复合物风扇制造技术

一种模块化风扇组件(20)包括中心毂组件(26)和附接到所述中心毂组件的第一叶片(24；24’)。所述中心毂组件包括具有外边缘(26‑3)的第一板(26‑1)和具有外边缘(26‑3)的第二板(26‑2)。所述第一叶片具有安装衬垫(30)和工作部分(34)。所述安装衬垫被定位于所述第一板与所述第二板之间。所述工作部分延伸超出所述中心毂组件的所述第一板和第二板的外边缘。所述第一叶片的厚度在所述第一板的外边缘附近的厚度小于在所述安装衬垫处的厚度，以在所述第一板的外边缘处在所述第一叶片和所述第一板之间形成第一间隙(60)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复合物风扇叶片和运用这种叶片的风扇，以及相关联的制造方法。
技术介绍
风扇用于多种应用中，诸如用于汽车和行业(例如，农业，工业)应用。这样的风扇能够与管控风扇运行的合适的离合器接合，允许对风扇旋转速度和相关联的气流输出进行选择性控制。现有技术的风扇经常由模制材料制成。然而，一件式风扇设计呈现对关于给定设计的可扩展性方面的限制。对于所提供的每种大小风扇，必须开发出新的模具/模子和工具，这是冗繁且昂贵的。模块化风扇也是已知的，其运用附接到共用毂结构上的多个单独叶片。当单独叶片由复合物材料制成时，产生了关于维持足够强度和用于严格长期使用的耐久性的许多限制。用于制造复合物叶片的技术是已知的，诸如使用接续纤维增强(例如，编织纤维增强预制件)。但许多这样的现有技术的配置需要复杂的制造方法，这继而较之所期望而言是可扩展性/升级能力更低的(例如，必须针对每种叶片大小而设计和提供连续纤维预制件)。因此，期望提供一种替代的风扇，其提供实质上的设计灵活性而同时维持易于制造性并且提供充足的强度和耐久性。
技术实现思路
在一方面，根据本专利技术的模块化风扇组件包括中心毂组件和附接到所述中心毂组件的第一叶片。所述中心毂组件包括具有外边缘的第一板和具有外边缘的第二板。所述第一叶片具有安装衬垫和工作部分。所述安装衬垫被定位于所述第一板与所述第二板之间。所述工作部分延伸超出所述中心毂组件的所述第一板和第二板的外边缘。所述第一叶片的厚度在所述第一板的外边缘附近的厚度小于在所述安装衬垫处的厚度，以在所述第一板的外边缘处在所述第一叶片和所述第一板之间形成第一间隙。在本专利技术的另一方面中，一种用于轴流风扇的复合物叶片包括末端、与所述末端相对的根部端，邻近于所述根部端定位的安装衬垫、与所述末端邻接的工作部分、介于所述安装衬垫与所述工作部分之间的过渡区、以及增强表层/蒙皮。叶片长度被限定于所述根部端与所述末端之间，并且所述工作部分限定空空气动力学的力学的轮廓。所述增强表层沿着所述叶片长度位于所述根部端附近，并且延伸通过所述安装衬垫以及过渡区并且进入所述工作部分内。本
技术实现思路
部分仅作为示例而非限制。本公开的另一方面将考虑本公开的整体而加以理解，包括整个文本、权利要求书和附图。附图说明图1是根据本专利技术的图示为附接到风扇离合器的风扇的一种实施例的透视图。图2A是沿着图1的线2-2截取的模块化风扇的一部分的截面图。图2B是图2A的截面的区域B的放大视图。图3A是孤立地示出用于模块化风扇的叶片的一种实施例的前视立视图。图3B是图3A的叶片的侧视立视图。图4是叶片的替代实施例的一部分的前视立视图。图5是叶片的多个实施例的用最大厚度的百分比表示的在从风扇轴线延伸的径向平面处的厚度与用叶片长度的百分比表示的径向位置之间关系的曲线图。图6是根据本专利技术的增强风扇叶片的另一实施例的前视立视图。图7是图6的增强风扇叶片的一部分的截面图。图8是根据本专利技术的叶片工件组件和模组件的示意图。