在相應區域內，空心型材葉片顯示了一個壁厚度，此壁厚度三倍于用于生產葉片的平面半成品的厚度，而延伸并超過第一平面半成品的第一部分的反向彎曲部分的后緣區域只包含一層第一平面半成品，并因而只具有使用的第一平面半成品的一層的壁厚度。
[0020]在一個進一步的實施例中，空心型材葉片被精確的從一第一平面半成品種制造，因此一個特別經濟的生產過程是可能的。
[0021]在另一個實施例中，一個第二平面半成品設置在后緣的前部區域，并且直接相鄰于后緣。在此實施例中，第二平面半成品以空心型材葉片后緣的方向，延伸至第一平面半成品。第二平面半成品的壁的厚度小于兩倍的第一平面半成品壁的厚度。因而在此實施例中，在后緣的前部區域，并且立即相鄰于后緣處，創建了一個空心型材葉片壁厚，壁厚小于兩倍的第一平面半成品壁的厚度。特別的，在后緣的前部區域，并且直接相鄰于后緣的區域內的空心型材葉片的壁厚等于第二平面半成品的一個單壁厚度。第二平面半成品可以，例如包含一片金屬材料，類似第一平面半成品。因而在此不同的設計中，一個在末端具有后緣的葉片具有一非常薄的幾何結構，因此空心型材葉片被氣動優化了。
[0022]在一個優選的實施例中，第二平面半成品向內延伸至空心型材葉片的內部。以此方法，第二平面半成品可以被特別容易的固定，并安裝在空心型材葉片上。為達到此目的，在一個優選的實施例中，第二平面半成品緊密的和齊平的連接第一平面半成品的第一部分，和/或第一平面半成品的第二部分。以下被證明是優選的，緊密的