尽管如上附图阐释了本专利技术的实施例，也设想到其它实施例，如在讨论中指出。在所有情况下，此公开以图示而非限制方式来呈示了本专利技术。应理解，本领域普通技术人员可以设计出属于本专利技术的原理的范畴和宗旨内的许多其它修改和实施例。附图可以不按比例绘制，并且本专利技术的应用和实施例可包括并未被具体图示于附图中的特征、步骤和/或部件。具体实施方式总而言之，本专利技术涉及可由复合物材料制成的模块化风扇叶片。本专利技术的风扇叶片的厚度轮廓可以提供比现有技术的复合物风扇叶片改善的结构品质以及应力消除品质。附加地或替代地，本专利技术的风扇叶片可以具有增强图案，所述增强图案以很少或没有重量及厚度代价提供会有所增强的强度和提高的耐久性。本专利技术还包括合并有本专利技术叶片设计的模块化风扇、以及相关联的制造方法。以此方式，所述风扇具有模块化构造，所述模块化构造允许相对容易地修改和调整诸如叶片的数目、叶片的大小、和/或叶片的翼面工作区域几何结构的特征，而不需要大量的重新设计工作、制造工厂的再加工，等等。相同或相似的制造方法和装备因而可用来生产适于多种类型应用的并且能够提供多种流体流动性能概况的相对较大类型的风扇。本领域普通技术人员通过考虑本公开的全部(包括附图)可以认识到本专利技术的多种益处和优点。本申请主张2014年5月5日提交的美国临时专利申请序列号61/988,582的优先权，该文献在此被整体援引合并到本文中。图1是根据本专利技术的图示为附接到风扇离合器的风扇20的一种实施例的透视图。图2A是风扇20的一部分的沿图1的线2-2截取的截面图(即，在当被投影时穿过轴线A的径向截面平面中)，并且图2B是图2A的截面的区域B的放大视图。所图示的实施例的风扇20是在设计上为模块化的，且具有牢固固定到中心毂(或盘)组件26上的多个(例如，三到十五个)单独的叶片24。所述风扇20可配置成绕轴线A旋转以提供轴向流体流动，也就是说，风扇20可以大体看作轴流风扇，即使在某些实施例中排放流型可以是略微圆锥形的。仅作为示例而非限制，在图1中描绘了叶片24的数目和风扇20的叶片实度/坚实性(soliditv)，在其他实施例中叶片24的数目和风扇20的叶片坚实性可针对特定应用而按需变化。叶片24可以单独地制成，并且可以被单独地固定至中心毂组件26。每个叶片24具有末端24-1和相对的根部(或跟跟部)端24-2，压力侧24-3和相对的抽吸侧24-4，以及前缘24-5和相对的后缘24-6。叶片24的长度L沿径向(或顺着叶展方向的)方向限定于所述末端24-1与所述根部端24-2之间。所述叶片也具有可以变化的厚度，其具备最大厚度(在整个所述叶展方向的叶片长度L上)TM。所述叶片24可以由纤维增强的复合物材料制成，如下面进一步讨论的。螺栓、铆钉或其它合适的紧固件可以被用来将所述叶片24附接到所述中心毂组件26。在替代实施例中，诸如燕尾榫的机械保持或互锁特征可提供用来保持或帮助保持所述叶片。每个叶片24可具有相同的或基本上相同的构造。即，单一的叶片设计可被用来形成所述风扇20的所有叶片24。所述单一的叶片设计可被运用来形成具有不同叶片数目、不同中心毂组件、或适合于特定应用的其它修改的其它风扇(未示出)。以此方式，风扇设计者可运用所述单一的叶片设计来提供多种不同的风扇构造，由此提供模块性和设计灵活性。单个风扇叶片24也可被修整或调整长度，诸如通过从叶片末端移除材料，由此允许单一叶片设计用于具有多种不同风扇直径的风扇。例如，叶片修整可促成高达大约33％的风扇直径变化。通过提供具有不同长度的一定数目的不同叶片设计，且每个叶片可进一步从标称的起始长度修整，风扇直径可以有其他的变化。下面讨论根据本专利技术的单独叶片的实施例的进一步的细节。所述中心毂组件26可以包括诸如使用合适的紧固件(例如螺栓、铆钉)用来“以夹心结构的形式夹住”和牢固固定所述叶片24的多个至少部分平坦的盘。所图示的组件26包括第一板26-1和第二板26-2(参见，例如，图2A)，每个板是平的并且具有圆形周边。在另外的实施例中，所述板26-1和/或26-2可以具有更复杂的三维形状。而且，在某些实施例中，多个板可以在叶片24的一侧或两侧上堆叠在一起。例如，对于更大的风扇尺寸，多个相同的板可在所述叶片24的两侧上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化风扇组件，包括：中心毂组件，包括：具有外边缘的第一板；和具有外边缘的第二板；和附接到所述中心毂组件的第一叶片，所述第一叶片具有安装衬垫和工作部分，其中所述安装衬垫定位在所述第一板与所述第二板之间，其中所述工作部分延伸超出所述中心毂组件的第一板和第二板的外边缘，并且其中所述第一叶片在所述第一板的外边缘附近的厚度小于在所述安装衬垫处的厚度以在所述第一板的外边缘在所述第一叶片与所述第一板之间形成第一间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.05 US 61/988,5821.一种模块化风扇组件，包括：中心毂组件，包括：具有外边缘的第一板；和具有外边缘的第二板；和附接到所述中心毂组件的第一叶片，所述第一叶片具有安装衬垫和工作部分，其中所述安装衬垫定位在所述第一板与所述第二板之间，其中所述工作部分延伸超出所述中心毂组件的第一板和第二板的外边缘，并且其中所述第一叶片在所述第一板的外边缘附近的厚度小于在所述安装衬垫处的厚度以在所述第一板的外边缘在所述第一叶片与所述第一板之间形成第一间隙。2.根据权利要求1所述的组件，还包括：多个附加叶片，其中所述多个附加叶片中的每一个配置成与所述第一叶片基本上相同。3.根据权利要求1所述的组件，其中所述安装衬垫具有平面构造和均匀厚度。4.根据权利要求1所述的组件，还包括：在所述第二板的外边缘处介于所述第一叶片与所述第二板之间的第二间隙。5.根据权利要求4所述的组件，其中所述第一间隙和所述第二间隙基本上相等。6.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一叶片具有从根部端至末端的厚度轮廓，并且其中所述厚度轮廓在所述安装衬垫处具有最大厚度。7.根据权利要求6所述的组件，其中所述厚度轮廓在所述末端处具有最小值，并且其中所述末端是所述工作部分的部分。8.根据权利要求6所述的组件，其中所述第一叶片具有包括第一区域、收窄过渡区域、第二区域和与所述工作部分对应的另一区域的厚度轮廓，其中所述第一区域具有均匀的厚度并且与所述安装衬垫对应，其中所述收窄过渡区域和所述第二区域是介于所述安装衬垫与所述工作部分之间的过渡区的部分，其中在所述第一板的外边缘附近的所述第一叶片的较小厚度由所述收窄过渡区域与所述第二区域中的至少一个提供。9.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一叶片具有从根部端到末端的厚度轮廓，并且其中所述厚度轮廓具有在均匀厚度的两个区域之间的逐步收窄，均匀厚度的所述两个区域从所述工作部分径向向内定位，并且均匀厚度的所述区域之一包括所述安装衬垫。10.根据权利要求1所述的组件，其中工作部分的厚度朝向所述末端减少。11.根据权利要求10所述的组件，其中工作部分的厚度的变化率朝向所述末端非线性地减少。12.根据权利要求10所述的组件，其中所述工作部分的厚度的变化率朝向所述末端以一定递减率减少。13.根据权利要求10所述的组件，其中所述工作部分包括在末端处的基本上恒定厚度的区域。14.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一叶片由复合物材料制成。15.根据权利要求14所述的组件，其中所述叶片由短束纤维增强热固性材料制成。16.根据权利要求14所述的组件，还包括：位于所述第一叶片的根部端附近的增强表层，其中所述增强表层延伸穿过所述安装衬垫并且进入所述工作部分内。17.根据权利要求16所述的组件，其中所述增强表层包括短束纤维的增强垫。18.根据权利要求16所述的组件，其中所述增强表层包括沿着所述第一叶片的工作部分的梯度或坡度区域。19.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一叶片被配置成在操作期间产生大体轴向流体流动。20.根据权利要求1所述的组件，其中所述安装衬垫包括多个紧固件开口。21.根据权利要求1所述的组件，其中所述工作部分比所述安装衬垫和所述过渡区薄。22.一种用于大体轴向流动风扇的叶片，所述叶片包括：末端；与所述末端相对的根部端；其中叶片长度被限定于所述根部端与所述末端之间；邻近于所述根部端定位的安装衬垫，其中所述安装衬垫具有基本上均匀的第一厚度；邻接所述末端的工作部分，其中所述工作部分限定空空气动力学的力学的轮廓；和介于所述安装衬垫与所述工作部分之间的过渡区，其中所述过渡区包括收窄过渡区域和具有基本上均匀的第二厚度的区域，所述第二厚度小于所述第一厚度。23.根据权利要求22所述的叶片，其中所述过渡区被扭转。24.根据权利要求23所述的叶片，其中所述过渡区比所述工作部分扭转更多。25.根据权利要求22所述的叶片，其中所述工作部分比所述安装衬垫和所述过渡区薄。26.根据权利要求22所述的叶片，其中所述第一厚度构成介于所述根部端与所述末端之间的最大厚度。27.根据权利要求22所述的叶片，其中在所述工作部分中的厚度朝向所述末端减小，并且其中介于所述根部端与所述末端之间的最小厚度位于所述末端处。28.根据权利要求25所述的叶片，其中工作部分的厚度的变化率朝向所述末端非线性地减少。29.根据权利要求25所述的叶片，其中所述工作部分的厚度的变化率朝向所述末端以一递减率减小。30.根据权利要求25所述的叶片，其中所述工作部分的厚度包括在末端处的基本上恒定厚度的区域。31.根据权利要求22所述的叶片，其中所述第一叶片由增强复合物材料制成。32.根据权利要求29所述的叶片，其中所述叶片由短束纤维增强热固性材料制成。33.根据权利要求22所述的叶片，还包括：位于所述根部端附近的增强表层，其中所述增强表层延伸穿过所述安装衬垫以及过渡区并且进入所述工作部分内。34.根据权利要求31所述的叶片，其中所述增强表层包括短束纤维的增强垫。35.根据权利要求31所述的叶片，其中所述增强表层包括沿着所述第一叶片的工作部分的梯度或坡度区域。36.根据权利要求22所述的叶片，其中所述安装衬垫包括多个紧固件开口。37.根据权利要求34所述的叶片，其中所述多个紧固件开口是交错的。38.一种制造模块化风扇的方法，所述方法包括：将叶片的安装衬垫定位于中心毂组件的两个板之间；对齐所述叶片使得所述安装衬垫定位于所述两个板中的至少一个的外边缘的径向内部；以及将所述两个板中的所述至少一个的外边缘在所述外边缘处与所述叶片间隔开。39.根据权利要求36所述的方法，还包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·卡希尔，埃里克·斯特劳斯，道格·伯切特，胡尚·迪达德，查尔斯·马克·尚格伦，
申请(专利权)人：霍顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US